[发明专利]用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料及其制备方法

说明书

一种用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料及其制备方法，涂料成分按重量百分比为：粘结剂组分30～40％，骨料60～70％；粘结剂组分按重量百分比含Al(OH)₃ 0.6～0.8％，MgO 0.5～0.8％，CrO₃ 0.5～0.6％，锌铬黄0.9～1.2％，铝粉19～25％，磷酸溶液31～48％，余量为水；骨料为粒度800～1000目的碳化硅粉；制备方法为：(1)将Al(OH)3和MgO混合后加入水和磷酸，在搅拌条件下加热到50～80℃；(2)加入铝粉、CrO3、锌铬黄和碳化硅粉，搅拌制成浆料；(3)球磨混合至少2h。本发明的涂料在涂覆后用于熔炼铝锂合金，涂层无开裂脱落等现象，所熔炼的铝锂合金铸锭没有碳化硅以及其他夹杂。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料及其制备方法。

背景技术

铝锂合金由于其比强度高，比刚度高等特点，在航天、航空等领域得到大量应用，大工业生产使用的铝锂合金熔炼炉结构复杂，投资巨大；近年来，铝锂合金在无人机，自行车和轿车等领域开始应用，这些应用需要小截面的坯料，因此需要小容量的熔炼炉，而这些熔炼炉的坩埚大部分采用不锈钢制造；不锈钢在铝锂合金中溶蚀速度较快，使不锈钢坩埚中的Fe，Ni和Cr等元素溶解到铝锂合金熔体中，一方面使合金纯度降低，另一方面这些元素进入合金熔体中产生化合物，降低合金性能；同时坩埚的溶蚀使坩埚的使用寿命降低，同时也增加了坩埚“漏铝”的危险。

为了避免以上问题，简单、经济的方法是在坩埚内壁涂刷涂料；由于铝锂合金熔体的活度高，因此传统的铝合金熔炼坩埚的涂料都与铝锂合金液反应，反应后产生的渣，污染了合金，同时涂料的防护作用消失；现已查明在铝锂合金液中化学稳定(即与铝锂合金液不反应)的材料只有MgO和SiC。

已有研究在石墨坩埚上等离子喷涂Al₂O₃，然后涂MgO，再用于熔炼铝锂合金，该方法成本高，不易在不锈钢坩埚上实现，同时由于MgO附着力低，高温下易脱落，所以熔炼1～2炉就需再次喷涂；还有在不锈钢坩埚内壁先涂Al₂O₃涂层，然后涂MgO，再用于熔炼铝锂合金，MgO附着力更低，所以每次熔炼后，还需要刷涂料，不适合工业生产。

发明内容

针对现有不锈钢坩埚熔炼铝锂合金存在的上述问题，本发明提供一种用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料及其制备方法，利用SiC在铝锂合金液中的化学稳定性，采用耐高温、耐溶蚀的粘结剂，制成用于铝锂合金熔炼坩埚的耐用高效的涂料。

本发明的用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料的原料成分按重量百分比为：粘结剂组分30～40％，骨料60～70％；所述的粘结剂组分按重量百分比含Al(OH)₃ 0.6～0.8％，MgO 0.5～0.8％，CrO₃ 0.5～0.6％，锌铬黄0.9～1.2％，铝粉19～25％，重量浓度85％的磷酸溶液31～48％，余量为水；所述的骨料为粒度800～1000目的碳化硅粉。

上述的原料中，Al(OH)₃的粒度为150～200目，MgO的粒度为200～300目，锌铬黄的粒度为200～300目，铝粉的粒度为300～500目。

本发明的用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料的制备方法按以下步骤进行：

1、将Al(OH)₃和MgO混合均匀，然后加入水和磷酸，在搅拌条件下加热到50～80℃，制成混合溶液；

2、向混合溶液中加入铝粉、CrO₃、锌铬黄和碳化硅粉，搅拌均匀制成浆料；

3、将浆料球磨混合至少2h，制成用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料。

本发明的用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料的使用方法为：