钼产品生产工艺浅谈

王新庆，孟 飞，李栓才

（洛阳永卓钨钼材料有限公司，河南洛阳471000）

0 前言

钼是瑞典化学家C.W.Scheele在1778年发现的，其和钨一样属难熔金属。由于其具有高熔点、高密度、高温强度和高硬度等特性而被广泛应用于冶金、电子、电光源、机械、石油、化工及宇航等国民经济的各个部门。

20世纪50年代末我国开始兴建钼冶金工业，60年代末至70年代初钼冶金工业逐步向深度加工发展，形成了由精矿处理到加工和科学研究的工业体系。80年代中期我国开始大量引进国外先进的技术和设备，使我国的钼冶金工业跨上一个新的台阶。但是，尽管如此，我国的钼加工产品品种较国外还是相对较少，本文主要是通过对影响钼深加工产品压制、烧结工艺的因素进行分析，优化深加工产品的烧结工艺，以便为产品后续加工提供良好的原材料。

1 试验过程

目前工业生产钼制品主要工艺流程见图1。

1.1 钼粉的选择

目前该公司生产钼粉主要是通过三氧化钼氢还原制取。本文试验过程中所用钼粉杂质含量均符合国标1级钼粉标准。

图1 钼制品生产工艺流程

1.2 钼产品压制成形

目前工业生产钼制品主要的成形方法为钢模压制及等静压压制。随着科学技术的不断发展，新的成形方法不断涌现，比如粉末轧制成形、挤压成形、喷射成形、料浆浇注成形、粉末注射成型、爆炸成型等。本节主要分析粒度、松装密度对冷等静压压制成型的影响。

1.2.1 等静压压制的基本原理

一般情况下压坯尺寸较小、单重较轻、形状简单的产品均可采用钢模压制，但是大规格、大单重、形状复杂的产品钢模压制无法成形，工业生产常用等静压成形。其主要原理是借助高压泵的作用把流体介质（气体或液体）压入耐高压的密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，粉末体同时受到各个方向均衡的加压而获得密度和强度较高的压坯。

1.2.2 等静压压制工艺

本节选用成品规格为270 mm×230 mm×h轧制用钼板，单重32.3 kg/块及电极棒等产品作为分析对象。

压制工艺为：压制压力180 MPa；加压时间15 min；保压时间3 min；卸压时间10 min。粒度及松装密度对其压制影响见表1。

表1 钼粉粒度及松装密度对冷等静压压制影响

1.3 钼产品烧结

钼产品烧结是指粉末或压坯（本文指压坯）在低于钼粉熔点的温度下的加热处理，借助颗粒间的粘结以提高强度。

钼制品烧结的方式主要有垂熔烧结、中频感应烧结、活化烧结及真空烧结等。本文钼产品烧结方式为氢气气氛下的中频感应烧结。

本项目通过对轧制钼板、钼电极棒等钼制品相关数据的统计，结合试验采用正交分布的分析方法对影响钼产品烧结的烧结温度、高温保温时间及粉末粒度等因素进行分析，基本掌握了以上各因素间的相互关系，并将其应用于日常生产，使公司钼产品的生产工艺得到不断优化，产品质量进一步提高。

由于钼压坯在烧结过程中发生收缩和致密化，故在钨钼企业都将密度作为考查钨钼烧结品品质的一个重要指标。本节将主要分析温度、时间、粒度的变化对烧结品密度的影响。试验数据见表2。

表2 温度、时间、粒度与密度关系

2 数据分析

本试验主要是分析钼粉粒度对压制性能的影响以及在烧结过程中粒度、烧结温度、保温时间对产品品质的影响，通过对以上因素的分析总结，得出以上因素对日常生产过程的影响，进而优化生产工艺，提高产品质量。

2.1 粒度与压制性能的关系

表1为粒度差异对产品压制收缩的影响。由表1可以看出粉末越细时其松装密度亦低，产品的压制收缩能力较差，粉末相对较粗时其压制收缩能力较强。其主要原因为粉末越细越易形成拱桥和互相粘附，则其在压制过程中的内摩檫力就越大，相应的压力损失就随之增大，粉末的压制性能变差。

2.2 影响钼烧结制品的因素分析

表2为最高烧结温度、高温保温时间、费氏粒度对钼烧结品密度的影响。通过对表2试验数据分析可以发现在粒度及高温保温时间不变的情况下，提高烧结温度，钼烧结产品的密度增加，收缩系数变大；粒度变粗制品的烧结性能变差，产品收缩性能变差，密度降低；延长高温保温时间可在一定程度上改善产品的收缩性能，增加密度；粒度、烧结温度、保温时间三者是相互联系的，粒度变粗时可以通过调节烧结温度即保温时间改善产品的收缩性能，同时粒度较细时在较低的烧结温度下即可得到良好的产品烧结密度。

产生以上现象的主要原因为：粉末的烧结一般分为界限并不十分明显3个阶段进行，即烧结初期或称粘结阶段、中间阶段即烧结颈长大阶段以及最终阶段即闭孔球化和缩小阶段。提高最高烧结温度即增加最终阶段的烧结能力，其目的即为将钼产品内部有颗粒间的孔隙尽可能多的分离，并使孔隙的形状趋于球形且不断地缩小以达到产品孔隙度不断地减小，密度不断提高的效果，故提高最高烧结温度可以增强钼制品的烧结性能；而当钼粉粒度较细时其表面极不规则，比表面积较大，表面自由能大，储存的能量较高则其变为低能状态的趋势就越大，故烧结越易进行，产品的烧结性能即相对较好；延长烧结时间可以使得产品的烧结温度均匀化，避免因产品受热不均匀而产生密度差异，进而影响产品的加工性能。

3 结论与存在问题

（1）通常情况下，粉末越细其压制性能越差，但其烧结性能越好；

（2）通过对不同粒度钼粉压制、烧结收缩系数的掌握，达到了对钼产品尺寸合理控制的目的；

（3）根据钼粉粒度的不同，可以通过调节烧结温度、高温保温时间来调整钼产品的烧结性能，以达到有效利用不同规格钼粉的作用；

（4）通过本项目的研究已对粒度、松装密度、压制收缩系数、烧结温度、保温时间、烧结收缩系数、密度等因素之间的相互关系有了一定程度的掌握，在生产过程中通过对生产工艺的优化调整保证了钼产品的质量，但是影响钨钼制品生产的因素还很多，有些关系还很微妙，并不是单一的一种因素起作用，这就在很大程度上制约了钼产品质量的提高。为此，在今后的生产工作中我们还得继续努力不断优化钼产品生产工艺，比如掌握影响钼产品晶粒长大的因素及寻找钼产品烧结过程中的最佳晶粒度、分析确定钼产品再结晶温度、塑－脆性转变温度等。

［1］王发展.钼材料及其加工［M］.北京：冶金工业出版社，2008.

［2］罗振中.钼的应用及其发展［J］.中国钼业，1998，22（4）：17－20.

［3］武志敏.钼条生产及深加工工艺浅探［J］.中国钼业，2001，25（4）：40－43.