專利名稱：一種超低氧鉻粉的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鉻粉的制備方法，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粉的制備方法。
背景技術：
鉻是ー種重要的合金元素，在エ業生產中應用非常廣泛，如生產高溫合金、電熱合金、電エ合金、精密合金、電阻合金、濺射靶材、鋁合金添加剤、焊材等產品時需進行添加，而且鉻還應用于零部件鍍鉻，特種鋼材添加等。隨著我 國高新技術產品的不斷發展，鉻也已經向高純化、性能要求差異化的方向發展，如在濺射靶材行業使用的鉻，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%，同時還要求鉻粉的粒徑分布D97低于500微米。現有技術中，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粉，該方法エ藝簡單，成本低，但無法生產高純的鉻粉，石墨粉的添加量不好控制，易造成添加過量而増加產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低氧含量的鉻粉，但各個廠家的エ藝路線差異較大，氧含量控制也差異較大。中國發明專利申請87105359. 4公開了一種低氧鉻粉的生產方法，其以電解鉻粉為原料，特征是1)以氫等離子體作為加熱熱源和還原劑；2)氫等離子體射流的方向是從下向上，電解鉻粉的進料方向是從上向下，落入氫等離子體高溫區；3)等離子體的工作氣體及輸送電解鉻粉的載氣均為氫氣；4)電解鉻粉的粒度為3微米飛O微米；5)氫等離子高溫區的溫度為1500°C 4000°C。該專利方法所得鉻粉均能通過200目標準篩，產品的氧含量小于O. 2%，最低可達O. 13%，同時其它雜質例如Al、Pb、Mn等含量有所降低，滿足金屬陶瓷、耐磨耐蝕的涂層材料的原料要求，尤其是可作為機械合金化高溫合金的原料，但是該專利制備的低氧鉻粉用作濺射靶材使用時不夠理想。綜上所述，現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粉的制備方法的相關報道。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種超低氧鉻粉的制備方法，由其制備的鉻粉的氧含量低于500ppm，是濺射靶材及特種合金的理想的鉻粉原料。為解決以上技術問題，本發明采取如下技術方案
一種超低氧鉻粉的制備方法，其以純度大于等于99. 95%、粒度為-50目+325目的電解鉻粉為原料，通過氫氣還原法制備得到所述超低氧鉻粉，所述制備方法包括依次進行的下列步驟(I )、將電解鉻粉加入到鉻粉還原爐內的氧化鋁坩堝中，至電解鉻粉上表面距離坩堝上邊沿l(T20mm，停止加料，關閉爐門，將爐內環境真空度抽至5. O X 10_3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內環境真空度抽至5. OX 10-3Pa或以下；
(2)、按10(T30(TC /h的升溫速率將爐內環境溫度升至500°C、00°C，持續保持環境真空度為5. OX 10-3Pa或以下，在500 900で下保溫I 2小時；
(3 )、充入純度大于99. 9%的氫氣，使爐內環境氫氣氣壓為I 50Pa，再按50 200 V /h的升溫速率將爐內環境溫度升至1000°C 1500°C，升溫結束后，保溫f 10小吋，然后以100^400oC /h的降溫速率降溫至室溫，即得氧含量低于500ppm的超低氧鉻粉，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續通入氫氣，以保持爐內環境氣壓為廣50Pa。優選地，步驟(2)中，升溫速率為150°C 250°C。優選地，步驟(2)中，保溫的溫度為600°C 800°C。
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優選地，步驟(3)中，維持爐內環境氫氣氣壓為5 30Pa。更優選地，維持爐內環境氫氣氣壓為5 15Pa。優選地，步驟(3)中，所述保溫的溫度為1100°C 1300°C。優選地，步驟(3)中，降溫速率為200°C 300°C。優選地，所述的超低氧鉻粉的粒徑分布D50小于300微米，粒度分布D97小于500微米。本發明還涉及ー種由上述制備方法制備的超低氧鉻粉，其氧含量低于500ppm，粒徑分布D50小于300微米，粒度分布D97小于500微米。該超低氧鉻粉是濺射靶材及特種合金非常理想的鉻粉原料。優選地，所述的超低氧鉻粉的氧含量低于200ppm。本發明所述的“粒度為-50目+325目的電解鉻粉”是指能從50目的網孔漏過而不能從325目的網孔漏過的電解鉻粉。根據本發明，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，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果
本發明通過對電解鉻粉原料粒徑的選擇，對還原的過程及條件的控制和選擇，成功獲得氧含量低于500ppm的超低氧鉻粉，鉻粉的純度大于等于99. 95%，粒度分布D50小于300微米，粒度分布D97小于500微米，為濺射靶材及特種合金提供理想的鉻粉原料。此外，本發明方法設備和操作簡單，成本低。
