一種電子束熔煉制備鎢電極材料的方法技術

本發明專利技術屬于冶金熔煉技術領域，特別涉及一種熔煉制備鎢電極材料的方法。該方法首先采用熱壓成型方式對鎢粉進行處理得到鎢塊；然后采用電子束真空高溫熔煉鎢塊，凝固冷卻后得到鎢錠；最后將鎢錠在真空下進行熱處理，得到鎢電極材料。本發明專利技術的顯著效果是利用電子束提供極高密度的能量熔化并熔煉鎢材料，電子束真空熔煉后得到的鎢電極材料致密度較高，通過分析顯微硬度的變化，可判定經電子束熔煉加工的鎢電極材料其硬度較大，而經過熱處理改善了鎢材料的綜合性能，降低了顯微硬度，提高了塑性，改善了切削加工性能和壓力加工性能，細化了晶粒，調整了組織，改善了綜合機械性能，滿足了鎢電極材料的使用要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于冶金熔煉
，特別涉及一種熔煉制備鎢電極材料的方法。
技術介紹
鎢熔點高(3683°C ±20°C )，電子發射能力強，彈性模量高，蒸氣壓低，故很早就被用作熱電子發射材料。鎢電極材料作為機械、造船、航空航天、建筑、核電、冶金等行業不可或缺的功能材料，主要應用于惰性氣體保護焊、等離子切割、噴涂和熔煉等工藝技術。同時，鎢電極材料的另一個重要應用就是在焊接過程中充當熱陰極電子發射源。到目前為止，國內對鎢基電極材料的研究仍很少，雖有個別廠家進行了生產，但生產工藝尚不成熟，沒有大規模開發和推廣應用。對鎢電極材料的研究少，鎢電極產品也沒有系列化和標準化，難以滿足工業發展和人們生活進步的需求。致密鎢的制備方法主要有粉末冶金方法。因為鎢的熔點很高，早期制備鎢的方法主要局限于粉末冶金方法。1909年Coolidge為鎢的近代粉末冶金奠定了基礎，其方法是在80(T90(rC用氫氣還原鎢酸，然后對鎢粉末進行壓制、1(KKTC預燒結和垂熔。盡管人們一個世紀對粉末冶金方法進行了各種各樣的改進，但這種方法迄今為止仍然是制備致密鎢金屬的主要方法。粉末冶金法制備鎢材料常見的缺陷是 (I)粉末燒結工藝不穩定，燒結溫度和時間不均衡出現某些區域燒結不足，沒有達到完全、均勻的燒結狀態。(2)在粉末燒結坯料中存在大量聚集的孔洞。
技術實現思路
本專利技術為克服以上不足，提供，該方法采用熱壓成型、電子束真空高溫熔煉和熱處理的方式，最終得到致密度較高、塑性較好的鎢電極材料。本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案是，其特征是首先通過熱壓成型對鎢粉進行處理得到鎢塊；然后采用電子束真空高溫熔煉鎢塊，凝固冷卻后得到鎢錠；最后將鎢錠在真空下進行熱處理，得到鎢電極材料。所述方法具體步驟如下 第一步熱壓成型將平均粒度為O. 5-3μπι的鎢粉在溫度為1700-1900 °C，壓力為20-30MPa的條件下熱壓燒結O. 5_3h得到鎢塊； 第二步電子束熔煉將鎢塊置于電子束熔煉爐內坩堝中，抽真空至O. 005Pa以下，開啟電子槍高壓為28-32kV，束流為400-700mA進行熔煉，熔煉10_30min，凝固冷卻后將鎢錠翻轉，在高壓為28-32kV，束流為400-700mA再熔煉10_30min，凝固冷卻后得到鎢錠； 第三步真空熱處理將鎢錠置于真空碳管爐中，在真空度為l_20Pa的條件下加熱到1600-1900°C，真空退火l_4h，得到稀土鎢電極材料。所述鎢粉的純度為質量分數大于99. 0%。所述稀土鎢電極材料致密度為98. 0-99. 1%、顯微硬度為475_485MPa。本專利技術的顯著效果是利用電子束提供極高密度的能量熔化并熔煉鎢材料，電子束真空熔煉后得到的鎢電極材料致密度較高，與熱壓燒結相比，電子束熔煉技術在制備難熔金屬方面，具有明顯的優勢，并且電子束熔煉取得的組織更優良。通過分析顯微硬度的變化，可判定經電子束熔煉加工的鎢電極材料其硬度較大，而經過熱處理，降低了顯微硬度，提高了塑性，改善了切削加工性能和壓力加工性能，細化了晶粒，調整了組織，改善了綜合機械性能。附圖說明圖1為的流程圖 圖2為真空熱處理后得到的鎢電極材料的金相照片圖具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖詳細說明本專利技術，但本專利技術并不局限于具體實施例。