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石墨坩埚的原料配方

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石墨坩埚的原料配方根据类型和性能需求有所不同,主要分为以下三类:

一、按原料类型划分

天然石墨质坩埚

以结晶形天然石墨为主要原料,通常加入50%左右的粘土质矿物(如高岭土、石英砂)和少量沥青、焦油等粘合剂,经高温烧结而成。这种坩埚具有优异的热导性、耐高温性(可达1200-1600℃)和化学稳定性,适用于熔炼铜、铝等金属。

人造石墨质坩埚

采用纯化石墨(灰分≤20ppm)作为基体材料,杂质含量低,适合高纯度金属(如镍、铂族金属)的精炼。部分产品会添加碳化硅、氧化铝等骨架熟料(如煅烧高岭土)以提高密度和机械强度。

复合基质坩埚

在天然或人造石墨中添加碳化硅、氧化铝、硅铁等耐高温材料作为骨架熟料,可提升坩埚的硬度、耐磨性和抗冲击性,适用于高负荷工况。

二、关键原料功能说明

石墨:

提供热传导性和耐高温性能,保持热膨胀系数稳定。

粘土:增强坩埚的机械强度和抗热冲击性(如高岭土、石英砂)。

骨架熟料(如碳化硅、氧化铝):提高坩埚密度和抗磨损性,延长使用寿命。

粘合剂:天然沥青、煤沥青等用于固定原料,部分产品使用陶瓷粘合剂提升耐化学腐蚀性。

三、其他辅助材料

添加剂:在高温下可能添加硅酸铝盐、丙烯酸乳液等材料改善坩埚性能。

成型工艺:通过手塑、旋塑或压型成型,结合高温烧结工艺完成。

四、应用场景补充

不同类型的石墨坩埚对应特定工业领域:

冶金行业:主要用于铜、铝、镍等金属的熔炼;

半导体行业:高纯度石墨坩埚用于单晶硅拉制;

化工领域:耐酸碱腐蚀的石墨坩埚适用于腐蚀性介质处理。

通过合理选择原料配方,可平衡成本与性能,满足不同熔炼需求。