利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法
2023-04-25 21:35:11 1
專利名稱：：利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法
技術領域：
：本發明屬於新材料製造
技術領域：
，具體涉及用於電極、LED燈、等離子體的一種利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法。
背景技術：
：鴇銅合金因良好的導電、導熱及抗電弧腐蝕的性能被廣泛用做電極材料、電子封裝和電觸頭材料，在用作電極時，常常要求直徑在3ram左右，長度越長越好，現有技術中，鎢銅合金絲材的製備一般是採用冷等靜壓設備模壓壓製成數倍於要求的棒材，然後燒結成型再進行機械加工，最後獲得所需要的合金絲材。目前由於鴇銅合金是一種假合金，再加上鉤的高硬度、高熔點，使其難以採用同緻密材料一樣拉拔或鍛造加工成絲材或線材，機械加工雖然可以，但工藝複雜，製作成本太高，工業上難以承擔。針對線材的幾種常用加工方法，如拉伸、輥拉、軋制等，它們在加工中的應力特點。拉伸、輥拉為二向壓應力、一向拉應力，對塑性較好的金屬線材有利，而對低塑性有色金屬材料不利，後者加工時易出現拉裂或拉斷現象，造成生產中斷甚至無法加工；軋製法應力為三向壓應力，對塑性較好或低塑性金屬線材都有利,但型輥加工昂貴，軋機維護費用高。採用旋鍛時所受的應力狀態為三向壓應力，三向壓應力可提高材料塑性，而拉應力則使塑性降低,而且旋鍛加工在工藝上兼有多向鍛打和脈衝鍛打的特點，每次錘擊的加工量比較小，加工坯料每次都受到均勻分布在周向上的壓縮變形，從而消除加工坯料內部的氣孔、空洞等缺陷，破碎粗大的晶粒，改變材料的組織結構。而這不僅避免了材料的大量浪費，在降低鎢銅合金直徑的同時，大大的提高鴿銅合金的緻密度和強度，同時通過消除鎢銅合金中的孔隙而提高其電導率。
發明內容本發明的目的是提供一種利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法，解決了現有技術製備細長類鎢銅材料工藝複雜，製作成本高的問題。一種利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法，其特徵在於，該方法按以下步驟進行步驟1.配料，先稱取1050wty。的銅粉和5090w線的鎢粉，銅粉的粒徑為200250目，鉤粉的粒徑為68um，再添加佔材料總重量的0.050.15wt%的鎳粉和0.51.5wty。的乙醇做添加劑，共同機械混合620小時；步驟2.壓制，將步驟1的鉤銅混合粉以高速流體的方式裝入模腔，模腔直徑為lOnrn的高純度、高強度、高密度的"三高"石墨模具中，同時給予一定的衝擊壓制壓力；步驟3.熔滲燒結，將上述壓制好的壓坯連同石墨模具，一起放在氫氣或氦氣的保護氣氛燒結爐內，氣體流量為2L/h，控制溫度135(TC140(TC，保溫22.5小時燒結成型，同時在石墨模具頂端放置裝料重量20%的熔滲所用的銅塊，周圍加粒度100目的高純氧化鋁粉填料搗實，添加量以全部圍住石墨模具頂端放置的銅塊為限；步驟4.