CN115627401A - 一种铈钨合金线材 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铈钨合金线材，属于钨合金材料技术领域，一种铈钨合金线材，所述铈钨合金线材由铈钨合金制成；所述铈钨合金包括钨、铈、氧和卤素；所述铈钨合金中，铈元素含量为0.1‑2.0wt%；所述铈钨合金中，卤素与钨的原子比为0.025‑0.5at%。本发明铈钨合金线材与现有产品相比，具有更高的抗拉强度（≥2800MPa）和断裂延伸率(≥4%)，以及更高的退火再结晶温度(≥1600℃)，即使不通过大加工率的轧制加工也能完成第二相弥散而不产生微孔和裂纹。

Description

一种铈钨合金线材

技术领域

本发明涉及钨合金材料技术领域，具体涉及一种铈钨合金线材。

背景技术

金刚线主要用于硬脆材料，如晶硅片、蓝宝石、金属陶瓷、磁性材料、硬质合金等切割加工。目前，金刚线主要客户集中在光伏硅材料、蓝宝石行业，客户集中度高，其中光伏领域的硅片切割主要依靠金刚线切割的方式，且该领域的使用占金刚线切割总用量90%以上,太阳能光伏行业使用的无论单晶或是多晶硅片都依赖金刚线切割；蓝宝石制品则主要是LED照明部件和消费类电子行业的窗口材料。

光伏产业链上游的硅棒截断、硅锭开方和硅片切割都是采用金刚线技术，因此金刚线的质量和切割效果直接影响硅片的质量、光伏组件的光电转换性能及生产成本，金刚线及硅片切割是光伏产业上游生产环节的重要工序。

金刚线是将金刚石的微小颗粒采用树脂粘结和电镀的方式固定在高碳钢丝、钨丝或其他具有一定强度的基体母线上，能通过高速往返运动实现磨削切割功能的线（或丝）。金刚线的基体母丝是金刚砂的载体，切割功能主要是利用金刚石的超硬特性增加切割线的性能与效率，实现难以用传统切割方式实现的切割速度快、切割精度高、损耗低、成本低、效益好、节能环保功能。

按照金刚线母线材质，金刚线切割可分为碳钢丝金刚线切割和钨丝金刚线切割两种。碳钢丝金刚线又称为碳钢基金刚线，是一种以高碳钢丝为母线的金刚石线，是目前在光伏行业中应用最多的一种金刚线，线径在φ45μm左右。具有高强度、大硬度、良好切削性能、高的弹性极限和疲劳极限的优点，但因碳钢丝母线切割能力与效率欠佳，在生产过程中，高碳钢丝镀层很容易发生破损情况，且破损位置会发生电化学反应产生铁的氧化物，会进一步降低金刚线的质量。一般情况下，为了确保金刚线强度，碳钢丝作为母线的金刚线的直径较大，使得被切割材料损失较大，且易出现划痕和破碎。

使用钨合金丝替代碳钢母线来制作金刚线，这在很大程度上解决了细线化的问题及提升了成品的综合性能。钨合金丝在强度方面具备的天然优势，在生产技术方面几十年的积累，以及我国在钨资源和钨丝产能方面的巨大优势使得钨丝母线成为金刚线线径细化的方向，也称为最佳的替代材料，可以预见钨合金丝将快速成为下一代金刚线母线基材。

为了使钨合金丝达到所需要的直径，需要对其进行极大加工率的变形，因此需要钨合金有极高的抗拉强度以及韧性，而现有钨合金无法满足要求。因此，需要提供一种铈钨合金线材，以解决上述现有存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铈钨合金线材，与现有产品相比，与现有产品相比，具有更高的抗拉强度（≥2800MPa）和断裂延伸率(≥4%)，以及更高的退火再结晶温度(≥1600℃)。即使不通过大加工率的轧制加工也能完成第二相弥散而不产生微孔和裂纹。

