一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法转让专利
申请号 : CN201310029982.2
文献号 : CN103084388B
文献日 : 2015-03-11
发明人 : 汪明朴 , 陈畅 , 王珊 , 谭望 , 贾延琳 , 李周 , 夏福中 , 张真
申请人 : 中南大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法,其合金成分为:W: 5.0wt%,余量为Ta,其特征在于:按合金成分配取纯度≥99.99%、平均粒度为5~10μm的Ta粉与纯度≥99.99%、平均粒度<5μm的W粉,将Ta粉和W粉在高能球磨机中湿磨混合,介质为无水乙醇,球磨转速为150rpm、球磨时间为20h、球磨气氛为氩气;球料质量比=8:1,料中粉末总质量与无水乙醇的质量比3:1;磨球的材质为硬质合金,磨球的规格为Φ14mm;将混合后的合金粉放入真-4空干燥箱进行干燥,混合粉末真空干燥的条件为:绝对真空度<1×10 Pa,温度为600℃,然后将合金粉末等静压成型,成型压力为180Mpa,保压时间为10min,接着在绝对真空度-3<3×10 Pa的环境中进行一次烧结,烧结温度在2300℃,烧结时间为2h;将一次烧结坯进-3行变形量为50%的冷轧开坯后,在绝对真空度<3×10 Pa的环境中进行二次烧结,烧结温度在2300℃,烧结时间为1h;再将二次烧结坯进行变形量为50%的冷轧开坯后,在绝对真空-3度<3×10 Pa的环境中进行三次烧结,烧结温度在2300℃,烧结时间为0.5h,制备出了冶金化结合的致密度达98%的Ta-W合金坯锭;
将致密度达98%的Ta-W合金坯锭经电梳锯切割成厚度为12mm的坯条后,用由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的清洗液对烧结坯进行酸洗20~40s,然后用清水漂洗,烘干,以清除表面杂质及油污;
将酸洗后的坯料在真空炉中进行退火,退火工艺为1200℃温度下保温80min,绝对真-3空度<3×10 Pa,随炉冷却;然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制,将板坯由12mm冷轧至2mm,然后再纵向轧制,由2mm冷轧至1.8mm,道次变形量控制在8~10%之间;
将冷轧获得的1.8mm板材先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留-3的脏四氯化碳和汽油,然后将板坯放入钼盒中装炉真空退火,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1200℃,退火时间为60min;经真空炉退火后,将1.8mm的样品板材在四辊万能轧机上进行冷轧,轧制至0.64mm,道次变形量同样控制在8~10%之间;所述四辊万能轧机的工作辊直径为150mm;
将0.64mm厚的板材真空退火后在四辊万能轧机上进行多道次冷轧加工,中间辅以真空退火,直至得到厚度为0.1mm的箔材;轧制的条件为:四辊万能轧机的工作辊直径为
75mm,道次变形量控制在8~10%,当冷轧累积变形量达到50~60%时,进行一次真空退火,真-3空退火的条件为:真空炉为钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1200℃,退火时间为60min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金表面的润滑油和杂质,再用体积比为
2:1的无水乙醇和丙酮溶液擦洗合金表面残留的脏四氯化碳和汽油;
将0.1mm 厚的箔材真空退火后在20辊轧机上带张力轧制,中间辅以真空退火,直至得到厚度为0.02mm的箔材;轧制的条件为:工作辊直径为10mm,工作带长度130mm,工作辊凸
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度0.03mm,20辊轧机带张力轧制时,前张力为15kg/mm、后张力为10kg/mm,两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真空炉为-4钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1200℃,退火时间为60min;真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为
2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;
0.02mm厚的箔材真空退火后在30辊轧机上带张力轧制,中间辅以真空退火,直至得到
3~5μm厚的Ta-W合金箔材,将3~5μm厚的箔材真空退火后得到成品;轧制的条件为:工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm,30辊轧机带张力轧制时,前张力为
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4kg/mm、后张力为2kg/mm,两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控-4制在5~8%;真空退火的条件为:真空炉为钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为
1200℃,退火时间为60min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。
