專利名稱：難熔金屬退火帶的制作方法
背景技術(shù)：
線材制造工業(yè)的參與者長期以來意識到需要更好的退火帶、用于制造退火帶的更好的方法和用于對金屬線材進行退火的更好的方法。在拔絲技術(shù)領(lǐng)域中，一般實踐是通過拔絲步驟之間的電阻加熱對銅絲進行在線退火，或作為最終熱處理。為該目的，線材在兩個輪(片)上通過，所述輪(片)具有施加到其上的電壓。那樣，電流通過線材，將線材加熱至其退火溫度。當(dāng)金屬線材在輪上通過時，作為輪(片)組件一部分的所謂‘退火帶’為金屬線材提供了接觸面積。退火輪(片)組件可以是水冷輪軸和在一側(cè)上的板和栓接到具有覆蓋所述輪軸的退火帶的組件上的第二板。所述組件看起來與滑輪和風(fēng)扇傳動帶相似，線材為所述傳動帶。
鎳或鎳合金通常被用以制造退火帶。遺憾的是，金屬線材制造商報告稱目前使用的退火帶的壽命很短且有必要頻繁地更換退火帶。磨損機理包括輪(片)和線材之間的摩擦以及由于帶和線材之間的電壓降造成的電弧放電。當(dāng)更換磨損的退火帶時，設(shè)備需要停機，這構(gòu)成了兩個問題即損失了制造時間且中斷了連續(xù)工藝。一些努力已針對生產(chǎn)包括銅和鈮的退火帶。然而，這些努力未能生產(chǎn)出具有適當(dāng)性質(zhì)的退火帶。
由于前述原因，需要開發(fā)改進的退火帶。
由于前述原因，需要開發(fā)用于制造這種帶的改進的方法。
由于前述原因，需要開發(fā)用于對金屬線材進行退火的改進的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于制造退火帶的工藝，包括步驟(a)生產(chǎn)難熔金屬粉末；(b)選擇性地使粉末與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合；(c)使粉末或粉末混合物進行固結(jié)并形成固結(jié)粉末部件；(d)使固結(jié)粉末部件受到熱-機械處理并形成板或管；(e)將板或管切割成條帶或環(huán)；且(f)由條帶形成退火帶，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
本發(fā)明還涉及一種包括難熔金屬退火帶的構(gòu)件，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。本發(fā)明還涉及一種用于對金屬線材進行退火的工藝，包括步驟(a)設(shè)置兩個退火輪組件(退火片)，其中每個組件包括第一退火輪(片體)、第二退火輪(片板)和退火帶，以使得附接到彼此上的第一退火輪和第二退火輪分別具有位于第一退火輪和第二退火輪之間的難熔金屬退火帶，用以為線材提供接觸面積；(b)使線材在兩個退火輪組件的退火帶上通過；(c)將電壓施加在第一退火帶(來自片體且通過退火帶的電流)和第二退火帶之間，并由此在將線材至少加熱至線材的退火溫度的條件下使電流傳到線材，且由此對線材進行退火，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
本發(fā)明還涉及用于制造退火帶的兩步驟工藝，包括步驟(a)將板切割成條帶；和(b)由條帶形成退火帶；其中所述金屬板已通過使固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而形成；所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而形成；且所述粉末已在其已進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。本發(fā)明還涉及用于制造退火帶的一步驟工藝，包括由條帶形成退火帶，其中所述條帶已從板上切割下來，所述板已通過使固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而形成；所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而形成，其中所述粉末已在其進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
本發(fā)明還涉及一種包括難熔金屬退火帶的構(gòu)件，其中所述難熔金屬從包括(a)鈮、(b)鉭、(c)鉬、(d)鎢、(e)鈮合金、(f)鉭合金、(g)鉬合金、(h)鎢合金、(i)(1)難熔金屬和(2)從包括銅、鎳、鈦、鐵、鈷的組中選擇出來的非難熔金屬的合金、及(j)其組合的組中進行選擇，以使得退火帶具有在約0.01″到約0.5″范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″到約10″范圍內(nèi)的寬度、在約1.5″到約6英尺范圍內(nèi)的直徑，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。


