新型钨铜合金材料制造方法与流程

本发明涉及新型材料制造领域，具体涉及一种新型钨铜合金材料制造方法。

背景技术：

现有技术中，钨铜合金药型罩的制造工艺采用钨粉钨骨架钢模压制或等静压制成型。钢模压制由于钨骨架粉末和模壁的摩擦阻力，造成钨骨架毛胚密度差，制造的钨铜合金材料密度不均匀。等静压成型毛胚虽比钢模压制毛胚相对均匀，但也消除不了因钨粉的团聚造成的闭口孔。这两种工艺都存在着不能使钨骨架材料达到均匀的密度和百分之百开孔率。由于骨架材料钨粉粒度正态分布不均匀以及钨粉的颗粒团聚，形成的钨骨架开孔率达不到百分之百，闭口孔溶渗剂无法填充，就造成了钨铜合金组织不均匀，力学性能下降。药型罩在火工品发挥威力后形成金属射流时容易断裂，发挥不出金属射流侵彻毁伤的最大威力。另外，钢模压制或等静压型，坯料利用率极低(只有10％左右)，制造成本高等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型钨铜合金材料制造方法，改善钨铜合金材料组织均匀性，提高钨铜合金材料制品力学性能。

为了达到上述的目的，本发明提供一种新型钨铜合金材料制造方法，以氧化钨取代钨粉作为原料，经成型工艺制得生胚，生胚经脱胶还原、预烧、溶渗烧结生成钨铜合金材料。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，所述原料为氧化钨、铜和碱式碳酸镍，各成分重量比为：钨70％～75％，铜30％～25％，镍2％～3％，以钨的含量计算氧化钨的重量，以镍的含量计算碱式碳酸镍的重量。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，将碱式碳酸镍和氧化钨加入高能球磨机内湿磨3～4小时；高能球磨后的碱式碳酸镍和氧化钨混合物送入密炼机，加入重量百分比为7％～8％的peg胶进行密炼，制得渗胶制粒料；渗胶制粒料经成型工艺制得生胚。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，所述脱胶还原包括：铜置于生胚周围，再将铜和生胚一起埋入氧化铝粉料舟内；埋有铜和生胚的氧化铝粉料舟推入还原气氛脱腊炉内，由室温升温到550℃，保温2.5小时进行第一次脱胶还原。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，碱式碳酸镍粉末、氧化钨粉末和铜粉料加入双锥混料机内混料6～8小时；混合物送入密炼机，加入重量百分比为7％～8％的peg胶进行密炼，制得渗胶制粒料；渗胶制粒料经成型工艺制得生胚。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，所述脱胶还原包括：生胚埋入氧化铝粉料舟内；埋有生胚的氧化铝粉料舟推入还原气氛脱腊炉内，由室温升温到550℃，保温2.5小时进行第一次脱胶还原。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，所述预烧包括：第一次脱胶还原结束后，由550℃升温到830℃，保温1.5小时进行第二次高温还原；由830℃升温到950℃，预烧保温30分钟后随炉冷却到200℃以下出炉。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，所述溶渗烧结包括：预烧出炉后的毛胚连同氧化铝粉料舟直接推入二带式高温钼丝炉进行溶渗烧结，升温到1350℃±5℃下保温30～40分钟后连续推入冷却水套冷却。

上述新型钨铜合金材料制造方法，其中，所述新型钨铜合金材料制造方法还包括毛胚探伤步骤，溶渗烧结好的钨铜合金毛胚经着色探伤无缺陷后转入精加工工序。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明的新型钨铜合金材料制造方法采用氧化钨和铜作骨架材料，在低温脱胶还原、预烧过程中氧化钨的氧原子被炉内的还原性气氛还原、留下分布均匀的氧原子空穴穴位，在溶渗烧结过程中，由液态金属铜及引渗剂所填充，使得钨铜合金材料组织均匀性好，本发明解决了现有技术中钨铜合金材料组织均匀性差、材料利用率低的问题，与现有技术相比，本发明材料利用率达到80％以上，而现有技术只有10％左右，本发明钨骨架开口孔隙率可达98％以上；

本发明提高了钨铜合金材料组织的密度均匀性，保证了钨铜合金药型罩形成金属射流在高速飞行过程中不断裂；在火工品发挥威力时其组织发生压垮过程中，不产生射流体径向散裂、射流弯曲及局部变粗等现象。

附图说明

本发明的新型钨铜合金材料制造方法由以下的实施例及附图给出。

图1为本发明较佳实施例中生胚示意图。

图2为本发明较佳实施例中钨铜合金药型罩成品示意图。

具体实施方式

以下将结合图1～图2对本发明的新型钨铜合金材料制造方法作进一步的详细描述。

本发明的新型钨铜合金材料制造方法，以氧化钨取代钨粉作为骨架原料，改善工艺配方及工艺条件，解决了现有技术中钨铜合金材料组织均匀性差的问题。

本发明的新型钨铜合金材料制造方法，以氧化钨取代钨粉作为原料，经成型工艺制得生胚，生胚经脱胶还原、预烧、溶渗烧结生成钨铜合金材料。

实施例一

本实施例以制造钨铜合金药型罩为例，详细说明本发明的新型钨铜合金材料制造方法。

本实施例的工艺流程为：配料→高能球磨→掺胶制粒→注射成型→脱胶还原→预烧→溶渗烧结→毛胚探伤→精加工→检验→包装→成品。

1)配料

原料为氧化钨、铜和碱式碳酸镍，其中，镍用作引渗剂；较佳地，各原料均采用粉末状；

各成分重量比为：钨70％～75％，铜30％～25％，镍2％～3％，以钨的含量计算氧化钨的重量，以镍的含量计算碱式碳酸镍的重量；

2)高能球磨

将碱式碳酸镍粉末和氧化钨粉末加入高能球磨机内湿磨3～4小时；

3)掺胶制粒

高能球磨后的碱式碳酸镍和氧化钨混合物送入密炼机，加入7％～8％(重量百分比)peg胶进行密炼，制得掺胶制粒料；

4)注射成型

掺胶制粒料经注射成型得到生胚(即钨骨架坯料)，如图1，注射成型工艺参数注射温度、注射压力等视产品形状大小调整；具体地，按药型罩设计计算所需掺胶制粒料重量，将掺胶制粒料装入设计好的锥型模腔内加温静压，待模腔内的掺胶制粒料完全被压实冷却后脱出生胚(钨骨架坯料)，该成型工艺解决了薄壁异型件的成型工艺；

