阅读说明：本技术 一种钨钼合金及其制备方法 (Tungsten-molybdenum alloy and preparation method thereof ) 是由 缪兵 隋明侠 刘涛 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本专利公开了一种钨钼合金,包括如下质量百分比的组分：钼50-70%、钾0.0010-0.0100%、钨为余量。其制备方法如下：在钨中添加一定量的钾元素得到含钾钨粉,将钼粉预混合,再将预混合钼粉和含钾钨粉按比例固-固混合成钨钼钾混合粉,然后经过压制、烧结制成钨钼合金条。本发明制作的钨钼合金加工成丝材后,具有强度高、耐高温、耐磨、承受工作电流大的特点,用于线切割加工电极丝,具有使用寿命长、加工效率高的优点。(The patent discloses a tungsten-molybdenum alloy, which comprises the following components in percentage by mass: 50-70% of molybdenum, 0.0010-0.0100% of potassium and the balance of tungsten. The preparation method comprises the following steps: adding a certain amount of potassium element into tungsten to obtain tungsten powder containing potassium, premixing molybdenum powder, mixing the premixed molybdenum powder and the tungsten powder containing potassium in a solid-solid manner according to a certain proportion to obtain tungsten-molybdenum-potassium mixed powder, and pressing and sintering to obtain the tungsten-molybdenum alloy strip. After the tungsten-molybdenum alloy manufactured by the method is processed into wire materials, the tungsten-molybdenum alloy has the characteristics of high strength, high temperature resistance, wear resistance and large working current bearing capacity, is used for wire cutting processing of electrode wires, and has the advantages of long service life and high processing efficiency.)

一种钨钼合金及其制备方法

技术领域

本发明属粉末冶金领域，涉及一种钨钼固溶强化、钾气泡强化的钨钼合金及其制备方法。

背景技术

钨钼合金由钨和钼所组成的合金。常用的钨钼合金中钨含量为30％～50％(质量)。钨钼合金的制取方法与金属钼材和钼合金相同，即粉末冶金烧结后加工和熔炼（电弧熔炼、离子束轰击）加工两种方法，可制取棒、板、丝或其他型材。

（1）金堆城席莎等人在《钼钨合金旋锻温度优化研究》一文中采用粉末冶金法制备Mo-50W合金棒,研究不同旋锻温度对合金棒成品率和质量损失率的影响,以及同一旋锻温度下不同退火温度对合金棒金相组织的影响。

（2）金堆城朱琦等在《钼钨合金的组织和性能研究》一文中研究了钼钨合金的粉末制备和烧结工艺,得到了相对密度大于96%且成分组织均匀的钼钨合金。

（3）金堆城王娜等在《球磨时间对钼钨合金粉物理性能及烧结特性的影响》一文中介绍用球磨法制备了含钨30%的钼钨合金粉末，分析了不同球磨时间对钼钨粉末微观形貌、松装密度、费氏粒度等物理性能及烧结特性的影响。

（4）洛阳科威钨钼公司张灵杰申请的专利《一种钨钼合金旋转靶材的生产方法》（申请号201610989417.4）公开了一种钨钼合金旋转靶材的生产方法，包括将费氏粒度3-7um的钨粉和费氏粒度1-10um的钼粉按（3-5）：（7-5）质量比在双锥混合器混合，然后压制、烧结、加工、退火、表面处理，再喷涂同比例钨钼合金粉。这样获得的靶材溅射沉积镀膜更加均匀，材料利用率比平面靶材大幅提高。

（5）厦门虹鹭钨钼工业有限公司彭福生等申请的专利《一种线切割用复合钼丝及制作方法》（申请号CN201511027765.5）公开线切割复合钼丝及制作方法，该复合钼丝由掺杂有固溶金属元素和稀土氧化物的钼粉制成，所述固溶金属元素选自Co、W、Ni、Hf或Re中的至少一种，其重量含量为0.01%-0.3%；所述稀土氧化物选自La2O3或Y2O3中的至少一种，其重量含量为0.05%-0.2%；其制作方法如下：进行二次固液掺杂，得到均匀的掺杂钼粉，再经过压制、烧结、轧制、拉拔，中间多次退火制得。所制得的线切割用复合钼丝能大幅提高耐磨性，切割时寿命更长，切割速度更快，成品率更高。

