CN114855046B - 一种钨合金丝及其制备方法 - Google Patents

一种钨合金丝及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114855046B
CN114855046B CN202210495364.6A CN202210495364A CN114855046B CN 114855046 B CN114855046 B CN 114855046B CN 202210495364 A CN202210495364 A CN 202210495364A CN 114855046 B CN114855046 B CN 114855046B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungsten alloy
wire
reduction
sintering
alloy wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210495364.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114855046A (zh
Inventor
沈晓宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Tony Electronic Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Tony Electronic Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Tony Electronic Co ltd filed Critical Zhejiang Tony Electronic Co ltd
Priority to CN202210495364.6A priority Critical patent/CN114855046B/zh
Publication of CN114855046A publication Critical patent/CN114855046A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114855046B publication Critical patent/CN114855046B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B21C37/047—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire of fine wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/04—Compacting only by applying fluid pressure, e.g. by cold isostatic pressing [CIP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种钨合金丝及其制备方法。本发明的钨合金丝包括下述质量分数的元素组成：镧0.3～3.0wt％，铈0.2～2.0wt％，余量为钨；且镧和铈的质量分数之比为1:(0.3～1.0)。本发明的钨合金丝可以满足高性能电子、医疗、军工等领域对高强度、极细线径合金丝的需求。

Description

一种钨合金丝及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种钨合金丝及其制备方法。
背景技术
高强度金属丝主要应用机械丝绳、切割线、强化丝等领域，高强度金属丝主要有高碳钢丝、钨丝等，但现有的高强度金属丝的抗拉强度仍较低(例如，直径为0.035mm的高强度金属丝的抗拉强度一般在4800MPa以下)，强度无法满足微型丝绳、金刚石切割、工业耐弯曲线束等领域的需求，给相关领域应用带来瓶颈。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钨合金丝及其制备方法，以解决上述中的至少一项问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钨合金丝，所述钨合金丝包括下述质量分数的元素组成：镧0.3～3.0wt％，铈0.2～2.0wt％，余量为钨；且镧和铈的质量分数之比为1:(0.3～1.0)。
优选地，制备所述钨合金丝的原料包括钨粉、含镧化合物和含铈化合物；所述含镧化合物为La(NO3)3和/或La(OH)3，所述含铈化合物为Ce(NO3)4和/或Ce(OH)4。
更优选地，所述钨粉的粒度为0.5～5.0μm。
优选地，所述钨合金丝的直径为0.015-0.04mm。
优选地，所述钨合金丝的直径为0.035mm。
本发明还提供了一种钨合金丝的制备方法，其采用下述技术方案：如上所述的钨合金丝的制备方法，包括下述步骤：(1)钨合金丝坯料的制备；
(2)对所述钨合金丝坯料进行旋锻，得到钨合金线；(3)采用单模具拉丝机对所述钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm的粗钨合金丝；(4)对经步骤(3)处理得到的所述直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理；(5)采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行拉制，得到所述钨合金丝。
优选地，步骤(1)包括：a.钨合金粉制备，采用掺杂机对用于提供所述钨合金丝中的钨、镧和铈的原料进行固液或固固掺杂，掺杂结束后烘干，通过混料机对烘干后所得物料进行混合，得到钨合金粉；b.第一次还原：将经步骤a处理得到的钨合金粉置于预还原炉中还原，还原温度为350～550℃，还原时间为1.5～3.5h，还原过程中采用H2进行保护；c.混料：向经所述第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中进行混料；d.第二次还原：所述第二次还原的还原温度为850～1200℃，还原时间0.5～1.5h，还原过程中采用H2进行保护；e.过筛，装模：将经所述第二次还原处理后得到的钨合金粉过80～120目筛后装入塑胶模具，并密封；f.等静压加工：将经步骤e处理后得到的塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为200～300MPa，等静压时间为3～10min；g.第一次烧结：所述第一次烧结的烧结温度为1100～1500℃，烧结时间为20～60min，烧结过程中采用H2进行保护；h.垂熔：将经所述第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼；i.第二次烧结：所述第二次烧结的烧结温度为2000～2400℃，烧结时间为2～6h，烧结过程中采用H2气体保护。
优选地，步骤c中，所述钨合金粉与所述金属钨球的质量比为1.0:(0.25～0.5)，所述钨合金粉与酒精的体积比为1:(1.05～1.1)，混料时间8～48h。
优选地，步骤h中垂熔电流为1500～5500A，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为20～60min，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，所述钨合金棒随炉冷却；经所述步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为10～25mm。
