一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置与均质烧结方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，包括内置钢质芯棒的胶套，钢质芯棒与胶套之间形成管型腔体，管型腔体一端设置有胶塞，管型腔体另一端连接钢质底座和包覆橡胶组成的复合底座，复合底座的包覆橡胶对钢质内芯整体全包覆，管型腔体填充有钼粉，胶塞与钼粉之间设置有定型胶塞，胶套外套接有钢护套，钢护套固定于底座支架上。能够避免全钢质底座与钼管坯下部结合处钼粉压制成形为“楔形”，从而割裂胶套与压力介质渗漏的问题。本发明专利技术还公开了一种钼厚壁管坯等静压精确成形与均质烧结方法，采用定量等高法装粉和低升温速率、长低温保温时间的两次烧结制度，能够制备出形状规整、晶粒细小均匀的烧结态厚壁钼管坯。

An Isostatic Precision Forming Device and Homogeneous Sintering Method for Molybdenum Thick Wall Tube Blanks

The invention discloses an isostatic precise forming device for molybdenum thick-walled tube blank, which comprises a rubber sleeve with a built-in steel mandrel, a tube cavity formed between the steel mandrel and the rubber sleeve, a rubber plug is arranged at one end of the tube cavity, a composite base composed of a steel base and a covered rubber is connected at the other end of the tube cavity, and the rubber covered by the composite base is completely coated on the steel inner core, and the tube cavity is filled with rubber. Molybdenum powder, rubber stopper and molybdenum powder are provided with shaped rubber stopper, the rubber sleeve outer sleeve is connected with steel sheath, and the steel sheath is fixed on the base bracket. It can avoid the \wedge\ shape of molybdenum powder pressing at the lower joint of all steel base and molybdenum tube blank, thus cracking the leakage of rubber sleeve and pressure medium. The invention also discloses an isostatic precise forming and homogeneous sintering method for thick-walled molybdenum tube blanks. The sintered thick-walled molybdenum tube blanks with regular shape and fine and uniform grain can be prepared by using a two-step sintering system of quantitative isostatic powder loading, low heating rate and long low temperature holding time.

【技术实现步骤摘要】
一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置与均质烧结方法
本专利技术属于钼管坯制备装置
，具体涉及一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，还涉及一种钼厚壁管坯等静压精确成形与均质烧结方法。
技术介绍
