CN111451301A - 一种稀土金属Sc/Lu箔材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，包括以下步骤，S1、将原材料熔炼并浇铸成铸锭；S2、车去铸锭的表皮，形成圆柱坯料；S3、首先将坯料进行预热；然后将坯料挤压开坯，形成带坯；S4、将所述带坯进行若干道次的热轧，得到金属薄板；S5、对金属薄板进行若干道次冷轧，以形成所需厚度的箔材；S6、将轧制后的所述箔材进行退火处理，之后对所述箔材进行表面处理和裁剪。通过该制备方法，能够获得宽度大、厚度小、纯度高的稀土金属Sc/Lu箔材。

Description

一种稀土金属Sc/Lu箔材及其制备方法
技术领域
本发明涉及到稀土金属材料加工技术领域，具体的，涉及一种高纯度稀土金属Sc/Lu箔材及其制备方法。
背景技术
高纯度的稀土金属Sc/Lu箔材是一种用于核工业中的中子活化探测的材料，能够精确检测、分析、监控反应堆的性能及运行情况。探测材料对箔材纯度、厚度差异、力学性能有很高的要求。金属Sc/Lu在高温下活性高，热变形性能好，但表面易氧化，影响产品纯度。而金属Sc/Lu的冷加工性能不佳，每道次冷轧的变形量低，加工时间长。因此，金属Sc/Lu加工性能较差，对加工条件要求严苛，导致高纯稀土箔材的成品率较低。现有技术中没有高纯度稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，而且其他金属及合金箔材的制备工艺不适用于制备高纯稀土金属Sc/Lu箔材。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种稀土金属Sc/Lu箔材及其制备方法，能够制备出纯度高、宽度大、厚度小的稀土金属Sc/Lu箔材。
一方面，本发明提供一种稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，包括如下步骤：
S1、以稀土金属Sc/Lu为原料，在惰性气体气氛下熔炼并浇铸成铸锭；
S2、车去所述铸锭的表皮，将所述铸锭加工成为圆柱形坯料；
S3、首先将所述坯料放至加热炉中进行预热；然后将所述坯料放至挤压机中进行挤压开坯，形成带坯；
S4、将所述带坯进行若干道次的热轧，得到金属板；
S5、对所述金属板进行若干道次冷轧，以形成所需厚度的箔材；
S6、将轧制后的所述箔材进行退火处理，之后对所述箔材进行表面处理和裁剪。
进一步的，在步骤S3中，所述预热在750℃～900℃温度下进行1h～4h。
进一步的，在步骤S4中，所述热轧在680℃～850℃温度下进行，所述热轧共进行4～18个道次，每进行4～6道次热轧之后调整一次压下量，所述压下量调整的范围是10％～16％。
进一步的，，在步骤S5中，所述金属板在进行冷轧前，还在真空或者氩气的保护下以及750℃～850℃的温度下进行退火处理0.5h～2h。
进一步的，在步骤S5中，所述冷轧共进行了100～400道次，每进行4～8道次冷轧之后调整一次压下量，所述压下量调整的范围是6％～25％。
更进一步的，在步骤S5中，所述压下量调整1～4次之后，所述金属板还进行了退火处理。
又进一步的，所述退火处理在氩气的保护下以及700℃～820℃的温度下进行0.5～1.5h。
进一步的，在步骤S6中，所述退火处理在氩气的保护下以及600℃～750℃温度下进行0.5h～1.5h。
进一步的，在步骤S6中，所述表面处理为真空磨抛。
另一方面，本发明提供一种稀土金属Sc/Lu箔材，所述箔材由如上所述的任意一种稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法制备而成。
根据上面的描述和实践可知，本发明所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，利用高纯度的稀土金属Sc/Lu为原材料，经过一些列的熔铸、机加工、挤压开坯、热轧、退火、冷轧和精整，能够制备出纯度高，宽度大，厚度小的稀土金属Sc/Lu箔材。该制备方法减少了制备过程中金属箔材的氧化与掺杂，提高了金属箔材的纯度，降低了箔材的废品率。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。本发明提供了一种稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，能够制备出纯度高、宽度大、厚度小的稀土金属Sc/Lu箔材
本发明的具体工艺步骤如下：
S1、熔铸：以稀土金属Sc/Lu为原料，采用悬浮熔炼炉在惰性气体保护的环境下熔炼并浇铸成铸锭。此处的铸锭为圆柱形，直径是60mm，长度不超过直径的2.5倍。
S2、机加工：车去所述铸锭的表皮，将所述铸锭加工成为圆柱形坯料，所述坯料的直径在55mm～58mm。
S3、挤压开坯：首先将所述坯料放至加热炉中，在750℃～900℃温度下预热1h～4h；然后将所述坯料放至挤压机中进行挤压开坯，形成厚度在3.0mm～4.8mm的带坯。
S4、热轧：将所述带坯在680℃～800℃温度下进行4～18道次的热轧，形成厚度在2.0mm～3.5mm金属板。其中每进行4～6道次热轧之后调整一次压下量，所述压下量调整的范围是10％～16％。
