一種聚乙烯醇水溶液在金屬粉末冶金成型中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚乙烯醇水溶液在金屬粉末冶金成型中的應(yīng)用，所述的聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為5～20％，所述的金屬粉末包括鎢、鉬、鎳、銅和鐵中的一種或多種；所述的聚乙烯醇水溶液與所述的金屬粉末的質(zhì)量比為(0.5～5)：100。本發(fā)明的聚乙烯醇水溶液不易揮發(fā)，無毒無味、無污染，使用聚乙烯醇水溶液作為金屬粉末冶金中的膠粘劑可以有效減少易揮發(fā)型膠粘劑導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量不均勻性的問題，同時在后續(xù)燒結(jié)過程中直接隨爐脫去而無須增加新的脫膠設(shè)備和脫膠工序，既保護(hù)了環(huán)境、減少了污染，又減低了成本，同時對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性加大了保障。
【專利說明】一種聚乙烯醇水溶液在金屬粉末冶金成型中的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬粉末冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種聚乙烯醇水溶液在金屬粉末冶金成型中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]目前的鎢基高比重合金、鑰合金的粉末冶金金屬成型工序中主要使用工業(yè)蠟、或者酒精與甘油的混合物作為膠粘劑。但工業(yè)蠟在作為成型工序的膠粘劑后，在后續(xù)燒結(jié)工序時需要使用真空脫蠟爐方能去除其中的成分，其工藝工序長、成本高。而酒精與甘油的混合物作為膠粘劑時，其中的酒精極易揮發(fā)造成了環(huán)境的部分污染且而制成的坯料密度不均，這給后續(xù)的壓力加工造成相當(dāng)?shù)牟环€(wěn)定性，成品率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于為了克服現(xiàn)有的鎢基高比重合金、鑰合金在成型過程中使用的膠粘劑會造成環(huán)境污染、且制成的坯料密度不均、產(chǎn)品性能不穩(wěn)定的缺陷，提供了一種聚乙烯醇水溶液在金屬粉末冶金成型中的應(yīng)用。本發(fā)明的聚乙烯醇(PVA)水溶液不易揮發(fā)，無毒無味、無污染，使用聚乙烯醇水溶液作為金屬粉末冶金中的膠粘劑可以有效減少易揮發(fā)型膠粘劑導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量不均勻性的問題，同時在后續(xù)燒結(jié)過程中直接隨爐脫去而無須增加新的脫膠設(shè)備和脫膠工序，既保護(hù)了環(huán)境、減少了污染，又減低了成本，同時對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性加大了保障。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的:
[0005]本發(fā)明提供了一種聚乙烯醇水溶液在金屬粉末冶金成型中的應(yīng)用，所述的聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為5?20%，所述的金屬粉末包括鎢、鑰、鎳、銅和鐵中的一種或多種；所述的聚乙烯醇水溶液與所述的金屬粉末的質(zhì)量比為(0.5?5):100。
[0006]其中，所述的聚乙烯醇可為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種聚乙烯醇，所述的聚乙烯醇的平均聚合度較佳地為500?2500。
[0007]其中，所述的聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度較佳地為10?15%。
[0008]其中，所述的聚乙烯醇水溶液與所述的金屬粉末的質(zhì)量比較佳地為(I?3):100。
[0009]其中，所述的金屬粉末較佳地為鎢O?97%、鑰O?97%、鎳O?20%、銅O?50%和鐵O?20%，但不同時為0，百分比為相對于所述金屬粉末總質(zhì)量的質(zhì)量百分比。所述的金屬粉末更佳地為鎢90 %、鎳7 %和鐵3 %組成的混合物，或鎢97 %、鎳2 %、鐵I %組成的混合物，或鎢90%和銅10%組成的混合物，或鎢80%和銅20%組成的混合物，或鎢93%、鎳5 %和銅2 %組成的混合物，或鎢90 %、鎳7 %和銅3 %組成的混合物，或鑰85 %和銅15 %組成的混合物，或鑰80%和銅20%組成的混合物，或鑰50%和銅50%組成的混合物，或鎢93 %、鎳5 %和鐵2 %組成的混合物。
[0010]其中，所述的成型的方法可為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種粉末冶金成型方法，較佳地為先進(jìn)行模壓壓制成型、注射成型或粉末軋制成型，再進(jìn)行燒結(jié)。所述的模壓壓制成型、注射成型或粉末軋制成型的單位壓制壓力較佳地為0.5?1.0T/cm2 (即0.5?1.0噸/平方厘米)，所述的燒結(jié)的溫度較佳地為1300?1600°C，所述的燒結(jié)較佳地在氨分解氣氛、氫氣氣氛或(1.0?5.0) X 1^2Pa真空氣氛下進(jìn)行燒結(jié)。
[0011]本發(fā)明將聚乙烯醇粉末與水混合后，加熱至50?100°C，攪拌均勻即得聚乙烯醇水溶液，在室溫下(10?30°C)加入到金屬粉末中，攪拌均勻，成型，即可。本發(fā)明的金屬粉末冶金成型后產(chǎn)品的密度在9.45?18.4g/cm3之間。
[0012]在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。
[0013]本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。
[0014]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明的聚乙烯醇(PVA)水溶液不易揮發(fā)，無毒無味、無污染，使用聚乙烯醇水溶液作為金屬粉末冶金中的膠粘劑可以有效減少易揮發(fā)型膠粘劑導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量不均勻性的問題，同時在后續(xù)燒結(jié)過程中直接隨爐脫去而無須增加新的脫膠設(shè)備和脫膠工序，既保護(hù)了環(huán)境、減少了污染，又減低了成本，同時對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性加大了保障。

【具體實施方式】
[0015]下面通過實施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。