熱旋鍛，將燒結好的坯塊從石墨模具中取出，在箱式電阻爐裡加熱到95(TC，保溫40rain，然後放到旋鍛機上靠鍛模之間產生往復相對運動，對加工材料施加壓應力，產生鍛擊，施加壓應力的滾子隨主傳動軸圍繞錘頭轉動，旋鍛時主傳動軸每轉動一周，每個綞頭被4個滾子分別鍛擊一次，從而將動力由錘頭傳至鍛模，直到作用在坯料上，完成對加工材料的數次綞擊。由於主傳動軸高速旋轉，每個道次的加工量通過數十甚至上百次鍛擊完成，採用數十副異型鍛模錘鍛加工坯料,每次錘擊的加工量比較小，加工坯料每次都受到均勻分布在周向上的壓縮變形，從而消除加工坯料內部的氣孔、空洞缺陷，破碎粗大的晶粒，改變材料的組織結構。在加工工藝過程中，對加工坯料選擇進行一次或者多次退火處理，溫度80(rC90(TC，消除坯料加工過程產生的加工應力，減少加工缺陷，提高成材率；步驟5.無心磨削加工，將旋鍛得到的WCu合金絲材坯料在無心磨削設備上進行磨削加工，以保證尺寸和表面質量要求。所述保護氣為氫氣或氦氣，氣體流量為2L/h本發明的優異效果是採用該方法，操作方便，整個製備工藝簡單，製作成本降低，同時還具有較多優勢(1)絲材加工變形量大，旋鍛工藝的變形程度遠大於拉伸和輥模拉拔；(2)絲材變形均勻，材料內部處於3個方向壓應力狀態，周向均勻壓縮，不會因變形不均勻導致材料形成裂口和裂紋，且絲材也較少發生扭曲；(3)所需變形力小，工具、模具壽命高；(4)設備所需的驅動力較小，採用小功率的電機作為動力源，運轉成本低。具體實施例方式本發明提供一種利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法，解決了現有技術製備細長類鎢銅材料工藝複雜，製作成本高的問題。下面舉例說明。實施例1製取直徑為3毫米，長度300毫米，重量百分數分別為70和30的鎢銅合金W70Cu30的絲材。歩驟1，將粒徑為200目的銅粉、粒徑為6um的鎢粉和鎳粉以及添加的乙醇按下述重量比配製銅、鎢和鎳粉，並將四種配料共同機械混合6小時，銅粉20克鎢粉35克鎳粉0.05克乙醇0.5毫升即lwt%;步驟2，將步驟1所得的混合料再添加濃度為55wt。/。的丁鈉橡膠-溶劑汽油溶液5毫升，陰半乾，混合均勻過80目篩子得到粉粒；步驟3，將步驟2的鵒銅混合粉以高速流體的方式裝入模腔直徑為10mm，長度200mm的"三高"石墨模具中，同時給予10kg的衝擊壓制壓力；步驟4，將上述壓制好的壓坯連同石墨模具，一起放在高溫保護氣氛(氣體流量為2L/h的氫氣)燒結爐內，控制溫度1380±5°C，保溫2.5小時進行燒結成型。同時在石墨模具頂端放置裝料重量20%的熔滲所用的銅塊10克(銅塊放置一定要與坯料接觸)，周圍加粒度100目的高純氧化鋁粉填料搗實，添加量以全部圍住石墨模具頂端放置的銅塊為限；步驟5，將燒結好的坯塊從石墨模具中取出，在箱式電阻爐裡加熱到95(TC，保溫40min，然後放到旋鍛機上，開動旋鍛設備，靠裝在設備上鍛模之間產生往復相對運動，對加工材料施加壓應力，產生鍛擊。每個道次的加工量通過數十甚至上百次鍛擊完成，採用數十副異型鍛模錘鍛加工坯料，直至達到直徑3.3毫米。注意在旋鍛時要進行一次或多次退火處理(溫度約89(TC)，消除坯料加工過程產生的加工應力，減少加工缺陷，提高成材率；最後將燒結好的直徑約3.3毫米，長310毫米的細棒在無心外圓磨床上磨削至直徑3毫米，表面達到1.6光潔度的絲材即可。實施例2製取直徑為2毫米，長度為400毫米，重量百分數分別為85和15的鎢銅合金W85Cul5的絲材。