結(jié)合附圖，且參考以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更易于理解，其中圖1是退火帶的側(cè)視圖；圖2是圖1所示的退火帶的橫截面圖；圖3是包含退火帶的退火輪組件的側(cè)視圖；圖4是圖3所示的退火輪組件的橫截面圖；圖5是本發(fā)明的連續(xù)無間隙退火帶的側(cè)視圖；圖6示出了具有在非破壞性位置的間隙的退火帶；和圖7示出了具有在破壞性位置的間隙的退火帶。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于制造退火帶的工藝。所述工藝包括步驟(a)生產(chǎn)難熔金屬粉末；(b)選擇性地使粉末與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合；(c)使粉末或粉末混合物進行固結(jié)并形成固結(jié)粉末部件；(d)使固結(jié)粉末部件受到熱-機械處理并形成板或管；(e)將板或管切割成條帶或環(huán)；和(f)由條帶形成退火帶，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。本發(fā)明中使用的難熔金屬粉末可以是任何難熔金屬粉末，所述難熔金屬粉末當(dāng)進行本發(fā)明的處理步驟時，生產(chǎn)出本發(fā)明的退火帶。適當(dāng)?shù)碾y熔金屬粉末的實例包括那些由(a)鈮、(b)鉭、(c)鉬、(d)鎢、(e)鈮合金、(f)鉭合金、(g)鉬合金、(h)鎢合金、(i)(1)難熔金屬和(2)從包括銅、鎳、鈦、鐵、鈷的組中選擇出來的非難熔金屬的合金及(j)其組合物制成的難熔金屬粉末。正如在此使用的，術(shù)語“難熔金屬”可適用于難熔金屬、難熔金屬合金或難熔金屬和難熔金屬合金的組合物。
粉末具有充分低的氧含量以使得粉末能夠進行固結(jié)并受到熱機械處理。在一個實施例中，難熔金屬粉末包括具有小于約300ppm，優(yōu)選低于200ppm且更優(yōu)選低于100ppm的氧含量的鉭、鈮或鉭或鈮的合金的粉末。這種粉末可通過一種工藝制成，所述工藝包括步驟(i)提供-100目(或-60目)的第一金屬的氫化物粉末，所述第一金屬從包括鉭、鈮和這些金屬彼此形成的合金或這些金屬中的一種或全部與其它金屬形成的合金的組中進行選擇，(ii)在存在具有比第一金屬的親和力更高的對于氧的親和力的金屬的情況下加熱第一金屬的氫化物以在單個加熱周期中除去氫和氧，(iii)隨后從金屬中除去所述具有更高的對于氧的親和力的金屬，和(iv)由此形成具有小于300ppm的氧含量的第一金屬粉末。在美國專利No.6,261,337中對這種粉末進行了進一步的描述，所述專利的整體在此作為參考被引用。
選擇性地，難熔金屬粉末在其進行固結(jié)前與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合。適當(dāng)?shù)难趸锇ㄔ谶x定的金屬體系中的穩(wěn)定氧化物。穩(wěn)定氧化物的實例包括但不限于氧化鎂、氧化硅、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化鈣和這些氧化物的組合。這些氧化物可使用的量為至少約5ppm且可在約5ppm到約1000ppm的范圍內(nèi)或在約10ppm到約500ppm的范圍內(nèi)。適當(dāng)?shù)牡锇ㄔ谶x定的金屬體系中的穩(wěn)定氮化物。適當(dāng)?shù)牡锏膶嵗ǖ幌抻诘墶⒌g、氮化鋯、氮化鉿和它們的混合物。這些氮化物可使用的量為至少約5ppm且可在約5ppm到約1000ppm的范圍內(nèi)或在約10ppm到約500ppm的范圍內(nèi)。適當(dāng)?shù)奶蓟锇ㄔ谶x定的金屬體系中穩(wěn)定的那些碳化物。穩(wěn)定碳化物的實例包括，但不限于TaC、NbC、WC、HfC、ZrC、TiC和這些碳化物的組合。這些碳化物可使用的量為至少約10ppm且可在約5ppm到約1000ppm的范圍內(nèi)或在約10ppm到約500ppm的范圍內(nèi)。
可通過任何使得難熔金屬粉末能夠受到本發(fā)明的處理步驟以使得可制造本發(fā)明的退火帶的工藝而使粉末進行固結(jié)。適當(dāng)?shù)墓に嚨膶嵗〝D出工藝、熱等靜壓工藝、壓制和燒結(jié)工藝和前述工藝的組合。
當(dāng)選擇擠出工藝時，粉末在約室溫(25℃)到約3300°F(約1815℃)范圍內(nèi)的溫度下進行固結(jié)。擠出前和擠出后的工藝的面積減少可在約5∶1到約20∶1的范圍內(nèi)。在一個優(yōu)選實施例中，擠出前和擠出后的工藝的面積減少為約9∶1。
當(dāng)選擇等靜壓工藝時，粉末選擇性地受到壓制步驟。優(yōu)選通過將粉末放置在選擇性地涂有阻擋層例如鉬的熱等靜壓罐中、排空所述罐、將所述罐放置在熱等靜壓容器中并使所述容器受到在約1500°F(約815℃)到約2600°F(約1427℃)范圍內(nèi)的溫度下，在約10ksi到約45ksi的范圍內(nèi)的壓力下達在約1小時到約10小時，優(yōu)選在2300°F(約1260℃)下至少約30ksi達約6小時，的熱等靜壓條件，實施熱等靜壓步驟。
當(dāng)粉末通過壓制和燒結(jié)步驟進行固結(jié)時，可能使用單軸壓制工藝、冷等靜壓工藝和這些工藝的組合。在一個實施例中，代替使壓制粉末進行燒結(jié)步驟的是，所述壓制粉末受到電阻燒結(jié)條件，其中電流通過所述粉末以產(chǎn)生足夠的熱量從而對金屬粉末進行燒結(jié)。
