一种稀土钨电极材料的制备方法技术

一种稀土钨电极材料的制备方法，包括预还原、掺杂、氢气还原、成型、预烧结、垂熔烧结、中频感应烧结等步骤。本发明专利技术的稀土钨电极材料的制备方法是以细化和均匀弥散稀土第二相为目标，将钨的化合物作为制备高性能钨电极材料的新方向，选用四方铵钨青铜为掺杂原料，经专利设备掺杂、铵钨青铜一步还原、中温垂熔烧结与中频感应烧结，它解决了电极材料稀土第二相晶粒粗细严重不均、挥发损失大、加工成品率低、能耗高、焊接性能不佳等问题，加工成品率大于85%，综合动力消耗降低10%以上，具有工艺技术先进、流程短，电极材料中稀土相细小而均匀，质量稳定、加工和使用性能好，易于规模化生产等特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括预还原、掺杂、氢气还原、成型、预烧结、垂熔烧结、中频感应烧结等步骤。本专利技术的稀土钨电极材料的制备方法是以细化和均匀弥散稀土第二相为目标，将钨的化合物作为制备高性能钨电极材料的新方向，选用四方铵钨青铜为掺杂原料，经专利设备掺杂、铵钨青铜一步还原、中温垂熔烧结与中频感应烧结，它解决了电极材料稀土第二相晶粒粗细严重不均、挥发损失大、加工成品率低、能耗高、焊接性能不佳等问题，加工成品率大于85%，综合动力消耗降低10%以上，具有工艺技术先进、流程短，电极材料中稀土相细小而均匀，质量稳定、加工和使用性能好，易于规模化生产等特点。【专利说明】
本专利技术涉及钨冶金技术，尤其是。
技术介绍
钨具有熔点高、高温强度好、热电子发射能力强等特点，添加电子逸出功低的稀土铈、镧、钇元素的钨基材料在热电子发射材料中获得最佳应用，广泛应用于惰性气体保护焊、等离子体焊接、切割、热喷涂及电真空等领域。其出现和发展带动了焊接技术的发展，摩天大楼、大跨度桥梁、压力管道容器、船舶等大型结构件的建设均离不开氩弧焊接技术。对电极材料不但有可靠性和稳定性的要求，还要求材料省、成本低。采用稀土氧化物作为弥散强化的第二相加入钨基体中，可以提高钨电极的再结晶温度、降低电子逸出功、延长使用寿命、提高材料综合性能，特别是多种稀土复合添加，可使电极承载电流范围更宽，焊接性能优于钍钨电极。但目前的传统制备技术采用氧化钨掺杂、两次氢气还原生成钨粉、钨粉添加粘结剂模压成型、二带温区预烧结、垂熔烧结得到钨条。存在工艺流程长，粉末形貌和粒度分布不适用于冷等静压成型，高的烧结温度使稀土第二相在钨条中的保有量低、弥散不均匀，加工成材率低等缺陷。现有专利ZL 200710099088.7、ZL 200710099090.4成果显示，其成品率都小于80%。因此，高性能、低成本制备钨电极材料以满足高端装备制造业的需要显得尤为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对
技术介绍
存在的缺陷，提供，该制备方法所得稀土钨电极材料的稀土第二相晶粒细小而均匀、无偏析、稀土元素保有率高，加工性能好，且成品率在85%以上，动力消耗减少10%以上。本专利技术的稀土钨电极材料的制备方法，包括以下步骤: A、预还原，选用符合GB/T10116—2007中APT — O牌号的仲钨酸铵，采用常规技术通过四带温区还原炉，经氢气还原生成费氏粒度为8 μ m-12 μ m的铵钨青铜(简称ATB)； B、掺杂，将铵钨青铜湿法掺入铈、镧、钇的单元(指三种稀土元素中的任何一种)或二元(指三种稀土元素中的任何二种)或三元(指三种稀土元素都掺入)的稀土硝酸盐溶液中，经搅拌、混合、干燥后，稀土化合物吸附于铵钨青铜的孔隙内，得到稀土总量为1.0%?4.0%的惨杂按鹤青铜； C、氢气还原，将B工序所得的掺杂铵钨青铜用六带温区还原炉，在还原温度为630°C?960 °C，氢气流量为2.0 m3/h?3.0m3/h，氢气露点< -60°C，周期推舟速度为30min?40min,装舟量为320g?420g工艺条件下，制得费氏粒度为1.20 μ m?2.2 μ m的掺杂钨粉； D、成型，将C工序所得掺杂钨粉在混粉机中混合25min?30min后，采用常规技术将单根重量为2000± IOg钨粉装入直径为28±0.2mm的弹性模套内，使用冷等静压机压制成型，最高压制压力为160 Mpa?180Mpa,得到尺寸为Φ21?22_X长500mm的鹤还条；E、预烧结，采用常规技术将D工序所得钨坯条置于钥舟内，在氢气保护下，经1200°C~135CTC 预烧结 30min ~45min ； F、垂熔烧结，将E工序所得钨坯条置于垂熔罩内，在露点<-60°C的氢气保护下，中温烧结，烧结制度为一段升温、一段保温，烧结电流在12min内由O上升至2800-3000A，保温IOmin,电流/时间参数为升温(0-3000A)/12min、保温3000A/10min，冷却，出料，产出用于中频感应烧结的钨条； G、中频感应烧结，将F工序所得钨条装入中频感应炉的钨坩埚内，在露点<_60°C，流量为(2.5±0.4)m3/h的氢气保护下烧结，烧结制度为三段升温、三段保温，第一段由常温升温至(1600-1800) °C，时间 4h，保温 2h ;第二段由(1600-1800) °C升温至(1900-2100) V，时间3h，保温2h ;第三段由(1900-2100)°C升温至(2200-2400)°C，时间3h，保温6h，停止加热，降温至200°C，出料，温度/时间参数为升温:(常温--1800°C)/4h、保温:1800°C /2h、升温:(1800—2000)。。