步驟l，將粒徑為200目的銅粉、粒徑為8ixm的鎢粉和鎳粉以及添加的乙醇按下述重量比配製，並將四種配料共同機械混合6小時。銅粉11.25克鎢粉29.75克鎳粉0.045克乙醇0.45毫升即lwt%;步驟2，將步驟1所得的混合料再添加濃度為55wt。/。丁鈉橡膠-溶劑汽油溶液4.5毫升，陰半乾，混合均勻過80目篩子得到粉粒；步驟3，將步驟2的鎢銅混合粉以高速流體的方式裝入模腔直徑為10mm，長度200誦的"三高"石墨模具中，同時給予10kg的衝擊壓制壓力；步驟4，將上述壓制好的壓坯連同石墨模具，一起放在高溫保護氣氛(氣體流量為2L/h的氦氣)燒結爐內，控制溫度1380±5°C，保溫2.5小時進行燒結成型。同時在石墨模具頂端放置裝料重量20%的熔滲所用的銅塊9克(銅塊放置一定要與坯料接觸)，周圍加粒度100目的高純氧化鋁粉填料搗實，添加量以全部圍住石墨模具頂端放置的銅塊為限；步驟5，將燒結好的坯塊從石墨模具中取出，在箱式電阻爐裡加熱到95(TC，保溫40min，然後放到旋鍛機上，開動旋鍛設備，靠裝在設備上鍛模之間產生往復相對運動，對加工材料施加壓應力，產生鍛擊。每個道次的加工量通過數十甚至上百次鍛擊完成，採用數十副異型鍛模錘鍛加工坯料,直至達到直徑2.3毫米。注意在旋鍛時要進行一次或多次退火處理(溫度約90(TC)，消除坯料加工過程產生的加工應力，減少加工缺陷，提高成材率；最後將燒結好的直徑約2.3毫米，長410毫米的細棒在無心外圓磨床上磨削至直徑2毫米，表面達到1.6光潔度的絲材即可。實施例3製取直徑為3毫米，長度500毫米的鎢銅合金W80Cu20的絲材。步驟1，將粒徑為200目的銅粉、粒徑為7um的鉤粉和鎳粉以及添加的乙醇按下述重量比配製，並將四種配料共同機械混合6小時。銅粉15克鎢粉40克鎳粉0.05克乙醇0.5毫升即lwt呢；步驟2，將步驟1所得的混合料再添加濃度為55wt。/。丁鈉橡膠-溶劑汽油溶液5毫升，陰半乾，混合均勻過80目篩子得到粉粒；步驟3，將步驟2的鎢銅混合粉以高速流體的方式裝入模腔直徑為10mm，長度200腿的"三高"石墨模具中，同時給予10kg的衝擊壓制壓力；步驟4，將上述壓制好的壓坯連同石墨模具，一起放在高溫保護氣氛(氣體流量為2L/h的氦氣)燒結爐內，控制溫度1380土5'C，保溫2.5小時進行燒結成型。同時在石墨模具頂端放置裝料重量20°/。的熔滲所用的銅塊10克(銅塊放置一定要與坯料接觸)，周圍加粒度100目的高純氧化鋁粉填料搗實，添加量以全部圍住石墨模具頂端放置的銅塊為限。步驟5，將燒結好的坯塊從石墨模具中取出，在箱式電阻爐裡加熱到95(TC，保溫40min，然後放到旋鍛機上，開動旋鍛設備，靠裝在設備上鍛模之間產生往復相對運動，對加工材料施加壓應力，產生鍛擊。每個道次的加工量通過數十甚至上百次鍛擊完成，採用數十副異型鍛模錘鍛加工坯料，直至達到直徑3.3亳米。注意在旋鍛時要進行一次或多次退火處理(溫度約87(TC)，消除坯料加工過程產生的加工應力，減少加工缺陷，提高成材率；最後將燒結好的直徑約3.3毫米，長510毫米的細棒在無心外圓磨床上磨削至直徑3毫米，表面達到1.6光潔度的絲材即可。實施例4製取直徑為3毫米，長度500毫米的鎢銅合金W60Cu40的絲材。