CN102808092B - 一种超低氧铬片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超低氧铬片的制备方法，其包括（1）将电解铬片加入到坩埚中，关闭炉门，将炉内环境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下，充入1atm纯度大于99.9%的氢气，再将炉内环境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下；（2）将炉内环境温度升至500℃~900℃，持续保持环境真空度为5.0×10-3Pa或以下，保温1~2小时；（3）充入氢气，使炉内环境氢气气压为1~50Pa，再将炉内环境温度升至1000℃~1500℃，保温1~10小时，降至室温，即得超低氧铬片，其中持续通入氢气以保持炉内环境气压为1~50Pa。本发明可得氧含量低于500ppm的超低氧铬片，是溅射靶材及特种合金的理想的铬片原料。

Description

一种超低氧铬片的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铬片的制备方法，特别涉及一种能够用于制备溅射靶材及特种合金的超低氧铬片的制备方法。
背景技术
铬是一种重要的合金元素，在工业生产中应用非常广泛，如生产高温合金、电热合金、电工合金、精密合金、电阻合金、溅射靶材、铝合金添加剂、焊材等产品时需进行添加，而且铬还应用于零部件镀铬，特种钢材添加等。随着我国高新技术产品的不断发展，铬也已经向高纯化、性能要求差异化的方向发展，如在溅射靶材行业使用的铬，就要求原材料纯度高、氧含量低、碳含量低等，为了保证制造的薄膜耐腐蚀性以及产品的表面光亮度，对于溅射靶材制备来说，使用的铬的氧含量通常要低于0.1%。
现有技术中，铬氧含量降低的方法主要有：
（1）碳热还原法：该方法将铬原料与适量的石墨粉混合，然后进行升温处理，获得氧含量较低的铬片，该方法工艺简单，成本低，但无法生产高纯的铬片，石墨粉的添加量不好控制，易造成添加过量而增加产品碳含量或添加量不够氧含量不达标的情况；
（2）氢还原法：该方法可以用于生产低氧含量的铬片，但各个厂家的工艺路线差异较大，氧含量控制也差异较大。
综上，现有技术中还未见有关于适于作为溅射靶材及特种合金的原料的超低氧铬片的制备方法的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种超低氧铬片的制备方法，由其制备的铬片的氧含量低于500ppm，是溅射靶材及特种合金的理想的铬片原料。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种超低氧铬片的制备方法，其以纯度大于等于99.95%的电解铬片为原料，通过氢气还原法制备得到所述超低氧铬片，所述制备方法包括依次进行的下列步骤：
（1）、将电解铬片加入到还原炉内的氧化铝坩埚中，至电解铬片上表面距离坩埚上边沿10~20mm，停止加料，关闭炉门，将炉内环境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下，充入1atm纯度大于99.9%的氢气，再将炉内环境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下；
（2）、按100~300℃/h的升温速率将炉内环境温度升至500℃~900℃，持续保持环境真空度为5.0×10-3Pa或以下，在500~900℃下保温1~2小时；
（3）、充入纯度大于99.9%的氢气，使炉内环境氢气气压为1~50Pa，再按50~200℃/h的升温速率将炉内环境温度升至1000℃~1500℃，升温结束后，保温1~10小时，然后以100~400℃/h的降温速率降温至室温，即得氧含量低于500ppm的超低氧铬片，其中在升温、保温和降温的过程中，均持续通入氢气，以保持炉内环境气压为1~50Pa。
优选地，步骤（2）中，升温速率为150℃~250℃。
优选地，步骤（2）中，保温的温度为600℃~800℃。
优选地，步骤（3）中，维持炉内环境氢气气压为5~30Pa。更优选地，维持炉内环境氢气气压为5~15Pa。
优选地，步骤（3）中，所述保温的温度为1100℃~1300℃。
优选地，步骤（3）中，降温速率为200℃~300℃。
优选地，所述的电解铬片的厚度为0.2~3mm。
优选地，超低氧铬片的氧含量低于500ppm。更优选地，超低氧铬片的氧含量低于300ppm。最优选地，超低氧铬片的氧含量低于100ppm。
根据本发明，所涉及的“含量”在没有特别定义时，均指质量含量。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明通过对电解铬片还原的过程及条件的控制和选择，成功获得氧含量低于500ppm的超低氧铬片，为溅射靶材及特种合金提供理想的铬片原料。此外，本发明方法设备和操作简单，成本低。
具体实施方式
本发明的超低氧铬片的制备方法，基于以下几点：（1）本发明在铬片温度低于1000℃（氧分子及游离态的氧容易与铬片分离）这一阶段保证环境的真空度达到10 -3 Pa级，可以较好的去除环境中氧分子及游离态的氧；（2）本发明在环境温度高于1000℃时，保证环境中氢气的含量，确保铬片中氧能够与氢气接触并形成产物水；（3）本发明保证还原产物水的及时排除，以防止还原过程及还原完毕后水与铬片发生反应，影响还原结果。按照本发明制备的超低氧铬片用于制备溅射靶材，可以提高薄膜耐蚀性，并且可以增加产品的表面光亮度。
以下结合具体的实施例，对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于以下实施例。
实施例1
一种超低氧铬片的制备方法，包括依次进行的下列步骤：
（1）、将厚度为1mm的电解铬片加入到还原炉内的500ml氧化铝坩埚中，至电解铬片上表面距离坩埚上边沿15mm，停止加料，关闭炉门，将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下，充入1atm纯度大于99.9%的氢气，再将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下；