/3h、保温:20000C /2h、升温:(2000—2300)。。/3h、保温:2300°C /6h、降温:(2300— 200)°C /10h，产出稀土钨棒断面结晶细小而均匀，稀土元素保有量大于95%，密度≤17.80g/cm3、晶粒度≤10000个/mm2。本专利技术的稀土钨电极材料的制备方法区别在于采用四方铵钨青铜为掺杂原料、经掺杂、一步还原生产钨粉、冷等静压成型、中温垂熔烧结和中频感应烧结，其作用原理和创新点在于: 1、本专利技术选用微细裂纹多、比表面积大的铵钨青铜作掺杂原料，铈、镧、钇的稀土硝酸盐溶液易于向内部深处渗透，吸附能力强，掺杂效果好； 2、本专利技术采用掺杂铵钨青铜一步还原直接生成钨粉，充分利用六带温区还原炉和铵钨青铜易于还原的优点，且钨粉粒度呈良好的正态分析，为冷等静压成型创造了条件； 3、本专利技术烧结制度采用垂熔烧结和中频感应烧结相结合的方式，可使高温烧结温度在低于熔断电流80%的条件下进行，低熔点杂质挥发彻底，稀土第二相晶粒细小而均匀，稀土元素保有量大于95%，无须切头而提高成品率，中频感应烧结热损失小，电耗量大幅下降等。本专利技术的稀土钨电极材料的制备方法是以细化和均匀弥散稀土第二相为目标，将钨的化合物作为制备高性能钨电极材料的新方向，选用四方铵钨青铜为掺杂原料，经专利设备掺杂、铵钨青铜一步还原、中温垂熔烧结与中频感应烧结。解决了电极材料稀土第二相晶粒粗细严重不均、挥发损失大、加工成品率低、能耗高、焊接性能不佳等问题。加工成品率大于85%，综合动力消耗降低10%以上。具有工艺技术先进、流程短，电极材料中稀土相细小而均匀，质量稳定、加工和使用性能好，易于规模化生产等特点。【具体实施方式】实施例1: ，包括以下步骤: 1、预还原，选用符合GB/T10116—2007中APT — O牌号的仲钨酸铵，采用四带温区还原炉，温度制度为350°C、380°C、420°C、450°C，氢气流量为0.35m3/h，轻度还原生成费氏粒度为10 μ m的四方铵钨青铜(简称ATB)； 2、掺杂，采用公司技术专利——蓝钨掺杂干燥机(ZL201220438481.0)，将铵钨青铜湿法掺入二氧化铈(CeO2)2.1%的硝酸亚铈溶液中，经搅拌、混合、0.30Mpa的蒸汽干燥后，硝酸亚铈吸附于铵钨青铜的孔隙内，二氧化铈(CeO2)为2.1%的掺铈铵钨青铜； 3、氢气还原，将掺铈铵钨青铜用六带温区还原炉，在还原温度为630V、680 V、750本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土钨电极材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：A、预还原，选用符合GB/T10116—2007中APT—0牌号的仲钨酸铵，采用常规技术通过四带温区还原炉，经氢气还原生成费氏粒度为8μm‑12μm的铵钨青铜； B、掺杂，将铵钨青铜湿法掺入铈、镧、钇的单元或二元或三元的稀土硝酸盐溶液中，经搅拌、混合、干燥后，稀土化合物吸附于铵钨青铜的孔隙内，得到稀土总量为1.0%～4.0%的掺杂铵钨青铜；C、氢气还原，将B工序所得的掺杂铵钨青铜用六带温区还原炉，在还原温度为630℃～960℃，氢气流量为2.0 m3/h～3.0m3/h，氢气露点≤‑60℃，周期推舟速度为30min～40min，装舟量为320g～420g工艺条件下，制得费氏粒度为1.20μm～2.2μm的掺杂钨粉；D、成型，将C工序所得掺杂钨粉在混粉机中混合25min～30min后，采用常规技术将单根重量为2000±10g钨粉装入直径为28±0.2mm的弹性模套内，使用冷等静压机压制成型，最高压制压力为160 Mpa～180Mpa，得到尺寸为Ф21～22mm×长500mm的钨坯条；E、预烧结，采用常规技术将D工序所得钨坯条置于钼舟内，在氢气保护下，经1200℃～1350℃预烧结30min～45min；F、垂熔烧结，将E工序所得钨坯条置于垂熔罩内，在露点≤‑60℃的氢气保护下，中温烧结，烧结制度为一段升温、一段保温，烧结电流在12min内由0上升至2800‑3000A，保温10min，电流/时间参数为 升温(0‑3000A)/12min、保温3000A/10min，冷却，出料，产出用于中频感应烧结的钨条；G、中频感应烧结，将F工序所得钨条装入中频感应炉的钨坩埚内，在露点≤‑60℃，流量为（2.5±0.4）m3/h的氢气保护下烧结，烧结制度为三段升温、三段保温，第一段由常温升温至（1600‑1800）℃，时间4h，保温2h；第二段由（1600‑1800）℃升温至（1900‑2100）℃，时间3h，保温2h；第三段由（1900‑2100）℃升温至（2200‑2400）℃，时间3h，保温6h，停止加热，降温至200℃，出料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闵邦平，胡元钧，王竹青，曾巧华，巫晓华，刘希星，陈广，李晶，杜海滨，胡旭，李国欢，曾小磊，
申请(专利权)人：赣州虹飞钨钼材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36