[发明专利]一种烧结铼板的制备方法

说明书

本发明属于稀有难熔金属领域，具体涉及一种烧结铼板的制备方法，该方法以粗铼酸铵为原料，依次进行氨溶、氧化处理、沉淀除杂、过滤、阳离子交换、蒸发结晶、烘干后得到高纯铼酸铵；将得到高纯铼酸铵依次进行多次氢气还原处理除杂，制得铼粉末；将得到的铼粉末装入模具中经过冷等静压和多步氢气烧结处理实现致密化，得到铼板；将得到的铼板进行表面酸洗纯净化，最终获得高纯度高致密度的烧结铼板。本发明采用多步真空热压烧结，先慢速升温保温，使坯料形成通孔互连的结构使残余杂质充分排出，然后快速升温并加压实现致密化，制造工艺简单，无需后续塑性加工处理，得到的烧结铼板能满足致密度99.5%、纯度99.9999%的应用需求。

技术领域

本发明属于稀有难熔金属领域，具体涉及一种烧结铼板的制备方法。

背景技术

金属铼是一种非常稀有的难熔金属材料，熔点为3180 ℃，仅次于钨，具有良好的塑性、极佳的抗蠕变性能以及优异的机械稳定性，通常用于超高温和强热震工作环境。铼广泛应用于航空航天、加热元件、高温合金以及高温耐腐蚀涂层等行业。铼及铼合金的制备通常采用粉末冶金方法，铼粉末及铼烧结制品的纯度、晶粒度、形状对最终成品有重大的影响。

随着科学技术的发展，越来越多的用户对铼制品纯度提出了更严格的要求，因此铼酸铵产品的要求也越来越高。目前市售的铼酸铵纯度一般在99％~99.99％，其杂质主要有碱金属(K、Na)、碱土金属(Ca)、难熔金属(W、Mo)以及微量的Cu、Ni、Fe、Si等。目前国内对铼酸铵产品的纯化除杂方法主要有两种：一种是通过重结晶的方式，但该方法限制了铼的回收率，同时很难实现钨、钼等杂质离子的深度脱除。另一种是离子交换，将铼酸铵溶液中的杂质离子(Fe3+、Ni2+、Mg2+、Cu2+、Al3+、K+、Ca2+)，通过选择合适的阳离子交换树脂选择性吸附，进而实现铼酸铵的纯化。

目前通常采用真空热压的方法制备烧结铼板，工艺流程涉及原料粉末制备、混粉、热压等，由于原料粉纯度受限以及在各个制备步骤中容易引入其他杂质元素。因此，如何提高烧结坯的纯度是一大挑战。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种烧结铼板的制备方法，制备得到高纯度、高致密度的烧结铼板，且工艺简单、易于实现、适应性广。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种烧结铼板的制备方法，包括以下步骤：

S1)以粗铼酸铵为原料，依次进行氨溶、氧化处理、沉淀除杂、过滤、阳离子交换、蒸发结晶、烘干后得到高纯铼酸铵；

S2)将S1）得到高纯铼酸铵依次进行多次氢气还原处理除杂，制得铼粉末，纯度大于99.999％；

S3)将S2）得到的铼粉末装入模具中经过冷等静压和多步氢气烧结处理实现致密化，得到铼板；

S4)将S3）得到的铼板进行表面酸洗纯净化，最终获得纯度大于99.9999%的烧结铼板。

在一种具体的实施方式中，S1）中，所述纯氨水的质量浓度为20％~30％，所述粗铼酸铵溶于氨水中的浓度为100～200g/L。

在一种具体的实施方式中，S1）中，所述过氧化氢及絮状剂的加入量为过量系数的10~20倍，所述氧化反应的时间为20min~60min，所述沉淀反应的时间为20min~30min。

在一种具体的实施方式中，S1）中，所述絮状剂为硫酸铁、聚合硫酸铁、氯化铝或聚合氯化铝中的任意一种。

在一种具体的实施方式中，S1）中，所述阳离子交换树脂包括D001型树脂、D113型树脂、001×7型树脂或C160型树脂中的任意一种或至少两种的组合，所述交换除杂的速度为2BVs/h～4BVs/h。

在一种具体的实施方式中，S1）中，所述结晶过程在结晶釜中进行，温度为100~120℃，将结晶得到的物质于100~150℃干燥4~12h，得到提纯后的高纯铼酸铵。