鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法，包括以下步驟：a）將鉭粉或鉭合金粉壓制成型，將壓制成型的坯料在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)；b）將步驟a）得到的坯料進(jìn)行真空垂熔燒結(jié)，得到鉭坯料或鉭合金坯料。本申請(qǐng)采用預(yù)燒結(jié)與真空垂熔燒結(jié)的方式制備了鉭坯料或鉭合金坯料，其中真空燒結(jié)爐中的預(yù)燒結(jié)是感應(yīng)燒結(jié)，使燒結(jié)后坯料的均勻性一致，而后進(jìn)行了真空垂熔燒結(jié)，由于真空垂熔燒結(jié)前的預(yù)燒結(jié)階段使坯料的均勻性較好，因此坯料經(jīng)過(guò)真空垂熔燒結(jié)，也能夠保證坯料的均勻性，使坯料的性能均勻性較好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】組坯料或組合金坯料的制備方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年03月20日提交中國(guó)專(zhuān)利局、申請(qǐng)?zhí)枮?01410105494.X、發(fā)明名稱(chēng)為“鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及鉭或鉭合金加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]目前鉭及鉭合金加工棒材的制備方法有兩種:一種是利用電子束熔煉制錠，經(jīng)過(guò)鍛造、擠壓、扒皮、酸洗等工序制成鉭或鉭合金棒材；一種是利用粉末冶金方法，經(jīng)鉭粉成型、真空垂熔燒結(jié)制成鉭或鉭合金鑄錠。
[0004]電子束熔煉鉭及鉭合金加工棒材的具體過(guò)程為:將鉭粉裝入包套，經(jīng)過(guò)250Mpa的冷等靜壓成型成熔煉坯料，然后在電子束爐中進(jìn)行熔煉，熔煉成直徑為200~600mm的鉭錠，經(jīng)過(guò)車(chē)削扒皮后在20噸的鍛造機(jī)中鍛造直徑為55mm的鉭棒，然后經(jīng)扒皮、酸洗、熱處理后擠壓成直徑為25_的鉭及鉭合金加工棒材。
[0005]粉末冶金方法制 備鉭及鉭合金加工棒材的具體過(guò)程為:將鉭粉裝入直徑為32~38mm的包套中，經(jīng)過(guò)250Mpa的冷等靜壓成型成熔煉坯料，經(jīng)烘干后在真空垂熔燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后的鉭棒直徑為25mm左右，然后對(duì)燒結(jié)后鉭棒兩端的夾頭進(jìn)行切除，剪切量大約為6%~8%，即得到鉭及鉭合金加工棒材。
[0006]電子束熔煉制備鉭及鉭合金加工棒材的缺點(diǎn)一是損耗大，大約為3%、直收率低；二是加工效率低、成本高；而棒材損耗的主要原因是在電子束熔煉和酸洗過(guò)程中揮發(fā)了大量的低熔點(diǎn)金屬和氣體雜質(zhì)，同樣帶來(lái)了部分鉭金屬的損失，其直收率明顯降低；而加工效率低主要是在電子束熔煉后進(jìn)行扒皮、鍛造后進(jìn)行車(chē)削，因此會(huì)產(chǎn)生大量的廢品；另一方面電子束熔煉過(guò)程是大量電能的消耗過(guò)程，其鍛造和擠壓的成本相對(duì)軋制過(guò)程要高，因此其成本較高，目前只有國(guó)外plansee公司采用此方法。
[0007]目前粉末冶金方法是制備鉭或鉭合金加工棒材的常用方法，其優(yōu)點(diǎn)相比電子束熔煉技術(shù)而言，損耗0.8%左右，效率高，成本低。然而粉末冶金技術(shù)方法還是存在缺陷，例如:垂熔燒結(jié)是靠通電夾具進(jìn)行的，燒結(jié)體通過(guò)自身發(fā)熱達(dá)到燒結(jié)目的，而夾具所能承受的溫度比燒結(jié)體的溫度低，因此必須對(duì)夾具進(jìn)行冷卻，冷卻過(guò)程中由于熱傳導(dǎo)，燒結(jié)體兩端的溫度較中部低，則燒結(jié)后的燒結(jié)體兩端必須切除，但切除端頭后的燒結(jié)體性能均勻性還是有差異，導(dǎo)致產(chǎn)品性能不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種鉭或鉭合金坯料的制備方法，由該方法制備的鉭坯料或鉭合金坯料的性能均勻性較好。