[0016]實施例1
[0017](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量60g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為1600?1800)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0018](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至50°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0019](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有鎢(重量百分比:90%)、鎳(重量百分比:7%)、鐵(重量百分比:3%)的混合粉末中，均勻攪拌。
[0020](4)將混合粉末在粉末軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)軋制成型，單位軋制壓力為0.8T/cm2，隨后在氨分解氣氛下進(jìn)行1500°C高溫?zé)Y(jié)，即可加工成90WNiFe高比重合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度可達(dá)17.0±0.15g/cm3，顯微硬度HRV(也稱維氏硬度)為285±10，碳含量小于0.05wt%。
[0021]實施例2
[0022](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為2400?2500)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0023](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至100°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0024](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有鎢(重量百分比:97%)、鎳(重量百分比:2%)、鐵(重量百分比:1%)的混合粉末中，并攪拌均勻。
[0025](4)將混合粉末進(jìn)行模壓壓制成型，單位壓制壓力為0.9T/cm2，然后在
1.5X10_2Pa真空氣氛下進(jìn)行1530°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得97WNiFe高比重合金零件，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度可達(dá)18.3±0.15g/cm3，硬度HRV為305±10，碳含量小于0.05wt%o
[0026]實施例3
[0027](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為2000?2200)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0028](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至80°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0029](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照1.0%的重量比加入混有鎢(重量百分比:90% )、銅(重量百分比:10% )的混合粉末中，均勻攪拌。
[0030](4)混合粉末采用注射成型方法進(jìn)行成型，成型壓力為0.6T/cm2，然后在氫氣氣氛下進(jìn)行1480°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得90WCU合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為17.1±0.15g/cm3，硬度HRV為260± 10，碳含量小于0.05wt%。
[0031]實施例4
[0032](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量150g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為1800?2000)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0033](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至100°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0034](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照5.0%的重量比加入混有鎢(重量百分比:80% )、銅(重量百分比:20% )的混合粉末中，均勻攪拌。
[0035](4)混合粉末在粉末軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)軋制成型、單位軋制壓力為0.9T/cm2，然后在氫氣氣氛下進(jìn)行1450°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得SOWCu合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為15.4±0.16g/cm3，硬度HRV為240±9，碳含量小于0.05wt%。
[0036]實施例5
[0037](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為2400?2500)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0038](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至100°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0039](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照3.0%的重量比加入混有鎢(重量百分比:93%)、鎳(重量百分比:5%)、銅(重量百分比:2%)的混合粉末中，并且攪拌均勻。
[0040](4)混合粉末進(jìn)行模壓壓制成型，單位壓制壓力為1.0T/cm2，然后在氨分解氣氛下進(jìn)行1500°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得93WNiCu合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為17.6±0.14g/cm3，硬度HRV為290± 11，碳含量小于0.05wt%。
