一種氧化鋯鉬合金電極的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種氧化鋯鉬合金電極的制備方法，該方法為：一、將鉬粉和ZrO2粉末混合均勻，得到合金粉末；二、采用冷等靜壓將合金粉末壓制成合金棒；三、將合金棒置于中頻感應燒結爐中燒結，得到燒結合金棒；四、將燒結合金棒置于馬弗爐中加熱保溫，對保溫后的燒結合金棒進行多火次鍛造，得到鍛造合金棒；五、對鍛造合金棒進行機加工，得到鉬合金電極半成品；六、對鉬合金電極半成品進行消應力退火，得到成品氧化鋯鉬合金電極。采用本發明的方法制備的氧化鋯鉬合金電極的再結晶溫度高、高溫力學性能高，再結晶溫度大于1250℃，耐玻璃侵蝕性能好，使用壽命比純鉬電極提高25％以上，并且不會污染玻璃溶液使其發生著色。
【專利說明】一種氧化錯纟目合金電極的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于合金電極制備【技術領域】，具體涉及一種氧化鋯鑰合金電極的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 鑰是一種難熔金屬，具有較高的高溫機械性能、良好的熱傳遞性能和導電性能、較 低的膨脹系數和非著色性，是玻璃工業電熔窯中使用最廣泛的電極材料。由于純鑰電極再 結晶溫度低，高溫下玻璃熔體中的一些組份，特別是一些澄清劑、脫色劑等少量添加劑的存 在會加速鑰電極的侵蝕，使得鑰電極在高溫下易出現脆化和斷裂，甚至掉落在熔融態的玻 璃溶液中，嚴重影響工業生產的正常開展，直接導致純鑰電極使用壽命降低。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種氧化鋯鑰合 金電極的制備方法。該方法易于控制，操作簡便、安全、可靠，可以規模化生產，制備的氧化 鋯鑰合金電極的再結晶溫度高、高溫力學性能高，再結晶溫度大于1250°c，耐玻璃侵蝕性能 好，使用壽命比純鑰電極提高25%以上，并且不會污染玻璃溶液使其發生著色。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種氧化鋯鑰合金電極的制備 方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0005] 步驟一、將鑰粉和Zr02粉末混合均勻，得到M〇-Zr02合金粉末；所述Zr02粉末的質 量為鑰粉質量的0. 85%?6. 0% ;
[0006] 步驟二、采用冷等靜壓將步驟一中所述M〇-Zr02合金粉末壓制成M〇-Zr02合金棒；
[0007] 步驟三、將步驟二中所述此-21〇2合金棒置于中頻感應燒結爐中，在1980°C? 2150°C下保溫燒結5h?8h，隨爐冷卻得到M〇-Zr02燒結合金棒；
[0008] 步驟四、將步驟三中所述M〇-Zr02燒結合金棒置于馬弗爐中，在氫氣或氬氣保護下 加熱至1450°C?1500°C后保溫40min?90min，對保溫后的M〇-Zr02燒結合金棒進行多火 次鍛造，鍛造的火次變形量為9%?14%，得到M〇-Zr02鍛造合金棒；
[0009] 步驟五、對步驟四中所述M〇-Zr02鍛造合金棒進行機加工，得到氧化鋯鑰合金電極 半成品；
[0010] 步驟六、在氫氣或氬氣保護下，對步驟五中所述鑰合金電極半成品進行消應力退 火，得到成品氧化鋯鑰合金電極。
[0011] 上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟一中所述Zr02粉末 為分析純Zr02粉末。
[0012] 上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟一中所述鑰粉的平 均費氏粒度為1. 5iim?3. 5iim，松裝密度為0? 90g/cm3?1. 25g/cm3。
[0013]上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟二中所述壓制的壓 力為l8〇MPa?2〇OMPa，保壓時間為8min?lOmin。
[0014] 上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟四中第一火次和第 二火次鍛造的火次變形量均為9%?10%。
[0015] 上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟四中所述鍛造的總 變形量為65%以上。
