一種稀土鎢電極材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種稀土鎢電極材料的制備方法，包括預(yù)還原、摻雜、氫氣還原、成型、預(yù)燒結(jié)、垂熔燒結(jié)、中頻感應(yīng)燒結(jié)等步驟。本發(fā)明的稀土鎢電極材料的制備方法是以細(xì)化和均勻彌散稀土第二相為目標(biāo)，將鎢的化合物作為制備高性能鎢電極材料的新方向，選用四方銨鎢青銅為摻雜原料，經(jīng)專(zhuān)利設(shè)備摻雜、銨鎢青銅一步還原、中溫垂熔燒結(jié)與中頻感應(yīng)燒結(jié)，它解決了電極材料稀土第二相晶粒粗細(xì)嚴(yán)重不均、揮發(fā)損失大、加工成品率低、能耗高、焊接性能不佳等問(wèn)題，加工成品率大于85%，綜合動(dòng)力消耗降低10%以上，具有工藝技術(shù)先進(jìn)、流程短，電極材料中稀土相細(xì)小而均勻，質(zhì)量穩(wěn)定、加工和使用性能好，易于規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種稀土鎢電極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎢冶金技術(shù)，尤其是一種稀土鎢電極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎢具有熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度好、熱電子發(fā)射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，添加電子逸出功低的稀土鈰、鑭、釔元素的鎢基材料在熱電子發(fā)射材料中獲得最佳應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于惰性氣體保護(hù)焊、等離子體焊接、切割、熱噴涂及電真空等領(lǐng)域。其出現(xiàn)和發(fā)展帶動(dòng)了焊接技術(shù)的發(fā)展，摩天大樓、大跨度橋梁、壓力管道容器、船舶等大型結(jié)構(gòu)件的建設(shè)均離不開(kāi)氬弧焊接技術(shù)。對(duì)電極材料不但有可靠性和穩(wěn)定性的要求，還要求材料省、成本低。
[0003]采用稀土氧化物作為彌散強(qiáng)化的第二相加入鎢基體中，可以提高鎢電極的再結(jié)晶溫度、降低電子逸出功、延長(zhǎng)使用壽命、提高材料綜合性能，特別是多種稀土復(fù)合添加，可使電極承載電流范圍更寬，焊接性能優(yōu)于釷鎢電極。但目前的傳統(tǒng)制備技術(shù)采用氧化鎢摻雜、兩次氫氣還原生成鎢粉、鎢粉添加粘結(jié)劑模壓成型、二帶溫區(qū)預(yù)燒結(jié)、垂熔燒結(jié)得到鎢條。存在工藝流程長(zhǎng)，粉末形貌和粒度分布不適用于冷等靜壓成型，高的燒結(jié)溫度使稀土第二相在鎢條中的保有量低、彌散不均勻，加工成材率低等缺陷。現(xiàn)有專(zhuān)利ZL 200710099088.7、ZL 200710099090.4成果顯示，其成品率都小于80%。因此，高性能、低成本制備鎢電極材料以滿(mǎn)足高端裝備制造業(yè)的需要顯得尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)【背景技術(shù)】存在的缺陷，提供一種稀土鎢電極材料的制備方法，該制備方法所得稀土鎢電極材料的稀土第二相晶粒細(xì)小而均勻、無(wú)偏析、稀土元素保有率高，加工性能好，且成品率在85%以上，動(dòng)力消耗減少10%以上。
[0005]本發(fā)明的稀土鎢電極材料的制備方法，包括以下步驟:
A、預(yù)還原，選用符合GB/T10116—2007中APT — O牌號(hào)的仲鎢酸銨，采用常規(guī)技術(shù)通過(guò)四帶溫區(qū)還原爐，經(jīng)氫氣還原生成費(fèi)氏粒度為8 μ m-12 μ m的銨鎢青銅(簡(jiǎn)稱(chēng)ATB)；
B、摻雜，將銨鎢青銅濕法摻入鈰、鑭、釔的單元(指三種稀土元素中的任何一種)或二元(指三種稀土元素中的任何二種)或三元(指三種稀土元素都摻入)的稀土硝酸鹽溶液中，經(jīng)攪拌、混合、干燥后，稀土化合物吸附于銨鎢青銅的孔隙內(nèi)，得到稀土總量為1.0%?4.0%的慘雜按鶴青銅；
C、氫氣還原，將B工序所得的摻雜銨鎢青銅用六帶溫區(qū)還原爐，在還原溫度為630°C?960 °C，氫氣流量為2.0 m3/h?3.0m3/h，氫氣露點(diǎn)< -60°C，周期推舟速度為30min?40min,裝舟量為320g?420g工藝條件下，制得費(fèi)氏粒度為1.20 μ m?2.2 μ m的摻雜鎢粉；
D、成型，將C工序所得摻雜鎢粉在混粉機(jī)中混合25min?30min后，采用常規(guī)技術(shù)將單根重量為2000± IOg鎢粉裝入直徑為28±0.2mm的彈性模套內(nèi)，使用冷等靜壓機(jī)壓制成型，最高壓制壓力為160 Mpa?180Mpa,得到尺寸為Φ21?22_X長(zhǎng)500mm的鶴還條；E、預(yù)燒結(jié)，采用常規(guī)技術(shù)將D工序所得鎢坯條置于鑰舟內(nèi)，在氫氣保護(hù)下，經(jīng)1200°C~135CTC 預(yù)燒結(jié) 30min ~45min ；
F、垂熔燒結(jié)，將E工序所得鎢坯條置于垂熔罩內(nèi)，在露點(diǎn)<-60°C的氫氣保護(hù)下，中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)制度為一段升溫、一段保溫，燒結(jié)電流在12min內(nèi)由O上升至2800-3000A，保溫IOmin,電流/時(shí)間參數(shù)為升溫(0-3000A)/12min、保溫3000A/10min，冷卻，出料，產(chǎn)出用于中頻感應(yīng)燒結(jié)的鎢條； G、中頻感應(yīng)燒結(jié)，將F工序所得鎢條裝入中頻感應(yīng)爐的鎢坩堝內(nèi)，在露點(diǎn)<_60°C，流量為(2.5±0.4)m3/h的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)制度為三段升溫、三段保溫，第一段由常溫升溫至(1600-1800) °C，時(shí)間 4h，保溫 2h ;第二段由(1600-1800) °C升溫至(1900-2100) V，時(shí)間3h，保溫2h ;第三段由(1900-2100)°C升溫至(2200-2400)°C，時(shí)間3h，保溫6h，停止加熱，降溫至200°C，出料，溫度/時(shí)間參數(shù)為升溫:(常溫--1800°C)/4h、保溫:1800°C /2h、升溫:(1800—2000)。。/3h、保溫:20000C /2h、升溫:(2000—2300)。。/3h、保溫:2300°C /6h、降溫:(2300— 200)°C /10h，產(chǎn)出稀土鎢棒斷面結(jié)晶細(xì)小而均勻，稀土元素保有量大于95%，密度≤17.80g/cm3、晶粒度≤10000個(gè)/mm2。
[0006]本發(fā)明的稀土鎢電極材料的制備方法區(qū)別在于采用四方銨鎢青銅為摻雜原料、經(jīng)摻雜、一步還原生產(chǎn)鎢粉、冷等靜壓成型、中溫垂熔燒結(jié)和中頻感應(yīng)燒結(jié)，其作用原理和創(chuàng)新點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明選用微細(xì)裂紋多、比表面積大的銨鎢青銅作摻雜原料，鈰、鑭、釔的稀土硝酸鹽溶液易于向內(nèi)部深處滲透，吸附能力強(qiáng)，摻雜效果好；
