CN113333771B - 一种6n纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法 - Google Patents

一种6n纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113333771B
CN113333771B CN202110653511.3A CN202110653511A CN113333771B CN 113333771 B CN113333771 B CN 113333771B CN 202110653511 A CN202110653511 A CN 202110653511A CN 113333771 B CN113333771 B CN 113333771B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rhenium
purity
temperature
sintering
vacuum
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.)
Active
Application number
CN202110653511.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113333771A (zh
Inventor
王广达
陈福鸽
熊宁
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.)
Attl Advanced Materials Co ltd
Advanced Technology and Materials Co Ltd
Original Assignee
Attl Advanced Materials Co ltd
Advanced Technology and Materials 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 Attl Advanced Materials Co ltd, Advanced Technology and Materials Co Ltd filed Critical Attl Advanced Materials Co ltd
Priority to CN202110653511.3A priority Critical patent/CN113333771B/zh
Publication of CN113333771A publication Critical patent/CN113333771A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113333771B publication Critical patent/CN113333771B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02Compacting only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02Compacting only
    • B22F3/04Compacting only by applying fluid pressure, e.g. by cold isostatic pressing [CIP]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/1003Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007Atmosphere
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15Hot isostatic pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/006Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of flat products, e.g. sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236Cold rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0268Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment between cold rolling steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0278Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular surface treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F17/00Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/10Other heavy metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/241Chemical after-treatment on the surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248Thermal after-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/20Use of vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种6N纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法。