W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鎢基合金粉末的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] W-Ni-Cu合金是一種以媽為基體，在一定粉末冶金工藝條件下，通過添加少量鎳和 銅所制備的合金材料。W-Ni-Cu合金具有高密度、高強度、高硬度、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性及機加 工性能等特點，被廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、電器儀表以及壓力鑄造等行業(yè)。
[0003] 近年來，不少學(xué)者對W-Ni-Cu合金的組織細(xì)化和性能強化研究主要集中在原料粉 末制備及改性方面，而W-Ni-Cu合金粉末制備及改性方法主要包括霧化水冷、高能球磨和 氧化物還原，所制備的合金粉末仍存在偏析、夾雜、粒度控制難等問題，極大地制約著鎢鎳 銅合金組織和性能的進(jìn)一步提高

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是針對W-Ni-Cu合金原料粉末在粉末冶金條件下應(yīng)用限制的研發(fā)領(lǐng)域現(xiàn) 狀，提供一種可作為W-Ni-Cu合金原料的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法。
[0005] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的，
[0006] -種W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：
[0007] (1)按質(zhì)量百分比稱取83~84%的W03(三氧化鎢）、8~9%的NiCl 2.6H20(六 水氯化鎳）和7~8 %的CuCl2 (氯化銅）粉末；
[0008] (2)先將NiCl2 · 6H20、CuCl2和去離子水配成濃度為大于0· 3mol/L溶液，再加入 wo3粉末形成懸濁液；
[0009] (3)按體積比例1. 1:1向懸濁液中加入濃度為0· 3~0· 4mol/L的（NH4) 2C204 (草 酸銨）溶液；
[0010] (4)將溶液過濾，干燥得到前驅(qū)體粉末；
[0011] (5)在氫氣氣氛條件下將干燥粉末置于管式爐中，于500~530°C、保溫至少3小 時還原，控制降溫速率冷卻；
[0012] (6)將還原粉末在氣氣保護(hù)下球磨，最后得到W-Ni-Cu預(yù)合金粉末。
[0013] 上述方法中，步驟（4)所述干燥是在空氣中于120°C干燥2小時以上。
[0014] 步驟（5)所述還原，控制降溫速率10°C /min。
[0015] 步驟（6)所述球磨為干磨，磨球和磨罐均為不銹鋼，料：球=1 :8~12。球磨時間 至少10小時。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點和優(yōu)勢：
[0017] 1、本發(fā)明完全改變了已有方法中單純采用W、Ni、Cu單質(zhì)混合粉末作為制備 W-Ni-Cu合金原料的思路，而是采用一種化學(xué)方法制備W-Ni-Cu預(yù)合金粉末，并研究原料 配比、沉淀劑濃度、還原溫度、球磨方法和粉末平均粒度及元素分布均勻性的關(guān)系，即：對于 W-Ni-Cu預(yù)合金粉末，平均粒度< 0. 2 μπι，異類原子間距< 580pm(lpm = 10 12m)。此方法 具有成分控制精度高，工藝穩(wěn)定性和重復(fù)性較強的特點，克服了因單質(zhì)粉末混合不均勻?qū)?W-Ni-Cu合金組織和性能的不良影響。
[0018] 2、用該方法制備W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的本質(zhì)特點是：利用粉末組織中較小的異類 原子間距，提高合金的組織均勻性，優(yōu)化合金性能。其科學(xué)原理是：異類原子間距決定元素 合金化效果，而元素合金化是制約合金組織均勻性的關(guān)鍵因素；較小的粉末顆粒尺寸可降 低燒結(jié)溫度，抑制晶粒長大，細(xì)化組織，強化合金性能。
[0019] 本發(fā)明用化學(xué)方法制備的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末，平均粒度< 0. 2 μ m，異類原子間 距 < 580pm。
【具體實施方式】
[0020] 以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021 ] 以下各實施例制備的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末，其粒度測試條件符合《GB/ T21779-2008》標(biāo)準(zhǔn)。
[0022] 實施例1
[0023] (1)在真空手套箱中（真空度0.02MPa)，按質(zhì)量百分比稱取83.8%的W03(三氧 化鎢）、8· 89%的NiCl2 · 6H20(六水氯化鎳）和7. 31%的CuCl2(氯化銅）粉末；用磁力攪 拌機將NiCl2 · 6H20、CuCljP去離子水配成濃度為0. 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴溫度50°C，攪拌40min;按體積比例1. 1:1向懸濁液中加入濃度為0.358mol/L的 (NH4)2C204 (草酸銨）溶液，此時水浴溫度仍為50。。，攪拌1. 5小時。
[0024] (2)將溶液過濾，并用鼓風(fēng)干燥箱在120°C空氣中干燥2. 2小時，得到前驅(qū)體粉末， 升溫速率13°C/min;在氫氣氣氛條件下將干燥粉末置于管式爐（石英管，管徑60_)中，于 510°C還原，升溫速率5°C /min，降溫速率10°C /min，保溫3小時。
[0025] (3)將還原粉末在氬氣保護(hù)下高能球磨12小時，球磨機轉(zhuǎn)速為320轉(zhuǎn)/分，磨球和 球磨罐材料均為不銹鋼，料：球=1 :9,最后得到W-Ni-Cu預(yù)合金粉末。
[0026] 實施例2
[0027] (1)按質(zhì)量百分比稱取 83. 95% 的 W03、8. 56% 的 NiCl2 · 6H20 和 7. 49% 的 CuCl2粉末；將NiCl2 · 6H20、CuCljP去離子水配成濃度為0· 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴溫度50°C，攪拌30min ;按體積比例1. 1:1向懸濁液中加入濃度為0. 364mol/L的 (NH4)2C204溶液，此時水浴溫度仍為50°C，攪拌2小時。
