一种制备复杂形状钼零件的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备复杂形状钼零件的方法，将有机单体与交联剂按一定体积比相混并加入水中配成８～３８ｗｔ％浓度的预混液，加入经硅烷或钛酸酯表面改性处理的钼粉及少量分散剂，采用机械球磨方法制备出粉末体积比为４８～６０ＶＯＬ％的均匀、高流动性浆料，然后加入适量引发剂及催化剂并在真空下快速搅拌均匀、脱气，随后注入复杂模具的模腔中，并在一定条件下引发固化反应并得到一定强度的坯体。坯体经干燥、排胶后，在１８５０～２４００℃下烧结即可直接制备出致密度为９５～９８．８％的复杂形状钼零件。该方法工艺简单、材料利用率高、成本低、产品性能高，易于实现复杂形状钼零件的大批量制备，其产品可望在航空航天、电子等领域中得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备钼零件的方法，特别是涉及一种以粉末为原料直接制备大尺 寸复杂形状钼零件的方法。
技术介绍
钼作为一种稀有难熔金属(熔点2610°C )，具有高导热、低热膨胀系数、高弹性模 量和高温强度高等优点，作为电极、高温结构材料等，广泛应用于冶金、化工、国防、航空航 天、原子能及电子工业等领域。例如，航空航天领域中的发动机喉管、喷嘴和阀门，电子工业 中的电子管栅极和阳极支撑材料、高功率微波管热离子阴极结构元件、晶体管等的封装基 板及热沉材料等。粉末冶金技术是钼材料及零件的主要加工方法，但传统的粉末压制_烧结生产工 艺制备的钼制品性能较低、精度不高、零件形状简单，需要后续采用机械加工、压力加工等 方法来制备复杂形状和高尺寸精度的钼零件，但由于钼的室温塑性及加工性能较差，故而 加工成本高、原材料浪费大、大批量生产难。此外，采用粉末注射成形虽然可以制备复杂形 状的钼零件，但其仅仅局限于很细小的零件，而对大尺寸或断面尺寸变化较大的复杂零件 则无能为力。凝胶注模成形技术作为一种新型近净成形新技术，克服了粉末注射成形技术的缺 陷，如加入大量粘结剂、需要专门的脱脂工序且时间长等，在低成本大批量制备高性能复杂 形状零件方面具有独特的优势，并在陶瓷领域获得了应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低、材料利用率高，而且易 于实现大批量生产的制备复杂形状钼零件的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的制备复杂形状钼零件的方法，是通过以下 步骤实现的(1)、钼粉表面改性处理以纯度彡99%、粒度为2 10 μ m的微细纯钼粉或微量稀土氧化物掺杂钼粉为原 料；采用占粉末总重0. 2 1. 0wt%的硅烷或钛酸酯为改性剂，通过机械混合或化学包覆方 法对原料钼粉进行表面改性处理，提高粉末分散性；(2)、预混液配制将选用的有机单体和交联剂按体积比20 150 1相混合，并加入去离子水配制 成浓度为8 38衬％的预混液；(3)、高体积分数浆料制备在预混液中加入经表面改性的钼粉及其质量比为0. 5 2wt%的分散剂，并加入 氨水调节PH值至8. 5 10，经机械球磨制备出粉末体积比为48 60%的均勻、稳定且流 动性较好的浆料；(4)、注模成形及固化在制备好的浆料中加入0. 1 2wt%的引发剂和催化剂，0. 1 0. 4衬％的正辛醇 消泡剂，并在真空中快速搅拌混合均勻，同时达到除气的目的，然后缓慢注入所需产品形状 的橡胶、塑料、金属或玻璃模具中，并在50 80°C温度下静置2 30min，使之完全固化，得 到固化坯，此时固化坯具有较高的强度；(5)、干燥及必要的再加工将固化坯取出后，必要时还可对其形状进行再加工修饰处理，随后置固化坯于真 空或惰性气氛中保护，于90 110°C温度下干燥30 180min，以排除固化坯中水分；(6)、排胶及烧结将干燥后的固化坯，在真空或氢气气氛下以6 15°C /min的速度升温至400 550°C，并保温15 45min，以充分排除固化坯中加入或固化反应生成的有机物，随后快速 升温至1850 2400°C，并保温90 360min，得到形状及尺寸均符合要求、致密度为95% 98. 8%的钼零件。