[發明專利]一種高純鉍鉛合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810019484.2
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108251691B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 陳福鴿;姚惠龍;劉桂榮;劉國輝;呂周晉;翟一多
• 申請（專利權）人: 安泰天龍鎢鉬科技有限公司;安泰科技股份有限公司
• 主分類號: C22C12/00
• 分類號: C22C12/00;C22C1/02
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;榮紅穎

本發明公開了一種高純鉍鉛合金及其制備方法，該方法依次包括：配料步驟，按照鉍鉛合金的成分設計，以塊狀的鉛料和鉍料作為原料進行配料并混合；熔煉步驟，在真空條件下，將混合后的原料進行熔煉；冷卻步驟，將熔煉后得到的合金熔液冷卻降溫；過濾步驟，將冷卻降溫后的合金熔液進行過濾處理；澆鑄步驟，在真空條件下，將經過濾后的合金熔液澆鑄到模具中，冷卻后得到合金鑄錠。本發明通過高溫真空熔煉與低溫真空澆鑄相結合的方式，可以高效、有利的去除鉛、鉍原料中的氧化物和其它金屬雜質，使合金純度達到99.998％以上。并且通過定時電磁攪拌和控制單個合金鑄錠重量的方法，實現合金整體成份均勻、可控，避免了成份偏析過大問題的出現。

技術領域

本發明涉及液態金屬合金材料領域，尤其是涉及一種高純鉍鉛合金及其制備方法，該合金適用于核工業的冷卻劑、散裂靶。

背景技術

能源是人類社會發展的基本要素，而核電具有巨大的能源密度以及成熟的工業體系，是現今社會中最有可能成為化石能源的替代者。核反應堆用冷卻劑又稱載熱劑，其作用是將反應堆內因核反應產生的熱量導出。

常用的冷卻劑分為氣體和液體兩類，液體冷卻劑有輕水、重水和液態金屬。液態金屬冷卻劑有液體鈉、鋰鉛合金和鉛鉍合金等。液態鉛鉍合金具有優良的導熱性能、載熱能力強、傳熱迅速、中子輻照損失小，運行狀況下，與空氣和水呈化學惰性，不會發生劇烈反應，可大大降低因冷卻劑泄露造成的化學起火或爆炸的可能性。

鉛鉍合金作為低熔點金屬，利用其熔點較低的性質多應用于塑料模具制造、保險安全裝置等領域，制備方法是在空氣氣氛500℃以下熔煉制備。因此傳統方法制備的鉛鉍合金純度低、含有較多的氧化鉛、氧化鉍等金屬氧化物，無法保證成份的均勻性，導致成份偏析，遠遠達不到用于核工業領域的要求。

因此，急需一種制備高純度、合金成分均勻且無偏析的鉍鉛合金的方法。

發明內容

為了克服上述現有技術不足，本發明的目的在于提供一種高純鉍鉛合金及其制備方法，該鉍鉛合金特別適用于核工業，作為冷卻劑。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種高純鉍鉛合金的制備方法，依次包括：

配料步驟，按照鉍鉛合金的成分設計，以塊狀的鉛料和鉍料作為原料進行配料并混合；

熔煉步驟，在真空條件下，將混合后的原料進行熔煉；

冷卻步驟，將熔煉后得到的合金熔液冷卻降溫；

過濾步驟，將冷卻降溫后的合金熔液進行過濾處理；

澆鑄步驟，在真空條件下，將經過濾后的合金熔液澆鑄到模具中，冷卻后得到合金鑄錠。

在上述高純鉍鉛合金的制備方法中，作為一種優選實施方式，在所述配料步驟中，所述塊狀的鉛料和鉍料的尺寸為20～40mm，比如所述鉛料和鉍料為長寬高均在20～40mm范圍內的塊體，具體地，尺寸可以為22mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm或上述任意兩個數值點形成的數值范圍。相比于粉末狀原料，本發明采用的塊狀原料可以避免粉末原料加工過程中被污染；還可以避免粉末原料因比表面積大而造成的較嚴重的洗氧和洗水問題，避免氧含量高、后期熔煉產生較多的氧化性雜質和原料損耗、造成成份不均的問題，即本發明采用的塊狀原料污染少、氧含量低、熔煉后氧化性雜質少、原料損耗少、成份均勻性好。另外，本發明的先混合原料后熔煉的方法得到的合金成份均勻性更好，尤其是制備重量和尺寸較大的制品時。本發明原料優選為20～40mm，一方面便于加工一方面便于兩種原料的同時熔化，避免成分不均勻，同時可以將坩堝裝料量最大化。本發明的鉛料和鉍料為市售產品，純度為99.99％。