CN109530677A - 一种钨铜合金喂料及其制备方法 - Google Patents

一种钨铜合金喂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钨铜合金喂料及其制备方法，属于高分子粘结剂材料与粉末冶金技术领域。一种钨铜合金喂料的制备方法，包括：将钨铜合金粉末与塑基粘结剂在135℃～210℃条件下密炼；将密炼后的混合料进行破碎。以钨铜合金粉末与塑基粘结剂为原料，通过控制钨铜合金粉末中钨粉、铜粉的配比，同时采用较好性能的塑基粘结剂，在较优的温度条件下对其进行密炼，得到具有各组分相容性好、流动性好、脱脂坯保形性好的钨铜合金喂料。本发明提供的制备方法步骤简单，可控性强，适合于大规模生产。

Description

一种钨铜合金喂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子粘结剂材料与粉末冶金技术领域，且特别涉及一种钨铜合金喂料及其制备方法。
背景技术
钨铜合金是由高熔点、高硬度、低热膨胀性的钨和高导电导热的铜所组成。钨和铜既不相互固溶也不能形成金属间化合物，是典型的假合金。假合金的优点是可以使钨铜材料在性能上呈现出这两种金属本征物理性能，使其具有钨的高强度、高硬度和低热膨胀性能的同时也有铜的高塑性、良好的导热导电性能。钨铜合金广泛应用在高压电器、电子、电加工、武器等领域。由于钨与铜不互溶，熔点差别较大，采用铸造法制备钨铜合金的难度较大，主要通过粉末冶金的方法制备该种材料。金属注射成形是近年来国际上最引人注目的一项新型粉末冶金近净成形技术，该技术能一次成型复杂形状的制品，因此不仅降低了机加工费用，而且增加了零件设计的自由度。与传统压制/烧结法相比，金属注射成形法制备尺寸小、形状复杂的钨铜产品具有较大技术和经济优势。
金属粉末与粘结剂以适当比例搭配获得的喂料是金属注射成形技术的关键，必须具备良好的流动性以适合注射成形，并且能维持坯块形状。目前，钨铜合金粉末注射成形喂料存在着流动性差，装载率低、缺陷多和脱脂难度大等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明实施例的目的包括提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，本发明制备的钨铜合金喂料各组分相容性好、流动性好、脱脂坯保形性好。
第一方面，本发明实施例提供了一种钨铜合金喂料的制备方法，包括：将钨铜合金粉末与塑基粘结剂在135℃～210℃条件下密炼；将密炼后的混合料进行破碎。
第二方面，本发明实施例提供了一种钨铜合金喂料，由上述钨铜合金喂料的制备方法制得。
本发明以钨铜合金粉末与塑基粘结剂为原料，通过控制钨铜合金粉末中钨粉、铜粉的配比，同时采用较好性能的塑基粘结剂，在较优的温度条件下对其进行密炼，得到具有各组分相容性好、流动性好、脱脂坯保形性好的钨铜合金喂料。本发明提供的制备方法步骤简单，可控性强，适合于大规模生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种钨铜合金喂料及其制备方法进行具体说明。
本发明提供了一种钨铜合金喂料的制备方法，包括：
制备钨铜合金粉末。将钨粉与铜粉混合，得到钨铜合金粉末。钨粉和铜粉的质量比对钨铜合金喂料的性能具有较大的影响，经本申请发明人的研究，钨粉与铜粉的质量比为50～90:10～50时，钨铜合金喂料的性能较优。可选的，钨粉与铜粉的质量比可以为4:2、6:5、8:1、7:3。在本发明的部分实施例中，钨粉与铜粉的质量比为75～90:15～25。需要说明的是，钨铜合金粉末也可以是直接获得的，不一定要自行混合而得。
在本发明的部分实施例中，钨铜合金粉末中的钨粉的粒径范围为1.0μm～10.0μm，铜粉的粒径范围为5μm～50.0μm。钨粉和铜粉的粒径对钨铜合金喂料的相容性、流动性以及保形性具有影响。经本申请发明人的研究，在该粒径范围内的钨粉和铜粉混合后进行密炼得到的钨铜合金喂料的各组分相容性好、流动性好、脱脂坯保形性好。
在本发明的部分实施例中，为了获得分散均匀的钨铜合金粉末，将钨粉与铜粉加入混料机中，在10rpm～100rpm的转速下混合1～60小时。可选的，混料机的转速为35～45或20或50或60或80，混合时间可以为20～40小时或50小时。
制备塑基粘结剂。本发明实施例中采用塑基粘结剂，相比蜡基粘结剂等其他粘结剂，塑基粘结剂密炼后的钨铜合金喂料的各组分相容性好、流动性好、脱脂坯保形性好。
在本发明的部分实施例中，塑基粘结剂包括聚甲醛、高密度聚乙烯、乙酸乙烯酯共聚物、硬脂酸、固体石蜡以及甘油中的至少两种。可选的，塑基粘结剂由聚甲醛、高密度聚乙烯、乙酸乙烯酯共聚物、硬脂酸、固体石蜡以及甘油组成。