本申请中,铼粉的制备方法包含:将铼酸铵依次进行真空预烧结、第一氢气还原、真空高温烧结、研磨烘干、多次第二氢气还原处理,制得铼粉;铼制品的制备方法包含:将上述的铼粉装入模具内,然后依次进行压制成型、高温热处理、冷轧与退火热处理,制得铼制品。本申请制得的铼粉纯度可达6N及以上,并且,本申请以6N纯度及以上的铼粉为原料,可以制备出超高纯度的铼板坯料,并且通过酸洗和退火处理消除应力和净化纯度,从而制备出高纯、超高纯的大尺寸铼制品。

Description

一种6N纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属粉末冶金技术领域,具体涉及一种6N纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法。
背景技术
金属铼是一种稀散、难熔金属,价格昂贵,具有高熔点、高电阻和优良的电学特性,是非常理想的热电阻材料,纯铼加热器则是MOCVD设备的关键系统之一。金属有机化学气相沉积系统(MOCVD)是制作LED芯片所用到的关键技术之一,即利用金属有机化合物作为源物质的一种化学气相沉积(CVD)工艺。MOCVD设备是外延材料生长与芯片生产最为关键的设备,不仅决定LED产品的性能,而且也决定LED的生产成本。作为LED产业的核心技术,MOCVD设备一直被美国、德国垄断,国内的LED厂家依赖进口。
针对国产自主化MOCVD高端设备开发及技术升级的迫切要求,解决铼制品在粉料制备、烧结及变形过程中纯度降低、性能下降的问题,获得超高纯(≥6N)、大尺寸(0.2×600×600)铼制品的制备技术。
高纯度大尺寸铼制品需要经过制粉、压制、烧结和轧制变形等工序,由于铼的要求纯度达到5N、6N及以上,且大尺寸铼板在轧制变形中易出现开裂、褶皱、板型瓢曲及异物轧入等问题。因此,原料铼粉的纯度控制与净化、烧结制度、轧制变形与退火工艺等,成为超高纯铼纯度影响的关键技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种6N纯度及以上的铼粉及制备方法和铼制品及制备方法,本发明能够制备纯度在6N以上的铼粉以及大尺寸的超高纯铼制品。
本发明第一方面提供了一种6N纯度及以上的铼粉的制备方法,包含如下步骤:
将铼酸铵依次进行真空预烧结、第一氢气还原、真空高温烧结、研磨烘干、第二氢气还原处理,制得6N纯度及以上的铼粉。
在本发明第一方面的6N纯度及以上的铼粉的制备方法的一些实施方式中,所述真空预烧结的预烧结温度200~400℃(例如210℃、230℃、250℃、270℃、290℃、310℃、330℃、350℃、370℃、390℃),预烧结时间为1~4h(例如1.2h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、3.8h);优选地,所述真空预烧结的真空度不低于10-1Pa;更优选地,所述铼酸铵纯度为4N。
本申请的真空预烧结温度能够去除杂质,以及初步降低气体含量,便于后续还原过程中纯度的提升;当真空预烧结的温度过高时,铼酸铵被提前还原,会影响纯度提升,当真空预烧结的温度过低时,除湿、去杂的作用不能有效发挥出来。
在本发明第一方面的6N纯度及以上的铼粉的制备方法的一些实施方式中,所述第一氢气还原的还原温度为300~600℃(例如310℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、580℃),还原时间为1~4h(例如1.2h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、3.8h);优选地,所述第一氢气还原中的氢气流量5~10L/min(例如5.2L/min、5.5L/min、6L/min、6.5L/min、7L/min、7.5L/min、8L/min、8.5L/min、9L/min、9.5L/min、9.8L/min);更优选地,所述氢气的纯度不低于99.999%。
本申请中的第一氢气还原的还原温度为300-600℃时,能够将铼酸铵还原成铼粉;当还原温度过高时,会造成部分颗粒局部耦合形成闭孔,影响纯度及后续变形加工,当还原温度过低,还原不充分,会影响后续制得的铼粉的纯度和成品率。本申请中的氢气流量控制在5-10L/min的还原效果较好,当氢气流量过低,会影响杂质元素的排除效果,当氢气流量过高,反而会造成外部杂质带入,影响还原效率。
在本发明第一方面的6N纯度及以上的铼粉的制备方法的一些实施方式中,所述真空高温烧结中,将所述第一氢气还原得到的粗铼粉于800-1400℃(例如850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃)条件下烧结1~6h(例如1.2h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、5.8h);优选地,真空度不低于10-3Pa。
本申请中的真空高温烧结,可以去除气体和低熔点杂质,温度过低,无法去除低熔点杂质,温度过高,会造成颗粒粘结强度太大,影响后续破碎。