[0009]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝算g坯料或鉭合金坯料的制備方法，包括以下步驟:[0010]a)將鉭粉或鉭合金粉壓制成型，將壓制成型的坯料在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)；
[0011]b)將步驟a)得到的坯料進(jìn)行真空垂熔燒結(jié)，得到鉭坯料或鉭合金坯料。
[0012]優(yōu)選的，所述壓制成型在冷等靜壓機(jī)中進(jìn)行，所述壓制成型的壓力為210MPa~250MPa。
[0013]優(yōu)選的，步驟a)中所述真空燒結(jié)爐的真空度小于等于1.2 X 10?.[0014]優(yōu)選的,步驟a)中所述預(yù)燒結(jié)的升溫速率為5°C /min~20°C /min ;所述預(yù)燒結(jié)的溫度為800°C~1900°C ;所述預(yù)燒結(jié)的保溫時(shí)間為0.5h~IOh。
[0015]優(yōu)選的，步驟b)中所述真空垂熔燒結(jié)的真空度小于等于2X10_2Pa。
[0016]優(yōu)選的,步驟b)中所述真空垂熔燒結(jié)的升溫速率為10°C /min~20°C /min ;所述真空垂熔燒結(jié)的溫度為2000°C~2700°C ;所述真空垂熔燒結(jié)的保溫時(shí)間為0.5h~10h。
[0017]優(yōu)選的，其特征在于，所述鉭合金粉為鉭鈮合金粉或鉭鎢合金粉。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法。在制備鉭坯料或鉭合金坯料的過(guò)程中，本申請(qǐng)首先將鉭粉或鉭合金粉壓制成型，然后將壓制成型的坯料在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)是感應(yīng)燒結(jié)，使預(yù)燒結(jié)后坯料的均勻性一致，最后將預(yù)燒結(jié)后的坯料進(jìn)行真空垂熔燒結(jié)，由于真空垂熔燒結(jié)前的預(yù)燒結(jié)階段使坯料的均勻性較好，因此坯料經(jīng)過(guò)真空垂熔燒結(jié)后也能夠保證坯料的均勻性，使坯料的性能均勻性較好。另一方面，本申請(qǐng)?jiān)谡婵障碌念A(yù)燒結(jié)過(guò)程已經(jīng)將鉭或鉭合金坯料進(jìn)行了燒結(jié)，其密度已經(jīng)達(dá)到純金屬密度的70%以上，因此在真空垂熔燒結(jié)時(shí)不論外力多大，坯料都不會(huì)發(fā)生斷裂。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為 進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法，包括以下步驟:
[0021]a)將鉭粉或鉭合金粉壓制成型，將壓制成型的坯料在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)；
[0022]b)將步驟a)得到的坯料進(jìn)行真空垂熔燒結(jié)，得到鉭坯料或鉭合金坯料。
[0023]本發(fā)明提供了一種鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法。在制備鉭坯料或鉭合金坯料的過(guò)程中，首先將鉭粉或鉭合金粉壓制成型，得到原始坯料。本申請(qǐng)所述壓制成型優(yōu)選在冷等靜壓機(jī)中進(jìn)行，即所述壓制成型為冷等靜壓成型。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，等靜壓成型是將待壓試樣置于高壓容器中，利用液體介質(zhì)不可壓縮性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個(gè)方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓，當(dāng)液體介質(zhì)通過(guò)壓力泵注入壓力容器時(shí)，其壓強(qiáng)大小不變且均勻地傳遞到各個(gè)方向。而冷等靜壓是在常溫下對(duì)工件進(jìn)行成型的等靜壓法。本申請(qǐng)所述鉭粉或鉭合金粉通過(guò)冷等靜壓成型 ，得到組織結(jié)構(gòu)均勻，密度高，收縮率小的原始坯體。上述壓制成型的壓力優(yōu)選為210MPa~250MPa。本申請(qǐng)所述壓制成型的過(guò)程具體為:
