CN111360261A - 一种可重复利用包套的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可重复利用包套的加工方法，所述方法包括如下步骤：(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套。本发明中，通过包套材质及脱气和致密化工艺的设计，同时通过引入石墨垫和石墨结构，使得本发明加工后的包套可以用于对W/Ta/Nb等难熔金属的致密化处理，并可以使用多次。

Description

一种可重复利用包套的加工方法
技术领域
本发明涉及包套领域，具体涉及一种可重复利用包套的加工方法。
背景技术
目前，粉末冶金制备的一些材料，如W靶，Ta靶，Nb靶熔点高，再用热压烧结或者冷等静压压实后致密度一般不高，需要通过HIP对其再进行高温致密化，一般温度在1500℃以上，故常规的铝和不锈钢包套材料无法运用到这些靶材，需要用到其他材质的包套材料。本发明是为了解决高温难熔金属致密化用包套材质、焊接结构及回收问题。
高温致密化的金属需要用到的包套材料需要高熔点，韧性好的金属材料，一般可用的金属包套材料为钽或者铌。但钽或者铌材料价格比较贵，但如果包套材料只能使用一次，致密化的成本会很高。如CN208917291U公开了一种防漏气靶材包套的结构，包括底板，所述底板的顶部固定连接有安装座，所述安装座的顶部设置有靶材本体，所述底板的顶部左右两端均固定连接有连接板，两个连接板的相对侧均固定连接有固定支架，两个固定支架的内壁均活动连接有调节机构，两个调节机构的相对侧均固定连接有固定机构，所述固定机构与靶材本体接触。该防漏气靶材包套的结构，通过底板和安装座的配合使用可以使靶材本体的放置更加方便，通过铰接块和位移杆的配合使用可以调节固定环的使用位置，通过固定扣和固定板的配合使用可以根据实际的情况在调节完成之后将卡块与卡槽卡接固定，使其固定更加的稳定，可以尽量减少焊缝的数量，优化焊缝位置。
现有的不锈钢和铝包套缺点为熔点太低，不能用于高温下的HIP致密化，且现有的技术包套材料为一次性的，不能重复使用。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可重复利用包套的加工方法，加工后的包套可以用于对W/Ta/Nb等难熔金属的致密化处理，并可以使用多次。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种可重复利用包套的加工方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；
(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；
(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套。
本发明中产品的取出方式可以按需自行选择，一般为将包套的上盖板割开(等离子切割)。
本发明中，通过包套及脱气和致密化工艺的合理设计，同时通过引入石墨垫和石墨纸，使得本发明加工后的包套可以用于对W/Ta/Nb等难熔金属的致密化处理，并可以使用多次。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤(1)所述组装为在产品外圆和底部垫上垫块，同时在包套内部的侧面及产品与包套的接触面垫上纸。
优选地，所述包套的材质为钽和/或铌。
作为本发明优选的技术方案，所述垫块为石墨垫块。
优选地，所述产品外圆设置的石墨垫块的高度为20-50mm，例如可以是20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述产品底部设置的石墨垫块的高度为10-30mm，例如可以是10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm或30mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述纸为石墨纸。
优选地，所述石墨纸的厚度为0.1-0.5mm，例如可以是0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述装配的方式为氩弧焊。
优选地，所述包套的材质为钽，所述氩弧焊中的焊丝为钽丝。
优选地，所述包套的材质为铌，所述氩弧焊中的焊丝为铌丝。
优选地，所述氩弧焊中焊丝的直径为0.5-3mm，例如可以是0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或3mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述氩弧焊中焊接的电流为100-200A，例如可以是100A、110A、120A、130A、140A、150A、160A、170A、180A、190A或200A等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述氩弧焊中氩气的流量为6-15L/min，例如可以是6L/min、7L/min、8L/min、9L/min、10L/min、11L/min、12L/min、13L/min、14L/min或15L/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述脱气为通过分子泵和加热炉进行。
