一种氧化锆钼合金电极的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧化锆钼合金电极的制备方法，该方法为：一、将钼粉和ZrO2粉末混合均匀，得到合金粉末；二、采用冷等静压将合金粉末压制成合金棒；三、将合金棒置于中频感应烧结炉中烧结，得到烧结合金棒；四、将烧结合金棒置于马弗炉中加热保温，对保温后的烧结合金棒进行多火次锻造，得到锻造合金棒；五、对锻造合金棒进行机加工，得到钼合金电极半成品；六、对钼合金电极半成品进行消应力退火，得到成品氧化锆钼合金电极。采用本发明的方法制备的氧化锆钼合金电极的再结晶温度高、高温力学性能高，再结晶温度大于1250℃，耐玻璃侵蚀性能好，使用寿命比纯钼电极提高25％以上，并且不会污染玻璃溶液使其发生着色。
【专利说明】一种氧化错纟目合金电极的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金电极制备【技术领域】，具体涉及一种氧化锆钥合金电极的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 钥是一种难熔金属，具有较高的高温机械性能、良好的热传递性能和导电性能、较 低的膨胀系数和非着色性，是玻璃工业电熔窑中使用最广泛的电极材料。由于纯钥电极再 结晶温度低，高温下玻璃熔体中的一些组份，特别是一些澄清剂、脱色剂等少量添加剂的存 在会加速钥电极的侵蚀，使得钥电极在高温下易出现脆化和断裂，甚至掉落在熔融态的玻 璃溶液中，严重影响工业生产的正常开展，直接导致纯钥电极使用寿命降低。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种氧化锆钥合 金电极的制备方法。该方法易于控制，操作简便、安全、可靠，可以规模化生产，制备的氧化 锆钥合金电极的再结晶温度高、高温力学性能高，再结晶温度大于1250°c，耐玻璃侵蚀性能 好，使用寿命比纯钥电极提高25%以上，并且不会污染玻璃溶液使其发生着色。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氧化锆钥合金电极的制备 方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005] 步骤一、将钥粉和Zr02粉末混合均勻，得到M〇-Zr02合金粉末；所述Zr02粉末的质 量为钥粉质量的0. 85%?6. 0% ;
[0006] 步骤二、采用冷等静压将步骤一中所述M〇-Zr02合金粉末压制成M〇-Zr02合金棒；
[0007] 步骤三、将步骤二中所述此-21〇2合金棒置于中频感应烧结炉中，在1980°C? 2150°C下保温烧结5h?8h，随炉冷却得到M〇-Zr02烧结合金棒；
[0008] 步骤四、将步骤三中所述M〇-Zr02烧结合金棒置于马弗炉中，在氢气或氩气保护下 加热至1450°C?1500°C后保温40min?90min，对保温后的M〇-Zr02烧结合金棒进行多火 次锻造，锻造的火次变形量为9%?14%，得到M〇-Zr02锻造合金棒；
[0009] 步骤五、对步骤四中所述M〇-Zr02锻造合金棒进行机加工，得到氧化锆钥合金电极 半成品；
[0010] 步骤六、在氢气或氩气保护下，对步骤五中所述钥合金电极半成品进行消应力退 火，得到成品氧化锆钥合金电极。
[0011] 上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述Zr02粉末 为分析纯Zr02粉末。
[0012] 上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钥粉的平 均费氏粒度为1. 5iim?3. 5iim，松装密度为0? 90g/cm3?1. 25g/cm3。
[0013]上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤二中所述压制的压 力为l8〇MPa?2〇OMPa，保压时间为8min?lOmin。
[0014] 上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤四中第一火次和第 二火次锻造的火次变形量均为9%?10%。
[0015] 上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤四中所述锻造的总 变形量为65%以上。