步驟1，將粒徑為200目的銅粉、粒徑為7um的鉺粉和鎳粉以及添加的乙醇按下述重量比配製，並將四種配料共同機械混合6小時。銅粉40克鎢粉48克鎳粉0.08克乙醇0.8毫升即lwt%步驟2，將步驟1所得的混合料再添加濃度為55wty。丁鈉橡膠-溶劑汽油溶液8毫升，陰半乾，混合均勻過80目篩子得到粉粒；步驟3，將步驟2的鎢銅混合粉以高速流體的方式裝入模腔直徑為IO咖，長度200mm的"三高"石墨模具中，同時給予10kg的衝擊壓制壓力；步驟4，將上述壓制好的壓坯連同石墨模具，一起放在高溫保護氣氛(氣體流量為2L/h的氫氣)燒結爐內，控制溫度1380±5°C，保溫2.5小時進行燒結成型。同時在石墨模具頂端放置裝料重量20%的熔滲所用的銅塊16克(銅塊放置一定要與坯料接觸)，周圍加粒度100目的高純氧化鋁粉填料搗實，添加量以全部圍住石墨模具頂端放置的銅塊為限。步驟5，將燒結好的坯塊從石墨模具中取出，在箱式電阻爐裡加熱到95CTC,保溫40min，然後放到旋鍛機上，開動旋鍛設備，靠裝在設備上鍛模之間產生往復相對運動，對加工材料施加壓應力，產生鍛擊。每個道次的加工量通過數十甚至上百次鍛擊完成，採用數十副異型鍛模錘鍛加工坯料，直至達到直徑3.3毫米。注意在旋鍛時要進行一次或多次退火處理(溫度約85(TC)，消除坯料加工過程產生的加工應力，減少加工缺陷，提高成材率；最後將燒結好的直徑約3.3毫米，長510毫米的細棒在無心外圓磨床上磨削至直徑3毫米，表面達到1.6光潔度的絲材即可。實施例5製取直徑為3毫米，長度600毫米的鎢銅合金為W50Cu50的絲材。步驟1，將粒徑為200目的銅粉、粒徑為7tim的鎢粉和鎳粉以及添加的乙醇按下述重量比配製，並將四種配料共同機械混合6小時。銅粉48克鎢粉40克鎳粉0.08克乙醇0.8毫升即lwt%步驟2，將步驟1所得的混合料再添加濃度為55wty。丁鈉橡膠-溶劑汽油溶液8毫升，陰半乾，混合均勻過80目篩子得到粉粒；步驟3，將步驟2的鎢銅混合粉以高速流體的方式裝入模腔直徑為10mm，長度200mm的"三高"石墨模具中，同時給予10kg的衝擊壓制壓力；步驟4，將上述壓制好的壓坯連同石墨模具，一起放在高溫保護氣氛(氣體流量為2L/h的氦氣)燒結爐內，控制溫度1380±5°C，保溫2.5小時進行燒結成型。同時在石墨模具頂端放置裝料重量20%的熔滲所用的銅塊16克(銅塊放置一定要與坯料接觸)，周圍加粒度100目的高純氧化鋁粉填料搗實，添加量以全部圍住石墨模具頂端放置的銅塊為限。步驟5，將燒結好的坯塊從石墨模具中取出，在箱式電阻爐裡加熱到95(TC，保溫40min，然後放到旋鍛機上，開動旋鍛設備，靠裝在設備上鍛模之間產生往復相對運動，對加工材料施加壓應力，產生鍛擊。每個道次的加工量通過數十甚至上百次鍛擊完成，採用數十副異型鍛模錘鍛加工坯料，直至達到直徑3.3毫米。注意在旋鍛時要進行一次或多次退火處理(溫度約90(TC)，消除坯料加工過程產生的加工應力，減少加工缺陷，提高成材率；最後將燒結好的直徑約3.3毫米，長610毫米的細棒在無心外圓磨床上磨削至直徑3毫米，表面達到1.6光潔度的絲材即可。下表列出了本發明與其他技術方法製備的直徑3毫米、長度300毫米，成份為W80Cu20的合金絲材的有關性能指標比較表。tableseeoriginaldocumentpage11本發明的方法能夠製備各種直徑的絲材，長度不限，產品的性能穩定、質量高、成本低，整個製備過程操作簡單，成品率高。