优选地，步骤e中，所述塑胶模具的直径为15～30mm，长度为400～1200mm。
更优选地，所述第一次还原和/或第二次还原时，先将还原炉加热到工艺温度，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，再通入H2气体，并将所述钨合金粉放入还原炉腔体，通过回收装置对H2气体进行回收。
最优选地，所述第一次烧结时，先将烧结炉加热到工艺温度，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，然后通入H2气体，并将钨合金棒放入烧结炉腔体，并通过回收装置对H2气体进行回收；第一次烧结后的钨合金棒，随炉冷却，冷却过程中采用H2气体保护；所述第二次烧结时，首先将钨合金棒放入烧结炉中，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，开始加热，并通入H2气体进行保护，通过回收装置对H2气体进行回收；第二次烧结后的钨合金棒，随炉冷却，冷却过程中采用H2气体保护。
优选地，步骤(2)包括：A.将经步骤(1)处理得到的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，得到直径为5～10mm的钨合金棒；B.采用多头旋锻机对经步骤A处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，得到直径为1.5～4.5mm的钨合金棒。
优选地，在步骤(2)之前，还包括将石墨乳涂覆在所述钨合金棒表面的步骤。
优选地，所述单道次旋锻包括首次单道次旋锻和其余道次单道次旋锻；所述首次单道次旋锻的减面率为12～25％，旋锻前将钨合金棒加热到1500～1800℃，旋锻速度为1.0～5.0m/min；所述其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为15～30％，旋锻温度为1500～1800℃，旋锻速度为1.0～6.0m/min；所述连续旋锻时，旋锻单道次减面率为10～20％，旋锻速度为1.0～8.0m/min，旋锻过程中采用天然气或中频电源或电炉加热，加热温度为1200～1600℃，所述连续旋锻后得到钨合金线。
优选地，步骤(3)中单模具拉丝机对所述钨合金线进行拉拔时，所述单模具拉丝机的拉丝盘直径为0.8～2.0m，单道次拉丝减面率为15-35％，加热温度为850～1500℃，拉丝速度为3.0～24.0m/min；步骤(4)中所述热处理的温度为750～1150℃，热处理时间为0.5～3.0s；步骤(5)包括：A’采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行第一次拉制，得到直径为0.06～0.10mm的钨合金丝；B’采用多模具拉丝机对所述直径为0.06～0.10mm的钨合金丝进行拉制，得到直径为0.015-0.04mm的钨合金丝。
优选地，步骤(3)中，采用单模具拉丝机拉拔过程中，采用单向方式拉制，且采用石墨乳作为拉丝润滑液。
更优选地，步骤(3)采用单模具拉丝机对所述钨合金线进行拉拔时，拉拔过程中采用天然气进行加热；步骤(4)中所述热处理在天然气退火炉中进行。
优选地，步骤A’中，一次拉丝模具为4～12道次，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为650～950℃，拉丝道次减面率为10～18％，拉丝速度为15～150m/min；步骤B’中，拉丝单道次减面率为8～16％，拉丝速度为15～150m/min。
优选地，步骤(3)和步骤(5)拉制过程中，拉丝模具的入口角度为10～16°，定径区长度为线径的60～120％。
有益效果：
本发明的钨合金丝通过在钨中添加镧和铈制备得到，通过在纯钨中添加稀土镧和铈作为强化元素，一方面，稀土镧和铈分布在基体晶界上，有效阻止晶粒的长大，使钨合金丝材具有细晶强化的效果，增加了钨合金丝材的强度；另一方面，稀土元素颗粒在基体中以球形分布在晶界上，有效缓解钨合金晶界微裂纹的应力集中，阻碍微裂纹的扩展，提升加工过程的韧性，降低断丝率，改善机加工性能，并起到颗粒强化作用，提高钨合金强度。
通过多种稀土对钨合金进行强化，有助于获得高强度、极细钨合金丝，以期满足高性能电子、医疗、军工等领域对高强度、极细线径合金丝的需求。
本发明的钨合金丝的制备方法，通过在钨合金丝坯料的过程中，先采用第一次烧结对等静压加工得到的钨合金棒进行处理，可确保垂熔过程中不会出现断裂的现象；之后再采用第二次烧结对垂熔后得到的产物进行处理，可增加钨合金棒的成分均匀性，减少后续加工过程中的断线几率。
本发明的钨合金丝(直径0.035mm)的强度可达5800MPa以上，长度可达150km以上，本发明的钨合金丝的性能优于现有技术产品。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明针对目前金属丝存在的强度低、线径大的问题，提供一种钨合金丝，本发明实施例的钨合金丝包括下述质量分数的元素组成：镧0.3～3.0wt％(例如，0.3wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％或3.0wt％)，铈0.2～2.0wt％(0.2wt％、0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％)，余量为钨；镧和铈的质量分数之比为1:(0.3～1.0)(例如，1:0.3、1:0.5、1:0.8或1:1.0)。
通过在纯钨中添加稀土镧和铈作为强化元素，一方面，稀土镧和铈分布在基体晶界上，有效阻止晶粒的长大，使钨合金丝材具有细晶强化的效果，增加了钨合金丝材的强度；另一方面，稀土元素颗粒在基体中以球形分布在晶界上，有效缓解钨合金晶界微裂纹的应力集中，阻碍微裂纹的扩展，提升加工过程的韧性，降低断丝率，改善机加工性能，并起到颗粒强化作用，提高钨合金强度。
若镧的用量高于0.3～3.0wt％和/或铈的用量高于0.2～2.0wt％，则会导致制备过程中原料的加工性能的下降，且对钨合金丝强度的提升不明显。
本发明优选实施例中，制备钨合金丝的原料包括钨粉、含镧化合物和含铈化合物。
本发明优选实施例中，含镧化合物为La(NO3)3和/或La(OH)3，含铈化合物为Ce(NO3)4和/或Ce(OH)4。
本发明优选实施例中，钨粉的粒度为0.5～5.0μm(例如，0.5μm、1.0μm、2.0μm、3.0μm、4.0μm或5.0μm)。
本发明优选实施例中，钨合金丝的直径为0.015-0.04mm(例如，0.015mm、0.02mm、0.03mm或0.04mm)。
本发明优选实施例中，钨合金丝的直径为0.035mm。
本发明还提出了一种如上所述的钨合金丝的制备方法，本发明实施例的的制备方法包括以下步骤：(1)钨合金丝坯料的制备；(2)对钨合金坯料进行旋锻，得到钨合金线；(3)采用单模具拉丝机对钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm(例如，0.5mm、0.8mm或1mm)的粗钨合金丝；(4)对经步骤(3)处理得到的直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理；(5)采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行拉制，得到钨合金丝。
本发明优选实施例中，步骤(1)包括：
a.钨合金粉制备，采用掺杂机对用于提供钨合金丝中的钨、镧和铈的原料进行固液或固固掺杂，掺杂结束后烘干，通过混料机对烘干后所得物料进行混合，得到钨合金粉。通过该方式确保了钨合金粉中掺杂成分的均匀性；
