[发明专利]一种高纯铝熔炼铸造用涂料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种高纯铝熔炼铸造用涂料及其制备方法和用途，所述涂料按质量百分含量由20％～30％的氧化铝、1％～3％的聚乙烯醇和余量水组成；本发明通过省略涂料中的表面活性剂、除氧化铝外的其他耐火材料、助溶剂和溶剂，解决了现有涂料本身对铝液或合金液的污染问题；所述涂料应用于高纯铝熔炼铸造领域，不仅不污染铝液或合金液，而且与器具粘附效果好，涂料无裂纹和脱落现象，有利于提升熔炼铸造产品的纯度和品质。

技术领域

本发明涉及熔炼铸造领域，尤其涉及一种高纯铝熔炼铸造用涂料及其制备方法和用途。

背景技术

铝及铝合金的强度低且塑性好，适宜用作各种加工材料或铸造零件，应用广泛，其中，高纯铝及高纯铝合金作为芯片中的连接线在集成电路中广泛应用，主要是制作高纯铝或高纯铝合金溅射靶材。

在工业生产中，铝及铝合金的熔炼过程一般采用铸铁坩埚、陶瓷坩埚或石墨坩埚，其中陶瓷坩埚和石墨坩埚由于价格较贵且传热率低而应用受到限制，铸铁坩埚因价格便宜且传热率高被广泛应用。但是铸铁坩埚中的有害元素易进入铝液中，破坏铝及铝合金的性能和纯度。同时，在铸造过程中，与铝液直接接触的设备和工具还包括：流道槽内壁、结晶器上方的分配盘内壁、除气机的转子和挡板、搅拌杆、取样勺、活动挡板和扒渣用的勺子等，这些设备和工具的材质中主要有石墨、铸铁和耐火材料等，其中的有害元素容易污染铝液，降低铝及铝合金的性能和纯度。

针对上述问题，人们普遍采用在这些器具表面涂覆涂料的方法，提高器具的使用寿命，并避免铝液的污染。

CN107309390A公开了一种醇基铸造涂料，对涂料的成分进行了特殊的复配处理，包括高铝粉、硅粉、叶石蜡粉、改性多晶莫来石纤维、助溶剂、悬浮剂、粘结剂、表面活性剂和溶剂，有效地提升了涂料的耐温和耐冲击性，较好的改善了铸造件表面粗糙度；但该涂料未考虑涂料本身对合金液的污染，涂料的粘附性和涂料易产生裂纹等问题，对铸造件产品的纯度有一定影响。

CN101830720A公开了一种熔炼铝合金用铁坩埚复合涂料，该涂料一定程度上解决了现有单一物质及调配剂组成的涂料与铁坩埚的膨胀系数较大，使涂料层易发生裂纹的问题，但该涂料中添加了石墨粉、氧化锌和硼酸等物质，这些涂料物质中的有害元素将不可避免的进入铝液中，造成二次污染，影响产品纯度。

综上，可以看出针对铸造的涂料研究较多，但这些涂料中通常都会含有耐火材料、助溶剂或其他无机成分(如硅粉、石墨和氧化锌等)，这些涂料可较好的应用于普通的铝合金。但是高纯铝及高纯铝合金溅射靶材纯度一般要求在5N(99.999wt％)以上，其制造过程对纯度要求非常高，单个杂质元素超过2ppm就无法得到纯度合格的铸锭，不能用来制作靶材，上述涂料由于涂料本身容易在铝液中引入杂质而无法应用在高纯铝熔炼铸造上。

CN104889036A公开了一种精铝提纯用铁基坩埚防护复合涂层，包括含氧化铝和磷酸二氢铝的隔离层，和含氮化硼、聚乙烯醇和磷酸二氢铝的减磨层，该涂层可适用于精铝提纯过程，一定程度上缓解了涂料与铁的热膨胀系数差异和裂纹的产生率；但所述涂层需要烧结制备，涂覆过程复杂，且涂层中含氮化硼等物质，同样未考虑涂料本身对铝液的污染问题。

以上可以看出，为解决涂料与铁基坩埚的粘附性和产生裂纹的问题，现有技术一般通过在涂料中加入热膨胀剂、助溶剂、减磨剂、硅粉等无机成分和表面活性剂等物质增加涂料的粘附性能，减少裂纹的产生，但现有技术并未考虑到涂料本身对铝液或合金液的污染问题。

因此，在克服现有涂料粘附性差和易产生裂纹等问题的同时，开发出一种本身不污染铝液的优质涂料是进一步保障高纯铝熔炼铸造过程中铝液或合金液纯度的关键。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明通过省略现有涂料中除氧化铝外的其他耐火材料、表面活性剂、助溶剂和溶剂等材料，将氧化铝粉末、聚乙烯醇和水进行特定含量的复配，得到一种高纯铝熔炼铸造用涂料，不仅解决了现有涂料本身对铝液或合金液的污染问题，同时可实现涂料与器具粘附效果佳，无裂纹及脱落现象等效果。