一种超薄高纯铼箔的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种超薄高纯铼箔的制造方法，包括如下步骤：1)原料制备：首先将高纯铼粉进行射频等离子体球化处理，得到易于粉末轧制成形的高纯球形铼粉或者类球形铼粉；2)纯铼压坯制备：在球化处理后的高纯铼粉中加入的粘结剂，使用粉末轧机，轧制出纯铼压坯；3)烧结：采用真空炉或其他形式高温炉对纯铼压坯进行高温烧结，制备出结晶均匀的纯铼板坯；4)连续化轧制及退火：对纯铼板坯采用多辊轧机和退火联动的连续化轧制；将纯铼板坯表面涂覆润滑剂，连续化轧制与退火，直到得到所需尺寸的成品铼箔。具有轧制流程短，退火效率高，表面质量好等优点。
【专利说明】
一种超薄高纯铼箔的制造方法
技术领域
[0001 ]本发明属于粉末冶金制备领域，特别涉及一种超薄高纯铼箱的制造方法。
【背景技术】
[0002] 金属铼片被作为基材制作各种高温结构件、高温加热器、异型零件等，广泛应用于 航空、航天、原子能、超高温合金、半导体真空镀膜、高温热场等尖端领域。
[0003] 金属铼具有高密度、高熔点、优异的高温强度和高温塑性等特点，在制作金属铼片 的过程中，熔点高，硬化速度特别快，弹性后效大，特别不容易加工，尤其不容易加工成厚度 小于0.1mm的金属片材。随着科技的发展，实际应用中，对铼片纯度要求越来越高的同时，对 于铼片厚度要求越来越薄，例如用于电子及军工行业的厚度小于〇. 〇5mm的铼箱，用普通方 法很难加工，甚至生产厚度小于0.1mm以下的铼片也很困难，退火效率低下，生产效率太低， 且无法保证产品表面质量。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种超薄高纯铼箱的制造方法，通过 制备易于成形的高纯球形或类球形铼粉，并辅以高除去率特种粘合剂，从而制备出易于乳 制的纯铼烧坯，乳制过程中在待乳铼片表面进行涂覆特种润滑剂，减小乳制阻力，并提高产 品表面质量，利用联乳退火工序，高效率消除金属铼加工硬化现象，从而可制造出厚度小于 0.05mm的超薄纯铼箱。本发明具有乳制流程短，退火效率高，表面质量好等优点。
[0005] 本发明采用的技术方案为：
[0006] -种超薄高纯铼箱的制造方法，包括如下步骤：
[0007] 1)原料制备:首先将高纯铼粉进行射频等离子体球化处理，得到易于粉末乳制成 形的高纯球形铼粉或者类球形铼粉；
[0008] 2)纯铼压坯制备:在球化处理后的高纯铼粉中加入质量分数0.2~2%可去除率大 于99.999 %的粘结剂，使用粉末乳机，乳制出纯铼压坯；
[0009] 3)烧结:采用真空炉或其他形式高温炉对纯铼压坯进行高温烧结，制备出结晶均 匀的纯铼板坯；
[0010] 4)连续化乳制及退火:对纯铼板坯采用多辊乳机和退火联动的连续化乳制；将纯 铼板坯表面涂覆润滑剂，连续化乳制与退火，直到得到所需尺寸的成品铼箱。
[0011]所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤1)中高纯铼粉的纯度多99.99%，费氏粒 度3 ~ΙΟμL?ο
[0012] 所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤1)中球化处理后铼粉的平均粒度5~15μ m，纯度彡99.9%，球化率大于80%，氧含量小于0.05%。
[0013] 所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤2)中粘结剂为石蜡、异石蜡系碳化氢。
[0014] 所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤2)中粉末乳机的最大乳制力为25T，粉末 乳制温度范围20~100°C。
[0015] 所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤3)中烧结温度控制在2000~2350°C，烧 结时间0.5~3h。