實施例1 如圖1所示，的簡要流程為 第一步熱壓成型將平均粒度為O. 5 μ m、純度為99. 0%的鎢粉在溫度為1900°C，壓力為30MPa的條件下熱壓燒結O. 5h得到致密的鎢塊； 第二步電子束熔煉將鎢塊置于電子束熔煉爐內坩堝中，抽真空至O. 0043Pa,開啟電子槍高壓為32kV，束流為7 00mA進行熔煉，熔煉lOmin，由于鎢熔點極高，為了使熔煉效果較好，凝固冷卻后將鎢錠翻轉，在高壓為32kV，束流為700mA再熔煉lOmin，凝固冷卻后得到鎢錠，如圖2所示為電子束熔煉后得到的鎢錠的宏觀照片； 第三步真空熱處理真空熱處理具有無氧化、無脫碳、無元素貧化的特點，可以實現光亮熱處理，可以使零件脫脂、脫氣，避免表面污染和氫脆；同時可以實現控制加熱和冷卻，減少熱處理變形，提高材料性能；還具有便于自動化、柔性化和清潔熱處理等優點，將上述鎢錠置于真空碳管爐中，在真空度為IPa的條件下加熱到1600°C，真空退火4h，得到鎢電極材料，如圖3所示為真空熱處理后得到的鎢電極材料的金相照片圖，經檢測，得到的鎢電極材料的致密度為99. 1%、顯微硬度為475MPa。實施例2 如圖1所示，的簡要流程為 第一步熱壓成型將平均粒度為I μ m、純度為99. 2%的鎢粉在溫度為1800°C，壓力為26MPa的條件下熱壓燒結Ih得到致密的鎢塊； 第二步電子束熔煉將鎢塊置于電子束熔煉爐內坩堝中，抽真空至O. 0039Pa，開啟電子槍高壓為30kV，束流為500mA進行熔煉，熔煉20min，由于鎢熔點極高，為了使熔煉效果較好，凝固冷卻后將鎢錠翻轉，在高壓為30kV，束流為500mA再熔煉20min，凝固冷卻后得到鎢錠； 第三步真空熱處理將上述鎢錠置于真空碳管爐中，在真空度為5Pa的條件下加熱到1800°C，真空退火2h，得到鎢電極材料，經檢測，得到的鎢電極材料的致密度為98. 3%、顯微硬度為482MPa。實施例3 如圖1所示，的簡要流程為 第一步熱壓成型將平均粒度為3 μ m、純度為99. 3%的鎢粉在溫度為1700°C，壓力為20MPa的條件下熱壓燒結3h得到致密的鎢塊； 第二步電子束熔煉將鎢塊置于電子束熔煉爐內坩堝中，抽真空至O. 0034Pa，開啟電子槍高壓為28kV，束流為400mA進行熔煉，熔煉30min，由于鎢熔點極高，為了使熔煉效果較好，凝固冷卻后將鎢錠翻轉，在高壓為28kV，束流為400mA下再熔煉30min，凝固冷卻后得到鶴淀; 第三步真空熱處理將上述鎢錠置于真空碳管爐中，在真空度為20Pa的條件下加熱到1900°C，真空退火lh，得到鎢電極材料，經檢測，得到的鎢電極材料致密度為98. 0%、顯微硬度為 485MPa。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電子束熔煉制備鎢電極材料的方法，其特征是：首先通過熱壓成型對鎢粉進行處理得到鎢塊；然后采用電子束真空高溫熔煉鎢塊，凝固冷卻后得到鎢錠；最后將鎢錠在真空下進行熱處理，得到鎢電極材料。

【技術特征摘要】
1.一種電子束熔煉制備鎢電極材料的方法，其特征是首先通過熱壓成型對鎢粉進行處理得到鎢塊；然后采用電子束真空高溫熔煉鎢塊，凝固冷卻后得到鎢錠；最后將鎢錠在真空下進行熱處理，得到鎢電極材料。2.根據權利要求1所述的一種電子束熔煉制備鎢電極材料的方法，其特征是所述方法具體步驟如下第一步熱壓成型將平均粒度為O. 5-3 μ m的鎢粉在溫度為1700-1900°C，壓力為 20-30MPa的條件下熱壓燒結O. 5_3h得到鎢塊；第二步電子束熔煉將鎢塊置于電子束熔煉爐內坩堝中，抽真空至O. 005Pa以下，開啟電子槍高壓為28-32kV，束流為400-700mA進行熔...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚毅，姜大川，石爽，廖嬌，石小磊，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：