由渗胶制粒料制得生胚不限于注射成型，还可采用其他成型方法；

5)脱胶还原

生胚倒置(即锥口向上)；铜粉压制成铜粉块，将铜粉块置于倒置的生胚上，再将铜粉块和生胚一起埋入氧化铝粉料舟内；埋有铜粉块和生胚的氧化铝粉料舟推入还原气氛脱腊炉内，由室温升温到550℃，保温2.5小时进行第一次脱胶还原；

铜粉块可置于生胚周围任何位置，不限于生胚上方；也可直接在生胚周围洒铜粉，即铜粉可呈块状，亦可呈粉状，只要与生胚一同埋入氧化铝粉料舟内即可；

较佳地，本实施例还制作锥型氧化铝隔架，该锥型氧化铝隔架外表面与生胚(钨骨架坯料)内型面匹配，将生胚扣在锥型氧化铝隔架上、倒置，再将铜粉块和生胚一起埋入氧化铝粉料舟内，解决了批量生产时钨骨架在脱胶还原、预烧、溶渗烧结中钨骨架坯料变形和塌陷技术难题；

6)预烧

第一次脱胶还原结束后，由550℃升温到830℃，保温1.5小时进行第二次高温还原；由830℃升温到950℃，预烧保温30分钟后随炉冷却到200℃以下出炉；

7)溶渗烧结

预烧出炉后的毛胚连同氧化铝粉料舟直接推入二带式高温钼丝炉进行溶渗烧结；本实施例中，二带式高温钼丝炉一带温度控制在900℃±5℃，二带温度控制在1350℃±5℃，在高温段(1350℃±5℃)保温30～40分钟后连续推入冷却水套冷却；

由于引渗剂镍以碱式碳酸镍的形式加入，当还原气氛脱腊炉在中温度时，还原气氛(氢)可细分散地把有催化作用的活性金属镍均匀分布在钨骨架颗粒上，由于引渗剂镍的分布均匀，钨镍、镍铜的互溶机理，在溶渗烧结中，铜分布非常均匀；

8)毛胚探伤

溶渗烧结好的钨铜药型罩毛胚经着色探伤无缺陷后转入精加工工序，成品如图2。

由于采用氧化钨和铜作骨架材料，在低温脱胶还原、预烧过程中氧化钨的氧原子被炉内的还原性气氛还原、留下分布均匀的氧原子空穴穴位，在溶渗烧结过程中，由液态金属铜及引渗剂所填充。本发明中制备的钨骨架开孔率可达98％以上，并且溶渗剂铜分布非常均匀，在靶试金属射流时钨铜合金药型罩稳定完整，且多发试打的稳定性一致。

实施例二

本实施例的工艺流程为：配料→混料→掺胶制粒→注射成型→脱胶还原→预烧→溶渗烧结→毛胚探伤→精加工→检验→包装→成品。

1)配料

原料为氧化钨、铜和碱式碳酸镍，其中，镍用作引渗剂；较佳地，各原料均采用粉末状；

各成分重量比为：钨70％～75％，铜30％～25％，镍2％～3％，以钨的含量计算氧化钨的重量，以镍的含量计算碱式碳酸镍的重量；

2)混料

碱式碳酸镍粉末、氧化钨粉末和铜粉料加入双锥混料机内混料6～8小时；

3)掺胶制粒

混合物送入密炼机，加入7％～8％(重量百分比)peg胶进行密炼，制得渗胶制粒料；

4)注射成型

渗胶制粒料经注射成型得到生胚(即钨骨架生胚)；注射成型工艺参数注射温度、注射压力等视产品形状大小调整；

由渗胶制粒料制得生胚不限于注射成型，还可采用其他成型方法；

5)脱胶还原

生胚倒置(即锥口向上)埋入氧化铝粉料舟内；埋有生胚的氧化铝粉料舟推入还原气氛脱腊炉内，由室温升温到550℃，保温2.5小时进行第一次脱胶还原；

6)预烧

第一次脱胶还原结束后，由550℃升温到830℃，保温1.5小时进行第二次高温还原；由830℃升温到950℃，预烧保温30分钟后随炉冷却到200℃以下出炉；

7)溶渗烧结

预烧出炉后的毛胚连同氧化铝粉料舟直接推入二带式高温钼丝炉进行溶渗烧结；本实施例中，二带式高温钼丝炉一带温度控制在900℃±5℃，二带温度控制在1350℃±5℃，在高温段(1350℃±5℃)保温30～40分钟后连续推入冷却水套冷却；

8)毛胚探伤

溶渗烧结好的钨铜药型罩毛胚经着色探伤无缺陷后转入精加工工序。

实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中将氧化钨、铜和镍三者混合制成生胚，共同脱胶还原，而实施例一中生胚由氧化钨和镍混合制成，在脱胶还原步骤中再加入铜。当钨含量较低时，采用实施例二。