W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种钨基合金粉末的制备方法。
【背景技术】
[0002] W-Ni-Cu合金是一种以妈为基体，在一定粉末冶金工艺条件下，通过添加少量镍和 铜所制备的合金材料。W-Ni-Cu合金具有高密度、高强度、高硬度、良好的导热导电性及机加 工性能等特点，被广泛应用于国防、航空航天、电器仪表以及压力铸造等行业。
[0003] 近年来，不少学者对W-Ni-Cu合金的组织细化和性能强化研究主要集中在原料粉 末制备及改性方面，而W-Ni-Cu合金粉末制备及改性方法主要包括雾化水冷、高能球磨和 氧化物还原，所制备的合金粉末仍存在偏析、夹杂、粒度控制难等问题，极大地制约着钨镍 铜合金组织和性能的进一步提高
【发明内容】
[0004] 本发明是针对W-Ni-Cu合金原料粉末在粉末冶金条件下应用限制的研发领域现 状，提供一种可作为W-Ni-Cu合金原料的W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法。
[0005] 为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的，
[0006] -种W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0007] (1)按质量百分比称取83~84%的W03(三氧化钨）、8~9%的NiCl 2.6H20(六 水氯化镍）和7~8 %的CuCl2 (氯化铜）粉末；
[0008] (2)先将NiCl2 · 6H20、CuCl2和去离子水配成浓度为大于0· 3mol/L溶液，再加入 wo3粉末形成悬浊液；
[0009] (3)按体积比例1. 1:1向悬浊液中加入浓度为0· 3~0· 4mol/L的（NH4) 2C204 (草 酸铵）溶液；
[0010] (4)将溶液过滤，干燥得到前驱体粉末；
[0011] (5)在氢气气氛条件下将干燥粉末置于管式炉中，于500~530°C、保温至少3小 时还原，控制降温速率冷却；
[0012] (6)将还原粉末在氣气保护下球磨，最后得到W-Ni-Cu预合金粉末。
[0013] 上述方法中，步骤（4)所述干燥是在空气中于120°C干燥2小时以上。
[0014] 步骤（5)所述还原，控制降温速率10°C /min。
[0015] 步骤（6)所述球磨为干磨，磨球和磨罐均为不锈钢，料：球=1 :8~12。球磨时间 至少10小时。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下特点和优势：
[0017] 1、本发明完全改变了已有方法中单纯采用W、Ni、Cu单质混合粉末作为制备 W-Ni-Cu合金原料的思路，而是采用一种化学方法制备W-Ni-Cu预合金粉末，并研究原料 配比、沉淀剂浓度、还原温度、球磨方法和粉末平均粒度及元素分布均匀性的关系，即：对于 W-Ni-Cu预合金粉末，平均粒度< 0. 2 μπι，异类原子间距< 580pm(lpm = 10 12m)。此方法 具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强的特点，克服了因单质粉末混合不均匀对 W-Ni-Cu合金组织和性能的不良影响。
[0018] 2、用该方法制备W-Ni-Cu预合金粉末的本质特点是：利用粉末组织中较小的异类 原子间距，提高合金的组织均匀性，优化合金性能。其科学原理是：异类原子间距决定元素 合金化效果，而元素合金化是制约合金组织均匀性的关键因素；较小的粉末颗粒尺寸可降 低烧结温度，抑制晶粒长大，细化组织，强化合金性能。
[0019] 本发明用化学方法制备的W-Ni-Cu预合金粉末，平均粒度< 0. 2 μ m，异类原子间 距 < 580pm。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0021 ] 以下各实施例制备的W-Ni-Cu预合金粉末，其粒度测试条件符合《GB/ T21779-2008》标准。
[0022] 实施例1
[0023] (1)在真空手套箱中（真空度0.02MPa)，按质量百分比称取83.8%的W03(三氧 化钨）、8· 89%的NiCl2 · 6H20(六水氯化镍）和7. 31%的CuCl2(氯化铜）粉末；用磁力搅 拌机将NiCl2 · 6H20、CuCljP去离子水配成浓度为0. 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴温度50°C，搅拌40min;按体积比例1. 1:1向悬浊液中加入浓度为0.358mol/L的 (NH4)2C204 (草酸铵）溶液，此时水浴温度仍为50。。，搅拌1. 5小时。
[0024] (2)将溶液过滤，并用鼓风干燥箱在120°C空气中干燥2. 2小时，得到前驱体粉末， 升温速率13°C/min;在氢气气氛条件下将干燥粉末置于管式炉（石英管，管径60_)中，于 510°C还原，升温速率5°C /min，降温速率10°C /min，保温3小时。
[0025] (3)将还原粉末在氩气保护下高能球磨12小时，球磨机转速为320转/分，磨球和 球磨罐材料均为不锈钢，料：球=1 :9,最后得到W-Ni-Cu预合金粉末。
[0026] 实施例2
[0027] (1)按质量百分比称取 83. 95% 的 W03、8. 56% 的 NiCl2 · 6H20 和 7. 49% 的 CuCl2粉末；将NiCl2 · 6H20、CuCljP去离子水配成浓度为0· 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴温度50°C，搅拌30min ;按体积比例1. 1:1向悬浊液中加入浓度为0. 364mol/L的 (NH4)2C204溶液，此时水浴温度仍为50°C，搅拌2小时。