固結(jié)粉末部件的尺寸可根據(jù)應(yīng)用而進行變化。通常情況下，固結(jié)粉末部件的長度為至少約4″(約10cm)，固結(jié)粉末部件的寬度為至少約2″(約5cm)，且固結(jié)粉末部件的高度為至少約2″(約5cm)。在另一個實施例中，固結(jié)粉末部件的長度在約4″(約10cm)到約40″(約101cm)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約4″(約10cm)到約30英尺(914cm)的范圍內(nèi)。在另一個實施例中，固結(jié)粉末部件的寬度在約0.5″(約1.3cm)到約3″(約7.6cm)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約0.5″(約1.3cm)到約40″(1219cm)的范圍內(nèi)。在另一個實施例中，固結(jié)粉末部件的高度在約0.5″(約1.3cm)到約3″(7.6cm)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約0.5″(約1.3″)到約40″(約1219cm)的范圍內(nèi)。
熱機械處理步驟包括鍛造、軋制和退火步驟的組合。
可在使得能夠形成本發(fā)明的退火帶的任何條件下實施鍛造步驟。在一個實施例中，在從約室溫至約1800°F范圍內(nèi)的溫度下，優(yōu)選在室溫下實施鍛造步驟，鍛造出具有在約0.5″到約15″(約1.3cm到約38cm)范圍內(nèi)的厚度、在約2″到約60″(約5cm到約152cm)范圍內(nèi)的寬度和在約2″到約30英尺(約5cm到約914cm)范圍內(nèi)的長度的薄板坯。在另一個實施例中，薄板坯具有約1.5英寸的厚度、約4.5英寸的寬度和約40英寸(102cm)的長度。
可在使得能夠形成本發(fā)明的退火帶的任何條件下實施軋制步驟。軋制步驟通常包括將薄板坯軋制成具有在約0.010″到約0.5″(約0.03cm到約1.3cm)范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″到約60″(約0.64cm到約152cm)范圍內(nèi)的寬度和在約5″到約100英尺(約12.7cm到約3048cm)范圍內(nèi)的長度的板。在另一個實施例中，板具有約4毫米的厚度、約30英寸的寬度和約5英尺(約152.4cm)的長度。
可在使得能夠形成本發(fā)明的退火帶的任何條件下實施退火步驟。通常情況下，在約850℃到約2000℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約1000到約1400℃范圍內(nèi)的溫度下實施退火步驟。
在一個實施例中，所述工藝進一步包括至少一個中間退火步驟。所述退火步驟優(yōu)選在約70％至90％的總變形量后被實施。例如，當(dāng)固結(jié)粉末部件進行軋制且其厚度被減少到其初始厚度的約80％時，可在進行鍛造步驟之前實施中間退火步驟。
板被切割成具有在約0.01″(約0.03cm)到約0.5″(約1.3cm)范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″(約0.64cm)到約10″(約305cm)范圍內(nèi)的寬度和在約5″(約12.7cm)到約20英尺(約610cm)范圍內(nèi)的長度的條帶。在一個實施例中，條帶為具有在約60維氏硬度到約200維氏硬度范圍內(nèi)的硬度的鈮條帶。在另一個實施例中，條帶為具有在約190維氏硬度到約400維氏硬度范圍內(nèi)的硬度的鉬條帶。在另一個實施例中，條帶為具有在約300維氏硬度到約600維氏硬度范圍內(nèi)的硬度的鎢條帶。
通過將條帶放置在三點折彎機(three point bender)上或通過任何其它可由條帶形成退火帶的方法而形成退火帶。
在一個實施例中，本發(fā)明的退火帶可由鑄錠冶金(I/M)技術(shù)制成。
本發(fā)明的退火帶由(a)鈮、(b)鉭、(c)鉬、(d)鎢、(e)鈮合金、(f)鉭合金、(g)鉬合金、(h)鎢合金、(i)(1)難熔金屬和(2)從包括銅、鎳、鈦、鐵、鈷的組中選擇出來的非難熔金屬的合金和(j)它們的組合制成。退火帶可被附接到在線退火裝置的退火輪組件上。當(dāng)退火帶被用于在線退火裝置中時，其在超過36小時的退火裝置的連續(xù)操作時期內(nèi)有效，或在超過160小時或更長的退火裝置的連續(xù)操作時期內(nèi)有效。在一個實施例中，退火帶在超過36到約160小時范圍內(nèi)的退火裝置的連續(xù)操作時期內(nèi)保持有效。
當(dāng)稱退火帶是“有效的”時，其意味著退火帶可對在線退火裝置中的線材連續(xù)進行退火，而不需要更換退火帶且不用使在線退火裝置(或工藝線)停機。
本發(fā)明的退火帶優(yōu)選具有高電弧電阻，所述高電弧電阻與高熔點相關(guān)且被認為是退火帶中有利的性質(zhì)。
進一步地，退火帶優(yōu)選不與接觸高溫下的退火帶的線材，例如銅絲互溶。