2、本發(fā)明采用摻雜銨鎢青銅一步還原直接生成鎢粉，充分利用六帶溫區(qū)還原爐和銨鎢青銅易于還原的優(yōu)點(diǎn)，且鎢粉粒度呈良好的正態(tài)分析，為冷等靜壓成型創(chuàng)造了條件；
3、本發(fā)明燒結(jié)制度采用垂熔燒結(jié)和中頻感應(yīng)燒結(jié)相結(jié)合的方式，可使高溫?zé)Y(jié)溫度在低于熔斷電流80%的條件下進(jìn)行，低熔點(diǎn)雜質(zhì)揮發(fā)徹底，稀土第二相晶粒細(xì)小而均勻，稀土元素保有量大于95%，無(wú)須切頭而提高成品率，中頻感應(yīng)燒結(jié)熱損失小，電耗量大幅下降等。
[0007]本發(fā)明的稀土鎢電極材料的制備方法是以細(xì)化和均勻彌散稀土第二相為目標(biāo)，將鎢的化合物作為制備高性能鎢電極材料的新方向，選用四方銨鎢青銅為摻雜原料，經(jīng)專(zhuān)利設(shè)備摻雜、銨鎢青銅一步還原、中溫垂熔燒結(jié)與中頻感應(yīng)燒結(jié)。解決了電極材料稀土第二相晶粒粗細(xì)嚴(yán)重不均、揮發(fā)損失大、加工成品率低、能耗高、焊接性能不佳等問(wèn)題。加工成品率大于85%，綜合動(dòng)力消耗降低10%以上。具有工藝技術(shù)先進(jìn)、流程短，電極材料中稀土相細(xì)小而均勻，質(zhì)量穩(wěn)定、加工和使用性能好，易于規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例1:
一種稀土鎢電極材料的制備方法，包括以下步驟:
1、預(yù)還原，選用符合GB/T10116—2007中APT — O牌號(hào)的仲鎢酸銨，采用四帶溫區(qū)還原爐，溫度制度為350°C、380°C、420°C、450°C，氫氣流量為0.35m3/h，輕度還原生成費(fèi)氏粒度為10 μ m的四方銨鎢青銅(簡(jiǎn)稱(chēng)ATB)；
2、摻雜，采用公司實(shí)用新型專(zhuān)利——藍(lán)鎢摻雜干燥機(jī)(ZL201220438481.0)，將銨鎢青銅濕法摻入二氧化鈰(CeO2)2.1%的硝酸亞鈰溶液中，經(jīng)攪拌、混合、0.30Mpa的蒸汽干燥后，硝酸亞鈰吸附于銨鎢青銅的孔隙內(nèi)，二氧化鈰(CeO2)為2.1%的摻鈰銨鎢青銅；
3、氫氣還原，將摻鈰銨鎢青銅用六帶溫區(qū)還原爐，在還原溫度為630V、680 V、750 V、850°C、920°C、960°C，氫氣流量為2.0 m3/h,氫氣露點(diǎn)為_(kāi)65°C，周期推舟速度為32min，裝舟量為360g的工藝條件下，制得費(fèi)氏粒度為1.75 μ m的摻鈰鎢粉；
4、成型，將摻鈰鎢粉在混粉機(jī)中混合30min，采用常規(guī)技術(shù)將單根重量為2000g鎢粉裝入直徑為28mm的彈性模套內(nèi)，使用冷等靜壓機(jī)壓制成型，最高壓制壓力為166 Mpa，得到尺寸為Φ21.5mmX長(zhǎng)500mm的鋪鶴還條；
5、預(yù)燒結(jié)，采用常規(guī)技術(shù)將鎢坯條置于底部墊剛玉砂的鑰舟內(nèi)，在氫氣保護(hù)下，經(jīng)1200 °C 預(yù)燒結(jié) 45min ；
