阅读说明：本技术 一种钽及钽钨回收料制备钽二点五钨合金铸锭的方法 (Method for preparing tantalum two-point pentatungsten alloy ingot from tantalum and tantalum-tungsten reclaimed materials ) 是由 万军 陈飞 白掌军 颉维平 胡瑞升 牟东 黄云红 马立学 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本申请提供的钽及钽钨回收料制备钽二点五钨合金铸锭的方法,利用钽或钽钨合金加工过程产生的边角回收料,通过对以上回收料进行酸/水洗、氢化、脱氢、磨筛,制备出-200目的钽粉或钽钨合金粉,经分析检测,调配,压制、放入真空烧结炉内,制备出钽2.5钨合金烧结条,而后烧结条在真空电子束炉中熔炼,即得钽2.5钨合金锭。本申请利用钽或钽钨合金加工过程产生的边角回收料、通过多步火法处理工艺,制备出符合特定条件和相关质量标准的钽2.5钨合金铸锭。本申请实现了钽及钽钨合金回收料的短流程、高收率的回收再利用,解决了现有生产钽2.5钨合金铸锭的方法中,工艺流程复杂、工序繁多、钽及钨金属收率低,生产过程环境污染大等问题。(The method for preparing the tantalum two-point pentatungsten alloy ingot from the tantalum and tantalum tungsten reclaimed materials comprises the steps of utilizing leftover reclaimed materials generated in the tantalum or tantalum tungsten alloy processing process, carrying out acid/water washing, hydrogenation, dehydrogenation and grinding on the reclaimed materials to prepare tantalum powder or tantalum tungsten alloy powder of-200 meshes, carrying out analysis and detection, blending, pressing and placing in a vacuum sintering furnace to prepare a tantalum 2.5 tungsten alloy sintering strip, and smelting the post-sintering strip in a vacuum electron beam furnace to obtain the tantalum 2.5 tungsten alloy ingot. The method prepares the tantalum 2.5 tungsten alloy cast ingot which meets specific conditions and related quality standards by using the scrap reclaimed materials produced in the tantalum or tantalum-tungsten alloy processing process and adopting a multi-step pyrogenic process treatment process. The method realizes the recycling of the tantalum and tantalum-tungsten alloy reclaimed materials with short flow and high yield, and solves the problems of complex process flow, multiple procedures, low tantalum and tungsten metal yield, great environmental pollution in the production process and the like in the existing method for producing tantalum 2.5 tungsten alloy ingots.)

一种钽及钽钨回收料制备钽二点五钨合金铸锭的方法

技术领域

本申请涉及金属材料制备技术领域，尤其涉及一种利用钽及钽钨回收料制备钽二点五钨合金铸锭的方法。

背景技术

在钽中加入一定量的钨元素形成的钽钨二元系合金，兼具了钽的耐腐蚀性及钨良好的高温强度。这种合金具有耐高温、强度高和良好的断裂韧性、耐蚀性等优点，在航空、航天、化工、核工业、高温技术等领域得到了重要应用。

传统工艺生产钽二点五钨(以下简称钽2.5钨)合金铸锭的方法中，采用湿法冶金提纯回收的处理工艺路线，如图1所示，通过钽粉和钨粉的充分混合和多次熔炼，得到成品锭坯。

然而上述钽2.5钨合金铸锭的制备方法中，由于湿法冶金提纯回收的处理工艺路线，需要经过湿法分解、萃取、结晶、钠还原、油压成型、真空烧结、电子束熔炼等多道工序，操作流程繁杂，因此需要大量设备投入，且回收料钽及钨综合收率偏低。同时，在湿法分解的过程中，需要消耗大量混合酸，产生大量含酸废水及废气，从而对环境也造成污染。

发明内容

本申请提供了一种钽及钽钨回收料制备钽2.5钨合金铸锭的方法，以解决传统工艺中对钽及钽钨回收料采用酸分解、金属还原提纯生产钽粉，再使用钽粉配钨粉生产钽2.5钨合金锭的方法存在的流程复杂、工序繁多、钽及钨金属收率低，生产过程环境污染大等问题。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种钽及钽钨回收料制备钽2.5钨合金铸锭的方法，包括以下步骤：

S1：将不同形态的钽、钽2.5钨合金或钽10钨合金回收料，采用混合酸进行酸洗；

S2：采用超声波对酸洗后的回收料进行水洗，得到除杂后的回收料；

S3：将除杂后的回收料装入氢化炉中，采用分段加热的方式进行升温，而后保温，保温完成后通氢，通氢结束后降温出炉，得到氢化后的物料；

S4：将氢化后的物料，使用磨筛机，选择过200目筛网进行磨筛，得到物料细粉；

S5：将所述物料细粉进行脱氢；

S6：对脱氢后的物料细粉进行含量检测分析，调节混合物料中的氧碳比，若O/C<10，则添加理论量的氧化钽，得到氧碳比O/C≥10的混合粉料；

S7：将混合粉料压制成钽2.5钨合金条；

S8：将压制好的钽2.5合金条，放入真空烧结炉中，抽真空升温烧结，制成钽2.5钨合金条；

S9：将钽2.5钨合金条，使用真空电子束炉熔炼，得到钽2.5钨合金铸锭。

可选的，所述混合酸为氢氟酸、硝酸和磷酸的混合液，所述氢氟酸、硝酸和磷酸的体积比为1：1：2，酸洗时间为1-3h。

可选的，所述S3中，所述升温最高温度为850℃，保温时间为4小时，通氢时间为4小时，降温至60℃以下出炉。

可选的，所述脱氢的工艺为：

将所述物料细粉在2小时内从室温程序升温至450℃后，保温2小时，再在2小时内从室温程序升温至700℃后，保温4小时，然后在2小时内从室温程序升温至850℃，保温6小时后，在真空度小于30pa时断电降温，降温至60℃以下出炉。

