歷史上早的坩堝是用粘土制成的,但現(xiàn)在只要這種材料能承受足夠的高溫,就可能成為合格的坩堝,如石英、石墨和剛玉都是常用的坩堝材料。其中,石墨坩堝是適合熔煉多種、少量合金的坩堝。由于其良好的高溫性能和較長的使用壽命,被廣泛應(yīng)用于大型合金熔煉鑄造工藝和礦石熔煉分析。
金在石墨坩堝中熔化
然而,石墨坩堝在使用時基本處于高溫狀態(tài),而且坩堝周圍有大量空氣,因為它們?nèi)菀妆谎趸4送?,石墨坩堝在熔煉鑄造和熔煉過程中會嚴(yán)重腐蝕,降低使用壽命。為了提高石墨坩堝的使用壽命,科學(xué)家們提出了在石墨坩堝中添加耐腐蝕材料的方法。
在需要考慮的材料中,碳化硅因其化學(xué)穩(wěn)定、耐腐蝕性強而被認(rèn)為是石墨坩堝的助熔劑,高溫下的氧化產(chǎn)物是二氧化硅,可以降低陶瓷坩堝的孔隙率,提高坩堝的致密性,從而有效地提高其使用壽命。
但材料的添加也要注意科學(xué)性,不要胡鬧,合理搭配才能充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。一般來說:
① 隨著SiC含量的增加,石墨坩堝的密度增大,孔隙率降低。
這主要是因為碳化硅的密度為3.2g/cm3,石墨的密度為2.62g/cm3。因此,隨著碳化硅含量的增加,石墨坩堝的總體積減小,體積密度逐漸增大,孔隙率依次減小。