6、垂熔燒結(jié)，將預(yù)燒結(jié)鈰鎢坯條置于垂熔罩內(nèi)，在露點(diǎn)為_(kāi)66°C的氫氣保護(hù)下中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)制度為一段升溫、一段保溫，燒結(jié)電流在12min內(nèi)由O上升至2800A，保溫lOmin，冷卻，出料，產(chǎn)出用于中頻感應(yīng)燒結(jié)的鈰鎢條；
7、中頻感應(yīng)燒結(jié)，將經(jīng)中溫垂熔燒結(jié)的鈰鎢條裝入中頻感應(yīng)爐的鎢坩堝內(nèi)，在露點(diǎn)為_(kāi)65°C，流量為2.5m3/h的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)制度為三段升溫、三段保溫，第一段由常溫升溫至1600°C，時(shí)間4h，保溫2h ;第二段由1600°C升溫至1900°C，時(shí)間3h，保溫2h ;第三段由1900°C升溫至2250°C，時(shí)間3h，保溫6h，停止加熱，降溫至200°C，出料。
[0009]產(chǎn)出鈰鎢棒斷面結(jié)晶細(xì)小而均勻，二氧化鈰保有量達(dá)96%，密度≥17.80g/cm3、晶粒度≥16000個(gè)/ mm2。成品率達(dá)95.8%，電耗量較常規(guī)技術(shù)下降18.6%。
[0010]稀土鎢棒采用常規(guī)技術(shù)經(jīng)旋鍛、退火、拉伸、研磨、探傷加工和測(cè)試，產(chǎn)品易于引弧、穩(wěn)弧，許用電流提高5.8%，成品率大于87.6%。
[0011]實(shí)施例2:
一種稀土鎢電極材料的制備方法，包括以下步驟:
1、預(yù)還原，選用符合GB/T10116—2007中APT — O牌號(hào)的仲鎢酸銨，采用四帶溫區(qū)還原爐，溫度制度為320°C、380°C、420°C、460°C，氫氣流量為0.40m3/h，輕度還原生成費(fèi)氏粒度為10.5μπι的四方銨鎢青銅(簡(jiǎn)稱(chēng)ATB)；
2、摻雜，采用公司實(shí)用新型專(zhuān)利——藍(lán)鎢摻雜干燥機(jī)，將銨鎢青銅濕法摻入氧化鑭(La2O3) 1- 6%的硝酸鑭溶液中，經(jīng)攪拌、混合、0.30Mpa的蒸汽干燥后，硝酸鑭吸附于銨鎢青銅的孔隙內(nèi)，得到氧化鑭(La2O3) 1.6%的銨鎢青銅；
3、氫氣還原，將摻鑭銨鎢青銅用六帶溫區(qū)還原爐，在還原溫度為650°C、700V、780 V、860°C、950°C、900°C，氫氣流量為2.5 m3/h,氫氣露點(diǎn)為_(kāi)65°C，周期推舟速度為30min，裝舟量為320g的工藝條件下，制得費(fèi)氏粒度為1.45 μ m的摻鑭鎢粉；
4、成型，將摻鑭鎢粉在混粉機(jī)中混合30min，采用常規(guī)技術(shù)將單根重量為2000g鎢粉裝入直徑為28mm的彈性模套內(nèi)，使用冷等靜壓機(jī)壓制成型，最高壓制壓力為160 Mpa，得到尺寸為Φ22mmX 500mm的鑭鶴還條；
5、預(yù)燒結(jié)，采用常規(guī)技術(shù)將鑭鎢坯條置于底部墊剛玉砂的鑰舟內(nèi)，在氫氣保護(hù)下，經(jīng)1300 °C 預(yù)燒結(jié) 40min ；
6、垂熔燒結(jié)，將預(yù)燒結(jié)鑭鎢坯條置于垂熔罩內(nèi)，在露點(diǎn)為-70°C的氫氣保護(hù)下中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)制度為一段升溫、一段保溫，燒結(jié)電流在12min內(nèi)由O上升至3000A，保溫lOmin，冷卻，出料，產(chǎn)出用于中頻感應(yīng)燒結(jié)的鑭鎢條；7、中頻感應(yīng)燒結(jié)，將經(jīng)中溫垂熔燒結(jié)的鑭鎢條裝入中頻感應(yīng)爐的鎢坩堝內(nèi)，在露點(diǎn)為_(kāi)70°C，流量為2.5m3/h的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)制度為三段升溫、三段保溫，第一段由常溫升溫至1800°C，時(shí)間4h，保溫2h ;第二段由1800°C升溫至2000°C，時(shí)間3h，保溫2h ;第三段由2000°C升溫至2300°C，時(shí)間3h，保溫6h，停止加熱，降溫至200°C，出料。
