本發(fā)明涉及一種長壽命鋁熔體除氣用轉(zhuǎn)子以及制作方法，除氣轉(zhuǎn)子用來對澆鑄前熔化的鋁液熔體進(jìn)行除氣，防止鋁鑄件中氣孔的產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
：鋁及鋁合金在熔煉過程中由于空氣中水分的進(jìn)入、鋁錠表面油污等有機(jī)物的帶入等原因，鋁熔體中不可避免存在氫元素，在后續(xù)的澆鑄冷卻過程中，氫元素在鋁中的溶解度迅速降低，并以氫氣泡的形式從鋁中析出，形成氣孔，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在熔煉完成后，澆鑄之前，需要對鋁熔體進(jìn)行除氣（除氫）處理。傳統(tǒng)技術(shù)使用固體除氣劑，因產(chǎn)生大量煙霧，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，逐漸被淘汰，取而代之的是使用惰性氣體旋轉(zhuǎn)吹噴的技術(shù)進(jìn)行鋁熔體除氣處理。該技術(shù)的核心部件為一端帶有旋轉(zhuǎn)噴頭的中空轉(zhuǎn)桿，即轉(zhuǎn)子，使用時插入鋁或鋁合金熔體中，惰性氣體通過其中間孔道吹入，沿著轉(zhuǎn)子底端的旋轉(zhuǎn)噴頭噴出，形成的氣泡由于噴頭高速旋轉(zhuǎn)被打散成大量的小氣泡，鋁熔體中的氫將依附在這些小氣泡上析出成氫氣，同時吸附鋁熔體中的雜質(zhì)顆粒一起上浮至液面，從而達(dá)到除氣（除氫）凈化之目的。制作鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子的材料，需要具有耐高溫、耐氧化、耐鋁液侵蝕、可機(jī)加工、耐熱沖擊，且具有一定的機(jī)械強(qiáng)度等性能，一般情況下，一種材料很難同時滿足上述性能。目前技術(shù)水平下，鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子大多采用石墨材料制作，因為石墨材料的抗熱沖擊性能優(yōu)秀，可機(jī)加工，且鋁液對石墨不浸潤，但不耐高溫氧化是石墨材料的致命弱點。大量使用實踐表明：石墨轉(zhuǎn)子工作時，浸入鋁液面之下的部分不與氧氣接觸，幾乎不發(fā)生氧化反應(yīng)，只有鋁液沖刷，材料損耗??；在鋁液面之上的部分，雖然與氧氣接觸，發(fā)生氧化燒蝕，但沒有鋁液沖刷，燒蝕速度并不高；而石墨轉(zhuǎn)子與鋁液液面接觸的位置，由于溫度高，并存在一定量的氧氣，導(dǎo)致石墨氧化嚴(yán)重，且同時石墨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時鋁液對轉(zhuǎn)子表面高速沖刷，導(dǎo)致石墨轉(zhuǎn)子液面位置迅速變細(xì)而折斷報廢。一般正常使用的石墨轉(zhuǎn)子壽命為14~20天，更換石墨轉(zhuǎn)子不僅增加勞動作業(yè)強(qiáng)度，有時需要中斷生產(chǎn)節(jié)奏，而且增加了生產(chǎn)成本，因此需要提高轉(zhuǎn)子的使用壽命。已知的碳化硅、氮化硅及塞隆陶瓷具有優(yōu)良的抗鋁液侵蝕能力及抗高溫氧化能力。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種長壽命鋁熔體除氣用轉(zhuǎn)子，通過給石墨轉(zhuǎn)子嵌套上抗鋁液沖刷侵蝕，且耐高溫氧化、耐熱沖擊的保護(hù)套管，以提高其在鋁液中使用壽命。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種長壽命鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子，其包括中空的石墨轉(zhuǎn)桿1，在石墨轉(zhuǎn)桿的下端設(shè)有旋轉(zhuǎn)噴頭4，其特征是，在石墨轉(zhuǎn)桿上位于鋁液面位置嵌套有抗熱震抗鋁液侵蝕的碳化硅陶瓷保護(hù)套2，石墨轉(zhuǎn)桿與保護(hù)套之間用抗鋁液侵蝕的粘接劑3粘接。