本发明专利技术公开了一种医疗用Zr‑2.5Nb合金铸锭的制备方法，具体为：以核级海绵锆，与高纯Nb粉和高纯ZrO2为原料，采用混布料方法进行混料；将混好的物料压制为电极块，并采用非钨极氩气保护等离子箱将压制好的电极块焊接为自耗电极；采用真空自耗电弧炉对得到的自耗电极进行3‑5次真空熔炼，即得到医疗用Zr‑2.5Nb合金铸锭。本发明专利技术一种医疗用Zr‑2.5Nb合金铸锭的制备方法，通过合理的合金比例进行混料，对自耗电极进行多次真空熔炼并合理控制熔炼的工艺参数，能使Zr‑2.5Nb合金铸锭各组元成分充分合金化和均匀化，杂质元素含量低，铸锭质量水平较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属加工
，具体涉及一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法。
技术介绍
Zr-2.5Nb合金名义成分为：Zr-2.5Nb-0.1O，由于其良好的耐腐蚀性能和生物相容性能，主要使用在核电和医用植入方面。医用植入材料对材料的杂质元素含量水平要求非常严格，一些杂质元素含量的超标会大幅度降低合金的耐腐蚀性，一些杂质元素含量的超标会对人体健康带来危害。因此控制Zr-2.5Nb合金的杂质元素含量是铸锭生产的关键。此锆合金含有3个主元素，其中Nb元素为高熔点难熔、易偏析元素，且Nb元素与O元素成分范围较窄。此外，标准还要求了20多个杂质元素的控制。杂质元素含量的控制水平需非常高(如Hf≤0.01％、N≤0.008％、H≤0.0025％等)，否则会影响后续棒材力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，能够有效控制Zr-2.5Nb合金铸锭中杂质元素的含量。本专利技术所采用的技术方案是：一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1，混料：以核级海绵锆，与高纯Nb粉和高纯ZrO2为原料，采用混布料方法进行混料；步骤2，自耗电极压制及焊接：将步骤1混好的物料压制为电极块，并采用非钨极氩气保护等离子箱将压制好的电极块焊接为自耗电极；步骤3，熔炼：采用真空自耗电弧炉对步骤2得到的自耗电极进行3-5次真空熔炼，即得到医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭。本专利技术的特点还在于，步骤1中海绵锆、Nb粉和ZrO2混合后元素质量百分比为：Nb为2.0％～3.0％、O为0.07％～0.15％，其余为Zr，以上组分质量百分比之和为100％。步骤2中压强≥15MPa，保压时间≥3s。步骤2中焊接的电流≥250A，焊接电压≥40V。步骤3中第一次真空熔炼的参数为：结晶器规格Φ160～Φ280mm，熔前真空≤2.0Pa，熔炼电压20～40V，熔炼电流3～15KA，漏气率≤0.8Pa/min，稳弧电流采用直流1～10A，熔炼后冷却时间大于等于4小时。步骤3中第二次真空熔炼的参数为：结晶器规格Φ220mm～Φ360mm，熔前真空≤1.0Pa，熔炼电压20～40V，熔炼电流5～20kA；漏气率≤0.8Pa/min，稳弧电流采用交流1～15A之间，熔炼后冷却时间≥5小时。步骤3中第三次真空熔炼的参数为：结晶器规格Φ280mm～Φ440mm，熔前真空≤0.8Pa，熔炼电压25～45V，熔炼电流10～25kA；漏气率≤0.5Pa/min，稳弧电流采用交流5～20A之间，熔炼后冷却时间≥6小时。步骤3中第四次真空熔炼的参数为：结晶器规格Φ360mm～Φ560mm，
熔前真空≤0.8Pa，熔炼电压25～45V，熔炼电流10～25kA；漏气率≤0.5Pa/min，稳弧电流采用交流5～20A之间，熔炼后冷却时间≥7小时。步骤3中第五次真空熔炼的参数为：结晶器规格Φ640mm，熔前真空≤0.8Pa，熔炼电压25～45V，熔炼电流10～30kA；漏气率≤0.5Pa/min，稳弧电流采用交流8～20A之间，熔炼后冷却时间≥8小时。步骤3中每次熔炼后将铸锭做平头处理，并掉头进行下一次熔炼。本专利技术的有益效果是，一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，通过合理的合金比例进行混料，对自耗电极进行多次真空熔炼并合理控制熔炼的工艺参数，能使Zr-2.5Nb合金铸锭各组元成分充分合金化和均匀化，杂质元素含量低，铸锭质量水平较高。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1，混料：按照元素质量百分比为：Nb为2.0％～3.0％、O为0.07％～0.15％，其余为Zr，以上组分质量百分比之和为100％，选用核级海绵锆，与高纯Nb粉以及高纯ZrO2按比例配入，采用混布料方法进行混料；步骤2，自耗电极压制及焊接：将步骤1混好的物料料压制为电极块，压制的压强≥15MPa，保压时间≥3s，并采用非钨极氩气保护等离子箱将压制好的电极块焊接为自耗电极，焊接的电流≥250A，焊接电压≥40V；步骤3，熔炼：采用真空自耗电弧炉对步骤2得到的自耗电极进行3-5次真空熔炼，具