[0012]產(chǎn)出鑭鎢棒斷面結(jié)晶細(xì)小而均勻，氧化鑭保有量達(dá)94%，密度≥ 17.90g/cm3、晶粒度≥14000個(gè)/mm2。成品率達(dá)93.5%，電耗量較常規(guī)技術(shù)下降17.2%。
[0013]稀土鎢棒采用常規(guī)技術(shù)經(jīng)旋鍛、退火、拉伸、研磨、探傷加工和測(cè)試，產(chǎn)品易于引弧、穩(wěn)弧，許用電流提高9.6%，成品率大于86.5%。
[0014]實(shí)施例3:
一種稀土鎢電極材料的制備方法，包括以下步驟:
1、預(yù)還原，選用符合GB/T10116—2007中APT — O牌號(hào)的仲鎢酸銨，采用四帶溫區(qū)還原爐，溫度制度為320°C、360°C、410°C、450°C，氫氣流量為0.35m3/h，輕度還原生成費(fèi)氏粒度為10.5μπι的四方銨鎢青銅(簡(jiǎn)稱(chēng)ATB)；
2、摻雜，采用公司實(shí)用新型專(zhuān)利——藍(lán)鎢摻雜干燥機(jī)，將銨鎢青銅濕法摻入氧化釔(Y2O3) 3.5%的硝酸釔溶液中，經(jīng)攪拌、混合、0.25Mpa的蒸汽干燥后，硝酸釔吸附于銨鎢青銅的孔隙內(nèi)，得到氧化釔(Y2O3) 3.5%的銨鎢青銅；
3、氫氣還原，將摻釔銨鎢青銅用六帶溫區(qū)還原爐，在還原溫度為670°C、720V、800 V、880°C、950°C、900°C，氫氣流量為2.5 m3/h,氫氣露點(diǎn)為_(kāi)65°C，周期推舟速度為40min，裝舟量為380g的工藝條件下，制得費(fèi)氏粒度為2.05 μ m的摻釔鎢粉；
4、成型，將摻釔鎢粉在混粉機(jī)中混合30min，采用常規(guī)技術(shù)將單根重量為2000g鎢粉裝入直徑為28mm的彈性模套內(nèi)，使用冷等靜壓機(jī)壓制成型，最高壓制壓力為170 Mpa，得到尺寸為Φ 21_ X 500mm的乾鶴還條；
5、預(yù)燒結(jié)，采用常規(guī)技術(shù)將釔鎢坯條置于底部墊剛玉砂的鑰舟內(nèi)，在氫氣保護(hù)下，經(jīng)1300 °C 預(yù)燒結(jié) 40min ；
6、垂熔燒結(jié)，將預(yù)燒結(jié)釔鎢坯條置于垂熔罩內(nèi)，在露點(diǎn)為-70°C的氫氣保護(hù)下中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)制度為一段升溫、一段保溫，燒結(jié)電流在12min內(nèi)由O上升至2900A，保溫lOmin，冷卻，出料，產(chǎn)出用于中頻感應(yīng)燒結(jié)的釔鎢條；
7、中頻感應(yīng)燒結(jié)，將經(jīng)中溫垂熔燒結(jié)的釔鎢條裝入中頻感應(yīng)爐的鎢坩堝內(nèi)，在露點(diǎn)為-70°C，流量為2.5m3/h的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)制度為三段升溫、三段保溫，第一段由常溫升溫至1700°C，時(shí)間4h，保溫2h ;第二段由1700°C升溫至1900°C，時(shí)間3h，保溫2h ;第三段由1900°C升溫至2250°C，時(shí)間3h，保溫6h，停止加熱，降溫至200°C，出料。
