[发明专利]一种真空电子器件用钼棒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种真空电子器件用钼棒及其制备方法，所述钼棒化学成分为纯钼，钼含量不低于99.95重量％；直径20～90mm；相对密度≥99.5％；表面粗糙度优于0.2μm；抗拉强度≥600MPa、屈服强度≥550MPa、延伸率≥30％。本发明的钼棒材制备方法包括：高纯度钼粉为原料，制备冷等静压坯；氢气‑真空复合烧结；低温大变形量开坯；中间退火及校直加工；减径加工；碱洗、修磨；退火处理；机加工；最终得到组织成分均匀、致密度高、强韧性好的大直径规格、高强韧钼棒材，可作为大尺寸规格真空电子钼基器件加工原料。

技术领域

本发明属于难熔金属粉末冶金与变形加工领域，具体涉及一种真空电子器件加工用大直径规格高强韧钼棒及其制备方法。

背景技术

难熔金属钼，具有熔点高、热膨胀系数低、高温强度高、热稳定性好、气密性好(去气后可获得极低的高温放气率)、可机加工/可变形加工性能更优(与钨相比)、焊接性能优良等特性，在真空电子器件中得到了广泛应用，产品形式涵盖棒材、丝材、管材、板材、带材、箔材等。其中，钼棒材尤其是较大直径规格的钼棒材，可以方便机加工为各类非标件、异型件、薄壁件，可适用于更多的真空电子器件或零部件的应用场景。但是，真空电子器件用钼棒材多需经历高温、大变形的机加工、塑性加工、热处理等加工过程，且精度要求严苛，多为微米级；须在高温、高能粒子轰击的恶劣服役环境下，保证工作状态下的支撑强度和结构参数的同时，在几年甚至十几年内保持良好的真空度。这就对真空电子器件用钼棒材的力学性能、机械加工性能、气密性等提出了非常苛刻的要求。

钼棒材一般分为粉末冶金烧结态、真空熔铸态、变形加工态等，其中变形加工态钼棒通常以烧结态或熔铸态钼棒作为坯料，经过锻造、挤压、轧制或其组合工艺制备得到。市售常规钼棒多为烧结棒、锻造棒：依直径和烧结工艺不同，烧结钼棒密度一般在9.5～10.0g/cm³之间，未出现屈服即断裂，抗拉强度R_m约400MPa；依直径和锻造工艺不同，小直径规格锻造钼棒密度在10.1～10.2g/cm³之间，抗拉强度R_m 500～650MPa，延伸率A 10～20％；大直径规格锻造钼棒密度在9.8～10.2g/cm³之间，抗拉强度R_m 500～600MPa，延伸率A5～15％。以上市售常规钼棒材产品，尤其是较大直径规格产品，在高强韧要求、异型或薄壁件加工、真空气密的零件加工时或使用中经常会出现断齿、断丝、裂纹、漏气等无法加工或报废的情况，良品率低于20％。

西部金属材料股份有限公司申请的专利ZL 200610165738.9，通过对坯料精确控温加热及单火次大加工率模锻制备了抗拉强度大于630MPa、延伸率大于20％的钼棒，但其规格局限于直径20mm以下；金堆城钼业股份有限公司申请的专利ZL 201310032476.9，通过精锻、热处理和连轧工艺参数的设定和优化实现了大单重(45～50kg)钼杆的制备，但所得正六边形截面钼杆的内切圆直径仅为7～8mm；洛阳科威钨钼有限公司申请的专利ZL201410274941.4，采用粉冶制坯、模锻及1200℃回火制得直径500～700mm、长度2500～3000mm的超大型细晶钼棒，但并未涉及棒材致密度及强韧性能；洛阳爱科麦钨钼科技股份有限公司申请的专利申请号201911178640.0，通过空气锤锻造开坯及旋锻制备了含氢氧化镧2.0～3.0％、氧化钇0.3～0.7％的钼合金杆，抗拉强度1158～1170MPa，延伸率15～17％，但其空气锤+旋锻的加工手段限制了产品直径仅为5～8mm，且并不适用于纯钼材料的应用场合；安泰天龙钨钼科技有限公司申请的专利申请号201911034992.9，采用分段升温烧结制坯及快锻变形处理制得的细晶钼棒，其室温抗拉强度≥550MPa(实施例560～670MPa)、断后伸长率≥15％(实施例15～25％)，但并未涉及钼棒屈服强度、致密度数据，且其强韧性匹配度特别是棒材的韧性方面依然无法满足真空电子器件加工应用的性能要求。