在本发明第一方面的6N纯度及以上的铼粉的制备方法的一些实施方式中,所述研磨烘干中,将所述真空高温烧结得到的粗铼粉颗粒研磨至粒径为50~200目(例如60目、80目、100目、120目、140目、160目、180目、190目),并在真空条件下烘干;优选地,所述研磨烘干中,使用的研磨舟皿为纯铼材质,使用喷涂铼粉的研磨工装;优选地,所述研磨烘干中的烘干温度70~100℃(例如75℃、80℃、85℃、90℃、95℃),烘干时间10~60分钟(例如20分钟、30分钟、40分钟、50分钟);更优选地,所述烘干于真空度不低于10-2Pa条件下进行。
本申请中粗铼粉的研磨粒度在50-200目时,便于后期对粗铼粉进行第二还原处理,当研磨粒径过大时,可能会形成个别大团聚颗粒,影响纯度,当粒径过小时,研磨次数太多,会造成外部杂质元素带入,影响纯度提升。
在本发明第一方面的6N纯度及以上的铼粉的制备方法的一些实施方式中,所述第二氢气还原的还原温度为300~600℃(例如310℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、580℃),保温时间为1~4h(例如1.2h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、3.8h);优选地,所述第二氢气还原的还原次数为2次以上;更优选为2~6次(例如3次、4次、5次);优选地,氢气流量5~10L/min(例如5.2L/min、5.5L/min、6L/min、6.5L/min、7L/min、7.5L/min、8L/min、8.5L/min、9L/min、9.5L/min、9.8L/min);更优选地,所述氢气的纯度不低于99.999%。
本申请多次第二氢气还原处理过程中,每次氢气还原处理后,粉末需冷却至室温,再重新加热还原;并且,多次第二氢气还原处理从第二次还原开始,每次进行氢气还原处理后均需要对铼粉进行元素分析,直至纯度达到要求。发明人发现,第二氢气还原进行单次还原时,有微量杂质不能被完全去除,从而影响最终铼粉的纯度。
本发明第二方面提供了一种6N纯度及以上的铼粉,由上述制备方法制得。
在一些实施方式中,所述铼粉的纯度≥6N。
本发明第三方面提供了一种6N纯度及以上的铼制品的制备方法,包含如下步骤:
将上述制得的6N铼粉装入模具内,然后依次进行压制成型、高温热处理、冷轧与退火热处理,制得铼制品。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,所述压制成型选自模压成型、冷等静压成型或热等静压成型。可以根据客户生产实际需求选取三种压制成型方式之一。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,所述模压成型的压强(或压力)为100~200MPa(例如110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa),保压时间为1~5分钟(例如2分钟、3分钟、4分钟);优选地,所述模压成型步骤得到的坯料致密度为40~60%(例如42%、44%、46%、48%、50%、52%、54%、56%、58%)。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,所述冷等静压成型的压强(或压力)为150~250MPa(例如160MPa、170MPa、190MPa、210MPa、230MPa、240MPa),保压时间为5~15分钟(例如6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟);优选地,所述冷等静压成型步骤得到的坯料致密度为50~70%(例如52%、54%、56%、58%、60%、62%、64%、66%、68%)。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,所述热等静压成型的温度为1450~1700℃(例如1470℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃、1680℃),保温保压时间为2~5h(例如2.2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、4.8h),压强(或压力)为120~170MPa(例如125MPa、130MPa、135MPa、140MPa、145MPa、150MPa、155MPa、160MPa、165MPa);优选地,所述热等静压处理步骤得到的坯料的致密度为75~85%(例如76%、77%、78%、79%、80%、812%、82%、83%、84%)。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,当所述压制成型为热等静压成型时,所述制备方法还包括坯料整形步骤,设置在所述热等静压成型之后所述高温热处理步骤之前,对所述热等静压成型处理得到的坯料去除包套并对外形进行修整。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,所述高温热处理中,在氢气氛围下,于2150℃~2400℃(例如2170℃、2200℃、2250℃、2300℃、2350℃)条件下烧结4~8h(例如4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h);优选地,所述高温热处理步骤得到的坯料的致密度为95%以上(例如96%、97%、98%、99%)。