[0015]產(chǎn)出釔鎢棒斷面結(jié)晶細(xì)小而均勻，氧化釔保有量達(dá)95%，密度≥ 17.80g/cm3、晶粒度≥20000個(gè)/mm2。成品率達(dá)94.2%，電耗量較常規(guī)技術(shù)下降19.5%。
[0016]稀土鎢棒采用常規(guī)技術(shù)經(jīng)旋鍛、退火、拉伸、研磨、探傷加工和測(cè)試，產(chǎn)品易于引弧、穩(wěn)弧，弧束細(xì)長(zhǎng)，許用電流提高6.9%，成品率大于88.2%。
[0017]實(shí)施例4:
一種稀土鎢電極材料的制備方法，包括以下步驟:
1、預(yù)還原，選用符合GB/T10116— 2007中APT — O牌號(hào)的仲鎢酸銨，采用四帶溫區(qū)還原爐，溫度制度為320°C、350°C、400°C、460°C，氫氣流量為0.35m3/h，輕度還原生成費(fèi)氏粒度為11.5μπι的四方銨鎢青銅(簡(jiǎn)稱(chēng)ATB)；
2、摻雜，采用公司實(shí)用新型專(zhuān)利——藍(lán)鎢摻雜干燥機(jī)，將銨鎢青銅濕法摻入按二氧化鈰(CeO2):氧化釔(Y2O3) = 1:3，總量為4.0%的混合硝酸鹽溶液中，經(jīng)攪拌、混合、0.25Mpa的蒸汽干燥后，硝酸亞鈰和硝酸釔吸附于銨鎢青銅的孔隙內(nèi)，得到稀土氧化物總量為3.5%的按鶴青銅；
3、氫氣還原，將摻鈰和釔銨鎢青銅用六帶溫區(qū)還原爐，在還原溫度為650°C、750°C、850°C、900°C、950°C、90(rC，氫氣流量為3.0 m3/h，氫氣露點(diǎn)為-65°C，周期推舟速度為35min，裝舟量為400g的工藝條件下，制得費(fèi)氏粒度為1.85 μ m的二元(指鈰和釔)摻雜鎢粉；
4、成型，將二元摻雜鎢粉在混粉機(jī)中混合30min，采用常規(guī)技術(shù)將單根重量為2000g鎢粉裝入直徑為28mm的彈性模套內(nèi)，使用冷等靜壓機(jī)壓制成型，最高壓制壓力為180 Mpa，得到尺寸為Φ 2ImmX 500mm的二元摻雜鶴還條；
5、預(yù)燒結(jié)，采用常規(guī)技術(shù)將二元摻雜鎢坯條置于底部墊剛玉砂的鑰舟內(nèi)，在氫氣保護(hù)下，經(jīng)1350°C預(yù)燒結(jié)35min ；
6、垂熔燒結(jié)，將預(yù)燒結(jié)二元摻雜鎢坯條置于垂熔罩內(nèi)，在露點(diǎn)為_(kāi)70°C的氫氣保護(hù)下中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)制度為一段升溫、一段保溫，燒結(jié)電流在12min內(nèi)由O上升至2800A，保溫lOmin，冷卻，出料，產(chǎn)出用于中頻感應(yīng)燒結(jié)的二元摻雜鎢條；
7、中頻感應(yīng)燒結(jié)，將經(jīng)中溫垂熔燒結(jié)的二元摻雜鎢條裝入中頻感應(yīng)爐的鎢坩堝內(nèi)，在露點(diǎn)為_(kāi)70°C，流量為2.8m3/h的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)制度為三段升溫、三段保溫，第一段由常溫升溫至1800°C，時(shí)間4h，保溫2h ;第二段由1800°C升溫至2000°C，時(shí)間3h，保溫2h ；第三段由2000°C升溫至2350°C，時(shí)間3h，保溫6h，停止加熱，降溫至200°C，出料。
[0018]產(chǎn)出二元摻雜鎢棒斷面結(jié)晶細(xì)小而均勻，氧化物保有量達(dá)94.2%，密度> 17.90g/cm3、晶粒度≥16000個(gè)/mm2。成品率達(dá)94.5%，電耗量較常規(guī)技術(shù)下降17.5%。
