[发明专利]一种包含难熔金属芯棒的钛电极制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含难熔金属芯棒的钛电极制备方法。

背景技术

钛材具有高强度、密度小、优良的耐腐蚀性和生物相容性等优点，已在国民经济和社会生活的许多领域广泛应用。目前钛材真空熔炼生产工艺路线稳定、工艺方法成熟，在难熔金属熔炼方面，主要有电子束冷床炉熔炼和真空自耗电弧熔炼，电子束冷床炉熔炼高纯难熔金属成品率高、成分均匀，但存在设备投入大、能耗大、成本高、操作复杂、铸锭重量受限等缺点，真空自耗电弧熔炼含有难熔金属元素合金，该熔炼方法操作简单、成分均匀，但也存在成品率低、成本高，并且需提前制作中间合金，增加生产工序、生产成本、材料损耗等缺点。

本发明一种包含难熔金属芯棒的钛电极制备方法，是在钛材真空自耗电弧熔炼用电极常规制备的基础上，由直接压制的具有一定凹槽的电极块与适合电极块凹槽形状的难熔金属芯棒拼焊组成电极，通过选择合适的真空自耗电弧熔炼工艺，能够熔炼出达到配比计算要求的、成分均匀的无偏析优质铸锭。

发明内容

本发明提供一种不进行额外的中间合金制作而直接包含难熔金属进行真空自耗电弧熔炼用电极的制备。在钛合金真空自耗电弧熔炼用电极常规制备的基础上，由直接压制的具有一定凹槽的电极块与适合电极块凹槽形状的难熔金属芯棒拼焊组成电极，通过选择合适的真空自耗电弧熔炼工艺，能够熔炼出达到配比计算要求的、成分均匀的无偏析优质铸锭，能够减少生产成本、生产工序，降低能耗，提高成品率。

本发明的特点：电极由电极块和难熔金属芯棒组成，由于电极最终要装入水冷铜坩埚内，也受熔炼用水冷铜坩埚的长度和内径限制。难熔金属为W、Mo、Nb、Ta等温度超过2000℃的金属，难熔金属制作成长度2.1～2.7m的方棒或圆棒，成为后续与电极块拼焊的芯棒。电极块由海绵钛与其他所需中、低熔点金属压制而成，电极块压制用模具具有圆弧或其他形状突起，能够压出表面具有一定的凹槽，长度300～350mm、宽度200～400mm，在两电极块对合焊接后，留有容纳难熔金属芯棒的孔腔，难熔金属芯棒与几节电极块拼接后成为能够进行熔炼的电极。每根电极所用难熔金属芯棒必须是完整一根，如果由几根长度不等难熔金属芯棒组成，则必须进行组焊而成整根。电极块由海绵钛与其他所需金属分层排布，由油压机压制而成，电极块凹槽与难熔金属芯棒尺寸设计合适，使得拼焊后难熔金属芯棒与电极块凹槽结合紧凑。

附图说明

附图1是电极横截面图。

附图2是电极块与难熔金属芯棒组合图。

具体实施方式

实施例1：采用1级海绵钛、铝豆以及钼圆棒为原料，按名义成分Ti-8Al-15Mo进行配比，经混料后压制成电极块，再将电极块用氩弧焊接方法焊接成熔炼用电极，在真空自耗电弧熔炼炉中进行三次熔炼成Φ440mm铸锭。使用快锻机将铸锭在1150℃进行开坯锻造，经多次镦拔后成为Φ110mm的圆棒坯，然后在980℃以下温度进行精锻成为Φ60mm的圆棒坯，最后经机加扒皮、打磨修伤后轧制成Φ8mm线材，再磨削或修磨去除氧化皮，经辊模拉丝冷拉为Φ2mm丝材。

实施例2：采用1级海绵钛、工业级海绵锆以及铌圆棒为原料，按名义成分Ti-13Nb-13Zr进行配比，经混料后压制成电极块，再将电极块用氩弧焊接方法焊接成熔炼用电极，在真空自耗电弧熔炼炉中进行三次熔炼成铸锭。使用快锻机将铸锭在1050℃进行开坯锻造，经多次镦拔后成为δ50mm的方板坯，然后在950℃以下进行轧制成为δ5mm的板坯，最后经喷砂、修伤、酸洗后冷轧制所需厚度的板材。