CN111893329A - 高铑含量铂铑合金丝材的加工方法 - Google Patents

高铑含量铂铑合金丝材的加工方法 Download PDF

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周佳磊
金英杰
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Abstract

本发明涉及一种高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，属于金属材料技术领域。其经过真空熔炼、热锻成条、轧长轧圆、高温拉拔最终制得φ0.1～φ3.0mm的铂铑合金丝材。本发明制得的铂铑合金丝材表面光滑、圆润，且无白点、波节、皲裂等缺陷，可用于加热组元、温度测量等领域，使用效果良好。本发明采用真空熔炼和高温拉拔工艺制作高铑含量铂铑合金丝材，相较于传统冷加工，具有加工周期短、贵金属损耗小、产品质量稳定等优点。

Description

高铑含量铂铑合金丝材的加工方法
技术领域
本发明涉及一种高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，属于金属材料技术领域。
背景技术
铂及铂铑合金被广泛用于玻璃工业、催化网、加热组元及温度测量。其中高铑含量铂铑合金丝材是极为重要的一个应用门类，例如PtRh30-PtRh6热电偶丝、PtRh40-PtRh20热电偶丝、PtRh40加热丝等。
由于高铑含量铂铑合金较高的强度和极快的硬化速率，导致其加工十分困难，传统的冷加工工艺存在以下弊端：
（1）若成品铂铑合金丝材线径较细，由于道次加工率小，所需加工道次多，导致加工效率低下，辅料消耗大，同时多道次的加工过程增大了贵金属损耗；
（2）冷加工丝材由于硬化、润滑等因素，其表面经常出现白点、波节、皲裂等缺陷，严重影响产品美观和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，该种方法具有加工周期短、贵金属损耗小、产品质量稳定等优点。
本发明的技术方案，高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，步骤如下：
（1）真空熔炼：根据配比准确称量铑粉及纯铂，放入真空感应炉中1900-2200℃熔炼并排气，真空度小于30Pa，熔炼0.5～1h后在惰性气体保护下浇铸到口径为φ18～φ22mm的圆柱水冷铜模中；
（2）热锻成条：将步骤（1）所得铸锭放入退火炉中进行均匀化退火，并进行锻打；
（3）轧长轧圆：使用轧条机将步骤（2）所得棒料加工至φ4.0mm；
（4）高温拉拔：将步骤（3）所得粗丝用高温拉拔设备进行拉拔，直至获得φ0.1～φ3.0mm的成品铂铑合金丝材。
进一步地，步骤（1）所述铑粉及纯铂的纯度应分别满足SM-Rh99.95%和SM-Pt99.95%；其中铑粉占最终合金质量比为22.5%～50.5%。
进一步地，步骤（1）所述惰性气体为氩气或氮气，压力为1000～20000Pa。
进一步地，步骤（2）所述均匀化退火锻打工艺具体为，在1200～1300℃保温0.2～0.5h后，取出按30%～40%的加工率进行热锻后重新退火；重复上述操作直至铸锭锻打至截面为10*10mm的棒料。
进一步地，步骤（3）和步骤（4）中的道次加工率为10%～30%。
进一步地，步骤（3）中所述轧条机为菱形孔双向轧制结构。
高温拉拔设备，包括依次连接的放线桶、放丝框、丝材牵引机、高温炉、收线桶、收线框、拉丝模、气氛冷却管和机架；
所述机架上依次设置设置放线桶、丝材牵引机、高温炉和收线桶；所述放线桶上设有放丝框；收线桶上设置收线框；
所述高温炉和收线桶之间还设有拉丝模和气氛冷却管；拉丝模和气氛冷却管同样设置于机架上。
本发明的有益效果：本发明制得的铂铑合金丝材表面光滑、圆润，且无白点、波节、皲裂等缺陷，可用于加热组元、温度测量等领域，使用效果良好。本发明采用真空熔炼和高温拉拔工艺制作高铑含量铂铑合金丝材，相较于传统冷加工，具有加工周期短、贵金属损耗小、产品质量稳定等优点。
附图说明
图1是高温拉拔设备正视图。
图2是高温拉拔设备俯视图。
图3是高温拉拔设备立体结构示意图。
附图标记说明：1、放线桶；2、放线框；3、丝材牵引机；4、高温炉；5、收线桶；6、收线框；7、丝材；8、拉丝模；9、气氛冷却管；10、机架。
