CN104550280A - 一种连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征是：首先将轧制成菱形的钽或钽合金坯料利用辊模拉拔机或者轧机变圆，经清洗、水洗、烘干和中间预应力退火处理后，采用1～10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸，然后将轧尖后的钽或钽合金圆条引入拉丝机中，经过多道次连续拉拔得到钽或钽合金的大尺寸线材。本发明利用拉拔技术，焊接技术实现了钽或钽合金大尺寸线材连续化、自动化、高效率、清洁化的生产，通过本发明，可生产Ф7.0mm以下的成品丝材，实现大尺寸钽条拉拔的连续化拉拔，且工作效率高，劳动强度小，改善作业环境。

Description

一种连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法

技术领域

本发明属于有色金属生产技术领域，特别是涉及一种连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法。

背景技术

钽或钽合金线材主要应用于：①制作高温真空炉的加热带、化工领域加热元件，阀类弹簧及钽网。钽网具有优异的耐浓碱溶液腐蚀，对碳酸盐、硝酸盐、氯化物、醋化物等盐类的碱性、中性溶液介质，有优良的耐蚀性。同时耐脂肪酸腐蚀，并且在大气、淡水和海水中性能稳定。钽网在制碱行业、氯碱化工及有机氯化物生产、食品加工、制作真空电器件、电子仪表、水处理、高温卤素等方面有广泛的应用。②钽以及钽合金制成铆钉、螺丝和螺母。③用于生产钽电解电容器阳极引线，钽电解电容器的制造过程通常是用钽粉在压模里埋入钽丝压制形成坯块，将坯块在真空炉里烧结成粒子间相互连接的多孔体，接着将上述多孔烧结体在合适的电解质里进行阳极氧化，使多孔体粒子表面形成均匀的互相连通的介电氧化膜，即形成阳极，再在氧化膜表面被覆阴极材料，然后包封并形成电容器阳极和阴极。

钽或钽合金大尺寸线材（即直径为3~10mm的线材）现有生产技术有轧制、旋锻及辊模方式，存在的共性问题有：①生产效率较低，如16kg7.5×7.5mm钽或钽合金的菱形坯料轧制为Ф3.0mm的线材时需要65分钟。因此一般需要配备多台轧机才能满足生产要求；②由于钽或钽合金棒料采用的真空垂熔烧结，单根重量在8kg左右，在轧制时只能单根进行，无法实现连续生产；③轧制后的尺寸精度及表面质量差；④轧制的作业环境差；⑤需要的人员较多，每台设备配备2人。⑥维修成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高生产效率，提高产品尺寸精度和表面质量，改善作业环境，减少生产和维修成本，实现钽和钽合金大尺寸线材的连续化、自动化、高效率、清洁化的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法。

为实现上述发明目的所采取的技术方案为：

一种连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征是：首先将轧制成菱形的钽或钽合金坯料利用辊模拉拔机或者轧机变圆，经清洗、水洗、烘干和中间预应力退火处理后，采用1～10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸，然后将轧尖后的钽或钽合金圆条引入拉丝机中，经过多道次连续拉拔得到钽或钽合金的大尺寸线材。

所述轧制成菱形的钽或钽合金坯料利用辊模拉拔机拉拔成圆条，或者通过轧机轧制成近似圆条。

所述清洗是指采用体积比为H₂S0₄：HN0₃：HF=5：3：3的混合酸液进行酸洗，其中三者的摩尔浓度依次为18.4mol/L、16mol/L、22.8mol/L；

或者首先采用超声波+高效除油剂清洗后再用超声波+水漂洗，其中高效除油剂为BW-200、TW-818金属除油剂。

所述中间预应力退火是在真空退火炉内完成，炉内保持炉内真空度5.0x10^-3 Pa，退火温度为1000～1500℃，保温时间0.5～3小时。

所述用1～10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸的具体过程为：从钽或钽合金圆条的端部开始，轧尖直径从2mm过渡至6mm，依次为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm，每种尺寸的轧尖长度在20cm。

