一种铼粉的制备方法技术

本申请公开了一种铼粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将铼酸铵粉末置于容器中，放入炉内，通入干燥净化后的空气，煅烧，获得氧化铼粉末；然后通入氢气，将氧化铼还原；然后将氢气还原后的物料连同容器置于真空炉中，进行氢气脉冲还原，还原结束后，保持真空利用容器内的余热，进行真空除气；将除气后的铼粉进行超声破碎，并筛分，得到成品铼粉。本申请提供的铼粉的制备方法，所得铼粉纯度99.9999％以上，粉末O含量≤20PPm，H、N、C、P等气体元素含量≤10PPm，粉末粒径1～50μm。粉末粒径1～50μm。

【技术实现步骤摘要】
一种铼粉的制备方法


[0001]本申请涉及粉末冶金
，特别是涉及一种铼粉的制备方法。

技术介绍

[0002]铼是一种银白色的重金属，在元素周期表中属于第6周期过渡金属。铼的熔点高达3180℃，仅次于钨，且抗酸碱腐蚀性强，在空气中不被氧化。铼具有优良的抗热振性能和抗蠕变性能，在较大的热膨胀下不发生机械损伤，因而广泛应用于加热元件、高温合金以及高温耐腐蚀涂层等制备。尤其因为铼具有的高熔点、高电阻和优良的电学特性，可做成纯铼加热器，在金属有机化学气相沉积系统(MOCVD)设备、电子级铼靶、蓝宝石单晶炉等热场系统得到广泛应用。MOCVD设备是外延材料生长与芯片生产最为关键的设备，纯铼加热器杂质含量对LED产品的性能具有重要的影响。作为LED产业的核心技术，MOCVD设备一直被美国、德国垄断，纯铼加热器作为MOCVD设备中的一种关键部件，达到一定寿命后需进行更换，仍需从国外进口，国产替代日渐迫切。铼中的氧、碳、氢等非金属含量过高时，不利于后续的致密化和在应用工况中容易释放氧、碳、氢等元素从而影响LED产品质量，因此，要求制作MOCVD纯铼发热器等高端领域所用的铼粉不仅具有低的Si、Fe、Ni、Tl、Ti、Mg、S、Cl等杂质含量，还应具有低的O、C、H等气体元素含量，尤其是氧含量成为制约高端铼制品的关键因素之一。常规工艺主要通过氢还原高纯铼酸铵制备，通过制备高纯铼酸铵、多道工序反复氢还原工艺来制备高纯铼粉，已经实现了5N及以上高纯铼粉及铼合金的制备，但仅单一的氢还原工艺仍难以将氧、碳、氢等痕量元素控制在理想范围。
>[0003]针对MOCVD设备、电子级铼靶、蓝宝石单晶炉等高端应用领域对高纯低氧含量铼粉的迫切需求，如何开辟新的技术途径，降低气体等杂质含量对于突破高端铼粉及铼合金制品，替代进口具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的为提供一种铼粉的制备方法；本申请提供的铼粉的制备方法，所得铼粉纯度99.9999％以上，粉末O含量≤20PPm，H、N、C、P等气体元素含量≤10PPm，粉末粒径1～50μm。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种铼粉的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将铼酸铵粉末置于容器中，放入炉内，通入干燥净化后的空气，煅烧，获得氧化铼粉末；然后通入氢气，将氧化铼还原；
[0008]然后将氢气还原后的物料连同容器置于真空炉中，进行氢气脉冲还原，还原结束后，保持真空利用容器内的余热，进行真空除气；
[0009]将除气后的铼粉进行超声破碎，并筛分，得到成品铼粉。
[0010]优选地，干燥净化后的空气流量控制在3～5m3/h。
[0011]优选地，氢气为含水汽活化氢气，水汽由去离子水或高纯水经超声雾化制得，通过
氢气载气通入炉内对铼酸铵进行还原。
[0012]优选地，氢气纯度不低于99.9995％，流量为4～7m3/h，水汽超声雾化功率为50～200W。
[0013]优选地，煅烧分为两段进行，第一段温度为150～250℃，时间为1～3h；第二段温度为250～350℃，时间为1～3h。
[0014]优选地，氢气还原分两段进行，第一段温度为350～450℃，时间为1～4h；第二段温度为500～650℃，时间为1～4h。
[0015]优选地，将氢气还原后的物料连同容器置于真空炉中，控制炉内温度为600～750℃，真空度≤10
‑3Pa，向炉内通入氢气至炉内压力达到1000～3000Pa，保持通入氢气后的压力并保温0.5～1h，然后抽真空恢复原有真空度，再次通入氢气，重复2～4次；结束后抽真空至真空度≤10
‑3Pa，利用容器内的余热，进行真空除气。
[0016]优选地，超声破碎和筛分在氩气保护下进行，氩气纯度不低于99.9995％，超声功率为2000～5000W。