[0016] 上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤四锻造过程中相邻 两火次之间对锻造后的M〇-Zr02烧结合金棒进行回火，回火的温度为1450°C?1500°C，保 温时间为15min?25min。
[0017] 上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，每火次锻造一模次，每火 次锻造的终锻温度不小于1350°C。
[0018] 上述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤六中所述消应力退 火的温度为900°C?1000°C，保温时间为30min?120min。
[0019] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0020] 1、本发明的制备方法易于控制，操作简便、安全、可靠，可以规模化生产。
[0021] 2、本发明向钥粉中添加少量氧化锆粉末，由于玻璃组分中本身含有一定比例的氧 化锆，因此本发明制备的氧化锆钥合金电极不会使玻璃溶液着色，采用该电极熔制的玻璃 品质可以得到保障。
[0022] 3、本发明通过控制锻造的温度和变形量，采用加热一火锻造一个模次，相邻两火 次之间需要对锻造后的M〇-Zr02烧结合金棒进行回火处理，优选第一火次和第二火次的变 形量控制在9%?10%，终锻温度不小于1350°C，可以防止此-21~02合金棒发生开裂，并保 证M〇-Zr02成品锻造合金棒的相对密度大于99%以上，充分保证电极的致密性。
[0023] 4、与纯钥电极相比，采用本发明方法制备的氧化锆钥合金电极的再结晶温度 高、高温力学性能高，在氢气气氛下经1450°C电阻炉退火180分钟后的室温抗拉强度为 550MPa?620MPa，延伸率为6%?10%，再结晶温度大于1250°C，耐玻璃侵蚀性能好，使用 寿命比纯钥电极提高25%以上，并且不会污染玻璃溶液使其发生着色。
[0024] 下面通过实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明。
【具体实施方式】
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例包括以下步骤：
[0027] 步骤一、将30kg钥粉和255g分析纯Zr02粉末置于V型混料机中混合均匀，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述钥粉的平均费氏粒度为1. 5ym，松装密度为0. 90g/cm3;
[0028] 步骤二、采用冷等静压将步骤一中所述M〇-Zr02合金粉末压制成M〇-Zr02合金棒； 所述压制的压力为180MPa，保压时间为8min;
[0029] 步骤三、将步骤二中所述此-21〇2合金棒置于中频感应烧结炉中，在1980°C下保温 烧结6h，随炉冷却得到〇 110mm，密度为9. 75g/cm3的M〇-Zr02烧结合金棒；
[0030] 步骤四、将步骤三中所述M〇-Zr02烧结合金棒置于马弗炉中，在氢气保护下加热 至1450°C后保温90min，对保温后的M〇-Zr02烧结合金棒进行九火次锻造，每火次锻造一模 次，锻造的火次变形量依次为 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锻造合金棒；所述锻造的总变形量为65% ;锻造过程中相 邻两火次之间对锻造后的M〇-Zr02烧结合金棒进行回火，回火的温度为1450°C，保温时间为 15min，每火次锻造的终锻温度不小于1350°C;
[0031] 步骤五、对步骤四中所述M〇-Zr02锻造合金棒进行机加工，得到〇60mm的氧化锆 钥合金电极半成品；
[0032] 步骤六、在氢气保护下，对步骤五中所述钥合金电极半成品进行消应力退火，得到 成品氧化锆钥合金电极；所述消应力退火的温度为900°C，保温时间为60min。
[0033] 本实施例制备的氧化锆钥合金电极在氢气气氛下经1450°C电阻炉退火180分钟 后的室温抗拉强度为550MPa，延伸率为10%。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例包括以下步骤：
