CN109371255A - 一种6n高纯钴锭熔铸方法 - Google Patents

一种6n高纯钴锭熔铸方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109371255A
CN109371255A CN201811279497.XA CN201811279497A CN109371255A CN 109371255 A CN109371255 A CN 109371255A CN 201811279497 A CN201811279497 A CN 201811279497A CN 109371255 A CN109371255 A CN 109371255A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cobalt
ingot
purity
casting method
crucible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811279497.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109371255B (zh
Inventor
陈文福
柴明强
杨晓艳
张亚东
文成武
王淑堂
艾琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinchuan Lanzhou Science And Technology Park Co Ltd
Jinchuan Group Co Ltd
Original Assignee
Jinchuan Lanzhou Science And Technology Park Co Ltd
Jinchuan Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinchuan Lanzhou Science And Technology Park Co Ltd, Jinchuan Group Co Ltd filed Critical Jinchuan Lanzhou Science And Technology Park Co Ltd
Priority to CN201811279497.XA priority Critical patent/CN109371255B/zh
Publication of CN109371255A publication Critical patent/CN109371255A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109371255B publication Critical patent/CN109371255B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/228—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by particle radiation, e.g. electron beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/003—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals by induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/04—Refining by applying a vacuum

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种6N高纯钴锭熔铸方法，所属技术为高纯金属铸锭领域。本技术是利用电子束熔炼，通过水冷坩埚，熔炼温度参数，进料，铸锭方式等技术工艺创新，对4N5的钴板进行清洗，高真空熔炼提纯，实现锭材内部无气孔，锭材表面无裂纹，杂质总含量满足6N以上高纯钴锭量产。