进一步地，为了得到性能较好的塑基粘结剂，发明人对各组分的配比进行了研究，得到：按质量百分比计，塑基粘结剂包括：聚甲醛70～88％，高密度聚乙烯4～10％，乙酸乙烯酯共聚物3～5％，硬脂酸1～5％，固体石蜡3～20％，甘油1～5％。其中，聚甲醛可以为75％、78％、80％、85％，高密度聚乙烯可以为5％、7％、9％，乙酸乙烯酯共聚物可以为4％，硬脂酸可以为2％、3％、4％，固体石蜡可以为5％、10％、15％、20％、25％，甘油可以为2％、3％、4％。
密炼。将钨铜合金粉末倒入密炼机内，在一定的转速下，加热至密炼机的温度为135℃～210℃，将塑基粘结剂加入密炼机中，再加热至密炼机的温度为135℃～210℃，密炼70～90min。在本发明的部分实施例中，两次加热的温度相同，在其他的实施例中，两次加热的温度可以不同，根据需要进行调整。
密炼的温度对于钨铜合金喂料的各组分相容性、流动性以及保形性具有重要的作用。若温度较低，塑基粘结剂则不能完全熔化，不能充分进行混合密炼；若温度较高，塑基粘结剂易分解，其粘结作用下降，降低钨铜合金喂料的各组分相容性、流动性以及保形性。在本发明的部分实施例中，密炼的温度为180℃～190℃。
在本发明的部分实施例中，钨铜合金粉末与塑基粘结剂的质量比为85～90:10～15。在该质量比例范围内，塑基粘结剂可以起到较好的粘结作用，保证钨铜合金喂料的性能。
密炼结束后，停止加热，将密炼后的混合料取出冷却后进行破碎，得到钨铜合金喂料。
本发明以钨铜合金粉末与塑基粘结剂为原料，通过控制钨铜合金粉末中钨粉、铜粉的配比，同时采用较好性能的塑基粘结剂，在较优的温度条件下对其进行密炼，得到具有各组分相容性好、流动性好、脱脂坯保形性好的钨铜合金喂料。本发明提供的制备方法步骤简单，可控性强，适合于大规模生产。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，包括：
按钨粉、铜粉的质量比为75:25加入混料机中，在转速40rpm下混合粉末24小时后获得钨铜合金粉末。其中，钨粉直径为1.5μm，铜粉直径为38μm。
按质量百分含量分别为聚甲醛79％，高密度聚乙烯9％，乙酸乙烯酯共聚物3％，硬脂酸2％，固体石蜡5％，甘油2％配制塑基粘结剂。将钨铜合金粉末2000g倒入密炼机内，转速30rpm；当密炼机温度达到180℃时，将塑基粘结剂325g放入密炼机内。当密炼机温度再次达到180℃时，密炼90min后，停止加热，取出冷却后破碎，得到钨铜合金喂料。
测得喂料熔体流动速率1075g/10min。
实施例2
本实施例提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，包括：
按钨粉、铜粉的质量比为80∶20加入混料机中，转速35rpm下混合粉末30小时后获得钨铜合金粉末。其中，钨粉直径为2.5μm，铜粉直径为45μm。
按质量百分含量分别为聚甲醛75％，高密度聚乙烯5％，乙酸乙烯酯共聚物3％，硬脂酸2％，固体石蜡14％，甘油1％配制塑基粘结剂。将钨铜合金粉末2000g倒入密炼机内，转速35rpm；当密炼机温度达到185℃时，将塑基粘结剂300g放入密炼机内。当密炼机温度再次达到185℃时，密炼80min后，停止加热，取出冷却后破碎，得到钨铜合金喂料。
测得喂料熔体流动速率1223g/10min。
实施例3
本实施例提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，包括：
按钨粉、铜粉的质量比为85∶15加入混料机中，在转速45rpm下混合粉末35小时后获得钨铜合金粉末。钨粉直径为2.5μm，铜粉直径50μm。
按质量百分含量分别为聚甲醛82％，高密度聚乙烯6％，乙酸乙烯酯共聚物3％，硬脂酸1％，固体石蜡7％，甘油1％配制塑基粘结剂。将钨铜合金粉末2000g倒入密炼机内，转速30rpm；当密炼机温度达到180℃时，将塑基粘结剂280g放入密炼机内。当密炼机温度再次达到180℃时，密炼90min后，停止加热，取出冷却后破碎，得到钨铜合金喂料。
测得喂料熔体流动速率1305g/10min。
实施例4
本实施例提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，包括：
按钨粉、铜粉的质量比为90∶15加入混料机中，在转速38rpm下混合粉末40小时后获得钨铜合金粉末。其中，钨粉直径为1.5μm，铜粉直径为50μm。
按质量百分含量分别为聚甲醛80％，高密度聚乙烯6％，乙酸乙烯酯共聚物3％，硬脂酸1％，固体石蜡8％，甘油2％配制塑基粘结剂。将钨铜合金粉末2000g倒入密炼机内，转速40rpm；当密炼机温度达到190℃时，将塑基粘结剂260g放入密炼机内。当密炼机温度再次达到190℃时，密炼70min后，停止加热，取出冷却后破碎，得到钨铜合金喂料。
测得喂料熔体流动速率1412g/10min。
实施例5
本实施例提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，包括：
