由粉冶纯钨材料构成的不规则零件结构的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种由粉冶纯钨材料构成的不规则零件结构的制造方法，是通过以下步骤实现的：钨粉末的混合；等静压制；钨制品烧结；通过钨烧结坯热压力加工钨板、棒、块半成品；工艺退火；消除钨制品应力源加工；钨制品电脉冲加工；钨制品线切割加工；加工中心加工；轨道成型磨加工；精密磨抛光加工；本发明专利技术的有益效果是：打破了钨制品深加工领域的禁区，为钨制品的广泛运用，建立了工艺理论基础；也推动了世界半导体晶圆芯片质量的提高。

Method for producing irregular part structure made of powder metallurgy pure tungsten material

The invention relates to a method for manufacturing irregular formed by powder metallurgy pure tungsten material parts structure, is realized by the following steps: mixing powder of tungsten and tungsten products; isostatic pressing; sintering; sintering pressure by thermal processing tungsten tungsten plate, rod, block semi-finished products; annealing process; tungsten products should be eliminated the source of tungsten products processing; electric pulse processing; tungsten wire cutting; machining center; rail grinding machining; precision grinding and polishing; the beneficial effect of the invention is: breaking the field of tungsten products deep processing area, widely used for tungsten products, based on technology theory; also contributed to the world to improve the quality of semiconductor wafer.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由大变形量粉冶纯钨材料构成不规则零件结构，尤其 涉及。
技术介绍
鹆在地壳中含量为0.007%,我国的钨矿资源丰富，占世界第一位，金属钨 广泛地用于现代技术的很多领域中，而钨的精加工异型件在宇航、军事工 业和核工业中有着重要的运用。进入2000年以后，随着互联网技术的飞速 发展，半导体技术的发展明显加速，新技术应用呈如火如荼之势，蓝牙、 Wi-Fi、 3G等应用火暴展开。离子植入机是生产半导体晶园的主要设备，离 子植入机弧光反应腔内的30%零部件是由金属钨的精加工件构成，因此钨 的不规则零件在IP行业有着不可替代的运用。钨是稀有金属，晶体结构是体心立方，钨的优点是熔点、强度和弹性 模量高，膨胀系数小，蒸气压低，导电、导热性良好及优越的抗蚀性能， 缺点是低温脆化和高温氧化严重。由于钨是完全的脆性物质，精细加工非 常困难。美国在上世纪末研制开发了一种名为多孔钨的材料一85XDENSE TUNGSTEN:1、 85%钩材料成分85%的钩，15%的铜和未知粘结剂。2、 加工工艺将85%的钨和15%的粘结剂(铜+未知成分)混合料压制 成型，压制件在室温条件下具有很好的机械加工性能，多孔钨材料在室温 条件下的塑性与金属铁差不多，因此可以达到精细化机械加工的要求。3、 脱去粘结剂将加工完成的多孔钨零件放入未知保护气体的加热炉内，加热温度约在120(TC，保温一定时间处理，以去除15%的粘结剂。4、 85%W材料优缺点优点是材料的机械切削性能高，可以制造各种不规则的钨异型件。缺点是材料密度低，产品内有残留的低熔点物质，材料纯度低，产品质量不高。85XW材料是美国的专利产品，材料成本相当昂贵，大大限制了多孔钨材料的应用程度。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供了一种由粉冶纯钨材料构成的不规 则零件结构的制造方法，旨在解决上述问题；为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下步骤实现的1. 