退火帶的尺寸是這樣的以使得退火帶可用于使用退火帶的線材制造機器中。退火帶優(yōu)選具有在約0.01″到約0.5″范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″到約10″范圍內(nèi)的寬度和在約1.5″到約6英尺范圍內(nèi)的直徑。在一個實施例中，退火帶具有約4mm厚的厚度、在約20到約25mm范圍內(nèi)的寬度和在約350到約500mm范圍內(nèi)的直徑。退火帶可以是(i)端部開口的，(ii)被焊接在一起，或(iii)端部開口的并具有交疊的斜面端部。
有利地，本發(fā)明的退火帶優(yōu)選具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)退火帶由均勻地分布遍及退火帶中的(1)難熔金屬和(2)非難熔金屬例如銅或鎳或鈦或鐵或鈷制成時。另一種可選方式是，當(dāng)本發(fā)明的退火帶由難熔金屬的組合制成時，合金的化學(xué)成分在退火帶中是均勻的。且當(dāng)退火帶由單一難熔金屬制成時，退火帶的微觀結(jié)構(gòu)在退火帶中是均勻的。相分布、化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)的均勻性對應(yīng)于為線材制造商所重視的均勻的物理性質(zhì)、特征。
在使用中，本發(fā)明的工藝生產(chǎn)出適當(dāng)?shù)碾y熔金屬粉末。所述粉末選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合，且所述粉末或粉末混合物進行固結(jié)以使得固結(jié)粉末部件形成。固結(jié)粉末部件受到熱機械處理，且形成板。板被切割成條帶且退火帶由條帶形成。
當(dāng)粉末形成步驟、粉末固結(jié)步驟和板形成步驟已被預(yù)執(zhí)行時，例如，當(dāng)這些步驟已由服務(wù)提供商執(zhí)行時，本發(fā)明包括用于制造退火帶的兩步驟工藝，包括步驟(a)將板切割成條帶；和(b)由條帶形成退火帶，其中所述金屬板已通過使固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而形成，且其中所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而形成，以使得粉末在其進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合。
當(dāng)粉末形成步驟、粉末固結(jié)步驟、板形成步驟和板切割步驟已被預(yù)執(zhí)行時，本發(fā)明包括用于制造退火帶的單步驟工藝，包括由條帶形成退火帶，其中所述條帶已從板上切割下來，所述板已通過使固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而形成，且其中所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而成形，以使得粉末在其進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
對于線材制造工藝，本發(fā)明包括用于對金屬線材進行退火的工藝，其中設(shè)置了兩個退火輪組件。每個退火輪(片)組件包括第一退火輪(片體)、第二退火輪(板)和退火帶，其中附接到彼此上的所述第一退火輪(體)和第二退火輪(板)分別具有位于第一退火輪(體)和第二退火輪(板)之間的難熔金屬退火帶，用以為線材提供接觸面積。退火帶可通過任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，例如通過將退火帶夾在退火輪(片)組件內(nèi)而被附接到退火輪(片)組件上。線材在兩個退火輪組件的退火帶上通過且電壓被施加在第一退火帶和第二退火帶之間，以使得電流在將線材至少加熱至線材的退火溫度的條件下通過線材。從退火裝置中傳遞出來的電壓可根據(jù)應(yīng)用進行變化。
可進行這種退火條件的線材包括銅絲、銅合金絲、鋁絲、鋁合金絲、鋼絲、鋼合金絲和它們的組合?？墒褂玫木€材的尺寸可在約0.002″(約0.006cm)到約0.1″(約.23cm)范圍內(nèi)。當(dāng)然，具有其它尺寸的線材也可被使用。
參見附圖，圖1示出了端部開口的退火帶5的側(cè)視圖。圖1中的剖面線1和3指的是圖2所示的退火帶的橫截面圖；圖3示出了包含退火帶13的退火輪組件11；和剖面線7和9指的是圖4所示的橫截面圖，其中退火帶15被附接到退火輪17和19上。
在一個實施例中，本發(fā)明的退火帶具有間隙。然而，在另一個實施例中，本發(fā)明的退火帶是連續(xù)的且不包括間隙。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)的無間隙退火帶。圖6示出了具有在非破壞性位置的間隙(間隙不與離開帶的線材重合)的退火帶。圖7示出了具有在破壞性位置的間隙(間隙與離開帶的線材重合)的退火帶。未被理論限制的是，據(jù)信當(dāng)退火帶具有間隙時，其破壞了電路(在所述電路中，電流從退火帶被傳送至線材)，且增加了電弧放電或電弧放電的可能性(帶受到不希望的侵蝕)。連續(xù)帶的使用減少了電弧放電。
