[发明专利]钨铼合金电偶丝的制造方法

说明书

本发明涉及由金属粉末制造高精度合金细丝的方法。特别适用于钨铼合金电偶丝的制造。

钨铼合金丝材作为电偶材料，可测量高达2000℃，甚至2800℃的高温。

用钨铼热电偶代替昂贵的铂铑热电偶测量温度时，要求测温精度必须达到0.5%t～0.25%t，才具备使用价值。

按规定要求，φ0.1mm的钨铼细丝，其热电特性在1500～1800℃范围内，最大允许偏差，在1554℃下检验，一级品允许偏差为±6℃（相当于0.25%t的精度），二级品为±9℃（相当于0.5%t精度）。为此，要求热电偶正极（W+3%Re）、负极（W+25Re）中的铼含量十分准确，按规定要求，一级偶丝热电势不均匀性在1200℃温度下检验，正极允许偏差为40μV，负极允许偏差为30μV;二级偶丝正极允许偏差为45μV，负极为35μV。而通常所提出的正极成分允许偏差±0.3～0.5%，负极成分允许偏差±0.5%，只能得到测温精度为1%t的热电偶。这也是现有技术中钨铼合金电偶的技术水平。

钨铼热电偶的测温精度取决偶丝成分准确、稳定，以及成分、物理性能、组织结构沿偶丝长度方向分布均匀性两大关键问题。它不仅要求同一根合金丝从头至尾，而且还要求不同丝卷之间的成分分布都十分均匀，同时要求在最终处理后丝的物理、力学性能和组织结构也应均匀一致。这样才能满足高测温精度的要求。

若需钨铼热电偶的测温精度达到0.25～0.5%t，上述所提到的偶丝正极和负极的成分允许偏差是远远满足不了这一要求的。也就是说现有钨铼偶丝的制造方法，还很难生产出与测温精度要求0.25～0.5%t相匹配的偶丝。

在现有技术中，钨铼合金电偶丝的制造方法有下列几种：

1、固体-固体混合法

如将钨粉-铼粉混合，且混合均匀，然后进行后处理。该方法中能使合金成分达到较好准确度，但成分均匀性差。

2、固体-液体混合法

如将钨粉加入铼酸铵溶液中，随后搅拌、加热，使铼酸铵结晶析出，然后再进行后处理。

该方法在铼酸铵结晶析出时，颗粒变粗，宏观上就很不均匀，且需要进步磨碎、混料处理，使过程复杂，机械损失难于控制，造成不均匀;另外在随后的还原过程中，铼的化合物易挥发损失，使实际成分偏离设计成分，从而使成分难以精确控制，难以稳定（US3503720、昭45-19567）。

3、溶液-溶液混合喷雾法

如将钨的可溶化合物与铼的可溶化合物溶液混合后，将其混合溶液进行喷雾干燥结晶，然后再进行后处理（US3623860）。

该方法的成分均匀性好，但溶液的浓度难以准确地分析确定，致使合金组份的准确性差，同时，由于粉细，给随后的工艺带来困难。

用上述三种方法进行均匀化处理后在氢气中还原，再经压型、烧结，制成合金坯条，进一步进行旋锻、拉拔，最终加工成丝材。

上述方法中，特别是液相处理过程中，工艺复杂，成分难以达到设计要求，复现性差;其它方法混合不均匀，造成成分不均匀，还原时，铼的化合物易挥发损失。上述因素使钨铼合金丝达不到高精度测温所需偶丝的要求。

本发明的目的在于提供一种成分均匀、准确稳定的钨铼合金电偶丝的制造方法。

针对上述目的，本发明采用了如下技术方案：

原料采用钨粉和具有稳定分子式的铼酸铵细粉;两者混合前，分别在分离器中进行分离处理，使粉末在高度分散的情况下再进行混合，达到更微观的均匀效果;混料是在高效混料器中进行，该高效混料器不受钨和铼酸铵粉比重差别的影响，使混合均匀;随后采用低、中、高温三个阶段在氢气保护下进行还原，避免通常情况下两个阶段还原过程中，铼含量的损失而导致成分不稳定的弊病（因为铼酸铵的分解产物Re₂O₇，其熔点和沸点仅为297℃和363℃）;为了进一步成分均匀，还原后的合金粉末还需在高效混料器中进一步混合;将混合均匀的合金粉压制成坯条，随后烧结成合金条，经旋锻、拉丝加工成所需丝材。

由以上可知，本发明钨铼合金电偶丝制造方法的工艺流程为：

原料准备-原料分离-混料-还原处理-第二次混料-压型烧结-旋锻、拉拔加工-成品。

现将各工序分述如下：

（1）原料准备

原料为钨粉和铼酸铵粉，钨粉的粒度≤4μm，铼酸铵粉的粒度≤200μm。

（2）原料分离

将钨粉和铼酸铵粉在分离器中进行分离处理。使结团颗粒充分分散。

（3）混料