[发明专利]一种镍铌合金生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，特别涉及镍铌合金生产方法。

背景技术

镍铌合金是一种镍基高温合金的基础原料，无论是应用最广泛的Inconel718合金，还是新近开发出的MC-NG等第四代单晶。镍基高温合金被广泛地用来制造航空喷气发动机的最热端部件，尤其是发动机的叶片。

发明内容

国际上生产镍铌合金的企业主要有德国GfE、美国Reading合金公司、美国战略矿物公司子公司-美国钒公司、俄罗斯上萨尔达冶金生产联合公司。目前国内生产镍铌合金的公司为宁夏东方钽业有限公司。这些公司多采用五氧化二铌、金属镍、金属铝和发热剂为生产原料来制备镍铌合金。由于五氧化二铌和金属铝反应所产生热量不足以使合金中金属镍和铌合金完全熔化并与金属渣很好的分离，所以一般都需要加入一定量的发热剂来提高整体反应的热量，由于使用发热剂会造成产品生产过程中会产生喷溅现象，这对镍铌合金的收得率产生不利影响，且会引入一定量的杂质元素。

有鉴于此，本发明提供一种镍铌合金的生产方法，用五氧化二铌、氧化镍、铝为原料，采用反应生成的反应渣制作成反应坩埚，用ATR反应法制备镍铌合金。能够获得合金组织致密的镍铌合金产品，同时在生产过程中不产生任何环境污染。

镍铌合金生产方法，原料于反应装置中点火还原制得镍铌合金和炉渣，原料为五氧化二铌、氧化镍、金属铝组成。

五氧化二铌、氧化镍和金属铝的重量配比为1.8～3.0:0.56～1.98:1。金属铝的配入量是理论反应用量的1.05～1.20倍（理论量为五氧化二铌、氧化镍与金属铝恰好完全反应生成金属铌和金属镍所用的铝量，每1kg五氧化二铌需0.30～0.56kg金属铝、每1kg氧化镍需0.51～1.79kg金属铝）。原料采用过量的Al粒，可以在还原反应过程中，通过金属镍和金属铌的熔合形成镍铌合金，在此过程中，不会引入其它杂质，可以获得杂质含量较低的镍铌合金。

为了进一步减少镍铌合金中杂质的含量，在此过程中，所述的五氧化二铌纯度≥99.5%，所述的氧化镍纯度≥99.0%，所述的金属铝的纯度≥99.7%。

反应不需要加热，点火所用的点火剂为金属镁粉、金属铝粉、过氧化钙粉末。使用时该混合物容易被镁粉和金属粉末的燃烧引燃，作为副反应产生的热量引发主反应。点火剂用量对反应的进行影响不大，与现有技术中的用量近似，通常为原料总重的0.1～5‰。

为了充分利用反应产生的炉渣，反应装置的炉衬用炉渣制成，可以减少杂质的引入，有利于进一步减少镍铌合金中杂质的含量。炉渣为镍铌合金的反应产物，其主要成分为刚玉即Al₂O₃，既节约了成本又起到了原料循环使用的作用。

最终镍铌合金含Nb59～67%、Ni余量、Al≤1.0%、C≤0.1%、S≤0.02%、Si≤0.1%、Ti≤0.1%、Fe≤0.80%、P≤0.02%、Pb≤0.005%、Sn≤0.01%、Se≤0.0003%、Co≤0.05%、As≤0.005%、Ta≤0.30%、Te≤0.002%、Bi≤0.001%、Sb≤0.002%，满足后续进一步加工的需要。该方法工艺简单，成本低廉，特别适合大规模生产，同时调整适当的原料配比，可以不用添加发热剂，避免了反应过程中喷溅现象的产生。

本发明方法的优点为：利用ATR反应方式，方法简单、成本低廉，炉衬用自身反应产生的炉渣制成，避免了引入新的杂质元素，可以制得纯度很高的镍铌合金，同时降低了生产成本。

本发明寻找了一种ATR反应方式，方法简单、成本低廉，可以获得纯度很高的镍铌合金，同时炉衬又采用自身反应的Al₂O₃纯度很高的炉渣制成，同时不需要添加发热剂，避免了发热剂引入杂质和由此造成的喷溅现象。本工艺采用ATR反应方式适合于大规模工业生产，在生产的过程中坩埚采用自身反应的Al₂O₃纯度很高的炉渣制成，所以杂质含量控制的很好，产品Fe可以控制在0.8%以下、Si含量可以控制在镍铌合金0.1%以下。

具体实施方式

现结合实施例进一步说明本发明的具体技术解决方案：