S5、冷轧：首先将所述金属板在真空或者氩气的保护下以及700℃～850℃的温度下进行退火处理0.5h～2h；之后，将所述金属板进行100～400道次冷轧，每进行4～8道次冷轧之后调整一次压下量，所述压下量调整的范围是6％～25％。此外，所述压下量调整1～4次之后，所述金属板还进行了退火处理，所述退火处理在氩气的保护下以及700℃～820℃的温度下进行0.5～1.5h。最终形成厚度为0.02mm～0.1mm、宽度为55mm～120mm的金属箔材。
S6、精整：将轧制后的所述箔材在氩气的保护下以及600℃～750℃温度下进行退火处理0.5h～1.5h。之后对所述箔材进行真空磨抛，对所述箔材进行裁剪最终形成厚度为0.02mm～0.1mm、宽度为55mm～120mm的金属箔材。
下面再通过几个具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
该实施例中，以制备0.06mm厚的稀土金属Sc箔材为例进行说明，具体步骤如下：
S1、熔铸：以市售纯度99.995％的高纯稀土金属Sc为原料，采用悬浮熔炼炉，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度为1700℃，之后浇筑成圆柱形铸锭，其直径为60mm长度为130mm。
S2、机加工：使用机加工车车去铸锭的表皮，最终形成直径58mm的高纯Sc圆柱坯料。
S3、挤压开坯：将上述坯料放入加热炉中进行预热，冲入氩气作为保护气体，预热温度为820℃，预热时间为2h，然后在挤压机中进行挤压开坯，得到厚度为3.0mm、宽度为80mm的带坯并置于机油中进行冷却，冷却至60℃以下。
S4、热轧：清理金属带坯表面，之后进行15道次热轧，轧制的温度为760℃，每进行5道次热轧调整一次压下量，每次压下量调整的数值为10％，最终得到厚度为2.19mm的金属板。
S5、冷轧：首先将上述金属板放入真空退火炉，在真空环境中以及810℃的温度下退火处理1h；然后将金属板进行187道次冷轧，前85道次冷轧中，每进行5道次的冷轧调整一次压下量，即以相同的压下量重复冷轧5道次，所述金属板经过这5道次的冷轧之后的厚度相同，每次压下量调整的数值为8％。之后剩余道次的冷轧，每进行6道次调整一次压下量，每次压下量调整的数值为12％。此外，每调整两次压下量后，将金属板在氩气保护下和700℃的温度下退火处理0.5h。最终得到厚度为0.06mm的箔材。
S6、精整：将轧制后的箔材在氩气保护下和660℃的温度下进行退火处理1h，之后在真空环境中进行真空磨抛处理，最后裁剪边角可以得到厚度为0.06mm、宽度为65mm的高纯稀土金属Sc箔材。
实施例2
该实施例中，以制备0.1mm厚的稀土金属Sc箔材为例进行说明，具体步骤如下：
S1、熔铸：以市售纯度99.990％的高纯稀土金属Sc为原料，采用悬浮熔炼炉，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度为1700℃，之后浇筑成圆柱形铸锭，其直径为60mm长度为130mm。
S2、机加工：使用机加工车车去铸锭的表皮，最终形成直径58mm的高纯Sc圆柱坯料。
S3、挤压开坯：将上述坯料放入加热炉中进行预热，冲入氩气作为保护气体，预热温度为750℃，预热时间为2h，然后在挤压机中进行挤压开坯，得到厚度为3.6mm、宽度为80mm的带坯并置于机油中进行冷却，冷却至60℃以下。
S4、热轧：清理金属带坯表面，之后进行12道次热轧，轧制的温度为760℃，每进行6道次热轧调整一次压下量，每次压下量调整的数值为12％，最终得到厚度为2.79mm的金属板。
S5、冷轧：首先将上述金属板放入真空退火炉，在真空环境中以及780℃的温度下退火处理1h；然后将金属板进行145道次冷轧，每进行5道次的冷轧调整一次压下量，即以相同的压下量重复冷轧5道次，所述金属板经过这5道次的冷轧之后的厚度相同。前120道次冷轧中，每次压下量调整的数值为10％；之后剩余道次的冷轧，每次压下量调整的数值为14％。此外，每调整三次压下量后，将金属板在氩气保护下和720℃的温度下退火处理0.5h。最终得到厚度为0.1mm的箔材。
S6、精整：将轧制后的箔材在氩气保护下和660℃的温度下进行退火处理1h，之后在真空环境中进行真空磨抛处理，最后裁剪边角可以得到厚度为0.1mm、宽度为100mm的高纯稀土金属Sc箔材。
实施例3
该实施例中，以制备0.1mm厚的稀土金属Lu箔材为例进行说明，具体步骤如下：
S1、熔铸：以市售纯度99.990％的高纯稀土金属Lu为原料，采用悬浮熔炼炉，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度为1700℃，之后浇筑成圆柱形铸锭，其直径为60mm长度为130mm。
S2、机加工：使用机加工车车去铸锭的表皮，最终形成直径58mm的高纯Lu圆柱坯料。
S3、挤压开坯：将上述坯料放入加热炉中进行预热，冲入氩气作为保护气体，预热温度为850℃，预热时间为1.5h，然后在挤压机中进行挤压开坯，得到厚度为3.6mm、宽度为80mm的带坯并置于机油中进行冷却，冷却至60℃以下。
