CN106090452B - 一种小口径铂和铂铑合金管的制备方法 - Google Patents

一种小口径铂和铂铑合金管的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种小口径铂和铂铑合金管的制备方法，属于金属材料技术领域。其过程包括制管、表面处理、热处理、复合、径向挤胀等。本发明制备的复合型小口径铂和铂铑合金管与传统铂金管相比，可以显著提高铂金管的高温强度和韧性，在同等条件下使用时，寿命增加50%以上。

Description

一种小口径铂和铂铑合金管的制备方法
技术领域
本发明涉及一种小口径铂和铂铑合金管的制备方法，属于金属材料技术领域。
背景技术
铂金具备熔点高、抗蠕变能力强、化学性能稳定、抗腐蚀能力强等特点，是优选的高温结构材料，特别是作为玻璃行业中重要的装备材料。由于玻璃行业特殊的使用环境，铂金制品高温寿命普遍不高，因此需要提高铂金的高温持久强度及抗蠕变能力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种小口径铂和铂铑合金管的制备方法，用该方法制备的铂和铂铑合金管可以显著提高铂金管的使用寿命，并通过特殊设计，让纯铂界面接触玻璃液，有效的阻止了铑元素向玻璃液中扩散，因此玻璃液不会被上色。特别适用于玻璃工业用搅拌器桨叶和料管。
按照本发明提供的技术方案，一种小口径铂和铂铑合金管，包括外套管（1）和内套管（2），内套管（2）设置于外套管（1）内部，两者过盈配合。
所述外套管外径Ф10～30mm，壁厚δ 0.5～1.0mm，长度L 400～800mm。
所述内套管外径Ф8～28mm，壁厚δ0.5～1.5mm，长度L400～800mm。
所述纯铂管纯度大于99.95%；铂铑管中的铑含量按质量百分比计为1%～20%。
一种小口径铂和铂铑合金管的制备方法，步骤如下：
（1）制管：选取纯铂或铂铑管作为外套管（1），选取铂铑或纯铂管作为内套管（2）；所述外套管（1）与内套管（2）材质不同；
（2）表面处理：将步骤（1）所得外套管（1）进行内表面抛丸处理，内套管（2）进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级；
（3）热处理：对步骤（2）所得抛丸后管体进行退火处理；其中纯铂管退火温度950～1000℃，时间20～30min；铂铑合金管退火温度1100～1200℃，时间20～30min；
（4）复合：将步骤（3）热处理后的内套管（2）套入外套管（1）中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管（1）外径的0.6～0.7倍，拉头长度为50～100mm；
随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为10～20MPa，单次外径递减量为1～1.5mm，冷拉1～2次，使外套管（1）直径缩小直至与内套管（2）过盈配合，拉管速度设置为10～12mm/s；
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，拉管液压为10～20MPa，单次变形量控制不超过15%；经3～4道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
步骤（4）所述气锤锻为250kg气锤锻。
本发明的有益效果：本发明制备的复合型小口径铂和铂铑合金管与传统铂金管相比，可以显著提高铂金管的高温强度和韧性，在同等条件下使用时，寿命增加50%以上。
附图说明
图1是本发明合金管结构示意图。
图2是冷加工挤胀示意图。
图3是热加工挤胀示意图。
附图标记说明：1、外套管；2、内套管；3、外模。
具体实施方式
如图1所示：本发明合金管包括外套管1和内套管2，内套管2设置于外套管1内，两者过盈配合；合金管设置于外模3内。
实施例1
目标产品：材料：Pt(外管)-PtRh20(内管)；管材规格：Ф10mm×Ф8mm，L=1000mm；加工方式：冷加工。
（1）制管：经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等常规工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为Pt，管材规格为Ф13.5×Ф12mm，δ=0.75mm，L=500mm，b)内管材料为PtRh20，管材规格为Ф11.5×Ф10mm，δ=0.75mm，L=600mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行950℃/20min热处理；b)对铂铑合金管进行1100℃/20min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管2套入外套管1中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.6倍，拉头长度为50mm。随后进行用液压拉管机冷拉，拉管液压为10MPa，单次外径递减量为1mm，冷拉1次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为10mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经3道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
实施例2
目标产品：材料：Pt(外管)-PtRh18(内管)；管材规格：Ф10mm×Ф8mm，L=1000mm；加工方式：冷加工+热加工。
（1）制管：经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等常规工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为Pt，管材规格为Ф13.5×Ф12mm，δ=0.75mm，L=500mm，b)内管材料为PtRh18，管材规格为Ф11.5×Ф10mm，δ=0.75mm，L=600mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行960℃/20min热处理；b)对铂铑合金管进行1110℃/20min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管2套入外套管1中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.6倍，拉头长度为50mm。随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为20MPa，单次外径递减量为1mm，冷拉1次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为10mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经3道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
实施例3
目标产品：材料：Pt(外管)-PtRh16(内管)；管材规格：Ф20mm×Ф16mm，L=1000mm；加工方式：冷加工。
（1）制管 经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等常规工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为Pt，管材规格为Ф26×Ф23.6mm，δ=1.2mm，L=700mm，b)内管材料为PtRh16，管材规格为Ф23×Ф20mm，δ=1.5mm，L=850mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行970℃/20min热处理；b)对铂铑合金管进行1120℃/20min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管套入外套管中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.6倍，拉头长度为50mm。随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为15MPa，单次外径递减量为1mm，冷拉1次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为10mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤(4)所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经3道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
实施例4
目标产品：材料：Pt(外管)-PtRh15(内管)；管材规格：Ф20mm×Ф16mm，L=1000mm；加工方式：冷加工+热加工。
（1）制管：经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等常规工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为Pt，管材规格为Ф26×Ф23.6mm，δ=1.2mm，L=700mm，b)内管材料为PtRh15，管材规格为Ф23×Ф20mm，δ=1.5mm，L=850mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行980℃/20min热处理；b)对铂铑合金管进行1130℃/20min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管2套入外套管1中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.6倍，拉头长度为60mm。随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为10MPa，单次外径递减量为1.5mm，冷拉2次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为11mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经4道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
实施例5
目标产品：材料：Pt(外管)-PtRh13(内管)；管材规格：Ф20mm×Ф18mm，L=1000mm；加工方式：冷加工。
（1）制管：经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为Pt，管材规格为Ф26×Ф24mm，δ=1.0mm，L=600mm，b)内管材料为PtRh13，管材规格为Ф23.5×Ф22mm，δ=0.75mm，L=750mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行990℃/20min热处理；b)对铂铑合金管进行1140℃/30min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管2套入外套管1中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.6倍，拉头长度为60mm。随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为16MPa，单次外径递减量为1.5mm，冷拉2次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为11mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经4道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
实施例6
目标产品：材料：Pt(外管)-PtRh10(内管)；管材规格：Ф20mm×Ф18mm，L=1000mm；加工方式：冷加工+热加工。
（1）制管：经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为Pt，管材规格为Ф26×Ф24mm，δ=1.0mm，L=600mm，b)内管材料为PtRh10，管材规格为Ф23.5×Ф22mm，δ=0.75mm，L=750mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行1000℃/20min热处理；b)对铂铑合金管进行1150℃/30min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管套入外套管中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.7倍，拉头长度为60mm。随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为12MPa，单次外径递减量为1.5mm，冷拉2次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为11mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经4道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
实施例7
目标产品：材料：PtRh20(外管)-Pt(内管)；管材规格：Ф20mm×Ф18mm，L=1000mm；加工方式：冷加工。
（1）制管：经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等常规工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为PtRh20，管材规格为Ф26.5×Ф25mm，δ=0.75mm，L=700mm，b)内管材料为Pt，管材规格为Ф24×Ф22mm，δ=1.0mm，L=750mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行1000℃/25min热处理；b)对铂铑合金管进行1160℃/30min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管套入外套管中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.7倍，拉头长度为80mm。随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为16MPa，单次外径递减量为1mm，冷拉2次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为12mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经3道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
实施例8
目标产品：材料：PtRh1（外管)-Pt(内管)；管材规格：Ф20mm×Ф18mm，L=1000mm；加工方式：冷加工+热加工。
（1）制管：经卷管、焊接、焊缝处理、挤压拉制等工艺分别制备纯铂管和铂铑合金管，两种规格的管材如下：a)外管材料为PtRh1，管材规格为Ф26.5×Ф25mm，δ=0.75mm，L=700mm，b)内管材料为Pt，管材规格为Ф24×Ф22mm，δ=1.0mm，L=750mm。
（2）表面处理：将步骤（1）所述外套管进行内表面抛丸处理，所述内套管进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级。
（3）热处理：对步骤（2）制作管体进行退火处理：a)对纯铂管进行1000℃/30min热处理；b)对铂铑合金管进行1200℃/30min热处理。
（4）复合：将热处理后的内套管套入外套管中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用250kg气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管外径的0.7倍，拉头长度为100mm。随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为19MPa，单次外径递减量为1.5mm，冷拉2次，使外管直径缩小直至与内管过盈配合，拉管速度设置为12mm/s。
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，单次变形量控制不超过15%。经3道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。

