CN115011853A - 延伸性高的钨合金及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合金金属制备技术领域，尤其涉及延伸性高的钨合金及其制备工艺。其主要针对钨合金金属受到钨的影响，其延伸率和耐摔性较低，制成的产品应用受限的问题，提出如下技术方案：所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95％‑96％、铁0.5％‑3％、钴0.5％‑1％、镍1.5％‑2.5％；延伸性高的钨合金的制备工艺，包括以下制备步骤：步骤一：配比造粒；步骤二：脱脂；步骤三：烧结。本发明提出的全新钨合金金属配比材料，使钨合金有较强的延伸率，耐摔的性能提高，从而拓展合金的应用范围，具备广泛的使用前景，主要应用于钨合金性能提高的研究。
Description
技术领域
本发明涉及合金金属制备技术领域，尤其涉及延伸性高的钨合金及其制备工艺。
背景技术
MIM即粉末注射成形，该技术是融合了塑料注塑成型与金属或陶瓷粉末冶金技术而发展起来的一门技术。注射成形突破了传统粉末冶金的成形限制，在三维复杂形状零件的大批量生产方面有着极高的成本优势，在各个领域都有着广泛的应用，不仅产品的结构复杂程度越来越高，对于性能要求也越来越高，常采用钨合金制备；钨合金密度、延伸率受钨的影响，延伸率均不是很高，对于一些抗耐摔的产品无法满足；
因此，为了提高钨合金的延伸率和抗摔的性能，我们提出延伸性高的钨合金及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的钨合金金属受到钨的影响，其延伸率和耐摔性较低，制成的产品应用受限的问题，提出延伸性高的钨合金及其制备工艺。
本发明的技术方案：延伸性高的钨合金，所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95％-96％、铁0.5％-3％、钴0.5％-1％、镍1.5％-2.5％。
优选的，所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95％、铁3％、钴0.5％、镍1.5％。
优选的，所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95.5％、铁2％、钴0.5％、镍2.5％。
优选的，所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨96％、铁0.5％、钴1％、镍2.5％。
本发明还提出延伸性高的钨合金的制备工艺，包括以下制备步骤：
步骤一：配比造粒；将金属元素按比例称取，结合POM塑料和粘接剂通过密炼机混炼造粒；
步骤二：脱脂；利用草酸结合脱脂炉对造粒后的颗粒进一步进行脱脂反应；
步骤三：烧结；将步骤二中脱脂后的产物装入模具中，并将模具放在烧结炉中，烧结后冷却脱模获得烧结件。
优选的，所述步骤一中的粘接剂选用合成粘接剂，具体为环氧粘接剂。
优选的，所述步骤二中脱脂分为三阶段，三阶段分别为：前冲洗阶段、脱脂阶段以及后冲洗阶段；
前冲洗阶段时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
脱脂阶段分为为三部分，第一部分：时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为1.5-3.0g/min；第二部分：时间为110-120min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为2.0-4.0g/min；第三部分：时间为200-210min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为3.0-4.0g/min；
后冲洗分为两部分，第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min。
优选的，所述步骤三烧结根据温度划分为九个烧结阶段，第一阶段烧结温度为25-35℃、第二阶段烧结温度为50-100℃，通入气体为氢气、第三阶段烧结温度为350-450℃，通入气体为氢气、第四阶段烧结温度为600-650℃，通入气体为氢气、第五阶段烧结温度为1050-1200℃，通入气体为氢气、第六阶段烧结温度为1300-1400℃，通入气体为氢气、第七阶段烧结温度为1450-1500℃，通入气体为氢气、第八阶段烧结温度为1100-1200℃，通入气体为氩气、第九阶段烧结温度为50℃，通入气体为氢气。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
1、本发明通过对钨合金中金属元素配比的调整，并添加镍、铁、钴等不同的金属，使得钨合金的性能得到改善，同时在制备工艺中通过草酸去除金属中的碳元素，草酸的选用提高金属合金的脱脂效果，同时还能改善脱脂反应中尾气的成分，做到绿色排放，对工件的腐蚀性降低，避免金属合金材料的损失；
2、本发明将烧结工艺流程进行改进调整，提高钨合金的抗摔性能，解决钨合金存在的延伸率和抗摔性能方便的缺陷，提高产品本体的性能；
3、综上所述，本发明提出的全新钨合金金属配比材料，使钨合金有较强的延伸率，耐摔的性能提高，从而拓展合金的应用范围，具备广泛的使用前景。
具体实施方式
下文结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例一
本发明提出的延伸性高的钨合金，包括钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95％、铁3％、钴0.5％、镍1.5％。