为达到上述技术效果，本发明提供一种铈钨合金线材，采用如下技术方案：

一种铈钨合金线材， 所述铈钨合金线材由铈钨合金制成；

所述铈钨合金包括钨、铈、氧和卤素；

所述铈钨合金中，铈元素含量为0.1-2.0wt%；

所述铈钨合金中，卤素与钨的原子比为0.025-0.5at%。

进一步的，所述卤素元素包括氟、氯、溴或碘。

进一步的，所述铈元素以卤化物和氧化物形式存在。

进一步的，所述铈钨合金还包括金属元素M，所述金属元素M为稀土元素中的一种或多种。

本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：

1、本发明铈钨合金线材与现有产品相比，具有更高的抗拉强度（≥2800MPa）和断裂延伸率(≥4%)，以及更高的退火再结晶温度(≥1600℃)，即使不通过大加工率的轧制加工也能完成第二相弥散而不产生微孔和裂纹；

2、卤素作为氧的替代元素存在于氧化铈颗粒中，共同形成第二相粒子，相比于单纯的铈氧化物第二相粒子，卤素掺杂的铈氧化物硬度较低，在铈钨合金丝的加工过程中可以在较小的加工率和形变量的条件下完成更好的弥散过程而不产生空洞和缺陷；

3、通过控制卤素的添加量，可以保持其对钨基体的强化作用不受影响，并且由于第二相硬度较小，加工过程更容易拉伸不容易拉断，断裂延伸率更好；

4、当当卤素与钨的原子比低于0.025at%时，卤化铈的含量过少，其对性能的改善作用并不明显；另外，由于铈的卤化物沸点较低，高于0.5at%的卤素含量在通常工艺状况下难以取得，且成本较高；故本发明卤素含量为0.025-0.5at%(以与钨的原子比计)。

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，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，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。

实施例1

取钨粉8kg，无水氯化铈粉末74g(铈元素掺杂量0.6%)溶解在150ml水中，溶解搅拌，通过液相掺杂的方式掺杂在钨粉内。

将粉体在120℃以下烘干，得到掺有卤素和铈的钨粉。

通过业界常用的方式，将掺杂铈的钨粉充分搅拌混合均匀后，经过200MPa压力压制成合金坯料，并在氢气气氛下经过低温预烧结和高温烧结的方式，得到铈钨合金锭，密度为18.2g/cm³。

将得到的合金锭通过多次旋锻，再经过不同拉丝模进行拉拔，得到不同直径的铈钨合金线材。

该铈钨合金线材的GDMS元素分析结果如下：

元素	含量
		Ce	0.61wt%
Cl	0.34at%

对比例1

取钨粉7kg，无水硝酸铈粉末114g(铈元素含量0.6%)溶解于150ml水中，溶解搅拌均匀后，通过液相掺杂的方式加入钨粉内。

将粉体在120℃条件下烘干，得到掺铈的钨粉。

通过业界常用的方式，将掺杂铈的钨粉充分搅拌混合均匀后，经过200MPa压力压制成合金坯料，并在氢气气氛下经过低温预烧结和高温烧结的方式，得到铈钨合金锭，密度为18.3g/cm³。

将得到的合金锭通过多次旋锻，再经过不同拉丝模进行拉拔，得到不同直径的铈钨合金线材。

该铈钨合金线材的GDMS元素分析结果如下：

元素	含量
		Ce	0.62wt%
Cl	0.001at%

实施例1制得铈钨合金线材的抗拉强度、断裂延伸率以及退火再结晶温度均高于对比例1制得铈钨合金线材。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种铈钨合金线材，其特征在于：

所述铈钨合金线材由铈钨合金制成；

所述铈钨合金包括钨、铈、氧和卤素；

所述铈钨合金中，铈元素含量为0.1-2.0wt%；

所述铈钨合金中，卤素与钨的原子比为0.025-0.5at%。

2.根据权利要求1所述的铈钨合金线材，其特征在于：所述卤素元素包括氟、氯、溴或碘。

3.根据权利要求1所述的铈钨合金线材，其特征在于：所述铈元素以卤化物和氧化物形式存在。

4.根据权利要求1或2所述的，其特征在于：所述铈钨合金还包括金属元素M，所述金属元素M为稀土元素中的一种或多种。