CN111394603A - 一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法 - Google Patents

一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉末冶金W‑Ni‑Fe钨镍铁合金生产工艺方法，包括以下步骤：第一步：将w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料分别按照比例定量倒入混合反应釜中进行充分混合，然后添加对应比例定量的树脂粘合剂进行混合；第二步：通过挤出机将粒料挤至预备好的模型上，并进行轧制成型；第三步：将成型模具置于氧化铝陶瓷板上，放入催化脱脂炉内；第四步：将脱脂后的合金生胚放入烧结炉中。该粉末冶金W‑Ni‑Fe钨镍铁合金生产工艺方法，通过多种w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料配比以及多种w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料与树脂粘合剂的配比，对比得出实验数据，提高生产工艺，同时压制和烧结交替操作，提高产品质量。

Description

一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法
技术领域
本发明涉及钨镍铁合金生产工艺技术领域，具体为一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法。
背景技术
钨镍铁合金是一种钨为基础，加入少量镍和铁制作而成的金属合金材料，其特点是烧结密度高，强度与塑性均较好，有一定的铁磁性，有良好的塑性和可切削性、良好的导热性和导电性，同时对γ射线或X射线有极好的吸收能力。
目前针对粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金的加工工艺，大都采用混合、压制成型、催化脱脂以及高温烧结等工序进行加工制作，但现有的粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金的加工工艺，其硬度较高，但韧性较差，同时工艺采用的配比大都沿用传统数据，缺乏自主数据实验对比，影响加工质量。
针对上述问题，在原有粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金的加工工艺的基础上进行创新设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，以解决上述背景技术中提出现有的粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金的加工工艺，其硬度较高，但韧性较差，缺乏自主数据实验对比，影响加工质量的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，所述方法包括以下步骤：
第一步：将w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料分别按照比例定量倒入混合反应釜中进行充分混合，然后添加对应比例定量的树脂粘合剂进行混合，并将温度升高至180℃，使得加热后呈粘流态的树脂粘合剂与粉料均匀混合，制备成粘流态混合物；
第二步：将挤出机管路与混合反应釜物料输出管路连接，然后将模具安装于挤出机上，接好模具管路，并设计好成型参数，通过挤出机将粒料挤至预备好的模型上，并进行轧制成型，在挤出成型过程中，模具温度保持在100℃，挤出机温度保持在180℃，模具轧制成型后取出，进入脱脂工序；
第三步：将成型模具置于氧化铝陶瓷板上，放入催化脱脂炉内，设定脱脂工艺参数：脱脂温度110℃，氮气流量25L/min，进草酸量2g/min，催化时间为4小时，脱脂完成后取出，产品重量损失≥7.2即为合格，并进入烧结工序；
第四步：将脱脂后的合金生胚放入烧结炉中，控制温度逐步上升，通过多个温度阶段对生胚进行烧结操作，控制不同温度阶段的烧结时间以及温度保持，同时注入定量氢气，保持炉内压力，烧结完毕后，进行强制冷却成型；
第五步：烧结成型合金取出后，用密度计测量产品密度，检测产品密度，合格的产品进行超声波清洗和烘干和抛光，并检测产品表面是否存在破损和划痕，不合格的产品挑选出来，并记录相应数据，进行回炉再加工，提高原料利用率，避免浪费资源。
优选的，所述w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料配比比例分为三份，分别为w(钨)95％、Ni(镍)3％、Fe(铁)2％；w(钨)94％、Ni(镍)3.5％、Fe(铁)2.5％；w(钨)96％、Ni(镍)2.5％、Fe(铁)1.5％。
优选的，所述w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料与树脂粘合剂的配比分为三份，分别为w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料90％和树脂粘合剂10％；w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料89％和树脂粘合剂11％；w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料91％和树脂粘合剂9％。