[0024]將冶金級(jí)鉭粉或鉭合金粉裝入直徑為32mm~38mm，厚度為1mm的乳膠包套內(nèi)，經(jīng)過(guò)密封、揉制成型、夾板固定后置于210MPa~250MPa的冷等靜壓機(jī)中壓制成型，然后經(jīng)脫模，得到鉭或鉭合金的原始坯料。
[0025]本申請(qǐng)所述鉭合金粉優(yōu)選為鉭鈮合金粉或鉭鎢合金粉；所述鉭鈮合金粉優(yōu)選為鉭含量為50wt%~60wt%,余量為銀的合金粉；所述鉭鶴合金粉優(yōu)選為鉭含量為80wt%~90wt%,余量為鎢的合金粉。
[0026]按照本發(fā)明，將壓制成型的鉭坯料或鉭合金坯料在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，SP將鉭原始坯料或鉭合金原始坯料進(jìn)行感應(yīng)預(yù)燒結(jié)。所述預(yù)燒結(jié)的真空度優(yōu)選小于等于
1.2X10_3Pa，更優(yōu)選為2.0XKT4Pa~1.0X10_3Pa。本申請(qǐng)所述預(yù)燒結(jié)的升溫速率優(yōu)選為5°C /min~20°C /min,更優(yōu)選為10°C /min~15°C /min。所述預(yù)燒結(jié)的溫度優(yōu)選為800~1900°C，更優(yōu)選為1000°C~1500°C。所述預(yù)燒結(jié)的保溫時(shí)間優(yōu)選為0.5h~10h，更優(yōu)選為2h~8h。本申請(qǐng)所述真空燒結(jié)爐是利用感應(yīng)加熱對(duì)被加熱物品進(jìn)行保護(hù)性燒結(jié)的燒結(jié)爐，其加熱器的構(gòu)成可以為石墨，也可以為鎢，也可以為鉭，還可以是鑰，本申請(qǐng)沒(méi)有特別的限制。本申請(qǐng)所述預(yù)燒結(jié)過(guò)程中的保溫過(guò)程可以分階段進(jìn)行，作為優(yōu)選方案，所述預(yù)燒結(jié)過(guò)程具體為:
[0027]將壓制成型的鉭坯料或鉭合金坯料置于真空度為2X 10_4Pa~1.0X 10_3Pa真空燒結(jié)爐中，所述壓制成型的鉭還料或鉭合金還料以15°C /min~20°C /min升溫至800°C~1000°C，保溫 5h ~8h ;然后以 15°C /min ~20°C /min 升溫至 1500°C~1900°C，保溫 2h ~5h。[0028]壓制成型的鉭坯料或鉭合金坯料經(jīng)過(guò)預(yù)燒結(jié)后，本申請(qǐng)將預(yù)燒結(jié)后的坯料進(jìn)行真空垂熔燒結(jié)，得到鉭坯料或鉭合金坯料。本申請(qǐng)?jiān)谥苽溷g坯料或鉭合金坯料的過(guò)程中，采用的是預(yù)燒結(jié)與真空垂熔燒結(jié)相結(jié)合的燒結(jié)方法；經(jīng)過(guò)本發(fā)明的燒結(jié)方法，得到的是鉭或鉭合金的坯料。按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段，在得到鉭或鉭合金坯料之后，可以采用其他的加工工藝對(duì)坯料進(jìn)行加工，而得到鉭棒材或鉭合金棒材；而對(duì)于其他加工工藝，本申請(qǐng)沒(méi)有特別的限制，按照棒材的需求采用適當(dāng)?shù)募庸すに噷?duì)坯料進(jìn)行加工即可。作為優(yōu)選方案，本申請(qǐng)將得到的鉭坯料或鉭合金坯料先進(jìn)行軋制，將軋制后的坯料進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行退火，將退火后的坯料進(jìn)行拉拔，最后進(jìn)行清洗，即得到鉭棒材或鉭合金棒材。
[0029]所述真空垂熔燒結(jié)的工作原理是將金屬坯料置于真空垂熔燒結(jié)爐中，在坯料兩端加上一個(gè)低壓大電流，依靠條形坯料自身電阻產(chǎn)生高溫，使金屬燒結(jié)成致密金屬棒料。本申請(qǐng)所述真空垂熔燒結(jié)的真空度優(yōu)選小于等于2X10_2Pa，更優(yōu)選為lX10_4Pa~lX10_2Pa。所述真空垂熔燒結(jié)的溫度優(yōu)選為2000°C~2700°C，更優(yōu)選為2200°C~2600°C。所述真空垂熔燒結(jié)的保溫時(shí)間優(yōu)選為0.5h~IOh,更優(yōu)選為3h~8h。
