[发明专利]用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料及其制备和涂覆方法

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和涂覆方法，原料中粘结剂占全部组分总质量的40～60％；骨料为粒度800～1000目的Y₂O₃粉；制备方法为：(1)将Al(OH)₃和MgO混合均匀，加水和磷酸，搅拌加热到50～80℃；(2)加入铝粉、CrO₃、锌铬黄和Y₂O₃粉，搅拌均匀；(3)球磨混合；涂覆方法为：不锈钢坩埚内表面打磨，加热到70～90℃；涂料用喷枪喷涂到坩埚内表面，风干后升温到800～850℃保温，随炉冷却。本发明的涂料具有良好的热震性和化学稳定性。

技术领域

本发明属于材料加工成型制造及涂料技术领域，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和涂覆方法。

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，降低铝锂合金性能；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。

有研究在石墨坩埚上等离子喷涂Al₂O₃,然后涂MgO，熔炼铝锂合金；这种方法成本高，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，通常只能熔炼1～2炉。

有研究在不锈钢坩埚内壁先涂Al₂O₃，然后涂MgO，熔炼铝锂合金。这种方法MgO附着力更低，所以只能熔炼1炉，每次熔炼后，请刷涂料，再涂；不适合工业生产。

申请号201811106492.7的发明申请提供了一种磷酸盐为粘结剂，以SiC粉为骨料的涂料，该方案制备流程较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料及其制备和涂覆方法，采用Y₂O₃为骨料，采用耐高温、耐溶蚀的磷酸盐为粘结剂，进一步提高熔炼铝锂合金时涂料的稳定性。

本发明的用于熔炼铝锂合金的不锈钢坩埚涂料的原料组分为粘结剂和骨料，粘结剂占全部组分总质量的40～60％，其余为骨料；所述的粘结剂中按质量百分比含Al(OH)₃ 1～1.5％，MgO 0.5～1％，CrO₃ 0.5～1％，锌铬黄0.8～1.5％，铝粉30～40％，质量浓度80％的磷酸溶液50～60％，余量为水；所述的骨料为粒度800～1000目的Y₂O₃粉。

上述的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为：

(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Y₂O₃粉，搅拌均匀制成浆料；