CN100489131C - 难变形纯铼片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末冶金制备领域，特别涉及一种难变形纯铼片的制造方法。该方法包括用经过预处理的高纯铼酸铵，精心选择二阶段还原制得，经成形、烧结的高纯铼粉，采用一种开放式的压模，保证能压制出波松比高达16的薄铼片坯料。经高温烧结使其密度能达到理论密度的95%以上，在严格控制道次变形量的条件下，采用冷轧和中间退火工艺，轧制出理论密度大于99%，厚度可做到0.4mm，尺寸可达到320×320mm的铼片。本发明与现有技术相比具有消除加工硬化现象，根据需求可制造出不同尺寸成品铼品的优点。

Description

难变形纯铼片的制造方法

技术领域

本发明属于粉末冶金制备领域，特别涉及一种难变形纯铼片的制造方法。

背景技术

金属铼具有高耐磨、耐蚀性、高传导特性以及可在高温和温度骤变情况下保持高的强度和良好的抗蠕变性能和良好的热电性能，在电子工程中的常用作发射阴极灯丝，显像管灯丝、特种灯灯丝、X-射线靶材，高温传感器，原子能等诸多方面。特别是在高速发展的半导体芯片生产中金属铼起到了不可替代的作用。

但是，由于金属铼的加工硬化速度很快，致使其加工特别是深度加工十分困难。采用通常难熔金属的热加工工艺不适合于铼，因为铼的氧化物沿晶界分布形成脆性相，无法实现热加工。至今，有关针对铼的热加工的技术手段仍处于研究阶段，而采用冷加工技术也尚未有过系统报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除金属铼的加工硬化现象，根据需求可制造出不同尺寸的难变形纯铼片的制造方法。

根据上述目的，本发明技术方案的工作原理为：

本发明采用粉末冶金技术制造出合适的铼板材，并进一步顺利实施冷加工技术同时辅以热处理工艺而成功地制造出不同尺寸的合格铼片。利用粉末冶金原理来制造难变形铼片是本发明的基础，它直接关系到压坯的可成形性，烧结性能和加工性能。

本发明中的粉末制取技术是首先将高纯铼酸铵结晶颗粒经预处理即破碎至一定的粒度(-100～-300目)；然后在氢气中进行低温还原(控制温度在230～350℃)，并将还原产物再处理，即破碎(过-100～-150目筛)，接着在氢气中进行充分的二次还原(控制还原温度在800～950℃)得到低氧含量小于0.1％的纯铼粉。

由于纯铼粉的加工硬化速度非常快，不易压制成形，再者由于压坯的波松比值(长宽度/高度)很大(大于16)，脱模时压坯由于弹性的后效作用易破碎。因此，本发明采用了在粉末中加入适量的润滑剂(如石蜡)，可以降低粉末与压模相互间的摩擦力，提高压坯的强度来达到成形的目的。

压坯经过脱蜡处理和预烧后在氢气保护下进行高温烧结，烧结温度控制在2000～2340℃，直至密度达到理论密度的95％以上，厚度为4～12mm，结晶均匀、细密的烧结坯料。

通常难熔金属(如钨、钼)都是在1500℃左右的高温下进行加工，但由于铼在高温无保护气氛下进行加工易氧化，而氧化物沿晶界分布产生脆性，不能实现热加工。因此本发明采用的是在常温下冷轧制加工，且严格控制道次变形量(8～15％)。由于铼的加工硬化的速度非常快，甚至一道次变形后硬度迅速倍增，因此采用每道次变形后在氢气中进行高温退火处理(退火温度1500～1800℃，退火时间为30～120min)，使其消除加工硬化现象而控制结晶均匀细密，接着进行下一道次轧制。这样循环进行加工、热处理直至达到所需尺寸，最后经过退火处理，得到成品铼片。

根据上述目的和工作原理，本发明具体的技术方案包括如下具体步骤：

A、制粉并还原：

首先将高纯铼酸铵结晶颗粒经预处理，破碎至-100～-300目；然后在氢气中进行低温还原，控制还原温度在230～350℃，并将还原产物再处理研磨破碎过-100～-150目筛；接着在氢气中进行充分的二次还原，控制还原温度在800～950℃，得到氧含量小于0.1％和粒度为2～6μm，纯度>99.95％的纯铼粉；