[0016] 上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟四鍛造過程中相鄰 兩火次之間對鍛造后的M〇-Zr02燒結合金棒進行回火，回火的溫度為1450°C?1500°C，保 溫時間為15min?25min。
[0017] 上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，每火次鍛造一模次，每火 次鍛造的終鍛溫度不小于1350°C。
[0018] 上述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟六中所述消應力退 火的溫度為900°C?1000°C，保溫時間為30min?120min。
[0019] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0020] 1、本發明的制備方法易于控制，操作簡便、安全、可靠，可以規模化生產。
[0021] 2、本發明向鑰粉中添加少量氧化鋯粉末，由于玻璃組分中本身含有一定比例的氧 化鋯，因此本發明制備的氧化鋯鑰合金電極不會使玻璃溶液著色，采用該電極熔制的玻璃 品質可以得到保障。
[0022] 3、本發明通過控制鍛造的溫度和變形量，采用加熱一火鍛造一個模次，相鄰兩火 次之間需要對鍛造后的M〇-Zr02燒結合金棒進行回火處理，優選第一火次和第二火次的變 形量控制在9%?10%，終鍛溫度不小于1350°C，可以防止此-21~02合金棒發生開裂，并保 證M〇-Zr02成品鍛造合金棒的相對密度大于99%以上，充分保證電極的致密性。
[0023] 4、與純鑰電極相比，采用本發明方法制備的氧化鋯鑰合金電極的再結晶溫度 高、高溫力學性能高，在氫氣氣氛下經1450°C電阻爐退火180分鐘后的室溫抗拉強度為 550MPa?620MPa，延伸率為6%?10%，再結晶溫度大于1250°C，耐玻璃侵蝕性能好，使用 壽命比純鑰電極提高25%以上，并且不會污染玻璃溶液使其發生著色。
[0024] 下面通過實施例，對本發明技術方案做進一步的詳細說明。
【具體實施方式】
[0025] 實施例1
[0026] 本實施例包括以下步驟：
[0027] 步驟一、將30kg鑰粉和255g分析純Zr02粉末置于V型混料機中混合均勻，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述鑰粉的平均費氏粒度為1. 5ym，松裝密度為0. 90g/cm3;
[0028] 步驟二、采用冷等靜壓將步驟一中所述M〇-Zr02合金粉末壓制成M〇-Zr02合金棒； 所述壓制的壓力為180MPa，保壓時間為8min;
[0029] 步驟三、將步驟二中所述此-21〇2合金棒置于中頻感應燒結爐中，在1980°C下保溫 燒結6h，隨爐冷卻得到〇 110mm，密度為9. 75g/cm3的M〇-Zr02燒結合金棒；
[0030] 步驟四、將步驟三中所述M〇-Zr02燒結合金棒置于馬弗爐中，在氫氣保護下加熱 至1450°C后保溫90min，對保溫后的M〇-Zr02燒結合金棒進行九火次鍛造，每火次鍛造一模 次，鍛造的火次變形量依次為 9%、9. 2%、9. 7%、10. 2%、10. 8%、11. 4%、12. 1%、12. 9%和 13.8%，得到〇65臟的此-21<)2鍛造合金棒；所述鍛造的總變形量為65% ;鍛造過程中相 鄰兩火次之間對鍛造后的M〇-Zr02燒結合金棒進行回火，回火的溫度為1450°C，保溫時間為 15min，每火次鍛造的終鍛溫度不小于1350°C;
[0031] 步驟五、對步驟四中所述M〇-Zr02鍛造合金棒進行機加工，得到〇60mm的氧化鋯 鑰合金電極半成品；
[0032] 步驟六、在氫氣保護下，對步驟五中所述鑰合金電極半成品進行消應力退火，得到 成品氧化鋯鑰合金電極；所述消應力退火的溫度為900°C，保溫時間為60min。
[0033] 本實施例制備的氧化鋯鑰合金電極在氫氣氣氛下經1450°C電阻爐退火180分鐘 后的室溫抗拉強度為550MPa，延伸率為10%。
[0034] 實施例2
[0035] 本實施例包括以下步驟：
[0036] 步驟一、將30kg鑰粉和900g分析純Zr02粉末置于V型混料機中混合均勻，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述鑰粉的平均費氏粒度為2. 85ym，松裝密度為1. 08g/cm3;