具體實施例方式本發明的超低氧鉻粉的制備方法，基于以下幾點(I)超細粉的比表面積大，粉體的表面活性大，容易與氧分子結合，因此，本發明選擇特定粒度范圍的粉體；(2)本發明在粉體溫度低于1000°C (氧分子及游離態的氧容易與粉體分離)這ー階段保證環境的真空度達到KT3Pa級，可以較好的去除環境中氧分子及游離態的氧；(3)本發明在環境溫度高于1000°C時，保證環境中氫氣的含量，確保粉體中氧能夠與氫氣接觸并形成產物水；(4)本發明保證還原產物水的及時排除，以防止還原過程及還原完畢后水與鉻粉發生反應，影響還原結果。按照本發明制備的超低氧鉻粉用于制備濺射靶材，可以提高薄膜耐蝕性，并且可以增加產品的表面光亮度。
以下結合具體的實施例，對本發明做進ー步詳細的說明，但本發明不限于以下實施例。實施例I
一種超低氧鉻粉的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(1)、將純度為99.95%、粒度為-50目+100目的電解鉻粉加入到鉻粉還原爐內的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻粉上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內環境真空度抽至5. OX KT3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內環境真空度抽至5. OX KT3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內環境溫度升至約700°C，持續保持環境真空度為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，使爐內環境氫氣氣壓為5Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內環境溫度升至約1100°C，升溫結束后，保溫約4小吋，然后以300°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻粉，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續通入氫氣，以保持爐內環境氣壓為5Pa ；
(4)開爐取出鉻粉產品，使用氮氧分析儀分析鉻粉內的氧含量，使用激光粒度分析儀分析鉻粉的粒徑分布，鉻粉的氧含量為127ppm，鉻粉的D50為183微米，D97小于362微米。實施例2
一種超低氧鉻粉的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(1)、將純度為99.95%、粒度為-50目+200目的電解鉻粉加入到鉻粉還原爐內的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻粉上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內環境真空度抽至5. OX KT3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內環境真空度抽至5. OX KT3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內環境溫度升至約800°C，持續保持環境真空度為5. OX KT3Pa或以下，在800°C下保溫2小時；
(3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內環境氫氣氣壓為30Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內環境溫度升至約1200°C，升溫結束后，保溫約4小吋，然后以300°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻粉，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續通入氫氣，以保持爐內環境氣壓為30Pa ；
(4)開爐取出鉻粉產品，使用氮氧分析儀分析鉻粉內的氧含量，使用激光粒度分析儀分析鉻粉的粒徑分布，鉻粉的氧含量為81ppm，鉻粉的D50為230微米，D97小于488微米。實施例3
一種超低氧鉻粉的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(1)、將純度為99.95%、粒度為-100目+350目的電解鉻粉加入到鉻粉還原爐內的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻粉上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內環境真空度抽至5. OX KT3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內環境真空度抽至5. OX 10_3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內環境溫度升至約900°C，持續保持環境真空度為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，使爐內環境氫氣氣壓為20Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內環境溫度升至約1100°C，升溫結束后，保溫約4小吋，然后以200°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻粉，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續通入氫氣，以保持爐內環境氣壓為20Pa;