S4、热轧：清理金属带坯表面，之后进行12道次热轧，轧制的温度为820℃，每进行6道次热轧调整一次压下量，每次压下量调整的数值为10％，最终得到厚度为2.92mm的金属板。
S5、冷轧：首先将上述金属板在氩气的保护下以及820℃的温度下退火处理1h；然后将金属板进行100道次冷轧，每进行5道次的冷轧调整一次压下量，即以相同的压下量重复冷轧5道次，所述金属板经过这5道次的冷轧之后的厚度相同。每次压下量调整的数值为12％，但是最后三次压下量调整的数值依次为15％、18％、20％。此外，每调整三次压下量后，将金属板在氩气保护下和750℃的温度下退火处理0.5h。最终得到厚度为0.1mm的箔材。
S6、精整：将轧制后的箔材在氩气保护下和700℃的温度下进行退火处理1h，之后在真空环境中进行真空磨抛处理，最后裁剪边角可以得到厚度为0.1mm、宽度为120mm的高纯稀土金属Lu箔材。
实施例4
该实施例中，以制备0.08mm厚的稀土金属Lu箔材为例进行说明，具体步骤如下：
S1、熔铸：以市售纯度99.992％的高纯稀土金属Lu为原料，采用悬浮熔炼炉，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度为1700℃，之后浇筑成圆柱形铸锭，其直径为60mm长度为130mm。
S2、机加工：使用机加工车车去铸锭的表皮，最终形成直径58mm的高纯Lu圆柱坯料。
S3、挤压开坯：将上述坯料放入加热炉中进行预热，冲入氩气作为保护气体，预热温度为850℃，预热时间为1.5h，然后在挤压机中进行挤压开坯，得到厚度为3.2mm、宽度为80mm的带坯并置于机油中进行冷却，冷却至60℃以下。
S4、热轧：清理金属带坯表面，之后进行6道次热轧，轧制的温度为820℃，压下量恒定为10％，即以10％的压下量重复轧制6次，最终得到厚度为2.88mm的金属板。
S5、冷轧：首先将上述金属板在氩气的保护下以及800℃的温度下退火处理1h；然后将金属板进行168道次冷轧，每进行6道次的冷轧调整一次压下量，即以相同的压下量重复冷轧6道次，所述金属板经过这6道次的冷轧之后的厚度相同。每次压下量调整的数值为12％。此外，每调整三次压下量后，将金属板在氩气保护下和750℃的温度下退火处理0.5h。最终得到厚度为0.08mm的箔材。
S6、精整：将轧制后的箔材在氩气保护下和700℃的温度下进行退火处理1h，之后在真空环境中进行真空磨抛处理，最后裁剪边角可以得到厚度为0.08mm、宽度为85mm的高纯稀土金属Lu箔材。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、以稀土金属Sc/Lu为原料，在惰性气体气氛下熔炼并浇铸成铸锭；
S2、车去所述铸锭的表皮，将所述铸锭加工成为圆柱形坯料；
S3、首先将所述坯料放至加热炉中进行预热；然后将所述坯料放至挤压机中进行挤压开坯，形成带坯；
S4、将所述带坯进行若干道次的热轧，得到金属板；
S5、对所述金属板进行若干道次冷轧，以形成所需厚度的箔材；
S6、将轧制后的所述箔材进行退火处理，之后对所述箔材进行表面处理和裁剪。
2.如权利要求1所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述预热在750℃～900℃温度下进行1h～4h。
3.如权利要求1所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述热轧在680℃～850℃温度下进行，所述热轧共进行4～18个道次，每进行4～6道次热轧之后调整一次压下量，所述压下量调整的范围是10％～16％。
4.如权利要求1所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述金属板在进行冷轧前，还在真空或者氩气的保护下以及750℃～850℃的温度下进行退火处理0.5h～2h。
5.如权利要求1所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述冷轧共进行了100～400道次，每进行4～8道次冷轧之后调整一次压下量，所述压下量调整的范围是6％～25％。
6.如权利要求5所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述压下量调整1～4次之后，所述金属板还进行了退火处理。
7.如权利要求6所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，所述退火处理在氩气的保护下以及700℃～820℃的温度下进行0.5～1.5h。
8.如权利要求1所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，所述退火处理在氩气的保护下以及600℃～750℃温度下进行0.5h～1.5h。
9.如权利要求1所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，所述表面处理为真空磨抛。
10.一种稀土金属Sc/Lu箔材，其特征在于，所述箔材由权利要求1至9中任一项所述的稀土金属Sc/Lu箔材的制备方法制备而成。
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