[發明專利]用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝基體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202211020295.X
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115403392B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 吳岱豐;朱用洋;曾黎明;周慶
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/10;C04B35/622;C04B41/87;C22C1/02;F27B14/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 馮振寧

本發明涉及合金熔煉技術領域，公開了用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝基體及其制備方法和應用。該坩堝基體，按質量百分比計算，由以下原料組成：三氧化二鋁47～63％、氧化鋯18～33％、氧化釔8～15％、余量為助熔劑。此外，本發明利用該坩堝基體與涂覆于所述坩堝基體內表面的表面涂層組成用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝。本發明坩堝基體中的氧化鋯和氧化釔成分與氧化釔涂層通過共格晶面為氧化釔涂層提供了更多的結合位點，進而提高坩堝基體與氧化釔涂層的結合力，阻止坩堝基體與正在進行熔煉的鈦基儲氫合金的反應，延緩坩堝基體的腐蝕，實現坩堝在鈦基儲氫合金批量化制備過程中的多次重復使用，使坩堝的重復使用次數至少為20次。

技術領域

本發明涉及合金熔煉技術領域，更具體地，涉及用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝基體及其制備方法和應用。

背景技術

氫能具有高效、綠色環保的優點，是21世紀新能源體系的主流發展方向。固態儲氫系統是實現氫能運用的重要因素，它具有安全性好(吸/放氫平臺1MPa)、體積儲氫密度高等優點，適用于小功率燃料電池、自行車、叉車、便攜式備用電源、基站和分布式供能等領域，是儲氫技術發展的一個重要方向，值得一提的是固態儲氫系統依賴于固態儲氫材料發揮作用。

鈦基儲氫合金具有儲氫量高、平臺調節范圍大、原材料成本低等優點，是一種適合于工業規模化應用的固態儲氫材料，但是，其真空感應熔煉條件十分苛刻，需要高熔煉溫度(超過1800℃)和長熔煉時間(30～40分鐘)。在如此苛刻的條件下，常用的三氧化二鋁坩堝和氧化鎂坩堝的坩堝基體容易與正在進行熔煉的鈦基儲氫合金反應，因為鈦基儲氫合金的強還原性會把三氧化二鋁和氧化鎂還原，從而產生坩堝基體損傷以及熔煉鈦基儲氫合金污染等問題；氧化釔坩堝能夠克服這些問題，但是氧化釔昂貴的價格帶來了坩堝制備成本高的新問題，不利于工業規模化的推廣；為了降低成本，于是在坩堝基體上涂覆氧化釔涂層，發現也能有效抑制坩堝基體與正在進行熔煉的鈦基儲氫合金的反應，但是，氧化釔涂層與三氧化二鋁坩堝基體、氧化鎂坩堝基體的結合力太差，導致氧化釔涂層在鈦基儲氫合金熔煉的熱沖擊下極為容易發生脫落，坩堝也在熔煉3～5爐鈦基儲氫合金后就不能繼續使用。

因此，尋找一種與氧化釔涂層結合力強的坩堝基體來實現坩堝在鈦基儲氫合金的批量化制備過程中的多次重復使用是具有重要意義的。

發明內容

本發明的首要目的是克服坩堝基體與氧化釔涂層結合力差導致坩堝在熔煉鈦基儲氫合金過程中的不能多次重復使用的問題，提供用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝基體，通過該坩堝基體中的氧化鋯和氧化釔成分與氧化釔涂層形成共格晶面來提高坩堝基體與氧化釔涂層結合力，進而在鈦基儲氫合金批量化制備過程中實現坩堝的多次重復使用。

本發明的另一目的是提供用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝基體的制備方法。

本發明的另一目的是提供用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝，所述坩堝由用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝基體和涂覆于所述坩堝基體內表面的表面涂層組成。

本發明的另一目的是提供用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝的制備方法。

本發明的另一目的是提供用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝在真空感應熔煉鈦基儲氫合金中的應用。

為實現上述技術目的，本發明通過以下技術方案實現：

用于熔煉鈦基儲氫合金的坩堝基體，按質量百分比計算，由以下原料組成：

三氧化二鋁(Al₂O₃)47～63％、氧化鋯(ZrO₂)18～33％、氧化釔(Y₂O₃)8～15％、余量為助熔劑。