CN104677100A - 用于生产铝基合金的坩埚 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产铝基合金的坩埚，特别涉及一种复合材料坩埚。本发明提供的用于生产铝基合金的坩埚，所述坩埚的包括石墨坩埚本体，所述石墨本体内表面设有复合陶瓷材料，所述石墨坩埚本体外部套装不锈钢壳体。该坩埚以石墨坩埚为主体，在其内表面设有耐高温耐腐蚀、且反应惰性的复合陶瓷材料，该坩埚具有耐高温、不用熔质反应并耐氧化的效果。

Description

用于生产铝基合金的坩埚
技术领域
本发明涉及一种用于生产铝基合金的坩埚，特别涉及一种复合材料坩埚。
背景技术
铝基合金具有密度小、强度高等特点，向铝中加入Mn、Mg、Ti、Cr等金属所制得的合金具有良好的耐蚀性、塑性、强度或防锈性，可用于制造容器、管道等。制备合金的方法包括铝热法等多种，其中利用铝热法制备中间合金时一般温度较高，因此需要用于制备中间合金的坩埚具有较强的耐高温性能，同时，由于有些合金组分是较为活泼的金属，如金属钛。为防止较为活泼的金属与坩埚反应，造成产品质量下降或腐蚀坩埚，同时需要坩埚具有较强的反应惰性。
利用铝热法制备合金中最为常用的坩埚为石墨坩埚，石墨坩埚主要成份组成为天然鳞片石墨与粘结剂，因此它有导热快、耐高温、热稳定性好、不与熔质起反应等优点。但在高温强氧化气氛中使用极易氧化，因此在提供不同的热源时都应避免强氧化气氛，否则会降低其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于生产铝基合金的坩埚，该坩埚以石墨坩埚为主体，在其内表面设有耐高温耐腐蚀、且反应惰性的复合陶瓷材料，该坩埚具有耐高温、不用熔质反应并耐氧化的效果。
一种用于生产铝基合金的坩埚，所述坩埚的包括石墨坩埚本体，所述石墨本体内表面设有复合陶瓷材料，所述石墨坩埚本体外部套装不锈钢壳体，
所述复合陶瓷材料由下述原料组分制得：
按质量百分比：Al2O3：30～50%，Si3N4：12～20%，SiC：8～12%，金刚石：2～10%，ZrO2：8～15%，Y2O3：3～7%，BN：3～6%，烧结助剂3～5%，上述各个组分质量百分比之和为100%，
其中，上述所有原料粉末的平均粒径为100～500nm。
本发明所述用于生产铝基合金的坩埚优选所述石墨坩埚本体和不锈钢壳体间设有弹性缓冲层。
本发明所述用于生产铝基合金的坩埚优选所述弹性缓冲层为橡胶。
本发明所述用于生产铝基合金的坩埚优选所述烧结助剂为MgO或TiO2。
本发明所述用于生产铝基合金的坩埚优选坩埚材料由下述原料组分制得：
按质量百分比：Al2O3：40～50%，Si3N4：12～15%，SiC：8～12%，金刚石：8～10%，ZrO2：8～12%，Y2O3：3～5%，BN：3～4%，烧结助剂3～5%，上述各个组分质量百分比之和为100%。
本发明所述用于生产铝基合金的坩埚优选坩埚材料由下述原料组分制得：按质量百分比：Al2O3：48%，Si3N4：12%，SiC：10%，金刚石：10%，ZrO2：10%，Y2O3：4%，BN：3%，烧结助剂3%。
本发明所述用于生产铝基合金的坩埚优选所有原料粉末的平均粒径为200～400nm。
本发明所述用于生产铝基合金的坩埚优选所述坩埚按下述方法制备：所述坩埚按下述方法制备：将所有原料粉末按比例混合利用粘结剂均匀涂覆与石墨坩埚本体的内表面，在氮气或氩气气氛中，1650℃～1900℃，压力160MPa～220MPa下烧结；烧结完成后在石墨坩埚外套装不锈钢壳体。
本发明的有益效果是：本发明提供的用于生产铝基合金的坩埚，所述坩埚的包括石墨坩埚本体，所述石墨本体内表面设有复合陶瓷材料，所述石墨坩埚本体外部套装不锈钢壳体。该坩埚以石墨坩埚为主体，在其内表面设有耐高温耐腐蚀、且反应惰性的复合陶瓷材料，该坩埚具有耐高温、不用熔质反应并耐氧化的效果。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
将所有原料粉末按比例混合利用粘结剂均匀涂覆与石墨坩埚本体的内表面，在氩气气氛中，1900℃，压力220MPa下烧结，烧结完成后在石墨坩埚外套装不锈钢壳体。
复合陶瓷材料由下述原料组分制得：按质量百分比：Al2O3：48%，Si3N4：12%，SiC：10%，金刚石：10%，ZrO2：10%，Y2O3：4%，BN：3%，MgO：3%。
实施例2
将所有原料粉末按比例混合利用粘结剂均匀涂覆与石墨坩埚本体的内表面，在氩气气氛中，1700℃，压力200MPa下烧结，烧结完成后在石墨坩埚外套装不锈钢壳体。
复合陶瓷材料由下述原料组分制得：按质量百分比：Al2O3：43%，Si3N4：15%，SiC：12%，金刚石：8%，ZrO2：10%，Y2O3：5%，BN：4%，MgO：3%。