优选地，所述分子泵和脱气管相连接。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述脱气的温度为300-1200℃，例如可以是300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃或1200℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述脱气的真空度＜0.01Pa，例如可以是0.009Pa、0.008Pa、0.007Pa、0.006Pa、0.005Pa、0.004Pa、0.003Pa、0.002Pa或0.001Pa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述脱气的保温时间＞2h，例如可以是1.9h、1.8h、1.7h、1.6h、1.5h、1.4h、1.3h、1.2h、1.1h、1h、0.9h、0.8h、0.7h或0.6h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述致密化处理为采用热等静压进行处理。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述致密化处理的温度为1500-2000℃，例如可以是1500℃、1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃、1800℃、1850℃或1900℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述致密化处理的压强为≥100MPa，例如可以是100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa、300MPa、400MPa或500MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；所述组装为在产品外圆和底部垫上垫块，同时在包套内部的侧面及产品与包套的接触面垫上纸；所述垫块为石墨垫块；所述产品外圆设置的石墨垫块的高度为20-50mm；所述产品底部设置的石墨垫块的高度为10-30mm；所述纸为石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.1-0.5mm；所述包套的材质为钽和/或铌；
(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；所述装配的方式为氩弧焊；所述包套的材质为钽，所述氩弧焊中的焊丝为钽丝；所述包套的材质为铌，所述氩弧焊中的焊丝为铌丝；所述氩弧焊中焊丝的直径为0.5-3mm；所述氩弧焊中焊接的电流为100-200A；所述氩弧焊中氩气的流量为6-15L/min；
(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套；所述脱气为通过分子泵和加热炉进行；所述分子泵和脱气管相连接；所述脱气的温度为300-1200℃；所述脱气的真空度＜0.01Pa；所述脱气的保温时间＞2h；所述致密化处理为采用热等静压进行处理；所述致密化处理的温度为1500-2000℃；所述致密化处理的压强为≥100MPa。
本发明中，致密化后用等离子切割机将包套两面凸起的部分切割掉一部分，一般1-3mm。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中，通过包套材质及脱气和致密化工艺的设计，同时通过引入石墨垫和石墨结构，使得本发明加工后的包套耐高温，可以用于对W/Ta/Nb等难熔金属的致密化处理，并可以使用多次。
附图说明
图1是本发明实施例1中包套的示意图。
图中：1-石墨纸，2-产品，3-石墨垫块，4-包套，5-脱气管。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例1提供了一种可重复利用包套的加工方法，包套如图1所示，所述方法包括如下步骤：
(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；所述组装为在产品外圆和底部垫上垫块，同时在包套内部的侧面及产品与包套的接触面垫上纸；所述垫块为石墨垫块；所述产品外圆设置的石墨垫块的高度为20mm；所述产品底部设置的石墨垫块的高度为15mm；所述纸为石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.2mm；所述包套的材质为钽；
(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；所述装配的方式为氩弧焊；所述氩弧焊中的焊丝为钽丝；所述氩弧焊中焊丝的直径为1mm；所述氩弧焊中焊接的电流为120A；所述氩弧焊中氩气的流量为12L/min；
(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套；所述脱气为通过分子泵和加热炉进行；所述分子泵和脱气管相连接；所述脱气的温度为500℃；所述脱气的真空度＜0.01Pa；所述脱气的保温时间＞2h；所述致密化处理为采用热等静压进行处理；所述致密化处理的温度为1800℃；所述致密化处理的压强为180MPa。
实施例2
本实施例1提供了一种可重复利用包套的加工方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；所述组装为在产品外圆和底部垫上垫块，同时在包套内部的侧面及产品与包套的接触面垫上纸；所述垫块为石墨垫块；所述产品外圆设置的石墨垫块的高度为30mm；所述产品底部设置的石墨垫块的高度为25mm；所述纸为石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.3mm；所述包套的材质为铌；
(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；所述装配的方式为氩弧焊；所述氩弧焊中的焊丝为铌丝；所述氩弧焊中焊丝的直径为0.5mm；所述氩弧焊中焊接的电流为120A；所述氩弧焊中氩气的流量为10L/min；
(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套；所述脱气为通过分子泵和加热炉进行；所述分子泵和脱气管相连接；所述脱气的温度为700℃；所述脱气的真空度＜0.01Pa；所述脱气的保温时间＞2h；所述致密化处理为采用热等静压进行处理；所述致密化处理的温度为1600℃；所述致密化处理的压强为160MPa。
