一种聚乙烯醇水溶液在金属粉末冶金成型中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚乙烯醇水溶液在金属粉末冶金成型中的应用，所述的聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为5～20％，所述的金属粉末包括钨、钼、镍、铜和铁中的一种或多种；所述的聚乙烯醇水溶液与所述的金属粉末的质量比为(0.5～5)：100。本发明的聚乙烯醇水溶液不易挥发，无毒无味、无污染，使用聚乙烯醇水溶液作为金属粉末冶金中的胶粘剂可以有效减少易挥发型胶粘剂导致的产品质量不均匀性的问题，同时在后续烧结过程中直接随炉脱去而无须增加新的脱胶设备和脱胶工序，既保护了环境、减少了污染，又减低了成本，同时对产品质量的稳定性加大了保障。
【专利说明】一种聚乙烯醇水溶液在金属粉末冶金成型中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属粉末冶金领域，尤其涉及一种聚乙烯醇水溶液在金属粉末冶金成型中的应用。
【背景技术】
[0002]目前的钨基高比重合金、钥合金的粉末冶金金属成型工序中主要使用工业蜡、或者酒精与甘油的混合物作为胶粘剂。但工业蜡在作为成型工序的胶粘剂后，在后续烧结工序时需要使用真空脱蜡炉方能去除其中的成分，其工艺工序长、成本高。而酒精与甘油的混合物作为胶粘剂时，其中的酒精极易挥发造成了环境的部分污染且而制成的坯料密度不均，这给后续的压力加工造成相当的不稳定性，成品率降低。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于为了克服现有的钨基高比重合金、钥合金在成型过程中使用的胶粘剂会造成环境污染、且制成的坯料密度不均、产品性能不稳定的缺陷，提供了一种聚乙烯醇水溶液在金属粉末冶金成型中的应用。本发明的聚乙烯醇(PVA)水溶液不易挥发，无毒无味、无污染，使用聚乙烯醇水溶液作为金属粉末冶金中的胶粘剂可以有效减少易挥发型胶粘剂导致的产品质量不均匀性的问题，同时在后续烧结过程中直接随炉脱去而无须增加新的脱胶设备和脱胶工序，既保护了环境、减少了污染，又减低了成本，同时对产品质量的稳定性加大了保障。
[0004]本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
[0005]本发明提供了一种聚乙烯醇水溶液在金属粉末冶金成型中的应用，所述的聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为5?20%，所述的金属粉末包括钨、钥、镍、铜和铁中的一种或多种；所述的聚乙烯醇水溶液与所述的金属粉末的质量比为(0.5?5):100。
[0006]其中，所述的聚乙烯醇可为本领域常规使用的各种聚乙烯醇，所述的聚乙烯醇的平均聚合度较佳地为500?2500。
[0007]其中，所述的聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度较佳地为10?15%。
[0008]其中，所述的聚乙烯醇水溶液与所述的金属粉末的质量比较佳地为(I?3):100。
[0009]其中，所述的金属粉末较佳地为钨O?97%、钥O?97%、镍O?20%、铜O?50%和铁O?20%，但不同时为0，百分比为相对于所述金属粉末总质量的质量百分比。所述的金属粉末更佳地为钨90 %、镍7 %和铁3 %组成的混合物，或钨97 %、镍2 %、铁I %组成的混合物，或钨90%和铜10%组成的混合物，或钨80%和铜20%组成的混合物，或钨93%、镍5 %和铜2 %组成的混合物，或钨90 %、镍7 %和铜3 %组成的混合物，或钥85 %和铜15 %组成的混合物，或钥80%和铜20%组成的混合物，或钥50%和铜50%组成的混合物，或钨93 %、镍5 %和铁2 %组成的混合物。
[0010]其中，所述的成型的方法可为本领域常规使用的各种粉末冶金成型方法，较佳地为先进行模压压制成型、注射成型或粉末轧制成型，再进行烧结。所述的模压压制成型、注射成型或粉末轧制成型的单位压制压力较佳地为0.5?1.0T/cm2 (即0.5?1.0吨/平方厘米)，所述的烧结的温度较佳地为1300?1600°C，所述的烧结较佳地在氨分解气氛、氢气气氛或(1.0?5.0) X 1^2Pa真空气氛下进行烧结。
[0011]本发明将聚乙烯醇粉末与水混合后，加热至50?100°C，搅拌均匀即得聚乙烯醇水溶液，在室温下(10?30°C)加入到金属粉末中，搅拌均匀，成型，即可。本发明的金属粉末冶金成型后产品的密度在9.45?18.4g/cm3之间。
[0012]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
[0013]本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0014]本发明的积极进步效果在于:本发明的聚乙烯醇(PVA)水溶液不易挥发，无毒无味、无污染，使用聚乙烯醇水溶液作为金属粉末冶金中的胶粘剂可以有效减少易挥发型胶粘剂导致的产品质量不均匀性的问题，同时在后续烧结过程中直接随炉脱去而无须增加新的脱胶设备和脱胶工序，既保护了环境、减少了污染，又减低了成本，同时对产品质量的稳定性加大了保障。
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
[0016]实施例1
[0017](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量60g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为1600?1800)，加入盛有纯净水的容器内。
[0018](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至50°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0019](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有钨(重量百分比:90%)、镍(重量百分比:7%)、铁(重量百分比:3%)的混合粉末中，均匀搅拌。
[0020](4)将混合粉末在粉末轧机上进行连续轧制成型，单位轧制压力为0.8T/cm2，随后在氨分解气氛下进行1500°C高温烧结，即可加工成90WNiFe高比重合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度可达17.0±0.15g/cm3，显微硬度HRV(也称维氏硬度)为285±10，碳含量小于0.05wt%。
[0021]实施例2
[0022](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为2400?2500)，加入盛有纯净水的容器内。
[0023](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至100°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0024](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有钨(重量百分比:97%)、镍(重量百分比:2%)、铁(重量百分比:1%)的混合粉末中，并搅拌均匀。
[0025](4)将混合粉末进行模压压制成型，单位压制压力为0.9T/cm2，然后在
1.5X10_2Pa真空气氛下进行1530°C高温烧结，即可制得97WNiFe高比重合金零件，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度可达18.3±0.15g/cm3，硬度HRV为305±10，碳含量小于0.05wt%o