钨合金的制备工艺包括以下制备步骤：
步骤一：配比造粒；将金属元素按比例称取，结合POM塑料和粘接剂通过密炼机混炼造粒，粘接剂选用合成粘接剂，具体为环氧粘接剂；
步骤二：脱脂；利用草酸结合脱脂炉对造粒后的颗粒进一步进行脱脂反应；
脱脂分为三阶段，三阶段分别为：前冲洗阶段、脱脂阶段以及后冲洗阶段；
前冲洗阶段时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
脱脂阶段分为为三部分，第一部分：时间为80-90mi n，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为1.5-3.0g/mi n；第二部分：时间为110-120min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为2.0-4.0g/min；第三部分：时间为200-210min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为3.0-4.0g/mi；
后冲洗分为两部分，第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
步骤三：烧结；将步骤二中脱脂后的产物装入模具中，并将模具放在烧结炉中，烧结后冷却脱模获得烧结件；烧结根据温度划分为九个烧结阶段，第一阶段烧结温度为25-35℃、第二阶段烧结温度为50-100℃，通入气体为氢气、第三阶段烧结温度为350-450℃，通入气体为氢气、第四阶段烧结温度为600-650℃，通入气体为氢气、第五阶段烧结温度为1050-1200℃，通入气体为氢气、第六阶段烧结温度为1300-1400℃，通入气体为氢气、第七阶段烧结温度为1450-1500℃，通入气体为氢气、第八阶段烧结温度为1100-1200℃，通入气体为氩气、第九阶段烧结温度为50℃，通入气体为氢气。
实施例二
本发明提出的延伸性高的钨合金，相较于实施例一，本实施例钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95.5％、铁2％、钴0.5％、镍2.5％。
钨合金的制备工艺包括以下制备步骤：
步骤一：配比造粒；将金属元素按比例称取，结合POM塑料和粘接剂通过密炼机混炼造粒，粘接剂选用合成粘接剂，具体为环氧粘接剂；
步骤二：脱脂；利用草酸结合脱脂炉对造粒后的颗粒进一步进行脱脂反应；
脱脂分为三阶段，三阶段分别为：前冲洗阶段、脱脂阶段以及后冲洗阶段；
前冲洗阶段时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
脱脂阶段分为为三部分，第一部分：时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为1.5-3.0g/min；第二部分：时间为110-120min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为2.0-4.0g/min；第三部分：时间为200-210min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为3.0-4.0g/min；
后冲洗分为两部分，第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
步骤三：烧结；将步骤二中脱脂后的产物装入模具中，并将模具放在烧结炉中，烧结后冷却脱模获得烧结件；烧结根据温度划分为九个烧结阶段，第一阶段烧结温度为25-35℃、第二阶段烧结温度为50-100℃，通入气体为氢气、第三阶段烧结温度为350-450℃，通入气体为氢气、第四阶段烧结温度为600-650℃，通入气体为氢气、第五阶段烧结温度为1050-1200℃，通入气体为氢气、第六阶段烧结温度为1300-1400℃，通入气体为氢气、第七阶段烧结温度为1450-1500℃，通入气体为氢气、第八阶段烧结温度为1100-1200℃，通入气体为氩气、第九阶段烧结温度为50℃，通入气体为氢气。
实施例三
本发明提出的延伸性高的钨合金，相较于实施例一或实施例二，本实施例还钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨96％、铁0.5％、钴1％、镍2.5％。
钨合金的制备工艺包括以下制备步骤：
步骤一：配比造粒；将金属元素按比例称取，结合POM塑料和粘接剂通过密炼机混炼造粒，粘接剂选用合成粘接剂，具体为环氧粘接剂；
步骤二：脱脂；利用草酸结合脱脂炉对造粒后的颗粒进一步进行脱脂反应；
脱脂分为三阶段，三阶段分别为：前冲洗阶段、脱脂阶段以及后冲洗阶段；
前冲洗阶段时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
脱脂阶段分为为三部分，第一部分：时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为1.5-3.0g/min；第二部分：时间为110-120min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为2.0-4.0g/min；第三部分：时间为200-210min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为3.0-4.0g/min；
后冲洗分为两部分，第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
