[發(fā)明專利]自給能中子探測器用高純銠絲的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911252405.3
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN111057862B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳保安;唐會毅;汪建勝;羅鳳蘭;羅維凡;肖雨辰;劉慶賓;趙安中
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶材料研究院有限公司
• 主分類號: C22B11/00
• 分類號: C22B11/00;C22B11/02;C22B3/38;C22C1/02;C22F1/14;B21C37/04
• 代理公司: 重慶志合專利事務(wù)所(普通合伙) 50210
• 代理人: 胡榮琿

本發(fā)明涉及一種自給能中子探測器用高純銠絲的制備方法，該方法采用分步式提純法，去除掉Fe、Ni、Co、Cu、B、Si、Cd等雜質(zhì)元素，再分離出鉑、銥等貴金屬元素，獲得純度≥99.99%的高純銠粉。本發(fā)明采用高潔凈性磁感應(yīng)熔煉底注式澆鑄工藝，利于熔融體形成渦體，有效降低與坩堝壁接觸，降低高溫狀態(tài)下坩堝材料融入熔體中，采用底注式澆鑄工藝，控制流體均勻流出，有效去除熔煉過程中的雜質(zhì)。采用適宜熱加工及熱處理工藝，制備的銠絲具有純度高、強韌性高，延伸率好、精度高、壽命長、耐輻照等性能，能夠滿足核電工程領(lǐng)域自給能中子探測器關(guān)鍵材料的性能要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種自給能中子探測器用高純銠絲的制備方法。

背景技術(shù)

高純銠絲作為核電工程領(lǐng)域中子探測器發(fā)射體關(guān)鍵材料，其材料純度、微量元素控制、絲材均勻一致性及組織均勻性是中子探測器靈敏度、測量精度以及后續(xù)中子通量測量計算、探測器的使用壽命等關(guān)鍵影響因素。

工業(yè)上常規(guī)的銠原材料純度一般不高于99.95%，在99.95%的基礎(chǔ)上哪怕僅僅提高0.01%，其難度極大，經(jīng)濟成本極高。用銠粉制作銠產(chǎn)品時，通常采用高頻熔煉、中頻熔煉或者其他感應(yīng)熔煉進行熔煉并澆鑄，由于其熔煉坩堝一般采用氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯等陶瓷坩堝，熔煉過程因吸氣、縮頸、表面氣孔等不可避免的不利于熔鑄的原因，極易在這些缺陷部位里引入有害夾雜物，同時，因夾雜物的緣故，往往要通過數(shù)次的熔煉工序，大大增加了成本，而且并不能有效的去除雜質(zhì)，同時澆鑄時不可避免引入雜質(zhì)，通常采用上述方法提純得到銠金屬中的雜質(zhì)元素如Si、Cu、Ca、B等含量不低于50PPm，有些甚至達到100PPm以上，此類元素在現(xiàn)有的銠絲加工工藝中易引入到材料中。核電工程使用的銠中子探測器要求銠金屬中Co、Cu、Cd、Si、B等不耐輻照雜質(zhì)元素含量小于30ppm。因銠屬于面心立方結(jié)構(gòu)，彈性模量較大，在銠熔煉過程中吸氣較為嚴重，加上熔煉過程由于吸氣、縮頸、表面氣孔等現(xiàn)象產(chǎn)生，給銠的熔煉及后續(xù)加工帶來極大困難。同時銠金屬室溫下脆性較強，冷加工硬化速率較高，難以保證加工的成品材料的高強度和高韌性，并且冷加工過程中易造成產(chǎn)品表面質(zhì)量受損等，無法保證精度要求。

目前的自給能中子探測器銠絲材料有材料純度低、成分均勻性差、力學(xué)性能差、尺寸精度不易控制、產(chǎn)品一致性差及耐輻照壽命短等問題，采用現(xiàn)有技術(shù)不能得到核電工程領(lǐng)域用自給能中子探測器用高品質(zhì)銠絲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種自給能中子探測器用高純銠絲的制備方法，采用該方法制備的銠絲具有純度高、強韌性高、精度高、長壽命長、耐輻照的性能，能夠滿足核電工程領(lǐng)域自給能中子探測器關(guān)鍵材料使用的性能要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

自給能中子探測器用高純銠絲及制備方法，有以下步驟：

1）制備銠粉

取銠粉原料，加入銠粉原料3-5倍重量的過硫酸鈉固體和5-6倍氯化鈉固體，混合后，加熱600～700℃，保溫5～8小時，自然冷卻，去離子水溶解，保持溶液中銠濃度20～30克/升；先經(jīng)過3-5次陽離子樹脂交換，去除掉Fe、Ni、Co、Cu、B、Si、Cd雜質(zhì)元素；保持銠溶液濃度40～60克/升，用同體積的磷酸三丁酯作萃取劑萃取，分離出鉑、銥等貴金屬元素；水合聯(lián)氨銠溶液還原得到銠黑；銠黑通過氫氣還原煅燒得到純度≥99.99%的高純銠粉；

2）鑄錠

高純銠粉裝入潔凈磨具中，壓制至理論密度的75%以上，成型，真空熔煉，充入氬氣保護，熔煉溫度為2050～2250℃，完全熔化后，保溫2-5min，底注式澆鑄，得到鑄錠；

3）熱鍛壓

步驟2）得到的鑄錠，均勻化退火處理， 1500±50℃熱鍛壓，采用模鍛，終鍛溫度為1100±50℃，終鍛尺寸Φ4±1mm；

4）熱拉制