CN108046772A - 电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法 - Google Patents

电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐火材料和热喷涂材料的生产方法，具体涉及一种电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法。所述的电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，采用高纯度Al2O3和高纯度TiO2作为熔料，进行高温电弧熔化，控制电极与熔料面不接触，电极与熔料面的距离为：0cm＜距离≤2cm，高温电弧熔化后自然冷却形成低碳黑色晶体状熔块，经破碎形成粒度砂。本发明采用电弧为长弧操作，避免电极与氧化粉体接触，避免了碳的引入；生产的氧化铝/氧化钛纯度高，气孔率低，体积密度高，具有较高的高温强度及耐磨度，耐腐蚀、高温体积稳定性好；能在热喷涂行业得到广泛应用，有利于获得更好的热喷涂设备和配件，提高设备和配件的使用寿命。

Description

电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法
技术领域
本发明涉及一种耐火材料和热喷涂材料的生产方法，具体涉及一种电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法。
背景技术
目前，国内制备烧结致密型氧化铝/氧化钛时，是将氧化铝和氧化钛按一定配比制成荒坯，放入高温窑炉中，经1500℃左右烧结而成，烧结的材料在使用时，低温下易分解、强度低，在使用时受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，采用电熔法生产，纯度高，气孔率低，机械强度高，质量稳定性好。
本发明所述的电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，采用高纯度Al2O3和高纯度TiO2作为熔料，进行高温电弧熔化，控制电极与熔料面不接触，电极与熔料面的距离为：0cm＜距离≤2cm，高温电弧熔化后自然冷却形成低碳黑色晶体状熔块，经破碎形成粒度砂。
其中：
所述的高纯度Al2O3的Al2O3质量含量≥99.5％。
所述的高纯度TiO2的TiO2质量含量≥98.5％。
所述的高纯度Al2O3与高纯度TiO2的质量比为58～62：42～38。
优选地，所述的高纯度Al2O3与高纯度TiO2的质量比为59.5：40.5。
所述的熔料投入三相电弧炉中逐步加料进行熔化，控制电极电压为100～130伏，电流为200～2000安。
所述的逐步加料进行熔化为：保持熔液温度大于2400℃保温20～60分钟，然后再加料、再加温、再保温，多次重复，直至得到需要尺寸的熔块。
本发明将白色粉末状的氧化铝/氧化钛混合粉末采用电熔法得到晶体状产品。采用电弧为长弧操作，控制电弧与液面保持一定距离，避免电极与粉料接触达到熔化目的，获得致密结晶体，避免了碳的引入。
高温熔炼的温度大于氧化铝的熔点即可，为了更好地进行熔化，氧化铝/氧化钛混合原料可参照普通电熔方法分批加入电弧炉中(逐步加料)，优选地操作条件为：二次电压(电极电压)为100～130伏，电流为200～2000安。熔液温度大于2400℃保温20～60分钟，然后再加料、再加温、再保温，多次重复，直至得到需要尺寸的熔块。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、在高温熔炼时，电极不插入熔料中，避免了电极污染，避免了碳的引入，熔点高≥2400℃。电熔氧化铝/氧化钛同烧结氧化铝/氧化钛相比，具有以下特点：
(1)纯度高。气孔率低，小于2％。孔的周围是极致密的材料，可防止渣的侵入。
(2)体积密度高，大于3.7/cm3。
(3)机械强度高。同烧结材料比，具有较高的高温强度、耐腐蚀和耐磨度。使用温度达1460℃，其熔点高达1860±10℃。
(4)高温体积稳定性好(电熔材料具有重烧收缩小和高温蠕变小的特点)，热膨胀系数＜1.5×10℃。
2、本发明生产的材料组织结构均匀、性能优良(脆性大大降低，韧性大大提高)、化学稳定性高、使用寿命长，能在热喷涂行业(航空航天、钢铁、石化、机械、轻工、纺织、能源、船舶等)得到广泛应用，有利于获得更好的热喷涂设备和配件，提高设备和配件的使用寿命，降低企业生产成本，为促进我国国民经济发展起着重要作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例中采用的原料除特殊说明外，均为市购。
