一种镍铌合金生产方法技术

本发明专利技术属于冶金领域，特别涉及镍铌合金生产方法。本发明专利技术所需要解决的问题是提供镍铌合金的生产方法。该方法不需要添加发热剂，且制得的产品Fe含量在0.8%、Si含量在0.1%以下。本发明专利技术镍铌合金生产方法，原料于反应装置中点火还原制得镍铌合金和炉渣，原料为五氧化二铌、氧化镍和金属铝，最终产品镍铌合金中含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%，满足后续进一步加工的需要。该方法工艺简单，成本低廉，特别适合批量化大规模生产，同时调整适当的原料配比，可不用添加发热剂，避免了生产过程中喷溅现象的发生以及发热剂对合金成分的污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金领域，特别涉及镍铌合金生产方法。
技术介绍
镍铌合金是一种镍基高温合金的基础原料，无论是应用最广泛的Inconel718合金，还是新近开发出的MC-NG等第四代单晶。镍基高温合金被广泛地用来制造航空喷气发动机的最热端部件，尤其是发动机的叶片。
技术实现思路
国际上生产镍铌合金的企业主要有德国GfE、美国Reading合金公司、美国战略矿物公司子公司-美国钒公司、俄罗斯上萨尔达冶金生产联合公司。目前国内生产镍铌合金的公司为宁夏东方钽业有限公司。这些公司多采用五氧化二铌、金属镍、金属铝和发热剂为生产原料来制备镍铌合金。由于五氧化二铌和金属铝反应所产生热量不足以使合金中金属镍和铌合金完全熔化并与金属渣很好的分离，所以一般都需要加入一定量的发热剂来提高整体反应的热量，由于使用发热剂会造成产品生产过程中会产生喷溅现象，这对镍铌合金的收得率产生不利影响，且会引入一定量的杂质元素。有鉴于此，本专利技术提供一种镍铌合金的生产方法，用五氧化二铌、氧化镍、铝为原料，采用反应生成的反应渣制作成反应坩埚，用ATR反应法制备镍铌合金。能够获得合金组织致密的镍铌合金产品，同时在生产过程中不产生任何环境污染。镍铌合金生产方法，原料于反应装置中点火还原制得镍铌合金和炉渣，原料为五氧化二铌、氧化镍、金属铝组成。五氧化二铌、氧化镍和金属铝的重量配比为1.8～3.0:0.56～1.98:1。金属铝的配入量是理论反应用量的1.05～1.20倍（理论量为五氧化二铌、氧化镍与金属铝恰好完全反应生成金属铌和金属镍所用的铝量，每1kg五氧化二铌需0.30～0.56kg金属铝、每1kg氧化镍需0.51～1.79kg金属铝）。原料采用过量的Al粒，可以在还原反应过程中，通过金属镍和金属铌的熔合形成镍铌合金，在此过程中，不会引入其它杂质，可以获得杂质含量较低的镍铌合金。为了进一步减少镍铌合金中杂质的含量，在此过程中，所述的五氧化二铌纯度≥99.5%，所述的氧化镍纯度≥99.0%，所述的金属铝的纯度≥99.7%。反应不需要加热，点火所用的点火剂为金属镁粉、金属铝粉、过氧化钙粉末。使用时该混合物容易被镁粉和金属粉末的燃烧引燃，作为副反应产生的热量引发主反应。点火剂用量对反应的进行影响不大，与现有技术中的用量近似，通常为原料总重的0.1～5‰。为了充分利用反应产生的炉渣，反应装置的炉衬用炉渣制成，可以减少杂质的引入，有利于进一步减少镍铌合金中杂质的含量。炉渣为镍铌合金的反应产物，其主要成分为刚玉即Al2O3，既节约了成本又起到了原料循环使用的作用。最终镍铌合金含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%、C≤0.1%、S≤0.02%、Si≤0.1%、Ti≤0.1%、Fe≤0.80%、P≤0.02%、Pb≤0.005%、Sn≤0.01%、Se≤0.0003%、Co≤0.05%、As≤0.005%、Ta≤0.30%、Te≤0.002%、Bi≤0.001%、Sb≤0.002%，满足后续进一步加工的需要。该方法工艺简单，成本低廉，特别适合大规模生产，同时调整适当的原料配比，可以不用添加发热剂，避免了反应过程中喷溅现象的产生。本专利技术方法的优点为：利用ATR反应方式，方法简单、成本低廉，炉衬用自身反应产生的炉渣制成，避免了引入新的杂质元素，可以制得纯度很高的镍铌合金，同时降低了生产成本。本专利技术寻找了一种ATR反应方式，方法简单、成本低廉，可以获得纯度很高的镍铌合金，同时炉衬又采用自身反应的Al2O3纯度很高的炉渣制成，同时不需要添加发热剂，避免了发热剂引入杂质和由此造成的喷溅现象。本工艺采用ATR反应方式适合于大规模工业生产，在生产的过程中坩埚采用自身反应的Al2O3纯度很高的炉渣制成，所以杂质含量控制的很好，产品Fe可以控制在0.8%以下、Si含量可以控制在镍铌合金0.1%以下。