一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法与流程

1.本发明涉及一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，属于金属材料技术领域。


背景技术：

2.玻璃纤维拉丝过程中的流量控制至关重要，其主要受拉丝速度、玻璃液温度、液面高度、漏咀孔径及长度、漏咀与玻璃液的润湿性等因素影响。在大部分因素都已设定的情况下，漏咀与玻璃液的润湿性就显得尤为重要了。
3.漏咀与玻璃液的润湿性取决于漏咀材料、玻璃液种类及使用温度。过去使用量最大的材料是pt-rh材料，rh含量通常在5～20％，其在1300℃的工作温度下与e玻璃液的接触角在36～80
°
，能较好的满足玻璃纤维拉丝的流量要求。但近几年随着rh价格的飙升，纯pt漏板逐渐取代pt-rh漏板，可是纯pt漏咀在1300℃的工作温度下与e玻璃液的接触角小于20
°
，同时纯pt漏咀较软，高温下易变形，严重影响漏板流量。
4.因此，降低纯pt漏咀与玻璃液的润湿性就非常必要，有研究表明在纯pt中加入1～5％的au可以大幅度提高pt-au材料与玻璃液的接触角，但该方法会增加贵金属回收、分离提纯的损耗及成本。


技术实现要素：

5.本发明提供一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，相较与传统纯pt漏咀，强度最大可提高1倍，与e玻璃1300℃测得接触角最大提升了20
°
。
6.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，步骤如下：
7.s1、真空熔炼：称取5～20kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至10pa以下并保持，开启感应电源，缓慢升温至1800～1900℃使其熔化；
8.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以50～100℃/min的速度降温至1300～1400℃使其凝固，保持2～3min后再以50～100℃/min的速度升温至1800～1900℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入强化剂一，在第3次凝固保持时通过加料仓加入强化剂二；在凝固保持时加入强化剂，可以降低反应的剧烈程度，增加反应时间；
9.s3、浇铸及均匀化：将s2最后得到的合金熔液以500～1000g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1100～1300℃，退火时间为2～4h；
10.s4、热锻成条：将s3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1100～1300℃，终锻温度大于950℃，共2～4次锻至为截面边长12～14mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1100～1300℃，退火时间为1～2h；
11.s5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ3～5mm的圆棒，圆棒再冷拉拔至φ2～4mm，经校直机校直并裁剪为漏咀细棒料；
12.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀；
13.进一步的，s1中所述氧化锆坩埚为氧化钇或氧化钙稳定氧化锆坩埚的一种。氧化锆在不同温度存在相变导致的体积变化，会开裂，稳定后则消除了相变。
14.进一步的，s2中强化剂一为ca、al、zr、hf、y中的一种或几种混合物，添加量为炉料重量的0.1～2％。
15.进一步的，s2中强化剂二为ca、al、zr、hf、y中的一种或几种混合物，添加量为炉料重量的0.1～2％。
16.进一步的，s3中水冷铜模为平模或竖模中的一种。
17.进一步的，s5中所述轧条过程道次变形量为10～20％。
18.进一步的，s5中所述漏咀细棒料长度为300～500mm。
19.本发明的有益效果：本发明的制作方法利用ca、al、zr、hf、y中的一种或几种通过真空熔炼及均匀化退火与纯pt形成合金，既提高了材料强度，又增强了材料表面张力，达到降低润湿性的目的。本发明制作的强化铂漏咀，相较于传统纯pt漏咀，强度最大可提高1倍，与e玻璃1300℃测得接触角最大提升了20
°
；此外，本发明的强化剂添加相较于pt、rh、au等贵金属，不仅价格低廉，而且易于分离提纯。
具体实施方式
20.以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
21.实施例1
22.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
23.s1、真空熔炼：称取5kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至0.3pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1900℃使其熔化，；
24.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以50℃/min的速度降温至1300℃使其凝固，保持2min后再以50℃/min的速度升温至1850℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入50g纯zr；
25.s3、浇铸及均匀化：将s2最后得到的合金熔液以600g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1200℃，退火时间为2h；
26.s4、热锻成条：将s3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1200℃，终锻温度1000℃，经2道次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1100℃，退火时间为1h；
27.5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ3.2mm的圆棒，道次加工率为10％，圆棒再冷拉拔至φ2.1mm，经校直机校直后裁剪为长300mm漏咀细棒料；
28.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
29.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强度为236mpa，延伸率为37％，相较于纯pt(136mpa/38％)强度提高了73％，同时塑性未明显下降；从s4所得方条裁取部分轧为20
×
20
×
2mm薄片，经表面处理后同2ge玻璃球放入高温高真空润湿测试系统，测得1300℃时二者接触角为27
°
，相较于纯pt(20
°
)增加了7
°
。
30.实施例2
31.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
32.s1、真空熔炼：称取5kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至0.3pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1900℃使其熔化，；
33.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以50℃/min的速度降温至1300℃使其凝固，保持2min后再以50℃/min的速度升温至1850℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入50g纯zr，在第3次凝固保持时通过加料仓加入10g纯ca；
34.s3、浇铸及均匀化：将s2最后得到的合金熔液以600g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1200℃，退火时间为2h；
35.s4、热锻成条：将s3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1200℃，终锻温度1000℃，经2道次次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1100℃，退火时间为1h；
36.s5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ3.2mm的圆棒，道次加工率为10％，圆棒再冷拉拔至φ2.1mm，经校直机校直后裁剪为长300mm漏咀细棒料；
37.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
38.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强度为264mpa，延伸率为36％，相较于纯pt(136mpa/38％)强度提高了94％，同时塑性未明显下降；从s4所得方条裁取部分轧为20
×
20
×
2mm薄片，经表面处理后同2ge玻璃球放入高温高真空润湿测试系统，测得1300℃时二者接触角为25
°
，相较于纯pt(20
°
)增加了5
°
。
39.实施例3
40.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
41.s1、真空熔炼：称取10kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至0.5pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1900℃使其熔化；
42.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以60℃/min的速度降温至1300℃使其凝固，保持2min后再以60℃/min的速度升温至1850℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入120g纯zr，在第3次凝固保持时通过加料仓加入40g纯y；
43.s3、浇铸及均匀化：将步骤2最后得到的合金熔液以720g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1300℃，退火时间为3h；
44.s4、热锻成条：将步骤3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1300℃，终锻温度1000℃，经3道次次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1150℃，退火时间为2h；
45.s5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ4.2mm的圆棒，道次加工率为12％，圆棒再冷拉拔至φ3.0mm，经校直机校直后裁剪为长400mm漏咀细棒料；
46.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
47.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强
度为288mpa，延伸率为33％，相较于纯pt(136mpa/38％)强度提高了112％，同时塑性未明显下降；从步骤4所得方条裁取部分轧为20
×
20
×
2mm薄片，经表面处理后同2ge玻璃球放入高温高真空润湿测试系统，测得1300℃时二者接触角为40
°
，相较于纯pt(20
°
)增加了20
°
。
48.实施例4
49.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
50.s1、真空熔炼：称取15kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至1.1pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1950℃使其熔化，；
51.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以80℃/min的速度降温至1400℃使其凝固，保持3min后再以70℃/min的速度升温至1950℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入250g纯zr，在第3次凝固保持时通过加料仓加入80g纯y；
52.s3、浇铸及均匀化：将s2最后得到的合金熔液以900g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1300℃，退火时间为4h；
53.s4、热锻成条：将s3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1300℃，终锻温度1000℃，经4道次次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1150℃，退火时间为3h；
54.s5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ4.5mm的圆棒，道次加工率为12％，圆棒再冷拉拔至φ3.6mm，经校直机校直后裁剪为长500mm漏咀细棒料；
55.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
56.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强度为271mpa，延伸率为30％，相较于纯pt(136mpa/38％)强度提高了99％，同时塑性未明显下降；从s4所得方条裁取部分轧为20
×
20
×
2mm薄片，经表面处理后同2ge玻璃球放入高温高真空润湿测试系统，测得1300℃时二者接触角为28
°
，相较于纯pt(20
°
)增加了8
°
。
57.实施例5
58.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
59.s1、真空熔炼：称取16kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至1.3pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1950℃使其熔化，；
60.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以80℃/min的速度降温至1400℃使其凝固，保持3min后再以80℃/min的速度升温至1950℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入120g纯al，在第3次凝固保持时通过加料仓加入210g纯zr；
61.s3、浇铸及均匀化：将s2最后得到的合金熔液以960g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1300℃，退火时间为4h；