[0030]相對(duì)于粉末冶金法制備鉭或鉭合金坯料的制備過(guò)程，本申請(qǐng)?jiān)谥苽溷g或鉭合金坯料的過(guò)程中，選用的是預(yù)燒結(jié)與真空垂熔燒結(jié)相結(jié)合的方式。本申請(qǐng)?jiān)谥苽溷g坯料或鉭合金坯料的過(guò)程中，采用的燒結(jié)方式具有以下優(yōu)點(diǎn):首先，預(yù)燒結(jié)是感應(yīng)燒結(jié)，感應(yīng)燒結(jié)使燒結(jié)后坯料的均勻性一致，而后進(jìn)行的真空垂熔燒結(jié)，由于真空垂熔燒結(jié)前的預(yù)燒結(jié)階段使坯料的均勻性較好，因此坯料在真空垂熔燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，也能夠保證坯料的均勻性。
[0031]其次，為了降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)有技術(shù)在制備鉭及鉭合金坯料的過(guò)程中增加了鉭及鉭合金粉中的氣體含量，而氣體含量的增加，在直接真空垂熔燒結(jié)時(shí)出現(xiàn)真空下降嚴(yán)重、送電困難的問(wèn)題，這是由于垂熔燒結(jié)過(guò)程是一個(gè)通過(guò)坯料自身發(fā)熱產(chǎn)生熱量而達(dá)到燒結(jié)的目的，因此在最初送電升溫時(shí)大量的氣體會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)釋放出來(lái)，而垂熔燒結(jié)爐的真空又達(dá)不到鉭及鉭合金棒材的燒結(jié)目的，因此會(huì)出現(xiàn)對(duì)低真空保護(hù)產(chǎn)生斷電，否則會(huì)出現(xiàn)坯料燒結(jié)氧化的問(wèn)題；本發(fā)明在預(yù)燒結(jié)時(shí)通過(guò)外加熱的方式給坯料加熱，并通過(guò)真空燒結(jié)爐的抽氣性能好的特性，緩慢加熱，在低溫段迫使所有氣體從坯料中揮發(fā)出來(lái)。此時(shí)再進(jìn)行垂熔真空燒結(jié)，就不會(huì)出現(xiàn)真空下降嚴(yán)重、送電困難的問(wèn)題。
[0032]再次，鉭及鉭合金坯料經(jīng)過(guò)等靜壓成型后，具有一定壓實(shí)密度的待燒結(jié)體，本身的密度不是很大，在受到外力作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)破碎、斷裂問(wèn)題，因此在垂熔燒結(jié)上工裝夾具時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷條；本發(fā)明的預(yù)燒結(jié)過(guò)程已經(jīng)將鉭及鉭合金坯料進(jìn)行了燒結(jié)，其密度已經(jīng)達(dá)到純金屬密度70%以上，不論受到多大的外力，坯料在真空垂熔燒結(jié)時(shí)均不會(huì)斷裂。
[0033]另一方面，現(xiàn)有技術(shù)中鉭及鉭合金坯料在垂熔燒結(jié)過(guò)程中其體積收縮會(huì)達(dá)到32%，由于鉭棒收縮過(guò)大容易從夾具中脫落，導(dǎo)致燒結(jié)過(guò)程失敗。本發(fā)明的預(yù)燒結(jié)過(guò)程已經(jīng)將鉭及鉭合金坯料的收縮達(dá)到18%左右，因此在垂熔燒結(jié)時(shí)收縮明顯降低，因此掉條的幾率也大大減小。預(yù)燒結(jié)階段是通過(guò)感應(yīng)燒結(jié)，將粉末中的氣體及低熔點(diǎn)雜質(zhì)除去，并且金屬粉末的顆粒與顆粒之間進(jìn)行粘接，使金屬的導(dǎo)電率達(dá)到其純金屬導(dǎo)電率的70%以上，可以保證在垂熔真空燒結(jié)時(shí)大量縮短低溫階段的時(shí)間，提高燒結(jié)效率；例如現(xiàn)有技術(shù)的真空垂熔燒結(jié)工藝總共需要7小時(shí)/6kg，本發(fā)明技術(shù)的真空燒結(jié)工藝10小時(shí)/300kg，真空垂熔燒結(jié)4小時(shí)/6kg，較現(xiàn)有技術(shù)節(jié)省了 2.5小時(shí)左右，燒結(jié)效率明顯提高，成本明顯較低。
