[发明专利]复合多级Y2O3粉坩埚及其采用等静压工艺制作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属熔炼设备，更特别地说，是指一种能够用于真空熔炼高活性金属(Ti、Nb、Hf等金属或合金)的坩埚及其采用等静压工艺制作坩埚的方法。

背景技术

现有真空熔炼高活性金属使用的坩埚材料主要为氧化钙CaO、氧化镁MgO、氮化硼BN、氟化钙CaF₂等，坩埚的使用温度一般为1200～1500℃，对于熔炼Ti、Nb、Hf等金属或合金具有一定困难。

氧化钇(Y₂O₃)陶瓷是一种高性能透明陶瓷，具有优良的耐热、耐腐蚀和高温稳定性。Y₂O₃的熔点大于2400℃，且在高温下难以与某些活泼金属(如Ti、Nb、Hf等金属或合金)发生反应，故可作为潜在的熔炼用耐火材料使用。

但工业生产中氧化钇陶瓷造型困难，烧结时体积变化较大，故传统的耐火材料制备工艺中氧化钇仅是以添加剂形式存在，固相体积分数不到25％，大大降低了产品的使用温度。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有复合多级Y₂O₃粉体材料的坩埚。

本发明的另一目的是提出一种采用等静压工艺制预成形坩埚体、等压或真空高温烧结制复合多级Y₂O₃粉坩埚的方法。

本发明的复合多级Y₂O₃粉坩埚的原料为复合多级Y₂O₃粉材和粘结剂，所述1000g的复合多级Y₂O₃粉材中加入20～100ml的粘结剂。

所述复合多级Y₂O₃粉材是指粒径为0.01μm～0.5μm的第一级Y₂O₃粉材、粒径为0.5μm～10μm的第二级Y₂O₃粉材、粒径为10μm～200μm的第三级Y₂O₃粉材、粒径为200μm～3mm的第四级Y₂O₃粉材和粒径为3mm～5mm的第五级Y₂O₃粉材经混合在一起。所述100g的复合多级Y₂O₃粉材中加入20～40g的第三级Y₂O₃粉材，15～20g的第一级Y₂O₃粉材，15～20g的第二级Y₂O₃粉材，15～20g的第四级Y₂O₃粉材，15～20g的第五级Y₂O₃粉材，并且多级粉材之和为100％；

所述粘结剂可以是质量百分比浓度为3～10％的聚乙烯醇溶液、硅溶胶或质量百分比浓度为20～30％的醋酸锆中的一种；或者是由每100ml的质量百分比浓度为3～10％的聚乙烯醇溶液中加入5～20ml的无水乙醇形成的A组粘结剂；或者是由每100ml的硅溶胶中加入5～20ml的无水乙醇形成的B组粘结剂；或者是由每100ml的质量百分比浓度为20～30％的醋酸锆中加入5～20ml的无水乙醇形成的C组粘结剂。

本发明采用等静压工艺制得复合多级Y₂O₃粉坩埚的步骤为：

第一步：配制坩埚原料

按坩埚自重量的目标成分称取第一级Y₂O₃粉材、第二级Y₂O₃粉材、第三级Y₂O₃粉材、第四级Y₂O₃粉材、第五级Y₂O₃粉材经机械搅拌均匀后得到复合多级Y₂O₃粉材；

然后加入粘结剂经机械搅拌均匀后得到坩埚原料，待用；

用量：每1000g的复合多级Y₂O₃粉材中加入20～100ml的粘结剂；

所述机械搅拌速度为500～1000r/min；