2.一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法,其合金成分为:W: 6.0wt%,余量为Ta,其特征在于:以纯度≥99.99%,平均粒度为5~10μm的Ta粉与纯度≥99.99%,平均粒度<5μm的W粉为原料,将Ta粉和W粉在高能球磨机中湿磨混合,介质为无水乙醇,球磨转速为200rpm、球磨时间为25h、球磨气氛为氩气;球料质量比=10:1,料中粉末总质量与无水乙醇的质量比=2.5:1;磨球的材质为硬质合金,磨球的规格为Φ15mm;将混合后的合金粉放入真空-4干燥箱进行干燥,混合粉末真空干燥的条件为:绝对真空度<1×10 Pa,温度为620℃,然后将合金粉末等静压成型,成型压力为190Mpa,保压时间为12min,接着在绝对真空度-3<3×10 Pa的环境中进行一次烧结,烧结温度在2400℃,烧结时间为3h;将一次烧结坯进-3行变形量为55%的冷轧开坯后,在绝对真空度<3×10 Pa的环境中进行二次烧结,烧结温度在2400℃,烧结时间为0.75h;再将二次烧结坯进行变形量为55%的冷轧开坯后,在绝对-3真空度<3×10 Pa的环境中进行三次烧结,烧结温度在2400℃,烧结时间为1h,制备出了冶金化结合的致密度达97%的Ta-W合金坯锭;
将致密度达97%的Ta-W合金坯锭经电梳锯切割成厚度为12mm的坯条后,用由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的清洗液对烧结坯进行酸洗20~40s,然后用清水漂洗,烘干,以清除表面杂质及油污;
将酸洗后的坯料在真空炉中进行退火,退火工艺为1300℃温度下保温60min,绝对真-3空度<3×10 Pa,随炉冷却;然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制,将板坯由12mm冷轧至2mm,然后再纵向轧制,由2mm冷轧至1.6mm;道次变形量控制在8~10%之间;
将冷轧获得的1.6mm板材先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;然后将板材放入钼盒中装炉真空退火,绝对真空度需要-3<3×10 Pa,退火温度为1300℃,退火时间为50min;经真空炉退火后,将1.6mm的样品板材在四辊万能轧机上进行冷轧,轧制至0.8mm,道次变形量同样控制在8%~10%之间;所述四辊万能轧机的工作辊直径为150mm;
0.8mm厚的板材真空退火后在四辊万能轧机上冷轧加工,中间辅以真空退火,直至得到厚度为0.12mm的箔材;轧制的条件为:四辊万能轧机的工作辊直径为75mm,两次退火间总的变形量控制在60~70%,道次变形量控制在8~10%;真空退火的条件为:真空炉为钼片真空-3炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1300℃,退火时间为40min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;
0.12mm厚的箔材真空退火后在20辊轧机上带张力轧制,中间辅以真空退火,直至得到0.023mm厚的箔材;轧制的条件为:工作辊直径为10mm,工作带长度130mm,工作辊凸度
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0.03mm,20辊轧机带张力轧制时,前张力为18kg/mm、后张力为15kg/mm ;两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真空炉为钼-4片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1300℃,退火时间为50min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;
0.023mm厚的箔材真空退火后在30辊轧机上带张力轧制,中间辅以真空退火,直至得到3~5μm厚的Ta-W合金箔材,3~5μm厚的Ta-W合金箔材真空退火后得到成品;轧制的条件为:工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm,30辊轧机带张力轧制
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时,前张力为7kg/mm、后张力为5 kg/mm ;两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%,真空退火的条件为:真空炉为钼片真空炉,绝对真空度-4<3×10 Pa,退火温度为1300℃,退火时间为60min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。
3.一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法,其合金成分为:W: 7.5wt%,余量为Ta,其特征在于:以纯度≥99.99%,平均粒度为5~10μm的Ta粉与纯度≥99.99%,平均粒度<5μm的W粉为原料,将Ta粉和W粉在高能球磨机中湿磨混合,介质为无水乙醇,球磨转速为
240rpm、球磨时间为30h、球磨气氛为氩气;球料质量比=13:1,料中粉末总质量与无水乙醇的质量比为2:1;磨球的材质为硬质合金,磨球的规格为Φ16mm;将混合后的合金粉放入真-4空干燥箱进行干燥,混合粉末真空干燥的条件为:绝对真空度<1×10 Pa,温度为650℃,然后将合金粉末等静压成型,成型压力为200Mpa,保压时间为15min,接着在绝对真空度-3<3×10 Pa的环境中进行一次烧结,烧结温度在2500℃,烧结时间为4h;将一次烧结坯进-3行变形量为60%的冷轧开坯后,在绝对真空度<3×10 Pa的环境中进行二次烧结,烧结温度在2500℃,烧结时间为1h;再将二次烧结坯进行变形量为60%的冷轧开坯后,在绝对真空-3度<3×10 Pa的环境中进行三次烧结,烧结温度在2500℃,烧结时间为0.75h,制备出了冶金化结合的致密度为95%的Ta-W合金坯锭;
将致密度为95%的Ta-W合金坯锭经电梳锯切割成厚度为12mm的坯条后,用由体积百分浓度为25~30%的硝酸与体积百分浓度为5~10%的氢氟酸以及水按体积比为3:3:5组成的清洗液对烧结坯进行酸洗20~40s,然后用清水漂洗,烘干,以清除表面杂质及油污;