（2）、按200℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约700℃，持续保持环境真空度为5.0×10 -3 Pa或以下，在700℃下保温1小时；
（3）、充入纯度大于99.9%的氢气，使炉内环境氢气气压为5Pa，再按100℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约1100℃，升温结束后，保温约4小时，然后以300℃/h的降温速率降温至室温，即得超低氧铬片，其中在升温、保温和降温的过程中，均持续通入氢气，以保持炉内环境气压为5Pa；
（4）开炉取出铬片产品，使用氮氧分析仪分析铬片内的氧含量，铬片的氧含量为88ppm。
实施例2
一种超低氧铬片的制备方法，包括依次进行的下列步骤：
（1）、将厚度为1mm的电解铬片加入到还原炉内的500ml氧化铝坩埚中，至电解铬片上表面距离坩埚上边沿15mm，停止加料，关闭炉门，将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下，充入1atm纯度大于99.9%的氢气，再将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下；
（2）、按200℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约500℃，持续保持环境真空度为5.0×10 -3 Pa或以下，在500℃下保温2小时；
（3）、充入纯度大于99.9%的氢气，使炉内环境氢气气压为30Pa，再按100℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约1200℃，升温结束后，保温约3小时，然后以300℃/h的降温速率降温至室温，即得超低氧铬片，其中在升温、保温和降温的过程中，均持续通入氢气，以保持炉内环境气压为30Pa；
（4）开炉取出铬片产品，使用氮氧分析仪分析铬片内的氧含量，铬片的氧含量为123ppm。
实施例3
一种超低氧铬片的制备方法，包括依次进行的下列步骤：
（1）、将厚度为1.5mm的电解铬片加入到还原炉内的500ml氧化铝坩埚中，至电解铬片上表面距离坩埚上边沿15mm，停止加料，关闭炉门，将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下，充入1atm纯度大于99.9%的氢气，再将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下；
（2）、按200℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约900℃，持续保持环境真空度为5.0×10 -3 Pa或以下，在900℃下保温1小时；
（3）、充入纯度大于99.9%的氢气，使炉内环境氢气气压为15Pa，再按100℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约1200℃，升温结束后，保温约3小时，然后以300℃/h的降温速率降温至室温，即得超低氧铬片，其中在升温、保温和降温的过程中，均持续通入氢气，以保持炉内环境气压为15Pa；
（4）开炉取出铬片产品，使用氮氧分析仪分析铬片内的氧含量，铬片的氧含量为60ppm。
实施例4
一种超低氧铬片的制备方法，包括依次进行的下列步骤：
（1）、将厚度为2mm的电解铬片加入到还原炉内的500ml氧化铝坩埚中，至电解铬片上表面距离坩埚上边沿15mm，停止加料，关闭炉门，将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下，充入1atm纯度大于99.9%的氢气，再将炉内环境真空度抽至5.0×10 -3 Pa或以下；
（2）、按200℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约900℃，持续保持环境真空度为5.0×10 -3 Pa或以下，在900℃下保温1小时；
（3）、充入纯度大于99.9%的氢气，使炉内环境氢气气压为5Pa，再按100℃/h的升温速率将炉内环境温度升至约1300℃，升温结束后，保温约3小时，然后以200℃/h的降温速率降温至室温，即得超低氧铬片，其中在升温、保温和降温的过程中，均持续通入氢气，以保持炉内环境气压为5Pa；
（4）开炉取出铬片产品，使用氮氧分析仪分析铬片内的氧含量，铬片的氧含量为72ppm。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种超低氧铬片的制备方法，其特征在于：所述制备方法以纯度大于等于99.95%的电解铬片为原料，通过氢气还原法制备得到所述超低氧铬片，所述的电解铬片的厚度为0.2～3mm，所述制备方法包括依次进行的下列步骤：
（1）、将所述电解铬片加入到还原炉内的氧化铝坩埚中，至电解铬片上表面距离坩埚上边沿10～20mm，停止加料，关闭炉门，将炉内环境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下，充入1atm纯度大于99.9%的氢气，再将炉内环境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下；
（2）、按150～250℃/h的升温速率将炉内环境温度升至500℃～900℃，持续保持环境真空度为5.0×10-3Pa或以下，在500～900℃下保温1～2小时；
（3）、充入纯度大于99.9%的氢气，使炉内环境氢气气压为1～50Pa，再按50～200℃/h的升温速率将炉内环境温度升至1100℃～1300℃，升温结束后，保温1～10小时，然后以200～300℃/h的降温速率降温至室温，即得氧含量低于500ppm的超低氧铬片，其中在所述升温、保温和降温的过程中，均持续通入氢气，以保持炉内环境气压为5～15Pa。
2.根据权利要求1所述的超低氧铬片的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述保温的温度为600℃～800℃。
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