62.s4、热锻成条：将s3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1300℃，终锻温度1000℃，经3道次次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1150℃，退火时间为3h；
63.s5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ4.2mm的圆棒，道次加工率为13％，
圆棒再冷拉拔至φ3.2mm，经校直机校直后裁剪为长400mm漏咀细棒料；
64.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
65.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强度为231mpa，延伸率为33％，相较于纯pt(136mpa/38％)强度提高了69％，同时塑性未明显下降；从s4所得方条裁取部分轧为20
×
20
×
2mm薄片，经表面处理后同2ge玻璃球放入高温高真空润湿测试系统，测得1300℃时二者接触角为31
°
，相较于纯pt(20
°
)增加了11
°
。
66.实施例6
67.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
68.s1、真空熔炼：称取10kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至0.9pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1900℃使其熔化，；
69.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以70℃/min的速度降温至1300℃使其凝固，保持2min后再以80℃/min的速度升温至1900℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入130g纯al，在第3次凝固保持时通过加料仓加入160g纯y；
70.s3、浇铸及均匀化：将s2最后得到的合金熔液以800g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1300℃，退火时间为3h；
71.s4、热锻成条：将s3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1300℃，终锻温度1000℃，经2道次次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1150℃，退火时间为2h；
72.s5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ3.9mm的圆棒，道次加工率为11％，圆棒再冷拉拔至φ2.6mm，经校直机校直后裁剪为长400mm漏咀细棒料；
73.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
74.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强度为212mpa，延伸率为29％，相较于纯pt(136mpa/38％)强度提高了59％，同时塑性未明显下降；从步骤4所得方条裁取部分轧为20
×
20
×
2mm薄片，经表面处理后同2ge玻璃球放入高温高真空润湿测试系统，测得1300℃时二者接触角为29
°
，相较于纯pt(20
°
)增加了9
°
。
75.实施例7
76.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
77.s1、真空熔炼：称取7kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至0.6pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1900℃使其熔化，；
78.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以60℃/min的速度降温至1300℃使其凝固，保持2min后再以60℃/min的速度升温至1900℃使其熔化，如此共重复3次，并在第2次凝固保持时通过加料仓加入15g纯y，在第3次凝固保持时通过加料仓加入130g纯zr；
79.s3、浇铸及均匀化：将步骤2最后得到的合金熔液以600g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1200℃，退火时间为2h；
80.s4、热锻成条：将步骤3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1200℃，终锻温度
1000℃，经2道次次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1100℃，退火时间为1.5h；
81.s5、轧条校直：将步骤4所得方条通过轧条机轧至φ3.5mm的圆棒，道次加工率为10％，圆棒再冷拉拔至φ2.3mm，经校直机校直后裁剪为长300mm漏咀细棒料；
82.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
83.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强度为259mpa，延伸率为36％，相较于纯pt(136mpa/38％)强度提高了90％，同时塑性未明显下降；从步骤4所得方条裁取部分轧为20
×
20
×
2mm薄片，经表面处理后同2ge玻璃球放入高温高真空润湿测试系统，测得1300℃时二者接触角为37
°
，相较于纯pt(20
°
)增加了17
°
。
84.对比例
85.一种高强度、低润湿的强化铂漏咀制作方法，包括以下步骤：
86.s1、真空熔炼：称取7kg纯铂放入真空炉的氧化锆坩埚中，合上真空炉盖，打开旋片真空泵及真空阀，抽真空使气压降至0.6pa并保持，开启感应电源，缓慢升温至1900℃使其熔化，；
87.s2、添加强化剂：炉料全部熔化后，以60℃/min的速度降温至1300℃使其凝固，保持2min后再以60℃/min的速度升温至1900℃使其熔化，如此共重复2次；
88.s3、浇铸及均匀化：将步骤2最后得到的熔液以600g/s的速度浇铸到水冷铜模中，待铸锭完全凝固后立即取出放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1200℃，退火时间为2h；
89.s4、热锻成条：将步骤3所得铸锭用空气锤进行热锻，始锻温度为1200℃，终锻温度1000℃，经2道次次锻至为截面边长12mm的方条，方条再次放入退火炉中进行均匀化退火，退火温度为1100℃，退火时间为1.5h；
90.s5、轧条校直：将s4所得方条通过轧条机轧至φ3.5mm的圆棒，道次加工率为10％，圆棒再冷拉拔至φ2.3mm，经校直机校直后裁剪为长300mm漏咀细棒料；
91.s6、车削钻孔：将s5所得漏咀细棒料进行车削钻孔得到最终的成品漏咀。
92.检测：从s4所得方条裁取部分，经车削为标准拉伸试样进行拉伸试验，测得抗拉强度为136mpa，延伸率为38％。
93.实施例1-8对比
94.[0095][0096]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。