[发明专利]一种精密铸造用氧化锆坩埚及其热处理方法有效

专利信息
申请号: 201811504720.6 申请日: 2018-12-10
公开(公告)号: CN109516802B 公开(公告)日: 2021-09-21
发明(设计)人: 薛志岗;王帅;庞佳敏;董国强 申请(专利权)人: 江苏省陶瓷研究所有限公司
主分类号: C04B35/482 分类号: C04B35/482;C04B35/66;C22C16/00;C04B35/622;C04B35/64
代理公司: 无锡市天宇知识产权代理事务所(普通合伙) 32208 代理人: 蒋何栋
地址: 214200 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 精密 铸造 氧化锆 坩埚 及其 热处理 方法
【说明书】:

发明公开了一种精密铸造用氧化锆坩埚,其特征在于,包括以下质量百分比的组分:10%~25%的150μm电熔单斜锆粉,10%~25%的150μm电熔稳定锆粉,5%~15%的75μm电熔单斜锆粉,5%~15%的3μm电熔单斜锆粉,5%~15%的0.8μm单斜锆粉,15%~25%的1.0μm化学镁稳定锆,3%~8%的0.8μm化学钇稳定锆和1%~4%的氧化镁。同时,本发明还公开了上述精密铸造用氧化锆坩埚的热处理方法。本发明对不同粒径氧化锆的稳定相和单斜相进行配比设计,对烧成后的坩埚采用特定工艺进行热处理,并对稳定剂采用复合设计,得到热膨胀系数较低、具有良好抗热震性能。

技术领域

本发明属于高温耐火材料领域,具体涉及一种精密铸造用氧化锆坩埚及其制备方法。

背景技术

氧化锆的熔点高达2700℃,即使加热到1900多摄氏度也不会与熔融的铝、铁、镍、铂等金属,硅酸盐和酸性炉渣等发生反应,所以用氧化锆材料制作的坩埚能成功地熔炼铂、钯、钌、铯等铂族贵金属及其合金,亦可用来熔炼钾、钠、石英玻璃以及氧化物和盐类等。但是,目前市场上提供的氧化锆坩埚产品往往抗热震性能较低,其主要原因如下:氧化锆具有单斜(Monoclinic)、四方(Tetragonal)、立方(Cubic)三种不同晶型,并且三种晶型随温度变化可以相互转变。在温度升到1170℃左右时,粒径在微米甚至更大尺寸的氧化锆晶体会发生从单斜相向四方相的转变(t-m相变),并伴有7%-9%的体积收缩,这种体积变化容易引起氧化锆材料的损伤,降低了氧化锆坩埚的抗热震性能,因此减轻t-m相变对材料的损伤是氧化锆坩埚制造的关键性技术。

目前采用的降低t-m相变对氧化锆材料损伤的方法是,在氧化锆中加入氧化镁、氧化钙、氧化钇等稳定剂,使氧化锆在高温下形成全稳定的立方氧化锆,这样就可以减少甚至消除在1170℃左右发生的t-m相变,减少因相变产生的体积变化而导致的损伤。

但是这个方法存在明显的不足:全稳定的立方相氧化锆具有较高的热膨胀系数(约11×10-6/K),而热膨胀系数越高则材料的抗热震性能越差,因此采用全稳定立方相的氧化锆坩埚,仍然不能够具备较好的抗热震性能。

发明内容

发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种精密铸造用氧化锆坩埚。

本发明的另一目的在于提供上述精密铸造用氧化锆坩埚的热处理方法。

技术方案:为了达到上述发明目的,本发明具体是这样来完成的:一种精密铸造用氧化锆坩埚,包括以下质量百分比的组分:10%~25%的150μm电熔单斜锆粉,10%~25%的150μm电熔稳定锆粉,5%~15%的75μm电熔单斜锆粉,5%~15%的3μm电熔单斜锆粉,5%~15%的0.8μm单斜锆粉,15%~25%的1.0μm化学镁稳定锆,3%~8%的0.8μm化学钇稳定锆和1%~4%的氧化镁。

其中,所述精密铸造用氧化锆坩埚的热处理方法,包括以下步骤:

(1)将制备好的坩埚置于加热炉中,开始加热升温;

(2)室温~1500℃:升温速度1℃/min ,升温至1500℃;

(3)1500℃:恒温保温3~6h;

(4)1500~1300℃:自然降温;

(5)1300℃:恒温保温3~6h;

(6)1300~1100℃:自然降温;

(7)1100℃:恒温保温3~6h;

(8)1100℃以下:自然降温至200℃或以下。

有益效果:本发明与传统技术相比,存在以下优点:

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