b.第一次还原：将经步骤a处理得到的钨合金粉置于预还原炉中还原，还原温度为350～550℃(例如，350℃、400℃、450℃或550℃)，还原时间为1.5～3.5h(例如，1.5h、2h、2.5h、3h或3.5h)，还原过程中采用H2进行保护。经过第一次还原，可将镧和铈的化合物还原成镧和铈的氧化物。通过含镧化合物(La(NO3)3和/或La(OH)3)和含铈化合物(Ce(NO3)4和/或Ce(OH)4)作为本发明的原料，并采用第一次还原的步骤对含镧化合物和含铈化合物进行还原，得到镧的氧化物和铈的氧化物，并进一步将其用于本发明的钨合金丝的制备；相较于直接采用镧的氧化物和铈的氧化物作为本发明的钨合金丝的原料用于后续钨合金丝的制备，可有效避免制备得到的产物中镧和铈的分布不均匀的问题。
c.混料：向经第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中进行混料。步骤c有助于确保钨合金粉中镧和铈的氧化物均匀分布。
d.第二次还原：第二次还原的还原温度为850～1200℃(例如，850℃、950℃、1050℃、1150℃或1200℃)，还原时间0.5～1.5h(例如，0.5h、1h、或1.5h)，还原过程中采用H2进行保护。步骤d可有效去除钨合金粉中由于混料造成的氧化。
e.过筛，装模：将经第二次还原处理后得到的钨合金粉过80～120目筛后装入塑胶模具，并密封。
f.等静压加工：将经步骤e处理后得到的塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为200～300MPa(例如，200MPa、250MPa或300MPa)，等静压时间为3～10min(例如，3min、5min、7min、9min或10min)。
g.第一次烧结：第一次烧结的烧结温度为1100～1500℃(例如，1100℃、1200℃、1300℃、1400℃或1500℃)，烧结时间为20～60min(例如，20min、30min、40min、50min或60min)，烧结过程中采用H2进行保护。步骤g可起到使钨合金棒具有一定的强度的作用，确保在垂熔过程中不出现断裂的现象。
h.垂熔：将经第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼。
i.第二次烧结：第二次烧结的烧结温度为2000～2400℃(例如，2000℃、2100℃、2200℃、2300℃或2400℃)，烧结时间为2～6h(例如，2h、4h或6h)，烧结过程中采用H2气体保护。该过程增加了钨合金棒的成分均匀性，减少后续加工过程中的断线几率。通过第二次烧结，有助于获取具有更大单丝长度的钨合金丝。
本发明优选实施例中，步骤c中，钨合金粉与金属钨球的质量比为1.0:(0.25～0.5)(例如，1.0:0.25、1.0:0.3、1.0:0.35、1.0:0.4、1.0:0.45或1.0:0.5)，钨合金粉与酒精的体积比为1:(1.05～1.1)(例如，1:1.05、1:1.08或1:1.1)，混料时间8～48h(例如，8h、18h、28h、38h或48h)。
本发明优选实施例中，步骤h中垂熔电流为1500～5500A(例如，1500A、2500A、3500A、4500A或5500A)，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为20～60min(例如，20min、30min、40min、50min或60min)，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，钨合金棒随炉冷却；经步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为10～25mm(例如，10mm、15mm、20mm或25mm)。
本发明优选实施例中，步骤e中塑胶模具的直径为20～30mm(例如，20mm、25mm或30mm)，长度为400～1200mm(例如，400mm、800mm或1200mm)。此外，步骤e将钨合金粉装入塑胶模具的过程中可施加真空和振动，确保装好的料具有良好的致密性。
本发明优选实施例中，第一次还原和/或第二次还原时，先将还原炉加热到工艺温度，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，再通入H2气体，并将钨合金粉放入还原炉腔体，通过回收装置对H2气体进行回收。
本发明优选实施例中，第一次烧结时，先将烧结炉加热到工艺温度，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，然后通入H2气体，并将钨合金棒放入烧结炉腔体，通过回收装置对H2气体进行回收；第一次烧结后的钨合金棒，随炉冷却，冷却过程中采用H2气体保护。
本发明优选实施例中，第二次烧结时，首先将钨合金棒放入烧结炉中，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，开始加热，并通入H2气体进行保护，并通过回收装置对H2气体进行回收；第二次烧结后的钨棒，随炉冷却，冷却过程中采用H2气体保护。
本发明优选实施例中，步骤(2)包括：A.将经步骤(1)处理得到的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，得到直径为5～10mm(例如，5mm、8mm或10mm)的钨合金棒；B.采用多头旋锻机对经步骤A处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，得到直径为1.5～4.5mm(例如，1.5mm、2.5mm、3.5mm或4.5mm)的钨合金棒。
本发明优选实施例中，在步骤(2)之前，还包括将石墨乳涂覆在钨合金棒表面的步骤。
本发明优选实施例中，步骤(2)中的单道次旋锻包括首次单道次旋锻和其余道次单道次旋锻；首次单道次旋锻的减面率为12～25％(例如，12％、15％、20％或25％)，旋锻前将钨合金棒加热到1500～1800℃(例如，1500℃、1600℃、1700℃或1800℃)，旋锻速度为1.0～5.0m/min(例如，1.0m/min、2.0m/min、3.0m/min、4.0m/min或5.0m/min)。首次单道次旋锻需要将钨合金棒表面圆整，首次单道次旋锻的减面率略小其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为15～30％(例如，15％、20％、25％或30％)，旋锻温度为1500～1800℃(例如，1500℃、1600℃、1700℃或1800℃)，旋锻速度为1.0～6.0m/min(例如，1.0m/min、2.0m/min、3.0m/min、4.0m/min、5.0m/min或6.0m/min)。
本发明优选实施例中，连续旋锻时，旋锻单道次减面率为10～20％(例如，10％、15％或20％)，旋锻速度为1.0～8.0m/min(例如，1.0m/min、3.0m/min、5.0m/min、7.0m/min或8.0m/min)，旋锻过程中采用天然气或中频电源或电炉加热，加热温度为1200～1600℃(例如，1200℃、1300℃、1400℃、1500℃或1600℃)，连续旋锻后得到钨合金线。其中，中频电源是主要应用于各种金属的熔炼、保温、烧结、焊接、淬火、回火、透热、金属液净化、热处理、弯管、以及晶体生长等。标准输出功率系列为：30kW～4000kW；标准配置熔炼炉系列为：5kg(30kW)～5000kg(4000kW)；标准振荡频率系列为：400Hz～10kHz。
本发明优选实施例中，步骤(3)中单模具拉丝机钨合金线进行拉拔时，单模具拉丝机的拉丝盘直径为0.8～2.0m(0.8m、1.2m、1.6m或2.0m)，单道次拉丝减面率为15-35％(例如，15％、20％、25％、30％或35％)，加热温度为850～1500℃(例如，850℃、1050℃、1250℃、1350℃或1500℃)，拉丝速度为3.0～24.0m/min(例如，3.0m/min、9.0m/min、15.0m/min或24.0m/min)。