近年来，电子行业与新能源领域的迅猛发展使溅射基板向大尺寸方向发展的趋势越来越明显，随之对钼靶材的尺寸要求也越来越大。随着日本Sharp公司的10代、11代线液晶面板玻璃基板的尺寸分别达到2880×3130mm、3000×3320mm，钼平面靶材对钼板轧机轧辊的宽度及其配套装备的要求越来越高，装备成本呈数量级的增加，同时，钼平面靶材的压制成形、烧结、轧制、退火等工艺的组织(密度要求不小于10.15g/cm3，晶粒要求小于200μm的均匀等轴晶)和板型的调控难度越来越大。因此，管状钼靶材逐渐成为电子行业与新能源领域大尺寸溅射薄膜的钼靶材发展方向。相对钼平面靶材而言，管状钼靶材因其利用率高(理论利用率为70％，远高于平面靶20-30％的利用率)、镀膜性能好、镀膜生产成本低、适应大面积连续性磁控溅射生产，已经成为钼溅射靶材的发展趋势。一般的管状钼靶材外径120-160mm，内径100-140mm，长度1500-4000mm。采用管状钼靶材，玻璃溅射基板宽度由钼管的长度决定，长度则不受限制。另外，因其高熔点、高导热率、稳定的化学性质、优异的高温强度和抗下垂性、较好的抗热震性，钼管状异形结构件一直是玻璃熔炼、石英熔炼、锌冶炼等高温熔炼领域的重要工装。无论管状钼靶材，还是高温熔炼领域用钼管，均需以烧结态钼厚壁管坯为原料，进行锻造或挤压等压力加工和机械加工，因此，制备出形状规整、晶粒细小均匀的烧结态钼管坯是管状钼靶材和熔炼用钼管的基本质量保证。而形状规整的钼生坯，不但是形状规整的烧结态钼管坯的制备前提，而且是大尺寸钼管坯的材料利用率的决定性工序。同时，随着钼坯料单重的不断增加，采用人工装粉坯料的均匀性依赖于操作工人的经验，而且装粉工作时间较长，操作工人的劳动强度和粉尘危害较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，能够避免全钢质底座与钼管坯下部结合处钼粉压制成形为“楔形”，从而割裂胶套与压力介质渗漏的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种钼厚壁管坯等静压精确成形与均质烧结方法，能够制备出形状规整、晶粒细小均匀的烧结态厚壁钼管坯。本专利技术所采用的技术方案是，一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，包括内置钢质芯棒的胶套，钢质芯棒与胶套之间形成管型腔体，管型腔体一端设置有胶塞，管型腔体另一端连接钢质底座和包覆橡胶组成的复合底座，复合底座的包覆橡胶对钢质内芯整体全包覆，包覆橡胶的侧壁厚度根据钼管坯的厚度确定，底部厚度为5-10mm，管型腔体填充有钼粉，胶塞与钼粉之间设置有定型胶塞，胶套外套接有钢护套，钢护套固定于底座支架上。本专利技术的特点还在于：钢质底座外表面开设有多个深度和宽度均处于5-10mm的凹槽。钢质芯棒超出胶塞尺寸不小于30mm。胶套超出胶塞的尺寸不小于胶套直径。述钢护套与胶套之间的单边间隙为1-3mm。钢护套超出钼粉压实高度尺寸不小于定型胶塞高度的1/3。还包括底座支架，底座支架包括从下至上依次安装的固定支架、下支撑板、多个弹簧机构、振动电机安装板、多个支撑杆、振动平台，振动电机安装板上中部连接有振动电机，振动平台上位于振动电机上方开设有圆孔，钢护套通过圆孔固定于振动平台上。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种钼厚壁管坯等静压精确成形与均质烧结方法，使用一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，具体按照以下步骤实施：步骤1、将钢质芯棒和复合底座装入胶套，组合成等静压精确成形模具，调整复合底座与胶套的配合，沿着周向选取不同位置，测量至少三处胶套内径与钢质芯棒尺寸差相同，至少三处胶套内径与钢质芯棒高度差相同，将等静压精确成形模具放置于底座支架上，将钼粉定量分料器安装于钢质芯棒上端，通过钼粉定量分料器进行定量等高法装粉；步骤2、将装好钼粉的钼厚壁管坯等静压精确成形装置，吊装在冷等静压机内，调节等静压机压强为150-250MPa，保压5-10min后成形，然后从钼厚壁管坯等静压精确成形装置中脱出初级钼管生坯，同时利用废钼粉压制一个与初级钼管生坯具有相同内、外径的初级收缩环生坯，初级收缩环生坯高度为10-30mm；步骤3、利用车床修平钼管生坯和收缩环生坯的两个端部和外侧，外径在保证最大值的前提下，得到具有同一外径的钼管生坯、收缩环生坯；步骤4、将钼管生坯用钼板将井式烧结炉腔体底部垫平，并用水平仪检查；然后，从下向上依次放置收缩环生坯和钼管生坯，二者之间抛洒细颗粒氧化锆砂，保证钼管生坯垂直放置，并用水平仪检查；接着，向井式烧结炉腔体通入氢气，在1500℃-1600℃下保温5-8h，随炉冷却；钼管生坯烧变为预烧结态钼管坯，检查钼管坯上下两端收缩量的差值，调整下一步烧结管坯朝向；检查外表面有无肉眼可见的裂纹，如果有，必须将其打磨掉；步骤5、在氢气气氛下，采用低升温速率和长低温保温时间的烧结制度，在1750℃-1850℃条件下保温5-8h，冷却过程中在最高烧结温度与1200℃之间设置2-3个保温台阶，最终得到管钼坯成品。步骤1中定量等高法装粉具体过程为：步骤1.1、测量钢质底座上平面到胶套上端的高度，打开定型胶塞、胶塞，根据所需钼管坯的理论重量计算总装粉高度，人为设定装粉次数，进而算得单次装粉的重量和振实高度Δh；步骤1.2、称取单次装粉量，倒入钼粉定量分料器的漏斗中，用不锈钢板或钼板刮动钼粉，使其沿着漏斗的排孔均匀地流入管型腔体中；步骤1.3、开启振动电机运行3-5min使钼粉振实后，停止振动，手工压平钼粉表面，沿着周向均布取三个位置，测量钼粉压实表面与胶套上端的距离h，判断三个位置的h均与H-Δh是否相等，如果不相等重新开启振动机构运行1-2min并手工压平钼粉表面，直至三个位置的h均与H-Δh相等；步骤1.4、重复步骤1.2、步骤1.3，直至钼粉全部均匀装入管型腔体；步骤1.5、取出定量分料器，将定型胶塞和胶塞放置于胶套内，定型胶塞与钼粉贴实，钢护套取出，用夹板使胶套上端封口，实现定量等高法装粉。