钨加工件涉及多种工艺与技术以应对其高熔点、高硬度、低温脆性等特性,核心流程包括基础成型、精密加工及表面强化等工艺。
一、基础成型工艺
1、粉末冶金
原料制备:采用纯度≥99.95%的钨粉,通过球磨筛分并添加镍、铁等合金元素混合,确保粒度在5-10μm以优化成形性 。
成形技术:
等静压成型(CIP):压力≥2500 MPa,适用于大尺寸或厚壁工件;
模压成型:用于小型或复杂结构坯体初步成形 。
高温烧结:在氢气或真空环境中,温度>2000℃烧结,实现致密化。
2、塑性加工技术
热轧/温轧:
开坯温度1350-1500℃,将板材从8mm轧至0.5mm;温轧进一步减薄至0.2mm,需喷涂石墨润滑防裂 。
旋锻:在1400-1600℃氢气中旋转锻造,将方坯转化为高密度圆棒。
拉丝:预热至100-350℃后逐步拉制,可生产直径<0.06mm的细丝 。
二、精密加工与切削技术
1、机械加工难点
钨硬度高、脆性大,需专用硬质合金刀具,配合低速切削与冷却润滑工艺,防止刀具磨损和工件开裂 。
2、切削液选择
高速钢刀具:中低速切削用油基切削液;高速切削或粗加工用水基乳化液冷却 。
硬质合金刀具:采用油基切削液+抗磨添加剂,高速时需大流量喷淋防骤热崩刃 。
三、强化与表面处理
1、热处理工艺
退火:1250℃保温消除应力,改善塑性;再结晶退火需更高温以均匀组织 。
硬化处理:1050℃加热后快速冷却,提升硬度但需权衡脆性风险 。
2、表面涂层技术
碳化钨涂层:通过PVD/CVD工艺制备,硬度达HV1300,用于耐磨刀具、航空部件 。
电镀防护:钨合金电镀替代传统镀铬,耐蚀性更优且环保,适用于石油钻井设备 。
四、特殊工艺与前沿技术
1、增材制造(PEP技术)
结合3D打印与粉末冶金:先打印钨合金坯体,再脱脂烧结,解决复杂结构成形难题(如异形核能部件)。
2、放电等离子烧结(SPS)
脉冲电流+压力耦合,在<2000℃下快速致密化,晶粒尺寸<300nm,提升抗蠕变性 。
总结:钨加工需综合运用多学科技术,通过工艺创新攻克材料固有缺陷,满足航空航天、军工、半导体等领域的高性能需求。