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将酸洗后的坯料在真空炉中进行退火,绝对真空度为<3×10 Pa,退火温度为
1400℃、保温时间40min,随炉冷却至室温;然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制,将板坯由12mm冷轧至2mm,然后再纵向轧制,由2mm冷轧至1.4mm,道次变形量控制在8~10%之间;
将冷轧获得的1.4mm板材先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留-3的脏四氯化碳和汽油;然后将板坯放入钼盒中装炉真空退火,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1400℃,退火时间为40min;经真空炉退火后,将1.4mm的样品板材在四辊万能轧机上进行冷轧,轧制至0.84mm,道次变形量同样控制在8%~10%之间;所述四辊万能轧机的工作辊直径为150mm;
0.84 mm厚的板材真空退火后在四辊万能轧机上冷轧加工,中间辅以真空退火,直至得到厚度为0.15mm的箔材;轧制的条件为:四辊万能轧机的工作辊直径为75mm;两次退火间总的变形量控制在55~65%,道次变形量控制在8~10%,真空退火的条件为:真空炉为钼片真-3空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1400℃,退火时间为50min,真空退火前,先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;
将0.15mm厚的箔材真空退火后在20辊轧机上带张力轧制,中间辅以真空退火,直至得到厚度为0.025mm的箔材;轧制的条件为:工作辊直径为10mm,工作带长度130mm,工作辊
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凸度0.03mm,20辊轧机带张力轧制时,前张力为20kg/mm、后张力为18kg/mm ;两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真-4空炉为钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1400℃,退火时间为40min,真空退火前,先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;
将0.025mm厚的箔材真空退火后在30辊轧机上带张力轧制,中间辅以真空退火,直至得到厚度为3~5μm的箔材,厚度为3~5μmTa-W合金箔材真空退火后随炉冷却室温,得到成品;轧制的条件为:工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm,30辊轧机带
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张力轧制时,前张力为10kg/mm、后张力为7.5 kg/mm ;两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真空炉为钼片真空炉,绝-4对真空度<3×10 Pa,退火温度为1400℃,退火时间为40min,真空退火前,先用体积比为
1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。
说明书 :
一种超薄Ta-W合金箔材的制备方法
技术领域
背景技术
国内目前使用的是纯钽箔材,这些箔材在高温下会脆化,振动、冲击后易开裂。为了增加强度,只好增加箔材的厚度,这将使阴极的热容量增大,阴极的预热时间加长,这些导致器件在使用时温度高,器件的寿命降低。
发明内容
空度<3×10 Pa、退火温度1200~1400℃、退火时间40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温;每道次冷轧的变形量为8~10%;
为:真空炉为真空钼片炉、绝对真空度<3×10 Pa、退火温度为1200~1400℃、退火时间为
40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温;
40~50%时,进行一次真空退火;所述冷轧是在30辊轧机上带张力轧制,每道次冷轧的变形-4
量为5~8%,;所述真空退火的条件为:绝对真空度<3×10 Pa、退火温度为1200~1400℃、退火时间为40~60min、冷却方式为随炉冷却至室温。
前张力为20~15kg/mm、后张力为18~10kg/mm ;步骤五中,所述30辊轧机,其工作辊直径为2mm、工作带长度130mm、工作辊凸度0.02mm,30辊轧机带张力轧制时,前张力为10~3kg/
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mm、后张力为7.5~2kg/mm。
绝对真空度<3×10 Pa,真空烧结的温度为2300~2500℃;第一次真空烧结的时间为2~4h,第二真空烧结的时间为0.5~1h,第三次真空烧结的时间为0.5~1h;第一烧结坯冷轧开坯的变形量为50~60%,第二烧结坯冷轧开坯的变形量为50~60%。
180~200MPa,保压时间为10~15min。
附图说明
具体实施方式
<3×10 Pa的环境中进行一次烧结,烧结温度在2300℃,烧结时间为2h;将一次烧结坯进-3
行变形量为50%的冷轧开坯后,在绝对真空度<3×10 Pa的环境中进行二次烧结,烧结温度在2300℃,烧结时间为1h;再将二次烧结坯进行变形量为50%的冷轧开坯后,在绝对真空-3
度<3×10 Pa的环境中进行三次烧结,烧结温度在2300℃,烧结时间为0.5h,制备出了冶金化结合的致密度达98%的Ta-W合金坯锭。
