超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法

文档序号:33949755发布日期:2023-04-26 10:23阅读:51来源:国知局

本发明涉及一种超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,属于钛冶炼制备。


背景技术:

1、金属钛具有可塑性,高纯度钛的可塑性更高,其延伸率可达50%-60%,断面收缩率可达70%-80%,但强度较低,不宜用作结构材料。高纯钛中的间隙杂质o、n、c以及金属杂质中fe等对其物理化学性质影响显著。尤其是氧元素,钛在高温下和氧的亲和力特别强,它们之间不仅会生成化合物,而且还能形成多种固溶体,从而硬度显著增高,可塑性明显降低,同时也会使钛的电阻率增加、β转变温度升高。

2、为获得高纯度金属钛,通常先采用化学方法获得一定纯度的金属,然后用物理方法达到更高的纯度。目前,国内外得到广泛应用的制备高纯钛的工艺有kroll法(mg热还原法)、碘化钛热分解法、熔盐电解法以及电子束熔融精炼法等。电子束熔炼方法的主要优点有:①采用的是水冷铜坩埚,因此与炉材的反应和污染少;②由于电子束易控制,熔炼速度和能量可任意选择,因此提纯效果相当好。缺点是除fe、ni、o效果不佳,较难通过电子束熔炼获得氧含量低于200ppm的高纯钛,而且重金属必须在电子束熔炼前用熔盐电解法或碘化法除去。

3、专利公开号为cn111187916a的专利申请公开了一种利用工业钛渣制备高纯钛的方法,该方法将工业钛渣、铝粉、氧化钙、氟化钙和引爆剂混合,得到反应物,所述引爆剂包括氯酸钾和/或氯酸钠;在所述反应物的表面放置引燃层后引燃,得到含铝粗钛合金;将所述含铝粗钛合金进行熔盐电解精炼,得到精炼钛;将所述精炼钛进行电子束熔炼,得到高纯钛。该方法以工业钛渣为原料,解决了之前工业钛渣无法利用,造成钛资源浪费,严重污染环境的问题。但是,该方法将钛渣与引爆剂反应,再熔盐电解,再电子束熔炼,其流程过长,电解能耗高,且该方法需要消耗大量的铝,成本较高,此外,该专利申请采用一次电子束精炼,o含量将较难低于80~200ppm,这也是电子束熔炼自身技术特点所决定的。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种电子束冶炼高纯钛的方法,该方法可以制备得到超低氧含量(<10ppm)的高纯钛产品。

2、一种电子束冶炼高纯钛的方法,包括如下步骤:

3、a、向海绵钛初级料中加入海绵钛初级料重量0.1~2%的铝,混匀,得到混合料;混合料在电子束熔炼炉中进行熔炼,冷却后得到钛锭;

4、b、切除a步骤所得钛锭上端0.1~10厘米处的锭头,余下的钛锭进入电子束熔炼炉进行二次精炼,冷却后得到高纯钛产品。

5、其中,a步骤所述的铝为铝粉、铝粒、铝条、铝块中至少一种,纯度≥99.99%。

6、其中,a步骤熔炼、b步骤二次精炼的温度为1800-3000℃。

7、其中,a步骤中电子束熔炼炉所用电子枪的功率为60kw-120kw,熔炼采用热阴极电子枪,熔炼时的真空度为(0.5~1)×10-2pa,熔炼温度为1800-2500℃,熔炼时间为10-80min;b步骤中电子束熔炼炉所用电子枪的功率为80kw-100kw,熔炼采用热阴极电子枪,熔炼时的真空度为(0.5~1)×10-3pa,熔炼温度为2000-2200℃,熔炼时间为5-60min。

8、其中,所述海绵钛初级料为符合国家标准gb/t2524-2002中的0~5级海绵钛原料。

9、其中,b步骤中切除钛锭上端0.1~10厘米左右的锭头所用切除方法为电火花切割、火焰切割或砂轮锯切。

10、本发明的有益效果:

11、1、本发明所提供的一种超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,在现有电子束熔炼工艺基础上,不改变设备基础上,仅通过添加铝就可实现超低氧含量(<10ppm)高纯钛产品。

12、2、本发明所提供的一种超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,使用的铝属于价格较便宜的金属脱氧剂,可获得价格高昂的超低氧高纯钛产品,此外,工艺不需要额外添加其他设备,减少了设备投资,降低成本,具有良好的社会经济效益。

13、3、本发明所提供的一种超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,脱氧剂铝在高纯钛产品中的残余较低,产品质量较好。



技术特征:

1.超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,其特征在于:a步骤所述的铝为铝粉、铝粒、铝条、铝块中至少一种,纯度≥99.99%。

3.根据权利要求1所述的超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,其特征在于:a步骤熔炼、b步骤二次精炼的温度为1800-3000℃。

4.根据权利要求3所述的超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,其特征在于:a步骤中电子束熔炼炉所用电子枪的功率为60kw-120kw,熔炼采用热阴极电子枪,熔炼时的真空度为(0.5~1)×10-2pa,熔炼温度为1800-2500℃,熔炼时间为10-80min;b步骤中电子束熔炼炉所用电子枪的功率为80kw-100kw,熔炼采用热阴极电子枪,熔炼时的真空度为(0.5~1)×10-3pa,熔炼温度为2000-2200℃,熔炼时间为5-60min。

5.根据权利要求1所述的超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,其特征在于:所述海绵钛初级料为符合国家标准gb/t 2524-2002中的0~5级海绵钛原料。

6.根据权利要求1所述的超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,其特征在于:b步骤中切除钛锭上端0.1~10厘米左右的锭头所用切除方法为电火花切割、火焰切割或砂轮锯切。


技术总结
本发明提供了一种超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,属于钛冶炼制备技术领域。所述方法可包括如下步骤:向海绵钛初级料中加入海绵钛初级料重量0.1~2%的铝,混匀,得到混合料;混合料在电子束熔炼炉中进行熔炼,冷却后得到钛锭;切除上一步所得钛锭上端0.1~10厘米处的锭头,余下的钛锭进入电子束熔炼炉进行二次精炼,冷却后得到高纯钛产品。本发明采用的一种超低氧含量的电子束冶炼高纯钛的方法,得到的高纯钛产品氧含量低,减少了设备投资,降低成本,具有良好的社会经济效益。

技术研发人员:刘翘楚,赖奇,彭富昌,廖先杰,赵曦光,陈今良,肖传海,崔晏
受保护的技术使用者:攀枝花学院
技术研发日:
技术公布日:2024/1/11
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