[发明专利]一种高温熔炼坩埚及其处理方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于合金冶炼的技术领域，具体涉及一种适用于高温熔炼工艺之用的熔炼坩埚，及其处理方法与应用。

背景技术

目前，高温熔炼工艺被广泛的应用于合金材料的制备领域。并且由于一般的合金熔炼过程中温度均较高，因此，在金属熔炼过程中均需要使用由极耐火的材料（如粘土、石墨、瓷土、石英或较难熔化的金属铁等）制成的熔炼坩埚。但是，在极高的温度下，待熔炼材料中的活性成分极易与坩埚中含有的氧化物发生化学反应，不仅会造成熔炼坩埚使用寿命缩短，且熔炼后的料渣较难清理，降低了生产效率，也对熔炼的合金材料的性能造成一定的不良影响。

以典型的需要高温熔炼工艺的钕铁硼磁性材料为例，钕铁硼磁性材料因其具有优异的磁性，近年来被广泛应用于汽车、计算机、电子、机械、能源、医疗器械等领域。然而，在钕铁硼磁性材料的高温熔炼过程中，由于钕铁硼的原材料中含有大量的稀土Pr、Nd、Dy和Fe等高熔点的元素，一般需要在1400℃以上的高温下进行熔炼。而在此高温下，钕铁硼溶液中的Pr、Nd、Dy等高活性元素极易与所使用的熔炼坩埚材料中含有的氧化铝、氧化硅等氧化物发生置换反应，并且在较短时间内即会对熔炼过程中所使用的氧化铝坩埚、莫来石坩埚等造成严重的侵蚀，严重影响坩埚的使用寿命，影响坩埚的导热均匀性与安全性，增加了生产成本；并且造成熔炼后的料渣与坩埚表面发生粘连而难以清理，不仅降低了生产效率，且熔炼的合金材料的性能也会受到影响。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的熔炼坩埚在高温熔炼金属时易被侵蚀破坏且熔炼后料渣不易清理的技术问题，进而提供一种使用寿命长、熔炼效果好、且料渣易于清理的高温熔炼坩埚；

本发明进一步公开了所述高温熔炼坩埚的处理方法及其在高温熔炼工艺中的应用。

本发明公开了一种高温熔炼坩埚，所述坩埚的内表面涂覆有包含稀土氧化物的涂层。

所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化镝、氧化钇中的一种或多种的混合物。

所述稀土氧化物的粉末的粒径小于100μm。

所述坩埚为氧化物坩埚。

本发明还公开了一种高温熔炼坩埚的处理方法，包括将所述稀土氧化物涂覆于所述熔炼坩埚的内表面的步骤，得到所述高温熔炼坩埚。

进一步的，在进行所述坩埚的处理过程中，还可以选用一些本领域所知的可行性溶剂将所述稀土氧化物均质混匀后，利用溶剂的性能将所述稀土氧化物涂覆于所述熔炼坩埚的内表面。

具体而言，所述处理方法还包括将所述稀土氧化物与有机溶剂和/或水合硅酸盐混合的步骤，再将含有稀土氧化物的混合液喷涂于所述熔炼坩埚的内表面并选择性烘干。

优选的，所述有机溶剂为醇。

更优的，所述稀土氧化物与所述有机溶剂和/或水合硅酸盐的质量比为1:1-3，并进一步优选为1:2。

所述处理方法中提及的涂覆及喷涂的方法采用现有技术中本领域技术人员可知的可实现涂覆的方案实现即可。

本发明该公开了所述高温熔炼坩埚在高温合金熔炼工艺中的应用，可有效解决现有技术中坩埚在高温熔炼工艺中易损坏的问题。

本发明该公开了所述高温熔炼坩埚的处理方法在高温合金熔炼工艺中的应用。

本发明还公开了一种高温合金熔炼工艺，包括如下步骤：

（1）取常规熔炼坩埚，在每次熔炼放料前，按照所述方法对所述常规熔炼坩埚进行处理，得到所述高温熔炼坩埚；

（2）按照正常工艺流程放置原材料并进行抽真空熔炼处理。

本发明还公开了稀土氧化物用于处理熔炼坩埚以改善其高温熔炼性能的应用。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的高温熔炼坩埚，以现有技术中的常规坩埚为原材料，通过在其内表面涂覆有包含稀土氧化物的涂层，借助于稀土氧化物熔点高且化学性质稳定的特点，可在所述坩埚的内表面形成耐高温保护膜，可有效的防止高温工艺下，熔炼坩埚中的氧化铝、氧化硅等氧化物在高温熔炼时与熔炼合金液发生置换反应，所述高温熔炼坩埚具有良好的防侵蚀效果，使用寿命长，且熔炼后的熔渣清理方便；

（2）本发明所述的高温熔炼坩埚，所述涂层由稀土氧化物和有机溶剂构成，借助于所选溶剂的良好分散性，使得所述稀土氧化物形成的保护膜具有更好的均匀分散的效果，并对所述稀土氧化物、有机溶剂以及两者的用量进行了优选，防侵蚀效果显著，且便于熔渣清理；