以前 在熔煉或電解時常常使用鎢、鉬、鉭板坯卷焊而成的坩堝 由于這類坩堝焊縫存在缺陷，使其使用壽命較短，尤其是對高溫高純稀土金屬來說，鉭材消耗較大，生產成本較高，鑒于這種情況，寶雞有色金屬加工廠開展了整體鎢坩堝的研制，到目前為止 已能成功地生產出Φ240mm，高 400mm ，壁厚6mm~10mm的鎢坩堝 ，并且通過(guo)稀土(tu)廠(chang)家(jia)的使用 效果較理想(xiang)。

1、工藝路線的選擇

生產粉冶整體鎢坩堝，用機(ji)械壓(ya)制等方法不(bu)(bu)能滿(man)足其要求，原因(yin)是高徑比(bi)相差(cha)太大壓(ya)制密度不(bu)(bu)均及脫模(mo)困難等。為此，寶雞有色金屬加工(gong)廠選定了如下的工(gong)藝路線：

2、試制過程及分析

2.1 芯模的設計

芯(xin)模設計是(shi)否合理，是(shi)鎢坩(gan)(gan)堝(guo)(guo)成型(xing)的(de)關鍵，假(jia)(jia)如芯(xin)模設計不當，則(ze)會出現(xian)芯(xin)模的(de)變形和坩(gan)(gan)堝(guo)(guo)底(di)部(bu)(bu)(bu)與坩(gan)(gan)堝(guo)(guo)壁過(guo)(guo)(guo)渡部(bu)(bu)(bu)位的(de)開(kai)裂。為(wei)此選(xuan)用(yong)芯(xin)模壁厚應有(you)一(yi)定(ding)強度 由于(yu)鎢坩(gan)(gan)堝(guo)(guo)是(shi)帶底(di)的(de)整體，底(di)部(bu)(bu)(bu)與壁有(you)一(yi)過(guo)(guo)(guo)渡區(qu)域，對(dui)此區(qu)域必須采用(yong)圓弧過(guo)(guo)(guo)渡 其目的(de)是(shi)為(wei)了(le)防止(zhi)鎢坩(gan)(gan)堝(guo)(guo)在壓(ya)制過(guo)(guo)(guo)程中應力在該(gai)部(bu)(bu)(bu)位的(de)集(ji)中，假(jia)(jia)如圓弧過(guo)(guo)(guo)渡過(guo)(guo)(guo)小，則(ze)會出現(xian)成型(xing)后在該(gai)部(bu)(bu)(bu)位有(you)小的(de)裂紋擴散源， 使底(di)部(bu)(bu)(bu)和壁部(bu)(bu)(bu)在該(gai)部(bu)(bu)(bu)位脫落，同時為(wei)了(le)便于(yu)脫模，沿(yan)模具底(di)部(bu)(bu)(bu)到頂部(bu)(bu)(bu)要(yao)有(you)一(yi)定(ding)的(de)斜度，芯(xin)模的(de)外徑(jing)按以下(xia)公式(shi)確定(ding)。

2.2 乳膠套和(he)密封圈尺寸的選(xuan)擇

一般規格的(de)(de)鎢(wu)坩(gan)堝要(yao)求壁(bi)厚在(zai)(zai)6mm~10mm之間(jian)，系薄壁(bi)坩(gan)堝，按(an)燒結收縮率12%~16%計算要(yao)求壓(ya)制后(hou)(hou)壁(bi) 厚在(zai)(zai)8mm~12mm 左右(you)，由于鎢(wu)的(de)(de)脆性(xing)(xing)大，導致(zhi)其不能進(jin)行(xing)車床(chuang)整形 只(zhi)能進(jin)行(xing)簡單的(de)(de)手工整形，故壓(ya)制后(hou)(hou)的(de)(de)壁(bi)厚就決定(ding)了成品坩(gan)堝的(de)(de)壁(bi)厚，在(zai)(zai)此選(xuan)用(yong)乳(ru)(ru)(ru)膠(jiao)套(tao)的(de)(de)直徑(jing)應(ying)比(bi)(bi)芯(xin)(xin)模(mo)(mo)大6mm~10mm。如果選(xuan)用(yong)過大，芯(xin)(xin)模(mo)(mo)與乳(ru)(ru)(ru)膠(jiao)套(tao)間(jian)隙也(ye)大，由于鎢(wu)粉松比(bi)(bi)較(jiao)(jiao)大 顆(ke)粒較(jiao)(jiao)沉，就會(hui)向下沉落，使得(de)裝料量(liang)過多，壁(bi)較(jiao)(jiao)厚，同時，乳(ru)(ru)(ru)膠(jiao)套(tao)本(ben)身的(de)(de)厚度也(ye)應(ying)在(zai)(zai)2mm~4mm 之間(jian)過薄，彈性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)大，也(ye)會(hui)影響裝料量(liang)及坩(gan)堝的(de)(de)壁(bi)厚，密(mi)封圈一般選(xuan)用(yong)內(nei)徑(jing)比(bi)(bi)芯(xin)(xin)模(mo)(mo)小4mm，厚度 8mm~10mm。