Claims (2)

1.一种小口径铂和铂铑合金管，其特征是：包括外套管（1）和内套管（2），内套管（2）设置于外套管（1）内部，两者过盈配合；
所述外套管外径Ф10～30mm，壁厚δ 0.5～1.0mm，长度L 400～800mm；
所述内套管外径Ф8～28mm，壁厚δ0.5～1.5mm，长度L400～800mm；所述纯铂管纯度大于99.95%；铂铑管中的铑含量按质量百分比计为1%～20%；
步骤如下：
（1）制管：选取纯铂或铂铑管作为外套管（1），选取铂铑或纯铂管作为内套管（2）；所述外套管（1）与内套管（2）材质不同；
（2）表面处理：将步骤（1）所得外套管（1）进行内表面抛丸处理，内套管（2）进行外表面抛丸处理，抛丸等级达到Sa2级；
（3）热处理：对步骤（2）所得抛丸后管体进行退火处理；其中纯铂管退火温度950～1000℃，时间20～30min；铂铑合金管退火温度1100～1200℃，时间20～30min；
（4）复合：将步骤（3）热处理后的内套管（2）套入外套管（1）中，并用氢氧气火焰烧白对齐的一端，后用气锤锻打拉头，直至拉头尺寸为外套管（1）外径的0.6～0.7倍，拉头长度为50～100mm；
随后用液压拉管机进行冷拉，拉管液压为10～20MPa，单次外径递减量为1～1.5mm，冷拉1～2次，使外套管（1）直径缩小直至与内套管（2）过盈配合，拉管速度设置为10～12mm/s；
（5）径向挤胀：将步骤（4）所得的复合管材进行径向挤胀，选择合适的芯头和配套的外模，用液压拉管机进行冷拉或热拉，拉管液压为10～20MPa，单次变形量控制不超过15%；经3～4道次径向挤胀即可得到成品小口径铂和铂铑合金管。
2.如权利要求1所述小口径铂和铂铑合金管，其特征是：步骤（4）所述气锤锻为200T气锤锻。
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