[0036] 步骤一、将30kg钥粉和900g分析纯Zr02粉末置于V型混料机中混合均匀，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述钥粉的平均费氏粒度为2. 85ym，松装密度为1. 08g/cm3;
[0037] 步骤二、采用冷等静压将步骤一中所述M〇-Zr02合金粉末压制成M〇-Zr02合金棒； 所述压制的压力为200MPa，保压时间为lOmin;
[0038] 步骤三、将步骤二中所述此-21〇2合金棒置于中频感应烧结炉中，在2000°C下保温 烧结7h，随炉冷却得到0 200mm，密度为9. 45g/cm3的M〇-Zr02烧结合金棒；
[0039] 步骤四、将步骤三中所述M〇-Zr02烧结合金棒置于马弗炉中，在氩气保护下加热至 1470°C后保温90min，对保温后的M〇-Zr02烧结合金棒进行十火次锻造，每火次锻造一模次， 锻造的火次变形量依次为 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锻造合金棒；所述锻造的总变形量为67% ;锻造过程中相邻 两火次之间对锻造后的M〇-Zr02烧结合金棒进行回火，回火的温度为1470°C，保温时间为 20min，每火次锻造的终锻温度不小于1350°C;
[0040] 步骤五、对步骤四中所述M〇-Zr02锻造合金棒进行机加工，得到①110mm的氧化锫 钥合金电极半成品；
[0041] 步骤六、在氩气保护下，对步骤五中所述钥合金电极半成品进行消应力退火，得到 成品氧化锆钥合金电极；所述消应力退火的温度为960°C，保温时间为120min。
[0042] 本实施例制备的氧化锆钥合金电极在氢气气氛下经1450°C电阻炉退火180分钟 后的室温抗拉强度为600MPa，延伸率为7%。
[0043] 实施例3
[0044] 本实施例包括以下步骤：
[0045] 步骤一、将30kg钥粉和1500g分析纯Zr02粉末置于V型混料机中混合均匀，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述钥粉的平均费氏粒度为3. 32ym，松装密度为1. 16g/cm3;
[0046] 步骤二、采用冷等静压将步骤一中所述M〇-Zr02合金粉末压制成M〇-Zr02合金棒； 所述压制的压力为190MPa，保压时间为lOmin;
[0047] 步骤三、将步骤二中所述此-21〇2合金棒置于中频感应烧结炉中，在2100°C下保温 烧结8h，随炉冷却得到〇48mm，密度为9. 33g/cm3的M〇-Zr02烧结合金棒；
[0048] 步骤四、将步骤三中所述M〇-Zr02烧结合金棒置于马弗炉中，在氢气保护下加热 至1480°C后保温60min，对保温后的M〇-Zr02烧结合金棒进行十四火次锻造，每火次锻造一 模次，锻造的火次变形量依次为 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锻造合金棒；所述 锻造的总变形量为82. 6% ;锻造过程中相邻两火次之间对锻造后的M〇-Zr02烧结合金棒进 行回火，回火的温度为1480°C，保温时间为25min，每火次锻造的终锻温度不小于1350°C;
[0049] 步骤五、对步骤四中所述M〇-Zr02锻造合金棒进行机加工，得到〇 15mm的氧化锆 钥合金电极半成品；
[0050] 步骤六、在氢气保护下，对步骤五中所述钥合金电极半成品进行消应力退火，得到 成品氧化锆钥合金电极；所述消应力退火的温度为980°C，保温时间为30min。
[0051] 本实施例制备的氧化锆钥合金电极在氢气气氛下经1450°C电阻炉退火180分钟 后的室温抗拉强度为620MPa，延伸率为6%。
[0052] 实施例4
[0053] 本实施例包括以下步骤：
[0054] 步骤一、将30kg钥粉和1800g分析纯Zr02粉末置于V型混料机中混合均匀，得到 M〇-Zr02合金粉末；所述钥粉的平均费氏粒度为3. 5ym，松装密度为1. 25g/cm3 ;
[0055] 步骤二、采用冷等静压将步骤一中所述M〇-Zr02合金粉末压制成M〇-Zr02合金棒； 所述压制的压力为200MPa，保压时间为9min;
[0056] 步骤三、将步骤二中所述此-21〇2合金棒置于中频感应烧结炉中，在2150°C下保温 烧结5h，随炉冷却得到〇 110mm，密度为9. 28g/cm3的M〇-Zr02烧结合金棒；
