一种连续感应式快淬炉用辊轮及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种连续感应式快淬炉用辊轮及其制造方法，属于难熔金属粉末冶金与变形加工领域。辊轮为纯钼或REO掺杂钼合金材质，外径400～800mm、壁厚15～60mm、相对密度不低于99.5％、抗拉强度不低于500MPa。其制造方法是以湿法高纯化或液

【技术实现步骤摘要】
一种连续感应式快淬炉用辊轮及其制造方法


[0001]本专利技术属于难熔金属粉末冶金与变形加工领域，具体涉及一种连续感应式快淬炉用辊轮及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，机械电子产品呈现小型化、薄型化、轻量化、高频化、低损耗、低噪声的发展趋势，使高性能粘结磁体用量得以迅猛增长。关键原料磁粉生产的核心装备为大型连续感应式快淬炉，其中关重件激冷辊轮决定产品性能并影响着装备连续生产能力。一般而言，常采用热导率即热扩散率与密度和比热容之积(κρCp)来衡量激冷辊轮基体材料的优劣。相对于无氧铜和铜合金而言，钼及钼合金基材具有导热率适中(铜导热的36％)、硬度高而不易被划伤、表面润湿状态稳定等特点，在快淬生产时连续工作时间长、条带形貌前后一致性好等，可以获得更优的磁粉性能和更高的生产效率。然而，钼激冷辊轮尤其是大规格高性能钼辊轮的制造非常困难，常被迫选择使用无氧铜与铜合金辊轮、以及尚存在熔体易飞溅、表面易渗水的低品质钼辊轮。
[0003]目前，难熔金属钼及其合金主要采用粉末冶金法制备，但烧结钼内尚存在孔隙、室温脆性严重、变形抗力大，这些都严重限制了大规格、异形、高性能钼及其合金制品的制备与发展，其中就包括大规格高性能钼激冷辊轮的开发和应用。因此，大型连续感应式快淬炉用钼激冷辊轮的制备技术及制造方法至关重要。
[0004]大型连续感应式快淬炉激冷辊轮基材一般选用钼材质，其制备常采用如下的难熔金属粉末冶金及变形加工方法：
[0005](1)压制成形：将钼粉冷等静压成形圆柱压坯；
[0006](2)氢气烧结：在工业级氢气气氛下高温烧结；
[0007](3)变形加工：采用空气锤进行自由热锻加工；
[0008](4)机加工：按成品规格和尺寸要求进行机加工。
[0009]基于上述制备方法，大型连续感应式快淬炉用钼辊轮最常见的问题是致密度不高(相对密度低于97％)、组织不均匀、抗拉强度低(低于350MPa)、耐热疲劳性能不足等，使得钼辊轮在工况下服役时连续工作能力差、存在熔体飞溅，轻则影响产品质量和成本，重则完全无法用于实际生产。
[0010]绵阳西磁科技有限公司(ZL 200810046404.9)、湖南京湘磁业有限公司(ZL 201410084717.9)和江苏巨鑫磁业有限公司(ZL 201410133430.0)专利技术的一种钕铁硼磁性材料多级淬火设备和合金快淬炉中均配置了钼轮，并认为磁材熔体与钼轮接触会渗入微量钼而获得更高的弹性极限、抗腐蚀性能和永久磁性。此外，福州大学 (ZL 201810065984.X,ZL 201810067926.0)在热电材料的制备、山东大学(威海)(ZL 201410347278.6)在铁基软磁非晶合金的制备上均会使用到水冷钼辊轮。然而，以上专利仅提及钼辊轮在快淬合金制备等场合的应用，并未涉及钼辊轮的化学成分、尺寸规格、物理性能和制备方法。有研稀土新材料股份有限公司专利技术了一种抗热疲劳激冷辊材及制备方法(ZL 201410432981.7)，其
中提到快淬法制备稀土永磁材料时冷却辊始终有热疲劳的问题且存在疲劳寿命较短无法满足产业化情况，同时提出一种在金属冷却辊表面镀膜层来延长工作周期的方案；有研稀土还公开了抗热疲劳激冷辊材及其制备方法(CN 107988501 A)，其在MoO2粉末中掺杂稀土元素氧化物形成合金，再经混合、还原、压制、烧结、热变形加工制备钼合金辊轮，但该工艺存在着原材料利用率低、连续工作能力(5.5～20.8h)仍有待提升的问题，此外，尚缺乏对钼及钼合金辊轮自身物理性能的明确和约束。

