一种钽金属表面微晶强化方法技术

本发明专利技术涉及一种钽金属表面微晶强化方法，包括如下步骤：S1：将钽金属预加工为所需形状，再依次对各面进行打磨，随后清洗表面；S2：将经过步骤S1预处理的钽金属用连续CO2激光器进行激光扫描处理；S3：在步骤S2处理完成后，对钽金属进行降温，完成表面微晶强化。与现有技术相比，本发明专利技术通过钽材表面的微晶化处理可显著提高其整体的抗腐蚀性能，从而将金属优点和表面微晶层的优点有效结合起来，以满足使用要求。以满足使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种钽金属表面微晶强化方法


[0001]本专利技术涉及钽金属表面强化技术，尤其是涉及一种钽金属表面微晶强化方法。

技术介绍

[0002]钽金属作为自然界中熔点最高的几种金属之一，从耐高温角度考虑，可作为搅拌桨、坩埚等部件的材料，但由于许多高温化学反应都是在高温熔盐体系中进行，直接将钽材应用在高温熔盐中会受到严重腐蚀，使用寿命会大大缩短。尤其是随着国内核技术高温化学的研究的不断进步，在大量涉及核材料的高温化学生产的过程中会导致钽金属制成的容器、设备受到腐蚀、破坏，进一步导致成本大大提高，并且在处理废弃设备时会产生大量放射性废物，需要进行额外的后处理工作，进一步提高生产成本，并有可能对环境造成污染和破坏。
[0003]因而需要开发一种能够使钽金属表面耐高温熔盐腐蚀并且可多次循环使用的钽材表面处理技术，以提升钽制设备的抗腐蚀能力，进而提升使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种钽金属表面微晶强化方法，通过钽材表面的微晶化处理可显著提高其整体的抗腐蚀性能，从而将金属优点和表面微晶层的优点有效结合起来，以满足使用要求。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006]一种钽金属表面微晶强化方法，包括如下步骤：
[0007]S1：将钽金属预加工为所需形状，再依次对各面进行打磨，随后清洗表面；
[0008]S2：将经过步骤S1预处理的钽金属用连续CO2激光器进行激光扫描处理；
[0009]S3：在步骤S2处理完成后，对钽金属进行降温，完成表面微晶强化。
[0010]优选地，步骤S1中，所述的打磨采用水磨砂纸进行打磨。
[0011]优选地，步骤S1中，所述的打磨依次采用200#砂纸、400#砂纸、800#砂纸、1000#砂纸、1500#砂纸和3000#砂纸的顺序进行。
[0012]优选地，步骤S1中，所述的清洗表面包括擦拭表面和超声清洗。
[0013]优选地，所述的擦拭表面为采用丙酮进行擦拭；所述的超声清洗为采用酒精进行超声清洗5
‑
10min。
[0014]优选地，步骤S1中，在钽金属完成清洗表面后，在钽金属表面涂覆石墨黑化涂料，并在室温下自然晾干。
[0015]优选地，所述的石墨黑化涂料涂覆厚度为50μm。通过在钽金属表面涂覆一层石墨黑化涂料，可以提高工件对激光能量的吸收率，增强处理效果。
[0016]优选地，步骤S2中，所述的连续CO2激光器为5000W横流管板式连续CO2激光器。
[0017]优选地，步骤S2中，所述的激光扫描处理中光斑为椭圆形，长轴为5mm，短轴为4mm，且长轴垂直于激光扫描方向，等效光斑直径为4.5mm；所述的激光扫描处理中激光器输出功
率为1000
‑
3500W，扫描速度为4mm/s；所述的激光扫描处理中以2L/min的氩气对作业部位进行吹扫。
[0018]优选地，步骤S3中，所述的降温为：使钽金属降至200℃以下，降温过程中持续用氩气进行吹扫，在钽金属降温至100℃后，自然冷却至室温。
[0019]本专利技术通过高能量密度的激光束使钽表面局部熔化形成熔池，熔池急骤冷却达到快速凝固，使材质表面形成微晶化组织，有效抵御熔盐对钽材的腐蚀。通过钽材表面的微晶化处理可显著提高其整体的抗腐蚀性能，将钽微晶化表层的耐腐蚀性能和钽材的耐高温性能结合起来，有效提升钽质部件的使用寿命。。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、经本工艺制备的表层微晶化钽材，可以使原钽材表面形成300
‑
600μm厚的小球状微晶熔凝层，微晶熔凝层厚度分布均匀，显著提高钽材的抗腐蚀和抗氧化等性能。