[0057] 步骤四、将步骤三中所述M〇-Zr02烧结合金棒置于马弗炉中，在氩气保护下加热 至1500°C后保温40min，对保温后的M〇-Zr02烧结合金棒进行九火次锻造，每火次锻造一模 次，锻造的火次变形量依次为 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锻造合金棒；所述锻造的总变形量为65% ;锻造过程中相 邻两火次之间对锻造后的M〇-Zr02烧结合金棒进行回火，回火的温度为1500°C，保温时间为 25min，每火次锻造的终锻温度不小于1350°C;
[0058] 步骤五、对步骤四中所述M〇-Zr02锻造合金棒进行机加工，得到①60mm的氧化锫 钥合金电极半成品；
[0059] 步骤六、在氩气保护下，对步骤五中所述钥合金电极半成品进行消应力退火，得到 成品氧化锆钥合金电极；所述消应力退火的温度为l〇〇〇°C，保温时间为120min。
[0060] 本实施例制备的氧化锆钥合金电极在氢气气氛下经1450°C电阻炉退火180分钟 后的室温抗拉强度为580MPa，延伸率为9%。
[0061] 对本发明实施例1至实施例4制备的成品氧化锆钥合金电极的理化性能进行检 测，结果见表1。
[0062] 表1氧化锆钥合金棒状电极的理化性能指标
[0063]
【权利要求】
1. 一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、将钥粉和Zr02粉末混合均匀，得到M〇-Zr02合金粉末；所述Zr02粉末的质量为 钥粉质量的0.85%?6.0% ; 步骤二、采用冷等静压将步骤一中所述M〇-Zr02合金粉末压制成M〇-Zr02合金棒； 步骤三、将步骤二中所述此-21〇2合金棒置于中频感应烧结炉中，在1980°C?2150°C 下保温烧结5h?8h，随炉冷却得到M〇-Zr02烧结合金棒； 步骤四、将步骤三中所述M〇-Zr02烧结合金棒置于马弗炉中，在氢气或氩气保护下加热 至1450°C?1500°C后保温40min?90min，对保温后的M〇-Zr02烧结合金棒进行多火次锻 造，锻造的火次变形量为9%?14%，得到M〇-Zr02锻造合金棒； 步骤五、对步骤四中所述M〇-Zr02锻造合金棒进行机加工，得到氧化锆钥合金电极半成 品； 步骤六、在氢气或氩气保护下，对步骤五中所述钥合金电极半成品进行消应力退火，得 到成品氧化锆钥合金电极。
2. 根据权利要求1所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤一中 所述Zr02粉末为分析纯Zr02粉末。
3. 根据权利要求1所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤一中 所述钥粉的平均费氏粒度为1. 5 y m?3. 5 y m，松装密度为0. 90g/cm3?1. 25g/cm3。
4. 根据权利要求1所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤二中 所述压制的压力为180MPa?200MPa，保压时间为8min?lOmin。
5. 根据权利要求1所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤四中 第一火次和第二火次锻造的火次变形量均为9%?10%。
6. 根据权利要求1所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤四中 所述锻造的总变形量为65%以上。
7. 根据权利要求1所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤四 锻造过程中相邻两火次之间对锻造后的M〇-Zr02烧结合金棒进行回火，回火的温度为 1450°C?1500°C，保温时间为 15min ?25min。
8. 根据权利要求7所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，每火次锻 造一模次，每火次锻造的终锻温度不小于1350°C。
9. 根据权利要求1所述的一种氧化锆钥合金电极的制备方法，其特征在于，步骤六中 所述消应力退火的温度为900°C?1000°C，保温时间为30min?120min。
【文档编号】B22F1/00GK104439236SQ201410814515
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】卜春阳, 张晓 , 武洲, 庄飞 申请人:金堆城钼业股份有限公司