一种钨合金材料及其制备方法和在制备铝液过滤盘中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钨合金材料，主要由以下质量分数的金属元素组成：W：85%～95%；Co：0.1%～1.0%；Ni：1%～12.0%；Fe：1%～12.0%和稀土金属：0.001%～0.1%。制备时先将准备好的各金属粉末及辅助添加剂置于一容器中混合，然后用模压方式进行预成型得压坯；再加热至600℃以上以脱除辅助添加剂并进行预烧，最后在氢气或真空条件下进行高温烧结；再经高温整形后得到钨合金材料。本发明的钨合金材料可用于制备铝合金铸造过程中用于过滤铝液的金属盘件，具有配方简单、原料易得、工艺简化、制备成本低、综合性能优异等优点。
【专利说明】一种钨合金材料及其制备方法和在制备铝液过滤盘中的应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种合金材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种含钨等金属成分的合金材料及其制备方法和在铝液过滤盘中的应用。
【背景技术】
[0002]1746年德国人波特由明矾制得氧化铝，1854年法国人德维尔(S.C.Deville)用钠还原NaAlC14结合盐，制得金属铝，当时贵如黄金。随着1886年电解铝的诞生，1888年在美国匹兹堡建立世界第一家电解铝厂，铝的生产正式进入规模化生产阶段。
[0003]由于铝具有一系列特殊性能，比如比重轻、导电性好、耐腐蚀、散热快、加工延展性好等等，其应用迅速扩大。当前主要的铝合金品种多达数百种，成为航空、航天、车辆、建筑、电器、食品包装等工业领域的重要材料。
[0004]近几年随着LED新光源的蓬勃发展，铝合金大量用于灯具中作为散热器使用，其使用前景已是无可限量 。就使用规模来说，铝在有色金属中名列首位，是继钢铁之后第二种被最广泛应用的金属。同时，铝也是有色金属中相对活泼的金属，跟大部分金属元素都能固溶结合。为避免有害杂质元素固溶进铝溶液中，对于过滤铝液的过滤盘的材料提出了非常严格的要求:
[0005]1、要求铝液过滤盘的材料耐铝液熔蚀；
[0006]2、要求铝液过滤盘的材料具有高温稳定性；
[0007]3、要求铝液过滤盘的材料中不含对铝合金性能造成不良影响的元素。
[0008]现有的过滤盘材料主要由普通的金属钥成分组成，其配方并不合理，使用过程容易脆裂，熔蚀速度快。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种配方简单、原料易得、工艺简化、制备成本低、综合性能优异的钨合金材料，还相应提供该钨合金材料的制备方法和在制备铝液过滤盘中的应用。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种钨合金材料，主要由以下质量分数的金属元素组成:
[0011]W:85% ~95% ；
[0012]Co:0.1% ~1.0% ;
[0013]N1:l% ~12.0%;
[0014]Fe:l% ~12.0%;
[0015]稀土金属:0.001% ~0.1%。
[0016]上述的钨合金材料中，优选的，所述钨合金材料由且只由W、Co、N1、Fe和稀土金属这几种金属元素组成。[0017]上述的钨合金材料中，优选的，所述稀土金属为该系金属元素中的一种或多种的组合，且稀土金属的总质量分数为0.001%~0.1%。
[0018]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述钨合金材料的制备方法，包括以下步骤:
[0019](I)按上述的各金属元素的质量分数配比，将准备好的各金属粉末及辅助添加剂(例如包括润滑剂、增塑剂、粘接剂、分散剂中的至少一种)置于一容器中混合均匀；在准备好的各金属粉末中，优选的，鹤粉为Fw-1级,且平均粒度(Fsss)为3iim~4iim,其它金属粉体的平均粒度(Fsss)为l.0iim~5.0iim;
[0020](2)将上述步骤(1)中得到的混合料用模压方式进行预成型得压坯；
[0021](3)将上述步骤(2)中得到的压坯先加热至600°C以上以脱除所述辅助添加剂，再加热至700°C以上进行预烧；
[0022](4)将上述步骤(3)后得到的粗坯进行高温烧结，烧结温度控制在1450°C~1550°C，烧结保护气氛为氢气或真空；
[0023](5)将上述步骤(4)后得到的半成品进行高温整形，整形时的温度控制在500°C以上,高温整形完成后得到钨合金材料。
[0024]上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述金属粉末中的稀土金属元素是以其氧化物或硝酸盐的形式加入。
[0025]上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述步骤(1)中的混合的方法包括干法混合或湿法混合；所述干法混合是指混合后的金属粉末中加入其总质量1%以下的辅助添加剂A ;所述湿法混合是指混合后的金属粉末中加入其总质量10%以上的辅助添加剂B。
[0026]上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述辅助添加剂A为乙醇、甘油、油酸中的至少一种；所述辅助添加剂B为PVA的水溶液。
[0027]上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，模压时的压强控制在40MPa ~200MPa。
[0028]上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述混合用的设备为V型混合器、立式球磨桶或卧式球磨桶；混合时的动作方式为滚动、震动或高速搅拌法。