有利地，連續(xù)退火帶的使用允許磨損被均勻地分布遍及帶的整個長度。連續(xù)退火帶的使用在整個帶中施加了連續(xù)的電場，且因此在整個帶中均勻地分布電弧放電，并除去了由帶中的間隙導(dǎo)致的過度電弧放電的潛在可能。目前，在普通退火帶(包含間隙)中，電弧放電集中在14％的帶上，剛剛超過了間隙。
根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)退火帶的壽命通常比根據(jù)本發(fā)明制造的退火帶(具有間隙)的壽命更長且顯著更長。通常情況下，與根據(jù)本發(fā)明制造的退火帶(具有間隙)相比，本發(fā)明的連續(xù)退火帶具有超出至少約50％到約80％或超過80％的壽命。與普通退火帶(未使用本發(fā)明的材料進行制造)相比，本發(fā)明的連續(xù)退火帶在普通使用中持續(xù)至少約100％，或超過約200％，或超過300％的壽命。在一個實施例中，與普通退火帶，例如鎳帶相比，本發(fā)明的連續(xù)退火帶持續(xù)從約100％到約1000％，或更長的壽命。
本發(fā)明的連續(xù)退火帶可通過任何適當(dāng)方法進行制造。通常情況下，通過確定帶的長度和圓度，和如上所述在制造后連接帶的兩端而制造連續(xù)退火帶。帶的成形可利用標準金屬加工實踐而完成，且端部連接也可利用標準金屬加工實踐，例如3點彎曲和焊接而實現(xiàn)。其它可能的制造方法要產(chǎn)生具有足夠直徑和厚度和橫截面寬度的管以生產(chǎn)出連續(xù)帶。
有利地，本發(fā)明提供了改進的退火帶、用于制造這種帶的改進的方法和用于對線材進行退火的改進的方法。本發(fā)明的退火帶可代替常規(guī)退火帶且允許線材制造商使操作退火裝置運轉(zhuǎn)延長的時期。由于退火帶的使用可減少維護和設(shè)備停機時間，因此本發(fā)明對于線材制造中的在線退火裝置尤其有用。當(dāng)使用本發(fā)明的鈮退火帶時，鈮帶可比常規(guī)鎳帶可耐用性高10倍以上。
在下列示例性實例中對本發(fā)明進行進一步的描述，在所述實例中除非另作說明，所有部分和百分比均按重量計算。
實例實例1工藝過程當(dāng)通過放電加工(EDM)對多種材料進行切割時，對其切削速率(見下表)進行了測量。在本實例中，線材被用作切削工具(線材-放電加工)。對于放電加工而言，工件被浸沒在石油產(chǎn)品或水中。電壓被施加到工件和線材之間，且使線材如此接近工件以使得引起從線材至工件的電弧。每個電弧蒸發(fā)了工件表面處很少量的材料。當(dāng)工件通過電弧放電而被侵蝕時，線材切割工件。利用這種方法可達到的切削速率是材料電弧電阻的指征。慢切削速率表示高電弧電阻。下表列出了被量化作為“切割面積/小時”(平方英寸/小時)的切削速率?？梢钥吹?，鈮具有比任何其它試驗材料低得多的切削速率。
放電加工(EDM)試驗示出了Nb的慢切削速率(見下表1)。
表1

“GlidcopTM”是OMG公司出品的氧化物彌散強化(ODS)銅合金。
從這些結(jié)果中推斷出鈮具有比其它材料更高的對于電火花侵蝕的抵抗性。由于電火花侵蝕是退火帶的主要磨損機理之一，因此進一步推斷出由Nb制成的退火帶將比由其它材料制成的帶磨損得更慢且它們將具有比其它帶更長的壽命。
實例2工藝過程根據(jù)ASTM E92-82確定維氏硬度測量，所述ASTM E92-82為非常詳細地描述了如何進行維氏硬度測量的眾所周知的標準。表2示出了對于不同材料級別獲得的維氏硬度。
表2

(I/M)鑄錠冶金(P/M)粉末冶金結(jié)果表明P/M級別的Nb明顯比I/M級別的Nb硬。從這些結(jié)果中推斷出P/M Nb具有比I/M Nb更高的對于機械侵蝕的抵抗性。由于機械侵蝕是退火帶的主要磨損機理之一，因此進一步推斷出由P/M Nb制成的退火帶將比由I/M Nb制成的帶磨損得更慢且它們將具有比I/MNb帶更長的壽命。
盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但其它變型也是可能的。因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)受限于對在此包含的實施例的描述。
權(quán)利要求
1.一種用于制造退火帶的工藝，所述工藝包括(a)生產(chǎn)難熔金屬粉末；(b)選擇性地使所述粉末與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合；(c)使所述粉末或粉末混合物固結(jié)并形成固結(jié)粉末部件；(d)使所述固結(jié)粉末部件受到熱-機械處理并形成板；(e)將所述板切割成條帶；以及(f)由所述條帶形成退火帶，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述難熔金屬是從包括(a)鈮、(b)鉭、(c)鉬、(d)鎢、(e)鈮合金、(f)鉭合金、(g)鉬合金、(h)鎢合金、(i)(1)難熔金屬和(2)從包括銅、鎳、鈦、鐵、鈷的組中選擇出來的非難熔金屬的合金和(j)它們的組合的組中選