优选的，所述模具在进行压制成型时，轧制压力控制在40-130千牛之间，同时轧制速度控制在0.1-2㎝/s。
优选的，所述合金生胚烧结过程中的温度以及烧结时间分别为1200℃；1小时、1300；1、5小时、1400；3小时。
优选的，所述模具的压制成型和合金生胚烧结交替进行，进行轧制压力的逐步上升以及烧结温度的逐步回升复烧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，通过多种w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料配比以及多种w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料与树脂粘合剂的配比，加工成型，然后对比得出实验数据，提高生产工艺，同时轧制压力的逐步上升以及烧结温度的逐步回升复烧，可以通过压制成型和烧结工序的交替操作，配合增加钨镍铁合金的强度和硬度以及韧性。
附图说明
图1为本发明w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)配比示意图；
图2为本发明w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料和树脂粘合剂配比示意图；
图3为本发明烧结温度和时间比例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，所述方法包括以下步骤：
第一步：将w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料分别按照比例定量倒入混合反应釜中进行充分混合，然后添加对应比例定量的树脂粘合剂进行混合，并将温度升高至180℃，使得加热后呈粘流态的树脂粘合剂与粉料均匀混合，制备成粘流态混合物；
第二步：将挤出机管路与混合反应釜物料输出管路连接，然后将模具安装于挤出机上，接好模具管路，并设计好成型参数，通过挤出机将粒料挤至预备好的模型上，并进行轧制成型，在挤出成型过程中，模具温度保持在100℃，挤出机温度保持在180℃，模具轧制成型后取出，进入脱脂工序；
第三步：将成型模具置于氧化铝陶瓷板上，放入催化脱脂炉内，设定脱脂工艺参数：脱脂温度110℃，氮气流量25L/min，进草酸量2g/min，催化时间为4小时，脱脂完成后取出，产品重量损失≥7.2即为合格，并进入烧结工序；
第四步：将脱脂后的合金生胚放入烧结炉中，控制温度逐步上升，通过多个温度阶段对生胚进行烧结操作，控制不同温度阶段的烧结时间以及温度保持，同时注入定量氢气，保持炉内压力，烧结完毕后，进行强制冷却成型；
第五步：烧结成型合金取出后，用密度计测量产品密度，检测产品密度，合格的产品进行超声波清洗和烘干和抛光，并检测产品表面是否存在破损和划痕，不合格的产品挑选出来，并记录相应数据，进行回炉再加工，提高原料利用率，避免浪费资源。
w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料配比比例分为三份，分别为w(钨)95％、Ni(镍)3％、Fe(铁)2％；w(钨)94％、Ni(镍)3.5％、Fe(铁)2.5％；w(钨)96％、Ni(镍)2.5％、Fe(铁)1.5％，采用不同分量配比的w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料，对钨镍铁合金进行制作加工，可以通过后续的加工以及检测，对比试验出较好的原料配比，提高产品质量；
w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料与树脂粘合剂的配比分为三份，分别为w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料90％和树脂粘合剂10％；w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料89％和树脂粘合剂11％；w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料91％和树脂粘合剂9％，采用不同分量配比的w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料与树脂粘合剂，通过后续加工及检测，进行对比试验，获得不同配比对钨镍铁合金质量的影响数据，提高产品加工工艺以及质量；
模具在进行压制成型时，轧制压力控制在40-130千牛之间，同时轧制速度控制在0.1-2㎝/s,通过压力的变化以及轧制速度的变化，对成型模具进行均匀压制，使得粉料和树脂粘合剂紧密结合，避免内部出现砂眼和孔洞，提高产品质量和密度；
合金生胚烧结过程中的温度以及烧结时间分别为1200℃；1小时、1300；1、5小时、1400；3小时，通过温度的不断上升和烧结时间的保持，逐步对合金生胚进行高温煅烧，提高合金生胚的适应力，逐步增加其强度和硬度以及韧性；
模具的压制成型和合金生胚烧结交替进行，进行轧制压力的逐步上升以及烧结温度的逐步回升复烧，通过压制成型和烧结工序的交替操作，增加钨镍铁合金的强度和硬度。
实施例一：将w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料定量倒入混合设备中进行初步混合，并对w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料的配比做出调整和记录，使得w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料的配比分别为w(钨)95％、Ni(镍)3％、Fe(铁)2％；w(钨)94％、Ni(镍)3.5％、Fe(铁)2.5％和w(钨)96％、Ni(镍)2.5％、Fe(铁)1.5％，得出三份完整粉料，然后将三份完整粉料与树脂粘合剂进行混合，并对树脂粘合剂的配比做出调整和记录，使得完整粉料与树脂粘合剂的配比分别为90％：10％、89％：11％以及91％：9％，三份完整粉料分别与三种定量树脂粘合剂进行配比，得出九份数据，进行后续加工操作，然后根据记录数据对成型的钨镍铁合金进行检测，得出最佳的配比方式；
实施例二：为提高钨镍铁合金的强度和韧性，对合金生胚进行轧制和高温烧结的交重复操作，并在进行重复的轧制操作时，逐步提高轧制压力，使得轧制压力由40千牛逐步身高至130千牛，同时保持每次的轧制速度控制在0.1-2㎝/s内并呈逐步上升的趋势，提高合金生胚的适应性，并在对合金生胚进行轧制和高温烧结的交重复操作时，可以在高温烧结时温度的逐步上升过程中，交替进行合金生胚的轧制操作，以获得更多的实验对比数据，方便进行最佳工艺方案的总结；
实施例三：在对成品进行密度等性能检测时，检测数据不佳的成品，可以从催化脱脂阶段对不合格成品进行回炉再造操作，通过催化脱脂、轧制压制和高温煅烧的有序操作，增加不合格成品的合格率，并对相应数据做出记录，以提高成品合格率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
第一步：将w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料分别按照比例定量倒入混合反应釜中进行充分混合，然后添加对应比例定量的树脂粘合剂进行混合，并将温度升高至180℃，使得加热后呈粘流态的树脂粘合剂与粉料均匀混合，制备成粘流态混合物；
第二步：将挤出机管路与混合反应釜物料输出管路连接，然后将模具安装于挤出机上，接好模具管路，并设计好成型参数，通过挤出机将粒料挤至预备好的模型上，并进行轧制成型，在挤出成型过程中，模具温度保持在100℃，挤出机温度保持在180℃，模具轧制成型后取出，进入脱脂工序；
第三步：将成型模具置于氧化铝陶瓷板上，放入催化脱脂炉内，设定脱脂工艺参数：脱脂温度110℃，氮气流量25L/min，进草酸量2g/min，催化时间为4小时，脱脂完成后取出，产品重量损失≥7.2即为合格，并进入烧结工序；
第四步：将脱脂后的合金生胚放入烧结炉中，控制温度逐步上升，通过多个温度阶段对生胚进行烧结操作，控制不同温度阶段的烧结时间以及温度保持，同时注入定量氢气，保持炉内压力，烧结完毕后，进行强制冷却成型；
第五步：烧结成型合金取出后，用密度计测量产品密度，检测产品密度，合格的产品进行超声波清洗和烘干和抛光，并检测产品表面是否存在破损和划痕，不合格的产品挑选出来，并记录相应数据，进行回炉再加工，提高原料利用率，避免浪费资源。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，其特征在于：所述w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料配比比例分为三份，分别为w(钨)95％、Ni(镍)3％、Fe(铁)2％；w(钨)94％、Ni(镍)3.5％、Fe(铁)2.5％；w(钨)96％、Ni(镍)2.5％、Fe(铁)1.5％。
3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，其特征在于：所述w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料与树脂粘合剂的配比分为三份，分别为w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料90％和树脂粘合剂10％；w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料89％和树脂粘合剂11％；w(钨)、Ni(镍)、Fe(铁)粉料91％和树脂粘合剂9％。
4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，其特征在于：所述模具在进行压制成型时，轧制压力控制在40-130千牛之间，同时轧制速度控制在0.1-2㎝/s。
5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，其特征在于：所述合金生胚烧结过程中的温度以及烧结时间分别为1200℃；1小时、1300；1、5小时、1400；3小时。
6.根据权利要求1所述的一种粉末冶金W-Ni-Fe钨镍铁合金生产工艺方法，其特征在于：所述模具的压制成型和合金生胚烧结交替进行，进行轧制压力的逐步上升以及烧结温度的逐步回升复烧。
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