以前 在熔煉或電解時(shí)常常使用鎢、鉬、鉭板坯卷焊而成的坩堝 由于這類?ài)釄搴缚p存在缺陷，使其使用壽命較短，尤其是對(duì)高溫高純稀土金屬來(lái)說(shuō)，鉭材消耗較大，生產(chǎn)成本較高，鑒于這種情況，寶雞有色金屬加工廠開(kāi)展了整體鎢坩堝的研制，到目前為止 已能成功地生產(chǎn)出Φ240mm，高 400mm ，壁厚6mm~10mm的鎢坩堝 ，并且通過(guò)稀土廠家的使用 效果較理想。

1、工藝路線的選擇

生產(chǎn)粉冶整體鎢坩堝，用機(jī)械壓制等方法不能滿足其要求，原因是高徑比相差太大壓制密度不均及脫模困難等。為此，寶雞有色金屬加工廠選定了如下的工藝路線：

2、試制過(guò)程及分析

2.1 芯模的設(shè)計(jì)

芯模設(shè)計(jì)是否合理，是鎢坩堝成型的關(guān)鍵，假如芯模設(shè)計(jì)不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)芯模的變形和坩堝底部與坩堝壁過(guò)渡部位的開(kāi)裂。為此選用芯模壁厚應(yīng)有一定強(qiáng)度 由于鎢坩堝是帶底的整體，底部與壁有一過(guò)渡區(qū)域，對(duì)此區(qū)域必須采用圓弧過(guò)渡 其目的是為了防止鎢坩堝在壓制過(guò)程中應(yīng)力在該部位的集中，假如圓弧過(guò)渡過(guò)小，則會(huì)出現(xiàn)成型后在該部位有小的裂紋擴(kuò)散源， 使底部和壁部在該部位脫落，同時(shí)為了便于脫模，沿模具底部到頂部要有一定的斜度，芯模的外徑按以下公式確定。

2.2 乳膠套和密封圈尺寸的選擇

一般規(guī)格的鎢坩堝要求壁厚在6mm~10mm之間，系薄壁坩堝，按燒結(jié)收縮率12%~16%計(jì)算要求壓制后壁 厚在8mm~12mm 左右，由于鎢的脆性大，導(dǎo)致其不能進(jìn)行車床整形 只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的手工整形，故壓制后的壁厚就決定了成品坩堝的壁厚，在此選用乳膠套的直徑應(yīng)比芯模大6mm~10mm。如果選用過(guò)大，芯模與乳膠套間隙也大，由于鎢粉松比較大 顆粒較沉，就會(huì)向下沉落，使得裝料量過(guò)多，壁較厚，同時(shí)，乳膠套本身的厚度也應(yīng)在2mm~4mm 之間過(guò)薄，彈性較大，也會(huì)影響裝料量及坩堝的壁厚，密封圈一般選用內(nèi)徑比芯模小4mm，厚度 8mm~10mm。

2.3 鎢粉的選用

壓制鎢坩堝應(yīng)選擇鎢粉的粒度，否則在壓制過(guò)程中將會(huì)全部開(kāi)裂，一般來(lái)說(shuō)，鎢粉的粒度不能選用較粗，過(guò)粗，比表面小，粉末間接觸面積少，壓制后，壓坯密度低 ，易開(kāi)裂，過(guò) 細(xì)，比表面大，粉末間接觸面積大，壓制時(shí)粉末間位移和變形量大，彈性系數(shù)也增加，池壓時(shí)由于應(yīng)力的松馳也會(huì)引起坩堝的開(kāi)裂。實(shí)驗(yàn)證明，壓制鎢坩堝應(yīng)選用粒度2.5μm~3.0μm松比 2.8g/cm³~3.2g/cm³。同時(shí)鎢粉的化學(xué)成分應(yīng)符合 FW1 的要求，特別是氧含量應(yīng)控制在 0.1%以下。

2.4 壓制壓力及池壓方式的控制

在Φ500mm×1500mm 等靜壓機(jī)上進(jìn)行坩堝的成型，實(shí)驗(yàn)證明，壓制鎢坩堝時(shí)，選用壓力過(guò)大，鎢粉變形嚴(yán)重，彈性應(yīng)力增加，鎢坩堝易開(kāi)裂，壓制壓力過(guò)小，密度不夠，也會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象 ，故壓制鎢坩堝時(shí)的成型壓力應(yīng)選用 245MPa~260MPa。

由于鎢粉顯微硬度較大，在壓制過(guò)程中因外力的作用使粉末變形，產(chǎn)生一定的變形應(yīng)力，一旦池壓太快，應(yīng)力釋放也快，將會(huì)導(dǎo)致坩堝的開(kāi)裂，故對(duì)壓制鎢坩堝只能采用慢的池壓方式。

2.5 燒結(jié)工藝的確定

在中頻感應(yīng)爐上進(jìn)行燒結(jié) 燒結(jié)溫度為2200℃~2250℃，保溫3h~5h，為了更進(jìn)一步致密化，在中溫階段進(jìn)行保溫，其溫度為1600℃~1700℃，保溫 1.5h，為了防止坩堝的變形 ，升溫速度不宜太快 每小時(shí)升80℃~100℃燒結(jié)時(shí)真空度保持在 6.7 10 -1Pa以上。

另外，通過(guò)合理的裝爐方式及在坩堝底部墊置相同材質(zhì)的鎢板可以避免鎢坩堝在燒結(jié)時(shí)的底部開(kāi)裂，通過(guò)以上的燒結(jié)工藝，鎢坩堝的密度可達(dá)17.3g/cm 3 以上，通過(guò)稀土廠家的 使用，效果良好。

3、結(jié)論

采用粉末冶金方法生產(chǎn)稀土用的鎢坩堝，其使用性能良好 可取代鉭板焊接坩堝，使其成本大幅度降低。