一种超高纯级不锈钢及其制备方法与流程

本申请涉及不锈钢的提纯，尤其涉及一种超高纯级不锈钢及其制备方法。

背景技术：

1、随着半导体行业的飞速发展，对材料的纯度和性能要求变得更加严格，特别是在制造高性能微电子器件的过程中。超高纯级不锈钢具有极低的杂质含量、高洁净、优异的机械性能及耐腐蚀性，使其在半导体制造等领域发挥着重要作用。

2、传统不锈钢的制备方法难以完全去除原材料中的微量杂质，例如s、p、o等，这些杂质会对不锈钢性能产生不良影响，往往无法满足半导体行业中超高纯净度的需求。此外，目前国内大多数不锈钢材料均采用炉外精炼、真空感应熔炼、真空自耗重熔等冶炼方法。然而，这些冶炼的方式真空度不高，较高的o含量会形成氧化铝、氧化硅、氧化铬等非金属夹杂物。其中，真空自耗重熔也仅适用于杂质含量单一的材料提纯，而对于杂质成分较复杂的不锈钢材料，难以实现超高纯净度。因此，有必要提出一种新的制备方法，有效降低不锈钢中杂质含量、提高不锈钢的纯度，以满足不同领域对高性能金属材料的需求。

技术实现思路

1、本申请提供了一种超高纯级不锈钢及其制备方法，以解决现有传统熔炼方法制备的不锈钢的洁净度较低的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种超高纯级不锈钢的制备方法，所述方法包括：

3、对原材料进行真空感应冶炼，后进行浇注，得到第一不锈钢铸锭；

4、对所述第一不锈钢铸锭进行电子束精炼，以在所述电子束的高能轰击作用下实现所述第一不锈钢铸锭的表面夹杂物的原位分解去除，得到第二不锈钢铸锭；

5、对所述第二不锈钢铸锭进行锻造，得到超高纯级不锈钢。

6、可选的，所述对所述第一不锈钢铸锭进行电子束精炼，以在所述电子束的高能轰击作用下实现所述第一不锈钢铸锭的表面夹杂物的原位分解去除，得到第二不锈钢铸锭，包括：

7、在预设真空度的条件下，对所述第一不锈钢铸锭进行电子束精炼，以在所述电子束的高能轰击作用下实现所述第一不锈钢铸锭的表面夹杂物的原位分解去除，得到第二不锈钢铸锭；其中，

8、所述预设真空度包括：熔炼室的真空度低于5×10-2pa，电子枪室真空度低于5.0×10-3pa。

9、可选的，所述电子束精炼的工艺参数包括：电流为1a～3a，电压为10kv～15kv。

10、可选的，所述对原材料进行真空感应冶炼，后进行浇注，得到第一不锈钢铸锭，包括：

11、在真空条件下，对所述原材料进行熔化，直至所述原材料全部熔清，并继续搅拌

12、、精炼以及出钢，后进行浇注，得到第一不锈钢铸锭；其中，

13、所述熔化的功率为30kw～50kw，所述精炼的功率为15kw～20kw。

14、可选的，所述熔化的温度为1550℃～1620℃，所述继续搅拌的时间为10min～20min，所述精炼的时间为10min～30min，所述出钢的温度为1500℃～1550℃。

15、可选的，所述锻造的工艺参数包括：

16、初始温度1180℃～1250℃，终锻温度930℃～970℃，锻造比4～6。

17、可选的，所述原材料包括铁、铬、镍以及钼。

18、第二方面，本申请提供了一种超高纯级不锈钢，所述超高纯级不锈钢由第一方面所述的方法制备得到。

19、可选的，所述超高纯级不锈钢的化学成分包括杂质成分，所述杂质成分包括：s、p、cu、nb、al、ca、ti、se、n、h以及o；其中，以质量分数计，

20、s≤0.003％，p≤0.01％，cu≤0.2％，nb≤0.02％，al≤0.008％，ca≤0.01％，ti≤0.01％，se≤0.01％，n≤120ppm，h≤2ppm，o≤20ppm；

21、所述超高纯级不锈钢含有的非金属夹杂物满足如下指标：粗系夹杂物a、b、c、d类均为0；细系夹杂物a、b、c类为0，d类为0.5。

22、可选的，所述超高纯级不锈钢的化学成分还包括：c、si、mn、cr、ni、mo以及fe；其中，以质量分数计，

23、c≤0.008％，si≤0.2％，mn≤0.1％，cr 16.5％～17.0％，ni 14.5％～15.0％，mo2.2％～2.5％。

24、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

25、本申请实施例提供的该超高纯级不锈钢的制备方法，采用电子束熔炼技术，在高温高真空环境下，通过高能电子束轰击作用实现熔体表面夹杂物的原位分解去除。电子束精炼具有更高的真空度，熔池温度及调制不锈钢混合料处于液态的时间可控，可以显著提高不锈钢铸锭的冶金质量，达到夹杂物的深度去除效果，有助于实现不锈钢的高纯净制备，避免了传统熔炼方法带来的合金杂质及气体元素含量较高的缺陷。

技术特征：

1.一种超高纯级不锈钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一不锈钢铸锭进行电子束精炼，以在所述电子束的高能轰击作用下实现所述第一不锈钢铸锭的表面夹杂物的原位分解去除，得到第二不锈钢铸锭，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子束精炼的工艺参数包括：电流为1a～3a，电压为10kv～15kv。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对原材料进行真空感应冶炼，后进行浇注，得到第一不锈钢铸锭，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述熔化的温度为1550℃～1620℃，所述继续搅拌的时间为10min～20min，所述精炼的时间为10min～30min，所述出钢的温度为1500℃～1550℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锻造的工艺参数包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原材料包括铁、铬、镍以及钼。

8.一种超高纯级不锈钢，其特征在于，所述超高纯级不锈钢由权利要求1～7任意一项所述的方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的超高纯级不锈钢，其特征在于，所述超高纯级不锈钢的化学成分包括杂质成分，所述杂质成分包括：s、p、cu、nb、al、ca、ti、se、n、h以及o；其中，以质量分数计，

10.根据权利要求9所述的超高纯级不锈钢，其特征在于，所述超高纯级不锈钢的化学成分还包括：c、si、mn、cr、ni、mo以及fe；其中，以质量分数计，

技术总结本申请涉及一种超高纯级不锈钢及其制备方法，所述方法包括：对原材料进行真空感应冶炼，后进行浇注，得到第一不锈钢铸锭；对所述第一不锈钢铸锭进行电子束精炼，以在所述电子束的高能轰击作用下实现所述第一不锈钢铸锭的表面夹杂物的原位分解去除，得到第二不锈钢铸锭；对所述第二不锈钢铸锭进行锻造，得到超高纯级不锈钢。本申请内容充分利用电子束精炼的优势提高了不锈钢铸锭的冶金质量，达到夹杂物的深度去除效果，实现了不锈钢的高纯净制备。技术研发人员：赵斌,赵文倩,张志伟,薛佳宁,高杨,安宁,李振瑞,李占青受保护的技术使用者：北京北冶功能材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16