所述的長壽命鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子，包括以下制作步驟：一、制備碳化硅陶瓷保護(hù)套1）用碳化硅粉體與硅粉加入成型助劑混煉后，通過冷等靜壓的成型方式制備保護(hù)套生坯，在100~120℃下烘干180~240分鐘，對烘干后的保護(hù)套干坯內(nèi)壁粗化處理；2）將保護(hù)套的生坯烘干后在氮氣氣氛下燒結(jié)；燒結(jié)溫度為1300℃~1400℃，燒結(jié)時間為300~360分鐘；燒結(jié)后的保護(hù)套顯氣孔率為15%~20%；二、保護(hù)套浸漬處理將燒結(jié)好的保護(hù)套在浸漬液中浸漬處理3~5次；浸漬劑配置方法為在磷酸二氫鋁溶液中加入重量比為15~20%的煅燒氧化鋁粉及5~6%的氮化硼粉均勻混合；浸漬時間15~20分鐘，取出后在100~120℃烘干30~40分鐘；三、配制粘接劑粘接劑由重量比為5~10%的石墨粉、50~60%的氧化鋁粉、20~30%的氧化鎂粉，15~25%的磷酸二氫鋁溶液充分混煉制得；四、按照實際需要加工石墨攪拌桿，并對外表面液面位置上下10厘米的區(qū)域進(jìn)行粗化處理。五、將第三步驟制得的粘接劑涂覆于第二步驟制得的保護(hù)套內(nèi)表面及第四步加工好的石墨桿的外表面粗化區(qū)域后，將兩者粘接組裝在一起，并置于100℃~120℃下烘干40~60分鐘，得到長壽命鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子。上述步驟一所述的保護(hù)套管燒結(jié)后的顯氣孔率控制在20%~25%，較大的氣孔率可以容納材料受熱膨脹變形，減小熱應(yīng)力值，且在熱應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋尖端碰到氣孔可以發(fā)生鈍化或偏轉(zhuǎn)，從而在宏觀上保證了保護(hù)套的熱震抗力；另一方面，所選陶瓷材料具有較高的導(dǎo)熱率，壁厚控制在6mm以下，進(jìn)一步降低了溫度劇烈變化時產(chǎn)生的熱應(yīng)力，確保保護(hù)套不炸裂。但氣孔率不可太高防止鋁液或鋁渣穿過保護(hù)套的氣孔對石墨桿造成腐蝕。保護(hù)管的長度保證鋁液液面波動在其范圍內(nèi)即可。上述步驟二的浸漬處理，可以在保護(hù)套的細(xì)孔中填入耐高溫的材料，起到封孔的作用，防止鋁液或鋁渣透過保護(hù)套腐蝕石墨桿。在浸漬劑中加入氮化硼可以起到如下作用：氮化硼由于具有表面惰性，可以減少鋁液、鋁渣在保護(hù)套表面的粘接；另一方面，浸漬劑固化后，氮化硼除了可以阻擋鋁液滲入外還可利用自身可變形的特性鈍化熱裂紋的尖端，提高孔隙填充物的熱振抗力。上述步驟三中，氧化鎂微粉促進(jìn)了磷酸二氫鋁結(jié)合劑的固化，使得整體轉(zhuǎn)子粘接后無需在高溫下烘烤，避免石墨的氧化；少量的石墨存在可以保持粘結(jié)層的還原氣氛，有效保護(hù)石墨桿不被氧化；氧化鋁及氧化鎂粉在高溫下可發(fā)生尖晶石化，粘接層整體發(fā)生微膨脹，既增加保護(hù)套與內(nèi)層石墨桿的粘接強(qiáng)度，又起到阻止鋁液從粘接層滲入的作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是將除氣轉(zhuǎn)子使用壽命提高三倍以上。附圖說明圖1為長壽命鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實施例1：包括如下步驟：（1）用碳化硅粉與工業(yè)級硅粉按照85:15混合，加入5%的聚乙烯醇膠水混煉后，在150mpa壓力下冷等靜壓成型制備保護(hù)套生坯，在100℃下烘干180分鐘，對烘干后的保護(hù)套干坯內(nèi)壁粗化處理。