论文部分内容阅读
铼及其合金具有优异的高温力学、抗热疲劳、耐磨、抗腐蚀以及催化等特性,广泛应用于国防、航空航天、电子以及石油化工等领域。采用高铼酸铵氢还原法和电解法制备金属铼粉,具有工艺简单,易规模化生产,但产品性能存在形貌不规则,颗粒较粗且分布不均匀、结晶度低、振实密度小、流动性差等不足；等离子法制备金属铼粉也有研究报道,但存在设备复杂、能耗高等缺点。另外,工业上以铼卤化物为原料,采用CVD法对基体进行镀覆,可得到质量较好的金属铼或合金镀层,但以卤化物为原料,腐蚀性大,对设备材质要求高。针对已有金属铼粉制备方法的不足,本论文采用CVD法制备金属铼或合金镀层技术,首次提出以铼提取冶金产品—NH4ReO4为原料,利用其热分解产物Re2O7的低温挥发特性,经氢还原制备超细金属铼粉。发明了使NH4ReO4的分解及其分解产物Re2O7的输运在含氧气氛下进行的技术,从而解决Re2O7进一步分解为低价铼氧化物,导致其不能挥发的问题。以NH4ReO4为原料CVD法生产铼粉,具有原料简单,设备材质易于解决,环境友好,产品性能高等优点。热力学计算表明,温度在700K以内,控制系统氧分压(po2)大于10-5.884 Pa时,即可阻止NH4ReO4分解产物Re2O7进一步分解为铼的低价氧化物,从而可以保证NH4ReO4完全分解挥发,以气态进入CVD反应器；Re2O7氢还原反应的ΔrGΘ<0,且温度越高,ΔrGΘ越负,反应正向进行的热力学趋势越大。采用单因素条件实验法,系统考察了高铼酸铵分解温度、载气流量、还原温度、氧气流量、隔断有无及其位置,以及氢气过量系数等工艺条件对制备的铼粉性能的影响；采用扫描电镜(SEM)、激光粒度、X-射线衍射(XRD)等对粉末样品的形貌、粒度、物相进行了表征。结果表明,实验确定的最佳工艺条件为：高铼酸铵分解温度400℃、载气(N2)流量60L/h、还原温度1000℃、氧气流量60ml/min、无隔断、氢气过量系数6。在此条件下,制备的超细金属铼粉结晶性能好,形貌呈类球形,粉末颗粒轮廓较为清晰；粒度分布较均匀,平均粒径D50为0.308μm；氧含量为0.45%；比表面积为4.37m2/g,基本符合现代粉末冶金对金属铼粉性能的要求。