本发明优选实施例中，步骤(3)中，采用单模具拉丝机拉拔过程中，采用单向方式拉制，且采用石墨乳作为拉丝润滑液。
本发明优选实施例中，步骤(3)采用单模具拉丝机对钨合金线进行拉拔时，拉拔过程中采用天然气进行加热。
本发明优选实施例中，步骤(4)中热处理的温度为750～1150℃(例如，750℃、850℃、950℃、1050℃或1150℃)，热处理时间为0.5～3.0s(例如，0.5s、1.0s、1.5s、2.0s、2.5s或3.0s)。其中，步骤(4)可起到消除前道加工过程中的加工硬化现象的作用。
本发明优选实施例中，步骤(4)中热处理在天然气退火炉中进行。
本发明优选实施例中，步骤(5)包括：A’采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行第一次拉制，得到直径为0.06～0.10mm(例如，0.06mm、0.08mm、或0.10mm)的钨合金丝；B’采用多模具拉丝机对直径为0.06～0.10mm的钨合金丝进行拉制，得到直径为0.015-0.04mm(例如，0.015mm、0.02mm、0.03mm或0.04mm)的钨合金丝。
本发明优选实施例中，步骤A’中，一次拉丝模具为4～12道次(即，拉丝模具的数量为4-12个；例如，4个、8个或12个)，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为650～950℃(例如，650℃、750℃、850℃或950℃)，拉丝道次减面率为10～18％(例如，10％、13％、16％或18％)，拉丝速度为15～150m/min(例如，15m/min、45m/min、75m/min、105m/min、135m/min或150m/min)。
本发明优选实施例中，步骤B’中，拉丝单道次减面率为8～16％，拉丝速度为15～150m/min(例如，15m/min、45m/min、75m/min、105m/min、135m/min或150m/min)。
本发明优选实施例中，步骤(3)和步骤(5)拉制过程中，拉丝模具的入口角度为10～16°(例如，10°、12°、14°或16°)，定径区长度为线径的60～120％(例如，60％、80％、100％或120％)。
下面通过具体实施例对本发明的钨合金丝及其制备方法进行详细说明。
实施例1
本实施例的钨合金丝按照包括下述步骤的方法制备得到：
(1)钨合金丝坯料的制备(a-i)：
a.钨合金粉制备，称量质量分数为99.5％的钨粉和含有0.3％镧的镧化合物(硝酸镧)、含有0.2％铈的铈化合物(硝酸铈)，通过掺杂机进行固液掺杂、烘干，烘干后通过混料机将合金粉进行混合，获得钨合金粉；
b.第一次还原：将钨合金粉在预还原炉中还原，还原温度为450℃，还原时间为1.5h，还原过程中采用H2进行保护；
c.混料：向经第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中混料，钨合金粉与酒精的体积比为1:1.05；钨合金粉与金属钨球的质量比为1.0:0.25，混料时间8h。
d.第二次还原：第二次还原的还原温度为1050℃，还原时间1.0h，还原过程中采用H2进行保护；
e.过筛，装模：将经第二次还原处理后得到的钨合金粉过80目筛后装入塑胶模具，并密封；
f.等静压加工：将塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为200MPa，等静压时间为3min；
g.第一次烧结：第一次烧结的烧结温度为1200℃，烧结时间为40min，烧结过程中采用H2进行保护；
h.垂熔：将经第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼；垂熔电流为5000A，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为20min，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，钨合金棒随炉冷却；经步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为15mm；
i.第二次烧结：第二次烧结的烧结温度为2000℃，烧结时间为2h，烧结过程中采用H2气体保护。
(2)对经步骤(1)处理得到的钨合金丝坯料进行旋锻，得到钨合金线(j-k)：
j.将经过第二次烧结的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，使钨合金棒的直径为14mm；单道次旋锻的减面率为14％，旋锻前将钨合金棒加热到1600℃，旋锻速度为1.0m/min；其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为18％，旋锻温度为1600℃，旋锻速度为2.0m/min；
k.采用多头旋锻机对经步骤j处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，使钨合金棒的直径为4.5mm；连续旋锻时，旋锻单道次减面率为15％，旋锻速度为2.0m/min，旋锻过程中采用天然气或中频电源或电炉加热，加热温度为1600℃。
(3)采用单模具拉丝机对步骤(2)制备得到的钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm的粗钨合金丝(l)：
l.将钨合金线通过单模具拉丝机进行拉制，拉丝机拉丝盘直径为0.8～2.0m，单道次拉丝减面率为25％，拉丝过程中采用天然气进行加热，加热温度为1300℃，拉丝速度为5.0m/min，通过单模具拉丝机将钨合金线拉制到直径为0.7mm的粗钨合金丝。
(4)对经步骤(3)处理得到的直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理(m)：
m.将直径为0.7mm的粗钨合金丝在天然气退火炉中进行热处理，热处理温度为1150℃，热处理时间为0.5s。
(5)采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行拉制(n-o)：
n.将经步骤m处理后得到的粗钨合金丝通过多模具拉丝机进行第一次拉制，其中，一次拉丝模具为6道次，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为850℃，拉丝道次减面率为13％，拉丝速度为20m/min，通过多模具拉丝机将钨合金丝的直径拉制到0.08mm；
o.将经第一次拉制得到的0.08mm钨合金丝在多模具拉丝机上进行再次拉制，拉丝单道次减面率为12％，拉丝速度为80m/min，将钨合金丝的直径拉制到0.035mm；拉丝模具的入口角度为12°，定径区长度为线径的80％。
按照上述方法制备得到的即为本实施例的钨合金丝。
实施例2
本实施例的钨合金丝按照包括下述步骤的方法制备得到：
(1)钨合金丝坯料的制备(a-i)：
a.钨合金粉制备，称量质量分数为99.2％的钨粉和含有0.5％镧的镧化合物(硝酸镧)、含有0.3％铈的铈化合物(硝酸铈)，通过掺杂机进行固液掺杂、烘干，烘干后通过混料机将合金粉进行混合，获得钨合金粉；
b.第一次还原：将钨合金粉在预还原炉中还原，还原温度为460℃，还原时间为2.0h，还原过程中采用H2进行保护；
c.混料：向经第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中混料，钨合金粉与酒精的体积比为1:1.07；钨合金粉与金属钨球的质量比为1.0:0.3，混料时间12h。
