[发明专利]一种钨及钨合金零件的制备方法

说明书

本发明公开了一种钨及钨合金零件的制备方法，包括以下步骤：取钨粉末或钨合金粉末，将其与铁粉和碳粉混合得到混合粉末，再将混合粉末在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂去除泡沫得到混合浆料；将混合浆料装入3D打印成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成钨或钨合金零件粗坯；将钨粗坯进行低温脱脂处理和热等静压处理，获得致密的钨或钨合金零件。本方法利用3D打印快速成型原理，零件的形状不受约束，简化了工序，缩短了制造周期，并且产品致密性较好。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种钨及钨合金零件的制备方法。

背景技术

钨及钨合金由于密度高，广泛用于电子、电光源、航天、武器等领域，在放射性医疗和工业领域，钨合金可以屏蔽放射性粒子；在汽车轮船、潜艇、飞机、运动器材等领域作为配种材料，由于高密度的特点使其在物理尺寸和重量比例上和其他金属材料相比有鲜明的优势；在军事领域如火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯等。

现有钨及钨合金零件的制造通常采用粉末高温压制的方法造形，之后利用模具，通过热等静压或热压烧结的方法实现内部致密熔合。对于性能要求较高的零件，热压烧结后还要通过锻造的方法提高零件内部致密度，为保证钨合金锻造性能，锻造前可还需通过热处理的方法调整钨合金零件组织和硬度。

这种模具热压烧结方法的缺点是：1)制造模具的周期过长，模具费用高昂；2)一般材料模具很难在高温下保持很高的强度、刚度；3)耐高温模具机加工难度较大；4)现有粉末热压烧结制造技术仅能制造简单形状；5)不适用于带有定制化特点产品的制造。以上缺点使得模具热压烧结方法不适用于小批量及复杂形状钨及钨合金零件的生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种钨及钨合金零件的制备方法，该方法可以制造任意复杂形状的零件，解决了现有模具热压烧结方法依赖模具，不适合小批量生产的问题。并且该方法制备周期短，得到的产品致密度高。

本发明所采用的技术方案是，一种钨及钨合金零件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，原料制备

取钨粉末或钨合金粉末，将其与铁粉和碳粉混合得到混合粉末，再将混合粉末在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂混匀，待气泡消退后去除表面杂质，得到混合浆料。

步骤2，粗坯制造

将混合浆料装入3D打印成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成钨或钨合金零件粗坯。

步骤3，后处理

将钨或钨合金零件粗坯进行低温脱脂处理，使粗坯中的有机粘接剂蒸发溢出；再进行热等静压处理，获得致密的钨或钨合金零件。

本发明的特点还在于：

优选地，钨合金包括钼钨合金、铌钨合金。

混合粉末中，铁粉和碳粉各占混合粉末总体积的0.5％～1％，其余为钨粉末或钨合金粉末。

优选地，铁粉和碳粉的粒径均为0.2-20微米。

优选地，有机粘接剂为环氧丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸树脂或氨基丙烯酸树脂之一。

消泡剂可采用为低级醇、有机改性化合物、有机聚合物、有机硅树脂、矿物油等。优选乙醇、正丁醇、磷酸三丁酯、金属皂、聚醚、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷之一。

优选地，混合粉末与有机粘接剂的体积比为2:3～7:3，消泡剂占混合浆料总体积的0.05％～1.0％。

优选地，逐层打印的层厚控制在20～80μm，光源波长为200～400nm。