可选的，所述烧结包括：在真空度为10^-2pa条件下，程序升温至2400℃进行分段烧结。

可选的，所述S9中，熔炼次数为2-3次。

可选的，所述磨筛机为衬钽磨筛机。

可选的，所述S7包括：

在成型压力大于等于200MPa的条件下，采用等静压成型或模压的方式将混合粉料压制成钽2.5钨合金条。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供的一种钽及钽钨回收料制备钽2.5钨合金铸锭的方法，通过多步火法冶金处理工艺，利用钽或钽钨合金加工过程产生的边角回收料为原料，通过对以上原料进行酸/水洗、氢化、脱氢、磨筛，制备出-200目的钽粉或钽钨合金粉，经分析检测，调配，压制、放入真空烧结炉内，制备出钽2.5钨合金烧结条，而后烧结条在真空电子束炉中熔炼，即得钽2.5钨合金锭。本申请中的方法利用钽或钽钨合金加工过程产生的边角回收料、通过多步火法处理工艺，制备出符合特定条件且符合相关质量标准的钽2.5钨合金铸锭。本申请实现了钽及钽钨合金回收料的短流程、高收率的回收再利用，解决了传统工艺中对钽及钽钨回收料采用酸分解、金属还原提纯生产钽粉，再使用钽粉配钨粉生产钽2.5钨合金锭的方法存在的流程复杂、工序繁多、钽及钨金属收率低，生产过程环境污染大等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统湿法工艺生产钽2.5钨合金铸锭方法流程图；

图2为本申请实施例提供的制备钽2.5钨合金铸锭方法流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种钽及钽钨回收料制备钽2.5钨合金铸锭的方法，包括以下步骤：

S1：将不同形态的钽、钽2.5钨合金或钽10钨合金回收料，采用混合酸进行酸洗，其中，该回收料可以是钽、钽2.5钨合金或钽10钨合金中的一种，也可以是几种混合在一起的回收料；所述混合酸为氢氟酸、硝酸和磷酸的混合液，所述氢氟酸、硝酸和磷酸的体积比为1：1：2，酸洗时间为1-3h；；

S2：采用超声波对酸洗后的回收料进行水洗，得到除杂后的回收料；

S3：将除杂后的回收料装入氢化炉中，采用分段加热的方式进行升温，而后保温，保温完成后通氢，通氢结束后降温出炉，得到氢化后的物料；所述升温最高温度为850℃，保温时间为4小时，通氢时间为4小时，降温至60℃以下出炉。

S4：将氢化后的物料，使用衬钽磨筛机，选择过200目筛网进行磨筛，得到物料细粉；

S5：将所述物料细粉进行脱氢，所述脱氢的工艺为：

将所述物料细粉在2小时内从室温程序升温至450℃后，保温2小时，再在2小时内从室温程序升温至700℃后，保温4小时，然后在2小时内从室温程序升温至850℃，保温6小时后，在真空度小于30pa时断电降温，降温至60℃以下出炉。

S6：对脱氢后的物料细粉进行含量检测分析，包括将脱氢后的钽粉、钽2.5钨粉、钽10钨粉经分析检测后，留待调配使用；将以上各类粉料经不同组合和比例调配后，混料10h，控制混合物料中的氧碳比，若O/C<10，则添加理论量的氧化钽，得到氧碳比O/C≥10的混合粉料。

S7：将混合粉料压制成钽2.5钨合金条，具体包括在成型压力大于等于200MPa的条件下，采用等静压成型或模压的方式将混合粉料压制成钽2.5钨合金条。

S8：将压制好的钽2.5合金条，放入真空烧结炉中，抽真空升温烧结，制成钽2.5钨合金条，所述烧结工艺为在真空度为10^-2pa条件下，程序升温至2400℃进行分段烧结。

S9：将钽2.5钨合金条，使用真空电子束炉熔炼2-3次，得到钽2.5钨合金铸锭。

为进一步阐述本申请达成预定目的所采取的技术手段及效果，以下结合图2中的工艺流程以及具体实施例对本申请的具体实施方式及其效果进行阐述，详细说明如下。

实施例1：

1)将回收的不同形态的钽加工材边角料，分别使用HF：HNO：H₃PO₄＝1：1：2的混合酸浸泡酸洗，酸洗时间为2h，酸洗完成后采用超声波水洗，去除油污，得到除杂后的回收料。

