本发明涉及一种去除电解金属铬中杂质元素的工艺，该工艺能够去除氧元素、硫元素或氮元素，属于元素提纯
技术领域：
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背景技术：
：镍、钴高温合金是一种成分非常复杂的多组元合金，一般都含有强氧化物形成元素，如ti、al；此外，cr作为一种必不可少的合金化元素，其原材料中含有大量的氧，所以，在上述元素含量较高的合金熔炼过程中，o一直无法得到有效地去除。当镍、钴基高温合金的o元素含量较高时，很容易形成氧化物，这些氧化物夹杂数量过多时，就会在合金服役过程中形成裂纹源，进一步成为裂纹产生和扩展的通道，从而降低合金的疲劳和蠕变性能，因此，必须严格控制合金中o元素的含量。真空加热提纯是一种在真空条件下利用硅碳棒加热原理来促使氧、碳反生化学反应的工艺。高合金化优质高温合金需要选用含氧量低的金属铬。随着高温合金的不断发展，对合金中的气体含量及夹杂物含量都提出了越来越高的要求。目前，国外较为成熟的真空感应熔炼可以将合金中的o含量降到10ppm以下，然而国内同样采用真空感应熔炼，却因为金属铬含氧量达到1000-2000ppm等原因，导致所熔炼出的合金中o含量往往高达20ppm，与国外存在明显差距，从而制约了我国高温合金的实际应用与进一步发展。因此，为了提高镍、钴基高温合金在真空感应熔炼过程中的脱o效果，从而有效降低合金中的o含量，开发先进合理的去除电解金属铬中氧元素的工艺具有非常重要的意义。金属中气体通常指金属中的氮和氧。这些气体的分子都是双原子气体(n2和o2)。在固态金属表面，它们能以分子形式产生物理吸附；当气体同金属表面的结合力大于气体分子内部的结合力时产生化学吸附，在金属表面形成薄层。吸附在金属表面的气体分子可以分解成原子从金属表面扩散入内部。由于氢、氮和氧的原子半径rx都很小,分别为0.71和0.70，因此在固态铬金属中，它们占据晶体点阵的间隙位置，和这些金属形成间隙固溶体。超过固溶极限时，将析出金属化合物(即氢化物、氮化物和氧化物)，弥散于晶粒内或存在于晶界上。同样，由于原子半径rx较金属原子半径rm小(rx/rm<0.59)，氮在形成的金属化合物中仍占据间隙位置，多数形成结构简单的间隙相。常见的金属氧化物则多为化学化合物。当金属中存在微孔隙时，过饱和气体也能以气体分子形态析出到这些微孔隙内。气体在固态金属中的溶解度s与金属的温度及气体的分压p有关。当温度不变时，s与p的平方根值成正比：即西韦特(sievert)定律。金属中气体元素原定义为氧、氮二种填隙式相元素，在一定条件下(高温、高真空等)，这些元素在金属中形成真正的气体杂质，由于这种原因，氧、氮称为“金属中气体生成元素”即这些元素可以在由凝聚相转变成气相。由于气态反应产物的排出而使平衡移动，氧、氮在高温和试剂的作用下可以从金属中定量在析出到气相中。金属铬中的氧以氧化物的形态存在，在一定温度下，通过氧化还原反应，形成co、co2；金属铬中的氮，由于形成结构简单的间隙相，在一定温度下，极易形成n2。金属铬中以硫化物的形态存在，在一定温度下，通过置换反应，形成sns析出气化。技术实现要素：本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种去除电解金属铬中杂质元素的工艺，其能够合理的去除电解金属铬中的杂质元素。本发明的技术方案，去除电解金属铬中杂质元素的工艺，将电解金属铬粉碎压饼，加热后即得到除杂后的铬粉；或将电解金属铬粉碎后添加碳元素粉末/锡元素粉末压饼加热后即得到除杂后的铬粉。进一步地，所述杂质元素具体为氧元素、硫元素或氮元素。一种去除电解金属铬中氧元素的工艺，步骤如下：(1)粉碎：将电解金属铬通过振动粉碎机进行粉碎，得到铬粉，测定铬粉末中的氧含量，待用；(2)压饼：在步骤(1)所得铬粉中加入碳元素粉末，通过搅拌机充分混合，用冲压机压制成圆饼，待用；(3)加热：将步骤(2)所得圆饼放入真空烧结炉中进行加热，通过发生氧、碳化学反应，形成气体碳氧化合物，并经真空泵抽出。进一步地，步骤(2)中，加入碳元素粉末的重量按照铬粉的含氧量计，碳元素粉末重量为每公斤铬粉含氧量的1％-2％。进一步地，步骤(2)中所述直径为ф25-ф30cm，厚度10-12mm。进一步地，步骤(3)中真空烧结炉中的真空度为3-15pa，加热至900-1150℃，加热30-48小时。进一步地，步骤(1)中金属铬粉碎至80-120目。进一步地，步骤(2)中碳元素粉末的目数为80-120目。去除电解金属铬中氮元素的工艺，步骤如下：(1)粉碎：将电解金属铬通过振动粉碎机进行粉碎，得到铬粉；(2)压制：将步骤(1)所得铬粉用冲压机压制成圆饼，待用；(3)真空加热：将步骤(2)所得圆饼放入真空烧结炉中进行加热，使得铬粉中形成的n2经真空泵抽出。