具体实施方式
实施例1 高温拉拔设备
如图1-3所示，具体包括依次连接的放线桶1、放丝框2、丝材牵引机3、高温炉4、收线桶5、收线框6、拉丝模8、气氛冷却管9和机架10；
所述机架10上依次设置设置放线桶1、丝材牵引机3、高温炉4和收线桶5；所述放线桶1上设有放丝框2；收线桶5上设置收线框6；
所述高温炉4和收线桶5之间还设有拉丝模8和气氛冷却管9；拉丝模8和气氛冷却管9同样设置于机架10上。
丝材7依次经过放线桶1、丝材牵引机3、高温炉4、拉丝模8、气氛冷却管9至收线桶5。
实施例2 PtRh30丝材，目标线径φ0.1mm，步骤如下：
（1）真空熔炼：称取600.1g纯度满足SM-Rh99.95%的铑粉和1399.9纯度满足SM-Pt99.95%的纯铂，放入真空感应炉中进行熔炼并排气，真空度小于30Pa，熔炼1h后在惰性气体保护下浇铸到口径为φ22mm的圆柱水冷铜模中；
（2）热锻成条：将步骤（1）所得铸锭放入退火炉中进行均匀化退火，并进行锻打。退火锻打工艺为：1300℃保温0.5h后，取出按30%的加工率进行热锻后重新退火，重复上述操作直至铸锭锻打至10×10mm的棒料；
（3）轧长轧圆：使用轧条机将步骤（2）所得棒料加工至φ4.0mm；
（4）高温拉拔：将步骤（3）所得粗丝用高温拉拔设备进行拉拔，道次加工率25%，直至获得φ0.1mm的成品铂铑30合金丝材。
检测：通过ICP取样分析合金成分，发现铂铑合金丝材中铑含量为29.95%，铂含量为70.02%，杂质含量小于0.03%；通过目测，发现铂铑合金丝材表面光滑、圆润，且无白点、波节、皲裂等缺陷；对比传统冷加工工艺，节约加工工时30.2%，降低加工损耗55.1%；取φ0.5mm中间丝，再用电子万能拉伸机与疲劳试验机进行试验，所有样品的抗拉强度、延伸率、弯折次数均优于冷加工丝材。
实施例3 PtRh40丝材，目标线径φ0.5mm，步骤如下：
1）真空熔炼：称取800.3g纯度满足SM-Rh99.95%的铑粉和1199.7纯度满足SM-Pt99.95%的纯铂，放入真空感应炉中进行熔炼并排气，真空度小于30Pa，熔炼1h后在惰性气体保护下浇铸到口径为φ22mm的圆柱水冷铜模中；
（2）热锻成条：将步骤（1）所得铸锭放入退火炉中进行均匀化退火，并进行锻打。退火锻打工艺为：1300℃保温0.5h后，取出按20%的加工率进行热锻后重新退火，重复上述操作直至铸锭锻打至10×10mm的棒料；
（3）轧长轧圆：使用轧条机将步骤（2）所得棒料加工至φ4.0mm；
（4）高温拉拔：将步骤（3）所得粗丝用高温拉拔设备进行拉拔，道次加工率15%，直至获得φ0.5mm的成品铂铑40合金丝材。
检测：通过ICP取样分析合金成分，发现铂铑合金丝材中铑含量为39.98%，铂含量为59.98%，杂质含量小于0.04%；通过目测，发现铂铑合金丝材表面光滑、圆润，且无白点、波节、皲裂等缺陷；对比传统冷加工工艺，节约加工工时83.2%，降低加工损耗59.1%；取φ0.5mm成品丝，用电子万能拉伸机与疲劳试验机进行试验，所有样品的抗拉强度、延伸率、弯折次数均优于冷加工丝材。
实施例4 PtRh30丝材，目标线径φ1.0mm，步骤如下：
（1）真空熔炼：称取600.1g纯度满足SM-Rh99.95%的铑粉和1399.9纯度满足SM-Pt99.95%的纯铂，放入真空感应炉中进行熔炼并排气，真空度小于30Pa，熔炼1h后在惰性气体保护下浇铸到口径为φ22mm的圆柱水冷铜模中；
（2）热锻成条：将步骤（1）所得铸锭放入退火炉中进行均匀化退火，并进行锻打。退火锻打工艺为：1300℃保温0.5h后，取出按30%的加工率进行热锻后重新退火，重复上述操作直至铸锭锻打至10×10mm的棒料；
（3）轧长轧圆：使用轧条机将步骤（2）所得棒料加工至φ4.0mm；
（4）高温拉拔：将步骤（3）所得粗丝用高温拉拔设备进行拉拔，道次加工率25%，直至获得φ1.0mm的成品铂铑30合金丝材。
检测：通过ICP取样分析合金成分，发现铂铑合金丝材中铑含量为29.94%，铂含量为70.03%，杂质含量小于0.03%；通过目测，发现铂铑合金丝材表面光滑、圆润，且无白点、波节、皲裂等缺陷；对比传统冷加工工艺，节约加工工时18.2%，降低加工损耗25.1%；拉制φ0.5mm丝材，再用电子万能拉伸机与疲劳试验机进行试验，所有样品的抗拉强度、延伸率、弯折次数均优于冷加工丝材。

