[发明专利]一种提高非晶合金冶炼坩埚寿命的方法以及非晶合金的冶炼方法

说明书

技术领域

本发明属于锆基非晶合金冶炼领域，更具体地，本发明涉及一种提高非晶合金冶炼坩埚寿命的方法以及一种非晶合金的冶炼方法。

背景技术

非晶合金自1960年被首次发现以来，一直是研究的热点。20世纪90年代采用多元合金化法，降低了非晶合金的临界冷却速度，实现了块体非晶合金的制备，使该类材料的工程应用成为可能。非晶合金短程有序、长程无序的结构，使其具有高强度、高弹性极限、抗磨损性能良好等优异的力学性能。

锆基非晶由于其优异的非晶形成能力，成为最早商业化的大块非晶之一，锆基非晶母合金大炉冶炼中，熔体活性元素多，流动性好，对坩埚壁的腐蚀渗透能力强，导致坩埚的使用寿命短，增加坩埚的消耗和换坩埚的频率，增加了生产成本，影响了生产效率。常规的坩埚涂层技术能有效增加坩埚内表面致密度，提升坩埚寿命，例如现有技术中提到一种坩埚涂层，先配置好涂层浆料，浆料中含聚乙烯醇等粘接剂成分，喷涂到坩埚内壁，经过高温（1000度以上）长时间烘烤，使涂层与坩埚内壁紧密结合，由于涂层致密，与熔体不易发生反应而改善了坩埚寿命。然而，锆基非晶母合金由于优异的流动性和成分活泼性，由于熔体残料而将涂层剥离连同坩埚内壁一起剥落，会加剧坩埚失效。

发明内容

本发明克服了现有技术中坩埚内壁被损坏导致坩埚失效的技术问题，并提供一种提高非晶合金冶炼坩埚寿命的方法，尤其适用于冶炼活性高、流动性好的非晶合金。

具体地，本发明的技术方案为：

一种提高非晶合金冶炼坩埚寿命的方法，包括：将无机粉末加入至溶剂中配制成悬浮液，然后将悬浮液喷涂到坩埚内壁，在低于600℃的温度下短时烘干，在坩埚内壁形成保护涂层；所述无机粉末为无机氧化物和/或无机氮化物。

一种非晶合金的冶炼方法，包括以下步骤：

S1、先采用本发明提供的方法对坩埚进行处理；

S2、将待冶炼的合金置于经过步骤S1处理的坩埚中，然后将转入熔炼炉中进行熔炼，熔炼完成后浇注得到所述非晶合金。

采用本发明提供的方法对坩埚进行处理，通过将特定组成的悬浮液低温短时烘干，在坩埚内形成一层与坩埚表面附着力较低的保护涂层，其能有效隔绝合金熔体与坩埚内壁直接接触或反应的可能，同时对所冶炼的非晶合金的成分影响不大，且该保护涂层由于与坩埚附着力较低因此在合金冶炼完成后可同残料一起脱落，即其为一次性涂层，不会对坩埚内壁产生实质性破坏，从而可以有效延长坩埚使用寿命。

具体实施方式

本发明提供了一种提高非晶合金冶炼坩埚寿命的方法，包括：将无机粉末加入至溶剂中配制成悬浮液，然后将悬浮液喷涂到坩埚内壁，在低于600℃的温度下短时烘干，在坩埚内壁形成保护涂层；所述无机粉末为无机氧化物和/或无机氮化物。

采用本发明提供的方法对坩埚进行处理，通过将特定组成的悬浮液低温短时烘干，在坩埚内形成一层与坩埚表面附着力较低的保护涂层，其能有效隔绝合金熔体与坩埚内壁直接接触或反应的可能，同时对所冶炼的非晶合金的成分影响不大，且该保护涂层由于与坩埚附着力较低因此在合金冶炼完成后可同残料一起脱落，即其为一次性涂层，不会对坩埚内壁产生实质性破坏，从而可以有效延长坩埚使用寿命。

本发明中，通过将无机粉末与溶剂混合均匀形成悬浮液，然后涂覆到坩埚内壁干燥后即形成一次性的保护涂层。该保护涂层在后续合金冶炼过程中可以隔绝大部分熔体与坩埚壁的直接接触，冶炼结束后，涂层将与少量渗透到涂层中的残料一起剥离坩埚内壁。

本发明中，所述保护涂层的主体成膜组分为无机粉末。所述无机粉末为无机氧化物和/或无机氮化物。其中，所述无机氧化物可以是氧化钇，氧化铝，氧化钙，氧化锆中的一种或多种。而无机氮化物则可以为氮化硅和/或氮化硼，优选为氮化硅。

考虑到本发明采用的悬浮液中不含特殊粘接剂成分，也没有经过高温长时间烘烤，涂层粉末与坩埚内壁附着力小，因此涂层中无机粉末如果颗粒过大，容易在冶炼前脱落。发明人经过多次试验，发现将无级粉末的中值粒径D50控制在1~50微米，优选为2~10微米时，能有效防止保护涂层在冶炼前脱落。

本发明中，所采用的溶剂可以为有机溶剂也可以为无机溶剂，例如可以是去离子水、酒精、丙酮中的任意一种或多种，但不局限于此。所述溶剂的作用是将无机粉末混合均匀，同时产生一定附着力附着在坩埚内壁上即可。