一种钼及钼合金零件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钼及钼合金零件的制备方法，包括以下步骤：取钼粉末或钼合金粉末，将其与稀土元素粉末混合得到混合粉末，再将混合粉末在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂去除泡沫得到混合浆料；将混合浆料装入3D打印成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成钼或钼合金零件粗坯；将粗坯进行低温脱脂处理和热等静压处理，获得致密的钼或钼合金零件。本方法利用3D打印快速成型原理，零件的形状不受约束，简化了工序，缩短了制造周期，并且产品致密性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种钼及钼合金零件的制备方法
本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种钼及钼合金零件的制备方法。
技术介绍
钼或钼合金在高温下(1100～1650℃)有高的强度，与钨相比容易加工，因而在电子管(栅极和阳极)、电光源(支撑材料)、金属加工工具(压铸和挤压模具及穿孔顶头)制造部门以及航天工业中得到应用。钼能耐熔融玻璃的浸蚀，它的氧化物不会污染玻璃。自1943年以来，钼材一直用于玻璃工业作加热电极。Mo-30W合金具有优异的抗熔融锌腐蚀的性能，已成功地应用于炼锌工业。钼还用于制造硫酸生产中的热交换器和阀门等部件。钼合金的制造一般是通过在1100～1400℃温度范围热挤压、锻造、轧制等技术破碎粗大的铸态晶粒，改善铸锭的加工性能，获得管材、棒材、板材、型材等，复杂结构产品在热加工后通过机械加工的方法获得最终产品结构。现有钼或钼合金零件的成形一般采用塑性加工的方法实现，可以提高钼合金的强度和改善它的低温塑性。钼及钼合金可用常规塑性加工方法生产板材、带材、箔材、管材、棒材、线材和型材。钼合金材料加工的特点是每道热变形加工工序对产品最终性能都有明显的影响。钼在600℃以上迅速氧化，在725℃左右氧化产物挥发并出现液相，因此钼及其合金加热时通常采用氢或其他还原性气氛保护。钼及其合金的锭坯主要用粉末冶金工艺生产，也可用熔炼工艺生产。一般小规格坯料多采用粉末冶金工艺，大规格坯料两者都可采用。以上制备方法的缺点是：1)由于钼具有低温脆性、强度低、延性差等不足，对钼合金进行深加工比较困难，其应用受到较大限制。2)传统热加工工艺加工后一般需要机械加工，材料利用率低，制造周期长，热加工工艺难以精确控制；3)传统粉末冶金工艺需要制作专用模具，模具费用高，周期长；4)现有粉末冶金与热加工工艺技术仅能制造简单钼或钼合金结构产品。以上缺点使得模具热压烧结方法不适用于小批量及复杂形状钼或钼合金零件的生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钼及钼合金零件的制备方法，解决现有模具热压烧结方法不适用于小批量及复杂形状钼或钼合金零件生产的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种钼及钼合金零件的制备方法，包括以下步骤：步骤1，原料制备取钼粉末或钼合金粉末，将其与稀土元素粉末混合得到混合粉末，再将混合粉末在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂混匀，待气泡消退后去除表面杂质，得到混合浆料。步骤2，粗坯制造将混合浆料装入3D打印成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成钼或钼合金零件粗坯。步骤3，后处理将钼或钼合金零件粗坯进行低温脱脂处理，使粗坯中的有机粘接剂蒸发溢出；再进行热等静压处理，获得致密的钼或钼合金零件。本专利技术的特点还在于：优选地，稀土元素粉末为La、Y或Ce。优选地，混合粉末中，稀土元素粉末占混合粉末总体积的0.5％～1％，其余为钼粉末或钼合金粉末。优选地，有机粘接剂为环氧丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸树脂或氨基丙烯酸树脂之一。消泡剂可采用为低级醇、有机改性化合物、有机聚合物、有机硅树脂、矿物油等。优选乙醇、正丁醇、磷酸三丁酯、金属皂、聚醚、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷之一。优选地，混合粉末与有机粘接剂的体积比为3:7～3:2，消泡剂占混合浆料总体积的0.05％～1.0％。优选地，逐层打印的层厚控制在20～80μm，光源波长为200～400nm。优选地，采用面曝光时，曝光时间为0.1-3s；采用点扫描时，光斑直径为0.1～0.15mm，光斑移动速度1-300mm/min。优选地，低温脱脂处理的温度200℃～400℃，时间2-4h。优选地，热等静压处理温度1250℃～1400℃、压强100MPa～200MPa、时间2-5h。优选的，钼合金为钼钨合金、钼铜合金、钼铪碳合金、钴铬钼合金或钛锆钼合金。本专利技术的有益效果是，本专利技术利用3D打印技术制造钼及钼合金零件，零件的形状不受约束，避免现有制造技术中必须使用模具的缺陷，简化了工序，缩短了制造周期，提高了钼或钼合金零件制造效率。通过在钼或钼合金粉末中添加特定含量的稀土元素，细化晶粒，净化晶界并改变晶界形态，从而提高钼在高温条件下的塑性。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术并不限于这些实施方式。