Claims (7)

1.高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，其特征是步骤如下：
（1）真空熔炼：根据配比准确称量铑粉及纯铂，放入真空感应炉中1900-2200℃熔炼并排气，真空度小于30Pa，熔炼0.5～1h后在惰性气体保护下浇铸到口径为φ18～φ22mm的圆柱水冷铜模中；
（2）热锻成条：将步骤（1）所得铸锭放入退火炉中进行均匀化退火，并进行锻打；
（3）轧长轧圆：使用轧条机将步骤（2）所得棒料加工至φ4.0mm；
（4）高温拉拔：将步骤（3）所得粗丝用高温拉拔设备进行拉拔，直至获得φ0.1～φ3.0mm的成品铂铑合金丝材。
2.如权利要求1所述高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，其特征是：步骤（1）所述铑粉及纯铂的纯度应分别满足SM-Rh99.95%和SM-Pt99.95%；其中铑粉占最终合金质量比为22.5%～50.5%。
3.如权利要求1所述高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，其特征是：步骤（1）所述惰性气体为氩气或氮气，压力为1000～20000Pa。
4.如权利要求1所述高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，其特征是：步骤（2）所述均匀化退火锻打工艺具体为，在1200～1300℃保温0.2～0.5h后，取出按30%～40%的加工率进行热锻后重新退火；重复上述操作直至铸锭锻打至截面为10*10mm的棒料。
5.如权利要求1所述高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，其特征是：步骤（3）和步骤（4）中的道次加工率为10%～30%。
6.如权利要求1所述高铑含量铂铑合金丝材的加工方法，其特征是：步骤（3）中所述轧条机为菱形孔双向轧制结构。
7.高温拉拔设备，其特征是：包括依次连接的放线桶（1）、放丝框（2）、丝材牵引机（3）、高温炉（4）、收线桶（5）、收线框（6）、拉丝模（8）、气氛冷却管（9）和机架（10）；
所述机架（10）上依次设置设置放线桶（1）、丝材牵引机（3）、高温炉（4）和收线桶（5）；所述放线桶（1）上设有放丝框（2）；收线桶（5）上设置收线框（6）；
所述高温炉（4）和收线桶（5）之间还设有拉丝模（8）和气氛冷却管（9）；拉丝模（8）和气氛冷却管（9）同样设置于机架（10）上。
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