所述碳化硅粉體的中位粒徑（d50）為250微米；所述的工業(yè)級硅粉的中位粒徑（d50）為10微米，硅含量為98%以上；所述的保護(hù)套生坯的壁厚為4毫米，長度為200毫米，內(nèi)徑為80毫米。（2）將保護(hù)套的生坯烘干后在氮氣氣氛下加熱至1350℃進(jìn)行氮化燒結(jié)，燒結(jié)時間為300分鐘；燒結(jié)后的保護(hù)套顯氣孔率為15%。（3）保護(hù)套浸漬處理將燒結(jié)好的保護(hù)套在浸漬液中浸漬處理4次。浸漬劑配置方法為在磷酸二氫鋁溶液中加入重量比為15%的中位粒徑（d50）為2微米的煅燒氧化鋁粉及5%的中位粒徑（d50）為0.2微米的氮化硼粉均勻混合；浸漬時間15分鐘，取出后在100℃烘干30分鐘；所述磷酸二氫鋁溶液的質(zhì)量濃度為12%。（4）配制粘接劑粘接劑由重量比為5%的石墨粉、55%的氧化鋁粉、20%的氧化鎂粉，20%的磷酸二氫鋁溶液充分混煉制得；所述的石墨粉碳含量大于99%，中位粒徑5微米，所述的氧化鋁粉為α相，中位粒徑為（d50）為10微米，所述的氧化鎂粉中位粒徑為（d50）為2微米，所述磷酸二氫鋁溶液的質(zhì)量濃度為35%。（5）按照實際需要加工外徑為78毫米石墨攪拌桿，并對外表面液面位置上下10厘米的區(qū)域進(jìn)行粗化處理。（6）將第（4）步驟制得的粘接劑涂覆于第（2）步驟制得的保護(hù)套內(nèi)表面及第（5）步加工好的石墨桿的外表面粗化區(qū)域后，將兩者粘接組裝在一起，并置于100℃℃下烘干40分鐘，得到長壽命鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子。實施例2：包括如下步驟：（1）用碳化硅粉與硅粉按照9:1混合，加入5%的聚乙烯醇膠水混煉后，在120mpa壓力下冷等靜壓的成型制備保護(hù)套生坯，在100℃下烘干180分鐘，對烘干后的保護(hù)套干坯內(nèi)壁粗化處理；所述碳化硅粉體的中位粒徑（d50）為300微米，所述的硅粉的中位粒徑（d50）為20微米；所述的保護(hù)套生坯的壁厚為6毫米，長度為300毫米內(nèi)徑為，80毫米。（2）將保護(hù)套的生坯烘干后在氮氣氣氛下燒結(jié)；燒結(jié)溫度為1400℃，燒結(jié)時間為360分鐘；燒結(jié)后的保護(hù)套顯氣孔率為20%。（3）保護(hù)套浸漬處理將燒結(jié)好的保護(hù)套在浸漬液中浸漬處理5次；浸漬劑配置方法為在磷酸二氫鋁溶液中加入重量比為20%的中位粒徑（d50）為3微米的煅燒氧化鋁粉及6%的中位粒徑（d50）為0.5微米的氮化硼粉均勻混合；浸漬時間20分鐘，取出后在120℃烘干40分鐘；所述磷酸二氫鋁溶液的質(zhì)量濃度為15%。（4）配制粘接劑粘接劑由重量比為10%的石墨粉、50%的氧化鋁粉、25%的氧化鎂粉，15%的磷酸二氫鋁溶液充分混煉制得；所述的石墨粉碳含量大于99%，中位粒徑10微米，所述的氧化鋁粉為α相，中位粒徑為（d50）為20微米，所述的氧化鎂粉中位粒徑為（d50）為2.5微米，所述磷酸二氫鋁溶液的質(zhì)量濃度為40%。（5）按照實際需要加工外徑為78毫米石墨攪拌桿，并對外表面液面位置上下10厘米的區(qū)域進(jìn)行粗化處理。（6）將第（4）步驟制得的粘接劑涂覆于第（2）步驟制得的保護(hù)套內(nèi)表面及第（5）步加工好的石墨桿的外表面粗化區(qū)域后，將兩者粘接組裝在一起，并置于120℃下烘干60分鐘，得到長壽命鋁熔體除氣轉(zhuǎn)子。以上三個實施例產(chǎn)品用于鋁液熔體除氣使用壽命總結(jié)于下表：序號應(yīng)用場合使用壽命實施例1680℃鋁液除氣75天實施例2650℃鋁液除氣70天常規(guī)石墨轉(zhuǎn)子650℃鋁液除氣19天如上表所示，增加保護(hù)套的轉(zhuǎn)子壽命為常規(guī)產(chǎn)品的三倍以上。當(dāng)前第1頁12