[0026]实施例3
[0027](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为2000?2200)，加入盛有纯净水的容器内。
[0028](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至80°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0029](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照1.0%的重量比加入混有钨(重量百分比:90% )、铜(重量百分比:10% )的混合粉末中，均匀搅拌。
[0030](4)混合粉末采用注射成型方法进行成型，成型压力为0.6T/cm2，然后在氢气气氛下进行1480°C高温烧结，即可制得90WCU合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为17.1±0.15g/cm3，硬度HRV为260± 10，碳含量小于0.05wt%。
[0031]实施例4
[0032](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量150g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为1800?2000)，加入盛有纯净水的容器内。
[0033](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至100°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0034](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照5.0%的重量比加入混有钨(重量百分比:80% )、铜(重量百分比:20% )的混合粉末中，均匀搅拌。
[0035](4)混合粉末在粉末轧机上进行连续轧制成型、单位轧制压力为0.9T/cm2，然后在氢气气氛下进行1450°C高温烧结，即可制得SOWCu合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为15.4±0.16g/cm3，硬度HRV为240±9，碳含量小于0.05wt%。
[0036]实施例5
[0037](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为2400?2500)，加入盛有纯净水的容器内。
[0038](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至100°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0039](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照3.0%的重量比加入混有钨(重量百分比:93%)、镍(重量百分比:5%)、铜(重量百分比:2%)的混合粉末中，并且搅拌均匀。
[0040](4)混合粉末进行模压压制成型，单位压制压力为1.0T/cm2，然后在氨分解气氛下进行1500°C高温烧结，即可制得93WNiCu合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为17.6±0.14g/cm3，硬度HRV为290± 11，碳含量小于0.05wt%。
[0041]实施例6
[0042](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量60g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为1800?2000)，加入盛有纯净水的容器内。
[0043](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至95 °C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0044](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照4.0%的重量比加入混有钨(重量百分比:90%)、镍(重量百分比:7%)、铜(重量百分比:3%)的混合粉末中，并且搅拌均匀。
[0045](4)混合粉末采用注射成型进行成型，成型压力为0.7T/cm2，然后在5.0X10_2Pa气氛下进行1450°C高温烧结，即可制得90WNiCu合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为17.1±0.15g/cm3，硬度HRV为280± 10，碳含量小于0.05wt%。
[0046]实施例7
[0047](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量150g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为1600?1800)，加入盛有纯净水的容器内。
[0048](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至90°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0049](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照5.0%的重量比加入混有钥(重量百分比:85% )、铜(重量百分比:15% )的混合粉末中，并且搅拌均匀。
[0050](4)混合粉末进行模压压制成型，单位压制压力为1.0T/cm2，然后在氢气气氛下进行1400°C高温烧结，即可制得85MoCu合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为9.9±0.12g/cm3，硬度HRV为230±8，碳含量小于0.05wt%。
[0051]实施例8
[0052](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为2200?2400)，加入盛有纯净水的容器内。
[0053](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至50°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0054](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有钥(重量百分比:80% )、铜(重量百分比:20% )的混合粉末中，并且搅拌均匀。
[0055](4)混合粉末采用注射成型进行成型，成型压力为0.6T/cm2，然后在氨分解气氛下进行1400°C高温烧结，即可制得SOMoCu合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为9.85±0.llg/cm3，硬度HRV为210±9，碳含量小于0.05wt%o
[0056]实施例9
[0057](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量10g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η为2400?2500)，加入盛有纯净水的容器内。
