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
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。