所述多道次连续拉拔的具体过程为：将轧尖后的钽或钽合金圆条穿入拉丝机模盒，经过拉丝模具，在润滑油的润滑下，由转毂牵引，以每道次8%～30%的加工率经过多道次连续拉拔，拉制成所需成品尺寸，其中总变形量达到80%，拉拔速度由慢变快，速度一般15—60m/min。

所述拉丝模具采用YG6硬质合金制作，其工作锥角为10～20°。

所述润滑油为53#润滑油，其内还有30%～97％的氯含量，以重量计；或者为动物、矿物油或植物油，余量为氧化抑制剂、耐负荷添加剂、缓蚀剂。

所述钽或钽合金的大尺寸线材的直径公差为±0.08mm 。

在首次穿丝后，待拉物料通过焊接与拉拔物料连接后在进行下次拉拔，所述焊接采用冷压焊或者闪光对焊。

所述拉丝机包括放线架、收线架和基本单元，其中基本单元为一个或多个，是由模盒、模盒上方的润滑系统、模盒内的模具、及卷筒或者转盘组成。

所述钽或钽合金为纯钽、钽钨合金或钽铌合金，其中钽钨合金中钨含量1%~10%（wt%），余量为钽，钽铌合金中铌含量为1%~50%（wt%），余量为钽。

本发明利用拉拔技术，焊接技术实现了钽或钽合金大尺寸线材连续化、自动化、高效率、清洁化的生产，通过本发明，①可以在模具中冷拉拔至Ф7.0mm以下的成品丝材，直径公差为±0.07mm。②通过大尺寸钽条的焊接实现大尺寸钽条拉拔的连续化拉拔。③单台拉丝机拉拔16kgФ3.0mm产品只需7分钟左右。④改善了作业环境，主要是降低的噪声。⑤减少人员配置，2人可以操作多台设备，100吨/年的产能只需一台拉丝机。⑥减少设备维修费用。

附图说明

图1为本发明中卷筒式拉丝机的结构示意简图；

图2为本发明中转盘式拉丝机的结构示意简图；

图3为本发明生产的Ф3.0mm的纯钽线材 50倍的扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

纯钽大尺寸线材的生产：

将轧制而成的菱形7.5×7.5mm钽条通过辊模拉拔机拉拔为Ф7.0mm圆条。以H₂S0₄：HN0₃：HF=5：3：3（体积比，三者的摩尔浓度依次为18.4mol/L、16mol/L、22.8mol/L）混合酸酸洗，再经水洗、烘干后放置待退火。或者采用超声波+高效除油剂清洗后再用超声波+水漂洗，其中高效除油剂为BW-200、TW-818金属除油剂，优选TW-818金属除油剂。其中超声波频率为15-40Hz，高效除油剂与水的稀释比为10：1~4：1，清洗温度为40~60℃。清洗速度为10~15m/min。

将清洗后的Ф7.0mm纯钽条在真空退火炉内退火，炉内保持炉内真空度4.0x10^-4 Pa，退火温度为1000℃～1200℃，保温时间1～2小时。

将经退火后的Ф7.0mm纯钽条经1—10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸。从钽条的端部轧尖直径从2mm过渡至6mm，依次为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm。每种尺寸的轧尖长度大约在20cm左右。

采用拉丝机进行拉拔：由放线盘1引出钽条2进入拉丝模盒3，开启润滑系统4阀门使拉丝润滑油（为53#润滑油，其内还有30%～97％的氯含量，以重量计）流入模盒3，将钽条穿入拉丝模具5（拉丝模具的参数：采用大约18%的道次加工率，具体模具定径区尺寸为7.0mm→6.33mm→5.75mm→5.2mm→4.75mm→4.2mm→3.8mm→3.4 mm→3mm。拉丝模具采用YG6硬质合金制作，其工作锥角为10～20°，总变形量达到80%。），使用穿丝链条的夹具夹住轧尖钽条的头部，将链条在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈，将链条端部挂在转筒6或者转盘6上的牵引点上，开动开关，转筒6或者转盘6开始转动牵引钽条进行拉拔，当钽条在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈时，完成一道模具的穿丝。然后将链条的从牵引点上取下，按照上述步骤穿第二道至第八道模具，如此重复7次，最后在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈引出钽条绕在收线架7上，设定拉丝速度为30m/min，开动电机，拉丝机整机开始运转开始拉拔。当放线架上的钽条剩余四圈左右时，通过冷压焊与下批待拉拔钽条进行焊接，用电动砂轮机将焊头修复光滑之后，开机进行连续拉拔。最终连续获得Ф3.0mm的纯钽线材，实测直径为3.05mm，50倍的扫描电镜照片如附图3所示。