进一步地，步骤(1)中粉碎得到的铬粉目数为80-120目。进一步地，步骤(2)中冲压机压制所得的圆饼直径为ф25-ф30cm，厚度10-12mm。进一步地，步骤(3)中将圆饼放入真空烧结炉中进行加热时，真空度为3-15pa，加热至1050-1200℃，加热时间为48-72小时。去除电解金属铬中硫元素的工艺，步骤如下：(1)粉碎：将电解金属铬通过振动粉碎机进行粉碎，得到铬粉；测定所得铬粉中的硫含量，待用；(2)压饼：在步骤(1)所得铬粉中加入锡元素粉末，通过搅拌机充分混合，用冲压机压制成圆饼，待用；(3)真空加热：将步骤(2)所得圆饼放入真空烧结炉中进行加热，通过发生硫、锡化学反应，形成硫化锡，析出在圆饼表面气化，并经真空泵抽出。进一步地，步骤(1)中的铬粉目数为80-120目。进一步地，步骤(2)中的锡元素粉末的目数为80-120目。进一步地，步骤(2)中加入的锡元素粉末含量按每公斤铬粉含硫量计，硫元素：锡元素粉末质量比为1-2：7-14。进一步地，步骤(2)所述圆饼直径为ф25-ф30mm，厚度10-12mm。进一步地，步骤(3)真空加热时，真空度为3-15pa，加热至1150-1300℃，加热24-48h。本发明的有益效果：本发明在一定时间和条件内进行真空状态下加热，o含量1000-2000ppm，通过此工艺o含量可降至300ppm以下；经过本发明处理的金属铬，处理签s含量为100-200ppm，处理后，s含量可降至10ppm以下；本发明工艺处理前的金属铬，n含量为200-500ppm，通过此工艺处理后n含量可降至20ppm以下。具体实施方式实施例1本发明实施例提供一种去除电解金属铬中氧元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为1700ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面的氧化物及附着的杂物。(2)粉碎压饼：通过振动粉碎机进行粉碎，粉碎颗粒至80-120目，测定铬粉中的氧含量，与碳粉(80-120目)充分混合压饼；配比按下表1所示。表1每公斤铬粉含氧量(ppm)加入碳粉重量(ppm)1700000170000(3)加热：在真空度10pa下，加热至1100℃，加热38小时,发生氧、碳化学反应，形成气体碳氧化合物，并经真空泵抽出。(4)检测：对步骤(3)所得铬粉进行检测，检测结果如表4所示。实施例2本发明实施例提供一种去除电解金属铬中氧元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为1300ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面的氧化物及附着的杂物。(2)粉碎压饼：通过振动粉碎机进行粉碎,粉碎颗粒至80-120目，测定铬粉中的氧含量，与碳粉(80-120目)充分混合压饼。配比按下表2所示。表2每公斤铬粉含氧量(ppm)加入碳粉重量(ppm)1300000130000(3)加热：在真空度10pa下，加热至1100℃，加热32小时,发生氧、碳化学反应，形成气体碳氧化合物，并经真空泵抽出。(4)检测：对步骤(3)所得铬粉进行检测，检测结果如表4所示。实施例3本发明实施例提供一种去除电解金属铬中氧元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为2000ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面的氧化物及附着的杂物。(2)粉碎压饼：通过振动粉碎机进行粉碎,粉碎颗粒至80-120目，测定铬粉中的氧含量，与碳粉(80-120目)充分混合压饼。配比按下表3所示。表3每公斤铬粉含氧量(ppm)加入碳粉重量(ppm)2000000200000(3)加热：在真空度10pa下，加热至1100℃，加热40小时,发生氧、碳化学反应，形成气体碳氧化合物，并经真空泵抽出。(4)检测：对步骤(3)所得铬粉进行检测，检测结果如表4所示。表4熔炼炉次处理前o含量(ppm)处理前o含量(ppm)ldhw-11700210ldhw-21300170ldhw-32000263如表4可知，通过本发明实施例提纯的三炉电解金属铬中，o含量均低于300ppm，表明本发明具有很好的提纯效果，能大幅降低电解金属铬中的o含量。实施例4本发明实施例提供一种去除电解金属铬中氧元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为250ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面附着的杂物。