一种难成形金属的近成形的方法技术

一种难成形金属的近成形的方法，涉及一种用于钨、钼及其合金的近成形件的制备方法。其特征在于其过程就将难成形金属粉体加入聚乙二醇ＰＥＧ粘结剂溶液中，形成浆料；干燥浆料成粉体后，将获得粉体在压力下成形；压坯经过干燥进行低温排胶和高温烧结成金属制品的方法，生产效率高、材料利用率高、成本低的能够制备质量较大、形状复杂的零件的难成形金属的近成形的方法。

【技术实现步骤摘要】

，涉及一种用于钨、钼及其合金的近成形件的制备方法。
技术介绍
钨、钼及其合金具有高熔点、高的高温强度等优点，广泛应用于高温加热、等温锻造模具、玻璃熔炼等行业。高比重合金具有很高的密度，在射线屏蔽、配重、军事工业等领域应用广泛。钨、钼、高比重合金的粉末冶金方法制备工艺与传统的工艺相同，目前粉末冶金法是钨、钼、高比重合金金属制品的主要制备方法。粉末冶金坯料的成形方法包括粉体直接压制、浆料浇铸、轧膜法以及注射成形方法。粉末直接压制、烧结以及后续整形是目前应用最广泛、效率高、成本的零件成形方法。局限于脱模分形面的限制，粉末直接压制成形工艺的缺点是难于成形复杂零件。粉浆浇铸成形方法工艺简单，易于实施，可以制备质量较大的零件。粉浆浇铸成形工艺的缺点是效率低，制备浆料过程中加入的有机粘结剂容易引入碳等杂质元素，影响烧结制品的性能。金属注射成形方法具有效率高、成形零件结构复杂、制件尺寸精确、易于批量工业化生产等优点，金属注射成形方法可以实现零件的小余量或者无余量加工近成形。目前金属注射成形方法面临的最大的缺点是无法形成质量较大的零件，例如质量大于500g的零件很难采用注射成形方法加工。由于需要保证注射成形过程中浆料具有良好的流动性能、能够充填模具型腔，浆料中粘结剂的体积比比例一般控制在20％-40％范围内。高的粘结剂含量的注射成形坯料必须经过低温排胶，排除绝大部分的粘结剂以及辅助的有机物质，然后才能够进行高温烧结。由于粘结剂的含量高，注射成形坯的强度较粉末直接压制的生坯强度低很多，因此在排胶过程中随粘结剂的逐渐排出坯料，低的粉体间结合力易导致坯料变形，甚至坍塌。另一方面，高体积分数的粘结剂含量也使生坯在随后烧结过程中，尺寸收缩率远高于普通的粉末直接压制，使烧结件的尺寸控制难度加大。对于钨、钼和高比重合金而言，粉体硬度大，需要较高的成形压力，而且目前普遍应用的制备方法是粉末直接钢模或者冷等静压压制、烧结工艺。这种方法的缺点是无法形成具有复杂形状或者薄壁件。例如目前制备钨、钼坩锅的方法中，薄壁坩锅均采用轧制板材冲压、拉伸或者压延法成形；壁厚1.5mm以上的坩锅则采用烧结坯或者锻造坯机械加工法成形，导致生产效率低、材料利用率低、成本高的缺点。因此需要一种方法能够方便的应用于生产之中，能够制备质量较大、形状复杂的零件。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种尘产效率高、材料利用率高、成本低的能够制备质量较大、形状复杂零件的难成形金属的近成形的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。，其特征在于其过程就将难成形金属粉体加入聚乙二醇PEG粘结剂溶液中，形成浆料；干燥浆料成粉体后，将获得粉体在压力下成形；压坯经过干燥进行低温排胶和高温烧结成金属制品。本专利技术的，其特征在于其聚乙二醇PEG粘结剂溶液是去离子水或者蒸馏水作溶剂配制而成的，配制溶液用粘结剂聚乙二醇与金属粉体的质量百分比为3％-8％。本专利技术的，其特征在于其干燥浆料形成的粉体中的水的重量百分比含量为1.5％-4％。本专利技术的，其特征在于其干燥浆料形成的粉体中的水的重量百分比含量为2％-3％。本专利技术的，其特征在于干燥的粉体是在100-200MPa压力下成形的。该专利技术方法中，首先制备具有含有一定粘结剂和溶剂含量的钨、钼粉体，这种粉体在压力下具有非常好的流动性能，粉体在压力下能够充分流动充填模具型腔，压制生坯经过干燥、排胶和烧结后，直接制备薄壁或者形状复杂的钨、钼合金制品。采用的有机粘结剂是水基粘结剂，水基粘结剂如海藻酸钠、聚乙二醇，对粘结剂的要求是在烧结气氛下粘结剂能够完全分解，无残余。