（6）芜湖扬展新材料科技服务有限公司申请的专利《一种耐高温钨钼合金》（申请号201710235021.5）公开了一种耐高温钨钼合金，包含如下质量百分比的组分：碳纤维复合材料0.8-2%、钼25-35%、钨55-65%、铌0.5-1%、镍基合金粉末2-3%、铼3-5%、锆1-2%。本发明在钨钼合金中加入镍基合金粉末、碳纤维复合材料等，得到的合金具有良好的高温强度，其屈服应力可达850-1000MPa，硬度可达220-250HBS，特别适用于制作灯丝等耐高温配件。

以上研究成果是以钨钼双金属元素为基础，制成钨钼合金制品；或者再添加Co、W、Ni、Nb、Hf、Re、La₂O₃、Y₂O₃中的一种或几种制成金属制品。其中《一种线切割用复合钼丝及其制作方法》发明的钼丝与本发明一样是用于线切割加工电极丝的。它的缺点是钨金属元素的含量较低，因此耐磨性和使用寿命与普通钼丝相比提高并不明显。其它的发明或文献采用添加碳纤维材料来增加合金强度，或是延长球磨时间来提高合金的相对密度，这样的方式会引入更多的碳氧等杂质，影响合金后续的压力加工和使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨钼合金，其相对密度大于95%，加工性能好。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种钨钼合金，其包括如下质量百分比的组分：钼50-70%、钾0.0010-0.0100%、钨为余量。

本专利与专利申请号2015511027765.5技术方案相比，增加了合金中钨含量，提高了合金的耐磨性；与背景技术（1）（2）介绍的Mo-50W合金相比，增加了钾元素，提高了合金丝耐高温性能。

本发明还提供了一种钨钼合金的制备方法。具体包括如下步骤：

S1混合料制备

S1-1制备含钾钨粉：将氧化钾溶液加入氧化钨中，所述氧化钾溶液是将氧化钾溶解于去离子水中，氧化钾：氧化钨的比例0.14%-0.25%；经干燥、还原及酸洗、水洗后获得含钾钨粉，钾含量0.0060%-0.022%；

S1-2制备钼粉：将不同费氏粒度的钼粉进行预混合；钼粉费氏粒度4.0-4.5um。

S1-3合批：将含钾钨粉与预混合钼粉按30-50：70-50的比例进行混合；

S2混合料压制：将混合料等静压制成压坯；

S3将压坯在氢气保护气氛下进行烧结，冷却后获得钨钼合金。

本专利原料中添加了钨和钾，由于添加的钾含量为微量级，将钾以氧化钾溶液的方式掺入氧化钨粉中，所制备的掺钾钨粉，钾在钨粉中不仅分布均匀，且结合效果更好，制备的合金的耐高温性能更好，钼粉预混合，钼粉费氏粒度控制在4.0-4.5um，提高钼粉了流动性，有利于后续混合更加均匀，确保合金的综合性能较佳。

进一步的优化，步骤S1-1，含钾钨粉的费氏粒度2-3um。

在钨中添加一定量的钾元素得到含钾钨粉，含钾钨粉的费氏粒度要控制在2.0-3.0um，选择钨粉粒度小于钼粉粒度，有利于烧结过程的合金化。

进一步的优化，S1-3钨钼混合粉的费氏粒度3.0-4.0um；

进一步的优化，S3钨钼合金烧结后相对密度大于95%。

将预混合钼粉和含钾钨粉按比例固-固混合成钨钼钾混合粉，钨钼钾混合粉的费氏粒度要控制在3.0-4.0um，控制费氏粒度的目的是为了保证烧结后制品的密度达到要求，从而获得良好的加工性能。

本专利制备的钨钼合金相对密度大于95%，加工性能良好，能加工至￠0.1mm丝材。由于合金中添加了钨和钾，耐高温性能更好，本发明制作的钨钼合金加工成丝材后，具有强度高、耐高温、耐磨、承受工作电流大的特点，用于线切割加工电极丝，具有使用寿命长、加工效率高的优点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种钨钼合金的制备方法，包括如下步骤：

S1混合料制备

S1-1制备含钾钨粉：将氧化钾溶液加入氧化钨中，所述氧化钾溶液是将氧化钾(K₂O)溶解于去离子水中，氧化钾：氧化钨的比例0.25%。干燥、还原及酸洗、水洗获得含钾钨粉；含钾钨粉费氏粒度2.6um、钾含量0.0220%；干燥温度80-200℃，干燥时间5-10小时，还原工艺采用常规的氧化钨还原工艺，酸洗、水洗工艺采用常规工艺。