本申请中,在2150-2400℃范围内进行烧结,能够增加去除杂质元素的效果,提高纯度以及进一步提高致密度,发明人发现,当温度小于2150℃时,降低对杂质的去除,从而会影响铼制品的纯度;当致密度低于95%时,会影响后续铼制品轧制过程的纯度。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,所述冷轧处理为进行多道次轧制,每道次轧制后进行硝酸酸洗;优选地,所述冷轧处理为进行5-30道次轧制(例如10道次、15道次、20道次、25道次);优选地,所述硝酸酸洗中,硝酸溶液的体积百分比浓度为30-60%(例如35%、40%、45%、55%);优选地,所述硝酸溶液为硝酸和蒸馏水的混合物。
本申请中的硝酸溶液的体积百分比浓度过高,硝酸的腐蚀性太高,操作不安全,当硝酸溶液的体积百分比浓度过低,无法将轧制过程中铼制品表面轧制的Fe、灰尘以及其他污染纯度的元素洗掉,从而影响酸洗效果,降低铼制品的纯度。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,于相邻的两道次轧制之间对轧坯进行退火处理;优选地,所述退火处理之间轧坯的变形量为5%~30%(例如10%、15%、20%、25%、30%);更优选地,所述退火处理的加热温度为1500~1800℃(例如1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃),保温时间为2~5h(例如2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h);进一步优选地,所述退火处理在真空条件下进行,真空度优选为10-1~10- 3Pa,或者所述退火在氢气气氛下进行。
在本发明第三方面的6N纯度及以上的铼制品的制备方法的一些实施方式中,所述铼制品的尺寸为:长600~800mm(例如620mm、640mm、660mm、680mm、700mm、720mm、740mm、760mm、780mm),宽500~750mm(例如570mm、590mm、610mm、630mm、650mm、670mm、690mm、710mm、720mm、740mm),厚0.1~0.5mm(例如0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm)。
本发明第四方面提供了一种6N纯度及以上的铼制品,由上述制备方法制得。
在本发明第四方面的6N纯度及以上的铼制品的一些实施方式中,所述铼制品的规格为:长600~800mm(例如620mm、640mm、660mm、680mm、700mm、720mm、740mm、760mm、780mm),宽500~750mm(例如570mm、590mm、610mm、630mm、650mm、670mm、690mm、710mm、720mm、740mm),厚0.1~0.5mm(例如0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm)。
本发明的有益效果为:
1、本申请通过将铼酸铵依次经过真空预烧、第一氢气还原、真空高温烧结、研磨烘干和多次第二氢气还原处理最终可得到6N纯度及以上的铼粉;
2、本申请中,以6N纯度及以上的铼粉为原料,可以制备出超高纯度的铼板坯料,并且通过酸洗处理避免轧制异物,通过退火处理消除应力和净化纯度,从而制备出高纯、超高纯的大尺寸铼制品。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进或应用的基础,并不以任何方式构成对本发明的具体限制。
下述实施例中的试验方法中,如无特殊说明,均为常规方法,可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行,下述实施例中所用的材料,均可从常规商业途径得到。下述实施例中铼粉纯度和铼板纯度的检测方法为GDMS(glow dischargemass spectrometry辉光放电质谱法)全元素分析。
实施例1:一种6N纯度及以上的铼粉的制备方法,包含如下步骤:
以市售的4N纯度的铼酸铵为原料,将4N铼酸铵经过一次200℃真空预烧结2h,去除易挥发气体和杂质,其中,真空度为10-1Pa;然后将预处理后的产物送入还原炉中,通入流量为5L/min、纯度为99.999%的氢气,于500℃条件下反应2h,得到5N纯度的铼粉。
将5N纯度的铼粉在1400℃的真空条件下烧结2h,得到大颗粒的粗铼粉,使用喷涂铼粉的工装将粗铼粉研磨至粒度为100-200目,然后于真空度为10-2Pa、温度为80℃的条件下,烘干60min;使用纯铼板坯制成的舟皿和工装将烘干后的粗铼粉送入还原炉中,通入流量为5L/min、纯度为99.999%的氢气,每次均于600℃条件下反应1h,每次氢气还原后,粉末冷却至室温,再重新加热还原,且第二氢气还原处理从第二次还原完成开始,每次进行氢气还原处理后,均需要对铼粉进行元素分析,还原4次后得到纯度不小于99.9999%的6N铼粉。
实施例2:一种6N纯度及以上的铼粉的制备方法,包含如下步骤:
以市售的4N纯度的铼酸铵为原料,将4N铼酸铵经过一次400℃真空预烧结4h,去除易挥发气体和杂质,其中,真空度为10-1Pa;然后将预处理后的产物送入还原炉中,通入流量为10L/min、纯度为99.999%的氢气,于300℃条件下反应4h,得到5N纯度的铼粉。
将5N纯度的铼粉在800℃的真空条件下烧结6h,得到大颗粒的粗铼粉,使用喷涂铼粉的工装将粗铼粉研磨至粒度为50-150目,然后于真空度为10-2Pa、温度为100℃的条件下,烘干20min;使用纯铼板坯制成的舟皿和工装将烘干后的粗铼粉送入还原炉中,通入流量为10L/min、纯度为99.999%的氢气,每次均于300℃条件下反应6h,每次氢气还原后,粉末冷却至室温,再重新加热还原,且第二氢气还原处理从第二次还原处理开始,每次进行氢气还原处理后均需要对铼粉进行元素分析,还原2次后得到纯度不小于99.9999%的6N铼粉。