[0019]稀土鎢棒采用常規(guī)技術(shù)經(jīng)旋鍛、退火、拉伸、研磨、探傷加工和測(cè)試，產(chǎn)品易于引弧、穩(wěn)弧，許用電流提高10.3%，成品率大于87.4%。
[0020]實(shí)施例5:
一種稀土鎢電極材料的制備方法，包括以下步驟:
1、預(yù)還原，選用符合GB/T10116—2007中APT — O牌號(hào)的仲鎢酸銨，采用四帶溫區(qū)還原爐，溫度制度為320°C、350°C、400°C、460°C，氫氣流量為0.35m3/h，輕度還原生成費(fèi)氏粒度為12 μ m的四方銨鎢青銅(簡(jiǎn)稱(chēng)ATB)；
2、摻雜，采用公司實(shí)用新型專(zhuān)利——藍(lán)鎢摻雜干燥機(jī)，將銨鎢青銅濕法摻入按二氧化鈰(CeO2):氧化鑭(La2O3):氧化釔(Y2O3) =1:1:3，總量為2.2%的混合硝酸鹽溶液中，經(jīng)攪拌、混合、0.25Mpa的蒸汽干燥后，硝酸鹽吸附于銨鎢青銅的孔隙內(nèi)，得到稀土氧化物總量為
2.2%的銨鎢青銅；
3、氫氣還原，將摻鈰、鑭、釔的銨鎢青銅用六帶溫區(qū)還原爐，在還原溫度為650°C、750°C、850°C、900°C、95(rC、90(rC，氫氣流量為3.0 m3/h，氫氣露點(diǎn)為_(kāi)65°C，周期推舟速度為35min，裝舟量為400g的工藝條件下，制得費(fèi)氏粒度為1.85 μ m的三元(指鈰、鑭和釔)摻雜鎢粉；
4、成型，將三元摻雜鎢粉在混粉機(jī)中混合30min，采用常規(guī)技術(shù)將單根重量為2000g鎢粉裝入直徑為28mm的彈性模套內(nèi)，使用冷等靜壓機(jī)壓制成型，最高壓制壓力為175 Mpa，得到尺寸為Φ21.5mmX 500mm的三元摻雜鎢坯條；
5、預(yù)燒結(jié)，采用常規(guī)技術(shù)將三元摻雜鎢坯條置于底部墊剛玉砂的鑰舟內(nèi)，在氫氣保護(hù)下，經(jīng)1350°C預(yù)燒結(jié)35min ；
6、垂熔燒結(jié)，將預(yù)燒結(jié)三元摻雜鎢坯條置于垂熔罩內(nèi)，在露點(diǎn)為_(kāi)70°C的氫氣保護(hù)下中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)制度為一段升溫、一段保溫，燒結(jié)電流在12min內(nèi)由O上升至3000A，保溫lOmin，冷卻，出料，產(chǎn)出用于中頻感應(yīng)燒結(jié)的三元摻雜鎢條；
7、中頻感應(yīng)燒結(jié)，將經(jīng)中溫垂熔燒結(jié)的三元摻雜鎢條裝入中頻感應(yīng)爐的鎢坩堝內(nèi)，在露點(diǎn)為_(kāi)70°C，流量為2.6m3/h的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)制度為三段升溫、三段保溫，第一段由常溫升溫至1750°C，時(shí)間4h，保溫2h ;第二段由1750°C升溫至2000°C，時(shí)間3h，保溫2h ；第三段由2000°C升溫至2400°C，時(shí)間3h，保溫6h，停止加熱，降溫至200°C，出料。
[0021]產(chǎn)出三元摻雜鎢棒斷面結(jié)晶細(xì)小而均勻，氧化物保有量達(dá)94.6%，密度> 17.85g/cm3、晶粒度≥14000個(gè)/mm2。成品率達(dá)92.8%，電耗量較常規(guī)技術(shù)下降16.2%。
