CN208322121U - 制备大孔隙率多孔钨管用模具及组装体 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种制备大孔隙率多孔钨管用模具，包括粗管、细管、底环和隔环，其中，底环和隔环的内径等于细管的外径，底环和隔环的外径等于粗管的内径；粗管套设于细管之外，底环放置于粗管和细管之间，且所述粗管、所述细管和所述底环的底面位于同一平面，粗管的内壁和细管的外壁和底环的顶面共同形成模腔；隔环放置于粗管和细管之间，且平行设置于底环的上方，使模腔分为位于下部的第一模腔和位于上部的第二模腔，第一模腔的高度小于第二模腔的高度。上述模具能够同时制成短坯和长坯，烧结时以短坯作为底座放在下面，长坯与短坯对齐，放在短坯上面，如此有效避免了长坯高温烧结时的变形，降低了成品加工时的加工难度，并且节约了原材料。

Description

制备大孔隙率多孔钨管用模具及组装体

技术领域

本实用新型属于粉末冶金多孔金属材料的制备工艺领域，特别涉及一种制备大孔隙率多孔钨管用模具及使用该模具松装钨粉后构成的组装体。

背景技术

多孔钨是一种内部结构含有很多孔隙的钨制品，既有金属的性质，又因为孔的存在，而具有一系列功能特性。因而在航空航天、电力电子及冶金工业等领域得到广泛的应用，如：汞离子火箭发动机的汽化器、离子发动机中充入电子发射材料的发射体、多孔钨基体渗冷却剂制做火箭喷管喉衬、大功率充气闸流管阴极骨架、用浸渍法制取电工触头材料的基体、射线束靶材、高温流体过滤器及熔融稀土金属过滤等。有的领域需要大孔隙率多孔钨管材，这就要求不仅要有大的孔隙率，而且为管状的形状。

目前多孔钨管制备过程中，普通坯料直接单独竖直放置炉底烧结即可，但管状坯料竖直放置烧结会由于底部与炉底接触摩擦力较大，而造成管底锥形，如果横向放置烧结又会由于自重作用而造成椭圆形；如此，增加了成品加工时的加工难度，并且浪费原材料。

实用新型内容

为克服上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种制备大孔隙率多孔钨管用模具，以及使用该模具松装钨粉后构成的组装体。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种制备大孔隙率多孔钨管用模具，包括粗管、细管、底环和隔环，其中，所述底环和所述隔环的内径等于所述细管的外径，所述底环和所述隔环的外径等于所述粗管的内径；所述粗管套设于所述细管之外，所述底环放置于所述粗管和所述细管之间，且所述粗管、所述细管和所述底环的底面位于同一平面，所述粗管的内壁和所述细管的外壁和所述底环的顶面共同形成模腔；所述隔环放置于所述粗管和所述细管之间，且平行设置于所述底环的上方，使模腔分为位于下部的第一模腔和位于上部的第二模腔，所述第一模腔的高度小于所述第二模腔的高度。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述模腔内表面的表面粗糙度Ra均小于0.8μm。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述模具选用具有耐1500℃以上高温不变形性质的材料。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述模具的材质为纯钨、纯钼、氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述模具的材质纯度达99.5％以上。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述粗管的尺寸为：外径8-1410mm，内径4-1406mm，高12-2100mm。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述细管的尺寸为：外径2-1206mm，内径0-1202mm，高12-2100mm。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述底环和所述隔环的形状和尺寸相同，所述底环和所述隔环的尺寸为：外径4-1406mm，内径2-1206mm，厚2-10mm。

上述制备大孔隙率多孔钨管用模具，作为一种优选实施方式，所述第一模腔的高度与所述第二模腔的高度比为1:4-9。

一种使用上述模具松装钨粉后构成的组装体，所述组装体包括竖直放置的上述模具和填充于所述模腔中的钨粉。

本实用新型的实施例具有如下优点：

1)本实用新型中模具的材料纯度达99.5％，防止了模具纯度对制品纯度的污染；

2)本实用新型中模具表面粗糙度Ra小于0.8μm，可以使制品很容易脱模；

3)本实用新型中模具所选材料具有耐1500℃高温不变形的性质，有效保证了制品的形状规则；

4)本实用新型中模具采用两个环的设计，一次性可以得到成品坯料及防止其高温烧结时变形所需的底座，节约了制备成本；

5)一般烧结方法会导致底部锥形，或者整体椭圆；本申请提供的模具和组装体能够同时制成两个坯料即短坯和长坯，烧结时以短坯作为底座放在下面，长坯与短坯对齐，放在短坯上面，如此有效避免了上述问题的发生，降低了成品加工时的加工难度，并且节约了原材料。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为使用本实用新型优选实施例提供的模具松装钨粉后构成的组装体的剖视示意图；