对比例1:一种6N纯度及以上的铼粉的制备方法,与实施例1的区别在于,将5N纯度的铼粉在700℃的真空条件下烧结6h,还原6次得到纯度为99.9996%的5N铼粉。
制备例1:一种6N纯度及以上的铼制品的制备方法,包含如下步骤:
S1、装模:将实施例1制得的铼粉装入有喷涂铼粉的模压工装模具内;
S2、模压成型:将装有铼粉的模具于150MPa条件下保压4分钟,得到的坯料致密度为50%;
S3、高温热处理:将坯料在氢气气氛下进行烧结,氢气流量50L/min,其中,热处理的温度为2200℃,烧结时间为8h,得到致密度达95%(烧结密度20.0g/cm3)的铼板坯料;
S4、冷轧与退火处理:使用冷轧机对铼板坯料进行20道次轧制,道次的平均变形率为10%,每道次轧制前将轧辊和轧制台面进行清洗,每道次轧制后先进行硝酸酸洗,然后再进行退火处理,其中,硝酸的体积百分比浓度为50%,退火处理的条件为于1600℃的真空10-3Pa条件下,退火处理5h,退火工装使用纯铼板坯,经过多道次轧制和中间退火后,轧制得到0.2×600×700mm的大尺寸铼板,密度为21g/cm3,铼板的纯度不小于6N。
制备例2:一种6N纯度及以上的铼制品的制备方法,包含如下步骤:
S1、装模:将实施例1制得的铼粉装入有喷涂铼粉的模压工装模具内;
S2、冷等静压成型:将超高纯铼粉装入模具于200MPa条件下保压10分钟,得到的坯料致密度为60%;
S3、高温热处理:将坯料在氢气气氛下进行烧结,氢气流量50L/min,其中,热处理的温度为2400℃,烧结时间为4h,得到致密度达97%(烧结密度20.38g/cm3)的铼板坯料;
S4、冷轧与退火处理:使用冷轧机对铼板坯料进行30道次轧制,道次的平均变形率为15%,每道次轧制前将轧辊和轧制台面进行清洗,每道次轧制后先进行硝酸酸洗,然后再进行退火处理,其中,硝酸的体积百分比浓度为30%,退火处理的条件为于1800℃的真空10-3Pa条件下,退火处理3h,退火工装使用纯铼板坯,经过多道次轧制和中间退火后,轧制得到0.1×750×800mm的大尺寸铼板,密度为21g/cm3,铼板的纯度不小于6N。
制备例3:一种6N纯度及以上的铼制品的制备方法,包含如下步骤:
S1、装模:将实施例1制得的铼粉装入有喷涂铼粉的模压工装模具内;
S2、热等静压成型:将冷等静压后的模具于1500℃、130MPa的条件下保温保压3h,得到的坯料的致密度为80%,然后对坯料去除包套,并对外形进行修正;
S3、高温热处理:将坯料在氢气气氛下进行烧结,氢气流量50L/min,其中,热处理的温度为2300℃,烧结时间为6h,得到致密度达96%(烧结密度20.16g/cm3)的铼板坯料;
S4、冷轧与退火处理:使用冷轧机对铼板坯料进行20道次轧制,道次的平均变形率为20%,每道次轧制前将轧辊和轧制台面进行清洗,每道次轧制后先进行硝酸酸洗,然后再进行退火处理,其中,硝酸的体积百分比浓度为30%,退火处理的条件为于1800℃的真空10-3Pa条件下,退火处理3h,退火工装使用纯铼板坯,经过多道次轧制和中间退火后,轧制得到0.5×700×750mm的大尺寸铼板,密度为21g/cm3,铼板的纯度不小于6N。
制备对比例1:与制备例1的区别仅在于,步骤S3中的热处理的温度为2100℃。本制备对比例中经高温热处理后得到致密度达93%(烧结密度19.53g/cm3)的铼板坯料,然后将铼板坯料进行冷轧与退火处理,铼板的纯度为5N。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明的宗旨和范围,以及无需进行不必要的实验情况下,可在等同参数、浓度和条件下,在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例,应该理解为,可以对本发明作进一步的改进。总之,按本发明的原理,本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进,包括脱离了本申请中已公开范围,而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围,可以进行一些基本特征的应用。

Claims (30)

1.一种6N纯度及以上的铼粉的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:
将铼酸铵依次进行真空预烧结、第一氢气还原、真空高温烧结、研磨烘干、多次第二氢气还原处理,制得6N纯度及以上的铼粉;
所述真空预烧结的预烧结温度200~400℃,预烧结时间为1~4h;
所述第一氢气还原的还原温度为300~600℃,还原时间为1~4 h,所述第一氢气还原中的氢气流量5~10L/min;
所述真空高温烧结中,将所述第一氢气还原得到的粗铼粉于800-1400℃条件下烧结1~6h;
所述研磨烘干中,将所述真空高温烧结得到的粗铼粉颗粒研磨至粒径为50~200目,并在真空条件下烘干;