[0029]上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中选用的设备为卧式脱胶炉、钟罩式脱胶炉或网带炉。
[0030]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的钨合金材料在制备铝液过滤盘中的应用，所述铝液过滤盘为铝合金铸造过程中用于过滤铝液的金属盘件。
[0031]上述本发明的技术方案主要基于以下原理:基于铝液过滤盘等特殊制品的性能要求，本发明中特别限定了以下几种金属元素组成的合金；
[0032]选用钨是基于:其与铝几乎不固溶；高温性能好；以钨作为基体成分；
[0033]选用钴是基于:其与铝的最大固溶量< 0.02%,高温性能好，少量存在于铝合金中可使铝合金含铁针状相球状化，从而改善合金性能；
[0034]选用镍是基于:其与铝的最大固溶量小于0.05%，高温性能好，少量存在于铝合金中可提高铝合金的耐热性；
[0035]选用铁是基于:铁是钨合金 的基本元素，与铝的最大固溶量小于0.10% ；
[0036]选用稀土元素是基于:其号称金属中的维生素，不仅可改善过滤盘材料的性能，同时少量存在于铝合金中又可提高铸造铝液的流动性，降低对铸模的粘结力，并可将针状FeA13改变为非针状，从而改善铝合金的性能。
[0037]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明的钨合金材料配方简单，原料易得，工艺简化，制备成本低，其应用于铝液过滤盘后不仅能耐铝液熔蚀，而且具有良好的力学性能和耐热性能，使用寿命长，在作为铝液过滤盘的使用过程中微量熔蚀的金属元素(如稀土、镍、钴等)还可改善铝合金的综合性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为本发明实施例中HD92组产品的抗拉强度测试结果。
[0039]图2为本发明实施例中钨合金材料的照片。
[0040]图3为本发明实施例中钨合金材料制成的铝液过滤盘的照片。
【具体实施方式】
[0041]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0042]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0043]实施例:
[0044]一种本发明的钨合金材料，由下表1中所列质量分数的金属元素组成，分别编号为 HD85、HD90、HD92 和 HD95。
[0045]表1:实施例中四组本发明钨合金材料的金属元素成分配比表
[0046]
【权利要求】
1.一种钨合金材料，主要由以下质量分数的金属元素组成:
W:85% ~95% ；
Co:0.1% ~1.0% ；
Ni:1% ~12.0% ；
Fe:1% ~12.0% ;和 稀土金属:0.001% ~0.1%。
2.根据权利要求1所述的钨合金材料，其特征在于:所述钨合金材料由且只由W、Co、N1、Fe和稀土金属这几种金属元素组成。
3.根据权利要求1或2所述的钨合金材料，其特征在于:所述稀土金属为该系金属元素中的一种或多种的组合，且稀土金属的总质量分数为0.001%~0.1%。
4.一种如权利要求1~3中任一项所述钨合金材料的制备方法，包括以下步骤: (1)按上述的各金属元素的质量分数配比，将准备好的各金属粉末及辅助添加剂置于一容器中混合均匀； (2)将上述步骤(1)中得到的混合料用模压方式进行预成型得压坯； (3)将上述步骤(2)中得到的压坯先加热至600°C以上以脱除所述辅助添加剂，再加热至700°C以上进行预烧 (4)将上述步骤(3)后得到的粗坯进行高温烧结，烧结温度控制在1450°C~1550°C，烧结保护气氛为氢气或真空； (5)将上述步骤(4)后得到的半成品进行高温整形，整形时的温度控制在500°C以上，闻温整形完成后得到鹤合金材料。
5.根据权利要求4所述的钨合金材料的制备方法，其特征在于:所述金属粉末中的稀土金属元素是以其氧化物或硝酸盐的形式加入。
6.根据权利要求4所述的钨合金材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中的混合的方法包括干法混合或湿法混合；所述干法混合是指混合后的金属粉末中加入其总质量1%以下的辅助添加剂A ;所述湿法混合是指混合后的金属粉末中加入其总质量10%以上的辅助添加剂B。
7.根据权利要求6所述的钨合金材料的制备方法，其特征在于:所述辅助添加剂A为乙醇、甘油、油酸中的至少一种；所述辅助添加剂B为PVA的水溶液。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的钨合金材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，模压时的压强控制在40MPa~200MPa。
9.根据权利要求4~7中任一项所述的钨合金材料的制备方法，其特征在于:所述混合用的设备为V型混合器、立式球磨桶或卧式球磨桶；混合时的动作方式为滚动、震动或高速搅拌法；所述步骤(3)中选用的设备为卧式脱胶炉、钟罩式脱胶炉或网带炉。
10.一种如权利要求1~ 3中任一项所述的或者如权利要求4~9中任一项所述制备方法得到的钨合金材料在制备铝液过滤盘中的应用，所述铝液过滤盘为铝合金铸造过程中用于过滤铝液的金属盘件。
【文档编号】C22C27/04GK103789592SQ201410035387
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】陈国生, 龙柯 申请人:株洲华美钨合金有限公司