工艺方法中制备的浆料在随后进行初步干燥过程中，通过控制最终粉体的水份含量，可获得松散的的颗粒状粉末，同时由于粉体中含有一定的粘结剂和水分，这种粉体一粘结剂一溶剂体系在压力下具有一定的流动性，这种流动性能够保证充填模腔。压坯脱模后，生坯具有高的生坯强度；经过充分干燥，由于粘结剂的作用，生坯具有较高的强度，能够便于运输和搬运。生坯经干燥、排胶、烧结过程，低的粘结剂含量使生坯排胶和烧结后的收缩率与钨、钼粉体直接压制成形坯烧结收缩率接近，保证了制品的尺寸精度。变形程度小、各向收缩均匀。实际生产中，粘结剂采用聚乙二醇作为粘结剂，溶剂为去离子水或者蒸馏水。根据粉体的粒度和松装密度，粘结剂的比例在3％-8％之间。配制浆料时，水的添加比例不限，但须保证聚乙二醇能够完全溶解并且加入粉体后易于搅拌操作为宜。根据不同的干燥方法，可以选择适宜的加水量，例如如果采用真空干燥，则作为溶剂的水的与粘结剂的质量百分比可以控制在2-3∶1。干燥后，粉体中水分含量控制在1.5％-4％，以2-3％为宜。以钨粉为例，PEG的加入量控制在5.5％左右，干燥后的粉体水分含量控制在2.3％-2.6％，此时粉体具有较好的模腔装粉流动性。在100-200Mpa压力下，粉体在粘结剂和水分的作用下具有非常好的流动性能，能够充分流动并充填模具型腔，压制的生坯具有与粉体直接压制相当的密度，生坯强度略低于钨粉的直接压制生坯强度。脱模后的生坯氢气气氛中缓慢加热至1200℃后，生坯除正常的烧结收缩外没有发生任何形状变形或者扭曲，各向收缩率均匀一致。预烧结坯然后经过氢气气氛1800℃高温烧结后，烧结密度大于96％理论密度。采用这种工艺方法可以直接成形薄壁件如壁厚2-3mm的坩锅或者其他形状复杂的钨钼制品。具体实施例方式，其特征在于其过程就将难成形金属粉体加入聚乙二醇PEG粘结剂溶液中，形成浆料；干燥浆料成粉体后，将获得粉体在压力下成形；压坯经过干燥进行低温排胶和高温烧结成金属制品。其聚乙二醇PEG粘结剂溶液是去离子水或者蒸馏水作溶剂配制而成的，粘结剂聚乙二醇与金属粉体的质量百分比为3％-8％。其干燥浆料形成的粉体中的水的重量百分比含量为1.5％-4％，最好为2％-3％。干燥的粉体在100-200MPa压力下成形的。实施例1钼粉粒度2.7um，粘结剂采用聚乙二醇，溶剂为去离子水。首先称取125g聚乙二醇，常温下将聚乙二醇溶解于540g去离子水中。钼粉逐次加入PEG溶液中，并搅拌，形成均匀的浆料。浆料采用真空干燥，去除部分水分，最终粉体的水分含量为2.4％。将粉体装入钢模中，压制成壁厚5mm内径150高120mm的钼坩锅生坯，生坯在干燥箱内在30-55℃温度下干燥2h，然后在氢气气氛中直接烧结，高温烧结工艺与普通压制钼坯烧结工艺相同。烧结后，钼坩锅保持原来形状，烧结收缩率为15％，烧结密度为9.87g/cm3。实施例2称取1000g钨粉，钨粉费氏粒度为2.3um。称取350g聚乙二醇，将聚乙二醇溶解于700g蒸馏水中，搅拌至聚乙二醇完全溶解。将钨粉逐次加入PEG溶液中，搅拌，形成浆料。浆料采用加热蒸发的干燥方法去除部分水分，当粉体中水分含量降低至2-2.5％时，停止干燥。干燥后的粉体经过球磨、过筛后，在钢模中压制成4.7mm薄板。压制生坯在60温度下烘干3h，然后在氢气气氛保护中频炉内进行烧结，烧结温度2350。钨板坯烧结密度为18.3g/cm3，烧结收缩率为14.7％，板面平整。实施例3称取10Kg钨粉，钨粉费氏粒度为2.3um。称取600g聚乙二醇，将聚乙二醇溶解于1300ml蒸馏水中，搅拌至聚乙二醇完全溶解。将钨粉逐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种难成形金属的近成形的方法，其特征在于首先将难成形金属粉体加入聚乙二醇ＰＥＧ粘结剂水溶液中，形成浆料；干燥浆料成粉体后，将获得粉体在压力下成形；压坯经过干燥进行低温排胶和高温烧结成金属制品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：都业志，
申请(专利权)人：金堆城钼业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]