所述第二氢气还原的还原温度为300~600℃,保温时间为1~4 h,所述氢气流量5~10L/min。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述真空预烧结的真空度不低于10- 1Pa。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铼酸铵纯度为4N。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氢气的纯度不低于99.999%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述真空高温烧结中,真空度不低于10-3Pa。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述研磨烘干中,使用的研磨舟皿为纯铼材质,使用喷涂铼粉的研磨工装。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述研磨烘干中的烘干温度70~100℃,烘干时间10~60分钟。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述烘干于真空度不低于10-2Pa条件下进行。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第二氢气还原的还原次数为2次以上。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述第二氢气还原次数为2-6次。
11.一种6N纯度及以上的铼粉,其特征在于,由权利要求1-10中任一项所述的制备方法制得,所述铼粉的纯度≥6N。
12.一种6N纯度及以上的铼制品的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:
将权利要求1-10中任一项所述制备方法制得的铼粉或权利要求11所述的铼粉装入模具内,然后依次进行压制成型、高温热处理、冷轧与退火热处理,制得铼制品;所述高温热处理中,在氢气氛围下,于2150℃~2400℃条件下烧结4~8h,所述高温热处理步骤得到的坯料的致密度为95%以上。
13.根据权利要求12所述的制备方法,其特征在于,所述压制成型选自模压成型、冷等静压成型或热等静压成型。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述模压成型的压强为100~200MPa,保压时间为1~5分钟。
15.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,所述模压成型步骤得到的坯料致密度为40~60%。
16.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述冷等静压成型的压强为150~250MPa,保压时间为5~15分钟。
17.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,所述冷等静压成型步骤得到的坯料致密度为50~70%。
18.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述热等静压成型的温度为1450~1700℃,保温保压时间为2~5h,压强为120~170MPa。
19.根据权利要求18所述的制备方法,其特征在于,所述热等静压处理步骤得到的坯料的致密度为75~85%。
20.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,当所述压制成型为热等静压成型时,所述制备方法还包括坯料整形步骤,设置在所述热等静压成型之后所述高温热处理步骤之前,对所述热等静压成型处理得到的坯料去除包套并对外形进行修整。
21.根据权利要求12所述的制备方法,其特征在于,所述冷轧处理为进行多道次轧制,每道次轧制后进行硝酸酸洗。
22.根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,所述冷轧处理为进行5-30道次轧制。
23.根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,所述硝酸酸洗中,硝酸溶液的体积百分浓度为30-60%。
24.根据权利要求23所述的制备方法,其特征在于,所述硝酸溶液为硝酸和蒸馏水的混合物。
25.根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,于相邻的两道次轧制之间对轧坯进行退火处理。
26.根据权利要求25所述的制备方法,其特征在于,所述退火处理之间轧坯的变形量为5%~30%。
27.根据权利要求12所述的制备方法,其特征在于,所述退火处理的加热温度为1500~1800℃,保温时间为2~5h。
28.根据权利要求27所述的制备方法,其特征在于,所述退火处理在真空条件下进行,真空度优选为10-1~10-3Pa,或者所述退火在氢气气氛下进行。
29.一种6N纯度及以上的铼制品,其特征在于,由权利要求12所述的制备方法制得。
30.根据权利要求29所述的铼制品,其特征在于,所述铼制品的规格为,长600~800mm,宽500~750mm,厚0.1~0.5mm。
CN202110653511.3A 2021-06-11 2021-06-11 一种6n纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法 Active CN113333771B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110653511.3A CN113333771B (zh) 2021-06-11 2021-06-11 一种6n纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110653511.3A CN113333771B (zh) 2021-06-11 2021-06-11 一种6n纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113333771A CN113333771A (zh) 2021-09-03