料在真空炉中进行退火,退火工艺为1200℃温度下保温80min,绝对真空度<3×10 Pa,随炉冷却。然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制,将板坯由12mm冷轧至2mm,然后再纵向轧制,由2mm冷轧至1.8mm,道次变形量控制在8~10%之间。
辊凸度0.03mm,20辊轧机带张力轧制时,前张力为15kg/mm、后张力为10kg/mm,两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真空-4
炉为钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1200℃,退火时间为60min;真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。
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力为4kg/mm、后张力为2kg/mm,两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变-4
形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真空炉为钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1200℃,退火时间为60min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质的清洗方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。
620℃然后将合金粉末等静压成型,成型压力为190Mpa,保压时间为12min,接着在绝对真-3
空度<3×10 Pa的环境中进行一次烧结,烧结温度在2400℃,烧结时间为3h;将一次烧结-3
坯进行变形量为55%的冷轧开坯后,在绝对真空度<3×10 Pa的环境中进行二次烧结,烧结温度在2400℃,烧结时间为0.75h;再将二次烧结坯进行变形量为55%的冷轧开坯后,在-3
绝对真空度<3×10 Pa的环境中进行三次烧结,烧结温度在2400℃,烧结时间为1h,制备出了冶金化结合的致密度达97%的Ta-W合金坯锭。
料在真空炉中进行退火,退火工艺为1300℃温度下保温60min,绝对真空度<3×10 Pa,随炉冷却。然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制,将板坯由12mm冷轧至2mm,然后再纵向轧制,由2mm冷轧至1.6mm。道次变形量控制在8~10%之间。
度0.03mm,20辊轧机带张力轧制时,前张力为18kg/mm、后张力为15kg/mm ;两次退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真空炉为-4
钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1300℃,退火时间为50min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为
2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。
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力轧制时,前张力为7kg/mm、后张力为5kg/mm ;两次中间退火间箔材的总变形量控制在
40~50%之间,道次变形量控制在5~8%,真空退火的条件为:真空炉为钼片真空炉,绝对真空-4
度<3×10 Pa,退火温度为1300℃,退火时间为60min,真空退火前,将冷轧后残留在材料表面的油污和杂质除去,油污和杂质除去的方法是先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;
650℃,然后将合金粉末等静压成型,成型压力为200Mpa,保压时间为15min,接着在绝对真-3
空度<3×10 Pa的环境中进行一次烧结,烧结温度在2500℃,烧结时间为4h;将一次烧结-3
坯进行变形量为60%的冷轧开坯后,在绝对真空度<3×10 Pa的环境中进行二次烧结,烧结温度在2500℃,烧结时间为1h;再将二次烧结坯进行变形量为60%的冷轧开坯后,在绝对-3
真空度<3×10 Pa的环境中进行三次烧结,烧结温度在2500℃,烧结时间为0.75h,制备出了冶金化结合的致密度为95%的Ta-W合金坯锭。
料在真空炉中进行退火,绝对真空度为<3×10 Pa,退火温度为1400℃、保温时间40min,随炉冷却至室温;然后将坯锭在二辊轧机上进行横向轧制,将板坯由12mm冷轧至2mm,然后再纵向轧制,由2mm冷轧至1.4mm。道次变形量控制在8~10%之间。
工作辊凸度0.03mm,20辊轧机带张力轧制时,前张力为20kg/mm、后张力为18kg/mm ;两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件-4
为:真空炉为钼片真空炉,绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1400℃,退火时间为40min,真空退火前,先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油。
机带张力轧制时,前张力为10kg/mm、后张力为7.5kg/mm ;两次中间退火间箔材的总变形量控制在40~50%之间,道次变形量控制在5~8%;真空退火的条件为:真空炉为钼片真空炉,-4
绝对真空度<3×10 Pa,退火温度为1400℃,退火时间为40min,真空退火前,先用体积比为1:1的四氯化碳和汽油洗合金板材表面的润滑油和杂质,再用由无水乙醇与丙酮按体积比为2:1组成的混合溶液擦洗合金板材表面残留的脏四氯化碳和汽油;