(4)開爐取出鉻粉產品，使用氮氧分析儀分析鉻粉內的氧含量，使用激光粒度分析儀分析鉻粉的粒徑分布，鉻粉的氧含量為244ppm，鉻粉的D50為155微米，D97小于382微米。實施例4
一種超低氧鉻粉的制備方法，包括依次進行的下列步驟
(1)、將純度為99.95%、粒度為-200目+350目的電解鉻粉加入到鉻粉還原爐內的500ml氧化鋁坩堝中，至電解鉻粉上表面距離坩堝上邊沿15mm，停止加料，關閉爐門，將爐內環境真空度抽至5. OX KT3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內環境真 空度抽至5. OX 10_3Pa或以下；
(2)、按200°C/h的升溫速率將爐內環境溫度升至約800°C，持續保持環境真空度為5. OX KT3Pa或以下，在800°C下保溫2小時；
(3)、充入純度大于99.9%的氫氣，使爐內環境氫氣氣壓為15Pa，再按100°C /h的升溫速率將爐內環境溫度升至約1200°C，升溫結束后，保溫約3小吋，然后以300°C /h的降溫速率降溫至室溫，即得超低氧鉻粉，其中在升溫、保溫和降溫的過程中，均持續通入氫氣，以保持爐內環境氣壓為15Pa ；
(4)開爐取出鉻粉產品，使用氮氧分析儀分析鉻粉內的氧含量，使用激光粒度分析儀分析鉻粉的粒徑分布，鉻粉的氧含量為488ppm，鉻粉的D50為112微米，D97小于299微米。上述實施例只為說明本發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明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于所述制備方法以純度大于等于99. 95%、粒度為-50目+325目的電解鉻粉為原料，通過氫氣還原法制備得到所述超低氧鉻粉，所述制備方法包括依次進行的下列步驟 (I )、將所述電解鉻粉加入到鉻粉還原爐內的氧化鋁坩堝中，至電解鉻粉上表面距離坩堝上邊沿l(T20mm，停止加料，關閉爐門，將爐內環境真空度抽至5.0X10_3Pa或以下，充入Iatm純度大于99. 9%的氫氣，再將爐內環境真空度抽至5. OX 10_3Pa或以下； (2)、按10(T30(TC/h的升溫速率將爐內環境溫度升至500°C、00°C，持續保持環境真空度為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，使爐內環境氫氣氣壓為I 50Pa，再按5(T200°C /h的升溫速率將爐內環境溫度升至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的超低氧鉻粉，其中在所述升溫、保溫和降溫的過程中，均持續通入氫氣，以保持爐內環境氣壓為f50Pa。
2.根據權利要求I所述的超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中，升溫速率為 150。。 250。。。
3.根據權利要求I所述的超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中，所述保溫的溫度為600°C 800°C。
4.根據權利要求I所述的超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于步驟(3)中，維持爐內環境氫氣氣壓為5 30Pa。
5.根據權利要求I或4或5所述的超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所述保溫的溫度為1100°c 1300°C。
6.根據權利要求I或4或5所述的超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于步驟(3)中，降溫速率為200°C 300°C。
7.根據權利要求I所述的超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于所述的超低氧鉻粉的純度大于99. 3%。
8.根據權利要求I所述的超低氧鉻粉的制備方法，其特征在于所述的超低氧鉻粉的粒徑分布D50小于300微米，粒度分布D97小于500微米。
9.一種由權利要求I至7所述的制備方法制備的超低氧鉻粉，其特征在于氧含量低于500ppm，粒徑分布D50小于300微米，粒度分布D97小于500微米。
10.根據權利要求9所述的超低氧鉻粉，其特征在于所述的超低氧鉻粉的氧含量低于200ppmo
全文摘要
本發明涉及超低氧鉻粉的制備方法，其包括(1)、將電解鉻粉加入到坩堝中，關閉爐門，將爐內環境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下，充入1atm純度大于99.9%的氫氣，再將爐內環境真空度抽至5.0×10-3Pa或以下；(2)、將爐內環境溫度升至500℃~900℃，持續保持環境真空度為5.0×10-3Pa或以下，保溫1~2小時；(3)、充入氫氣，使爐內環境氫氣氣壓為1~50Pa，再將爐內環境溫度升至1000℃~1500℃，保溫1~10小時，降至室溫，即得超低氧鉻粉，其中持續通入氫氣以保持爐內環境氣壓為1~50Pa。本發明可得氧含量低于500ppm的超低氧鉻粉，是濺射靶材及特種合金的理想的鉻粉原料。
文檔編號B22F1/00GK102814501SQ20121033994
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者鐘小亮, 王廣欣, 王樹森 申請人:蘇州晶純新材料有限公司