[发明专利]一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子，包括石墨段和复合段，所述石墨段和复合段之间为螺纹连接；所述复合段包括C/C复合材料上段和C/C复合材料下段，以及位于C/C复合材料上段和C/C复合材料下段之间的C/C‑SiC复合材料段，所述C/C复合材料上段、C/C‑SiC复合材料段和C/C复合材料下段为一体式结构。另外，本发明还公开了该分段式炭陶复合材料转子的制备方法。本发明相对于现有石墨转子，在腐蚀氧化区域，利用C/C‑SiC复合材料代替原有的涂层或者陶瓷套管，利用SiC材料优异的抗氧化性能和抗腐蚀性能，从根本上解决了石墨转子材料本身固有的缺陷。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子及其制备方法。

背景技术

采用旋转转子喷吹惰性气体来除去铝液中的氢气和氧化夹杂物是当今世界上一项先进的铝液净化技术，该项技术自20世纪70年代在国外问世以来，实现了熔铸生产在线连续净化和自动化，其先进合理的净化工艺给生产厂家带来了巨大的技术和经济效益。在这些在线净化系统中，利用转子将介质气体如高纯氩气(或氮气)输送到铝液的底部，并进行搅拌，基于高能扩散和化学驱动原理，通过气泡将铝液中的氢氧杂质带出，达到脱气除杂的效果。

目前，转子主要采用石墨材料，这是由于石墨材料具有高温强度高、导电传热性好、抗热震性、耐腐蚀和具有自润滑性的特点，是一种较好的铝液净化转子材料。但是石墨材料本身存在两个较为严重的缺陷：一是石墨属于脆性材料，强度和韧性较差；二是石墨材料在空气中超过450℃开始氧化，较差的力学性能和弱的抗氧化性能导致石墨转子使用寿命较低，因此如何提高石墨转子的使用寿命一直是铝精炼行业使用者和转子制造厂家重要的研究课题之一。一般地，高寿命石墨转子应从两个途径进行开发，一是提高石墨材质，二是针对局部损耗较大的部位，进行特殊处理，如涂料保护法，套筒保护法等。但是石墨材料本身固有的缺陷无法从根本上解决。

发明内容

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，提供一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子。该转子相对于现有石墨转子，在腐蚀氧化区域，利用C/C-SiC复合材料代替原有的涂层或者陶瓷套管，利用SiC材料优异的抗氧化性能和抗腐蚀性能，从根本上解决了石墨转子材料本身固有的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子，其特征在于，包括石墨段和复合段，所述石墨段和复合段之间为螺纹连接；所述复合段包括C/C复合材料上段和C/C复合材料下段，以及位于C/C复合材料上段和C/C复合材料下段之间的C/C-SiC复合材料段，所述C/C复合材料上段、C/C-SiC复合材料段和C/C复合材料下段为一体式结构。

上述的一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子，其特征在于，所述石墨段的数量为一个，所述石墨段位于复合段上方。

上述的一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子，其特征在于，所述石墨段的数量为两个，所述复合段位于两个石墨段之间。

上述的一种铝熔体净化用分段式炭陶复合材料转子，其特征在于，所述石墨段上设置有外螺纹，复合段上设置有与所述外螺纹相配合的内螺纹。

另外，本发明还提供了一种制备上述分段式炭陶复合材料转子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将密度为0.20g/cm³～0.50g/cm³的炭纤维预制体增密，得到密度为1.20g/cm³～1.40g/cm³的C/C复合材料；

步骤二、将步骤一中所述C/C复合材料机械加工成直径为50mm～200mm，高度为300mm～500mm的C/C复合材料杆；