体为：一次熔炼：结晶器规格Φ160～Φ280mm，熔前真空≤2.0Pa，熔炼电压20～40V，熔炼电流3～15KA，漏气率≤0.8Pa/min，稳弧电流采用直流1～10A，熔炼后冷却时间大于等于4小时，熔炼完成后需在车床上做平头处理；二次熔炼：平头处理的铸锭掉头熔炼；结晶器规格Φ220mm～Φ360mm，熔前真空≤1.0Pa，熔炼电压20～40V，熔炼电流5～20kA；漏气率≤0.8Pa/min，稳弧电流采用交流1～15A之间，熔炼后冷却时间≥5小时；三次熔炼：将二次熔炼后平头处理的铸锭掉头熔炼；结晶器规格Φ280mm～Φ440mm，熔前真空≤0.8Pa，熔炼电压25～45V，熔炼电流10～25kA；漏气率≤0.5Pa/min，稳弧电流采用交流5～20A之间，熔炼后冷却时间≥6小时；四次熔炼：将三次熔炼后平头处理的铸锭掉头熔炼；结晶器规格Φ360mm～Φ560mm，熔前真空≤0.8Pa，熔炼电压25～45V，熔炼电流10～25kA；漏气率≤0.5Pa/min，稳弧电流采用交流5～20A之间，熔炼后冷却时间≥7小时；五次熔炼：将四次熔炼后平头处理的铸锭掉头熔炼；结晶器规格Φ640mm，熔前真空≤0.8Pa，熔炼电压25～45V，熔炼电流10～30kA；漏气率≤0.5Pa/min，稳弧电流采用交流8～20A之间，熔炼后冷却时间≥8小时。一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，通过合理的合金比例进行混料，对自耗电极进行多次真空熔炼并合理控制熔炼的工艺参数，能使Zr-2.5Nb合金铸锭各组元成分充分合金化和均匀化，杂质元素含量低，铸锭
质量水平较高。实施例1步骤1混料：选用核级海绵锆，与高纯Nb粉按Nb含量2.0％比例配入，ZrO2按O含量0.15％比例配入，采用混布料方法进行混料，得到合金配比的质量百分比为：Nb为2.0％，O元素为0.15％，其余为Zr，各元素质量百分比之和为100％；步骤2自耗电极压制及焊接：采用大型油压机对步骤1混好的料进行电极压制，压制压强15MPa，保压时间10s，采用非钨极氩气保护等离子箱将压制好的电极块焊接为自耗电极，焊接电流≥250A，焊接电压≥40V；步骤3采用真空自耗电弧炉进行三次真空熔炼：一次熔炼：结晶器规格Φ160mm，熔前真空≤2.0Pa，熔炼电压20～35V，熔炼电流3～12kA，漏气率≤0.8Pa/min，稳弧电流采用直流1～10A，熔炼后冷却时间≥4小时，熔炼完成后需在车床上做平头处理；二次熔炼：平头处理的铸锭掉头熔炼；结晶器规格Φ220mm，熔前真空≤1.0Pa，熔炼电压20～35V，熔炼电流5～15kA；漏气率≤0.8Pa/min，稳弧电流采用交流1～15A之间，熔炼后冷却时间≥5小时；三次熔炼：将二次熔炼后平头处理的铸锭掉头熔炼；结晶器规格Φ280mm，熔前真空≤0.8Pa，熔炼电压25～35V，熔炼电流10～20kA；漏气率≤0.5Pa/m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种医疗用Zr‑2.5Nb合金铸锭的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，混料：以核级海绵锆，与高纯Nb粉和高纯ZrO2为原料，采用混布料方法进行混料；步骤2，自耗电极压制及焊接：将步骤1混好的物料压制为电极块，并采用非钨极氩气保护等离子箱将压制好的电极块焊接为自耗电极；步骤3，熔炼：采用真空自耗电弧炉对步骤2得到的自耗电极进行3‑5次真空熔炼，即得到医疗用Zr‑2.5Nb合金铸锭。
【技术特征摘要】
1.一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，混料：以核级海绵锆，与高纯Nb粉和高纯ZrO2为原料，采用混布料方法进行混料；步骤2，自耗电极压制及焊接：将步骤1混好的物料压制为电极块，并采用非钨极氩气保护等离子箱将压制好的电极块焊接为自耗电极；步骤3，熔炼：采用真空自耗电弧炉对步骤2得到的自耗电极进行3-5次真空熔炼，即得到医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭。2.根据权利要求1所述的一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤1中所述海绵锆、Nb粉和ZrO2混合后元素质量百分比为：Nb为2.0％～3.0％、O为0.07％～0.15％，其余为Zr，以上组分质量百分比之和为100％。3.根据权利要求1所述的一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤2中所述压强≥15MPa，保压时间≥3s。4.根据权利要求1所述的一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤2中所述焊接的电流≥250A，焊接电压≥40V。5.根据权利要求1所述的一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤3中所述第一次真空熔炼的参数为：结晶器规格Φ160～Φ280mm，熔前真空≤2.0Pa，熔炼电压20～40V，熔炼电流3～15KA，漏
\t气率≤0.8Pa/min，稳弧电流采用直流1～10A，熔炼后冷却时间大于等于4小时。6.根据权利要求1所述的一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚金金，何永胜，罗文忠，张晓园，郑念庆，何涛，王玮东，赖运金，付宝全，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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