[发明专利]掺杂钼合金的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂钼合金的生产方法，尤其是掺杂拉细丝钼合金的生产方法。

背景技术

纯钼产品因综合机械性能差、使用寿命短，应用受到限制，而通过添加稀土元素制备掺杂钼合金，则大大提高了产品综合性能，具有广阔的应用前景。掺杂方法包括：固-固掺杂法、固-液掺杂法、液-液掺杂法三种。为了保证工作状态中，钼合金的高温性能均匀一致，掺杂元素在钼中的均匀分布显得极为重要，它是制造均匀钼材的一个先决条件。这三种方法相互比较，液-液掺杂方法其掺杂元素均匀分布性效果最好；固-液掺杂均匀性次之；固-固掺杂是很难均匀分布。但液-液掺杂方法工艺控制难度相对较高，容易在结晶时，产生偏析现象，且对后续配套工艺要求非常苛刻。目前固-液掺杂技术生产拉细丝钼条较为成熟、相对简便，如欧洲专利EP076594941以MoO₃或MoO₂为原料，与单一的稀土盐溶液混合，搅拌并加热直到将液体蒸发掉或喷雾干燥，制得掺杂氧化物。中国专利申请20051002080.2、200610043762.5及200610098707.6均采用的MoO₂为原料，以稀土镧和/或钇、铈的硝酸盐为掺杂剂，通过配制稀土硝酸盐溶液、制备MoO₂粉末、还原处理、压制、烧结等工序而制得钼合金。由于固-液掺杂，其掺杂元素在均匀性方面有所欠缺，导致所生产的钼合金有些部位的稀土元素含量较少，甚至没有、全部是纯钼。而稀土元素在钼中主要起弥散强化的作用，失去这一强化作用，钼合金各个部位的高温性能就会均匀不一致。在高温(1200℃以上)工作状态下，该钼合金的有些部位的晶界容易出现再结晶的现象，而造成严重的室温脆化现象，钼材使用寿命降低。中国专利99115314.6是通过制备单的或复合的稀土镧、钇或铈的硝酸盐溶液，将配制好的仲钼酸铵溶液与稀土盐溶液均匀混合制取掺杂仲钼酸铵，经还原制得掺杂钼粉，然后成型、烧结制成各种制品。该液-液掺杂法能将多种稀土元素均匀分布在钼合金中，使钼合金产品综合性能明显提高，但钼合金的晶粒不能长粗，严重影响拉细丝深加工，使得进入某些应用领域如电光源、数控机床线切割加工等行业受到限制。

发明内容

本发明针对上述不足，提供一种液-液掺杂制备掺杂钼合金的方法，不仅使稀土元素均匀分布，显著提高钼合金的综合性能，同时使钼合金的晶粒长粗，适应掺杂拉细丝钼条深加工需要，实现工业化大批量生产。

本发明的掺杂钼合金的生产方法，依次包括以下工艺步骤：

(A)制备仲钼酸铵溶液——按钼酸铵:离子水:氨水＝1Kg:0.55L～0.6L:0.75L～0.8L的比例配制，加热溶解制得仲钼酸铵溶液，温度为60℃～75℃，控制溶液密度为1.40g/cm³～1.45g/cm³，PH值为6.0～7.5；

(B)配制稀土金属盐的水溶液——用离子水将一种或多种可溶性稀土金属盐按固液比1:(3～5)进行加热溶解、过滤而制得。

(C)制备掺杂仲钼酸铵——将制得的仲钼酸铵溶液蒸发结晶，待结晶率达到70％～80％时加入稀土金属盐的水溶液，继续加热搅拌30分钟～40分钟至混合均匀，然后停止加热并冷却至室温，分离脱水制得掺杂仲钼酸铵；

(D)还原处理——将掺杂仲钼酸铵在氢气气氛下，经400℃～500℃的一阶段还原、850℃～940℃的二阶段还原，制得掺杂钼粉；

(E)压制、烧结——将掺杂钼粉压制成毛坯，经2000℃～2200℃下、20～25小时的中频烧结或3200A～3600A垂熔电流下、8～15分钟的电阻烧结，即得掺杂钼合金。

所述掺杂钼粉中的稀土氧化物的重量百分比为0.28％～0.6％。

用于掺杂的稀土金属为镧、钇、铈中任一种或几种的组合。