[发明专利]一种钨合金材料及其制备方法和在制备铝液过滤盘中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种含钨等金属成分的合金材料及其制备方法和在铝液过滤盘中的应用。

背景技术

1746年德国人波特由明矾制得氧化铝，1854年法国人德维尔（S.C.Deville）用钠还原NaAlCl4结合盐，制得金属铝，当时贵如黄金。随着1886年电解铝的诞生，1888年在美国匹兹堡建立世界第一家电解铝厂，铝的生产正式进入规模化生产阶段。

由于铝具有一系列特殊性能，比如比重轻、导电性好、耐腐蚀、散热快、加工延展性好等等，其应用迅速扩大。当前主要的铝合金品种多达数百种，成为航空、航天、车辆、建筑、电器、食品包装等工业领域的重要材料。

近几年随着LED新光源的蓬勃发展，铝合金大量用于灯具中作为散热器使用，其使用前景已是无可限量。就使用规模来说，铝在有色金属中名列首位，是继钢铁之后第二种被最广泛应用的金属。同时，铝也是有色金属中相对活泼的金属，跟大部分金属元素都能固溶结合。为避免有害杂质元素固溶进铝溶液中，对于过滤铝液的过滤盘的材料提出了非常严格的要求：

1、要求铝液过滤盘的材料耐铝液熔蚀；

2、要求铝液过滤盘的材料具有高温稳定性；

3、要求铝液过滤盘的材料中不含对铝合金性能造成不良影响的元素。

现有的过滤盘材料主要由普通的金属钼成分组成，其配方并不合理，使用过程容易脆裂，熔蚀速度快。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种配方简单、原料易得、工艺简化、制备成本低、综合性能优异的钨合金材料，还相应提供该钨合金材料的制备方法和在制备铝液过滤盘中的应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种钨合金材料，主要由以下质量分数的金属元素组成：

W：85%～95%；

Co：0.1%～1.0%；

Ni：1%～12.0%；

Fe：1%～12.0%；

稀土金属：0.001%～0.1%。

上述的钨合金材料中，优选的，所述钨合金材料由且只由W、Co、Ni、Fe和稀土金属这几种金属元素组成。

上述的钨合金材料中，优选的，所述稀土金属为该系金属元素中的一种或多种的组合，且稀土金属的总质量分数为0.001%～0.1%。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述钨合金材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按上述的各金属元素的质量分数配比，将准备好的各金属粉末及辅助添加剂（例如包括润滑剂、增塑剂、粘接剂、分散剂中的至少一种）置于一容器中混合均匀；在准备好的各金属粉末中，优选的，钨粉为Fw-1级，且平均粒度（Fsss）为3μm～4μm，其它金属粉体的平均粒度（Fsss）为1.0μm～5.0μm；

（2）将上述步骤（1）中得到的混合料用模压方式进行预成型得压坯；

（3）将上述步骤（2）中得到的压坯先加热至600℃以上以脱除所述辅助添加剂，再加热至700℃以上进行预烧；

（4）将上述步骤（3）后得到的粗坯进行高温烧结，烧结温度控制在1450℃～1550℃，烧结保护气氛为氢气或真空；

（5）将上述步骤（4）后得到的半成品进行高温整形，整形时的温度控制在500℃以上，高温整形完成后得到钨合金材料。

上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述金属粉末中的稀土金属元素是以其氧化物或硝酸盐的形式加入。

上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述步骤（1）中的混合的方法包括干法混合或湿法混合；所述干法混合是指混合后的金属粉末中加入其总质量1%以下的辅助添加剂A；所述湿法混合是指混合后的金属粉末中加入其总质量10%以上的辅助添加剂B。

上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述辅助添加剂A为乙醇、甘油、油酸中的至少一种；所述辅助添加剂B为PVA的水溶液。

上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述步骤（2）中，模压时的压强控制在40MPa～200MPa。

上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述混合用的设备为V型混合器、立式球磨桶或卧式球磨桶；混合时的动作方式为滚动、震动或高速搅拌法。

上述的钨合金材料的制备方法中，优选的，所述步骤（3）中选用的设备为卧式脱胶炉、钟罩式脱胶炉或网带炉。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的钨合金材料在制备铝液过滤盘中的应用，所述铝液过滤盘为铝合金铸造过程中用于过滤铝液的金属盘件。