钨粉末的混合采用V型混合器将还原钨粉末充分混合均匀，V型 混合器转速为10 — 30转/分，混合时间为8-16小时，装料量根据V型混合 器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5;2. 等静压制借助于高压泵的作用把流体介质压入耐高压的钢体密封 容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，粉末体在同 一时间内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均匀和强度高的压制 件；压制压力为1000Kg/cm2-2200Kg/cm2，保压时间为30分钟-60分钟；3. 钨制品烧结烧结升温采用阶梯式升温工艺制度，在80(TC — 1000 。C之间保温2小时，以去除低熔点物质和氧含量；在220(TC—2350'C保温 4_8小时，烧结总时间为20小时一26小时/炉，保护气体为氢气；4. 通过钨烧结坯热压力加工钨板、棒、块半成品(1) 热锻造热锻造分为自由锻造和模具锻造二个步序，热锻造的开坯温 度为145(TC — 155(TC，开坯的第一次变形量为30%—50%之间，以 后遵循一火一道次工艺原则进行热加工，最终锻件的变形量大于80/b ;(2) 热轧制热轧制的开坯温度为145(TC — 155(TC，开坯的第一次变形量 为20%—40%之间，以后遵循一火一道次工艺原则进行热加工，最终轧制件的变形量大于50%;5. 工艺退火在氢气保护的钼丝炉内，将热压力加工的钨制品进行消除内应力退火处理，退火温度为90(TC — 120(TC，保温时间为2小时一4小 时；6. 消除钨制品应力源加工在10-20倍的放大镜下，检査鸨制品是否 有爆边爆角，钨制品表面是否有凹坑和裂纹(1) 用120目一360目抛光机将钨制品的边角进行倒棱和倒圆，消除缺陷 和应力源；(2) 对设备不能修复的部位，用工夹具手工进行消除缺陷和应力源。(3) 对工夹具不能修复的部位，采用电解倒棱去毛刺；7. 钨制品电脉冲加工在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉 冲性的火花放电，放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来；加工电压 20V—25V，加工电流6A—IOA，加工压力5Mpa—6Mpa，旋转速度20 —120rpm， 脉宽(Ton) 4，脉尖比(Toff) 1，功率管3个一6个；8. 钨制品线切割加工慢走丝的参数电流1A—16A，电压6V—26V， 速度4一6rpm，线张力1 —2550T;快走丝的参数电流1A—6A，电压75V 一100V，脉宽(Ton) 1 — 40，脉尖l一8，脉宽/脉尖比(Toff) 5/4和5/7， 功率管1个一6个；9.加工中心加工刀具路径和加工参数的选择是视工件的技术要求而定；10.轨道成型磨加工根据圆弧尺寸不同，选择不同的夹具进行磨加工；11.精密磨抛光加工。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是打破了钨制品深加工领域的 禁区，为钨制品的广泛运用，建立了工艺理论基础；也推动了世界半导体 晶圆芯片质量的提高。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述-本专利技术是通过以下步骤实现的1. 钨粉末的混合采用V型混合器将还原钨粉末充分混合均匀，V型混合器转速为10 — 30转/分，混合时间为8-16小时，装料量根据V型混合 器的大小而定， 一般为V型混合器容积的2/5-3/5;2. 等静压制借助于高压泵的作用把流体介质压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，粉末体在同 一时间内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均匀和强度较高地压制件。压制压力为1000Kg/cm2-2200Kg/cm2，保压时间为30分钟_60分钟；3. 钨制品烧结烧结升温采用阶梯式升温工艺制度，在80(TC — 1000 。C之间保温2小时，以去除低熔点物质和氧含量，在220(TC—235(TC保温 4一8小时，烧结总时间为20小时一26小时/炉，保护气体为氢气；4. 通过钨烧结坯热压力加工钨板、棒、块半成品热锻造热锻造加工的目的是改善组织，提高钨金属的综合性能。热锻造分为自由锻造和模具锻造二个步序，热锻造的开坯温度为145(TC — 1550°C，开坯的第一次变形量为30% — 50%之间，以后遵循一火一道次工 艺原则进行热加工，最终锻件的变形量大于80%;热轧制热轧制是对板类毛坯进行热开坯的一种工艺手段，目的是改 善组织，提高钨金属的综合性能，便于后续的深加工；热轧制的开坯温度 为145(TC — 155(TC，开坯的第一次变形量为20%—40%之间，以后遵循一 火一道次工艺原则进行热加工，最终轧制件的变形量大于50%;5. 