钨和钼都是重要的难熔金属,具有高强度、高密度好、高耐腐蚀性和低的热膨胀系数以及热电子发射能力强的一系列优点,在工业和国防中拥有很广的应用前景,尤其是在航空航天、电子、化工等许多领域已经得到了广泛应用。
但是钨属于体心立方金属,室温塑性差,加工性能极差,无法通过传统机械加工的方法加工成形状复杂的零部件,因此其使用范围得到了很大的限制。而金属注射成形工艺是在传统粉末冶金技术基础上,引入了塑料注射成形的原理,将两者的优点相结合形成的一种新型的零部件近净成形工艺。
金属注射成形工艺具有可以成形任何复杂形状、成本低、批量生产一致性好、成品各向同性的优点,将其用于钨钼零件的生产可以得到密度较高、组织均匀、形状自由度高的注射成形钨钼零件,不仅对钨钼零件扩展应用领域具有推动作用,同时对金属粉末粉末注射成形领域的研究具有促进作用。
利用MIM生产钨钼合金零件所选用的粉末为粒径在2-3微米的高纯钨粉和粒径为3-5微米的高纯钼粉,为提高零件的高温强度和再结晶温度,改善材料经高温热处理后的室温韧性,还在注射喂料的制备过程中加入了适量的粒径为3-5微米的高纯稀土氧化物粉末。
目前,随着粉末制备技术的不断进步,微细钨粉和钼粉的生产成本大幅降低,这也为利用金属注射成形生产纯钨钼零件提供了有利条件。在钨钼喂料制备过程中所选用的粘结剂也是比较廉价和成熟的适合该类材料成形的以低熔点石蜡为主要组元、以高熔点高密度聚乙烯和聚丙烯作为骨架材料的粘结剂体系。
经注射成形后的钨钼零件坯件需要在室温下进行溶剂脱脂,然后再对其进行热脱脂,即可将粘结剂彻底脱除,最后在氢气保护气氛下,钨零件经2320℃烧结,钼制品经1900℃烧结后成为最终成品。成品与传统粉末冶金工艺法生产的钨钼零件相比具有更高的密度和组织均匀性,表面光洁度也大大提高;与传统机械加工相比,生产效率大大提高,生产成本大幅下降,零件的形状复杂性更高。
综上所述,随着金属注射成形工艺的成熟,相关的粉制备技术,混炼设备的不断进步,利用MIM工艺生产钨钼零件的成本优势将更明显,这也将成为纯钨钼零件的最佳生产工艺。
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