一种提高钨镍铜合金密度的工艺的制作方法

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种提高钨镍铜合金密度的工艺。

背景技术：

钨镍铜合金是在钨中添加镍、铜所形成的合金，或者在该基础上再加入其他金属元素形成的合金。通常，钨镍铜合金中的镍与铜的含量比为3:2。钨镍铜合金无铁磁性且导电导热性能相对较好，常应用在一些特殊要求的场合，如陀螺仪转子以及其他要求在磁场作用下工作的装置和仪表的零部件，高压电器开关的电触头以及一些电加工用的电极等。但是由于铜和钨的润湿性均较差，在钨镍铜合金生产的过程中，经常出现密度不合的现象。为消除这种现象，大部分企业采用重复烧结的方法进行改进，但该方法只能对严重欠烧且密度不合的钨镍铜合金进行处理，使其达到密度要求，但是对未欠烧且密度不合的钨镍铜合金没有效果，再次烧结无法提高其烧结密度，导致产品不合格，给企业带来巨大的经济损失。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高钨镍铜合金密度的工艺。该工艺采用高温加热处理使钨铜充分互溶后形成结合紧密的组织形态，结合快速冷却使该组织形态保留至室温，再结合真空加热处理，脱除镍铜合金中引入的有害氢元素，有效提高了钨镍铜合金的密度，改善了钨镍铜合金的力学性能，解决了钨镍铜合金密度不合的问题，避免了浪费。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

步骤一、将钨镍铜合金放置在加热炉中，在通入氢气保护的条件下加热至1260℃～1340℃保温40min～70min；

步骤二、将步骤一中经保温后的钨镍铜合金进行快速冷却处理；

步骤三、将步骤二中经快速冷却处理后的钨镍铜合金在温度为700℃～900℃、真空度为10^-1pa～10^-2pa的条件下保温1h～5h，然后随炉冷却。

本发明利用高温时钨和铜的相溶性较好的性质，对烧结后密度不合的钨镍铜合金进行高温加热处理，使钨、铜充分互溶，形成结合紧密的组织形态，然后采用快速冷却的方式将高温时钨镍铜合金的组织形态保留至室温，避免了缓慢的降温过程由于温度较低时钨铜的相容性较差、导致钨和铜分离引起的钨镍铜合金密度降低的现象，再在铜的熔点以下的温度下进行真空加热保温处理，有效脱除高温保温处理采用的氢气气氛在钨镍铜合金中引入的有害氢元素，同时避免了钨铜的再次分离，防止钨镍铜合金内部组织发生变化，保证了钨铜的互溶状态。本发明结合采用高温加热、快速冷却和真空加热处理，有效提高了钨镍铜合金的密度，改善了钨镍铜合金的力学性能，解决了钨镍铜合金密度不合的问题。

上述的一种提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于，步骤一中所述加热的温度为1320℃～1340℃，保温时间为40min～60min。

上述的一种提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于，步骤二中所述快速冷却处理为氮气气冷或者水冷。采用该优选的快速冷却处理方法，可有效保证将高温时钨镍铜合金的组织形态保留至室温，大大改善钨和铜分离引起的钨镍铜合金密度降低的现象，同时改善了室温状态下钨颗粒和粘结相的结合强度，提高了钨镍铜合金的强度和延伸率。

上述的一种提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于，步骤三中所述温度为800℃，真空度为10^-1pa，保温时间为3h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用高温时钨和铜的相溶性较好的性质，采用高温加热处理使钨铜充分互溶后形成结合紧密的组织形态，结合快速冷却使该组织形态保留至室温，再结合真空加热处理，脱除镍铜合金中引入的有害氢元素，有效提高了钨镍铜合金的密度，解决了钨镍铜合金密度不合的问题，避免了浪费。

2、本发明提高了钨镍铜合金的密度，进而改善了高比重钨镍铜合金的力学性能。

3、本发明的加工周期短，加工效果好，适于推广。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1中90钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图。

图2为本发明实施例1中随炉冷却后得到的90钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图。

图3为本发明实施例2中93钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图。

图4为本发明实施例2中随炉冷却后得到的93钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图。

图5为本发明实施例3中95钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图。

图6为本发明实施例3中随炉冷却后得到的95钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图。

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为20mm×200mm(直径×长度)的90钨镍铜合金棒材放置在马弗炉中，在通入氢气保护的条件下加热至1260℃保温70min；所述90钨镍铜合金棒材的密度为16.6g/cm³；

步骤二、将步骤一中经保温后的90钨镍铜合金棒材从马弗炉中取出后进行水冷却；

步骤三、将步骤二中经水冷却后的90钨镍铜合金棒材在温度为700℃、真空度为10^-2pa的条件下保温5h，然后随炉冷却。

经检测，本实施例步骤三中随炉冷却后得到的90钨镍铜合金棒材的密度为17.0g/cm³，满足美标amst21014《钨基体金属，高密度》中17.05±0.2g/cm³的要求。

图1为本实施例中90钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图，从图1可以看出，90钨镍铜合金棒材显微组织中的钨颗粒已经球化，但存在较多孔洞，说明90钨镍铜合金棒材的烧结程度合适，但密度不合。

图2为本实施例中随炉冷却后得到的90钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图，将图2和图1比较可以看出，该90钨镍铜合金棒材中的钨颗粒孔洞明显减少，90钨镍铜合金棒材的密度得到提高，说明采用本发明的工艺改善了90钨镍铜合金中密度不合的现象，提高了90钨镍铜合金的密度。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为30mm×100mm(直径×长度)的93钨镍铜合金棒材放置在马弗炉中，在通入氢气保护的条件下加热至1320℃保温50min；所述93钨镍铜合金棒材的密度为17.3g/cm³；

步骤二、将步骤一中经保温后的93钨镍铜合金棒材从马弗炉中取出后进行水冷却；

步骤三、将步骤二中经水冷却后的93钨镍铜合金棒材在温度为800℃、真空度为10^-1pa的条件下保温3h，然后随炉冷却。

经检测，本实施例步骤三中随炉冷却后得到的93钨镍铜合金棒材的密度为17.65g/cm³，满足美标amst21014《钨基体金属，高密度》中17.05±0.35g/cm³的要求。

图3为本实施例中93钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图，从图3可以看出，93钨镍铜合金棒材显微组织中的钨颗粒已经球化，但存在较多孔洞，说明93钨镍铜合金棒材的烧结程度合适，但密度不合。

图4为本实施例中随炉冷却后得到的93钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图，将图4和图3比较可以看出，该93钨镍铜合金棒材中的钨颗粒孔洞明显减少，93钨镍铜合金棒材的密度得到提高，说明采用本发明的工艺改善了93钨镍铜合金中密度不合的现象，提高了93钨镍铜合金的密度。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为40mm×150mm(直径×长度)的95钨镍铜合金棒材放置在马弗炉中，在通入氢气保护的条件下加热至1340℃保温40min；所述95钨镍铜合金棒材的密度为17.7g/cm³；

步骤二、将步骤一中经保温后的95钨镍铜合金棒材从马弗炉中取出后进行氮气气冷；

步骤三、将步骤二中经水冷却后的95钨镍铜合金棒材在温度为900℃、真空度为10^-2pa的条件下保温1h，然后随炉冷却。

经检测，本实施例步骤三中随炉冷却后得到的95钨镍铜合金棒材的密度为18.05g/cm³，满足美标amst21014《钨基体金属，高密度》中18.05±0.2g/cm³的要求。

图5为本实施例中95钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图，从图5可以看出，95钨镍铜合金棒材显微组织中的钨颗粒已经球化，但存在较多孔洞，说明95钨镍铜合金棒材的烧结程度合适，但密度不合。

图6为本实施例步骤三中随炉冷却后得到的95钨镍铜合金棒材的显微组织形貌图，将图6和图5比较可以看出，该95钨镍铜合金棒材中的钨颗粒孔洞明显减少，95钨镍铜合金棒材的密度得到提高，说明采用本发明的工艺改善了95钨镍铜合金中密度不合的现象，提高了95钨镍铜合金的密度。

实施例4

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为40mm×150mm(直径×长度)的97钨镍铜合金棒材放置在马弗炉中，在通入氢气保护的条件下加热至1330℃保温60min；所述97钨镍铜合金棒材的密度为18.15g/cm³；

步骤二、将步骤一中经保温后的97钨镍铜合金棒材从马弗炉中取出后进行水冷却；

步骤三、将步骤二中经水冷却后的95钨镍铜合金棒材在温度为900℃、真空度为10^-2pa的条件下保温2h，然后随炉冷却。

经检测，本实施例步骤三中随炉冷却后得到的95钨镍铜合金棒材的密度为18.35g/cm³，满足美标amst21014《钨基体金属，高密度》中18.55±0.3g/cm³的要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。