d.第二次还原：第二次还原的还原温度为1060℃，还原时间1.0h，还原过程中采用H2进行保护；
e.过筛，装模：将经第二次还原处理后得到的钨合金粉过80目筛后装入塑胶模具，并密封；
f.等静压加工：将塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为200MPa，等静压时间为4min；
g.第一次烧结：第一次烧结的烧结温度为1300℃，烧结时间为30min，烧结过程中采用H2进行保护；
h.垂熔：将经第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼；垂熔电流为5100A，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为30min，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，钨合金棒随炉冷却；经步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为18mm；
i.第二次烧结：第二次烧结的烧结温度为2100℃，烧结时间为2.5h，烧结过程中采用H2气体保护。
(2)对经步骤(1)处理得到的钨合金丝坯料进行旋锻，得到钨合金线(j-k)：
j.将经过第二次烧结的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，使钨合金棒的直径为16.3mm；首道次旋锻的减面率为18％，旋锻前将钨合金棒加热到1700℃，旋锻速度为2.0m/min；其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为18％，旋锻温度为1650℃，旋锻速度为3.0m/min；
k.采用多头旋锻机对经步骤j处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，使钨合金棒的直径为4.0mm；连续旋锻时，旋锻单道次减面率为15％，旋锻速度为2.5m/min，旋锻过程中采用天然气或中频电源或电炉加热，加热温度为1650℃。
(3)采用单模具拉丝机对步骤(2)制备得到的钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm的粗钨合金丝(l)：
l.将钨合金线通过单模具拉丝机进行拉制，拉丝机拉丝盘直径为0.8～2.0m，单道次拉丝减面率为25％，拉丝过程中采用天然气进行加热，加热温度为1450℃，拉丝速度为10.0m/min，通过单模具拉丝机将钨合金线拉制到直径为0.8mm的粗钨合金丝。
(4)对经步骤(3)处理得到的直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理(m)：
m.将直径为0.8mm的粗钨合金丝在天然气退火炉中进行热处理，热处理温度为1150℃，热处理时间为0.7s。
(5)采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行拉制(n-o)：
n.将经步骤m处理后得到的粗钨合金丝通过多模具拉丝机进行拉制，其中，一次拉丝模具为8道次，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为900℃，拉丝道次减面率为16％，拉丝速度为30m/min，通过多模具拉丝机将钨合金丝的直径拉制到0.08mm；
o.将0.08mm钨合金丝在多模具拉丝机上进行拉制，拉丝单道次减面率为12％，拉丝速度为110m/min，将钨合金丝的直径拉制到0.035mm；拉丝模具的入口角度为14°，定径区长度为线径的100％。
按照上述方法制备得到的即为本实施例的钨合金丝。
实施例3
本实施例的钨合金丝按照包括下述步骤的方法制备得到：
(1)钨合金丝坯料的制备(a-i)：
a.钨合金粉制备，称量质量分数为98.9％的钨粉和含有0.8％镧的镧化合物(硝酸镧)、含有0.3％铈的铈化合物(硝酸铈)，通过掺杂机进行固液掺杂、烘干，烘干后通过混料机将合金粉进行混合，获得钨合金粉；
b.第一次还原：将钨合金粉在预还原炉中还原，还原温度为470℃，还原时间为2.5h，还原过程中采用H2进行保护；
c.混料：向经第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中混料，钨合金粉与酒精的体积比为1:1.1；钨合金粉与金属钨球的质量比为1.0:0.4，混料时间24h。
d.第二次还原：第二次还原的还原温度为1100℃，还原时间1.5h，还原过程中采用H2进行保护；
e.过筛，装模：将经第二次还原处理后得到的钨合金粉过100目筛后装入塑胶模具，并密封；
f.等静压加工：将塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为220MPa，等静压时间为5min；
g.第一次烧结：第一次烧结的烧结温度为1300℃，烧结时间为40min，烧结过程中采用H2进行保护；
h.垂熔：将经第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼；垂熔电流为5300A，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为40min，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，钨合金棒随炉冷却；经步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为20mm；
i.第二次烧结：第二次烧结的烧结温度为2100℃，烧结时间为2h，烧结过程中采用H2气体保护。
(2)对经步骤(1)处理得到的钨合金丝坯料进行旋锻，得到钨合金线(j-k)：
j.将经过第二次烧结的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，使钨合金棒的直径为18.5mm；单道次旋锻的减面率为14％，旋锻前将钨合金棒加热到1700℃，旋锻速度为3.0m/min；其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为20％，旋锻温度为1680℃，旋锻速度为3.0m/min；
k.采用多头旋锻机对经步骤j处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，使钨合金棒的直径为3.7mm；连续旋锻时，旋锻单道次减面率为18％，旋锻速度为4.0m/min，旋锻过程中采用天然气或中频电源或电炉加热，加热温度为1650℃。
(3)采用单模具拉丝机对步骤(2)制备得到的钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm的粗钨合金丝(l)：
l.将钨合金线通过单模具拉丝机进行拉制，拉丝机拉丝盘直径为0.8～2.0m，单道次拉丝减面率为26％，拉丝过程中采用天然气进行加热，加热温度为1450℃，拉丝速度为5.0m/min，通过单模具拉丝机将钨合金线拉制到直径为0.7mm的粗钨合金丝。
(4)对经步骤(3)处理得到的直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理(m)：
m.将直径为0.7mm的粗钨合金丝在天然气退火炉中进行热处理，热处理温度为1150℃，热处理时间为1.5s。
(5)采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行拉制(n-o)：