具体实施方式现结合实施例进一步说明本专利技术的具体技术解决方案：实施例1：将五氧化二铌、氧化镍、金属铝配成100kg原料，原料中五氧化二铌45～62kg（具体化：48kg）、氧化镍18～34kg（具体化：19.5kg）、金属铝20～31kg（具体化：25kg），铝粉（指的金属铝）加入量为理论反应用量的1.30倍，以过氧化钙、镁粉、铝粉为引燃物（过氧化钙：100g、镁粉：20g、铝粉：100g。），在铝热还原反应炉中进行铝热还原反应，102秒反应结束。铝热反应完成后，得到54kg镍铌合金产品，其中含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%。反应时反应炉温度为2050～2500℃，回收率为98.99%，副产物气体主要为反应物的烟尘包含五氧化二铌、氧化镍的挥发物和铝粒的蒸汽等，使用收尘罩进行布袋收尘。实施例2：将五氧化二铌（具体化：49.5kg）、氧化镍（具体化:19.0kg）、金属铝（具体化：24.9kg）制成混合物，铝粉加入量为理论反应用量的1.43倍，以过氧化钙、镁粉、铝粉为引燃物（过氧化钙：100g、镁粉：20g、铝粉：100g。），在铝热还原反应炉中进行铝热还原反应，炉衬用前几批次自身产生的炉渣制成，90秒反应结束，结束反应完成后，得到53kg镍铌合金产品，其中含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%。反应时反应炉衬温度为2100～2400℃，收得率为97.16%，副产物气体主要为反应物的烟尘包含五氧化二铌、氧化镍的挥发物和金属铝粒的蒸汽等，使用收尘罩进行布袋收尘。实施例3：将五氧化二铌（具体化：50.0kg）、氧化镍（具体化：18.5kg）、金属铝粉（具体化：24.5kg）按一定比例混合成100kg反应原料，铝粉加入量为理论反应用量的1.26倍，以过氧化钙、镁粉、铝粉为引燃物（过氧化钙：100g、镁粉：20g、铝粉：100g。在率热还原反应炉中进行铝热还原反应，炉衬用前几批次自身产生的炉渣制成，98秒反应结束。铝热反应完成后，得到53.5kg镍铌合金产品，其中含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%。反应时反应炉内温度为2150～2450℃，收得率为98.08%，副产物气体主要为反应物的烟尘包含五氧化二铌、氧化镍的挥发物和金属铝粒的蒸汽等，使用收尘罩进行布袋收尘。通过以上实施例1～3可知，本专利技术所获得产品Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%、C≤0.1%、S≤0.02%、Si≤0.1%、Ti≤0.1%、Fe≤0.80%、P≤0.02%、Pb≤0.005%、Sn≤0.01%、Se≤0.0003%、Co≤0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍铌合金生产方法，其特征在于：采用的原料为五氧化二铌、氧化镍和金属铝，五氧化二铌、氧化镍和金属铝的重量配比在1.8～3.0:0.56～1.98:1。

【技术特征摘要】
1.一种镍铌合金生产方法，其特征在于：
采用的原料为五氧化二铌、氧化镍和金属铝，五氧化二铌、氧化镍和金
属铝的重量配比在1.8～3.0:0.56～1.98:1。
2.根据权利要求1所述的镍铌合金生产方法，其特征在于：
通过铝热法，原料于反应装置中点火制得镍铌合金与炉渣，按质量含量
计，镍铌合金含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%。
3.根据权利要求1或2所述的镍铌合金生产方法，其特征在于：
最终镍铌合金含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%、C≤0.1%、S≤0.02%、
Si≤0.1%、Ti≤0.1%、Fe≤0.80%、P≤0.02%、Pb≤0.005%、Sn≤0.01%、Se
≤0.0003%、Co≤0.05%、As≤0.005%、Ta≤0.30%、Te≤0.002%、Bi≤0.001%、
Sb≤0.002%。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志光，方敏，陈小曼，孙诗淋，
申请(专利权)人：大连融德特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21