[0016] 所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤4)中润滑剂为石墨乳和/或46射闻滑油。
[0017] 所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤4)连续化乳制与退火中控制道次变形量 5~20%，退火温度1500~1800°C，退火时间5~30min。
[0018]所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，步骤4)中成品铼箱的厚度小于0.05mm，宽度 大于100mm，长度大于500mm，纯度不小于99.99%，密度大于20.99g/cm3。
[0019] 本发明具有以下有益效果：
[0020] 本发明采用费氏粒度3~1 Ομπι的高纯铼粉(纯度多99.99 % )为原料，先对高纯铼粉 进行射频等离子体球化处理，制取流动性好，粒度、形貌和氧含量可控、易于粉末乳制成形 的高纯球形铼粉或类球形铼粉(平均粒度5~15μπι，纯度彡99.9%，氧含量小于0.05% )。由 于纯铼粉不易于采用常规金属模具压制成形，本发明利用处理后具有更好流动性的球形或 类球形铼粉，采用粉末乳制原理，在粉末中加入适量(〇. 2~2% )的可去除率大于99.999% 的粘结剂，利用粉末乳机，乳制出厚度小于2mm，合适尺寸（宽度大于100mm)的纯铼薄板压 坯。粘合成形剂出除率99.999%，基本无残留。采用粉末乳制技术，制备出薄纯铼板坯。
[0021] 采用真空炉或者其他形式高温炉进行高温烧结，烧结温度控制在2000~2350°C， 制备出密度大于20g/cm3，厚度0.5~2mm，宽度不小于100mm，结晶均勾的高纯铼板还。
[0022] 进一步利用粉末冶金原理，制备出易于乳制的薄纯铼板坯，在待乳纯铼板坯表面 涂覆特制润滑剂，减小了乳制阻力并提高了表面质量。利用连乳连退火工艺，大大提高了生 产效率，本发明乳制及退火的效率是普通工艺的15~40倍。利用普通工艺乳制及退火合计 时间为405-610min，利用本发明工艺乳制及退火合计时间为10-60min。
[0023] 利用本发明工艺最终可制备出厚度小于0.05mm，宽度大于100mm，长度大于500mm， 纯度不小于99.99%，密度大于20.99g/cm3的超薄高纯铼箱。
[0024] 本发明采用连乳连退火技术，制造出超薄高纯铼箱。对铼粉形貌，纯度、粒度的控 制，是保证成品铼箱的关键因素;成形较薄铼板压坯，是乳制出超薄铼箱的基础;连乳连退 火工艺，是缩短超薄铼片生产时间的有效途径;乳制过程中待乳铼片的表面涂覆，是保证铼 箱表面质量的重要手段。由于铼金属加工硬化现象特别突出，在道次变形5~20%后，硬度 增加至无法继续乳制，必须进行退火以消除加工硬化现象。采用多辊乳机和退火联动的连 续化乳制工艺，在待乳铼片表面涂覆特殊的润滑剂，并控制道次变形量，反复进行连乳连退 火，直到得到所需尺寸的成品铼箱。
【具体实施方式】
[0025] -种超薄高纯铼箱的制造方法，包括如下步骤：
[0026] 1)原料制备:首先将纯度》99.99%，费氏粒度3~ΙΟμπι的高纯铼粉，进行射频等离 子体球化处理，得到平均粒度5~15μπι，纯度彡99.9%，球化率大于80%，氧含量小于0.05% 的易于粉末乳制成形的高纯球形铼粉或者类球形铼粉。
[0027] 2)纯铼压坯制备:在球化处理后的高纯铼粉中加入质量分数0.2~2%的可去除率 大于99.999%的粘结剂(如石蜡、异石蜡系碳化氢），使用粉末乳机，最大乳制力25Τ，粉末乳 制温度范围20~100°C，乳制出厚度0.8~2mm，宽度100~300mm，长度200~500mm的纯铼压 还，该纯铼压还的强度为1.5~4MPa。
[0028] 3)烧结:采用真空炉或其他形式高温炉对纯铼压坯进行高温烧结，烧结温度控制 在2000~2350°C，并防止压坯坯料粘连，烧结时间0.5~3h，制备出密度大于20g/cm3,厚度 0.5~1.5mm，宽度100~280mm，结晶均匀的纯铼板坯。