Description

一种6N高纯钴锭熔铸方法
技术领域
本发明属于高纯钴生产技术领域，涉及用较低纯度钴熔铸更高纯度钴的方法。
背景技术
熔炼4N5（99.995%）以下的钴锭材，可以通过感应炉熔炼获得，但是对原料纯度的要求更高，而高纯度在5N以上的钴锭熔炼，由于感应炉熔炼坩埚材质对金属纯度的影响，目前国内还未见6N高纯度钴锭的熔炼产品，但是用国产电子束炉，熔炼钴锭，在铸钴锭周围存在气孔多，钴锭表面裂纹多，且无法避免鱼鳞状晶粒剥离缺陷，水冷铜坩埚也会降低钴锭纯度，无法应用于靶材行业。
发明内容
为解决以上背景技术问题，本发明提出一种6N高纯钴锭熔铸方法，用国产单枪电子束炉，铸锭提纯，实现钴锭无气孔，表面无裂纹，加工无剥离缺陷的铸锭熔炼过程，纯度达到6N以上，可用于高纯靶材行业。
本发明采用技术方案：一种6N高纯钴锭熔铸方法，1）将纯度为≥4N5且低于6N的电解钴板切割成块，用分析纯盐酸、双氧水、氢氟酸的混合液对钴块浸泡30-50分钟，取出钴块，用50℃去离子水冲洗，冲洗后的钴块用热风吹干；2）将处理过的钴块装入电子束炉单个分割进料区中，装好钴底锭，关闭炉门，开始抽真空，所需求真空度为≤5.5X10-3Pa；所需求电子枪功率为≥50kw；所用坩埚尺寸为Φ160mm，外加高频电磁场，所用水冷坩埚材质为钨铜合金，铜占合金比例为30%-80%，采用独立式坩埚冷却水路，坩埚冷却水压力≥3kg；3）真空度达到要求时，开启电子束，使得熔池温度为1500-2500℃，保持5min；4）分批次的进料，每次将0.1-1.5kg钴料推进熔池中，电子束熔化时间保持2min，观察所进入钴料全部熔化，每一批次进料的同时开启拉锭，自动拉锭速度为0.1-10mm/s，拉锭时间持续1s-100s，然后停止拉锭，继续进料，如此循环进料和拉锭，4h熔炼完毕；4）调节电子束炉温度调节为900-1100度，保持1.5h，破真空时间为6h-12h，取出钴锭，扒皮后得到6N高纯钴锭。
优选的是：水冷坩埚材质中铜占合金比例为35%。
优选的是：自动拉锭速度为0.2mm/s。
分析纯盐酸、双氧水、氢氟酸的体积比是1:0.18:0.06。
电子枪功率优选为120kw。坩埚外加高频电磁场为650kw高频电磁场。
本方法主要通过高真空度，降低大部分低熔点杂质，如Ga、Mg、Si、P、S等；利用钨铜合金兼顾导热和耐高温及硬度与水冷的匹配，改变纯铜材质对钴锭高纯度降低的影响，提高铸锭表面质量，杜绝裂纹的出现；通过温度控制兼顾冷却方法，消除钴锭加工剥离缺陷。
本发明的有益效果是：本技术利用电子束熔炼及电磁场的配合，通过水冷坩埚，熔炼温度参数，进料，铸锭方式等技术工艺创新，对4N5的钴板进行清洗，高真空熔炼提纯，实现锭材内部无气孔，锭材表面无裂纹，杂质总含量满足6N以上高纯钴锭量产。产品杂质含量以重量计，小于百万分之一，其难度十分大，本公司研究多年终于有所突破，由于市场上缺乏同类产品，处于供不应求的状态，而且本公司的制作方法成本低，所以依据本方法制得的产品利润率高、市场前景广阔。
附图说明
图1是实施例1的钴锭材表面图；
图2是实施例1的钴产品车床加工表面图；
图3是实施例2的钴锭材表面图；
图4是实施例2的钴产品车床加工表面图；
图5是实施例3的钴锭材表面图；
图6是实施例3的钴产品车床加工表面图；
图7是比较例的钴锭材表面图；
图8是比较例的钴产品车床加工表面图；
图9是比较例的晶粒剥离缺陷显示图；
图10是比较例的气孔缺陷显示图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
（1）取纯度为4N5的电解钴板100kg，剪切成50mmX50mm的正方块。（2）将（1）所备物料置于洗槽中，取分析纯盐酸50L、双氧水9L、氢氟酸3L、去离子水50L分别缓慢加入该洗槽中。（3）浸泡30min，取出钴块，用50℃150L去离子水冲洗，洗水回收利用。（4）用80℃热风风机对3冲洗的钴块进行快速烘干。（5）将（4）烘干的钴块每1±0.3kg装入电子束炉单个分割进料区中。（6）装好钴底锭，关闭炉门，开始抽真空。（7）设置拉锭初始位置为-50mm。（8）炉内真空到达5.5X10-3Pa时，开启电子束，使得熔池温度为2000度，保持5min。（9）开始进料，每次将1±0.3kg钴料推进熔池中，电子束熔化时间保持2min，观察所进入钴料全部熔化。（10）电子束加热熔池的同时开启拉锭，拉锭开始以0.2mm/s的速度自动拉锭10mm，然后停止拉锭，继续进料。如此循环（9）和（10），约4h熔炼完毕。（11）熔池温度调节为1100度，保持1.5h，停炉，维持真空12h后破真空。所产钴锭如图1，扒皮后如图2，GDMS检测36种元素Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、P、S、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Se、Zr、Nb、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、Au、Hg、Pb、Bi、Th、U，该产品的纯度结果6N3。
实施例2
重复实施例1，所不同的是将步骤（11）的温度调节为900度，保持1.5h，维持真空6h后破真空。所产钴锭如图3，扒皮后如图4，GDMS检测36元素同实施例一，所得产品的纯度结果6N4。
实施例3
重复实施例1，所不同的是，进料系统全部用5N5钴板加工，步骤（11）关闭电子束，恢复初始铸锭高度，开启电磁感应加热，逐步加热，功率稳定在650kw。（12）40min后以0.08m/s的速度自动拉锭。（13）拉锭结束，铸锭冷却后破真空。所产钴锭如图5，扒皮后如图6，GDMS检测36元素同实施例一，产品纯度结果6N9。
比较例1：（1）取纯度为4N5的电解钴板100kg，剪切成750mmX150mm的长方条。（2）将（1）所备物料置于洗槽中，取分析纯盐酸50L、去离子水50L分别缓慢加入该洗槽中，浸泡30min，取出钴条，用20℃去离子水150L冲洗。冲洗完，进行烘干。将（1）钴条叠加装入电子束炉推进头上。（3）、装好钴底锭，关闭炉门，开始抽真空。（4）设置拉锭初始位置为-50mm。（5）炉内真空到达5.5X10-3Pa时，开启电子束，使得熔池温度为2000度，保持5min。（6）开始进料，每次点动推进10mm，并观察钴条两边，配合摆料，将钴条两边全部熔化，电子束熔化保持时间3min。（7）开启拉锭，点动拉料，每点动一次，拉锭1-2mm。人工协调（6）和（7）如此循环，约5h熔炼完毕。（8）关闭电子束，停炉。（9）保持真空12h，然后破真空。该方案所用坩埚为紫铜水冷坩埚，进料为炉体自带手动进料系统。所产钴锭如图7，粗车扒皮后钴锭8，外观裂纹明显，，剥离缺陷严重（见附图说明9），锭材表面气孔（见附图说明10）。GDMS检测同实施例36元素，纯度结果<6N。重复“比较例1”均无法突破6N。