權利要求1.一種利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法，其特徵在於，該方法按以下步驟進行步驟1.配料，先稱取10～50wt％的銅粉和50～90wt％的鎢粉，銅粉的粒徑為200～250目，鎢粉的粒徑為6～8μm，再添加佔材料總重量的0.05～0.15wt％的鎳粉和0.5～1.5wt％的乙醇做添加劑，共同機械混合6～20小時；步驟2.壓制，將步驟1的鎢銅混合粉以高速流體的方式裝入模腔直徑為10mm的高純度、高強度、高密度的「三高」石墨模具中，同時給予一定的衝擊壓制壓力；步驟3.熔滲燒結，將上述壓制好的壓坯連同石墨模具，一起放在氫氣或氦氣的保護氣氛燒結爐內，控制溫度1350℃～1400℃，保溫2～2.5小時進行燒結成型，同時在石墨模具頂端放置裝料重量20％的熔滲所用的銅塊，周圍加粒度100目的高純氧化鋁粉填料搗實，添加量以全部圍住石墨模具頂端放置的銅塊為限；步驟4.熱旋鍛，將燒結好的坯塊從石墨模具中取出，在箱式電阻爐裡加熱到950℃，保溫40min，然後放到旋鍛機上靠鍛模之間產生往復相對運動，對加工材料施加壓應力，產生鍛擊，施加壓應力的滾子隨主傳動軸圍繞錘頭轉動，旋鍛時主傳動軸每轉動一周，每個錘頭被4個滾子分別鍛擊一次，從而將動力由錘頭傳至鍛模，直到作用在坯料上，完成對加工材料的數次錘擊。由於主傳動軸高速旋轉，每個道次的加工量通過數十甚至上百次鍛擊完成，採用數十副異型鍛模錘鍛加工坯料，每次錘擊的加工量比較小，加工坯料每次都受到均勻分布在周向上的壓縮變形，從而消除加工坯料內部的氣孔、空洞缺陷，破碎粗大的晶粒，改變材料的組織結構。在加工工藝過程中，對加工坯料選擇進行一次或者多次退火處理，溫度800～900℃，消除坯料加工過程產生的加工應力，減少加工缺陷，提高成材率；步驟5.無心磨削加工，將旋鍛得到的WCu合金絲材坯料在無心磨削設備上進行磨削加工，以保證尺寸和表面質量要求。2.根據權利要求1所述利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法，其特徵在於，所述保護氣為氫氣或氦氣，氣體流量為2L/h。3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述配料中銅含量大於待製備的鎢銅合金絲材中的銅含量。全文摘要本發明公開了屬於新材料製造
技術領域：
一種利用熱旋鍛技術製備鎢銅合金絲材的方法。該方法按以下步驟進行，先按重量百分比分別稱取銅粉、鎢粉、鎳粉，再另外稱取乙醇，並將四種配料共同機械混合；再另外稱取丁鈉橡膠-溶劑汽油溶液，添加到前步所得的混合料中，混合均勻後過篩；石墨模壓成型坯料；燒結、熱旋鍛獲得一定直徑、任意長度的絲材。本發明的有益效果是工藝簡單，操作方便，製作成本低，同時還具有產品的性能穩定、質量高、成品率高的優點，解決了現有技術製備細長類鎢銅材料工藝複雜，製作成本高的問題。廣泛用於電極、LED燈、等離子體的材料加工。文檔編號B22F3/12GK101537440SQ20091008178公開日2009年9月23日申請日期2009年4月10日優先權日2009年4月10日發明者恆葉,段沛林,陳文革申請人:北京尚華揚電子技術開發有限公司