(2)粉碎压制：通过振动粉碎机进行粉碎至80目，压成圆饼；圆饼直径为ф25cm，厚度10mm。(3)真空加热：在真空度10pa下，加热至1150℃，加热60小时,电解金属铬中氮元素析出，形成氮气，并经真空泵抽出。(4)检测：对步骤(3)所得电解金属铬中氮含量进行检测，具体结果如表1所示。实施例5本发明实施例提供一种去除电解金属铬中氧元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为420ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面附着的杂物。(2)粉碎压制：通过振动粉碎机进行粉碎至120目，压成圆饼；圆饼直径为ф30cm，厚度12mm。(3)真空加热：电解金属铬在真空度10pa下，加热至1150℃，加热55小时。(4)检测：对步骤(3)所得电解金属铬中氮含量进行检测，具体结果如表1所示。实施例6本发明实施例提供一种去除电解金属铬中氧元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为370ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面附着的杂物。(2)粉碎压制：通过振动粉碎机进行粉碎至100目，压成圆饼；圆饼直径为ф28cm，厚度11mm。(3)真空加热：在真空度10pa下，加热至1150℃，加热65小时,电解金属铬(4)检测：对步骤(3)所得电解金属铬中氮含量进行检测，具体结果如表5所示。表5熔炼炉次处理前n含量(ppm)处理前n含量(ppm)ldsm-125010ldsm-242017ldsm-337013如表5可知，通过本发明实施例提纯的三炉电解金属铬中，n含量均低于20ppm，表明本发明具有很好的提纯效果，能大幅降低电解金属铬中的n含量。实施例7本发明实施例提供一种去除电解金属铬中硫元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为150ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面的附着的杂物。(2)粉碎压饼：通过振动粉碎机进行粉碎至80-120目，测定铬粉中的硫含量，与80-120目锡粉充分混合压饼；圆饼直径为ф25-ф30mm，厚度10-12mm；加入锡粉的量如表6所示。表6每公斤铬粉含氧量(ppm)加入锡粉重量(ppm)150105(3)真空加热：在真空度10pa下，加热至150℃，加热30小时,发生硫、锡化学反应，形成硫化锡，析出在圆饼表面，在一定温度下气化，并经真空泵抽出。(4)检测：对步骤(3)所得电解金属铬中硫含量进行检测，检测结果如表4所示。实施例8本发明实施例提供一种去除电解金属铬中硫元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为120ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面的附着的杂物。(2)粉碎压饼：通过振动粉碎机进行粉碎至80-120目，测定铬粉中的硫含量，与80-120目锡粉充分混合压饼；圆饼直径为ф25-ф30mm，厚度10-12mm；加入锡粉的量如表7所示。表7每公斤铬粉含氧量(ppm)加入锡粉重量(ppm)12084(3)真空加热：在真空度10pa下，加热至150℃，加热30小时,发生硫、锡化学反应，形成硫化锡，析出在圆饼表面，在一定温度下气化，并经真空泵抽出。(4)检测：对步骤(3)所得电解金属铬中硫含量进行检测，检测结果如表4所示。实施例9本发明实施例提供一种去除电解金属铬中硫元素的工艺，该电解金属铬中氧元素含量为100ppm。具体步骤如下：(1)原材料准备：打磨掉所需电解金属铬原材料表面的附着的杂物。(2)粉碎压饼：通过振动粉碎机进行粉碎至80-120目，测定铬粉中的硫含量，与80-120目锡粉充分混合压饼；圆饼直径为ф25-ф30mm，厚度10-12mm；加入锡粉的量如表8所示。表8每公斤铬粉含氧量(ppm)加入锡粉重量(ppm)10070(3)真空加热：在真空度10pa下，加热至150℃，加热30小时,发生硫、锡化学反应，形成硫化锡，析出在圆饼表面，在一定温度下气化，并经真空泵抽出。(4)检测：对步骤(3)所得电解金属铬中硫含量进行检测，检测结果如表9所示。表9熔炼炉次处理前s含量(ppm)处理前s含量(ppm)ldhw-11508ldhw-21207ldhw-31005如表9可知，通过本发明实施例提纯的三炉电解金属铬中，s含量均低于10ppm，表明本发明具有很好的提纯效果，能大幅降低电解金属铬中的s含量。当前第1页12