S1-2制备钼粉：将不同费氏粒度的钼粉进行预混合，控制钼粉费氏粒度4.0um；

S1-3合批：将含钾钨粉与预混合钼粉按50：50的比例进行混合，混合时间5h，混合料费氏粒度3.35um；

S2混合料压制：将混合料等静压制，压制压力180MPa，保压时间2min；

S3将压坯在氢气保护气氛下进行烧结，烧结温度2200℃，保温4h。获得钨钼合金。

所得钨钼合金含钨49.5%、含钾0.0100%、钼余量；密度12.71g/cm3，相对密度95.21%。

将所得钨钼合金经旋锻、拉丝，最后在550-750℃拉制成直径0.18mm丝材，丝材抗拉强度可达到2550MPa，比普通热拉钼丝高500MPa。

在同样条件下与前述专利发明的0.18mm复合钼丝进行线切割对比试验，实验结果表明，本实施例制作的钨钼合金丝在6.5A的电流下，切割至断丝，切割时间比对比样高102%以上；切割面积高86%以上。在10.5A的大电流下切割4小时，本发明制作的钨钼合金丝直径减少0.5%，对比样直径减少5%。

实施例2

一种钨钼合金的制备方法，其与实施例1不同的工艺步骤如下：

S1混合料制备

S1-1氧化钾：氧化钨的比例0.14%。含钾钨粉的费氏粒度2.8um、钾含量0.0060%；

S1-2控制钼粉费氏粒度4.5um；

S1-3含钾钨粉与预混合钼粉按30：70的比例进行混合，混合时间6h,混合料费氏粒度3.70um；

S2混合料压制：将混合料等静压制，压制压力180MPa，保压时间2min；

S3将压坯在氢气保护气氛下进行烧结，烧结温度2200℃，保温4h。获得钨钼合金。

所得钨钼合金含钨30.2%、含钾0.0010%、钼余量；密度11.31g/cm³，相对密度95.12%。

将所得钨钼合金经旋锻、拉丝，最后在550-750℃拉制成直径0.18mm丝材，丝材抗拉强度可达到2350MPa，比普通热拉钼丝高300MPa。

在同样条件下与前述专利发明的0.18mm复合钼丝进行线切割对比试验，实验结果表明，本实施例制作的钨钼合金丝在6.5A的电流下，切割至断丝，切割时间比对比样高61.2%以上；切割面积高51.2%以上。在10.5A的大电流下切割4小时，本发明制作的钨钼合金丝直径减少1.1%，对比样直径减少5%。

实施例3

一种钨钼合金的制备方法，其与实施例2不同的工艺步骤如下：

S1混合料制备

S1-3含钾钨粉与预混合钼粉按40：60的比例进行混合，混合时间5.5h，混合料费氏粒度3.60um；

所得钨钼合金含钨40.4%、含钾0.0020%、钼余量；密度密度11.98g/cm3，相对密度95.08%。

将所得钨钼合金经旋锻、拉丝，最后在550-750℃拉制成直径0.18mm丝材，丝材抗拉强度可达到2450MPa，比普通热拉钼丝高400MPa。

在同样条件下与前述专利发明的0.18mm复合钼丝进行线切割对比试验，实验结果表明，本实施例制作的钨钼合金丝在6.5A的电流下，切割至断丝，切割时间比对比样高75.2%以上；切割面积高63.3%以上。在10.5A的大电流下切割4小时，本发明制作的钨钼合金丝直径减少0.5%，对比样直径减少5%。

上述对比样为市售的普通钼丝。

表1 使用寿命对比实验

表2 耐磨性对比实验

由于合金中添加了钨和钾，耐高温性能更好，将本专利获得的钨钼合金经旋锻、拉丝，制成直径0.18mm丝材，丝材抗拉强度可达到2350-2550MPa，比同规格的对比样钼丝高300-500MPa。

用本专利发明的加工成0.18mm合金丝材，在同样条件下与前述对比样的0.18mm钼丝进行线切割对比试验，实验结果表明，本发明制作的钨钼合金丝在6.5A的电流下，切割至断丝，切割时间比对比样高60%以上；切割面积高50%以上。在10.5A的大电流下切割4小时，本发明制作的钨钼合金丝直径减少1.0%以下，对比样直径减少5.0%。对比实验表明本发明的钨钼合金更耐磨、能承受大电流工作，用于线切割电极丝使用寿命更长，由于减少了加工中的换丝次数，自然就提高了加工效率。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明还可以扩展到任何在本说明书、权利要求书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。