[0034]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鉭或鉭合金坯料的制備過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
[0035]實(shí)施例1
[0036]取冶金級(jí)鉭粉，-100目100%，松比為3.95g/cm3,經(jīng)冷等靜壓成型，成型壓力為210Mpa，再進(jìn)行真空預(yù)燒結(jié)，真空度為1.2 X 10?,以每分鐘15°C升至800°C，保溫5小時(shí)，然后每分鐘15°C升至1500°C，保溫2小時(shí)。降至室溫，然后進(jìn)行真空垂熔燒結(jié)，真空度為2 X 10?, 60分鐘升至2400°C，保溫3小時(shí)，停電降至室溫制取燒結(jié)坯料，然后燒結(jié)坯料經(jīng)型軋機(jī)軋制成尺寸符合要求的加工鉭及鉭合金條，以硫酸、硝酸、氫氟酸混合酸酸洗，經(jīng)水洗、烘干后放置在真空退火爐內(nèi)退火，退火條件如1300°C，保溫60~120分鐘。退火后的鉭條經(jīng)連續(xù)拉拔拉成Φ0.1Omm鉭及鉭合金絲，然后再一次經(jīng)過(guò)清洗、自然晾干后進(jìn)行復(fù)繞，然后做產(chǎn)品物性、化雜、電性能、抗脆性等檢測(cè)。檢測(cè)本實(shí)施例制備的燒結(jié)坯料的密度，并與現(xiàn)有的真空垂熔燒結(jié)的坯料的密度進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。對(duì)制備的燒結(jié)鉭棒與鉭絲進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如下表所示。
[0037]表1本實(shí)施例與目前真空垂熔燒結(jié)制備的坯料的密度數(shù)據(jù)表
[0038]
【權(quán)利要求】
1.鉭坯料或鉭合金坯料的制備方法，包括以下步驟: a)將鉭粉或鉭合金粉壓制成型，將壓制成型的坯料在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)； b)將步驟a)得到的坯料進(jìn)行真空垂熔燒結(jié)，得到鉭坯料或鉭合金坯料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述壓制成型在冷等靜壓機(jī)中進(jìn)行，所述壓制成型的壓力為210MPa~250MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中所述真空燒結(jié)爐的真空度小于等于1.2 X IO^3Pa0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中所述預(yù)燒結(jié)的升溫速率為50C /min~20°C /min ;所述預(yù)燒結(jié)的溫度為800°C~1900°C ;所述預(yù)燒結(jié)的保溫時(shí)間為0.5h ~IOh0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中所述真空垂熔燒結(jié)的真空度小于等于2X10_2Pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中所述真空垂熔燒結(jié)的升溫速率為10°C /min~20°C /min ;所述真空垂熔燒結(jié)的溫度為2000°C~2700°C;所述真空垂熔燒結(jié)的保溫時(shí)間為0.5h~IOh。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述鉭合金粉為鉭鈮合金粉或鉭鶴合金粉?！?br> 【文檔編號(hào)】C22C1/04GK103849788SQ201410118867
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】解永旭, 馬躍忠, 萬(wàn)慶峰, 程越偉, 韓鵬, 劉云峰, 張曉 , 童澤堃, 崔新民, 郭林波, 馬建政 申請(qǐng)人:寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司