擇出來的組分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述退火帶具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述粉末具有充分低的氧含量以使得所述粉末能夠進行固結(jié)并受到熱機械處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述難熔金屬粉末具有小于約300ppm的氧含量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述氧化物從包括氧化鎂、氧化硅、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化鉿、氧化鈣和它們的組合的組中進行選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述碳化物組分包括從包括TaC、WC、HfC、TiC、NbC、ZrC、前述碳化物之外的穩(wěn)定碳化物和它們的組合的組中選擇出來的碳化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述粉末通過從包括擠出工藝、熱等靜壓工藝、壓制和燒結(jié)工藝以及前述工藝的組合的組中選擇出來的工藝進行固結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述粉末通過擠出在約室溫到約3300°F范圍內(nèi)的溫度下進行固結(jié)，且所述工藝具有約9∶1的擠出前和擠出后的面積減少。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中選擇性地受到壓制步驟的所述粉末通過熱等靜壓進行固結(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工藝，其中通過將所述粉末放置在選擇性地涂有阻擋層的熱等靜壓罐中、排空所述罐、將所述罐放置在熱等靜壓容器中并使所述容器處于在約1500°F到約2600°F范圍內(nèi)的溫度下，在約10ksi到約45ksi的范圍內(nèi)的壓力下，達在約1小時到約10小時范圍內(nèi)的熱等靜壓條件，實施所述熱等靜壓步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述粉末通過壓制和燒結(jié)步驟進行固結(jié)，且所述壓制步驟從包括單軸壓制工藝、冷等靜壓工藝和它們的組合的組中進行選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工藝，其中代替使所述壓制粉末進行燒結(jié)步驟的是，所述壓制粉末處于電阻燒結(jié)條件，其中電流通過所述粉末以產(chǎn)生充分的熱量從而對所述金屬粉末進行燒結(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述熱機械處理步驟包括鍛造、軋制和退火步驟的組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的工藝，其中在約室溫到約1800℃范圍內(nèi)的溫度下實施所述鍛造步驟，鍛造成具有在約0.5″到約15″范圍內(nèi)的厚度、在約2″到約60″范圍內(nèi)的寬度和在約2″到約30英尺范圍內(nèi)的長度的薄板坯。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中所述薄板坯具有約1.5英寸的厚度、約4.5英寸的寬度和約40英寸的長度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的工藝，其中所述軋制步驟包括將薄板坯軋制成具有在約0.010″到約0.5″范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″到約60″范圍內(nèi)的寬度和在約5″到約100英尺范圍內(nèi)的長度的板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的工藝，其中所述板具有約4毫米的厚度、約30英寸的寬度和約5英尺的長度。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的工藝，其中在約850℃到約2000℃范圍內(nèi)的溫度下實施所述退火步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的工藝，其中所述工藝進一步包括至少一個中間退火步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的工藝，其中所述板被切割成具有在約0.01″到約0.5″范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″到約10″范圍內(nèi)的寬度和在約5″到約20英尺范圍內(nèi)的長度的條帶。