[发明专利]一种带有氧化铝涂层的高纯石墨工具及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种带有氧化铝涂层的高纯石墨工具及其制备方法和用途，所述高纯石墨工具包括高纯石墨基体和氧化铝涂层，所述氧化铝涂层涂覆在所述高纯石墨基体的表面，所述高纯石墨基体的石墨纯度≥4N，其中所述氧化铝涂层采用喷涂方法进行制备，尤其适用于纯度≥5N的高纯铝的熔炼铸造。本发明所述高纯石墨工具中氧化铝涂层和高纯石墨基体的结合强度高，氧化铝涂层不易剥落，有效防止了高纯石墨基体和高纯铝液的接触，保证了高纯铝液的纯度始终在5N以上；此外，即使长时间使用导致高纯石墨基体和高纯铝液发生了接触，高纯石墨基体本身的杂质元素十分微量，进一步保证了高纯铝液的纯度。

技术领域

本发明涉及铝熔炼铸造领域，具体涉及一种带有氧化铝涂层的高纯石墨工具及其制备方法和用途。

背景技术

目前，通常把纯度(铝含量)大于99.8％的纯铝叫做高纯铝(HighpurityAluminium)，高纯铝一般是以优质精铝为原料，采用定向凝固提炼法生产的。其中，高纯铝又可进一步细分为次超高纯铝(铝含量99.5％～99.95％)、超高纯度铝(铝含量99.996％～99.999％)和极高纯度铝(铝含量99.999％以上)。

高纯铝由于具有很好的导电性、可塑性、光反射性、延展性和耐腐蚀性以及极低的导磁性，在以高科技为主导的当今社会里具有广泛的应用。在电子工业领域，高纯铝用于制作高压电容器铝箔、高性能导线、集成电路键合线、计算机外部记忆装置磁盘合金的基体等。在航空航天领域用来开发制作等离子帆。在交通领域用于高速轨道交通配制高性能合金，在高铁、磁悬浮体材料中得到大量的应用。在能源领域用于铝/空气电池的材料，同样质量的铝，其放电量为锌的4倍，可以提供更大的电化学功率。在光学应用方面用于车灯反射罩，天文望远镜铝反射器，大型天文望远镜的反光面。在化工、冶金工业用于制造耐腐蚀反应设备及储存容器，用作真空蒸发材料(镀膜靶材)和喷镀材料等。

截止目前，高纯铝精炼工艺技术可以归结为以下三类：直接净化法、三层液电解精练法和偏析熔炼法。然而，由于铝的化学性质非常活泼，随着精炼得到的高纯铝的铝含量逐渐升高，高纯铝精炼的难度逐渐加大，对高纯铝精炼过程和熔炼铸造过程中所使用的工具的要求也随之加大。现有技术所使用的工具一般采用钢材材质制备，长时间使用容易导致钢材中的Fe、Ni等杂质元素进入高纯铝液，严重影响高纯铝的纯度。

CN103114267A公开了一种钢基体表面氧化铝涂层的制备方法，利用热蒸发方法在结构钢材表面沉积一层铝镀层，然后在保护气氛下退火，从而在钢基体表面获得氧化铝涂层。所述方法虽然可以增强刚基体的耐腐蚀性能，但是由于氧化铝涂层在钢基体上的粘附性不强，容易剥落，导致钢基体和高纯铝液直接接触，仍然存在钢基体中的Fe、Ni等杂质元素进入高纯铝液并影响高纯铝纯度的严重问题。

石墨以其良好的物理和化学性能，逐渐成为金属冶炼中模具制造的首选材料，不仅具有优良的导热、导电性能和耐化学腐蚀性能，还具有良好的润滑和抗磨性。CN102701248A公开了一种高纯氧化铝的生产工艺，CN105420512A公开了一种多熔区区域熔炼生产高纯铝的方法，在金属铝熔炼过程中均采用了石墨熔炼坩埚，但是石墨熔炼坩埚仍然含有Si、S、Fe等杂质元素，存在污染高纯铝液的风险。

综上所述，目前亟需开发一种纯度较高的石墨工具，并在其表面涂覆氧化铝涂层，避免高纯铝液被杂质元素的污染，保证高纯铝在熔炼铸造过程中的质量。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种带有氧化铝涂层的高纯石墨工具及其制备方法和用途，所述高纯石墨工具通过在石墨纯度≥4N的高纯石墨基体上涂覆氧化铝涂层，既能保证氧化铝涂层不易剥落，又能够尽可能地减少高纯石墨基体本身的杂质元素，双重因素保证了高纯铝液的纯度，提高了高纯铝液的产品质量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：