[0041]實施例6
[0042](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量60g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為1800?2000)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0043](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至95 °C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0044](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照4.0%的重量比加入混有鎢(重量百分比:90%)、鎳(重量百分比:7%)、銅(重量百分比:3%)的混合粉末中，并且攪拌均勻。
[0045](4)混合粉末采用注射成型進(jìn)行成型，成型壓力為0.7T/cm2，然后在5.0X10_2Pa氣氛下進(jìn)行1450°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得90WNiCu合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為17.1±0.15g/cm3，硬度HRV為280± 10，碳含量小于0.05wt%。
[0046]實施例7
[0047](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量150g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為1600?1800)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0048](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至90°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0049](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照5.0%的重量比加入混有鑰(重量百分比:85% )、銅(重量百分比:15% )的混合粉末中，并且攪拌均勻。
[0050](4)混合粉末進(jìn)行模壓壓制成型，單位壓制壓力為1.0T/cm2，然后在氫氣氣氛下進(jìn)行1400°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得85MoCu合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為9.9±0.12g/cm3，硬度HRV為230±8，碳含量小于0.05wt%。
[0051]實施例8
[0052](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量200g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為2200?2400)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0053](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至50°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0054](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有鑰(重量百分比:80% )、銅(重量百分比:20% )的混合粉末中，并且攪拌均勻。
[0055](4)混合粉末采用注射成型進(jìn)行成型，成型壓力為0.6T/cm2，然后在氨分解氣氛下進(jìn)行1400°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得SOMoCu合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為9.85±0.llg/cm3，硬度HRV為210±9，碳含量小于0.05wt%o
[0056]實施例9
[0057](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量10g的聚乙烯醇粉末(平均聚合度η為2400?2500)，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0058](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至70°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0059](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照5%的重量比加入混有鑰(重量百分比:50% )、銅(重量百分比:50% )的混合粉末中，并且攪拌均勻。
[0060](4)混合粉末在粉末軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)軋制成型，單位軋制壓力為0.8T/cm2，隨后在氨分解氣氛下進(jìn)行1300°C高溫?zé)Y(jié)，即可制得50MoCu合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為9.45±0.13g/cm3，硬度HRV為145±8，碳含量小于
0.05wt % ο
[0061]實施例10
[0062](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量10g平均聚合度η為500?700的聚乙烯醇粉末，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0063](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至80°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0064](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照3%的重量比加入混有鑰(重量百分比:85% )、銅(重量百分比:15% )的混合粉末中，并且攪拌均勻。
[0065](4)混合粉末在粉末軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)軋制成型，單位軋制壓力為0.8T/cm2,隨后在氫氣氣氛下進(jìn)行1350°C高溫?zé)Y(jié)，制得85MoCu合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為9.9±0.llg/cm3，硬度HRV為230± 10，碳含量小于0.05wt%。
