Das Verfahren zur Herstellung von Rheniumplatten umfasst folgende Schritte: 1. Herstellung einer Vakuum-Elektronenstrahl-Schmelzelektrode; 2. Zweimaliges Vakuum-Elektronenstrahlschmelzen der in Schritt 1 erhaltenen Schmelzelektrode zur Gewinnung eines reinen Rhenium-Metallbarrens; 3. Schleifen des in Schritt 2 erhaltenen reinen Rhenium-Metallbarrens und anschließendes Drahtschneiden zur Gewinnung eines Rheniumblech; 4. Walzen des in Schritt 3 erhaltenen Rheniumblechs zur Gewinnung einer Rheniumplatte mit den erforderlichen Spezifikationen. Bei diesem Verfahren wird ein gesinterter Reinrheniumblock als Elektrode für das Vakuum-Elektronenstrahlschmelzen in zwei Prozessen verwendet. Das Ergebnis ist eine Rheniumplatte mit einer Reinheit von ≥ 99,99 %, einer Dichte, die der theoretischen Dichte von 21,04 g/cm³ entspricht, und einer Materialausnutzung (Gewicht nach dem Schmelzen/Gewicht des Rohmaterials) von über 98 %.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Reinrheniumplatten verwendet Reinrheniumpulver mit einer Reinheit von ≥ 99,99 % als Rohmaterial. Das Material wird mittels Heißisostatischem Pressen (HIP) verdichtet, und die Reinrheniumplatten werden durch Kaltwalzen gewonnen. Beim HIP muss das Pulver beschichtet werden, was zu erheblichen Rheniumverlusten beim Entfernen der Beschichtung führt. Da Rhenium teuer ist, sind auch die Kosten pro Ofen für das HIP sehr hoch. Ein Verfahren zur Herstellung von Reinrheniumprodukten umfasst die Vorbehandlung von Rheniumpulver, Pressen, Entwachsen, Vorsintern, Plattieren, Heißisostatisches Pressen (HIP), Entplattieren und Hochtemperatursintern zur Herstellung großformatiger Reinrheniumstäbe und -blöcke. Ein Verfahren zur Herstellung ultradünner, hochreiner Rheniumfolie umfasst das Sphäroidisieren von hochreinem Rheniumpulver, das Walzen eines Kompakts in einer Pulvermühle und die Herstellung der Rheniumfolie durch Hochtemperatursintern, kontinuierliches Walzen und Glühen.
Konventionelle Rheniummetallprodukte werden typischerweise mittels Pulvermetallurgie hergestellt. Wie aus den oben genannten Patenten hervorgeht, werden hochreine Rheniumprodukte zwar aus hochreinen Rohmaterialpulvern gewonnen, der Herstellungsprozess hat jedoch kaum einen Reinigungseffekt auf das Material. Darüber hinaus können mit konventioneller Pulvermetallurgie keine dichten Rheniumblöcke hergestellt werden. Eine Verdichtung kann nur durch äußere Kräfte wie Heißisostatisches Pressen und Umformprozesse erreicht werden. Selbst diese Methoden erreichen jedoch nicht die theoretische Dichte von metallischem Rhenium, sondern erzielen im Allgemeinen nur etwa 98 % davon.
Das Verfahren zur Herstellung von Rheniumplatten liefert Rheniumplatten mit einer Reinheit von ≥ 99,99 % und einer Dichte, die der theoretischen Dichte von 21,04 g/cm³ entspricht. Um die oben genannten Ziele zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung folgende technische Lösung: Ein Verfahren zur Herstellung einer Rheniumplatte, umfassend die folgenden Schritte:
1. Herstellung einer Vakuum-Elektronenstrahl-Schmelzelektrode;
2. Durchführung zweier Vakuum-Elektronenstrahl-Schmelzprozesse an der in Schritt 1 erhaltenen Schmelzelektrode zur Gewinnung eines reinen Rhenium-Metallbarrens;
3. Vermahlen des in Schritt 2 erhaltenen reinen Rhenium-Metallbarrens und anschließendes Drahtschneiden zur Gewinnung eines Rheniumblechs;
4. Walzen des in Schritt 3 erhaltenen Rheniumblechs zur Gewinnung einer Rheniumplatte mit den erforderlichen Spezifikationen.
