專利名稱：一種超低氧鉻片的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鉻片的制備方法，特別涉及一種能夠用于制備濺射靶材及特種合金的超低氧鉻片的制備方法。
背景技術：
鉻是一種重要的合金元素，在工業(yè)生產(chǎn)中應用非常廣泛，如生產(chǎn)高溫合金、電熱合金、電工合金、精密合金、電阻合金、濺射靶材、鋁合金添加劑、焊材等產(chǎn)品時需進行添加，而且鉻還應用于零部件鍍鉻，特種鋼材添加等。隨著我國高新技術產(chǎn)品的不斷發(fā)展，鉻也已經(jīng)向高純化、性能要求差異化的方向發(fā)展，如在濺射靶材行業(yè)使用的鉻，就要求原材料純度高、氧含量低、碳含量低等，為了保證制造的薄膜耐腐蝕性以及產(chǎn)品的表面光亮度，對于濺射靶材制備來說，使用的鉻的氧含量通常要低于O. 1%。
現(xiàn)有技術中，鉻氧含量降低的方法主要有
(1)碳熱還原法該方法將鉻原料與適量的石墨粉混合，然后進行升溫處理，獲得氧含量較低的鉻片，該方法工藝簡單，成本低，但無法生產(chǎn)高純的鉻片，石墨粉的添加量不好控制，易造成添加過量而增加產(chǎn)品碳含量或添加量不夠氧含量不達標的情況；
(2)氫還原法該方法可以用于生產(chǎn)低氧含量的鉻片，但各個廠家的工藝路線差異較大，氧含量控制也差異較大。綜上，現(xiàn)有技術中還未見有關于適于作為濺射靶材及特種合金的原料的超低氧鉻片的制備方法的相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種超低氧鉻片的制備方法，由其制備的鉻片的氧含量低于500ppm，是濺射靶材及特種合金的理想的鉻片原料。為解決以上技術問題，本發(fā)明采取如下技術方案
一種超低氧鉻片的制備方法，其以純度大于等于99. 95%的電解鉻片為原料，通過氫氣還原法制備得到所述超低氧鉻片，所述制備方法包括依次進行的下列步驟
(I )、將電解鉻片加入到還原爐內(nèi)的氧化鋁坩堝中，至電解鉻片上表面距離坩堝上邊沿l(T20mm，停止加料，關閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. O X 10_3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. OX 10-3Pa或以下；
(2)、按10(T30(TC/h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至500°C、00°C，持續(xù)保持環(huán)境真空度為5. OX 10-3Pa或以下，在50(T900°C下保溫I 2小時；
(3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為I 50Pa，再按5(T200°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至1000°C 1500°C，升溫結束后，保溫f 10小時，然后以100^400oC /h的降溫速率降溫至室溫，即得氧含量低于500ppm的超低氧鉻片，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為廣50Pa。優(yōu)選地，步驟(2)中，升溫速率為150°C 250°C。
優(yōu)選地，步驟(2)中，保溫的溫度為600°C 800°C。優(yōu)選地，步驟(3)中，維持爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為5 30Pa。更優(yōu)選地，維持爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為5 15Pa。優(yōu)選地，步驟(3)中，所述保溫的溫度為1100°C 1300°C。優(yōu)選地，步驟(3)中，降溫速率為200°C 300°C。優(yōu)選地，所述的電解鉻片的厚度為O. 2 3mm。優(yōu)選地，超低氧鉻片的氧含量低于500ppm。更優(yōu)選地，超低氧鉻片的氧含量低于300ppm。最優(yōu)選地,超低氧鉻片的氧含量低于lOOppm。根據(jù)本發(fā)明，所涉及的“含量”在沒有特別定義時，均指質量含量。 由于上述技術方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點和效果
本發(fā)明通過對電解鉻片還原的過程及條件的控制和選擇，成功獲得氧含量低于500ppm
的超低氧鉻片，為濺射靶材及特種合金提供理想的鉻片原料。此外，本發(fā)明方法設備和操作簡單，成本低。
具體實施例方式本發(fā)明的超低氧鉻片的制備方法，基于以下幾點(1)本發(fā)明在鉻片溫度低于IOOO0C (氧分子及游離態(tài)的氧容易與鉻片分離)這一階段保證環(huán)境的真空度達到10_3Pa級，可以較好的去除環(huán)境中氧分子及游離態(tài)的氧；(2)本發(fā)明在環(huán)境溫度高于1000°C時，保證環(huán)境中氫氣的含量，確保鉻片中氧能夠與氫氣接觸并形成產(chǎn)物水；(4)本發(fā)明保證還原產(chǎn)物水的及時排除，以防止還原過程及還原完畢后水與鉻片發(fā)生反應，影響還原結果。按照本發(fā)明制備的超低氧鉻片用于制備濺射靶材，可以提高薄膜耐蝕性，并且可以增加產(chǎn)品的表面光亮度。以下結合具體的實施例，對本發(fā)明做進一步詳細的說明，但本發(fā)明不限于以下實施例。實施例I
一種超低氧鉻片的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(1)、將厚度為Imm的電解鉻片加入到還原爐內(nèi)的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻片上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. O X 10_3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. OX 10_3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約700°C，持續(xù)保持環(huán)境真空度為5. OX KT3Pa或以下，在700°C下保溫I小時；
(3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為5Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約1100°C，升溫結束后，保溫約4小時，然后以300°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻片，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為5Pa ；
(4)開爐取出鉻片產(chǎn)品，使用氮氧分析儀分析鉻片內(nèi)的氧含量，鉻片的氧含量為88ppm。實施例2
一種超低氧鉻片的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(I)、將厚度為Imm的電解鉻片加入到還原爐內(nèi)的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻片上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. O X 10_3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. OX 10_3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約500°C，持續(xù)保持環(huán)境真空度為5. OX KT3Pa或以下，在500°C下保溫2小時；
(3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為30Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約1200°C，升溫結束后，保溫約3小時，然后以300°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻片，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為30Pa ；
