[发明专利]一种薄壁铱坩埚的加工方法及薄壁铱坩埚

说明书

本申请涉及坩埚生产技术领域，具体公开了一种薄壁铱坩埚的加工方法及薄壁铱坩埚。加工方法为：S1：制备铱料棒，铱料棒通过将铱合金棒与纯铱棒同轴焊接，所述铱合金棒的长度占铱料棒的1/3‑1/2，铱合金棒为铱锆合金或铱钇合金；S2：将整体铱料棒进行自耗电弧熔炼处理得到含锆或钇的铱圆锭，引弧电流为1600‑1800A，工作电流为2800‑3200A，收弧电流为1600‑2000A；S3：将S2中得到的铱圆锭进行锻造热轧成1.8‑2.2mm的铱板；S4：将S3中得到的铱板经切割加工形成埚帮，使锆或钇含量区域靠近埚口，埚底为纯铱板，将埚帮与埚底焊接得到薄壁铱坩埚。其具有降低使用成本的同时提高铱坩埚的使用寿命的优点。

技术领域

本申请涉及坩埚生产技术领域，更具体地说，它涉及一种薄壁铱坩埚的加工方法及薄壁铱坩埚。

背景技术

铱坩埚广泛应用于人工晶体生长领域，可用于人工晶体行业、人造宝石、蓝宝石长晶法。用于生长难熔氧化物晶体，该坩埚能在2100～2200℃工作几千小时，是重要的贵金属器皿材料。

近年来由于铱价持续上升，为了降低使用成本，铱坩埚持续减薄；但铱坩埚在人工晶体生长领域使用时，由于埚壁减薄，会出现一些新的铱坩埚损坏现象，比如坩埚在长期使用过程中，在坩埚埚口靠近液相线的位置，坩埚的埚帮容易损坏，导致出现渗漏的情况，其主要原因在于在提拉法制备晶体的过程中，坩埚中的高温流体处于持续旋转状态，坩埚埚帮液相线处在高温和旋转应力的作用下，高温蠕变致使该区域坩埚壁减薄损坏。

故当通过将铱坩埚壁减薄来降低使用成本时，使得铱坩埚使用寿命较短；当使用普通厚度的铱坩埚时，使用成本太高。

发明内容

为了解决上述问题，降低使用成本的同时提高铱坩埚的使用寿命，本申请提供一种薄壁铱坩埚的加工方法及薄壁铱坩埚。

第一方面，本申请提供一种薄壁铱坩埚的加工方法，采用如下的技术方案：

一种薄壁铱坩埚的加工方法，包括如下步骤：

S1：制备铱料棒，铱料棒通过将铱合金棒与纯铱棒同轴焊接，所述铱合金棒的长度占铱料棒的1/3-1/2，铱合金棒为铱锆合金或铱钇合金；

S2：将整体铱料棒进行自耗电弧熔炼处理得到含锆或钇的铱圆锭，引弧电流为1600-1800A，工作电流为2800-3200A，收弧电流为1600-2000A；

S3：将S2中得到的铱圆锭进行锻造热轧成1.8-2.2mm的铱板；

S4：将S3中得到的铱板经切割加工形成埚帮，使锆或钇含量区域靠近埚口，埚底为纯铱板，将埚帮与埚底焊接得到薄壁铱坩埚。

通过采用上述技术方案，在加工坩埚的过程中，在铱料棒中一段加入锆或钇，再通过电弧熔炼处理后使得锆或钇弥散在铱圆锭中，通过使添加的锆或钇转化成氧化锆或氧化钇，由于氧化锆和氧化钇本身的高硬度、高熔点、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等，使坩埚帮上端具有更高的使用温度以及力学性能；而靠近埚底的部分埚帮为纯铱板，使其具有较好的塑性；在采用提拉法生长人工晶体时，由于要求有一定氧化气氛，在高温环境下，锆或钇转化成氧化锆或氧化钇使其具有良好的力学性能，进而在液体持续旋转的过程中，在液位线附近的埚帮可有效防止埚壁热蠕变减薄；当晶体提拉结束时，由于仍有超过半数的晶体原料留在坩埚内，这些晶体原料热膨胀系数小于金属坩埚，其凝固时收缩较小，可能导致撑埚；故在坩埚承载液体的多数区域，仍以避免坩埚渗漏为主，对材料的性能仍以塑性为主。因此，坩埚不同区域，对材料性能的需求存在差异性，使埚底附近的埚帮具有较好的塑性，进而避免撑埚变形后发生泄漏；进而不但使坩埚减薄减少了用铱量，并且在坩埚上部的弥散强化，使之抵抗了埚内流体旋转导致的减薄，有效提高的薄壁坩埚的使用寿命，降低使用成本。

优选的，S2中在电弧熔炼前，充入空气，空气流速为1-3L/s，使气压稳定保持在15-22Pa。