步骤三：烧结；将步骤二中脱脂后的产物装入模具中，并将模具放在烧结炉中，烧结后冷却脱模获得烧结件；烧结根据温度划分为九个烧结阶段，第一阶段烧结温度为25-35℃、第二阶段烧结温度为50-100℃，通入气体为氢气、第三阶段烧结温度为350-450℃，通入气体为氢气、第四阶段烧结温度为600-650℃，通入气体为氢气、第五阶段烧结温度为1050-1200℃，通入气体为氢气、第六阶段烧结温度为1300-1400℃，通入气体为氢气、第七阶段烧结温度为1450-1500℃，通入气体为氢气、第八阶段烧结温度为1100-1200℃，通入气体为氩气、第九阶段烧结温度为50℃，通入气体为氢气。
将本实施例一至实施例三制备的高延伸性的钨合金产品进行抗摔测试：测试高度为1.8m，每个钨合金产品重复测试18次，对摔落第9次以后的钨合金产品的表面光滑度进行检测，获得如下数据：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | |
| 第9次 | 光滑 | 光滑 | 光滑 |
| 第10次 | 光滑 | 光滑 | 光滑 |
| 第11次 | 光滑 | 光滑 | 光滑 |
| 第12次 | 光滑 | 光滑 | 光滑 |
| 第13次 | 光滑 | 光滑 | 光滑 |
| 第14次 | 光滑 | 光滑 | 光滑 |
| 第15次 | 光滑 | 光滑 | 光滑 |
| 第16次 | 细微裂痕 | 光滑 | 光滑 |
| 第17次 | 细微裂痕 | 光滑 | 光滑 |
| 第18次 | 较大裂痕 | 细微裂痕 | 光滑 |
由上述表格可以得知，本实施例一至实施例三的金属合金产品在第15次时均完好，实施例一从第16次开始产品出现裂痕，第18次产品裂痕变大；
实施例二第18次产品出现裂痕；实施例三产品全程无裂痕，表面光滑；
由此可以得知本方案中实施例三制备的钨合金抗摔性能最佳，具备很高的推广价值。
上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。
Claims (8)
1.延伸性高的钨合金，其特征在于：所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95％-96％、铁0.5％-3％、钴0.5％-1％、镍1.5％-2.5％。
2.根据权利要求1所述的延伸性高的钨合金，其特征在于，所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95％、铁3％、钴0.5％、镍1.5％。
3.根据权利要求1所述的延伸性高的钨合金，其特征在于，所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨95.5％、铁2％、钴0.5％、镍2.5％。
4.根据权利要求1所述的延伸性高的钨合金，其特征在于，所述钨合金包括以下质量百分比的金属元素：钨96％、铁0.5％、钴1％、镍2.5％。
5.用于权利要求1-4任一项所述的延伸性高的钨合金的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤一：配比造粒；将金属元素按比例称取，结合POM塑料和粘接剂通过密炼机混炼造粒；
步骤二：脱脂；利用草酸结合脱脂炉对造粒后的颗粒进一步进行脱脂反应；
步骤三：烧结；将步骤二中脱脂后的产物装入模具中，并将模具放在烧结炉中，烧结后冷却脱模获得烧结件。
6.根据权利要求5所述的延伸性高的钨合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤一中的粘接剂选用合成粘接剂，具体为环氧粘接剂。
7.根据权利要求5所述的延伸性高的钨合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤二中脱脂分为三阶段，三阶段分别为：前冲洗阶段、脱脂阶段以及后冲洗阶段；
前冲洗阶段时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；
脱脂阶段分为为三部分，第一部分：时间为80-90min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为1.5-3.0g/min；第二部分：时间为110-120min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为2.0-4.0g/min；第三部分：时间为200-210min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min，用酸量为3.0-4.0g/min；
后冲洗分为两部分，第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min；第一部分：时间为45-50min，冲洗温度为120-130℃，转速为40-50r/min，冲洗流量为80-90L/min。
8.根据权利要求5所述的延伸性高的钨合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中烧结根据温度划分为九个烧结阶段，第一阶段烧结温度为25-35℃、第二阶段烧结温度为50-100℃，通入气体为氢气、第三阶段烧结温度为350-450℃，通入气体为氢气、第四阶段烧结温度为600-650℃，通入气体为氢气、第五阶段烧结温度为1050-1200℃，通入气体为氢气、第六阶段烧结温度为1300-1400℃，通入气体为氢气、第七阶段烧结温度为1450-1500℃，通入气体为氢气、第八阶段烧结温度为1100-1200℃，通入气体为氩气、第九阶段烧结温度为50℃，通入气体为氢气。
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