Die Herstellung der Vakuum-Elektronenstrahl-Schmelzelektrode in Schritt 1 umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
1-1. Einbringen von Rheniummetallpulver mit einer Reinheit von ≥ 99 % in eine Form zum Pressen und Formen zur Gewinnung eines reinen Rhenium-Rohlings;
1-2. Das reine Rhenium-Rohling wird bei hoher Temperatur gesintert, um einen vorverdichteten, gesinterten Reinrhenium-Rohling zu erhalten, der als Elektrode für das Vakuum-Elektronenstrahlschmelzen dient.
Im Schritt 1-1 erfolgt das Press- und Formverfahren durch Kaltisostatisches Pressen mit einem Formdruck von 60–100 MPa und einer Formzeit von 3–5 min.
Alternativ wird das Rhenium-Metallpulver im Schritt 1-1 vor dem Kaltisostatischen Pressen mit einer Vibrationsfrequenz von 40–80 Schwingungen/min vibriert und verdichtet.
Im Schritt S1-2 beträgt die Hochtemperatur-Sintertemperatur 2000–2300 °C und die Sinterzeit 4–8 h.
Alternativ wird das Sintern in einer Wasserstoff- oder Vakuumatmosphäre durchgeführt.
Alternativ wird im Schritt S1-2, die Dichte des erhaltenen reinen Rhenium-Sinterblocks beträgt 18–20 g/cm³;
und/oder der Durchmesser der Vakuum-Elektronenstrahl-Schmelzelektrode beträgt 20–100 mm und die Länge ≥ 200 mm.
Weiterhin beträgt in Schritt S2 die erste Vakuumschmelzgeschwindigkeit 50–70 kg/h und die zweite Vakuumschmelzgeschwindigkeit 20–30 kg/h;
und/oder die Schmelzleistung beträgt 160–200 kW und der Schmelzvakuumgrad ≥ 5 × 10⁻³ Pa;
und/oder die Dichte des in Schritt S2 erhaltenen reinen Rhenium-Metallblocks erreicht die theoretische Dichte von 21,04 g/cm³.
Weiterhin umfasst das Schleifverfahren in Schritt S3 das Schleifen mit einer Schleifscheibe oder die Bearbeitung auf einer Drehbank.
Weiterhin in Schritt S4 umfasst das Walzverfahren insbesondere das mehrfache Kaltwalzen des Rheniumblechs bei Raumtemperatur. Der gewalzte Block wird während des Kaltwalzprozesses mindestens zwei Glühbehandlungen unterzogen.
Weiterhin beträgt in Schritt S4 der Umformgrad pro Walzstich ≤ 20 %;
und/oder in Schritt S4 beträgt die Glühtemperatur 1300–1800 °C und die Glühzeit 1–2 h.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Rheniumplatte bereit, die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird.
Die Reinheit der Rheniumplatte beträgt ≥ 99,99 % und ihre Dichte 21,04 g/cm³.
Im Vergleich zum Stand der Technik bietet die erfindungsgemäße Lösung mindestens die folgenden technischen Vorteile: Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Rheniumplatte… Der so erhaltene, hochreine Rhenium-Sinterblock dient als Elektrode für das Vakuum-Elektronenstrahlschmelzen in zwei Vakuum-Elektronenstrahlschmelzprozessen. Die fertige Rheniumplatte weist eine Reinheit von ≥ 99,99 %, eine Dichte von 21,04 g/cm³ (entspricht der theoretischen Dichte) und eine Materialausnutzung (Gewicht nach dem Schmelzen/Gewicht des Rohmaterials) von über 98 % auf.