[0037] 步驟二、采用冷等靜壓將步驟一中所述M〇-Zr02合金粉末壓制成M〇-Zr02合金棒； 所述壓制的壓力為200MPa，保壓時間為lOmin;
[0038] 步驟三、將步驟二中所述此-21〇2合金棒置于中頻感應燒結爐中，在2000°C下保溫 燒結7h，隨爐冷卻得到0 200mm，密度為9. 45g/cm3的M〇-Zr02燒結合金棒；
[0039] 步驟四、將步驟三中所述M〇-Zr02燒結合金棒置于馬弗爐中，在氬氣保護下加熱至 1470°C后保溫90min，對保溫后的M〇-Zr02燒結合金棒進行十火次鍛造，每火次鍛造一模次， 鍛造的火次變形量依次為 9. 8%、9. 2%、9. 7%、9. 1%、10. 7%、10%、11. 9%、1L2%、9%和 14%，得到〇 115mm的M〇-Zr02鍛造合金棒；所述鍛造的總變形量為67% ;鍛造過程中相鄰 兩火次之間對鍛造后的M〇-Zr02燒結合金棒進行回火，回火的溫度為1470°C，保溫時間為 20min，每火次鍛造的終鍛溫度不小于1350°C;
[0040] 步驟五、對步驟四中所述M〇-Zr02鍛造合金棒進行機加工，得到①110mm的氧化锫 鑰合金電極半成品；
[0041] 步驟六、在氬氣保護下，對步驟五中所述鑰合金電極半成品進行消應力退火，得到 成品氧化鋯鑰合金電極；所述消應力退火的溫度為960°C，保溫時間為120min。
[0042] 本實施例制備的氧化鋯鑰合金電極在氫氣氣氛下經1450°C電阻爐退火180分鐘 后的室溫抗拉強度為600MPa，延伸率為7%。
[0043] 實施例3
[0044] 本實施例包括以下步驟：
[0045] 步驟一、將30kg鑰粉和1500g分析純Zr02粉末置于V型混料機中混合均勻，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述鑰粉的平均費氏粒度為3. 32ym，松裝密度為1. 16g/cm3;
[0046] 步驟二、采用冷等靜壓將步驟一中所述M〇-Zr02合金粉末壓制成M〇-Zr02合金棒； 所述壓制的壓力為190MPa，保壓時間為lOmin;
[0047] 步驟三、將步驟二中所述此-21〇2合金棒置于中頻感應燒結爐中，在2100°C下保溫 燒結8h，隨爐冷卻得到〇48mm，密度為9. 33g/cm3的M〇-Zr02燒結合金棒；
[0048] 步驟四、將步驟三中所述M〇-Zr02燒結合金棒置于馬弗爐中，在氫氣保護下加熱 至1480°C后保溫60min，對保溫后的M〇-Zr02燒結合金棒進行十四火次鍛造，每火次鍛造一 模次，鍛造的火次變形量依次為 9. 3%、10%、12%、12. 9%、13. 8%、10. 5%、11%、11. 7%、 12.5%、13.3%、10.8%、11.4%、12%和12.9%，得到〇20臟的]?〇-21'0 2鍛造合金棒；所述 鍛造的總變形量為82. 6% ;鍛造過程中相鄰兩火次之間對鍛造后的M〇-Zr02燒結合金棒進 行回火，回火的溫度為1480°C，保溫時間為25min，每火次鍛造的終鍛溫度不小于1350°C;
[0049] 步驟五、對步驟四中所述M〇-Zr02鍛造合金棒進行機加工，得到〇 15mm的氧化鋯 鑰合金電極半成品；
[0050] 步驟六、在氫氣保護下，對步驟五中所述鑰合金電極半成品進行消應力退火，得到 成品氧化鋯鑰合金電極；所述消應力退火的溫度為980°C，保溫時間為30min。
[0051] 本實施例制備的氧化鋯鑰合金電極在氫氣氣氛下經1450°C電阻爐退火180分鐘 后的室溫抗拉強度為620MPa，延伸率為6%。
[0052] 實施例4
[0053] 本實施例包括以下步驟：
[0054] 步驟一、將30kg鑰粉和1800g分析純Zr02粉末置于V型混料機中混合均勻，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述鑰粉的平均費氏粒度為3. 5ym，松裝密度為1. 25g/cm3 ;
[0055] 步驟二、采用冷等靜壓將步驟一中所述M〇-Zr02合金粉末壓制成M〇-Zr02合金棒； 所述壓制的壓力為200MPa，保壓時間為9min;
[0056] 步驟三、將步驟二中所述此-21〇2合金棒置于中頻感應燒結爐中，在2150°C下保溫 燒結5h，隨爐冷卻得到〇 110mm，密度為9. 28g/cm3的M〇-Zr02燒結合金棒；
