一種高密度長壽命鎢鉬合金坩堝的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度長壽命鎢鉬合金坩禍的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]材料是中國四大產(chǎn)業(yè)之一，包括有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料、金屬材料及無機(jī)非金屬材料。粉末冶金技術(shù)作為金屬材料制造的一種，以其不可替代的獨(dú)特優(yōu)勢與其它制造方法共同發(fā)展，粉末冶金相對其它冶金技術(shù)來說具有:成本低、加工余量少、原料利用率高、能生產(chǎn)多孔材料等其它方法不能生產(chǎn)或著很難生產(chǎn)的材料等優(yōu)勢。粉末冶金是制取金屬粉末以及將金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末混合料成型和燒結(jié)來制取粉末冶金材料或粉末冶金制品的技術(shù)。
[0003]粉體成形是粉體材料制備工藝的基本工序，模具是實現(xiàn)粉體材料成形的關(guān)鍵工藝裝備。粉體成形方法包括冷等靜壓成形的缺陷為橡膠模具偏差大，且難以生產(chǎn)大型工件，成本高，存在密封不嚴(yán)的問題;而鋼模壓制成形，是將金屬粉末裝入鋼模型腔，通過模沖對粉末加壓使之成形，雖然偏差較小，但采用機(jī)械壓機(jī)或液壓機(jī)直接乳制，機(jī)械壓機(jī)的特點(diǎn)是速度快，生產(chǎn)率高;其缺點(diǎn)是壓力較小，沖程短，沖壓不夠平穩(wěn)，保壓困難，不適于大型坩禍制品。與機(jī)械壓機(jī)相比，液壓機(jī)的特點(diǎn)是壓力大，行程長，比較平穩(wěn)，能實現(xiàn)無級調(diào)速和保壓，適于壓制尺寸較大較長的制品；其缺點(diǎn)是速度慢，生產(chǎn)率低;而且，裝在模腔中的粉末由于顆粒間的摩擦和機(jī)械嚙合作用會產(chǎn)生所謂“拱橋”現(xiàn)象，形成許多大小不一的孔隙，降低制品的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高密度長壽命鎢鉬合金坩禍的生產(chǎn)方法，所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中采用鋼模壓制或冷等靜壓成型所存在的難以生產(chǎn)高密度、長壽命坩禍的問題。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:一種高密度長壽命鎢鉬合金坩禍的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
步驟一、將鎢粉和鉬粉進(jìn)行預(yù)處理后分別進(jìn)行篩分，篩分后鎢粉的粒度為0.6?20微米，鉬粉的粒度為0.05?10微米，將篩分后的鎢粉和鉬粉按照I?9:1?9的質(zhì)量比混合后進(jìn)行球磨l-5h，再在常溫下混合20h，制得鎢鉬混合粉料，備用；
步驟二、根據(jù)所需坩禍的目標(biāo)尺寸，稱取形成一個坩禍所需的鎢鉬混合粉料的質(zhì)量或容積，并制造成型型腔與鎢鉬混合粉料等體積的冷等靜壓模具，利用送粉器使鎢鉬混合粉料自由落入冷等靜壓模具的成型型腔中，冷等靜壓工藝條件為:在150?200MPa下保壓5?1min;經(jīng)過加工得到粉體毛坯，備用；
步驟三、脫模，取出粉體毛坯，對其進(jìn)行車尺寸機(jī)加工，備用；
步驟四、將粉體毛坯置于爐體中，以30?40°C/min的升溫速率升溫至2150?2200°C，并在該溫度下保溫8?9h后，隨爐自然冷卻至室溫，取出坯體，備用；