2)将除杂后的回收料装入氢化炉中，分段加热升温至850℃，保温4小时，通氢4小时停电，降温至60℃以下出炉。

3)将氢化后的钽料放入衬钽磨筛机中，磨至-200目的细粉。

4)将钽粉转移至脱氢炉中，逐步升温到850℃并保温≥6h，真空小于30pa停电，降温至60℃以下出炉。

5)取脱氢后的钽粉195Kg，与5Kg钨粉混合。

6)使用V型混料机，将以上物料混料10h，检测混合粉料的O/C是否≥10，如果O/C<10，可添加理论量的氧化钽使之满足要求。

7)将混合好的粉料，用油压机压制成钽2.5钨合金条。

8)将压制好的钽2.5合金条，放入真空烧结炉中，抽空至10^-2pa，升温至2400℃烧结成致密的合金条。

9)将烧结好的钽2.5钨合金条，使用真空电子束炉，在真空≤4×10^-4mbar熔炼2-3次，得到钽2.5钨合金铸锭。

实施例2：

1)将回收的不同形态的钽及钽10钨加工材边角料，分别使用HF：HNO：H₃PO₄＝1：1：2的混合酸浸泡酸洗，酸洗时间为2h，超声波水洗，去除油污。

2)将清洗后的钽、钽10钨边角料，分别装入不同的氢化炉中，分段加热升温至850℃，保温4小时，通氢4小时停电，降温至60℃以下出炉。

3)将氢化后的钽料、钽10钨料分别放入不同的衬钽磨筛机中，磨至-200目的细粉。

4)将钽粉、钽10钨粉，分别转移至不同的脱氢炉中，逐步升温到850℃并保温≥6h，真空小于30pa停电，降温至60℃以下出炉。

5)取脱氢后的钽粉150Kg、钽10钨粉50Kg混合。

6)使用V型混料机，将以上物料混料10h，检测混合粉料的O/C是否≥10，如果O/C<10，可添加理论量的氧化钽使之满足要求。

7)将混合好的粉料，用油压机压制成钽2.5钨合金条。

8)将压制好的钽2.5合金条，放入真空烧结炉中，抽空至10^-2pa，升温至2400℃烧结成致密的合金条。

9)将烧结好的钽2.5钨合金条，使用真空电子束炉，在真空≤4×10^-4mbar熔炼2-3次，得到钽2.5钨合金铸锭。

实施例3：

1)将回收的不同形态的钽、钽2.5钨、钽10钨加工材边角料，分别使用HF：HNO：H₃PO₄＝1：1：2的混合酸浸泡酸洗，酸洗时间为2h，超声波水洗，去除油污。

2)将清洗后的钽、钽2.5钨、钽10钨边角料，分别装入不同的氢化炉中，分段加热升温至850℃，保温4小时，通氢4小时停电，降温至60℃以下出炉。

3)将氢化后的钽料、钽2.5钨、钽10钨料分别放入不同的衬钽磨筛机中，磨至-200目的细粉。

4)将钽粉、钽2.5钨、钽10钨粉，分别转移至不同的脱氢炉中，逐步升温到850℃并保温≥6h，真空小于30pa停电，降温至60℃以下出炉。

5)取脱氢后的钽粉112.5Kg、钽2.5钨粉50Kg、钽10钨粉37.5Kg混合。

6)使用V型混料机，将以上物料混料10h，检测混合粉料的O/C是否≥10，如果O/C<10，可添加理论量的氧化钽使之满足要求。

7)将混合好的粉料，用油压机压制成钽2.5钨合金条。

8)将压制好的钽2.5合金条，放入真空烧结炉中，抽空至10^-2pa，升温至2400℃烧结成致密的合金条。

9)将烧结好的钽2.5钨合金条，使用真空电子束炉，在真空≤4×10^-4mbar熔炼2-3次，得到钽2.5钨合金铸锭。

以上三个实施例生产的钽2.5钨铸锭，分别对应样品1#、2#、3#，铸锭采用上中下三点取样，检测结果如下表：

由上表中的测量结果可以看出，通过本申请中的技术方案制备的钽2.5钨铸锭，每个样品中合金元素成份均匀，其它金属杂质及气体元素满足实际要求，说明本申请实施例生产的钽2.5钨铸锭具有良好的组织成分均匀性。

综上，本实施例中提供的方法，通过多步火法冶金处理工艺，利用钽或钽钨合金加工过程产生的边角回收料为原料，通过对以上原料进行酸/水洗、氢化、脱氢、磨筛，制备出-200目的钽粉或钽钨合金粉，经分析检测，调配，压制、放入真空烧结炉内，制备出钽2.5钨合金烧结条，而后烧结条在真空电子束炉中熔炼，即得钽2.5钨合金锭。本申请中的方法利用钽或钽钨合金加工过程产生的边角回收料、通过多步火法处理工艺，制备出符合特定条件且符合相关质量标准的钽2.5钨合金铸锭，实现了钽及钽钨合金边角料短流程回收再利用，较之湿法冶金提纯回收的处理工艺路线(如图1所示)，具有环境污染小，工艺流程简单，回收处理成本低，综合收率高的显著优势。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。