附图标记说明：其中，1-粗管，2-细管，3-底环，4-隔环，5-钨粉。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接也可以是无线通信信号连接；总之，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种制备大孔隙率多孔钨管用模具，该模具包括两个管状件及两个环状件，管状件按照直径分为两种规格，一个为粗管1，另一个为细管2，环状件的内径等于细管2的外径，环状件的外径等于粗管1的内径；即，该模具包括粗管1，细管2，底环3和隔环4，其中，底环3和隔环4的内径等于细管1的外径，底环3和隔环4的外径等于粗管1的内径；粗管1套设于细管2之外，底环3放置于粗管1和细管2之间，且粗管1、细管2和底环3的底面位于同一平面，粗管1的内壁和细管2的外壁和底环3的顶面共同形成模腔；隔环4放置于粗管1和细管2之间，且平行设置于底环3的上方，使模腔分为位于下部的第一模腔和位于上部的第二模腔，第一模腔的高度小于第二模腔的高度。

优选地，上述模具中的粗管1、细管2、底环3和隔环4用于组成模腔的表面的表面粗糙度Ra均小于0.8μm，更有利于制品脱模。

优选地，上述模具选用具有耐1500℃以上高温不变形性质的材料，更有利于保证制品的形状规则；更优选地，模具的材质可以为纯钨、纯钼、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等。

优选地，上述模具的材质纯度达99.5％以上，更有利于防止模具纯度对制品纯度的污染。

上述模具的规格根据大孔隙率多孔钨管成品大小的不同而制定，制定时需考虑到烧结过程中的收缩及加工至成品的留量。优选地，粗管1的尺寸为：外径8-1410mm，内径4-1406mm，高12-2100mm；细管2的尺寸为：外径2-1206mm，内径0-1202mm，高12-2100mm；底环3和隔环4的形状和尺寸相同，底环3和隔环4的尺寸为：外径4-1406mm，内径2-1206mm，厚2-10mm。

本申请还披露了一种使用该模具松装钨粉后构成的组装体，组装体包括竖直放置的上述模具和填充于上述模具中的钨粉；其中，粗管1套设于细管2之外，底环3放置于粗管1和细管2之间，且粗管1、细管2和底环3的底面位于同一平面，粗管1的内壁和细管2的外壁和底环3的顶面共同形成模腔；隔环4放置于粗管1和细管2之间，且平行设置于底环3的上方，使模腔分为位于下部的第一模腔和位于上部的第二模腔，第一模腔的高度小于第二模腔的高度。填充于第一模腔中的钨粉形成短坯，填充于第二模腔中的钨粉形成长坯，高温烧结时以短坯作为底座放在下面，长坯与短坯对齐，放在短坯上面，如此有效避免了长坯底部变形问题。

优选地，第一模腔的高度与第二模腔的高度比为1:4-9。

上述模具的使用步骤如下：

步骤一，将粗管1套设于细管2之外，将底环放置于粗管1和细管2之间，且粗管1、细管2和底环3的底面位于同一平面，粗管1的内壁和细管2的外壁和底环3的顶面共同形成模腔；

步骤二，采用一次性装入的方式往模腔中装入一定高度的钨粉；比如所装钨粉的高度为模具总高度的8-12％；

步骤三，往模腔中装入隔环4；

步骤四，采用一次性装入的方式往所述模腔中装满钨粉。装好后剖面示意图如图1所示，如此也形成了上述组装体。

装模时禁止振动，如此更能保证钨粉有足够的孔隙和批量制备时孔隙率的一致性，并防止分层产生。

实施例1

采用本申请提供的模具生产大孔隙率多孔钨管，该多孔钨管密度为7.19g/cm³，孔隙率为62.8％，成品规格为D50*d40*110mm，具体制备方法如下：

(1)钨粉和模具的准备

取纯度≥99.95％，平均费氏粒度8.7μm，粒度分布累积分布2μm以下体积含量不超过0.6％的钨粉。取氧化锆纯度≥99.9％的氧化锆陶瓷管2个及陶瓷环2个；陶瓷管的规格分别为：D64*d60*170mm(即粗管1)和D40*d36*170mm(即细管2)；陶瓷环的规格为：D60*d40*2mm(即底环3和隔环4)。

(2)装模

用漏斗将钨粉分两次装入用陶瓷管与陶瓷环组成的氧化锆陶瓷模具中，每次装入时都采用一次性装入的方式，装模的顺序为：首先将一个陶瓷环(即底环3)放在粗管1和细管2之间，三者的底部对齐，即三者底面位于同一平面构成封闭的模腔，然后往模腔内装入约1/10陶瓷管总高度的钨粉，然后装入另一个陶瓷环(即隔环4)，最后一次性装满其它钨粉。