B、压坯：

采用可拆卸的模具(开放式的压模)进行压制成型；同时辅以在粉末中加入1.5～3％(质量百分比)的润滑剂，制得厚度为5～15mm，波松比值大于16的压坯；

C、烧结变形：

压坯经过脱蜡处理和预烧后在氢气保护下进行高温烧结，烧结温度控制在2000～2340℃，直至密度达到理论密度的95％以上，厚度为4～12mm，结晶均匀、细密的烧结坯料；

D、轧制变形：

采用的是在常温下冷轧制加工，且严格控制道次变形量8～15％；采用每道次变形后在氢气中进行高温退火处理，退火温度1500～1800℃，使其消除加工硬化现象而控制结晶均匀细密，接着进行下一道次轧制，这样循环进行加工、热处理直至达到所需尺寸；最后经过退火处理，退火温度为1500～1800℃，退火时间为30～120min，得到成品铼片。

上述方法中所用润滑剂为石蜡或甘油酒精中一种。

本发明与现有技术相比具有消除加工硬化现象，根据需求可制造出不同尺寸成品铼品的优点。上述优点具体如下：制备出理论密度大于99％，厚度可做到0.4mm，尺寸可达到320×320mm的铼片。

具体实施方式

采用本发明的制备方法，制备了5批铼片，表1为本发明工艺步骤和工艺参数，表2为本发明实施例最终成品性能参数表。

将高纯铼酸铵破碎至-100～-300目，第一次还原温度为230～350℃，将产物研磨破碎过过-100～-150筛，然后进行二次还原，还原温度为800～950℃，制备出粒度约2～6μm的高纯铼粉。在高纯铼粉末中加入2％(质量百分比)的粘结剂，用特制的可拆卸的模具进行压制成型，制得厚度为5～15mm的坯料。将坯料放入2000-2340℃的高温氢气烧结炉中进行烧结，得到厚度为4～12mm的烧结坯料。采用四辊轧机对烧结坯料进行冷轧加工，每次变形量控制在8～15％，每次变形后，进行1500～1800℃退火一次。反复进行轧制、退火，最终制得厚度为0.4mm，尺寸为320×320mm的方形铼薄片。

Claims (2)

1、一种难变形纯铼片的制造方法，其特征在于该方法包括如下具体步骤：

A、制粉并还原：

首先将高纯铼酸铵结晶颗粒经预处理，破碎至-100～-300目；然后在氢气中进行低温还原，控制还原温度在230～350℃，并将还原产物再处理，研磨破碎过-100～-150目筛；接着在氢气中进行充分的二次还原，控制还原温度在800～950℃，得到氧含量小于0.1％和粒度为2～6μm，纯度>99.95％的纯铼粉，上述组分含量之和为100％；

B、压坯：

采用可拆卸的模具进行压制成型，使压坯在没有任何作用力的情况下实现和压模分离并能够安全转移；同时辅以在粉末中加入质量百分比为1.5～3％的润滑剂，制得厚度为5～15mm，波松比值大于16的压坯；

C、烧结变形：

压坯经过脱蜡处理和预烧后在氢气保护下进行高温烧结，烧结温度控制在2000～2340℃，直至密度达到理论密度的95％以上，厚度为4～12mm，结晶均匀、细密的烧结坯料；

D、轧制变形：

采用的是在常温下冷轧制加工，且严格控制道次变形量8～15％；采用每道次变形后在氢气中进行高温退火处理，退火温度1500～1800℃，退火时间为30～120min，使其消除加工硬化现象而控制结晶均匀细密，接着进行下一道次轧制，这样循环进行加工、热处理直至达到所需尺寸；最后经过退火处理，得到成品铼片。

2、根据权利要求1所述的难变形纯铼片的制造方法，其特征在于润滑剂为石蜡或甘油酒精中的一种。