[发明专利]一种真空烧结制备Ni-W合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金制备技术领域，具体涉及一种真空烧结制备Ni-W合金的方法。

背景技术

目前在微机电系统的领域中获得成熟应用的材料只有Cu、Ni等，但是这些材料的硬度较低，耐磨性、耐热性及耐腐蚀性较差，由于Ni-W合金具比单纯的Ni有更加优异的物理和化学性能，其硬度、耐磨性和耐热性等都比Ni薄膜有显著提高，在微机电系统具有良好的应用前景。

溅射法是制备Ni-W合金薄膜的较好的方法，此法的优点是制备出的薄膜致密度高且稳定性好。制备出致密度高且组织均匀的的Ni-W合金靶材是溅射出性能更加优异的Ni-W薄膜的前提，开发出成本较低且性能优越的Ni-W合金具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空烧结制备Ni-W合金的方法，解决了制备Ni-W合金的成本高、致密度低的问题。

本发明采用的技术方案是，一种用真空烧结制备Ni-W合金的方法，该方法按以下骤进行，

步骤1，粉末的制备

选取粒径为40～50μm，纯度不小于99.9％，含氧量为800～1000ppm的镍粉，选取粒径为6～10μm，纯度不小于99.9％，含氧量为500～800ppm的钨粉，按质量百分比Ni∶W＝70％～85％∶15％～30％称取粉末；

步骤2，球磨

将称取好的镍粉和钨粉放入球磨罐中，在球磨中机中添加混合粉末总质量的2％～5％的过程控制剂，然后密封球磨罐进行球磨，球磨时间为24～72小时，球磨罐转速为200r/min；

步骤3，压坯

将球磨后的粉料进行模压，压强为60～80MPa，保压时间为10s～20s；

步骤4，烧结

将压制好的坯料放置到真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度小于10^-3pa，然后对炉内进行加热，控制加热速度为小于等于10℃/min，当温度达到900℃～960℃时，再以20℃/min的加热速度继续升温，最终烧结温度为1250℃～1350℃，保温1.5h～3h后，随炉自然冷却到室温；

步骤5，机加工

最后对Ni-W合金进行机加工。

本发明的特点还在于，

其中步骤2中所述的过程控制剂为无水乙醇。

其中步骤2中选用WC球作为研磨球。

本发明通过球磨细化Ni粉和W粉两种混合粉末使得它们混合均匀，并采用真空烧结制备出一种组织均匀且有较高致密度的Ni-W合金，使得制备出的Ni-W合金具有高富镍相和极少量的富钨相，且本发明制备方法成本较低、工艺简单、容易实施。

附图说明

图1为本发明方法的制备流程图；

图2为本发明实施例1中Ni-30W的SEM照片；

图3为实例1中Ni-30W合金中白色相的能谱图；

图4为实例1中Ni-30W的XRD图谱。

具体实施方式

本发明利用镍钨可形成有限固溶体的特点，通过成分选择及制造工艺的控制，获得基体为高富镍相的镍钨固溶体组织。下面结合具体附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，为本发明制备Ni-W合金的方法，其具体步骤为：

步骤1，粉末的制备

按Ni-W合金化学成分质量百分比Ni∶W＝70％～85％∶15％～30％的比例分别称取粒径为40～50μm，纯度不小于99.9％，含氧量为800～1000ppm的Ni粉和粒径为6～10μm，纯度不小于99.9％，含氧量为500～800ppm的W粉；

步骤2，球磨

将称取好的Ni粉和W粉混合后放入球磨罐中，为了平衡粉末在球磨中的冷焊和断裂，在球磨中机中添加混合粉末总质量的2％～5％的无水乙醇作为过程控制剂，然后密封球磨罐；选用WC球作为研磨球，球磨比为10∶1～20∶1，球磨时间为24～72小时，球磨罐转速为200r/min；

步骤3，压坯

将球磨后的粉料进行模压，压强为60～80MPa，保压时间为10s～20s；

步骤4，烧结

将压制好的坯料放置到真空烧结炉中，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度小于10^-3Pa，然后对炉内进行加热，控制加热速度为小于等于10℃/min，当温度达到900℃～960℃时，再以20℃/min的加热速度继续升温，最终烧结温度为1250℃～1350℃，保温1.5h～3h后，随炉自然冷却到室温；

步骤5，机加工