本专利技术提供了一种钼及钼合金零件的制备方法，该方法可以用于制备纯钼零件，也可以用于制备钼合金零件。钼合金包括钼钨合金、钼铜合金、钼铪碳合金、钴铬钼合金或钛锆钼合金等。具体制备方法如下：步骤1，原料制备按照体积比取99％～99.5％钼粉末或钼合金粉末，与0.5％～1％的稀土粉末混合得到混合粉末，再将混合粉末加入有机粘接剂并充分混合。有机粘接剂优选环氧丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸树脂或氨基丙烯酸树脂。混合粉末与有机粘接剂的体积比为3:7～3:2。为保证浆料良好的流动性，混合过程和存储过程应避免见光，尤其避免紫外光照射，混合过程尽量避免混入过多杂质氧，确保高温烧结质量。钼粉末或钼合金粉末加入稀土元素可以细化晶粒，净化晶界并改变晶界形态，从而提高钼的塑形。稀土粉末优选La、Y或Ce。为了减少搅拌过程中产生的气泡，上述混合液中再加入消泡剂，缓慢搅拌，以降低气泡周围的液体表面张力，使小的气泡聚集成大的气泡，最终使气泡破裂，起到抑制或消除浆料中气泡的作用。待浆料内部气泡消退后，去除浆料表面漂浮物或残渣，获得均匀无气泡的混合浆料。消泡剂可选用低级醇、有机改性化合物、矿物油、有机聚合物、有机硅树脂等，优选乙醇、正丁醇、磷酸三丁酯、金属皂、聚醚、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷之一，其加入量占混合浆料总体积的0.05％～1.0％。步骤2，粗坯制造将混合浆料装入3D打印成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成钼或钼合金零件粗坯。逐层打印的层厚控制在20～80μm，光源波长为200～400nm。若采用面曝光，曝光时间为0.1-3s；若采用点扫描，光斑直径为0.1～0.15mm，光斑移动速度为1-300mm/min。步骤3，后处理为了降低有机粘接剂对钼及钼合金力学性能的影响，将钼或钼合金零件粗坯在200℃～400℃下进行低温脱脂处理2-4h，使粗坯中的有机粘接剂蒸发溢出；然后，为了获得高致密度零件，再在温度1250℃～1400℃、压强100MPa～200MPa条件下进行热等静压处理2-5h，获得致密的钼或钼合金零件。本专利技术制备出的钼或钼合金零件致密度较高，质量稳定，对原材料的利用率高，并且制造速度快，能成型形状特别复杂、特别精细的零件，适合小批量生产。实施例1一种纯钼零件的制备方法，具体包括以下步骤：(1)原料制备不饱和聚酯树脂的合成：不饱和二元酸采用马来酸与富马酸1:1混合，同时加入一定量的邻苯二甲酸酐、丁二酸，可以改善不饱和聚酯的弹性，减少体积收缩，增加聚酯的塑性。二元醇采用乙二醇。不饱和聚酯树脂的具体合成工艺为：将不饱和二元酸、二元醇和适量的阻聚剂加入到反应器中，通入氮气，搅拌升温到160℃回流，测酸值至200mgKOH/g左右，开始出水，升温至175～200℃，当酸值达到设定值时，停止反应，降温至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼及钼合金零件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，原料制备取钼粉末或钼合金粉末，将其与稀土元素粉末混合得到混合粉末，再将混合粉末在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂混匀，待气泡消退后去除表面杂质，得到混合浆料；步骤2，粗坯制造将混合浆料装入3D打印光固化成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成钼或钼合金零件粗坯；步骤3，后处理将钼或钼合金零件粗坯进行低温脱脂处理，使粗坯中的有机粘接剂蒸发溢出；再进行热等静压处理，获得致密的钼或钼合金零件。

【技术特征摘要】
1.一种钼及钼合金零件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，原料制备取钼粉末或钼合金粉末，将其与稀土元素粉末混合得到混合粉末，再将混合粉末在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂混匀，待气泡消退后去除表面杂质，得到混合浆料；所述稀土元素粉末为La、Y或Ce；所述稀土元素粉末占混合粉末总体积的0.5％～1％，其余为所述钼粉末或钼合金粉末；所述有机粘接剂为不饱和聚酯树脂；所述不饱和聚酯树脂的具体合成工艺为：将不饱和二元酸、二元醇和阻聚剂加入到反应器中，通入氮气，搅拌升温到160℃回流，测酸值至200mgKOH/g，开始出水，升温至175～200℃，当酸值达到设定值时，停止反应，降温至80℃，加入20％～30％活性稀释剂和阻聚剂出料；所述混合粉末与所述有机粘接剂的体积比为3:7～3:2，所述消泡剂占所述混合浆料总体积的0.05％～1.0％；步骤2，粗坯制造将混合浆料装入3D打印光固化成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成钼或钼合金零件粗坯；步骤3，后处理将钼或钼合金零件粗坯进行低温脱脂处理，使粗坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛蕾，赵晓明，王俊伟，杨东辉，
申请(专利权)人：西安铂力特激光成形技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61