[0017]优选地，铼酸铵粉末纯度在99.9999％以上，粒度为1～50μm；铼酸铵粉末在容器内的装料高度为50～80mm。
[0018]优选地，还包括将成品铼粉进行真空包装的步骤。
[0019]本申请提供一种铼粉的制备方法，将铼酸铵粉末置于容器中，放入炉内，通入干燥净化后的空气，煅烧，获得氧化铼粉末；然后通入氢气，将氧化铼还原；然后将氢气还原后的物料连同容器置于真空炉中，进行氢气脉冲还原，还原结束后，保持真空利用容器内的余热，进行真空除气；将除气后的铼粉进行超声破碎，并筛分，得到成品铼粉，所得铼粉纯度99.9999％以上，粉末O含量≤20PPm，H、N、C、P等气体元素含量≤10PPm，粉末粒径1～50μm。
[0020]本申请提供的铼粉的制备方法，从铼酸铵煅烧还原工艺入手，通过活化氧化铼的还原气氛，降低还原温度、有效减少粉末团聚及长大；还利用真空脉冲还原进一步降低铼粉中的O、C、N、P、S等气体含量，利用物料与舟皿余热抽真空除去残留的H等含量，从而达到制备高纯低氧含量超细的铼粉。
[0021]本申请提供的制备方法，容器优选使用高纯刚玉舟皿，然后将空气、氢气通入煅烧还原炉内，保证舟皿中的原料充分接触空气或氢气。其中，空气经过滤干燥后使用，且优选空气流量控制在3～5m3/h，并及时排出反应废气，在出口处经处理罐将废气中的氨气等进行处理后高空排放。氢气优选为含水汽活化氢气，水汽由去离子水或高纯水经超声雾化制得，通过氢气载气通入炉内对铼酸铵进行还原；更优选氢气纯度不低于99.9995％，流量为4～7m3/h，水汽超声雾化功率为50～200W。
[0022]本申请提供的制备方法，优选煅烧分两段进行，第一段温度为150～250℃，煅烧时间为1～3h；第二段温度为250～350℃，时间为1～3h。优选氢气还原分两段进行，第一段温度为350～450℃，还原时间为1～4h；第二段温度为500～650℃，还原时间为1～4h。本专利技术在低温煅烧活化还原后，对原料采用真空+脉冲负压氢+低温还原+负压除气工艺进行处理，具体为优选将氢气还原后的物料连同容器置于真空炉中，控制炉内温度为600～750℃，真空度≤10
‑3Pa，向炉内通入氢气至炉内压力达到1000～3000Pa，保持通入氢气后的压力并保温0.5～1h，然后抽真空恢复原有真空度，再次通入氢气，重复2～4次；结束后抽真空至真空度≤10
‑3Pa，利用容器内的余热，进行真空除气。本申请通过采用分阶段煅烧、分阶段氢气还
原、真空脉冲氢还原+余热除气的方案，提升氢气还原反应效率，一方面有利于铼酸铵煅烧废气的排除，另一方面有利于得到粒度细小、均匀，O等气体含量少的铼粉。
[0023]本申请提供的制备方法，超声筛分在氩气保护下进行，氩气纯度不低于99.9995％，超声功率为2000～5000W，并筛分(优选过300目筛)，由于整个工艺在低温下还原，粉末不易团聚，无需破碎即可筛分。
[0024]优选所用的原料铼酸铵粉末纯度在99.9999％以上，铼酸铵粉末粒径为1～50μm，更优选粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铼粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将铼酸铵粉末置于容器中，放入炉内，通入干燥净化后的空气，煅烧，获得氧化铼粉末；然后通入氢气，将氧化铼还原；然后将氢气还原后的物料连同容器置于真空炉中，进行氢气脉冲还原，还原结束后，保持真空利用容器内的余热，进行真空除气；将除气后的铼粉进行超声破碎，并筛分，得到成品铼粉。2.根据权利要求1所述的铼粉的制备方法，其特征在于，干燥净化后的流量控制在3～5m3/h。3.根据权利要求1所述的铼粉的制备方法，其特征在于，氢气为含水汽活化氢气，水汽由去离子水或高纯水经超声雾化制得，通过氢气载气通入炉内对铼酸铵进行还原。4.根据权利要求3所述的铼粉的制备方法，其特征在于，氢气纯度不低于99.9995％，流量为4～7m3/h，水汽超声雾化功率为50～200W。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的铼粉的制备方法，其特征在于，煅烧分为两段进行，第一段温度为150～250℃，时间为1～3h；第二段温度为250～350℃，时间为1～3h。6.根据权利要求1
‑
4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓军旺，刘红江，佘直昌，
申请(专利权)人：湖南元极新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：