(3)预烧结

在通有氢气保护的钼丝炉中1500℃进行预烧结1h得到预烧坯体(包括短管坯料和长管坯料)，预烧结时模具竖直放置。

(4)脱模

将粗管和细管扭动，待松动后，抽出坯料完成脱模。

(5)高温烧结

利用中频炉在还原性气氛保护下进行高温烧结得到烧结坯，具体烧结工艺为：以100℃/h升温速率升至2300℃，至2300℃保温2h，烧结时将短管坯料放在下面，长管坯料与之对齐，并放置在其上面。烧结后长管的外径变为之前的88％，短管底端外径为之前的95％，上端外径为之前的90％。

(6)渗蜡

在马弗炉中将烧结坯进行渗蜡处理，石蜡的纯度大于99.9％，渗蜡时的工艺为：将适量的石蜡与烧结坯共同放入一容器内，放入马弗炉中，以1℃/min的升温速率升至100℃，保温20min后，关闭电源，取出烧结坯空冷至室温，用刀片除去余蜡。

(7)加工

将渗蜡后的烧结坯在高精度车床及线切割床上加工至成品。

(8)脱蜡

在有还原性气体保护的钼丝推舟炉中进行脱蜡处理，所采用的工艺为：10h升温至300℃，保温10h，再经过10h升至500℃，保温10h，最后关闭电源，自然冷却，即为大孔隙率多孔钨管成品。

本实施例得到的大孔隙率多孔钨管成品规格为D50*d40*110mm，为规范的管状体，基本没有变形，纯度大于99.95％，钨粉利用率为90％。采用渗蜡排水法测出多孔钨管密度为7.19g/cm³，孔隙率为62.8％。

对比例1

对比例1与实施例1相比区别仅在于所用模具和装模方法不同，其他工艺步骤和工艺参数均与实施例1相同。本对比例采用的模具由氧化锆纯度≥99.9％的氧化锆陶瓷管2个及陶瓷环1个；陶瓷管的规格分别为：D64*d60*170mm(即粗管1)和D40*d36*170mm(即细管2)；陶瓷环的规格为：D60*d40*2mm(即底环3)；装模方法如下：首先将一个陶瓷环(即底环3)放在粗管1和细管2之间，三者的底部对齐，即三者底面位于同一平面构成封闭的模腔，然后往模腔内一次性装满钨粉。

本对比例制得的多孔钨管成品整个成品的长度为110mm，但由于其高温烧结时由于底部没有带环托，所以多孔钨管成品整体为锥形，且锥形部分长度为80mm。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，所述模具包括粗管、细管、底环和隔环，其中，

所述底环和所述隔环的内径等于所述细管的外径，所述底环和所述隔环的外径等于所述粗管的内径；所述粗管套设于所述细管之外，所述底环放置于所述粗管和所述细管之间，且所述粗管、所述细管和所述底环的底面位于同一平面，所述粗管的内壁和所述细管的外壁和所述底环的顶面共同形成模腔；所述隔环放置于所述粗管和所述细管之间，且平行设置于所述底环的上方，使模腔分为位于下部的第一模腔和位于上部的第二模腔，所述第一模腔的高度小于所述第二模腔的高度。

2.根据权利要求1所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，所述模腔内表面的表面粗糙度Ra均小于0.8μm。

3.根据权利要求1所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，所述模具选用具有耐1500℃以上高温不变形性质的材料。

4.根据权利要求3所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，所述模具的材质为纯钨、纯钼、氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷。

5.根据权利要求1所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，所述模具的材质纯度达99.5％以上。

6.根据权利要求1所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，

所述粗管的尺寸为：外径8-1410mm，内径4-1406mm，高12-2100mm。

7.根据权利要求1所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，

所述细管的尺寸为：外径2-1206mm，内径0-1202mm，高12-2100mm。

8.根据权利要求1所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，

所述底环和所述隔环的形状和尺寸相同，所述底环和所述隔环的尺寸为：外径4-1406mm，内径2-1206mm，厚2-10mm。

9.根据权利要求1所述制备大孔隙率多孔钨管用模具，其特征在于，所述第一模腔的高度与所述第二模腔的高度比为1:4-9。

10.一种使用权利要求1-9任一项所述的模具松装钨粉后构成的组装体，其特征在于，所述组装体包括竖直放置的权利要求1-9任一项所述的模具和填充于所述模腔中的钨粉。