[0028] (2)将溶液过滤，并用鼓风干燥箱在120°C空气中干燥2. 5小时，得到前驱体粉末， 升温速率13°C /min ;将干燥粉末置于管式炉中，于530°C还原，升温速率5°C /min，降温速 率10°C /min，保温3. 3小时。
[0029] (3)将还原粉末在氩气保护下高能球磨14小时，球磨机转速为340转/分，料：球 =1 :11，最后得到W-Ni-Cu预合金粉末。
[0030] 实施例3
[0031] (1)按质量百分比称取 83. 45% 的 W03、8. 86% 的 NiCl2 · 6H20 和 7. 69% 的 CuCl2粉末；将NiCl2 · 6H20、CuCljP去离子水配成浓度为0· 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴温度50°C，搅拌45min;按体积比例1. 1:1向悬浊液中加入浓度为0.374mol/L的 (NH4)2C204(草酸铵）溶液，此时水浴温度仍为50°C，搅拌3小时。
[0032] (2)将溶液过滤，并用鼓风干燥箱在120°C空气中干燥2. 7小时，得到前驱体粉末， 升温速率13°C /min ;将干燥粉末置于管式炉中，于520°C还原，升温速率5°C /min，降温速 率10°C /min，保温3. 8小时。
[0033] (3)将还原粉末在氩气保护下高能球磨14小时，球磨机转速为330转/分，料：球 =1 :12,最后得到W-Ni-Cu预合金粉末。
[0034] 实施例4
[0035] (1)按质量百分比称取 83. 67% 的 TO3、8. 82% 的 NiCl2 · 6H20 和 7. 51 % 的 CuCl2粉末；将NiCl2 · 6H20、CuCljP去离子水配成浓度为0· 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴温度50°C，搅拌45min;按体积比例1. 1:1向悬浊液中加入浓度为0.374mol/L的 (NH4)2C204溶液，此时水浴温度仍为50°C，搅拌3. 2小时。
[0036] (2)将溶液过滤，在120°C空气中干燥2. 7小时，得到前驱体粉末，升温速率13°C / min ;将干燥粉末置于管式炉中，于520°C还原，升温速率5°C /min，降温速率10°C /min，保 温3小时。
[0037] (3)将还原粉末在氩气保护下高能球磨14小时，球磨机转速为330转/分，料：球 =1 :10,最后得到W-Ni-Cu预合金粉末。
[0038] 对以上实施例所得W-Ni-Cu预合金粉末的性能（平均粒度、异类原子间距）进行 了测试，结果列于表1。
[0041] 由表1可以看出，用实施例1-4方法制备的W-Ni-Cu预合金粉末具有颗粒细小、异 类原子间距小特点。
[0042] 本发明根据拟制备W-Ni-Cu预合金粉末的平均颗粒尺寸和异类原子间距精确调 W03、NiCl2 · 6H20、&1(：12粉末配比，配合优化设计合成W-Ni-Cu预合金粉末的化学合成工艺 和还原工艺，提供了一条完整制备W-Ni-Cu预合金粉末的技术路线。
【主权项】
1. 一种W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 按质量百分比称取83~84%的W03粉末、8~9%的NiCl2 · 6H20粉末和7~8% 的CuCl2粉末； (2) 先将NiCl2 · 6H20粉末、CuCl2粉末和去离子水配成浓度为大于0. 3mol/L溶液，再 加入W〇3粉末形成悬浊液； (3) 按体积比例1. 1:1向悬浊液中加入浓度为0· 3~0· 4mol/L的（NH4)2C204溶液； (4) 将溶液过滤，干燥得到前驱体粉末； (5) 在氢气气氛条件下将干燥粉末置于管式炉中，于500~530°C、保温至少3小时还 原，控制降温速率冷却； (6) 将还原粉末在氩气保护下球磨，最后得到W-Ni-Cu预合金粉末。2. 如权利要求1所述的W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤（4)所述干 燥是在空气中于120°C干燥2小时以上。3. 如权利要求1所述的W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤（5)所述还 原，控制降温速率10°C/min。4. 如权利要求1所述的W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤（6)所述球 磨为干磨，磨球和磨罐均为不锈钢，料：球=1 :8~12,球磨时间至少10小时。
【专利摘要】本发明公开了一种W-Ni-Cu预合金粉末的制备方法，将NiCl2·6H2O、CuCl2和去离子水配成溶液，再向溶液中加入WO3粉末；按体积比向悬浊液中加入(NH4)2C2O4溶液；将溶液过滤，并在空气中干燥，得到前驱体粉末；在氢气气氛条件下将干燥粉末置于管式炉中还原；还原粉末经高能球磨，最后得到W-Ni-Cu预合金粉末。本发明方法制备的W-Ni-Cu预合金粉末平均颗粒尺寸≤0.2μm，异类金属原子间距小于等于580pm。
【IPC分类】B22F9/04, B22F9/22
【公开号】CN105268983
【申请号】CN201510696026
【发明人】董洪峰, 郭从盛, 谭宏斌
【申请人】陕西理工学院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月21日