一种石墨工具及其表面处理方法技术

本发明专利技术提供一种石墨工具及其表面处理方法，所述表面处理方法包括如下步骤：在石墨工具的表面依次采用氧化铝喷砂、采用铝丝进行熔射处理，得到具有涂层的石墨工具。本发明专利技术提供的石墨工具表面的氧化铝涂层不易脱落，使用寿命长，而且能够缓解每次使用后人工涂覆涂层的情况，生产效率更高。生产效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨工具及其表面处理方法


[0001]本专利技术涉及熔炼工具
，尤其涉及一种石墨工具及其表面处理方法。

技术介绍

[0002]熔炼炉内的高纯铝在熔化生产过程中需要进行除杂，此过程需要借助除气机的石墨工具来实现。通过高速旋转并喷射惰性气体的转子把惰性气体大气泡打散成非常细微的小气泡，并使其均匀地分散在铝液中。通过减小气泡直径，这些气泡总的表面积急剧增大，这就使得更多的惰性气泡表面和铝液中的氢气和杂质接触从而把这些有害物质带到液体表面。同样地，普通铝铸造过程中，也可以采用该技术进行除杂，提高铝液纯度。
[0003]石墨工具在使用前需要涂抹一层氧化铝涂层，而且日常生产过程中会受到不同程度的损坏。其中石墨转杆在铝液中旋转，与铝液表面交接处容易氧化受到旋转切应力的作用会随着生产时间的延长变得越来越薄，减少一定厚度就不能继续生产使用。同样的，与之配套的转轮，虽然也有氧化铝防护层，长期在铝液中浸泡旋转，也会面临一定的磨损情况。石墨工具表面氧化铝涂层的脱落，会导致一些碳元素进入铝液当中，从而影响产品质量。
[0004]CN111440010A公开了一种带有氧化铝涂层的高纯石墨工具及其制备方法和用途，所述高纯石墨工具包括高纯石墨基体和氧化铝涂层，所述氧化铝涂层涂覆在所述高纯石墨基体的表面，所述高纯石墨基体的石墨纯度≥4N，其中所述氧化铝涂层采用喷涂方法进行制备，尤其适用于纯度≥5N的高纯铝的熔炼铸造。本专利技术所述高纯石墨工具中氧化铝涂层和高纯石墨基体的结合强度高，氧化铝涂层不易剥落，有效防止了高纯石墨基体和高纯铝液的接触，保证了高纯铝液的纯度始终在5N以上；此外，即使长时间使用导致高纯石墨基体和高纯铝液发生了接触，高纯石墨基体本身的杂质。
[0005]CN211415598U公开了一种用于生产玻璃窑炉唇砖的石墨模具，所述模具由四块石墨侧板与一块石墨底板合围拼接构成；石墨底板顶面与玻璃窑炉唇砖的形状相适应，石墨底板四周设有台阶，四块石墨侧板底部通过台阶与石墨底板拼接后通过钢带捆扎固定；所述石墨底板顶面与石墨侧板的内壁涂覆有氧化铝涂层；采用石墨材料构成模具，能够有效降低产品表面开口气孔，良品率从原来的15％提高到50％；模具拼接而成，可以重复使用；氧化铝涂层可以防止浇铸料与石墨直接接触，避免石墨燃烧后造成唇砖变黑的情况，保证唇砖的品质。
[0006]然而上述氧化铝涂层的设置方式均无法适用于除气机中的石墨工具，由于石墨转杆或转轮在使用过程中不断与熔炼料相互接触，并受旋转切应力的作用导致采用上述方法得到的氧化铝涂层也容易脱落，使高纯熔料制得的产品纯度下降。
[0007]因此，亟需对可活动的石墨工具的涂层进行改善，以提高熔炼产品的质量。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种石墨工具及其表面处理方法，尤其是一种活动石墨工具及其表面处理方法，通过对石墨工具表面依次进行氧化铝喷砂和铝丝进行熔
射处理，在不损伤工具表面的前提下，为石墨工具提供防护层，从而显著减缓磨损，延长使用寿命。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种石墨工具的表面处理方法，所述表面处理方法包括如下步骤：
[0011]在石墨工具的表面依次采用氧化铝喷砂、采用铝丝进行熔射处理，得到具有涂层的石墨工具。
[0012]本专利技术提供的石墨工具的表面处理方法首先采用氧化铝喷砂，在石墨工具表面形成一层细微的颗粒，具有如下作用：第一具有清洁表面的作用，避免石墨工具表面残留的油、表面活性剂等物质对于涂层的影响；第二粗糙度控制在特定范围，以提高后续对熔射处理过程中铝的吸附强度；第三在石墨工具的表面采用氧化铝进行喷砂，一方面氧化铝中含有氧原子能够与石墨有较好的相互作用，针对层状易裂的石墨而言，氧化铝相较于其他材质而言能显著提高石墨与涂层的结合力度，另一方面氧化铝中铝与后续熔射处理中的铝丝相匹配，从而提高了熔射处理得到的氧化铝涂层与石墨的结合强度。
[0013]本专利技术后续采用铝丝进行熔射处理，不仅能够在石墨工具的表面形成致密的氧化铝涂层，而且该氧化铝涂层与石墨的结合力度更高，先在铝丝中铝单质先均匀的喷射在石墨工具的表面，然后在含氧气氛中迅速氧化形成致密的氧化铝，并且与喷砂中的氧化铝紧密结合，提高了石墨工具的使用寿命。
