一种超强钨丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超强钨丝，属于线切割技术领域，所述钨丝由钨合金制成，所述钨合金包括钨、弥散第二相和固溶强化相；所述钨丝的直径在37μm以下；所述钨丝的抗拉强度为5200MPa以上；其中，所述弥散第二相为稀土氧化物、氧化锆、氧化钛中的一种或多种；所述固溶强化相为铼、钼、铪、铌、铁、钴中的一种或多种。本申请还公开了一种超强钨丝的制备方法，依次包括掺杂、还原、高温烧结和粉末压制工序。本发明专利技术的超强钨丝的线径小于37微米，抗拉强度高于5200MPa，最优成分可到7200MPa，满足线锯金刚线母线的破断力需求，可用于切割硅料和蓝宝石等硬质材料。等硬质材料。等硬质材料。

【技术实现步骤摘要】
一种超强钨丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钨合金材料线切割
，具体涉及一种超强钨丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]双碳背景下，光伏行业发展较快，要求提高硅料切割效率，尽量提高其利用率，现有金刚线母线为高碳钢丝，最小尺寸为40微米左右，破断力相对不足，无法满足硅料超大化和超薄化的发展需求。后续开发的钨合金母线，进行了额部分替代，最小线径达到37微米，抗拉强度高达5000MPa，但是依旧无法完全满足硅料超大化和超薄化的更高要求
‑
超细高强，尽管部分企业已经开发出线径为25微米的超细钨丝(CN 114250395 A，CN 114231813 A，CN 114250395 A，CN 113186438A，CN 113234980 A，CN 114250395 A，CN 114231813 A，CN 113215463A，CN 114211049 A)，但抗拉强度仅为6485MPa，且在使用过程中容易断丝，亟需开发一种制备新型超强钨合金母线的方法，进一步提升抗拉强度。