技术实现思路

[0011]针对上述已有技术存在的不足，本专利技术提供一种大型连续感应式快淬炉用钼辊轮及其制造方法。
[0012]本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0013]一种连续感应式快淬炉用辊轮及其制造方法，如纯钼、REO稀土氧化物掺杂钼合金等，具有成分均匀、致密度高、强韧性好、耐热疲劳性优等特点：
[0014](1)其材质的化学成分：高纯钼，Mo含量不低于99.9重量％；或REO(稀土氧化物)掺杂的钼合金，其中REO是由选自Y2O3、Sc2O3、La2O3、Ce2O3、Nd2O3、 Sm2O3、Gd2O3和ZrO2中的至少1种组成，其中钼合金中的REO含量为0.01重量％～5.0重量％；
[0015](2)规格尺寸：外径400～800mm，壁厚15～60mm；
[0016](3)相对密度：≥99.5％；
[0017](4)抗拉强度：≥500MPa。
[0018]本专利技术中，化学成分、规格尺寸、相对密度、抗拉强度可采用电感耦合等离子体质谱或发射光谱(ICP
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MS/AES)、精密千分尺、排水法、室温拉伸试验、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段和工具进行测试表征。
[0019]本专利技术的一种连续感应式快淬炉用辊轮的制造方法，包括以下步骤：
[0020](1)制备高纯钼粉或REO掺杂钼合金粉；
[0021](2)压制环坯：将高纯钼粉或REO掺杂钼合金粉采用冷等静压近净成形得到钼或钼合金环形压坯，压力200～350MPa，保压时间5～30min；
[0022](3)氢气烧结：将钼或钼合金环形压坯进行氢气高温烧结，得到钼或钼合金烧结环坯，其中，高纯氢气露点低于
‑
40℃，烧结温度1800～2200℃，烧结时间4～10h；
[0023](4)粗车加工：对钼或钼合金烧结环坯进行粗车加工以规整外形；
[0024](5)变形加工：采用1道次或多道次环锻或闭式模锻，得到钼或钼合金热变形环坯，加热温度900～1600℃，总变形量30～90％；
[0025](6)退火处理：将钼或钼合金热变形环坯进行氢气退火处理，高纯氢气露点低于
‑
40℃，退火温度800～1500℃，退火时间1～6h；
[0026](7)精密加工：将经步骤(6)得到的辊轮半成品按成品规格和尺寸要求进行精密机加工。
[0027]本专利技术的制备方法中，首先步骤(1)对原料钼粉进行湿法高纯化，或者将钼合金粉进行液
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液、固
‑
液法稀土氧化物均匀掺杂处理，高纯度钼粉中C/O(≤ 50/500ppm)、及K/W(≤20/50ppm)含量低；稀土氧化物掺杂的钼合金粉中的REO含量为0.01重量％～5.0重量％(REO是由选自Y2O3、Sc2O3、La2O3、Ce2O3、Nd2O3、 Sm2O3、Gd2O3和ZrO2中的至少1种组成)；其中，
以REO均匀掺杂的钼合金粉为原料，可为钼辊轮的强韧化、耐高温性能等提供更好的保障。
[0028]本专利技术的制备方法中，其特征在于，步骤(2)采用冷等静压压制时，芯模采用碳钢等刚性材料，圆环形模具及上下模采用软胶模，直接近净成形为钼或钼合金环形压坯，较之于常规圆柱形压坯，原材料利用率可由20～30％提升至80％以上，大幅减少原材料浪费，同时也减轻对工艺过程及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续感应式快淬炉用辊轮，其特征在于，其材质为高纯钼或REO掺杂的钼合金；所述高纯钼中Mo含量不低于99.9重量％；所述REO掺杂的钼合金中，REO含量为0.01重量％～5.0重量％，REO是由选自Y2O3、Sc2O3、La2O3、Ce2O3、Nd2O3、Sm2O3、Gd2O3和ZrO2中的至少1种组成。2.根据权利要求1所述的辊轮，其特征在于，其规格尺寸：外径400～800mm，壁厚15～60mm；相对密度：≥99.5％；抗拉强度：≥500MPa。3.一种如权利要求1或2所述辊轮的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备高纯钼粉或REO掺杂钼合金粉：(2)压制环坯：将高纯钼粉或REO掺杂钼合金粉采用冷等静压近净成形得到钼或钼合金环形压坯，其中，压力200～350MPa，保压时间5～30min；(3)氢气烧结：将钼或钼合金环形压坯进行氢气高温烧结，得到钼或钼合金烧结环坯，其中，氢气露点低于
‑
40℃，烧结温度1800～2200℃，烧结时间4～10h；(4)粗车加工：对钼或钼合金烧结环坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：周增林，李艳，何学良，惠志林，陈文帅，陆艳杰，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：