[0029] 4)连续化乳制及退火:对纯铼板坯采用多辊乳机和退火联动的连续化乳制。将纯 铼板坯表面涂覆特制的润滑剂（如石墨含量80%以上的混合物，具体为石墨乳和/或46射闰 滑油），控制道次变形量5~20%。退火温度1500~1800°C，退火时间5~30min，连续化乳制 与退火，直到得到所需尺寸的成品铼箱。最终可制备出厚度小于0.05mm，宽度大于100mm，长 度大于500mm，纯度不小于99.99 %，密度大于20.99g/cm3的超薄高纯铼箱。润滑剂包含但不 限于石墨含量80%以上的混合物。
[0030] 实施例1 一种超薄高纯铼箱的制造方法
[0031] 包括如下步骤：
[0032] 1)原料制备:将纯度为99.993%，费氏粒度3μπι的高纯铼粉，通过射频等离子体球 化处理，制备出纯度99.993%，球化率90%，平均粒度15μπι，形貌均匀，氧含量0.045 %的高 纯球形铼粉。
[0033] 2)纯铼压坯制备:使用粉末乳机，在高纯球形铼粉中加入质量分数0.5 %的特种粘 结剂（异石蜡系碳化氢），在乳制力25Τ，粉末乳制温度20°C下，乳制出厚度为1.8mm，宽度 150mm，长度300mm的薄纯铼压还。
[0034] 3)烧结：采用真空炉对薄纯铼压坯进行高温烧结，烧结温度为2000°C，烧结时间 2h，制备出密度为20.3g/cm3,厚度为1.28mm，宽度为110mm，长度为210mm，结晶均匀的高纯 铼板还。
[0035] 4)采用多辊乳机和退火联动的连续化乳制工艺，在待乳高纯铼板坯表面涂覆润滑 剂(石墨乳、46射闻滑油），并控制平均道次变形量8%，反复进行连乳连退火，每道次乳制所 需时间控制在5~lOmin，退火温度1500°C，每道次退火所需时间控制在5~30min，最终可得 到厚度〇.〇49mm，宽度210mm，长度510mm的超薄高纯铼箱若干件。该超薄高纯铼箱的密度为 21 8/〇113，纯度为99.993%。
[0036] 实施例2-种超薄高纯铼箱的制造方法 [0037] 包括如下步骤：
[0038] 1)原料制备:将纯度为99.99%，费氏粒度7μπι的高纯铼粉，通过射频等离子体球化 处理，制备出纯度99.99%，球化率85%，平均粒度ΙΟμπι，形貌均匀，氧含量0.046%的高纯球 形铼粉。
[0039] 2)纯铼压坯制备:使用粉末乳机，在高纯球形铼粉中加入质量分数0.8%的特种粘 结剂（异石蜡系碳化氢），在乳制力25Τ，粉末乳制温度60°C下，乳制出厚度为1.5mm，宽度 140mm，长度280mm的薄纯铼压还。
[0040] 3)烧结：采用真空炉对薄纯铼压坯进行高温烧结，烧结温度为2100°C，烧结时间 2h，制备出密度为20.6g/cm3,厚度为1.06mm，宽度为102mm，长度为200mm，结晶均匀的高纯 铼板还。
[0041] 4)采用多辊乳机和退火联动的连续化乳制工艺，在待乳铼片表面涂覆特殊的润滑 剂(46#润滑油），并控制平均道次变形量13%，反复进行连乳连退火，每道次乳制所需时间 控制在5~lOmin，退火温度1700°C，每道次退火所需时间控制在5~30min，最终得到厚度 0.047mm，宽度200mm，长度550mm的超薄高纯铼箱若干件。该超薄高纯铼箱的密度为21g/ cm3，纯度为99.99 % 〇
[0042]实施例3-种超薄高纯铼箱的制造方法 [0043] 包括如下步骤：
[0044] 1)原料制备:将纯度为99.995%，费氏粒度ΙΟμπι的高纯铼粉，通过射频等离子体球 化处理，制备出纯度99.995%，球化率95%，平均粒度13μπι，形貌均匀，氧含量0.045 %的高 纯球形铼粉。
[0045] 2)纯铼压坯制备:使用粉末乳机，在高纯球形铼粉中加入质量分数1.2%的特种粘 结剂（异石蜡系碳化氢），在乳制力25Τ，粉末乳制温度100 °C下，乳制出厚度为1.2mm，宽度 160mm，长度250mm的薄纯铼压还。
[0046] 3)烧结：采用真空炉对薄纯铼压坯进行高温烧结，烧结温度为2300°C，烧结时间 1.5h，制备出密度为20.8g/cm 3，厚度为0.85mm，宽度为112mm，长度为210mm，结晶均匀的高 纯铼板还。