实施例1
采用高纯氧化物(Al2O3≥99.5wt％，TiO2≥98.5wt％)为原料，按重量比例将氧化铝59％、氧化钛41％混合成炉料。将炉料分批投入三相电弧炉中进行熔炼，控制电极提升保持长弧，(1cm，但不接触)，熔料在2400℃逐步加料，二次电压(电极电压)为100伏，电流为200安，熔液再保温60分钟(保温电流200安)。然后再加料、再加温、再保温，多次重复上述过程，直至得到直径为500mm的熔块。按照常规方法将熔块破碎，再制成所需粒度。熔块通过封闭式机械破碎方法破碎，以避免引入其它杂质。
电熔氧化铝/氧化钛复合材料成品氧化铝含量为58.9％，氧化钛含量为40.1％，三氧化二铁为0.1％，二氧化硅为0.12％，余量为不可避免的杂质。体积密度3.72g/cm3，气孔率0.8％。
实施例2
采用高纯氧化物(Al2O3≥99.5wt％，TiO2≥98.5wt％)为原料，按重量比例将氧化铝62％、氧化钛38％混合成炉料。将炉料分批投入三相电弧炉中进行熔炼，控制电极提升保持长弧，(1.5cm，但不接触)，熔料在2450℃逐步加料，二次电压(电极电压)为120伏，电流为1100安，熔液再保温40分钟(保温电流260安)。然后再加料、再加温、再保温，多次重复上述过程，直至得到直径为500mm的熔块。按照常规方法将熔块破碎，再制成所需粒度。熔块通过封闭式机械破碎方法破碎，以避免引入其它杂质。
电熔氧化铝/氧化钛复合材料成品氧化铝含量为61.1％，氧化钛含量为37.9％，三氧化二铁为0.09％，二氧化硅为0.13％，余量为不可避免的杂质。体积密度3.74g/cm3，气孔率1.0％。
实施例3
采用高纯氧化物(Al2O3≥99.5wt％，TiO2≥98.5wt％)为原料，按重量比例将氧化铝59.5％、氧化钛40.5％混合成炉料。将炉料分批投入三相电弧炉中进行熔炼，控制电极提升保持长弧，(0.8cm，但不接触)，熔料在2450℃逐步加料，二次电压(电极电压)为120伏，电流为2000安，熔液再保温20分钟(保温电流270安)。然后再加料、再加温、再保温，多次重复上述过程，直至得到直径约500mm熔块。按照常规方法将熔块破碎，再制成所需粒度。熔块通过封闭式机械破碎方法破碎，以避免引入其它杂质。
电熔氧化铝/氧化钛复合材料成品氧化铝含量为59.3％，氧化钛含量为39.7％，三氧化二铁为0.09％，二氧化硅为0.1％，余量为不可避免的杂质。体积密度3.78g/cm3，气孔率1.2％。

Claims (6)

1.一种电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，其特征在于：采用高纯度Al2O3和高纯度TiO2作为熔料，进行高温电弧熔化，控制电极与熔料面不接触，电极与熔料面的距离为：0cm＜距离≤2cm，高温电弧熔化后自然冷却形成低碳黑色晶体状熔块，经破碎形成粒度砂。
2.根据权利要求1所述的电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，其特征在于：所述的高纯度Al2O3的Al2O3质量含量≥99.5％。
3.根据权利要求1所述的电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，其特征在于：所述的高纯度TiO2的TiO2质量含量≥98.5％。
4.根据权利要求1所述的电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，其特征在于：所述的高纯度Al2O3与高纯度TiO2的质量比为58～62：42～38。
5.根据权利要求1所述的电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，其特征在于：所述的熔料投入三相电弧炉中逐步加料进行熔化，控制电极电压为100～130伏，电流为200～2000安。
6.根据权利要求5所述的电熔氧化铝/氧化钛复合材料的生产方法，其特征在于：所述的逐步加料进行熔化为：保持熔液温度大于2400℃保温20～60分钟，然后再加料、再加温、再保温，多次重复，直至得到需要尺寸的熔块。
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