[0022]2、通过钽材表面的微晶化处理可显著提高其整体的抗腐蚀性能，从而有效的将钽微晶化表层的耐腐蚀性能和钽材的耐高温性能结合起来，有效提升钽质部件的使用寿命，以满足使用要求。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，但绝不是对本专利技术的限制。
[0024]一种金属表面微晶强化方法，具体工作过程如下所述：
[0025]根据具体需要，预先将钽材加工成所需形状(如30mm
×
30mm
×2‑
6mm等规格)，再用水磨砂纸将各面按照200#
→
400#
→
800#
→
1000#
→
1500#
→
3000#顺序打磨，之后依次用丙酮擦拭表面、用酒精在超声波清洗仪中清洗5
‑
10min，在钽工件表面涂覆一层厚度约为50μm的石墨黑化涂料，室温下自然晾干，以提高工件对激光能量的吸收率，增强处理效果。
[0026]开启并调试好5000W横流管板式连续CO2激光器(功率可调范围为0.6
‑
3kW、扫描速度可调范围为0.3
‑
1.5m/min)，光束模式设置为多模，将工件水平放置在数控工作台上，调焦，测量好光斑直径，使工件相对于激光进行扫描处理。
[0027]设置光斑形状为椭圆形，长短轴长分别为5mm和4mm，长轴垂直于激光扫描方向，等效光斑直径D为4.5mm；设置激光器输出功率为1000W
‑
3500W，扫描速度4mm/s；加工过程以2L/min的氩气，对作业部位进行吹扫。
[0028]激光微晶熔凝处理结束后，工件温度迅速降至200℃以下，降温过程中，持续用氩气进行吹扫，待温度下降至100℃，自然冷却至室温。
[0029]实施例1
[0030]将经预处理的钽质搅拌桨的桨叶工件(20mm
×
52mm
×
2mm)清洗处理后，放置在数控工作台上，开启并调试好5000W横流管板式连续CO2激光器，光束模式设置为多模，调焦，测量好光斑直径，使工件相对于激光进行扫描处理。设置光斑形状为椭圆形，长短轴长分别为5mm和4mm，长轴垂直于激光扫描方向，等效光斑直径D为4.5mm；设置激光器输出功率为2500W，扫描速度4mm/s；加工过程以2L/min的氩气，对作业部位进行吹扫。
[0031]桨叶表层激光微晶熔凝完成后，温度迅速冷却，降至100℃以下，自然冷却至室温。
[0032]经过本案例工艺制备的表面微晶化钽质搅拌桨叶片，表面形成300
‑
400μm厚的小球状微晶熔凝层，厚度均匀，显著提高了钽材的抗腐蚀和抗氧化等性能。
[0033]实施例2
[0034]将经预处理的钽质坩埚清洗处理后，放置在数控工作台上，开启并调试好5000W横流管板式连续CO2激光器，光束模式设置为多模，调焦，测量好光斑直径，使工件相对于激光进行扫描处理。设置光斑形状为椭圆形，长短轴长分别为5mm和4mm，长轴垂直于激光扫描方向，等效光斑直径D为4.5mm；设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钽金属表面微晶强化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将钽金属预加工为所需形状，再依次对各面进行打磨，随后清洗表面；S2：将经过步骤S1预处理的钽金属用连续CO2激光器进行激光扫描处理；S3：在步骤S2处理完成后，对钽金属进行降温，完成表面微晶强化。2.根据权利要求1所述的一种钽金属表面微晶强化方法，其特征在于，步骤S1中，所述的打磨采用水磨砂纸进行打磨。3.根据权利要求2所述的一种钽金属表面微晶强化方法，其特征在于，步骤S1中，所述的打磨依次采用200#砂纸、400#砂纸、800#砂纸、1000#砂纸、1500#砂纸和3000#砂纸的顺序进行。4.根据权利要求1所述的一种钽金属表面微晶强化方法，其特征在于，步骤S1中，所述的清洗表面包括擦拭表面和超声清洗。5.根据权利要求4所述的一种钽金属表面微晶强化方法，其特征在于，所述的擦拭表面为采用丙酮进行擦拭；所述的超声清洗为采用酒精进行超声清洗5
‑
10min。6.根据权利要求1所述的一种钽金属表面微晶强化方...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘锋，杨强，李鸿亚，景文锋，石新权，黄顺利，刘金生，赵宝玲，乔斌，
申请(专利权)人：中核四零四有限公司，
类型：发明
国别省市：