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的工藝，其中所述條帶為具有在約60維氏硬度到約200維氏硬度范圍內(nèi)的硬度的鈮條帶。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的工藝，其中所述條帶為具有在約190維氏硬度到約400維氏硬度范圍內(nèi)的硬度的鉬條帶。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的工藝，其中所述條帶為具有在約300維氏硬度到約600維氏硬度范圍內(nèi)的硬度的鎢條帶。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中通過將所述條帶放置在三點折彎機上或通過任何其它成形方法且將所述條帶形成退火帶而成形出所述退火帶。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述退火帶具有在約0.01″到約0.5″范圍內(nèi)的厚度。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述退火帶具有在約0.25″到約10″范圍內(nèi)的寬度。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述退火帶具有在約1.5″到約6英尺范圍內(nèi)的直徑。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述退火帶具有約4mm厚的厚度、在約20到約25mm范圍內(nèi)的寬度和在約350到約500mm范圍內(nèi)的直徑。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述工藝進一步包括將所述退火帶附接到在線退火裝置的退火輪組件上。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述退火帶是(i)端部開口的，(ii)被焊接在一起，或(iii)端部開口的并具有交疊的斜面端部。
32.采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝制造出的退火帶。
33.一種包括難熔金屬退火帶的構(gòu)件，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的退火帶，其中所述難熔金屬從包括(a)鈮、(b)鉭、(c)鉬、(d)鎢、(e)鈮合金、(f)鉭合金、(g)鉬合金、(h)鎢合金、(i)(1)難熔金屬和(2)從包括銅、鎳、鈦、鐵、鈷的組中選擇出來的非難熔金屬的合金和(j)它們的組合的組中進行選擇。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的退火帶，其中所述退火帶具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的退火帶，其中所述退火帶具有在約0.01″到約0.5″范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″到約10″范圍內(nèi)的寬度和在約1.5″到約6英尺范圍內(nèi)的直徑。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的退火帶，其中當(dāng)所述退火帶被用于在線線材退火裝置中時，其中所述退火帶在超過36小時的退火裝置的連續(xù)操作時期內(nèi)保持有效。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的退火帶，其中當(dāng)所述退火帶被用于在線線材退火裝置中時，所述退火帶在超過160小時的退火裝置的連續(xù)操作時期內(nèi)保持有效。
39.一種用于對金屬線材進行退火的工藝，包括(a)設(shè)置兩個退火輪組件，每個組件包括第一退火輪、第二退火輪和退火帶；其中被附接到彼此上的所述第一退火輪和所述第二退火輪分別具有位于所述第一退火輪和所述第二退火輪之間的難熔金屬退火帶，用以為線材提供接觸面積；(b)使線材在兩個退火輪組件的所述退火帶上通過；(c)將電壓施加在所述第一退火帶和所述第二退火帶之間，且因此在將所述線材至少加熱至所述線材的退火溫度的條件下將電流傳遞至所述線材，由此對所述線材進行退火，其中至少一個退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的工藝，其中所述線材從包括銅絲、銅合金絲、鋁絲、鋁合金絲、鋼絲、鋼合金絲和它們的組合的組中進行選擇。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的工藝，其中所述難熔金屬從包括(a)鈮、(b)鉭、(c)鉬、(d)鎢、(e)鈮合金、(f)鉭合金、(g)鉬合金、(h)鎢合金、(i)(1)難熔金屬和(2)從包括銅、鎳、鈦、鐵、鈷的組中選擇出來的非難熔金屬的合金和(j)它們的組合的組中進行選擇。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的工藝，其中所述退火帶具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)。