其中，采用丙烯酰胺(AM)或甲基丙烯酰胺(MAM)为有机单体，N, N,-亚甲基双丙 烯酰胺(MBAM)、二丙烯基酒石酸二酰胺(DATDA)或聚乙二醇二甲基丙烯酸(PEGDAM)任一种 作为交联剂。其中，所述分散剂为柠檬酸铵、大分子有机硼非离子表面活性剂、聚羧酸盐(分子 量为2000 8000)或鲱鱼油中的任一种。其中，所述的引发剂为过硫酸铵(APS)、过硫酸钾、盐酸偶氮 (AIIP)或双氧水中的任一种，催化剂为N，N, N, N-四甲基乙二胺(TEMED)。本专利技术的优点在于它突破了传统粉末冶金工艺的缺陷，可以直接成形并制备大尺寸、复杂形状的高 性能钼制品，其工艺简单、成本低、材料利用率高，而且易于实现大批量生产。此外，其模具 材料来源广泛，易于制造。与粉末注射成形技术相比，加入有机物的量很少，故而无需专门 的脱脂工艺，不仅缩短了整个工序的时间，而且减少或避免了因加入过多有机物而引起的 产品变形、开裂等一系列问题，解决了钼加工性差、大尺寸复杂零件成形困难等问题附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 参见图1，制备复杂形状钼零件的方法，是通过以下步骤实现的(1)、钼粉表面改性处理以纯度99. 5%、粒度为5 μ m的钼粉为原料，与0. 3衬％的KH550硅烷进行机械混 合表面改性处理；(2)、预混液配制以丙烯酰胺(AM)为有机单体，N，N，-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)为交联剂，两者按体积比25 1相混合，并加入去离子水配制成浓度为30wt%的预混液；(3)、高体积分数浆料制备随后再相继加入0. Swt %的柠檬酸铵和表面改性后的钼粉，粉末体积分数为 52V0L%，并以氨水调节至PH为9，经机械球磨制备出均勻的浆料；(4)、注模成形及固化在上述浆料中加入0. 3wt%的过硫酸铵和N，N, N, N-四甲基乙二胺、0. 的正辛 醇消泡剂，并在真空中快速搅拌混合均勻，然后缓慢注入预先制备的复杂药形罩形状的塑 料模具中，并在60°C温度下静置15min，达到完全固化的固化坯；(5)、干燥及必要的再加工将固化坯取出后，必要时还可对其形状进行再加工修饰处理，随后置固化坯于真 空中保护，于110°C温度下干燥30min，以排除固化坯中水分；(6)、排胶及烧结将脱模干燥后的固化坯，在中频炉中氢气气氛下以12°C /min的速度升温至 500°C，保温30min，随后快速升温至2200°C，并保温150min，得到致密度为96. 2%的钼零 件。实施例2 参见图1，制备复杂形状钼零件的方法，是通过以下步骤实现的(1)、钼粉表面改性处理以纯度99. 5%、粒度为3 μ m的钼粉为原料，与0. 9衬％的KH550硅烷进行机械混 合表面改性处理；(2)、预混液配制以甲基丙烯酰胺(MAM)与聚乙二醇二甲基丙烯酸(PEGDAM)按体积比40 1相混 合，并加入去离子水配制成浓度为18衬％的预混液；(3)、高体积分数浆料制备随后再相继加入2衬％的鲱鱼油和改性钼粉，粉末加入量为60V0L%，并以氨水调 节至PH为9. 5，经机械球磨制备出均勻的浆料；(4)、注模成形及固化在上述浆料中加入1. 5wt%的盐酸偶氮和N，N, N，N-四甲 基乙二胺、0.3%的正辛醇消泡剂，并在真空中快速搅拌混合均勻，然后缓慢注入预先制备 的复杂形状的航空发动机喉管的金属模具中，并在80°C温度下静置8min，达到完全固化的 固化坯；(5)、干燥及必要的再加工将固化坯取出后，必要时还可对其形状进行再加工修饰处理，随后置固化坯于惰 性气氛中保护，于110°C温度下干燥30min，以排除固化坯中水分；(6)、排胶及烧结将脱模干燥后的固化坯，在中频炉中氢气气氛下以10°C /min的速度升温至 550°C，保温20min，随后快速升温至2350°C，并保温300min，得到致密度为97. 5%的钼零 件。实施例3 5参见图1，制备复杂形状钼零件的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段柏华，王德志，洪海侠，孙翱魁，陈运强，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43