[发明专利]利用冷坩锅熔炉装置制造锆基非晶合金方法

说明书

技术领域

本发明涉及非晶合金的制造技术领域，特别是涉及利用冷坩锅熔炉装置制造锆基非晶合金方法。

背景技术

非晶合金因具有强度、硬度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性、软磁性和超导性等方面的优良特性，其在电子、机械、化工等领域都得到了广泛应用。

现有技术在制备非晶合金时是在真空室内通过高周波熔炉熔融材料。然而，现有技术中的高周波熔炉通常使用密度较高的石墨坩埚，而石墨坩埚本身的碳元素在高温下极易与非晶合金中的金属元素结合形成碳化物，如果碳化物大量形成，会影响材料性能，另外，混有碳化物的熔汤在射出时对产品成形会造成恶劣影响，即碳化物会混入到合金产品内部或者合金产品表面，如果碳化物混入到合金产品内部或者合金产品表面，不但影响合金产品的质量，而且在对合金产品进行加工或者后处理时存在难加工难处理的问题。而且，由于石墨坩埚在使用的过程中会被耗损和变形，使得需要经常更换石墨坩埚，从而造成生产成本的提高。再则，由于与石墨坩埚配套使用的还有耐火材料和石灰泥，需额外增加成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处而提供利用冷坩锅熔炉装置制造锆基非晶合金方法，该方法能够防止锆基非晶合金的原材料以外的其它异物混入以制备清洁的锆基非晶合金。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

提供利用冷坩锅熔炉装置制造锆基非晶合金方法，包括以下步骤：

步骤一，利用冷坩埚熔炉装置熔融锆基非晶合金的原材料，得到锆基合金锭；

步骤二，将步骤一得到锆基合金锭进行压铸，得到锆基非晶合金；

其中，所述冷坩埚熔炉装置包括铜坩埚体、缠绕于所述铜坩埚体外壁的高频感应线圈、以及设置于所述铜坩埚体外壁和底部的并用于通入冷却液体的冷却管道；

所述锆基非晶合金由以下原子百分比的原子组成：Zr 57%，Cu 15.4%，Ni 12.6%，Al 10%，Nb 5%。

上述技术方案中，所述步骤一利用冷坩埚熔炉装置熔融锆基非晶合金的原材料以制备锆基合金锭，具体包括以下步骤：

步骤A，熔融室抽气并灌入惰性气氛：将所述冷坩埚熔炉装置的熔融室抽气至一定真空度后，然后往所述熔融室灌入一定体积的惰性气氛；

步骤B，母合金的制备：将所述锆基非晶合金所需的Nb金属和部分Ni金属放入到冷坩埚熔炉装置的铜坩埚体内以一定熔炼温度进行熔炼，然后往设置于所述铜坩埚体外壁和底部的冷却管道通入冷却液体进行冷却，得到母合金；

步骤C，锆基合金锭的制备：将步骤B得到的母合金和所述锆基非晶合金所需的Zr金属、Cu金属、Al金属和剩余的Ni金属，置于所述冷坩埚熔炉装置的铜坩埚体内以一定熔炼温度进行熔炼得到熔汤，然后往设置于所述铜坩埚体外壁和底部的冷却管道通入冷却液体对所述熔汤进行冷却，得到锆基合金锭。

上述技术方案中，所述步骤A中，将所述冷坩埚熔炉装置的熔融室抽气至10^-4torr~10^-8torr的真空度。

上述技术方案中，所述步骤A中，往所述熔融室灌入占所述熔融室体积的20%~30%的惰性气氛。

上述技术方案中，所述步骤B中，将所述锆基非晶合金所需的Nb金属和部分Ni金属按照重量比为51:49混合。

上述技术方案中，所述步骤B在制备母合金和所述步骤C在制备锆基合金锭时，所述熔炼温度为2500℃~3500℃。

上述技术方案中，所述步骤C中，对所述熔汤在20分钟~30分钟内将熔汤冷却至900℃~950℃。

上述技术方案中，所述步骤A中，所述惰性气氛为氮气或者惰性气体。

上述技术方案中，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种。

上述技术方案中，所述冷却液体为冷却水，所述冷却水的温度为50℃~100℃。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供的利用冷坩锅熔炉装置制造锆基非晶合金方法，在制备锆基非晶合金时，由于通过冷坩埚熔炉装置的铜坩埚体对原材料进行熔融，从而能够避免现有技术中石墨坩埚中的碳元素与金属材料中的金属元素发生碳化反应生成碳化物，进而避免碳化物混入到熔汤中，从而使得熔汤材料的清洁度高，且能够保持熔融室中的清洁状态，大大提高了锆基非晶合金产品的质量。

（2）本发明提供的利用冷坩锅熔炉装置制造锆基非晶合金方法，由于采用铜坩埚体替代现有技术中的石墨坩埚，从而避免了现有技术中因石墨坩埚在使用过程中的损耗和变形而要经常更换石墨坩埚，从而大大地降低了生产成本。