[0047] 4)采用多辊乳机和退火联动的连续化乳制工艺，在待乳高纯铼板坯表面涂覆特殊 的润滑剂(石墨乳），并控制平均道次变形量11%，反复进行连乳连退火，每道次乳制所需时 间控制在5~lOmin，退火温度1800°C，每道次退火所需时间控制在5~30min，最终得到厚度 0.045mm，宽度180mm，长度670mm的超薄高纯铼箱若干件。该的超薄高纯铼箱的密度为21g/ cm3，纯度为99.99 % 〇
[0048] 实施例4对比试验
[0049] 仅改变实施例1步骤1)中球化前高纯铼粉的纯度，球化处理后的球化率，球化后铼 粉平均粒度，球化后铼粉纯度和球化后铼粉氧含量，比对其制备的高纯球形铼粉或者类球 形铼粉的成形性，结果如表1所示：
[0050] 表1成形性对比试验结果：
[0052]由表1可知:成形性最佳的球形铼粉是平均粒度15μπι，球化后氧含量0.045%，纯度 99.993 %的铼粉。
【主权项】
1. 一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 原料制备:首先将高纯铼粉进行射频等离子体球化处理，得到易于粉末乳制成形的 高纯球形铼粉或者类球形铼粉； 2) 纯铼压坯制备：在球化处理后的高纯铼粉中加入质量分数0.2~2 %可去除率大于 99.999 %的粘结剂，使用粉末乳机，乳制出纯铼压坯； 3) 烧结:采用真空炉或其他形式高温炉对纯铼压坯进行高温烧结，制备出结晶均匀的 纯铼板还； 4) 连续化乳制及退火:对纯铼板坯采用多辊乳机和退火联动的连续化乳制；将纯铼板 坯表面涂覆润滑剂，连续化乳制与退火，直到得到所需尺寸的成品铼箱。2. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤1)中高纯铼粉的 纯度彡99.99%，费氏粒度3~ΙΟμπι。3. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤1)中球化处理后 铼粉的平均粒度5~15μπι，纯度彡99.9%，球化率大于80%，氧含量小于0.05%。4. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤2)中粘结剂为石 蜡、异石蜡系碳化氢。5. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤2)中粉末乳机的 最大乳制力为25Τ，粉末乳制温度范围20~100°C。6. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤3)中烧结温度控 制在2000~2350 °C，烧结时间0.5~3h。7. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤4)中润滑剂为石 墨乳和/或46#润滑油。8. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤4)连续化乳制与 退火中控制道次变形量5~20%，退火温度1500~1800°C，退火时间5~30min。9. 如权利要求1所述一种超薄高纯铼箱的制造方法，其特征在于，步骤4)中成品铼箱的 厚度小于〇 .〇5mm，宽度大于100mm，长度大于500mm，纯度不小于99.99%，密度大于20.99g/ cm3〇
【文档编号】B22F3/24GK106077617SQ201610684931
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610684931.7, CN 106077617 A, CN 106077617A, CN 201610684931, CN-A-106077617, CN106077617 A, CN106077617A, CN201610684931, CN201610684931.7
【发明人】扶元初, 杨海兵, 杨世民
【申请人】中铼新材料有限公司