[发明专利]一种具有Y2O3抗侵蚀涂层坩埚及其采用注浆成型工艺制Y2O3抗侵蚀涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作在坩埚内壁的涂层材料。更特别地说，是指一种采用注浆成型工艺将Y₂O₃制作在现有坩埚基体内壁，然后经高温烧结得到具有Y₂O₃抗侵蚀涂层的新型坩埚。

背景技术

高温合金是制造涡轮发动机的关键材料，在航空、航天领域占有重要的地位，因此高温合金的熔炼是近年来材料加工方向研究的重点之一，研究结果表明高温合金熔炼过程中混入的杂质元素和夹杂物对合金性能具有重大影响，因而高温合金的超纯净熔炼具有十分重要的意义，对熔炼用坩埚的化学稳定性和抗侵蚀性提出了更高的要求。

近年来陶瓷坩埚在高温合金熔炼中起到越来越重要的作用，Y₂O₃坩埚、Al₂O₃坩埚或者ZrO₂坩埚等高温氧化物坩埚因具有较好的耐热性和抗热震性已在合金熔炼中得到应用。然而目前成型出的Y₂O₃坩埚、Al₂O₃坩埚以及ZrO₂坩埚通常是由粗颗粒级配制得的，坩埚基体晶粒大小不均匀、粗颗粒与细颗粒间结合松散、甚至存在较大孔隙，在高温熔炼的过程中，制作坩埚的材料易混入被熔物中，影响被熔物的性能。此外表面不致密坩埚的抗熔体渗透性差，严重影响坩埚的使用寿命。因此有必要发展一种高抗熔体渗透性和高抗侵蚀性的涂层坩埚。

氧化钇(Y₂O₃)是一种难熔氧化物，其熔点高达2400℃以上，1500℃下的分解压为1.62×10^-2MPa。Y₂O₃陶瓷不仅具有优良的耐热性和高温稳定性，而且具有较好的化学稳定性，是制作合金熔炼用坩埚涂层的首选材料。此外，由于Y₂O₃的高化学稳定性，在高温下不易与Ti、Al等活泼金属发生反应，因此Y₂O₃抗侵蚀涂层坩埚将显著提高Al₂O₃坩埚、ZrO₂坩埚的化学稳定性。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有Y₂O₃抗侵蚀涂层的新型坩埚，是采用注浆成型工艺将Y₂O₃抗侵蚀涂层浆料制备在现有坩埚基体内壁上。本发明的具有Y₂O₃抗侵蚀涂层坩埚能够提高坩埚基体的抗熔体渗透性和抗熔体侵蚀性。

本发明的目的之二是提出一种采用注浆成型工艺将Y₂O₃抗侵蚀涂层浆料制备在坩埚基体内壁的方法，该涂层制备方法是通过控制注浆吸浆时间来实现成型厚度的控制，成型方法简单可控，制得的新型坩埚具有更高的化学稳定性和更低的孔隙率，提高了原坩埚的抗熔体渗透性和抗熔体侵蚀性。

本发明的一种具有Y₂O₃抗侵蚀涂层坩埚，该具有Y₂O₃抗侵蚀涂层坩埚由坩埚基体和Y₂O₃抗侵蚀涂层构成，且Y₂O₃抗侵蚀涂层制备在坩埚基体的内壁上。该坩埚能够适用于1600℃～2000℃高温环境下使用。

一种采用注浆成型工艺制具有Y₂O₃抗侵蚀涂层坩埚的方法，其有下列步骤：

第一步：制Y₂O₃抗侵蚀浆料

Y₂O₃抗侵蚀浆料由多级Y₂O₃原料粉、分散剂、粘结剂和去离子水组成，各组分经充分混合后得到流动性良好的浆料，其中，100ml的去离子水中加入125.00g～409.09g的多级Y₂O₃原料粉、1.25g～5.00g的分散剂和0.80g～3.20g的粘结剂；

所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；

所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；