43.一種用于制造退火帶的工藝，包括(a)將板切割成條帶；和(b)由所述條帶形成退火帶；其中所述金屬板已通過使固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而成形；其中所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而形成；和其中所述粉末已在其已進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的工藝，其中所述退火帶具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)。
45.一種用于制造退火帶的工藝，包括由所述條帶形成退火帶；其中所述條帶已從板上切割下來，所述板已通過使所述固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而形成；其中所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而形成；和其中所述粉末已在其進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的工藝，其中所述退火帶具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)。
47.一種包括具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)的難熔金屬退火帶的構(gòu)件，其中所述難熔金屬從包括(a)鈮、(b)鉭、(c)鉬、(d)鎢、(e)鈮合金、(f)鉭合金、(g)鉬合金、(h)鎢合金、(i)(1)難熔金屬和(2)從包括銅、鎳、鈦、鐵、鈷的組中選擇出來的非難熔金屬的合金、和(j)它們的組合的組中進行選擇，且其中所述退火帶具有在約0.01″到約0.5″范圍內(nèi)的厚度、在約0.25″到約10″范圍內(nèi)的寬度、在約1.5″到約6英尺范圍內(nèi)的直徑，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的退火帶，其中所述退火帶通過一種工藝制成，所述工藝包括(a)生產(chǎn)難熔金屬粉末；(b)選擇性地使所述粉末與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合；(c)使所述粉末或粉末混合物進行固結(jié)并形成固結(jié)粉末部件；(d)使所述固結(jié)粉末部件受到熱-機械處理并形成板或管；(e)將所述板或管切割成條帶或環(huán)；和(f)由所述條帶或環(huán)形成所述退火帶，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的退火帶，其中所述退火帶通過一種工藝制成，所述工藝包括(a)將板切割成條帶；和(b)由所述條帶形成退火帶；其中所述金屬板已通過使所述固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而形成；其中所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末或難熔金屬合金粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而形成；和其中所述粉末已在其已進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的退火帶，其中所述退火帶通過一種工藝制成，所述工藝包括由條帶形成退火帶；其中所述條帶已從板上切割下來，所述板已通過使所述固結(jié)粉末部件受到熱機械處理而形成；和其中所述固結(jié)粉末部件已通過使難熔金屬粉末或難熔金屬合金粉末固結(jié)成固結(jié)粉末部件而形成，其中所述粉末已在其進行固結(jié)前選擇性地與氧化物組分或氮化物組分或碳化物組分進行混合，其中所述退火帶排除了包括銅和鈮的退火帶。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的退火帶，其中所述退火帶為連續(xù)的無間隙退火帶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造退火帶的工藝，所述工藝包括(a)生產(chǎn)難熔金屬粉末或難熔金屬合金粉末；(b)選擇性地使所述粉末與氧化物組分或碳化物組分進行混合；(c)使所述粉末或粉末混合物進行固結(jié)并形成固結(jié)粉末部件；(d)使所述固結(jié)粉末部件受到熱－機械處理并形成板或管；(e)將所述板切割成條帶；和(f)由所述條帶形成退火帶。本發(fā)明還涉及退火帶和用于使用退火帶的工藝。
文檔編號B22F5/00GK1744961SQ200480003227
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者P·庫馬, J·杜爾哈姆, R·R·馬倫, H·V·戈德伯格, H·烏倫哈特 申請人:H.C.施塔克公司