实施例2

钽钨合金大尺寸线材的生产：

将轧制而成的菱形7.5×7.5mm钽钨合金条（97.5%钽2.5%钨wt%）通过辊模拉拔机拉拔为Ф7.0mm圆条。以H₂S0₄：HN0₃：HF=5：3：3（体积比，三者的摩尔浓度依次为18.4mol/L、16mol/L、22.8mol/L）混合酸酸洗，再经水洗、烘干后放置待退火。

将清洗后的Ф7.0mm钽钨合金条在真空退火炉内退火，炉内保持炉内真空度5.0x10^-4 Pa，退火温度为1400℃～1500℃，保温时间0.5～2小时。将退火后的Ф7.0mm钽钨合金条经1—10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸。从钽钨合金条的端部轧尖直径从2mm过渡至6mm，依次为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm。每种尺寸的轧尖长度大约在20cm左右。

采用拉丝机进行拉拔：由放线盘1引出钽钨合金条2进入拉丝模盒3，开启润滑系统4阀门使拉丝润滑油（为53#润滑油，其内还有30%～97％的氯含量，以重量计）流入模盒3，将钽钨合金条穿入拉丝模5（拉丝模具的参数：采用大约18%的道次加工率，具体模具定径区尺寸为7.0mm→6.33mm→5.75mm→5.2mm→4.75mm→4.2mm→3.8mm→3.4 mm→3mm。拉丝模具采用YG6硬质合金制作，其工作锥角为10～20°，总变形量达到80%。），使用穿丝链条的夹具夹住轧尖钽钨合金条的头部，将链条在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈，将链条端部挂在转筒6或者转盘6上的牵引点上，开动开关，转筒6或者转盘6开始转动牵引钽钨合金条进行拉拔，当钽钨合金条在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈时，完成一道模具的穿丝。然后将链条的从牵引点上取下，按照上述步骤穿第二道至第十一到模具，如此重复10次，最后在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈引出钽钨合金条绕在收线架7上，设定拉丝速度为25m/min，开动电机，拉丝机整机开始运转开始拉拔。当放线架上的钽钨合金条剩余四圈左右时，通过闪光对焊与下批待拉拔钽钨合金条进行焊接，用电动砂轮机将焊头修复光滑之后，开机进行连续拉拔。最终连续获得Ф3.0mm的钽钨合金条线材，实测直径为3.06mm。

实施例3

钽铌合金大尺寸线材的生产：

将轧制而成的菱形7.5×7.5mm钽铌合金条（60%钽40%铌wt%）通过辊模拉拔机或轧机拉拔为Ф7.0mm圆条。以H₂S0₄：HN0₃：HF=5：3：3（体积比，三者的摩尔浓度依次为18.4mol/L、16mol/L、22.8mol/L）混合酸酸洗，再经水洗、烘干后放置待退火。或者采用超声波+高效除油剂清洗后再用超声波+水漂洗，其中高效除油剂为BW-200、TW-818金属除油剂，优选TW-818金属除油剂。其中超声波频率为15-40Hz，高效除油剂与水的稀释比为1：10 ~1：4，清洗温度为40~60℃。清洗速度为10~15m/min。

将清洗后的Ф7.0mm钽铌合金条在真空退火炉内退火，炉内保持炉内真空度1.0x10^-4 Pa，退火温度为1200℃～1400℃，保温时间1.5～2小时。

将经退火后的Ф7.0mm钽铌合金条经1—10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸。从钽铌合金条的端部轧尖直径从2mm过渡至6mm，依次为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm。每种尺寸的轧尖长度大约在20cm左右。