[0014]优选地，所述氧化铝为白刚玉，优选为46#白刚玉。
[0015]石墨是层状结构，层与层之间结合力很弱，所以质地很软，喷砂时选择46#白刚玉(喷砂后表面洁白无任何杂质)喷砂，可以有效减少对石墨工具表面的伤害，避免引入其它杂质。而且本专利技术优选46#白刚玉，相较于其他材质的氧化铝而言，46#白刚玉的硬度与石墨的硬度更佳匹配，经喷砂和熔射处理后石墨工具表面涂层的结合力度更大。
[0016]优选地，所述氧化铝的粒径为0.425～0.355mm，例如可以是0.425mm、0.418mm、0.41mm、0.402mm、0.394mm、0.387mm、0.379mm、0.371mm、0.363mm或0.355mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]当氧化铝的颗粒粒径过大时，容易导致氧化铝与石墨的吸附粒度较低，涂层容易脱落；当氧化铝的颗粒粒径较小时，难以起到较好的表面清洁的作用，且后续得到的表面粗糙度较低，后续对于铝的吸附效果较差，导致熔射处理后的氧化铝涂层的结合度降低。
[0018]优选地，所述喷砂采用的氧化铝的质量为3～4kg，例如可以是3kg、3.2kg、3.3kg、3.4kg、3.5kg、3.6kg、3.7kg、3.8kg、3.9kg或4kg等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述喷砂包括：以压缩空气为动力，形成高速喷射束将氧化铝喷射至石墨工具的表面。
[0020]优选地，所述压缩空气的压力为4～4.5MPa，例如可以是4MPa、4.1MPa、4.2MPa、4.3MPa、4.4MPa或4.5MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述高速喷射束的喷射速度为180～220m/s，例如可以是180m/s、185m/s、189m/s、194m/s、198m/s、203m/s、207m/s、212m/s、216m/s或220m/s等，但不限于所列举的数
值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]本专利技术中压缩空气的压力和喷射速度对于氧化铝颗粒与石墨工具的结合力度影响较大，通过将压缩空气的压力和喷射速度控制在上述范围，显著提高了氧化铝涂层与石墨工具的结合力度。
[0023]优选地，所述高速喷射束的喷枪压力为20～40MPa，例如可以是20MPa、23MPa、25MPa、27MPa、29MPa、32MPa、34MPa、36MPa、38MPa或40MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨工具的表面处理方法，其特征在于，所述表面处理方法包括如下步骤：在石墨工具的表面依次采用氧化铝喷砂、采用铝丝进行熔射处理，得到具有涂层的石墨工具。2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述氧化铝为白刚玉，优选为46#白刚玉；优选地，所述氧化铝的粒径为0.425～0.355mm；优选地，所述喷砂采用的氧化铝的质量为3～4kg。3.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述喷砂包括：以压缩空气为动力，形成高速喷射束将氧化铝喷射至石墨工具的表面；优选地，所述压缩空气的压力为4～4.5MPa；优选地，所述高速喷射束的喷射速度为180～220m/s；优选地，所述高速喷射束的喷枪压力为20～40MPa。4.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述喷砂后，石墨工具的表面粗糙度Ra为5.08～7.62μm。5.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述熔射处理为电弧熔射喷涂；优选地，所述熔射处理的电压为35～40V；优选地，所述熔射处理的电流为200～300A。6.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述熔射处理的转台速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，周朋，钟伟攀，仝连海，
申请(专利权)人：同创普润上海机电高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：