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钽涂层——石墨坩埚的保护者

石墨是化学稳定性极好的物质,在还原条件下几乎呈化学惰性,在高温下与其他的液相、固相熔渣接触时,很难被熔渣浸润、溶解。石墨的高导热率、低热膨胀系数,具有优异的抗热震性能,制作成石墨坩埚可成功的用于800℃-1300℃有色金属的周期性熔炼过程。

石墨坩埚主要用于金属材料的熔融,石墨坩埚以天然鳞片石墨为主体原料,以可塑性耐火粘土或炭质为粘结剂加工而成,具有耐高温、导热性能强、抗腐蚀性能好,使用寿命长等特点。

在高温使用过程中,热膨胀系数小,对急冷、急热具有一定抗应变性能。对酸性、碱性溶液抗蚀性较强,具有优良的化学稳定性,在熔炼过程中不参与任何化学反应。

石墨坩埚内壁平滑,被熔化的金属液体不易渗漏和粘附在坩埚内壁,使金属液体有良好的流动性和浇铸性,适用于各种不同模具浇铸成型。由于石墨坩埚具有以上优良特性,被广泛用于合金工具钢冶炼和有色金属及其合金的冶炼。

石墨坩埚

但是,石墨材料在温度400℃以上的氧化气氛下开始氧化,800℃以上氧化速度加快,极易与氧化性气体发生化学反应而烧蚀。因脱碳会导致组织结构松散,抗熔渣侵蚀性能及抗热震性能大幅度降低,甚至因结构松散导致强度丧失而损毁。

为提高石墨材料的抗氧化性,科研工编辑们进行了多项研究,研发出了多项保护措施,其中涂层法是较为常用的一种。

涂层法是在石墨材料的外表面上涂覆耐氧化涂层,使石墨材料与氧化性气体隔绝,防止氧化损耗。涂层材料应具备以下性能:

(1)耐高温;

(2)与碳基体热膨胀系数接近且化学相容;

(3)良好的化学稳定性,不易挥发,抗熔渣侵蚀性能强;

(4)对氧的扩散系数低。

难熔金属钽具有很高的熔点,还能够抵御热反应性气体的侵蚀,是一种良好的抗烧蚀材料。钽涂层和石墨具有自粘结性,因此与石墨表面的结合强度高,可以保证在熔炼过程中涂层不会脱落。

钽涂层合理开发利用可以提高石墨坩埚的使用寿命,节约成本,能够获得良好的经济效益和安全保障。


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