CN106270462A - 一种铸造铱坩埚的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸造铱坩埚的制备方法，其浇铸工艺步骤是：(1)上模2表面涂层：采用化学气相沉积法在上模2的表面制备5.0～10.0微米的氮化硼涂层；(2)预热上模2：在电炉中将上模2预热至1000～1500℃；(3)金属铱的熔炼；(4)铱坩埚成型；(5)铱坩埚机加及清理。本发明具有生产效率高、成材率高、产品质量好和规格多等优点，浇铸坩埚制作过程中生产效率提高20％以上，材料利用率提高了30％以上，产品浇铸缺陷少，成本大幅下降，能够实现浇铸铱坩埚的多样化、高效率、成材率高、低成本和生产周期短的生产需求。

Description

一种铸造铱坩埚的制备方法

技术领域

本发明属于铸造铱坩埚制备技术，特别涉及一种铸造铱坩埚的制备技术。

背景技术

铱的熔点高达2440℃，具有良好的耐蚀性和高温抗氧化性，尤其在高温领域。铱坩埚是重要的贵金属器皿材料，可用于难熔氧化物晶体，如人工晶体、人造宝石、蓝宝石等行业，坩埚可在1800～2200℃工作数千小时不破裂，要求表面应平整光滑、洁净，内部结构致密不允许有分层、气孔、夹砂、砂眼、裂纹等冶金缺陷，密度不小于21.0g/cm³。目前，铸造坩埚存在的主要技术问题如下：一.铸造铱坩埚存在分层、夹砂、砂眼和致密性差等缺陷，给坩埚的使用带来了不稳定性的隐患；二.铸造铱坩埚存在材料利用率低和加工难度大，目前浇铸坩埚存在浇道和凸台，导致加工余量大，加工过程中贵金属铱的无形损耗大；三.目前铸造铱坩埚的规格较小，无法与轧制焊接方法那样生产不同规格的坩埚。因此，在坩埚铸造成型过程中需要一个合理有效的铸造成型工艺，既能提高产品的质量，材料的利用率也能够生产多种不同规格的坩埚是铸造坩埚继续解决的主要技术问题。

发明内容

本发明目的是解决现有浇铸坩埚生产过程中存在的技术问题，改进浇铸坩埚制备技术，提供的一种生产效率高、成材率高、质量好和规格多的铸造铱坩埚的制备方法。

一种铸造铱坩埚的制备方法，其浇铸工艺步骤是：

(1)上模2表面涂层：采用化学气相沉积法在上模2的表面制备5.0～10.0微米的氮化硼涂层；

(2)预热上模2：在电炉中将上模2预热至1000～1500℃；

(3)金属铱的熔炼：在熔埚1中加入适量的铱原料，在大气下用高频感应炉熔炼，待熔埚1内铱金属完全熔化，铱金属液面平静无气泡冒出为止；

(4)铱坩埚成型：在熔融态铱金属的熔埚1中插入预热到温的上模2，关闭真空高频感应炉门抽真空，将腔室真空度控制在1Pa以下，随后逐渐降低高频感应炉的电流至关闭状态，等待液态金属铱完全凝固后破真空，取出上模2；

(5)铱坩埚机加及清理：选用线切割将铱坩埚口切齐，选用湿喷砂设备将铱坩埚表面粘附的陶瓷和氧化物清理干净，便于后续检验及包装。

本发明具有生产效率高、成材率高、产品质量好和规格多等优点，浇铸坩埚制作过程中生产效率提高20％以上，材料利用率提高了30％以上，产品浇铸缺陷少，成本大幅下降，能够实现浇铸铱坩埚的多样化、高效率、成材率高、低成本和生产周期短的生产需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种铸造铱坩埚的制备方法，其浇铸工艺步骤是：

(1)上模2表面涂层：采用化学气相沉积法在上模2的表面制备5.0～10.0微米的氮化硼涂层；

(2)预热上模2：在电炉中将上模2预热至1000～1500℃；

(3)金属铱的熔炼：在熔埚1中加入适量的铱原料，在大气下用高频感应炉熔炼，待熔埚1内铱金属完全熔化，铱金属液面平静无气泡冒出为止；

(4)铱坩埚成型：在熔融态铱金属的熔埚1中插入预热到温的上模2，关闭真空高频感应炉门抽真空，将腔室真空度控制在1Pa以下，随后逐渐降低高频感应炉的电流至关闭状态，等待液态金属铱完全凝固后破真空，取出上模2；