[0058](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至70°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0059](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照5%的重量比加入混有钥(重量百分比:50% )、铜(重量百分比:50% )的混合粉末中，并且搅拌均匀。
[0060](4)混合粉末在粉末轧机上进行连续轧制成型，单位轧制压力为0.8T/cm2，随后在氨分解气氛下进行1300°C高温烧结，即可制得50MoCu合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为9.45±0.13g/cm3，硬度HRV为145±8，碳含量小于
0.05wt % ο
[0061]实施例10
[0062](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量10g平均聚合度η为500?700的聚乙烯醇粉末，加入盛有纯净水的容器内。
[0063](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至80°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0064](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照3%的重量比加入混有钥(重量百分比:85% )、铜(重量百分比:15% )的混合粉末中，并且搅拌均匀。
[0065](4)混合粉末在粉末轧机上进行连续轧制成型，单位轧制压力为0.8T/cm2,随后在氢气气氛下进行1350°C高温烧结，制得85MoCu合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为9.9±0.llg/cm3，硬度HRV为230± 10，碳含量小于0.05wt%。
[0066]实施例11
[0067](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量60g平均聚合度η为1100?1300的聚乙烯醇粉末，加入盛有纯净水的容器内。
[0068](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至70°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0069](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照1.5%的重量比加入混有钨(重量百分比:93%)、镍(重量百分比:5%)、铁(重量百分比:2%)的混合粉末中，均匀搅拌。
[0070](4)将混合粉末在粉末轧机上进行连续轧制成型，单位轧制压力为0.8T/cm2，随后在氨分解气氛下进行1500°C高温烧结，加工成93WNiFe高比重合金材料，所获得的材料性能均匀，在不同部位取样进行测试，密度为17.5±0.15g/cm3，硬度HRV为290±9，碳含量小于 0.05wt%o
[0071]对比实施例1
[0072](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量40g平均聚合度η为1100?1300的聚乙烯醇粉末，加入盛有纯净水的容器内。
[0073](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至70°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0074](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有钨(重量百分比:93%)、镍(重量百分比:5%)、铁(重量百分比:2%)的混合粉末中，均匀搅拌。
[0075](4)将混合粉末在粉末轧机上进行连续轧制成型，单位轧制压力为0.8T/cm2，随后在氨分解气氛下进行1500°C高温烧结，加工成93WNiFe高比重合金材料，所获得的材料性能不够均匀，在不同部位取样进行测试，密度为17.5 ±0.3g/cm3,硬度HRV为290 ± 15，碳含量小于0.05wt%o
[0076]对比实施例2
[0077](I)用电子秤称量纯净水lOOOg，并用电子称称量300g平均聚合度η为1100?1300的聚乙烯醇粉末，加入盛有纯净水的容器内。
[0078](2)采用电磁炉对盛水的烧杯进行加热至70°C，并且持续搅拌，直至配成均匀溶液。
[0079](3)常温下，将此聚乙烯醇溶液按照5.5%的重量比加入混有钨(重量百分比:93%)、镍(重量百分比:5%)、铁(重量百分比:2%)的混合粉末中，均匀搅拌。
[0080](4)将混合粉末在粉末轧机上进行连续轧制成型，单位轧制压力为0.8T/cm2，随后在氨分解气氛下进行1500°C高温烧结，加工成93WNiFe高比重合金材料，所获得的材料性能不够均匀，在不同部位取样进行测试，密度为17.5±0.5g/cm3，硬度HRV为290±35，碳含量为 0.08wt%o
【权利要求】
1.一种聚乙烯醇水溶液在金属粉末冶金成型中的应用，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为5?20%，所述的金属粉末包括钨、钥、镍、铜和铁中的一种或多种；所述的聚乙烯醇水溶液与所述的金属粉末的质量比为(0.5?5):100。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的聚乙烯醇的平均聚合度为500?2500。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为10?15%。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液与所述的金属粉末的质量比为(I?3):100。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的金属粉末为钨O?97%、钥O?97%、镍O?20%、铜O?50%和铁O?20%,但不同时为O,百分比为相对于所述金属粉末总质量的质量百分比。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的金属粉末为钨90%、镍7%和铁3%组成的混合物，或钨97%、镍2%、铁I %组成的混合物，或钨90%和铜10%组成的混合物，或钨80%和铜20%组成的混合物，或钨93%、镍5%和铜2%组成的混合物，或钨90%、镍7%和铜3%组成的混合物，或钥85%和铜15%组成的混合物，或钥80%和铜20%组成的混合物，或钥50 %和铜50 %组成的混合物，或钨93 %、镍5 %和铁2 %组成的混合物。
7.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的成型为先进行模压压制成型、注射成型或粉末轧制成型，再进行烧结。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的模压压制成型、注射成型或粉末轧制成型的单位压制压力为0.5?1.0T/cm2。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的烧结的温度为1300?1600°C。
10.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的烧结在氨分解气氛、氢气气氛或(1.0?5.0) X 10_2Pa真空气氛下进行烧结。
【文档编号】B22F1/00GK104226978SQ201410226428
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】王涛 申请人:上海瑞钼特金属新材料有限公司