实施例3
本实施例1提供了一种可重复利用包套的加工方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；所述组装为在产品外圆和底部垫上垫块，同时在包套内部的侧面及产品与包套的接触面垫上纸；所述垫块为石墨垫块；所述产品外圆设置的石墨垫块的高度为40mm；所述产品底部设置的石墨垫块的高度为30mm；所述纸为石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.4mm；所述包套的材质为钽；
(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；所述装配的方式为氩弧焊；所述氩弧焊中的焊丝为钽丝；所述氩弧焊中焊丝的直径为0.5mm；所述氩弧焊中焊接的电流为180A；所述氩弧焊中氩气的流量为12L/min；
(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套；所述脱气为通过分子泵和加热炉进行；所述分子泵和脱气管相连接；所述脱气的温度为1000℃；所述脱气的真空度＜0.01Pa；所述脱气的保温时间＞2h；所述致密化处理为采用热等静压进行处理；所述致密化处理的温度为1800℃；所述致密化处理的压强为180MPa。
对比例1
与实施例1的区别仅在于包套组装时不设置石墨垫，所得包套各个方向都会出现较大变形，增加包套矫正难度，包套无法重复使用。
对比例2
与实施例1的区别仅在于包套组装时不设置石墨纸，所得包套材料会与产品扩散在一起，需要车削包套才能将产品取出，此时包套无法重复使用。
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明中，通过包套材质及脱气和致密化工艺的设计，同时通过引入石墨垫和石墨结构，使得本发明加工后的包套可以用于对W/Ta/Nb等难熔金属的致密化处理，并可以使用多次。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种可重复利用包套的加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；
(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；
(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)所述组装为在产品外圆和底部垫上垫块，同时在包套内部的侧面及产品与包套的接触面垫上纸；
优选地，所述包套的材质为钽和/或铌。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述产品外圆设置的石墨垫块的高度为20-50mm；
优选地，所述产品底部设置的石墨垫块的高度为10-30mm；
优选地，所述石墨纸的厚度为0.1-0.5mm。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述装配的方式为氩弧焊；
优选地，所述包套的材质为钽，所述氩弧焊中的焊丝为钽丝；
优选地，所述包套的材质为铌，所述氩弧焊中的焊丝为铌丝；
优选地，所述氩弧焊中焊丝的直径为0.5-3mm。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氩弧焊中焊接的电流为100-200A；
优选地，所述氩弧焊中氩气的流量为6-15L/min。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述脱气为通过分子泵和加热炉进行；
优选地，所述分子泵和脱气管相连接。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述脱气的温度为300-1200℃；
优选地，步骤(3)所述脱气的真空度＜0.01Pa；
优选地，步骤(3)所述脱气的保温时间＞2h。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述致密化处理为采用热等静压进行处理。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述致密化处理的温度为1500-2000℃；
优选地，步骤(3)所述致密化处理的压强为≥100MPa。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；所述组装为在产品外圆和底部垫上垫块，同时在包套内部的侧面及产品与包套的接触面垫上纸；所述垫块为石墨垫块；所述产品外圆设置的石墨垫块的高度为20-50mm；所述产品底部设置的石墨垫块的高度为10-30mm；所述纸为石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.1-0.5mm；所述包套的材质为钽和/或铌；
(2)然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；所述装配的方式为氩弧焊；所述包套的材质为钽，所述氩弧焊中的焊丝为钽丝；所述包套的材质为铌，所述氩弧焊中的焊丝为铌丝；所述氩弧焊中焊丝的直径为0.5-3mm；所述氩弧焊中焊接的电流为100-200A；所述氩弧焊中氩气的流量为6-15L/min；
(3)将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套；所述脱气为通过分子泵和加热炉进行；所述分子泵和脱气管相连接；所述脱气的温度为300-1200℃；所述脱气的真空度＜0.01Pa；所述脱气的保温时间＞2h；所述致密化处理为采用热等静压进行处理；所述致密化处理的温度为1500-2000℃；所述致密化处理的压强为≥100MPa。
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