(5)铱坩埚机加及清理：选用线切割将铱坩埚口切齐，选用湿喷砂设备将铱坩埚表面粘附的陶瓷和氧化物清理干净，便于后续检验及包装

参看图1，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它包含铱坩埚1，该铱坩埚1的内壁上设置有一层氮化硼涂层2。

所述氮化硼涂层2的厚度为5.0～10.0微米。

实施例2

浇铸铱坩埚外径66mm，内径60mm，壁厚3mm，坩埚底部厚度3～5mm；

铸造铱坩埚制造工艺：

1.1按照铱坩埚规格要求和图1定制相应规格的氧化锆陶瓷熔埚1和上模2，并将上模2与铱金属液接触部分采用化学气相沉淀法涂覆5.0～10.0微米的氮化硼涂层。

1.2将熔锅和上模2放入电炉中加热至500～600℃，保温120分钟后，将熔锅拿出安装在高频感应线圈上熔化铱金属，上模2随炉升温至1000～1500℃之间保温待用。

1.3确认熔埚1内铱金属块料或粉料全部熔化，并持续加热至液面不再有气泡逸出，将加热到温的上模2放入熔埚1里并调整好位置。

1.4关闭真空高频感应加热炉的炉门，依次打开机械泵和罗茨泵，直至真空高频感应炉内压力持续稳定在小于1Pa后，逐渐减小高频感应炉的感应电流至零。

1.5等待5分钟后，依次关闭罗茨泵和机械泵，破真空后打开炉门，分别取出上模2和熔埚1，将熔埚1和铱金属坩埚分离，并清理干净粘附在坩埚表面的陶瓷，检验坩埚规格且确保表面无冶金缺陷。

1.6将坩埚固定在线切割机上，按照坩埚高度要求平齐坩埚口部，将坩埚喷砂处理表面清理干净后包装成品。

实施例3

浇铸铱坩埚外径120mm，内径114mm，壁厚3mm，坩埚底部厚度3～5mm；

铸造铱坩埚制造工艺：

2.1按照铱坩埚规格要求和图1定制相应规格的氧化锆陶瓷熔埚1和上模2，并将上模2与铱金属液接触部分采用化学气相沉淀法涂覆5.0～10.0微米的氮化硼涂层。

2.2将熔锅和上模2放入电炉中加热至500～600℃，保温120分钟后，将熔锅拿出安装在高频感应线圈上熔化铱金属，上模2随炉升温至1000～1500℃之间保温待用。

2.3确认熔埚1内铱金属块料或粉料全部熔化，并持续加热至液面不再有气泡逸出，将加热到温的上模2放入熔埚1里并调整好位置。

2.4关闭真空高频感应加热炉的炉门，依次打开机械泵和罗茨泵，直至真空高频感应炉内压力持续稳定在小于1Pa后，逐渐减小高频感应炉的感应电流至零。

2.5等待5分钟后，依次关闭罗茨泵和机械泵，破真空后打开炉门，分别取出上模2和熔埚1，将熔埚1和铱金属坩埚分离，并清理干净粘附在坩埚表面的陶瓷，检验坩埚规格且确保表面无冶金缺陷。

2.6将坩埚固定在线切割机上，按照坩埚高度要求平齐坩埚口部，将坩埚喷砂处理表面清理干净后包装成品。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种铸造铱坩埚的制备方法，其特征在于浇铸工艺步骤是：

(1)上模2表面涂层：采用化学气相沉积法在上模2的表面制备5.0～10.0微米的氮化硼涂层；

(2)预热上模2：在电炉中将上模2预热至1000～1500℃；

(3)金属铱的熔炼：在熔埚1中加入适量的铱原料，在大气下用高频感应炉熔炼，待熔埚1内铱金属完全熔化，铱金属液面平静无气泡冒出为止；

(4)铱坩埚成型：在熔融态铱金属的熔埚1中插入预热到温的上模2，关闭真空高频感应炉门抽真空，将腔室真空度控制在1Pa以下，随后逐渐降低高频感应炉的电流至关闭状态，等待液态金属铱完全凝固后破真空，取出上模2；

(5)铱坩埚机加及清理：选用线切割将铱坩埚口切齐，选用湿喷砂设备将铱坩埚表面粘附的陶瓷和氧化物清理干净，便于后续检验及包装。