[0022]稀土鎢棒采用常規(guī)技術(shù)經(jīng)旋鍛、退火、拉伸、研磨、探傷加工和測(cè)試，產(chǎn)品易于引弧、穩(wěn)弧，許用電流提聞9.7%，成品率大于88.7%。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土鎢電極材料的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟: A、預(yù)還原，選用符合GB/T10116—2007中APT — O牌號(hào)的仲鎢酸銨，采用常規(guī)技術(shù)通過(guò)四帶溫區(qū)還原爐，經(jīng)氫氣還原生成費(fèi)氏粒度為8 μ m-12 μ m的銨鎢青銅； B、摻雜,將銨鶴青銅濕法摻入鋪、鑭、乾的單元或二元或三元的稀土硝酸鹽溶液中，經(jīng)攪拌、混合、干燥后，稀土化合物吸附于銨鎢青銅的孔隙內(nèi)，得到稀土總量為1.0%?4.0%的慘雜按鶴青銅； C、氫氣還原，將B工序所得的摻雜銨鎢青銅用六帶溫區(qū)還原爐，在還原溫度為630°C?960 °C，氫氣流量為2.0 m3/h?3.0m3/h，氫氣露點(diǎn)< -60°C，周期推舟速度為30min?40min,裝舟量為320g?420g工藝條件下，制得費(fèi)氏粒度為1.20 μ m?2.2 μ m的摻雜鎢粉； D、成型，將C工序所得摻雜鎢粉在混粉機(jī)中混合25min?30min后，采用常規(guī)技術(shù)將單根重量為2000 ± IOg鎢粉裝入直徑為28±0.2mm的彈性模套內(nèi)，使用冷等靜壓機(jī)壓制成型，最高壓制壓力為160 Mpa?180Mpa,得到尺寸為Φ21?22_X長(zhǎng)500mm的鶴還條； E、預(yù)燒結(jié)，采用常規(guī)技術(shù)將D工序所得鎢坯條置于鑰舟內(nèi)，在氫氣保護(hù)下，經(jīng)1200°C?135CTC 預(yù)燒結(jié) 30min ?45min ； F、垂熔燒結(jié)，將E工序所得鎢坯條置于垂熔罩內(nèi)，在露點(diǎn)<-60°C的氫氣保護(hù)下，中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)制度為一段升溫、一段保溫，燒結(jié)電流在12min內(nèi)由O上升至2800-3000A，保溫IOmin,電流/時(shí)間參數(shù)為升溫(0-3000A)/12min、保溫3000A/10min，冷卻，出料，產(chǎn)出用于中頻感應(yīng)燒結(jié)的鎢條； G、中頻感應(yīng)燒結(jié)，將F工序所得鎢條裝入中頻感應(yīng)爐的鎢坩堝內(nèi)，在露點(diǎn)<_60°C，流量為(2.5±0.4)m3/h的氫氣保護(hù)下燒結(jié)，燒結(jié)制度為三段升溫、三段保溫，第一段由常溫升溫至(1600-1800) °C，時(shí)間 4h，保溫 2h ;第二段由(1600-1800) °C升溫至(1900-2100) V，時(shí)間3h，保溫2h ;第三段由(1900-2100) °C升溫至(2200-2400) °C，時(shí)間3h，保溫6h，停止加熱，降溫至200°C，出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎢電極材料的制備方法，其特征在于:所述的鈰、鑭、釔的稀土硝酸鹽溶液分別為二氧化鈰的硝酸亞鈰溶液,氧化鑭的硝酸鑭溶液,氧化釔的硝酸釔溶液。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK103921014SQ201410139546
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】閔邦平, 胡元鈞, 王竹青, 曾巧華, 巫曉華, 劉希星, 陳廣, 李晶, 杜海濱, 胡旭, 李國(guó)歡, 曾小磊 申請(qǐng)人:贛州虹飛鎢鉬材料有限公司