[0028] (2)將溶液過濾，并用鼓風(fēng)干燥箱在120°C空氣中干燥2. 5小時，得到前驅(qū)體粉末， 升溫速率13°C /min ;將干燥粉末置于管式爐中，于530°C還原，升溫速率5°C /min，降溫速 率10°C /min，保溫3. 3小時。
[0029] (3)將還原粉末在氬氣保護(hù)下高能球磨14小時，球磨機轉(zhuǎn)速為340轉(zhuǎn)/分，料：球 =1 :11，最后得到W-Ni-Cu預(yù)合金粉末。
[0030] 實施例3
[0031] (1)按質(zhì)量百分比稱取 83. 45% 的 W03、8. 86% 的 NiCl2 · 6H20 和 7. 69% 的 CuCl2粉末；將NiCl2 · 6H20、CuCljP去離子水配成濃度為0· 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴溫度50°C，攪拌45min;按體積比例1. 1:1向懸濁液中加入濃度為0.374mol/L的 (NH4)2C204(草酸銨）溶液，此時水浴溫度仍為50°C，攪拌3小時。
[0032] (2)將溶液過濾，并用鼓風(fēng)干燥箱在120°C空氣中干燥2. 7小時，得到前驅(qū)體粉末， 升溫速率13°C /min ;將干燥粉末置于管式爐中，于520°C還原，升溫速率5°C /min，降溫速 率10°C /min，保溫3. 8小時。
[0033] (3)將還原粉末在氬氣保護(hù)下高能球磨14小時，球磨機轉(zhuǎn)速為330轉(zhuǎn)/分，料：球 =1 :12,最后得到W-Ni-Cu預(yù)合金粉末。
[0034] 實施例4
[0035] (1)按質(zhì)量百分比稱取 83. 67% 的 TO3、8. 82% 的 NiCl2 · 6H20 和 7. 51 % 的 CuCl2粉末；將NiCl2 · 6H20、CuCljP去離子水配成濃度為0· 34mol/L溶液，向溶液中加入W0 3粉 末，水浴溫度50°C，攪拌45min;按體積比例1. 1:1向懸濁液中加入濃度為0.374mol/L的 (NH4)2C204溶液，此時水浴溫度仍為50°C，攪拌3. 2小時。
[0036] (2)將溶液過濾，在120°C空氣中干燥2. 7小時，得到前驅(qū)體粉末，升溫速率13°C / min ;將干燥粉末置于管式爐中，于520°C還原，升溫速率5°C /min，降溫速率10°C /min，保 溫3小時。
[0037] (3)將還原粉末在氬氣保護(hù)下高能球磨14小時，球磨機轉(zhuǎn)速為330轉(zhuǎn)/分，料：球 =1 :10,最后得到W-Ni-Cu預(yù)合金粉末。
[0038] 對以上實施例所得W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的性能（平均粒度、異類原子間距）進(jìn)行 了測試，結(jié)果列于表1。
[0041] 由表1可以看出，用實施例1-4方法制備的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末具有顆粒細(xì)小、異 類原子間距小特點。
[0042] 本發(fā)明根據(jù)擬制備W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的平均顆粒尺寸和異類原子間距精確調(diào) W03、NiCl2 · 6H20、&1(：12粉末配比，配合優(yōu)化設(shè)計合成W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的化學(xué)合成工藝 和還原工藝，提供了一條完整制備W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的技術(shù)路線。
【主權(quán)項】
1. 一種W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法，其特征在于，包括下述步驟： (1) 按質(zhì)量百分比稱取83~84%的W03粉末、8~9%的NiCl2 · 6H20粉末和7~8% 的CuCl2粉末； (2) 先將NiCl2 · 6H20粉末、CuCl2粉末和去離子水配成濃度為大于0. 3mol/L溶液，再 加入W〇3粉末形成懸濁液； (3) 按體積比例1. 1:1向懸濁液中加入濃度為0· 3~0· 4mol/L的（NH4)2C204溶液； (4) 將溶液過濾，干燥得到前驅(qū)體粉末； (5) 在氫氣氣氛條件下將干燥粉末置于管式爐中，于500~530°C、保溫至少3小時還 原，控制降溫速率冷卻； (6) 將還原粉末在氬氣保護(hù)下球磨，最后得到W-Ni-Cu預(yù)合金粉末。2. 如權(quán)利要求1所述的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法，其特征在于，步驟（4)所述干 燥是在空氣中于120°C干燥2小時以上。3. 如權(quán)利要求1所述的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法，其特征在于，步驟（5)所述還 原，控制降溫速率10°C/min。4. 如權(quán)利要求1所述的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法，其特征在于，步驟（6)所述球 磨為干磨，磨球和磨罐均為不銹鋼，料：球=1 :8~12,球磨時間至少10小時。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種W-Ni-Cu預(yù)合金粉末的制備方法，將NiCl2·6H2O、CuCl2和去離子水配成溶液，再向溶液中加入WO3粉末；按體積比向懸濁液中加入(NH4)2C2O4溶液；將溶液過濾，并在空氣中干燥，得到前驅(qū)體粉末；在氫氣氣氛條件下將干燥粉末置于管式爐中還原；還原粉末經(jīng)高能球磨，最后得到W-Ni-Cu預(yù)合金粉末。本發(fā)明方法制備的W-Ni-Cu預(yù)合金粉末平均顆粒尺寸≤0.2μm，異類金屬原子間距小于等于580pm。
【IPC分類】B22F9/04, B22F9/22
【公開號】CN105268983
【申請?zhí)枴緾N201510696026
【發(fā)明人】董洪峰, 郭從盛, 譚宏斌
【申請人】陜西理工學(xué)院
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月21日