步驟五、將坯體經(jīng)表面處理后進(jìn)行熱等靜壓處理，得到鎢鉬合金坩禍;其中，熱等靜壓工藝為:800?1000°C下預(yù)燒30min，然后升溫升壓至1450?1500 °C、180?200MPa，保溫保壓I?3h。
[0006]其中，步驟一中的預(yù)處理方法為:將鎢粉和鉬粉在真空條件下進(jìn)行退火處理2h，退火溫度為1300 °C。
[0007]進(jìn)一步地，步驟二中的冷等靜壓模具包括鋼芯、橡膠套和套設(shè)在橡膠筒外部的固定套，其中，鋼芯外壁與橡膠套內(nèi)壁之間形成了坩禍的成型型腔，所述的鋼芯是由水平設(shè)置的第一芯塊和豎直設(shè)置的第二芯塊垂直連接構(gòu)成的凸型一體結(jié)構(gòu)，所述的橡膠套由呈圓柱形的橡膠筒和密封連接在橡膠筒上端部的橡膠端蓋組成，橡膠筒罩在鋼芯外圍，固定套的下部、橡膠筒的下部和第一芯塊三者之間通過螺釘連接，且固定套與橡膠筒之間、橡膠筒與第一芯塊之間均設(shè)有密封圈，所述的固定套上設(shè)有用于向固定套與橡膠套之間注入冷等靜壓介質(zhì)的注入孔。
[0008]本發(fā)明中，步驟五中的坯體表面處理的工藝有兩種不同的方式:其一、將鎢粉和鉬粉分別球磨至100?200nm，混合后，將混合料用水彌散成粉漿，利用熱噴涂將粉漿噴涂到坯體表面，坯體表面的涂層厚度為100?300微米。坯體燒結(jié)之前，將納米晶態(tài)的鎢粉和鉬粉熱噴涂到其表面，以彌散狀態(tài)分布，提高了產(chǎn)品的抗裂性，消除了坯體表面諸如氣孔、裂紋之類的缺陷，提高最終產(chǎn)品的致密度。
[0009]其二，步驟五中的坯體表面處理的工藝為:以六氟化鎢氣體和六氟化鉬氣體為原料，以氫氣為還原氣體進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，其中，步驟四制備的坯體加熱至450?700°C，通入的氫氣、六氟化媽、六氟化鉬的摩爾比為2:2~3.5:2?3.5，化學(xué)氣相沉積的沉積速率為0.2?
0.6mm/h，還體表面的媽鉬合金沉積層厚度為0.0I?1mm。
[0010]進(jìn)一步地，步驟五中的熱等靜壓工藝為:將經(jīng)過表面處理的坯體置于1000°C下預(yù)燒3011^11，然后升溫升壓至1500°(:、20010^，保溫保壓311。
[0011]有益效果:1、本發(fā)明利用鋼芯和橡膠套結(jié)合進(jìn)行冷等靜壓成型，通過固定套上設(shè)置的注入孔向固定套與橡膠套之間勻速注入冷等靜壓介質(zhì)，制成的坩禍內(nèi)壁平整度較好，且對模具的磨損作用小;而且，該模具解決了密封問題，突破了鋼模和冷等靜壓成型之間的界限，克服傳統(tǒng)冷等靜壓壓坯尺寸精度差的缺陷，不僅能夠達(dá)到傳統(tǒng)鋼模壓制產(chǎn)品的要求，還可以生產(chǎn)大型坩禍制品。
[0012]2、冷等靜壓成型后進(jìn)行燒結(jié)，以30?40°C/min的升溫速率升溫至2150?2200°C，能夠使晶粒的流動性最佳，不易形成氣泡和偏析缺陷;該溫度和升溫速率的搭配，避免了坯體在后續(xù)加工過程中出現(xiàn)乳裂的問題;而且，通過實驗?zāi)軌蜃C實，超過該溫度范圍，易導(dǎo)致坯體邊緣皸裂的情況。
[0013]3、本發(fā)明采用冷等靜壓、燒結(jié)處理、熱等靜壓相結(jié)合的方式，對鎢鉬粉進(jìn)行處理，使產(chǎn)品內(nèi)部的位錯密度高，位錯相互交截形成割階，提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。本發(fā)明熱等靜壓過程無需使用包套，經(jīng)前序處理，已得到均勻的、各向同性的微觀組織結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱等靜壓，坯料內(nèi)部的氣孔及缺陷被壓實，消除了內(nèi)部氣孔，且使晶粒均勻，各向同性好，乳制后的相對密度接近理論值的99%以上。同時，熱等靜壓成型使經(jīng)過冷等靜壓形成的坯體的纖維組織再次斷開，重新結(jié)晶，避免出現(xiàn)組織分層、晶粒分布不均和晶粒大小不均勻的情況，得到的組織均勻細(xì)小，組織致密。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明中使用的冷等靜壓模具示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記:1、第一芯塊，2、第二芯塊，3、橡膠筒，4、橡膠端蓋，5、成型型腔，6、螺釘，
7、密封圈，8、固定套，9、注入孔。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施。
[0017]—種高密度長壽命鎢鉬合金坩禍的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
步驟一、將鎢粉和鉬粉進(jìn)行預(yù)處理后分別進(jìn)行篩分，篩分后鎢粉的粒度為0.6?20微米，鉬粉的粒度為0.05?10微米，將篩分后的鎢粉和鉬粉按照I?9:1?9的質(zhì)量比混合后進(jìn)行球磨l-5h，再在常溫下混合20h，制得鎢鉬混合粉料，備用；
步驟二、根據(jù)所需坩禍的目標(biāo)尺寸，稱取形成一個坩禍所需的鎢鉬混合粉料的質(zhì)量或容積，并制造成型型腔與鎢鉬混合粉料等體積的冷等靜壓模具，利用送粉器使鎢鉬混合粉料自由落入冷等靜壓模具的成型型腔中，冷等靜壓工藝條件為:在150?200MPa下保壓5?1min;經(jīng)過加工得到粉體毛坯，備用；
步驟三、脫模，取出粉體毛坯，對其進(jìn)行車尺寸機(jī)加工，備用；
步驟四、將粉體毛坯置于爐體中，以30?40°C/min的升溫速率升溫至2150?2200°C，并在該溫度下保溫8?9h后，隨爐自然冷卻至室溫，取出坯體，備用；
步驟五、將坯體經(jīng)表面處理后進(jìn)行熱等靜壓處理，得到鎢鉬合金坩禍;其中，熱等靜壓工藝為:800?1000°C下預(yù)燒30min，然后升溫升壓至1450?1500 °C、180?200MPa，保溫保壓I?3h。
[0018]其中，步驟二中的冷等靜壓模具如圖1所示，包括鋼芯、橡膠套和套設(shè)在橡膠筒外部的固定套8，其中，鋼芯外壁與橡膠套內(nèi)壁之間形成了坩禍的成型型腔5，所述的鋼芯是由水平設(shè)置的第一芯塊I和豎直設(shè)置的第二芯塊2垂直連接構(gòu)成的凸型一體結(jié)構(gòu)，所述的橡膠套由呈圓柱形的橡膠筒3和密封連接在橡膠筒3上端部的橡膠端蓋4組成，橡膠筒3罩在鋼芯外圍，固定套8的下部、橡膠筒3的下部和第一芯塊I三者之間通過螺釘6連接，且固定套8與橡膠筒3之間、橡膠筒3與第一芯塊I之間均設(shè)有密封圈，所述的固定套8上設(shè)有用于向固定套8與橡膠套之間注入冷等靜壓介質(zhì)的注入孔9。在步驟二中，通過固定套8上設(shè)置的注入孔9勻速注入冷等靜壓介質(zhì)施加壓力時，在壓應(yīng)力作用下，分散均勻的鎢粉和鉬粉發(fā)生平移或轉(zhuǎn)動而相互靠近，部分粉粒被擠進(jìn)臨近空隙之中；一些較大的搭橋孔洞將坍塌等，粉粒的臨近配位數(shù)增大，從而使空隙減少，相對密度提高。
[0019]其中，第一芯塊1、第二芯塊2上端的外折角均為倒圓角;優(yōu)選的，橡膠筒3和橡膠端蓋4的厚度均為5?1mm，固定套8的厚度為10~15mm，注入孔9的孔徑為10mm。
[0020]實施例1
一種高密度長壽命鎢鉬合金坩禍的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:步驟一、將鎢粉和鉬粉進(jìn)行預(yù)處理后分別進(jìn)行篩分，預(yù)處理工藝為:將鎢粉和鉬粉在真