Claims (8)

1.一种用于生产铝基合金的坩埚，其特征在于：所述坩埚的包括石墨坩埚本体，所述石墨本体内表面设有复合陶瓷材料，所述石墨坩埚本体外部套装不锈钢壳体，
所述复合陶瓷材料由下述原料组分制得：
按质量百分比：Al2O3：30～50%，Si3N4：12～20%，SiC：8～12%，金刚石：2～10%，ZrO2：8～15%，Y2O3：3～7%，BN：3～6%，烧结助剂3～5%，上述各个组分质量百分比之和为100%，
其中，上述所有原料粉末的平均粒径为100～500nm。
2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述石墨坩埚本体和不锈钢壳体间设有弹性缓冲层。
3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述弹性缓冲层为橡胶。
4.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述烧结助剂为MgO或TiO2。
5.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：坩埚材料由下述原料组分制得：
按质量百分比：Al2O3：40～50%，Si3N4：12～15%，SiC：8～12%，金刚石：8～10%，ZrO2：8～12%，Y2O3：3～5%，BN：3～4%，烧结助剂3～5%，上述各个组分质量百分比之和为100%。
6.根据权利要求3所述的坩埚，其特征在于：坩埚材料由下述原料组分制得：按质量百分比：Al2O3：48%，Si3N4：12%，SiC：10%，金刚石：10%，ZrO2：10%，Y2O3：4%，BN：3%，烧结助剂3%。
7.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所有原料粉末的平均粒径为200～400nm。
8.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述坩埚按下述方法制备：将所有原料粉末按比例混合利用粘结剂均匀涂覆与石墨坩埚本体的内表面，在氮气或氩气气氛中，1650℃～1900℃，压力160MPa～220MPa下烧结；烧结完成后在石墨坩埚外套装不锈钢壳体。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106839768A (zh) * 2016-12-26 2017-06-13 倪红星 一种组合坩埚
CN109824370A (zh) * 2019-03-21 2019-05-31 中国工程物理研究院材料研究所 一种铍铝合金感应熔炼用复合多层坩埚及其制备方法
CN111304597A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 北京首量科技股份有限公司 一种石墨坩埚
DE102019116847A1 (de) * 2019-06-21 2021-01-07 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Aufnahme zum Aufschmelzen, Warmhalten und Transportieren von Schmelzen sowie Verfahren zur Herstellung einer Aufnahme

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