2.3 鎢粉的選用

壓制鎢坩堝應選擇鎢粉的粒度，否則在壓制過程中將會全部開裂，一般來說，鎢粉的粒度不能選用較粗，過粗，比表面小，粉末間接觸面積少，壓制后，壓坯密度低 ，易開裂，過 細，比表面大，粉末間接觸面積大，壓制時粉末間位移和變形量大，彈性系數也增加，池壓時由于應力的松馳也會引起坩堝的開裂。實驗證明，壓制鎢坩堝應選用粒度2.5μm~3.0μm松比 2.8g/cm³~3.2g/cm³。同(tong)時鎢(wu)粉的(de)化學成分應符合(he) FW1 的(de)要求，特別是氧含(han)量(liang)應控(kong)制在 0.1%以(yi)下。

2.4 壓(ya)制壓(ya)力及池壓(ya)方式(shi)的控制

在Φ500mm×1500mm 等靜壓(ya)機上進行坩堝(guo)的成型，實驗證(zheng)明，壓(ya)制(zhi)鎢(wu)坩堝(guo)時(shi)(shi)，選(xuan)用壓(ya)力過(guo)大，鎢(wu)粉變形嚴重，彈性(xing)應(ying)力增加，鎢(wu)坩堝(guo)易(yi)開裂，壓(ya)制(zhi)壓(ya)力過(guo)小，密度不夠，也會出現開裂現象 ，故壓(ya)制(zhi)鎢(wu)坩堝(guo)時(shi)(shi)的成型壓(ya)力應(ying)選(xuan)用 245MPa~260MPa。

由于鎢粉(fen)顯微硬(ying)度較(jiao)大，在壓(ya)制(zhi)(zhi)過程中因外力的(de)作用使(shi)粉(fen)末變形，產生一定的(de)變形應力，一旦池壓(ya)太(tai)快，應力釋(shi)放也快，將會導致坩堝的(de)開裂(lie)，故對壓(ya)制(zhi)(zhi)鎢坩堝只能采用慢的(de)池壓(ya)方式。

2.5 燒結工藝的確定

在(zai)(zai)中頻感應爐(lu)上進行燒結(jie) 燒結(jie)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為(wei)2200℃~2250℃，保溫(wen)(wen)3h~5h，為(wei)了(le)更進一步致(zhi)密(mi)化(hua)，在(zai)(zai)中溫(wen)(wen)階段進行保溫(wen)(wen)，其溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為(wei)1600℃~1700℃，保溫(wen)(wen) 1.5h，為(wei)了(le)防止坩堝的(de)變形 ，升溫(wen)(wen)速度(du)(du)(du)不宜太快 每小時(shi)升80℃~100℃燒結(jie)時(shi)真空度(du)(du)(du)保持在(zai)(zai) 6.7 10 -1Pa以上。

另外，通過(guo)合理(li)的裝爐方式及(ji)在坩堝底部墊置相同材質的鎢(wu)板可以(yi)(yi)避免(mian)鎢(wu)坩堝在燒(shao)結時的底部開(kai)裂(lie)，通過(guo)以(yi)(yi)上(shang)的燒(shao)結工藝(yi)，鎢(wu)坩堝的密度可達17.3g/cm 3 以(yi)(yi)上(shang)，通過(guo)稀(xi)土(tu)廠(chang)家(jia)的 使(shi)用，效果良(liang)好。

3、結論

采用粉末冶金方(fang)法生產稀土用的鎢坩(gan)堝，其(qi)使用性(xing)能良好 可(ke)取代鉭板焊接坩(gan)堝，使其(qi)成本大(da)幅(fu)度降低。