Claims (6)

1.一种6N高纯钴锭熔铸方法，其特征在于：1）将纯度为≥4N5的电解钴板切割成块，用分析纯盐酸、双氧水、氢氟酸的混合液对钴块浸泡30-50分钟，取出钴块，用50℃去离子水冲洗，冲洗后的钴块用热风吹干；2）将处理过的钴块装入电子束炉单个分割进料区中，装好钴底锭，关闭炉门，开始抽真空，所需求真空度为≤5.5X10-3Pa；所需求电子枪功率为≥50kw；所用坩埚尺寸为Φ160mm，外加高频电磁场，所用水冷坩埚材质为钨铜合金，铜占合金比例为30%-80%，采用独立式坩埚冷却水路，坩埚冷却水压力≥3kg；3）真空度达到要求时，开启电子束，使得熔池温度为1500-2500℃，保持5min；4）分批次的进料，每次将0.1-1.5kg钴料推进熔池中，电子束熔化时间保持2min，观察所进入钴料全部熔化，每一批次进料的同时开启拉锭，自动拉锭速度为0.1-10mm/s，拉锭时间持续1s-100s，然后停止拉锭，继续进料，如此循环进料和拉锭，4h熔炼完毕；4）调节电子束炉温度调节为900-1100度，保持1.5h，破真空时间为6h-12h，取出钴锭，扒皮后得到6N高纯钴锭。
2.根据权利要求1所述的一种6N高纯钴锭熔铸方法，其特征在于：水冷坩埚材质中铜占合金比例为35%。
3.根据权利要求1所述的一种6N高纯钴锭熔铸方法，其特征在于：自动拉锭速度为0.2mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种6N高纯钴锭熔铸方法，其特征在于：分析纯盐酸、双氧水、氢氟酸的体积比是1:0.18:0.06。
5.根据权利要求1所述的一种6N高纯钴锭熔铸方法，其特征在于：电子枪功率为120kw。
6.根据权利要求1所述的一种6N高纯钴锭熔铸方法，其特征在于：坩埚外加高频电磁场为650kw高频电磁场。
CN201811279497.XA 2018-10-30 2018-10-30 一种6n高纯钴锭熔铸方法 Active CN109371255B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811279497.XA CN109371255B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种6n高纯钴锭熔铸方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811279497.XA CN109371255B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种6n高纯钴锭熔铸方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109371255A true CN109371255A (zh) 2019-02-22
CN109371255B CN109371255B (zh) 2020-05-05

