一种通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺的制作方法

本发明涉及粉末冶金，具体涉及一种通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺。

背景技术：

1、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。

2、因此为了减少欠烧导致的密度不合，减少损失，现有技术中常在初步烧结后进行冷处理来提高了硬度、 韧性、 抗疲劳冲击，本质上讲就是提高合金的烧结密度，如授权公告号为cn102534353b的一种低铬多元合金铸及其制备方法，其专利文件中采用油冷处理将待低铬多元合金铸球表面温度降到250°c以下，但是其中钨镍铜合金少，大多是依靠铁的烧结进行的结合，因此对于高含量高比重的钨镍铜合金来说，烧结密度在进行油冷却时还是会导致钨与铜这两个金属的分离，两者的组织形态结合不紧密，因此需要一种能够更好的解决其降温过程中钨铜相容性较差的工艺。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，不仅能够使得钨铜合金具有较高的结合强度，而且脱除了钨镍铜合金中的有害氢元素，有效提高了钨镍铜合金密度。

2、本发明提供一种通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，包括对钨镍铜合金进行第一次煅烧以及第二次煅烧，在经过第一次煅烧后，进行第二次煅烧之前还进行了液氮低温深冷处理，所述液氮低温深冷处理的处理时间为5-30s；

3、所述钨镍铜合金的的成分中钨金属占比90%-97%，所述镍金属与所述铜金属占比3%-10%镍，其中镍与铜的含量占比为2：1-2.5：1。

4、本发明在进行第一次高温加热处理后，钨合金与铜合金在高温下充分互溶，钨与铜能够形成结合紧密的组织形态，然后本发明关键的技术点在于对这种组织形态下的钨铜组织使用液氮低温快速冷却，使得这种组织形态充分保留，然后在进行真空加热，从而脱除掉镍铜合金在第一次烧结中氢气气氛中引入的有害氢元素，提高了钨镍铜合金的密度，从而改善了钨镍铜整体合金的力学性能，解决了无镍铜合金密度不合的问题。

5、上述描述中低温液氮冷处理使得组织形态的充分保留的深层原理在于，高温加热处理可以使钨铜两种成分充分互溶，即形成固溶体，在高温状态下，固溶体形成的互溶状态通常是超饱和的，即溶质浓度远高于平衡状态下的溶解度，因此当钨镍铜合金迅速冷却时，溶质原子会在非平衡条件下被强制保持在固溶体中，形成一种过饱和的状态，这种超饱和状态对组织形态的保留起到了重要作用，快速冷却可以限制固溶体中溶质原子重新排列的时间，并阻碍晶粒长大和相分离的过程，冷却速率的快速降低可以促使原子固定在原有位置，限制了晶粒尺寸的增长和相界面的形成，所以，通过液氮低温深冷快速冷却，有效地保留高温下互溶形成的组织结构。

6、进一步的，所述钨镍铜合金的原材料采用钨粉、镍粉和铜粉，所述钨镍铜合金在进行第一次煅烧前通过混分工序进行预处理。

7、进一步的，所述混粉工序的具体步骤如下：

8、称重钨粉、镍粉和铜粉，将钨粉、镍粉和铜粉放入搅拌式混合机内进行干磨混合，得到混合粉，向混合粉内加入石蜡，加热混合均匀并模压成型，得到合金坯。

9、进一步的，所述干磨混合的时间为3h，所述石蜡占混合粉重量的2%。

10、通过以上的步骤，使用搅拌式混料机进行混料极大缩短了混料时长，混料之后加入2%石蜡在一定温度熔化并混合均匀，便于钨镍铜合金模压成型，随后进行脱胶。

11、进一步的，所述第一次煅烧的烧结气氛为氢气。

12、进一步的，所述第一次煅烧的煅烧温度为1300℃-1380℃，保温时长为60min-90min。

13、进一步的，所述第二次煅烧的烧结气氛为真空。

14、进一步的，所述第二次煅烧的真空度为10-1pa~10-2pa。

15、进一步的，所述第二次烧结的烧结温度为900℃-1000℃，保温时长为3h-7h。

16、综上所述，本申请与现有技术相比至少具有以下一种有益技术效果：

17、1、本发明在使用液氮低温冷处理后能够有效的保留高温状态下的钨镍铜合金组织形态，通过合理时长的液氮低温浸渍与真空加热处理，不仅使得钨铜之间的结合更好，还使得镍铜合金相上的有害氢元素得以脱除，从而一举解决了钨镍铜合金结合密度低与力学性能差的问题。

18、2、本发明还通过使用搅拌式混合机，有效的缩短了混料时长，并在混合料中加入了石蜡，保证钨镍铜合金粉粗胚的成型，便于后续模压、脱胶的处理，还不会变形，因此极为方便了合金粉的烧制。

19、3、本发明在进行第二次煅烧时，将温度降低至1100℃以下，保证钨镍铜合金不会再次进入固溶态，因此保证了在不破坏合金密度的情况下，使得有害氢的以去除，增强了钨镍铜合金的力学性能，进而防止合金开裂等情况的发生。

技术特征：

1.一种通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，包括对钨镍铜合金进行第一次煅烧以及第二次煅烧，其特征在于，在经过第一次煅烧后，进行第二次煅烧之前还进行了液氮低温深冷处理，所述液氮低温深冷处理的处理时间为5-30s；

2.如权利要求1所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于，所述钨镍铜合金的原材料采用钨粉、镍粉和铜粉，所述钨镍铜合金在进行第一次煅烧前通过混分工序进行预处理。

3.如权利要求2所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于：所述混粉工序的具体步骤如下：

4.如权利要求3所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于：所述干磨混合的时间为3h，所述石蜡占混合粉重量的2%。

5.如权利要求1所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于：所述第一次煅烧的烧结气氛为氢气。

6.如权利要求1所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于：所述第一次煅烧的煅烧温度为1300℃-1380℃，保温时长为60min-90min。

7.如权利要求1所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于：所述第二次煅烧的烧结气氛为真空。

8.如权利要求7所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于：所述第二次煅烧的真空度为10-1pa~10-2pa。

9.如权利要求1所述的通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，其特征在于：所述第二次烧结的烧结温度为900℃-1000℃，保温时长为3h-7h。

技术总结
本发明提供一种通过低温深冷处理提高钨镍铜合金密度的工艺，属于粉末冶金技术领域，包括对钨镍铜合金进行第一次煅烧以及第二次煅烧，在经过第一次煅烧后，进行第二次煅烧之前还进行了液氮低温深冷处理，所述液氮低温深冷处理的处理时间为5‑30s；所述钨镍铜合金的的成分中钨金属占比90%‑97%，所述镍金属与所述铜金属占比3%‑10%镍，其中镍与铜的含量占比为2：1‑2.5：1；本发明不仅能够使得钨铜合金具有较高的结合强度，而且脱除了钨镍铜合金中的有害氢元素，有效提高了钨镍铜合金密度。

技术研发人员：罗旭,张广卫,白磊,潘王虎,彭媛,张申臣,相王帅,赵永华,张磊,姜辉
受保护的技术使用者：西安华山钨制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6