[0066]實施例11
[0067](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量60g平均聚合度η為1100?1300的聚乙烯醇粉末，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0068](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至70°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0069](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照1.5%的重量比加入混有鎢(重量百分比:93%)、鎳(重量百分比:5%)、鐵(重量百分比:2%)的混合粉末中，均勻攪拌。
[0070](4)將混合粉末在粉末軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)軋制成型，單位軋制壓力為0.8T/cm2，隨后在氨分解氣氛下進(jìn)行1500°C高溫?zé)Y(jié)，加工成93WNiFe高比重合金材料，所獲得的材料性能均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為17.5±0.15g/cm3，硬度HRV為290±9，碳含量小于 0.05wt%o
[0071]對比實施例1
[0072](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量40g平均聚合度η為1100?1300的聚乙烯醇粉末，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0073](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至70°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0074](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照0.5%的重量比加入混有鎢(重量百分比:93%)、鎳(重量百分比:5%)、鐵(重量百分比:2%)的混合粉末中，均勻攪拌。
[0075](4)將混合粉末在粉末軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)軋制成型，單位軋制壓力為0.8T/cm2，隨后在氨分解氣氛下進(jìn)行1500°C高溫?zé)Y(jié)，加工成93WNiFe高比重合金材料，所獲得的材料性能不夠均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為17.5 ±0.3g/cm3,硬度HRV為290 ± 15，碳含量小于0.05wt%o
[0076]對比實施例2
[0077](I)用電子秤稱量純凈水lOOOg，并用電子稱稱量300g平均聚合度η為1100?1300的聚乙烯醇粉末，加入盛有純凈水的容器內(nèi)。
[0078](2)采用電磁爐對盛水的燒杯進(jìn)行加熱至70°C，并且持續(xù)攪拌，直至配成均勻溶液。
[0079](3)常溫下，將此聚乙烯醇溶液按照5.5%的重量比加入混有鎢(重量百分比:93%)、鎳(重量百分比:5%)、鐵(重量百分比:2%)的混合粉末中，均勻攪拌。
[0080](4)將混合粉末在粉末軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)軋制成型，單位軋制壓力為0.8T/cm2，隨后在氨分解氣氛下進(jìn)行1500°C高溫?zé)Y(jié)，加工成93WNiFe高比重合金材料，所獲得的材料性能不夠均勻，在不同部位取樣進(jìn)行測試，密度為17.5±0.5g/cm3，硬度HRV為290±35，碳含量為 0.08wt%o
【權(quán)利要求】
1.一種聚乙烯醇水溶液在金屬粉末冶金成型中的應(yīng)用，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為5?20%，所述的金屬粉末包括鎢、鑰、鎳、銅和鐵中的一種或多種；所述的聚乙烯醇水溶液與所述的金屬粉末的質(zhì)量比為(0.5?5):100。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的聚乙烯醇的平均聚合度為500?2500。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10?15%。
4.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液與所述的金屬粉末的質(zhì)量比為(I?3):100。
5.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的金屬粉末為鎢O?97%、鑰O?97%、鎳O?20%、銅O?50%和鐵O?20%,但不同時為O,百分比為相對于所述金屬粉末總質(zhì)量的質(zhì)量百分比。
6.如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的金屬粉末為鎢90%、鎳7%和鐵3%組成的混合物，或鎢97%、鎳2%、鐵I %組成的混合物，或鎢90%和銅10%組成的混合物，或鎢80%和銅20%組成的混合物，或鎢93%、鎳5%和銅2%組成的混合物，或鎢90%、鎳7%和銅3%組成的混合物，或鑰85%和銅15%組成的混合物，或鑰80%和銅20%組成的混合物，或鑰50 %和銅50 %組成的混合物，或鎢93 %、鎳5 %和鐵2 %組成的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的成型為先進(jìn)行模壓壓制成型、注射成型或粉末軋制成型，再進(jìn)行燒結(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的模壓壓制成型、注射成型或粉末軋制成型的單位壓制壓力為0.5?1.0T/cm2。
9.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的燒結(jié)的溫度為1300?1600°C。
10.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的燒結(jié)在氨分解氣氛、氫氣氣氛或(1.0?5.0) X 10_2Pa真空氣氛下進(jìn)行燒結(jié)。
【文檔編號】B22F1/00GK104226978SQ201410226428
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】王濤 申請人:上海瑞鉬特金屬新材料有限公司