Family

ID=65390773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811279497.XA Active CN109371255B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种6n高纯钴锭熔铸方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109371255B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110438345A (zh) * 2019-07-24 2019-11-12 北京科技大学 一种含易挥发Bi元素的金属镍提纯方法
CN111206227A (zh) * 2020-02-28 2020-05-29 武汉大学 一种热蒸发物理气相沉积系统及其使用方法
CN111850320A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 河南科技大学 一种高纯钴锭的熔炼及浇铸方法
CN111893311A (zh) * 2020-08-07 2020-11-06 上海大学 一种利用静磁场加速去除电子束熔炼过程杂质元素的装置和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3734721A (en) * 1971-06-21 1973-05-22 Sherritt Gordon Mines Ltd Production of nickel powder from basic nickel carbonate
CN101122047A (zh) * 2007-09-14 2008-02-13 李绍光 一种太阳能电池用多晶硅制造方法
CN102534272A (zh) * 2010-12-15 2012-07-04 李庆新 一种高真空熔炼钴基钼镁合金的加工方法
CN103114213A (zh) * 2012-11-08 2013-05-22 宝鸡市博信金属材料有限公司 蓝宝石生长炉用高纯钼制备方法
CN104451175A (zh) * 2014-12-07 2015-03-25 金川集团股份有限公司 一种高纯金属铸锭的制造方法
CN107619955A (zh) * 2017-09-22 2018-01-23 宝鸡市博信金属材料有限公司 Oled用高纯钽箔制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3734721A (en) * 1971-06-21 1973-05-22 Sherritt Gordon Mines Ltd Production of nickel powder from basic nickel carbonate
CN101122047A (zh) * 2007-09-14 2008-02-13 李绍光 一种太阳能电池用多晶硅制造方法
CN102534272A (zh) * 2010-12-15 2012-07-04 李庆新 一种高真空熔炼钴基钼镁合金的加工方法
CN103114213A (zh) * 2012-11-08 2013-05-22 宝鸡市博信金属材料有限公司 蓝宝石生长炉用高纯钼制备方法
CN104451175A (zh) * 2014-12-07 2015-03-25 金川集团股份有限公司 一种高纯金属铸锭的制造方法
CN107619955A (zh) * 2017-09-22 2018-01-23 宝鸡市博信金属材料有限公司 Oled用高纯钽箔制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110438345A (zh) * 2019-07-24 2019-11-12 北京科技大学 一种含易挥发Bi元素的金属镍提纯方法
CN110438345B (zh) * 2019-07-24 2020-07-24 北京科技大学 一种含易挥发Bi元素的金属镍提纯方法
CN111206227A (zh) * 2020-02-28 2020-05-29 武汉大学 一种热蒸发物理气相沉积系统及其使用方法
CN111850320A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 河南科技大学 一种高纯钴锭的熔炼及浇铸方法
CN111893311A (zh) * 2020-08-07 2020-11-06 上海大学 一种利用静磁场加速去除电子束熔炼过程杂质元素的装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109371255B (zh) 2020-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109371255A (zh) 一种6n高纯钴锭熔铸方法
CN108326427B (zh) 一种高熵合金双电弧熔丝协同增材制造的方法
EP3512970B1 (en) A method for producing titanium-aluminum-vanadium alloy
CN110453106A (zh) 一种非真空下引连铸铜铁合金扁锭的生产工艺
CN109182843B (zh) 一种镍钨中间合金及一种电子束熔炼制备镍钨中间合金的方法
CN109371271A (zh) 铜铁合金的非真空熔炼及连铸工艺
CN107267788B (zh) 一种电子束精炼与冷源吸杂结合制备高纯镍基高温合金的方法
CN102220480A (zh) 一种微波焙烧氧化锌烟尘脱除氟氯的方法
CN103993173B (zh) 用于氢氧化镍钴除氯的方法
US20120037330A1 (en) Method and Apparatus for Manufacturing Titanium Alloys
CN112095030A (zh) 一种真空感应熔炼-电子束精炼一体化制备高纯镍基高温合金的方法
CN104190885A (zh) 一种四枪电子束冷床炉生产巨型高纯镍锭方坯的方法
CN106929697A (zh) 一种纯铌的提纯工艺
CN107385244B (zh) 一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法
CN106282593B (zh) 一种电子束冷床炉回收重熔tc4废料的工艺
CN101307390A (zh) 在金属精炼中除去低沸点杂质金属的方法
CN111195715A (zh) 一种连续加料生产高纯金属杆的全真空连铸装置
CN107541591A (zh) 一种超级电磁纯铁dt4c棒材的制造方法
CN103820659B (zh) 一种铜铬中间合金的制备方法及铜铬锆合金的制备方法
CN113373317A (zh) 一种零缩孔钛或钛合金铸锭的制备方法及铸锭
CN102151774A (zh) 大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法
CN108179306A (zh) 一种机器人焊臂用铜基合金
CN111945023A (zh) 一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法
CN104032252B (zh) 一种Al85Ni10La5非晶合金涂层的制备方法
CN116287807A (zh) 一种短流程合金锻件的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant