[發明專利]一種高比重鎢基合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201610651843.7
• 申請日: 2016-08-10
• 公開（公告）號: CN106282624B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 陳長春
• 申請（專利權）人: 陳長春
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C27/04;B22F3/22
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 張海文

技術領域

本發明涉及金屬注射成型的合金技術領域，尤其是一種金屬注射成型的高比重鎢基合金及其制備方法。

背景技術

鎢合金材料以其密度大、導熱性能好及射線吸收能力強等優點，被廣泛應用在通信產品領域。高比重鎢基合金主要是有鎳、鐵、鈷、銅、鉻等元素組成。現有的制備鎢基合金材料的方法通常是粉末注射成型。

目前，利用蠟基體系制作粉末注射成型（MIM）的高比重產品是比較成熟的工藝，但利用蠟基體系制作出的產品，穩定性差，容易變形，而且制作周期長。塑基體系已經被廣泛應用于MIM不銹鋼產品的制作，但在鎢基高比重產品的制作中還處于測試階段。

主要的難點在于：

1.混料過程粉末表面被氧化，影響燒結的致密性；

2.混煉過程中羰基鎳粉和羰基鐵粉易燃；

3.催化脫脂爐在脫脂時，濃硝酸使產品表面氧化，表面形成氧化膜，導致產品燒結不徹底，影響產品的致密度；

現有技術中為避免表面氧化對燒結的影響，通常用鉬式燒結爐通氫氣燒結，設備成本高，維護成本也較高；在制作比重10-16g/cm³鎢鎳鐵合金時，鎳鐵含量較高，燒結后產品的機械性能偏低。

發明內容

本發明的目的是提供了一種高比重、穩定性好，不易變形的鎢基合金及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高比重鎢基合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）配料：按一定的重量比稱取鎢、鎳、鐵金屬粉末混合，得到混合物A；

（2）干磨：將混合物A干磨，混合均勻；

（3）混煉造粒：將經過步驟（2）處理的混合物A在氮氣保護下并以10-15轉/min的速度攪拌，在200-210℃條件下預熱20-25min后；升溫并添加塑膠輔料和聚甲醛樹脂（POM），然后升溫至230-240℃后，保溫5-10min，POM熔化后放下壓合蓋板進行密煉，同時開始降溫，降溫至200-210℃后繼續密煉10-15min至物料表面均勻光滑，再降溫至180-190℃后通過螺桿擠出并切成粒料；

（4）注塑：物料經模具型腔中擠出成型；

（5）脫脂；用硝酸催化脫脂。

（6）燒結：在石墨爐或鉬式爐中真空燒結。

優選地，所述的鎢金屬占合金總重量的20-96.5%，鎳金屬占合金總重量的0.25-40%；鐵金屬占合金總重量的0.1-40%。

優選地，所述的鎳金屬與鐵金屬的重量比為4:6-7:3。

優選地，步驟（2）中干磨的速度為20-30轉/min，時間為4-8h。

優選地，所述的塑膠輔料包括HDPE（高密度聚乙烯）、 EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）、蠟和SA（硬脂酸）。

優選地，聚甲醛樹脂與塑膠輔料的重量比為88:12-84:16，其中，塑膠輔料中HDPE:EVA:蠟:SA的重量比為7:2:2:1，聚甲醛樹脂與塑膠輔料的總添加量為金屬粉末重量的8%-12%。

優選地，步驟（4）所使用的注塑機需采用粉末冶金專用螺桿，其注塑時炮筒的溫度設定在160-200℃，射膠壓力為80-130Bar，射膠速度在35%-70%。

優選地，步驟（5）的脫脂為催化脫脂，分三步進行，第一步：用氮氣沖洗爐腔，將爐腔內的空氣排除干凈；第二步，將純硝酸氣霧化后通入爐腔內，使其與產品中的聚甲醛樹脂產生化學反應，將MIM注塑坯中85%以上的聚甲醛樹脂分解為甲醛氣體排出；第三步：用氮氣沖洗爐腔，將爐腔內殘留的酸霧沖洗干凈。

優選地，步驟（6）中燒結爐的極限真空度≤0.1Pa。燒結分為三個階段：第一階段，在800℃以下，脫脂后產品坯料中殘留的聚甲醛樹脂和塑膠輔料在高溫下氣化排出；第二階段，在800-1420℃時，坯料中的鎳金屬和鐵金屬在高溫下形成液相，將鎢金屬融入其中，燒結成型；第三階段，將爐內溫度冷卻至70℃以下后將產品取出。燒結時間為23-26h。

一種高比重鎢基合金，包括以下按重量比計的原料：

鎢粉末 20-96.5%

鎳粉末 0.25-40%

鐵粉末 0.1-40%

優選地，所述的鎳金屬與鐵金屬的重量比為4:6-7:3。