[發明專利]一種帶有氧化鋁涂層的高純石墨工具及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202010421598.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111440010A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 姚力軍;潘杰;邊逸軍;王學澤;鐘偉攀;羅明浩
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87;C04B35/52;C04B35/645;C22B21/00
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明涉及一種帶有氧化鋁涂層的高純石墨工具及其制備方法和用途，所述高純石墨工具包括高純石墨基體和氧化鋁涂層，所述氧化鋁涂層涂覆在所述高純石墨基體的表面，所述高純石墨基體的石墨純度≥4N，其中所述氧化鋁涂層采用噴涂方法進行制備，尤其適用于純度≥5N的高純鋁的熔煉鑄造。本發明所述高純石墨工具中氧化鋁涂層和高純石墨基體的結合強度高，氧化鋁涂層不易剝落，有效防止了高純石墨基體和高純鋁液的接觸，保證了高純鋁液的純度始終在5N以上；此外，即使長時間使用導致高純石墨基體和高純鋁液發生了接觸，高純石墨基體本身的雜質元素十分微量，進一步保證了高純鋁液的純度。

技術領域

本發明涉及鋁熔煉鑄造領域，具體涉及一種帶有氧化鋁涂層的高純石墨工具及其制備方法和用途。

背景技術

目前，通常把純度(鋁含量)大于99.8％的純鋁叫做高純鋁(HighpurityAluminium)，高純鋁一般是以優質精鋁為原料，采用定向凝固提煉法生產的。其中，高純鋁又可進一步細分為次超高純鋁(鋁含量99.5％～99.95％)、超高純度鋁(鋁含量99.996％～99.999％)和極高純度鋁(鋁含量99.999％以上)。

高純鋁由于具有很好的導電性、可塑性、光反射性、延展性和耐腐蝕性以及極低的導磁性，在以高科技為主導的當今社會里具有廣泛的應用。在電子工業領域，高純鋁用于制作高壓電容器鋁箔、高性能導線、集成電路鍵合線、計算機外部記憶裝置磁盤合金的基體等。在航空航天領域用來開發制作等離子帆。在交通領域用于高速軌道交通配制高性能合金，在高鐵、磁懸浮體材料中得到大量的應用。在能源領域用于鋁/空氣電池的材料，同樣質量的鋁，其放電量為鋅的4倍，可以提供更大的電化學功率。在光學應用方面用于車燈反射罩，天文望遠鏡鋁反射器，大型天文望遠鏡的反光面。在化工、冶金工業用于制造耐腐蝕反應設備及儲存容器，用作真空蒸發材料(鍍膜靶材)和噴鍍材料等。

截止目前，高純鋁精煉工藝技術可以歸結為以下三類：直接凈化法、三層液電解精練法和偏析熔煉法。然而，由于鋁的化學性質非常活潑，隨著精煉得到的高純鋁的鋁含量逐漸升高，高純鋁精煉的難度逐漸加大，對高純鋁精煉過程和熔煉鑄造過程中所使用的工具的要求也隨之加大。現有技術所使用的工具一般采用鋼材材質制備，長時間使用容易導致鋼材中的Fe、Ni等雜質元素進入高純鋁液，嚴重影響高純鋁的純度。

CN103114267A公開了一種鋼基體表面氧化鋁涂層的制備方法，利用熱蒸發方法在結構鋼材表面沉積一層鋁鍍層，然后在保護氣氛下退火，從而在鋼基體表面獲得氧化鋁涂層。所述方法雖然可以增強剛基體的耐腐蝕性能，但是由于氧化鋁涂層在鋼基體上的粘附性不強，容易剝落，導致鋼基體和高純鋁液直接接觸，仍然存在鋼基體中的Fe、Ni等雜質元素進入高純鋁液并影響高純鋁純度的嚴重問題。

石墨以其良好的物理和化學性能，逐漸成為金屬冶煉中模具制造的首選材料，不僅具有優良的導熱、導電性能和耐化學腐蝕性能，還具有良好的潤滑和抗磨性。CN102701248A公開了一種高純氧化鋁的生產工藝，CN105420512A公開了一種多熔區區域熔煉生產高純鋁的方法，在金屬鋁熔煉過程中均采用了石墨熔煉坩堝，但是石墨熔煉坩堝仍然含有Si、S、Fe等雜質元素，存在污染高純鋁液的風險。

綜上所述，目前亟需開發一種純度較高的石墨工具，并在其表面涂覆氧化鋁涂層，避免高純鋁液被雜質元素的污染，保證高純鋁在熔煉鑄造過程中的質量。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明提供了一種帶有氧化鋁涂層的高純石墨工具及其制備方法和用途，所述高純石墨工具通過在石墨純度≥4N的高純石墨基體上涂覆氧化鋁涂層，既能保證氧化鋁涂層不易剝落，又能夠盡可能地減少高純石墨基體本身的雜質元素，雙重因素保證了高純鋁液的純度，提高了高純鋁液的產品質量。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：