按钨粉、铜粉的质量比为5:1加入混料机中，在转速60rpm下混合粉末40小时后获得钨铜合金粉末。其中，钨粉直径为5μm，铜粉直径为20μm。
按质量百分含量分别为聚甲醛75％，高密度聚乙烯4％，乙酸乙烯酯共聚物5％，硬脂酸5％，固体石蜡6％，甘油5％配制塑基粘结剂。将钨铜合金粉末2000g倒入密炼机内，转速45rpm；当密炼机温度达到150℃时，将塑基粘结剂235g放入密炼机内。当密炼机温度再次达到150℃时，密炼90min后，停止加热，取出冷却后破碎，得到钨铜合金喂料。
测得喂料熔体流动速率1251g/10min。
实施例6
本实施例提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，包括：
按钨粉、铜粉的质量比为9:5加入混料机中，在转速90rpm下混合粉末40小时后获得钨铜合金粉末。其中，钨粉直径为8μm，铜粉直径为40μm。
按质量百分含量分别为聚甲醛85％，高密度聚乙烯5％，乙酸乙烯酯共聚物4％，硬脂酸1％，固体石蜡3％，甘油2％配制塑基粘结剂。将钨铜合金粉末2000g倒入密炼机内，转速40rpm；当密炼机温度达到200℃时，将塑基粘结剂290g放入密炼机内。当密炼机温度再次达到200℃时，密炼70min后，停止加热，取出冷却后破碎，得到钨铜合金喂料。
测得喂料熔体流动速率1408g/10min。
对比例1
本对比例提供一种钨铜合金喂料，主要由以下步骤制得：
按钨粉、铜粉的质量比为90∶15加入混料机中，在转速38rpm下混合粉末40小时后获得钨铜合金粉末。其中，钨粉直径为1.5μm，铜粉直径为60μm。
将钨铜合金粉末2000g倒入密炼机内，转速40rpm；当密炼机温度达到190℃时，将由质量百分含量分别为固体石蜡60％，聚乙烯30％，硬脂酸10％组成的蜡基粘结剂260g放入密炼机内。当密炼机温度再次达到190℃时，密炼70min后，停止加热，取出冷却后破碎，得到钨铜合金喂料。
测得喂料熔体流动速率1045g/10min。
对比例2
本对比例提供一种钨铜合金喂料，与对比例1的不同之处在于，粘接剂由聚甲醛和高密度聚乙烯组成。测得喂料熔体流动速率1020g/10min。
对比例3
本对比例提供一种钨铜合金喂料及其制备方法，与实施例4的不同之处在于：本对比例的密炼温度为240℃，得到钨铜合金喂料
测得喂料熔体流动速率1035g/10min。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，包括：
将钨铜合金粉末与塑基粘结剂在135℃～210℃条件下密炼；
将密炼后的混合料进行破碎。
2.根据权利要求1所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，所述密炼的温度为180℃～190℃。
3.根据权利要求1所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，所述钨铜合金粉末与所述塑基粘结剂的质量比为85～90:10～15。
4.根据权利要求1所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，所述密炼的方法包括：将所述钨铜合金粉末加入密炼机中，加热至135℃～210℃，将所述塑基粘结剂加入所述密炼机中，再加热至135℃～210℃密炼70～90min。
5.根据权利要求1所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，所述塑基粘结剂包括聚甲醛、高密度聚乙烯、乙酸乙烯酯共聚物、硬脂酸、固体石蜡以及甘油中的至少两种。
6.根据权利要求5所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述塑基粘结剂包括：聚甲醛70～88％，高密度聚乙烯4～10％，乙酸乙烯酯共聚物3～5％，硬脂酸1～5％，固体石蜡3～20％，甘油1～5％。
7.根据权利要求1所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，所述钨铜合金粉末中的钨粉与铜粉的质量比为50～90:10～50，可选地，所述质量比为75～90:15～25。
8.根据权利要求1所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，所述钨铜合金粉末中的钨粉的粒径范围为1.0μm～10.0μm，铜粉的粒径范围为5μm～50.0μm。
9.根据权利要求1所述的钨铜合金喂料的制备方法，其特征在于，所述钨铜合金粉末的制备方法包括：将钨粉与铜粉在10rpm～100rpm的转速下混合1～60小时。
10.一种钨铜合金喂料，其特征在于，由如权利要求1至9任一项所述的钨铜合金喂料的制备方法制得。
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