CN113333771B true CN113333771B (zh) 2022-07-01

Family

ID=77476825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110653511.3A Active CN113333771B (zh) 2021-06-11 2021-06-11 一种6n纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113333771B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113681019A (zh) * 2021-09-09 2021-11-23 铜陵有色金属集团股份有限公司 一种新型高纯5n级铼粒制备工艺
CN114309631B (zh) * 2021-12-31 2024-01-16 湖南元极新材料有限公司 一种铼粉的制备方法
CN114535339B (zh) * 2022-01-31 2023-10-10 安泰科技股份有限公司 一种大尺寸均匀化高纯铼板的加工方法
CN114619037B (zh) * 2022-01-31 2023-09-01 北京科技大学 一种烧结铼板的制备方法
CN114799194B (zh) * 2022-04-12 2023-07-21 中铼新材料有限公司 一种制备6n极纯级金属铼的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62146227A (ja) * 1985-12-20 1987-06-30 Nippon Mining Co Ltd 金属レニウムの製造方法
CN1175951C (zh) * 2002-07-08 2004-11-17 株洲硬质合金集团有限公司 一种高纯铼粉的制备方法
CN100489131C (zh) * 2007-12-12 2009-05-20 安泰科技股份有限公司 难变形纯铼片的制造方法
CN108213441B (zh) * 2017-12-25 2019-12-31 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种纯铼管的制备方法
CN108296487B (zh) * 2017-12-25 2020-08-11 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种纯铼板的制备方法
CN108160995B (zh) * 2017-12-25 2020-03-06 安泰天龙钨钼科技有限公司 纯铼制品的制备方法
CN111020330B (zh) * 2019-12-13 2021-06-01 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种钼铼合金型材的制备方法
CN111872409B (zh) * 2020-07-29 2024-01-16 铜陵铜冠优创特种材料有限公司 一种高纯航空级铼粒的生产工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN113333771A (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113333771B (zh) 一种6n纯度及以上的铼粉和铼制品及其制备方法
JP4272248B2 (ja) 可撓性を有する高純度膨張黒鉛シート及びその製造方法並びに該シートを用いたカーボンルツボの中敷
CN108145157B (zh) 一种高性能钼铼合金棒材的制备方法
CN100546732C (zh) 板式热交换器专用钛板的超塑性成形方法
CN101182602A (zh) 粉末冶金用钽和/或铌粉末及其制备方法
CN101956159A (zh) 一种高纯钼溅射靶材的制备方法
CN108441651B (zh) 一种提高钼纯度和收率的制备方法
CN107022739A (zh) 溅射镀膜用钼旋转靶材的制造方法
CN112474864B (zh) 一种高纯镍带材的短流程制备方法
CN113235023B (zh) 一种电容器用低压电子铝箔及其制备工艺
CN102677005B (zh) 一种大型高致密铬靶的制造方法
CN113235056A (zh) 一种高纯钽靶材的制备方法
CN113681019A (zh) 一种新型高纯5n级铼粒制备工艺
CN114875369B (zh) 一种低氧钽靶材及其制备方法
JP2012501942A5 (zh)
CN110578067B (zh) 一种超细硬质合金的烧结方法
CN109735724A (zh) 一次真空蒸馏制备6n高纯铟的方法
CN108296487B (zh) 一种纯铼板的制备方法
CN112975102B (zh) 一种钴靶材与铜背板的扩散焊接方法
CN107914016B (zh) 一种钼条的生产方法
CN110605398A (zh) 一种微掺镧高温钼丝的制备方法
CN107252820B (zh) 一种高纯镍板带材的制备方法
CN114309631B (zh) 一种铼粉的制备方法
CN108927527B (zh) 一种纳米W-xCu合金的制备方法、纳米W-xCu合金
CN109351985A (zh) 一种水热氢还原制备金属铼粉的方法

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