工艺退火在氢气保护的钼丝炉内，将热压力加工的钨制品进行消 除内应力退火处理，退火温度为900。C一120(TC，保温时间为2小时一4小 时；6. 消除钨制品应力源加工在10-20倍的放大镜下，检査钨制品是有爆边爆角，钨制品表面是否有凹坑和裂纹用120目一360目专用抛光机将钨制品的边角进行倒棱和倒圆，消除缺 陷和应力源；对设备不能修复的部位，用工夹具手工进行消除缺陷和应力源。 对工夹具不能修复的部位，采用电解倒棱去毛刺；7. 钨制品电脉冲加工在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉 冲性的火花放电，放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来；加工电压 20V—25V，加工电流6A—IOA，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由粉冶纯钨材料构成的不规则零件结构的制造方法，是通过以下步骤实现的：　（１）．钨粉末的混合：采用Ｖ型混合器将还原钨粉末充分混合均匀，Ｖ型混合器转速为１０－３０转／分，混合时间为８－１６小时，装料量根据Ｖ型混合器的大小而定，为Ｖ型混 合器容积的２／５－３／５；　（２）．等静压制：借助于高压泵的作用把流体介质压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，粉末体在同一时间内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均匀和强度高的压制件；压制压力为 １０００Ｋｇ／ｃｍ↑［２］－２２００Ｋｇ／ｃｍ↑［２］，保压时间为３０分钟－６０分钟；　（３）．钨制品烧结：烧结升温采用阶梯式升温工艺制度，在８００℃－１０００℃之间保温２小时，以去除低熔点物质和氧含量；在２２００℃－２３５０℃保温４ －８小时，烧结总时间为２０小时－２６小时／炉，保护气体为氢气；　（４）．通过钨烧结坯热压力加工钨板、棒、块半成品；　（５）．工艺退火：在氢气保护的钼丝炉内，将热压力加工的钨制品进行消除内应力退火处理，退火温度为９００℃－１２００ ℃，保温时间为２小时－４小时；　（６）．消除钨制品应力源加工：在１０－２０倍的放大镜下，检查钨制品是否有爆边爆角，钨制品表面是否有凹坑和裂纹；　（７）．钨制品电脉冲加工；　（８）．钨制品线切割加工；　（９）．加工中心 加工：刀具路径和加工参数的选择是视工件的技术要求而定；　（１０）．轨道成型磨加工：根据圆弧尺寸不同，选择不同的夹具进行磨加工；　（１１）．精密磨抛光加工。...

【技术特征摘要】
1. 一种由粉冶纯钨材料构成的不规则零件结构的制造方法，是通过以下步骤实现的(1). 钨粉末的混合采用V型混合器将还原钨粉末充分混合均匀，V型混合器转速为10—30转/分，混合时间为8-16小时，装料量根据V型混合器的大小而定，为V型混合器容积的2/5-3/5；(2). 等静压制借助于高压泵的作用把流体介质压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，粉末体在同一时间内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均匀和强度高的压制件；压制压力为1000Kg/cm2-2200Kg/cm2，保压时间为30分钟-60分钟；(3). 钨制品烧结烧结升温采用阶梯式升温工艺制度，在800℃—1000℃之间保温2小时，以去除低熔点物质和氧含量；在2200℃—2350℃保温4—8小时，烧结总时间为20小时—26小时/炉，保护气体为氢气；(4). 通过钨烧结坯热压力加工钨板、棒、块半成品；(5). 工艺退火在氢气保护的钼丝炉内，将热压力加工的钨制品进行消除内应力退火处理，退火温度为900℃—1200℃，保温时间为2小时—4小时；(6). 消除钨制品应力源加工在10-20倍的放大镜下，检查钨制品是否有爆边爆角，钨制品表面是否有凹坑和裂纹；(7). 钨制品电脉冲加工；(8). 钨制品线切割加工；(9). 加工中心加工刀具路径和加工参数的选择是视工件的技术要求而定；(10). 轨道成型磨加工根据圆弧尺寸不同，选择不同的夹具进行磨加工；(11). 精密磨抛光加工。2. 根据权利要求1所述的由粉冶纯钨材料构成的不规则零件结构的制造方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志强，
申请(专利权)人：上海西普钨钼业制品有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]