[发明专利]一种烧结装置及钨合金材料的制备方法

说明书

本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种烧结装置及钨合金材料的制备方法。本发明所提供的烧结装置包括带有盖的承烧盒，承烧盒局部透气；承烧盒内叠放有若干承烧板，相邻的承烧板之间通过支撑块相隔，承烧板用于放置待烧结的坯料；承烧盒内还设有碳块。本发明还提供一种钨合金材料的制备方法，其包括采用上述烧结装置进行的液相烧结步骤。本发明可促进钨合金与黏结相金属液相之间的润湿性的提升，有效抑制钨合金材料烧结过程中发生的液相挤出现象，使制得的钨合金产品无需进行二次加工，产品尺寸标准统一，局部密度均匀，机械性能均一稳定，产品合格率得到显著提高。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种烧结装置及钨合金材料的制备方法。

背景技术

机械装置中使用高比重的钨合金作为配重块是习用的技术。由于钨的熔点较高，对纯钨粉的烧结度较大，因而多采用低熔点的金属或合金作为黏结相，以降低烧结温度、快速地完成烧结固化。

然而，在对钨和低熔点金属或合金进行烧结的过程中，极易发生零件的内转角或特定区域出现液相挤出的现象。挤出的液相导致了烧结局部位置缺少黏结相，不但影响产品的尺寸，还会造成产品局部密度不均匀，引起零件的脆化和机械性能的差异，因而产品的合格率较低，往往不得不进行二次加工，以修除在产品局部位置挤出的液相。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结装置及钨合金材料的制备方法，以抑制钨合金成品烧结过程中的液相挤出。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种烧结装置，其包括：带有盖的承烧盒，所述承烧盒局部透气；所述承烧盒内叠放有若干承烧板，相邻的所述承烧板之间通过支撑块相隔，所述承烧板用于放置待烧结的坯料；所述承烧盒内还设有碳块。

本发明的第二方面提供一种钨合金材料的制备方法，其包括采用本本发明第一方面所述的烧结装置进行的液相烧结步骤。

与现有技术相比，本发明至少具有如下的有益效果：

本申请的发明人认为，钨合金材料烧结过程中出现的液相挤出的问题，一方面是由于待烧结物料中钨粉的量较大且粉末颗粒较细，虽然有比较高的堆积密度，但是粉末体之间的间隙非常小，在传统的大气压力烧结状态，融化的黏结液相容易被挤出至产品的表面；另一方面是由于待烧结物料中的钨与黏结相之间的表面张力过大、亲合度不高，在液相形成时二者的润湿性不佳。在烧结过程达到高温阶段时，仅有低熔点的黏结相金属或合金融化，高熔点的钨仍为固相，由于钨粉仅有比较小的粉末间隙，且与液相黏结相之间的亲和度不高，因而无法有效地发挥毛细力吸引作用，把已经融化的液相金属或合金有效吸附，其结果就导致了液相挤出的缺陷。

对此，本发明提出了一种改良的烧结装置，在该装置中，若干个放置有待烧结坯料的承烧板以及作为气氛调整元素材料块的碳块一同设于可加盖的承烧盒中，加盖后的承烧盒处于接近密封、局部透气的状态。承烧盒送入温度可控且具有气氛保护的连续烧结炉进行烧结，藉由温度造成气氛调整元素材料块的分解而使烧结气氛改变，促进钨合金与液相之间的润湿性的提升，有效抑制在钨合金表面的液相挤出。

更具体地，在本发明中，加入了作为气氛调整元素材料块的碳块，以改善钨金属的表面张力；但是，碳不可以完全暴露在氢气环境下，以免其与氢气发生反应生成甲烷，因此，本发明中加盖后的承烧盒处于接近密封、局部透气的状态，仅有微微的氢气可以进入交换。在高温烧结过程中，承烧盒中碳的气氛可以维持较高浓度，从而在钨合金表面形成微纳米碳化钨层，且碳与铁的亲和性高，所以更适合用于含有铁金属的黏结相液相烧结过程。

本发明的实施方式所制备得到的钨合金材料，无需进行二次加工，产品尺寸标准统一，产品局部密度均匀，机械性能均一稳定，产品的合格率得到显著提高。

优选地，所述承烧盒的材料选自如下之一：氧化铝陶瓷材料、钼材料或添加氧化镧的钼材料。

优选地，所述氧化铝陶瓷材料选自99瓷、95瓷、90瓷或88瓷的氧化铝陶瓷。