n.将经步骤m处理后得到的粗钨合金丝通过多模具拉丝机进行拉制，其中，一次拉丝模具为8道次，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为850℃，拉丝道次减面率为15％，拉丝速度为60m/min，通过多模具拉丝机将钨合金丝的直径拉制到0.08mm；
o.将0.08mm钨合金丝在多模具拉丝机上进行拉制，拉丝单道次减面率为12％，拉丝速度为120m/min，将钨合金丝的直径拉制到0.035mm；拉丝模具的入口角度为16°，定径区长度为线径的120％。
按照上述方法制备得到的即为本实施例的钨合金丝。
实施例4
本实施例的钨合金丝按照包括下述步骤的方法制备得到：
(1)钨合金丝坯料的制备(a-i)：
a.钨合金粉制备，称量质量分数为98.7％的钨粉和含有1.0％镧的镧化合物(硝酸镧)、含有0.3％铈的铈化合物(硝酸铈)，通过掺杂机进行固液掺杂、烘干，烘干后通过混料机将合金粉进行混合，获得钨合金粉；
b.第一次还原：将钨合金粉在预还原炉中还原，还原温度为480℃，还原时间为2.5h，还原过程中采用H2进行保护；
c.混料：向经第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中混料，钨合金粉与酒精的体积比为1:1.1；钨合金粉与金属钨球的质量比为1.0:0.4，混料时间48h。
d.第二次还原：第二次还原的还原温度为1100℃，还原时间2.0h，还原过程中采用H2进行保护；
e.过筛，装模：将经第二次还原处理后得到的钨合金粉过80目筛后装入塑胶模具，并密封；
f.等静压加工：将塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为220MPa，等静压时间为5min；
g.第一次烧结：第一次烧结的烧结温度为1300℃，烧结时间为40min，烧结过程中采用H2进行保护；
h.垂熔：将经第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼；垂熔电流为5300A，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为40min，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，钨合金棒随炉冷却；经步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为21mm；
i.第二次烧结：第二次烧结的烧结温度为2100℃，烧结时间为2h，烧结过程中采用H2气体保护。
(2)对经步骤(1)处理得到的钨合金丝坯料进行旋锻，得到钨合金线(j-k)：
j.将经过第二次烧结的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，使钨合金棒的直径为19.5mm；单道次旋锻的减面率为14％，旋锻前将钨合金棒加热到1700℃，旋锻速度为3.0m/min；其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为18％，旋锻温度为1680℃，旋锻速度为2.0m/min；
k.采用多头旋锻机对经步骤j处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，使钨合金棒的直径为3.7mm；连续旋锻时，旋锻单道次减面率为18％，旋锻速度为4.0m/min，旋锻过程中采用天然气或中频电源或电炉加热，加热温度为1650℃。
(3)采用单模具拉丝机对步骤(2)制备得到的钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm的粗钨合金丝(l)：
l.将钨合金线通过单模具拉丝机进行拉制，拉丝机拉丝盘直径为0.8～2.0m，单道次拉丝减面率为28％，拉丝过程中采用天然气进行加热，加热温度为1450℃，拉丝速度为6.0m/min，通过单模具拉丝机将钨合金线拉制到直径为0.7mm的粗钨合金丝。
(4)对经步骤(3)处理得到的直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理(m)：
m.将直径为0.7mm的粗钨合金丝在天然气退火炉中进行热处理，热处理温度为1150℃，热处理时间为2.0s。
(5)采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行拉制(n-o)：
n.将经步骤m处理后得到的粗钨合金丝通过多模具拉丝机进行拉制，其中，一次拉丝模具为8道次，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为850℃，拉丝道次减面率为15％，拉丝速度为60m/min，通过多模具拉丝机将钨合金丝的直径拉制到0.08mm；
o.将0.08mm钨合金丝在多模具拉丝机上进行拉制，拉丝单道次减面率为12％，拉丝速度为120m/min，将钨合金丝的直径拉制到0.035mm；拉丝模具的入口角度为16°，定径区长度为线径的120％。
按照上述方法制备得到的即为本实施例的钨合金丝。
实施例5
本实施例的钨合金丝按照包括下述步骤的方法制备得到：
(1)钨合金丝坯料的制备(a-i)：
a.钨合金粉制备，称量质量分数为95.0％的钨粉和含有3.0％镧的镧化合物(硝酸镧)、含有2.0％铈的铈化合物(硝酸铈)，通过掺杂机进行固液掺杂、烘干，烘干后通过混料机将合金粉进行混合，获得钨合金粉；
b.第一次还原：将钨合金粉在预还原炉中还原，还原温度为480℃，还原时间为2.5h，还原过程中采用H2进行保护；
c.混料：向经第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中混料，钨合金粉与酒精的体积比为1:1.1；钨合金粉与金属钨球的质量比为1.0:0.5，混料时间48h。
d.第二次还原：第二次还原的还原温度为1100℃，还原时间2.5h，还原过程中采用H2进行保护；
e.过筛，装模：将经第二次还原处理后得到的钨合金粉过100目筛后装入塑胶模具，并密封；
f.等静压加工：将塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为220MPa，等静压时间为5min；
g.第一次烧结：第一次烧结的烧结温度为1300℃，烧结时间为40min，烧结过程中采用H2进行保护；
h.垂熔：将经第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼；垂熔电流为5500A，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为40min，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，钨合金棒随炉冷却；经步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为20mm；
i.第二次烧结：第二次烧结的烧结温度为2100℃，烧结时间为2h，烧结过程中采用H2气体保护。
(2)对经步骤(1)处理得到的钨合金丝坯料进行旋锻，得到钨合金线(j-k)：
j.将经过第二次烧结的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，使钨合金棒的直径为18.5mm；单道次旋锻的减面率为14％，旋锻前将钨合金棒加热到1700℃，旋锻速度为3.0m/min；其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为20％，旋锻温度为1680℃，旋锻速度为3.0m/min；