技术实现思路

[0003]鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种超强钨丝及其制备方法，本专利技术的超强钨丝包含钨、弥散第二相和固溶强化相，本专利技术的超强钨丝的线径小于37微米，抗拉强度高于5200MPa，最优成分可到7200MPa，满足线锯金刚线母线的破断力需求，可用于切割硅料和蓝宝石等硬质材料。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供一种超强钨丝，所述钨丝由钨合金制成，所述钨合金包括钨、弥散第二相和固溶强化相；所述钨丝的直径在37μm以下；所述钨丝的抗拉强度为5200MPa以上；
[0005]其中，所述弥散第二相为稀土氧化物、氧化锆、氧化钛中的一种或多种；所述固溶强化相为铼、钼、铪、铌、铁、钴中的一种或多种。
[0006]依照本专利技术的一个方面，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化钇中的一种或多种。
[0007]依照本专利技术的一个方面，所述固溶强化相为铼、钼、铌、铪中的一种或多种。
[0008]依照本专利技术的一个方面，所述钨丝的抗拉强度为7200MPa。
[0009]依照本专利技术的一个方面，所述钨合金中的弥散第二相的含量为0.1
‑
5.0wt％。
[0010]依照本专利技术的一个方面，所述钨合金中的固溶强化相的含量为0.1
‑
1.4wt％。
[0011]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了上述超强钨丝的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：将包含所述钨、弥散第二相和固溶强化相的各原料混合均匀后，烘干，得到合金粉末前驱体；
[0013]步骤2：将合金粉末前驱体进行先煅烧自还原再吹扫氢气或直接进行二段氢还原，得到合金粉；
[0014]步骤3：将合金粉采用冷等静在100
‑
350MPa下压制得到压坯；
[0015]步骤4：将压坯在1000
‑
1400℃氢气氛围中保温1h进行预烧结；将进行预烧结的压
坯在1500
‑
2700℃氢气氛围中保温2
‑
10h进行致密化处理，获得相对致密度为90
‑
99％的烧结坯条；
[0016]步骤5：将烧结坯条浸渍锻造或轧制进行开坯，然后依次进行旋锻、拉拔或直接拉拔，获得超强钨丝。
[0017]依照本专利技术的一个方面，所述原料还包括碳源。
[0018]依照本专利技术的一个方面，所述碳源包括碳粉、炭黑、活性炭和有机糖中的任意一种或多种；包含所述钨的原料为蓝钨；包含所述弥散第二相的原料为所述弥散第二相对应的硝酸盐或其他盐类；包含所述固溶强化相的原料为所述固溶强化相对应的酸铵或者金属粉末。
[0019]依照本专利技术的一个方面，所述步骤2中，所述先煅烧自还原再吹扫氢气具体为780
‑
820℃煅烧0.8
‑
1.5h，然后吹扫氢气10
‑
20min；所述二段氢还原为分别在670
‑
690℃和890
‑
910℃进行氢还原1h。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本申请基于细晶强化、弥散强化和固溶强化的复合思路，一方面，采用碳源作为形核中心还原制备纳米级钨粉和弥散第二相，先源头上控制晶粒和第二相粒子的形状与尺寸，并实现均匀分布；纳米合金粉可以在相对低温下实现致密化，并在后续加工过程进一步减小晶粒尺寸，实现细晶强化和均匀弥散强化。另一方面，铼元素具有优异的“铼效应”，可以有效提高金属钨的强度和塑性，大幅提升综合性能。目前，市场上主流的生产方案均采用固液掺杂制备稀土氧化物掺杂钨合金，受限于常规微米级钨粉颗粒以及第二相的不可控，所得合金丝抗拉强度提升相对有限，且易断丝，而本专利不仅改善了第二相的分布和尺寸，还进一步采用碳还原工艺减小了钨粉原料的尺寸，再综合铼元素优异的固溶效应，大幅提升合金丝的破断力。
附图说明
[0022]图1为本申请实施例1制得的合金粉的SEM图；
[0023]图2为本申请实施例2制得的合金粉的SEM图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，下文所用专业术语和本领域专业技术人员所理解的含义一致；除非特殊说明，本文所涉及的原料、试剂均可从市场购买，或通过公知的方法制得。
[0025]本专利技术提供以一种超强钨丝，所述钨丝由钨合金制成，所述钨合金包括钨、弥散第二相和固溶强化相；所述钨丝的直径在37μm以下；所述钨丝的抗拉强度为5200MPa以上；
[0026]其中，所述弥散第二相为稀土氧化物、氧化锆、氧化钛中的一种或多种；所述固溶强化相为铼、钼、铪、铁、钴中的一种或多种。
[0027]优选的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化钇中的一种或多种。
[0028]优选的，所述固溶强化相为铼、钼、铌、铪中的一种或多种。
[0029]优选的，所述钨丝的抗拉强度为7200MPa。
[0030]优选的，所述钨合金中的弥散第二相的含量为0.1
‑
5.0wt％。
[0031]优选的，所述钨合金中的固溶强化相的含量为0.1
‑
1.4wt％。
[0032]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了上述超强钨丝的制备方法，包括以下步骤：
[0033]步骤1：将包含所述钨、弥散第二相和固溶强化相的各原料混合均匀后，烘干，得到合金粉末前驱体；
[0034]步骤2：将合金粉末前驱体进行先煅烧自还原再吹扫氢气或直接进行二段氢还原，得到合金粉；
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超强钨丝，其特征在于，所述钨丝由钨合金制成，所述钨合金包括钨、弥散第二相和固溶强化相；所述钨丝的直径在37μm以下；所述钨丝的抗拉强度为5200MPa以上；其中，所述弥散第二相为稀土氧化物、氧化锆、氧化钛中的一种或多种；所述固溶强化相为铼、钼、铌、铪、铁、钴中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的超强钨丝，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化钇中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的超强钨丝，其特征在于，所述固溶强化相为铼、钼、铌、铪中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的超强钨丝，其特征在于，所述钨丝的抗拉强度为7200MPa。5.根据权利要求1所述的超强钨丝，其特征在于，所述钨合金中的弥散第二相的含量为0.1
‑
5.0wt％。6.根据权利要求1所述的超强钨丝，其特征在于，所述钨合金中的固溶强化相的含量为0.1
‑
1.4wt％。7.一种根据权利要求1
‑
6任一所述的超强钨丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将包含所述钨、弥散第二相和固溶强化相的各原料混合均匀后，烘干，得到合金粉末前驱体；步骤2：将合金粉末前驱体进行先煅烧自还原再吹扫氢气或直接进行二段氢还原，得到合金粉；步骤3：将合金粉采用冷等静在100
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴壮志，王德志，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：