采用拉丝机进行拉拔：由放线盘1引出钽铌合金条2进入拉丝模盒3，开启润滑系统4阀门使拉丝油流入模盒3，将钽铌合金条穿入拉丝模5（拉丝模具的参数：采用大约18%的道次加工率，具体模具定径区尺寸为7.0mm→6.33mm→5.75mm→5.2mm→4.75mm→4.2mm→3.8mm→3.4 mm→3mm。拉丝模具采用YG6硬质合金制作，其工作锥角为10～20°，总变形量达到80%。），使用穿丝链条的夹具夹住轧尖钽铌合金条的头部，将链条在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈，将链条端部挂在转筒6或者转盘6上的牵引点上，开动开关，转筒6或者转盘6开始转动牵引钽铌合金条进行拉拔，当钽铌合金条在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈时，完成一道模具的穿丝。然后将链条的从牵引点上取下，按照上述步骤穿第二道至第九道模具，如此重复8次，最后在在转筒6或者转盘6上缠绕5~6圈引出钽铌合金条绕在收线架7上，设定拉丝速度为35m/min，开动电机，拉丝机整机开始运转开始拉拔。当放线架上的钽条剩余四圈左右时，通过冷压焊与下批待拉拔钽铌合金条进行焊接，用电动砂轮机将焊头修复光滑之后，开机进行连续拉拔。最终连续获得Ф3.0mm的钽铌合金线材，实测直径为3.04mm。

Claims (12)

1. 一种连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征是：首先将轧制成菱形的钽或钽合金坯料利用辊模拉拔机或者轧机变圆，经清洗、水洗、烘干和中间预应力退火处理后，采用1～10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸，然后将轧尖后的钽或钽合金圆条引入拉丝机中，经过多道次连续拉拔得到钽或钽合金的大尺寸线材。

2. 按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述轧制成菱形的钽或钽合金坯料利用辊模拉拔机拉拔成圆条，或者通过轧机轧制成近似圆条。

3. 按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述清洗是指采用体积比为H₂S0₄：HN0₃：HF=5：3：3的混合酸液进行酸洗，其中三者的摩尔浓度依次为18.4mol/L、16mol/L、22.8mol/L；或者采用超声波+高效除油剂清洗后再用超声波+水漂洗，其中高效除油剂为BW-200、TW-818金属除油剂。

4. 按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述中间预应力退火是在真空退火炉内完成，炉内保持炉内真空度1.0x10^-5~5.0x10^-3 Pa，退火温度为1000～1500℃，保温时间0.5～3小时。

5. 按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述用1～10mm轧尖机轧制成所需穿模要求的尺寸的具体过程为：从钽或钽合金圆条的端部开始，轧尖直径从2mm过渡至6mm，依次为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm，每种尺寸的轧尖长度在20cm。

6.按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述多道次连续拉拔的具体过程为：将轧尖后的钽或钽合金圆条穿入拉丝机模盒，经过拉丝模具，在润滑油的润滑下，由转毂牵引，以每道次8%～30%的加工率经过多道次连续拉拔，拉制成所需成品尺寸，其中总变形量达到80%，拉拔速度由慢变快，速度一般15—60m/min。

7. 按照权利要求6所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述拉丝模具采用YG6硬质合金制作，其工作锥角为10～20°。

8. 按照权利要求6所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述润滑油为53#润滑油，其内还有30%～97％的氯含量，以重量计；或者为动物、矿物油或植物油，余量为氧化抑制剂、耐负荷添加剂、缓蚀剂。

9. 按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述钽或钽合金的大尺寸线材的直径公差为±0.08mm 。

10. 按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征是：在首次穿丝后，待拉物料通过焊接与拉拔物料连接后在进行下次拉拔，所述焊接采用冷压焊或者闪光对焊。

11. 按照权利要求1或6所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述拉丝机包括放线架（1）、收线架（7）和基本单元（8），其中基本单元（8）为一个或多个，是由模盒（3）、模盒上方的润滑系统（4）、模盒内的模具（5）、及卷筒或者转盘（6）组成。

12.按照权利要求1所述的连续生产钽或钽合金大尺寸线材的方法，其特征在于所述钽或钽合金为纯钽、钽钨合金或钽铌合金，其中钽钨合金中钨含量1%~10%（wt%），余量为钽，钽铌合金中铌含量为1%~50%（wt%），余量为钽。