[0057] 步驟四、將步驟三中所述M〇-Zr02燒結合金棒置于馬弗爐中，在氬氣保護下加熱 至1500°C后保溫40min，對保溫后的M〇-Zr02燒結合金棒進行九火次鍛造，每火次鍛造一模 次，鍛造的火次變形量依次為 9%、9. 2%、9. 7%、10. 2%、10. 8%、11. 4%、12. 1%、12. 9%和 13.8%，得到〇65臟的此-21<)2鍛造合金棒；所述鍛造的總變形量為65% ;鍛造過程中相 鄰兩火次之間對鍛造后的M〇-Zr02燒結合金棒進行回火，回火的溫度為1500°C，保溫時間為 25min，每火次鍛造的終鍛溫度不小于1350°C;
[0058] 步驟五、對步驟四中所述M〇-Zr02鍛造合金棒進行機加工，得到①60mm的氧化锫 鑰合金電極半成品；
[0059] 步驟六、在氬氣保護下，對步驟五中所述鑰合金電極半成品進行消應力退火，得到 成品氧化鋯鑰合金電極；所述消應力退火的溫度為l〇〇〇°C，保溫時間為120min。
[0060] 本實施例制備的氧化鋯鑰合金電極在氫氣氣氛下經1450°C電阻爐退火180分鐘 后的室溫抗拉強度為580MPa，延伸率為9%。
[0061] 對本發明實施例1至實施例4制備的成品氧化鋯鑰合金電極的理化性能進行檢 測，結果見表1。
[0062] 表1氧化鋯鑰合金棒狀電極的理化性能指標
[0063]
【權利要求】
1. 一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、將鑰粉和Zr02粉末混合均勻，得到M〇-Zr02合金粉末；所述Zr02粉末的質量為 鑰粉質量的0.85%?6.0% ; 步驟二、采用冷等靜壓將步驟一中所述M〇-Zr02合金粉末壓制成M〇-Zr02合金棒； 步驟三、將步驟二中所述此-21〇2合金棒置于中頻感應燒結爐中，在1980°C?2150°C 下保溫燒結5h?8h，隨爐冷卻得到M〇-Zr02燒結合金棒； 步驟四、將步驟三中所述M〇-Zr02燒結合金棒置于馬弗爐中，在氫氣或氬氣保護下加熱 至1450°C?1500°C后保溫40min?90min，對保溫后的M〇-Zr02燒結合金棒進行多火次鍛 造，鍛造的火次變形量為9%?14%，得到M〇-Zr02鍛造合金棒； 步驟五、對步驟四中所述M〇-Zr02鍛造合金棒進行機加工，得到氧化鋯鑰合金電極半成 品； 步驟六、在氫氣或氬氣保護下，對步驟五中所述鑰合金電極半成品進行消應力退火，得 到成品氧化鋯鑰合金電極。
2. 根據權利要求1所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟一中 所述Zr02粉末為分析純Zr02粉末。
3. 根據權利要求1所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟一中 所述鑰粉的平均費氏粒度為1. 5 y m?3. 5 y m，松裝密度為0. 90g/cm3?1. 25g/cm3。
4. 根據權利要求1所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟二中 所述壓制的壓力為180MPa?200MPa，保壓時間為8min?lOmin。
5. 根據權利要求1所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟四中 第一火次和第二火次鍛造的火次變形量均為9%?10%。
6. 根據權利要求1所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟四中 所述鍛造的總變形量為65%以上。
7. 根據權利要求1所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟四 鍛造過程中相鄰兩火次之間對鍛造后的M〇-Zr02燒結合金棒進行回火，回火的溫度為 1450°C?1500°C，保溫時間為 15min ?25min。
8. 根據權利要求7所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，每火次鍛 造一模次，每火次鍛造的終鍛溫度不小于1350°C。
9. 根據權利要求1所述的一種氧化鋯鑰合金電極的制備方法，其特征在于，步驟六中 所述消應力退火的溫度為900°C?1000°C，保溫時間為30min?120min。
【文檔編號】B22F1/00GK104439236SQ201410814515
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】卜春陽, 張曉 , 武洲, 莊飛 申請人:金堆城鉬業股份有限公司