步骤4检查钼管坯上下两端收缩量的差值，调整下一步烧结管坯朝向具体过程为：钼管坯上下两端外径差超过5mm，将收缩量较大的一端朝下放入烧结炉，如果预烧结后的钼管坯上下两端外径差小于5mm，钼管坯放入烧结炉的下端不用改变。本专利技术的有益效果是，本专利技术一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，能够避免全钢质底座与钼管坯下部结合处钼粉压制成形为“楔形”，从而割裂胶套与压力介质渗漏的问题。外包覆橡胶采用不同部位不同厚度，实现了钢质底座的全包覆，不但避免了钢质底座与外包覆橡胶之间缝隙的压力介质渗漏问题，而且不影响底座与芯棒的安装稳定性和垂直度。本专利技术一种钼厚壁管坯等静压精确成形与均质烧结方法，结合使用一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，能够使材料利用率达到85％以上；采用低升温速率和长低温保温时间的两次烧结制度，可保证大规格厚壁钼管坯晶粒度的宏观均匀性，防止坯料表面晶粒异常长大和内部孔隙过多甚至形成大尺寸缩孔的双重组织问题，同时使非金属杂质元素(C、N、O)和低熔点金属杂质(K、Na、Si、Mg、Pb、Zn等)有足够的能量和时间逸出整个工件表面，避免内层金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，包括内置钢质芯棒(5)的胶套(4)，所述钢质芯棒(5)与胶套(4)之间形成管型腔体，所述管型腔体一端设置有胶塞(8)，所述管型腔体另一端连接钢质底座(3)和包覆橡胶(2)组成的复合底座，所述复合底座的包覆橡胶(2)对钢质内芯(3)整体全包覆，所述包覆橡胶(2)的侧壁厚度根据钼管坯的厚度确定，底部厚度为5‑10mm，所述管型腔体填充有钼粉(6)，所述胶塞(8)与钼粉(6)之间设置有定型胶塞(7)，所述胶套(4)外套接有钢护套(1)，所述钢护套(1)固定于底座支架上。

【技术特征摘要】
1.一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，包括内置钢质芯棒(5)的胶套(4)，所述钢质芯棒(5)与胶套(4)之间形成管型腔体，所述管型腔体一端设置有胶塞(8)，所述管型腔体另一端连接钢质底座(3)和包覆橡胶(2)组成的复合底座，所述复合底座的包覆橡胶(2)对钢质内芯(3)整体全包覆，所述包覆橡胶(2)的侧壁厚度根据钼管坯的厚度确定，底部厚度为5-10mm，所述管型腔体填充有钼粉(6)，所述胶塞(8)与钼粉(6)之间设置有定型胶塞(7)，所述胶套(4)外套接有钢护套(1)，所述钢护套(1)固定于底座支架上。2.根据权利要求1所述一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，所述钢质底座(3)外表面开设有多个深度和宽度均处于5-10mm的凹槽。3.根据权利要求1所述一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，所述钢质芯棒(5)超出胶塞(8)尺寸不小于30mm。4.根据权利要求1所述一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，所述胶套(4)超出胶塞(8)的尺寸不小于胶套(4)直径。5.根据权利要求1所述一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，所述钢护套(1)与胶套(4)之间的单边间隙为1-3mm。6.根据权利要求1所述一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，所述钢护套(1)超出钼粉(6)压实高度尺寸不小于定型胶塞(7)高度的1/3。7.根据权利要求1所述一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，其特征在于，还包括底座支架，所述底座支架包括从下至上依次安装的固定支架(9)、下支撑板(10)、多个弹簧机构(11)、振动电机安装板(12)、多个支撑杆(13)、振动平台(15)，所述振动电机安装板(12)上中部连接有振动电机(14)，所述振动平台(15)上位于振动电机(14)上方开设有圆孔，所述钢护套(1)通过圆孔固定于振动平台(15)上。8.一种钼厚壁管坯等静压精确成形与均质烧结方法，其特征在于，使用如权利要求7所述一种钼厚壁管坯等静压精确成形装置，具体按照以下步骤实施：步骤1、将钢质芯棒(5)和复合底座装入胶套(4)，组合成等静压精确成形模具，调整复合底座与胶套(4)的配合，沿着周向选取不同位置，测量至少三处胶套(4)内径与钢质芯棒(5)尺寸差相同，至少三处胶套(4)内径与钢质芯棒(5)高度差相同，将等静压精确成形模具放置于底座支架上，将钼粉定量分料器安装于钢质芯棒(5)上端，通过钼粉定量分料器进行定量等高法装粉；步骤2、将装好钼粉的钼厚壁管坯等静压精确成形装置，吊装在冷等静压机内，调节等静压机压强为150-250M...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鹏发，党晓明，卜春阳，张菊平，张铁军，段琳琳，罗锋，
申请(专利权)人：金堆城钼业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61