(4)開爐取出鉻片產(chǎn)品，使用氮氧分析儀分析鉻片內(nèi)的氧含量，鉻片的氧含量為123ppm。實施例3 一種超低氧鉻片的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(1)、將厚度為I.5mm的電解鉻片加入到還原爐內(nèi)的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻片上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. O X 10_3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. OX KT3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約900°C，持續(xù)保持環(huán)境真空度為5. OX KT3Pa或以下，在900°C下保溫I小時；
(3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為15Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約1200°C，升溫結束后，保溫約3小時，然后以300°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻片，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為15Pa ；
(4)開爐取出鉻片產(chǎn)品，使用氮氧分析儀分析鉻片內(nèi)的氧含量，鉻片的氧含量為60ppm。實施例4
一種超低氧鉻片的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(1)、將厚度為2mm的電解鉻片加入到還原爐內(nèi)的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻片上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. OX 10_3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. OX 10_3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約900°C，持續(xù)保持環(huán)境真空度為
5.OX KT3Pa或以下，在900°C下保溫I小時；
(3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為5Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至約1300°C，升溫結束后，保溫約3小時，然后以200°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻片，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為5Pa ；
(4)開爐取出鉻片產(chǎn)品，使用氮氧分析儀分析鉻片內(nèi)的氧含量，鉻片的氧含量為72ppm。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種超低氧鉻片的制備方法，其特征在于所述制備方法以純度大于等于99. 95%的電解鉻片為原料，通過氫氣還原法制備得到所述超低氧鉻片，所述制備方法包括依次進行的下列步驟 (1)、將所述電解鉻片加入到還原爐內(nèi)的氧化鋁坩堝中，至電解鉻片上表面距離坩堝上邊沿l(T20mm，停止加料，關閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. O X KT3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5. OX 10_3Pa或以下； (2)、按10(T30(TC/h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至500°C、00°C，持續(xù)保持環(huán)境真空度為5. OX KT3Pa或以下，在50(T900°C下保溫I 2小時； (3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為I 50Pa，再按5(T200°C /h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至1000°C 1500°C，升溫結束后，保溫f 10小時，然后以100^400oC /h的降溫速率降溫至室溫，即得氧含量低于500ppm的超低氧鉻片，其中在所述升溫、保溫和降溫的過程中，均持續(xù)通入氫氣，以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為廣50Pa。
2.根據(jù)權利要求I所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于步驟(2)中，升溫速率為 150。。 250。。。
3.根據(jù)權利要求I所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于步驟(2)中，所述保溫的溫度為600°C 800°C。
4.根據(jù)權利要求I所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于步驟(3)中，維持爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為5 30Pa。
5.根據(jù)權利要求I或4或5所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所 述保溫的溫度為1100°c 1300°C。
6.根據(jù)權利要求I或4或5所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于步驟(3)中，降溫速率為200°C 300°C。
7.根據(jù)權利要求I所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于所述的電解鉻片的純度大于99. 3%。
8.根據(jù)權利要求I所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于所述的電解鉻片的厚度為0. 2 3mm。
9.根據(jù)權利要求I所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于電解鉻片為不規(guī)則形狀。
10.根據(jù)權利要求I所述的超低氧鉻片的制備方法，其特征在于所述的超低氧鉻片的氧含量低于500ppm。
全文摘要
本發(fā)明涉及超低氧鉻片的制備方法，其包括(1)將電解鉻片加入到坩堝中，關閉爐門，將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下，充入1atm純度大于99.9%的氫氣，再將爐內(nèi)環(huán)境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下；(2)將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至500℃~900℃，持續(xù)保持環(huán)境真空度為5.0×10-3Pa或以下，保溫1~2小時；(3)充入氫氣，使爐內(nèi)環(huán)境氫氣氣壓為1~50Pa，再將爐內(nèi)環(huán)境溫度升至1000℃~1500℃，保溫1~10小時，降至室溫，即得超低氧鉻片，其中持續(xù)通入氫氣以保持爐內(nèi)環(huán)境氣壓為1~50Pa。本發(fā)明可得氧含量低于500ppm的超低氧鉻片，是濺射靶材及特種合金的理想的鉻片原料。
文檔編號C22B5/12GK102808092SQ20121033993
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者鐘小亮, 王廣欣, 王樹森 申請人:蘇州晶純新材料有限公司