k.采用多头旋锻机对经步骤j处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，使钨合金棒的直径为3.7mm；连续旋锻时，旋锻单道次减面率为18％，旋锻速度为4.0m/min，旋锻过程中采用天然气或中频或电炉加热，加热温度为1650℃。
(3)采用单模具拉丝机对步骤(2)制备得到的钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm的粗钨合金丝(l)：
l.将钨合金线通过单模具拉丝机进行拉制，拉丝机拉丝盘直径为0.8～2.0m，单道次拉丝减面率为26％，拉丝过程中采用天然气进行加热，加热温度为1450℃，拉丝速度为5.0m/min，通过单模具拉丝机将钨合金线拉制到直径为0.7mm的粗钨合金丝。
(4)对经步骤(3)处理得到的直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理(m)：
m.将直径为0.7mm的粗钨合金丝在天然气退火炉中进行热处理，热处理温度为1150℃，热处理时间为1.5s。
(5)采用多模具拉丝机对经步骤(4)热处理得到的粗钨合金丝进行拉制(n-o)：
n.将经步骤m处理后得到的粗钨合金丝通过多模具拉丝机进行拉制，其中，一次拉丝模具为8道次，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为850℃，拉丝道次减面率为15％，拉丝速度为60m/min，通过多模具拉丝机将钨合金丝的直径拉制到0.08mm；
o.将0.08mm钨合金丝在多模具拉丝机上进行拉制，拉丝单道次减面率为12％，拉丝速度为120m/min，将钨合金丝的直径拉制到0.035mm；拉丝模具的入口角度为16°，定径区长度为线径的120％。
按照上述方法制备得到的即为本实施例的钨合金丝。
实施例6
与实施例5的区别仅在于：制备得到的钨合金丝的线径为0.060mm。
实施例7
与实施例5的区别仅在于：制备得到的钨合金丝的线径为0.025mm。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：钨合金成分不同：含有0.1％镧的化合物(硝酸镧)和0.05％铈的化合物(硝酸铈)，余量为钨；其余均与实施例1保持一致，不再赘述。
对比例2
本对比例与实施例2的区别仅在于：省略实施例2中第二次烧结的步骤(即实施例2中的步骤i)；其余均与实施例2保持一致，不再赘述。
对比例3
该对比例与实施例1的区别仅在于，所采用的钨合金成分不同。质量分数为98.8％的钨粉和含有1％镧的镧化合物(硝酸镧)、含有0.2％铈的铈化合物(硝酸铈)。
对比例4
该对比例与实施例4的区别仅在于，省略步骤第一次烧结(即实施例4中的步骤g)；其余均与实施例4保持一致，不再赘述。
对比例5
该对比例与实施例1的区别仅在于，所采用的钨合金成分不同。质量分数为97.9％的钨粉和含有1％镧的镧化合物(硝酸镧)、含有1.1％铈的铈化合物(硝酸铈)。
实验例
按照GB/T 10573-2020《有色金属细丝拉伸试验方法》对上述实施例及对比例制备得到的钨合金丝的强度进行测试，测试结果如下表1所示：
表1钨合金丝性能测试结果
名称 线径(mm) 强度(MPa) 单丝长度(km)
实施例1 0.035 ≥4300 ≥150
实施例2 0.035 ≥4500 ≥150
实施例3 0.035 ≥5800 ≥150
实施例4 0.035 ≥6000 ≥150
实施例5 0.035 ≥6500 ≥150
对比例1 0.035 ≥3800 ≥150
对比例2 0.035 ≥4500 ≥30
对比例3 0.035 ≥3500 ≥30
对比例4 0.035 ≥6000 ≥70
对比例5 0.035 ≥6100 ≥20
综上所述：钨合金成分中镧和铈的比例对钨合金的强度和拉制长度具有决定性的影响，镧和铈的用量为镧0.3～3.0wt％，铈0.2～2.0wt％，且镧和铈的比例为1:(0.3～1.0)时，具有高的强度和拉制长度；钨合金坯料成型过程中的二次烧结具有稳定组织结构、消除强化元素偏聚的效果，利于后续超细加工。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钨合金丝，其特征在于，所述钨合金丝包括下述质量分数的元素组成：镧2.0~3.0wt%，铈1.0~2.0wt%，余量为钨；
且镧和铈的质量分数之比为1:(0.5~1.0)；
所述钨合金丝的直径为0.035mm；
所述钨合金丝采用包括下述步骤的方法制备得到：
（1）钨合金丝坯料的制备；
（2）对所述钨合金丝坯料进行旋锻，得到钨合金线；
（3）采用单模具拉丝机对所述钨合金线进行拉拔，得到直径为0.5-1mm的粗钨合金丝；
（4）对经步骤（3）处理得到的所述直径为0.5-1mm的粗钨合金丝进行热处理；
（5）采用多模具拉丝机对经步骤（4）热处理得到的粗钨合金丝进行拉制，得到钨合金丝；
步骤（1）包括：
a.钨合金粉制备，采用掺杂机对用于提供所述钨合金丝中的钨、镧和铈的原料进行固液或固固掺杂，掺杂结束后烘干，通过混料机对烘干后所得物料进行混合，得到钨合金粉；
b.第一次还原：将经步骤a处理得到的钨合金粉置于预还原炉中还原，还原温度为350~550℃，还原时间为1.5~3.5h，还原过程中采用H2进行保护；
c.混料：向经所述第一次还原处理得到的钨合金粉中加入酒精和金属钨球，在混料机中进行混料；
d.第二次还原：所述第二次还原的还原温度为850~1200℃，还原时间0.5~1.5h，还原过程中采用H2进行保护；
e.过筛，装模：将经所述第二次还原处理后得到的钨合金粉过80~120目筛后装入塑胶模具，并密封；
f.等静压加工：将经步骤e处理后得到的塑胶模具放入等静压缸体中，进行等静压加工，得到钨合金棒；其中，等静压加工过程中，施加压力为200~300MPa，等静压时间为3~10min；
g.第一次烧结：所述第一次烧结的烧结温度为1100~1500℃，烧结时间为20~60min，烧结过程中采用H2进行保护；
h.垂熔：将经所述第一次烧结处理后得到的钨合金棒置于垂熔设备上进行熔炼；
i.第二次烧结：所述第二次烧结的烧结温度为2000~2400℃，烧结时间为2~6h，烧结过程中采用H2气体保护；
步骤c中，所述钨合金粉与所述金属钨球的质量比为1.0:（0.25~0.5），所述钨合金粉与酒精的体积比为1:(1.05~1.1)，混料时间8~48h。
2.根据权利要求1所述的钨合金丝，其特征在于，制备所述钨合金丝的原料包括钨粉、含镧化合物和含铈化合物；
所述含镧化合物为La(NO3)3和/或La(OH)3，所述含铈化合物为Ce(NO3)3和/或Ce(OH)4；
所述钨粉的粒度为0.5~5.0μm。
3.根据权利要求1所述的钨合金丝，其特征在于，所述钨合金丝包括下述质量分数的元素组成：钨95wt%，镧3.0wt%和铈2.0wt%。
4.根据权利要求1所述的钨合金丝，其特征在于，步骤h中垂熔电流为1500~5500A，垂熔过程中采用H2气体保护，垂熔时间为20~60min，垂熔开始阶段的电流≤2000A；垂熔结束后，所述钨合金棒随炉冷却；经所述步骤h处理后得到的钨合金棒的直径为10~25mm；
步骤e中，所述塑胶模具的直径为15~30mm，长度为400~1200mm；
所述第一次还原和/或第二次还原时，先将还原炉加热到工艺温度，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，再通入H2气体，并将所述钨合金粉放入还原炉腔体，通过回收装置对H2气体进行回收；
所述第一次烧结时，先将烧结炉加热到工艺温度，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，然后通入H2气体，并将钨合金棒放入烧结炉腔体，并通过回收装置对H2气体进行回收；第一次烧结后的钨合金棒，随炉冷却，冷却过程中采用H2气体保护；
所述第二次烧结时，首先将钨合金棒放入烧结炉中，然后充入高纯N2气体进行炉腔体清洗，开始加热，并通入H2气体进行保护，通过回收装置对H2气体进行回收；第二次烧结后的钨合金棒，随炉冷却，冷却过程中采用H2气体保护。
5.根据权利要求1所述的钨合金丝，其特征在于，步骤（2）包括：
A.将经步骤（1）处理得到的钨合金棒在旋锻机上进行单道次旋锻，得到直径为5~10mm的钨合金棒；
B.采用多头旋锻机对经步骤A处理后得到的钨合金棒进行连续旋锻，得到直径为1.5~4.5mm的钨合金棒；
在步骤（2）之前，还包括将石墨乳涂覆在所述钨合金棒表面的步骤。
6.根据权利要求5所述的钨合金丝，其特征在于，所述单道次旋锻包括首次单道次旋锻和其余道次单道次旋锻；
所述首次单道次旋锻的减面率为12~25%，旋锻前将钨合金棒加热到1500~1800℃，旋锻速度为1.0~5.0 m/min；
所述其余道次单道次旋锻的旋锻减面率为15~30%，旋锻温度为1500~1800℃，旋锻速度为1.0~6.0m/min；
所述连续旋锻时，旋锻单道次减面率为10~20%，旋锻速度为1.0~8.0m/min，旋锻过程中采用天然气或中频电源或电炉加热，加热温度为1200~1600℃，所述连续旋锻后得到钨合金线。
7.根据权利要求1所述的钨合金丝，其特征在于，步骤（3）中单模具拉丝机对所述钨合金线进行拉拔时，所述单模具拉丝机的拉丝盘直径为0.8~2.0m，单道次拉丝减面率为15-35%，加热温度为850~1500℃，拉丝速度为3.0~24.0m/min；
步骤（4）中所述热处理的温度为750~1150℃，热处理时间为0.5~3.0s；
步骤（5）包括：A’采用多模具拉丝机对经步骤（4）热处理得到的钨合金丝进行第一次拉制，得到直径为0.06~0.10mm的钨合金丝；B’采用多模具拉丝机对所述直径为0.06~0.10mm的钨合金丝进行拉制，得到直径为0.015-0.04mm的钨合金丝；
步骤（3）中，采用单模具拉丝机拉拔过程中，采用单向方式拉制，且采用石墨乳作为拉丝润滑液；
步骤（3）采用单模具拉丝机对所述钨合金线进行拉拔时，拉拔过程中采用天然气进行加热；步骤（4）中所述热处理在天然气退火炉中进行。
8.根据权利要求7所述的钨合金丝，其特征在于，步骤A’中，一次拉丝模具为4~12道次，拉制过程中采用天然气进行加热，加热温度为650~950℃，拉丝道次减面率为10~18%，拉丝速度为15~150m/min；
步骤B’中，拉丝单道次减面率为8~16%，拉丝速度为15~150m/min。
9.根据权利要求8所述的钨合金丝，其特征在于，步骤（3）和步骤（5）拉制过程中，拉丝模具的入口角度为10~16°，定径区长度为线径的60~120%。
CN202210495364.6A 2022-05-07 2022-05-07 一种钨合金丝及其制备方法 Active CN114855046B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210495364.6A CN114855046B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 一种钨合金丝及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210495364.6A CN114855046B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 一种钨合金丝及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114855046A CN114855046A (zh) 2022-08-05
CN114855046B true CN114855046B (zh) 2023-06-02

Family

ID=82634464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210495364.6A Active CN114855046B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 一种钨合金丝及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114855046B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115976387B (zh) * 2023-02-10 2024-04-12 镇江原轼新型材料有限公司 一种具有高强度的钨合金丝及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1057569C (zh) * 1998-07-14 2000-10-18 北京矿冶研究总院 一种稀土钨电极材料
CN113186438B (zh) * 2021-01-20 2022-09-13 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种合金线材及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114855046A (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101451206B (zh) 一种超高强度钛合金
CN102888531B (zh) 一种960MPa强度级电子束熔丝堆积快速成形构件用α+β型钛合金丝材
CN114855046B (zh) 一种钨合金丝及其制备方法
CN105506474A (zh) 一种碳化物增强型因瓦合金线材及其制备方法
CN106148760A (zh) 用于3D打印的医用β钛合金粉体材料及其制备方法
CN102776412B (zh) 一种中强高韧性电子束熔丝堆积快速成形构件用钛合金丝材
CN102230120A (zh) 航空高压舱用高性能弹性合金材料及其生产方法
CN107971499A (zh) 制备球形钛铝基合金粉末的方法
JP2022512537A (ja) 付加製造のための高強度チタン合金
CN1659295A (zh) β型钛合金及其制造方法
CN107460370A (zh) 一种低成本高强度高塑性亚稳β钛合金及其制备方法
CN109161727A (zh) 一种电弧/电子束熔丝增材制造用钛合金及其制备方法
CN102888532B (zh) 一种920MPa强度级的电子束熔丝堆积快速成形构件用α+β型钛合金丝材
CN111850419A (zh) 一种高锰奥氏体钢及其制备方法
CN111945089A (zh) 一种增材制造钛制件及其热处理工艺
CN109022985A (zh) 一种高强度、高塑性的双相(α+β相)镁锂合金材料及其制备方法
CN109971997B (zh) 一种高强度高弹性钛合金及制备方法
CN103614626A (zh) 稀土处理的高强度工程机械用钢板及其制备方法
CN107952966A (zh) 球形钛铝基合金粉末的制备方法
CN103469009A (zh) 一种熔模铸造法制备钛合金叶片的方法
CN113564717A (zh) 一种Ni3Al基单晶高温合金及其制备方法
CN111926208B (zh) 一种制备具有超细氧化物弥散相的铌基合金的方法
CN109778002A (zh) 一种用于丝材3d打印的稀土钛合金
CN113528917A (zh) 一种具有长周期相的高强度镁合金及其制备方法
CN111945032A (zh) 一种3d打印细晶钛合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant