石墨坩埚

石墨坩埚
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石墨碳素
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简述
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。 
原料配比
石墨坩埚的主要原料有石墨、碳化硅、硅石、耐火粘土、沥青和焦油等。
石墨是坩埚生产的主要原料，在配料中占45～55%，以结晶形的鳞片状和针（块）状石墨为佳。我国生产石墨坩埚普遍采用鳞片状中碳石墨，含碳量一般为85～93%。根据坩埚的性能用途、型号规格选择石墨粒度。通常容积在100#以上的大型坩埚，采用32目以上的大鳞片石墨；容积在60#～80#的中型坩埚，采用80目鳞片石墨；容积在50#以下的小型坩埚，采用100目鳞片石墨；手工成型专用异形坩埚采用-100目细鳞片石墨。
耐火粘土主要起可塑成型无机粘结剂的作用。要求粘土成分纯洁，可塑性强，理化性能稳定。并具有较高的耐火度和良好的热效应。
由于坩埚熔炼的物质和使用条件的不同，在生产配料中，各种原料的配合比例不一。应根据坩埚的性能、用途和使用条件合理确定。 
类型
石墨坩埚主要用于金属材料的熔融，它分天然石墨质和人造石墨质两类。
1)天然石墨质
它是以天然鳞片状石墨为主要原材料，加入粘土及其它耐火质原料制成的，一般叫做粘土石墨坩埚，而把以沥青为粘结剂的叫做炭素粘结剂型坩埚，单靠粘土的烧结力制成的叫徽粘土粘结剂型坩埚，前者在强度和抗热冲击性方面优越。它用于钢铁、铜、铜合金及其它有色金属的熔解，其大小各式各样，熔融容量从250g到500kg不等。
这类坩埚包括撇渣勺、盖、接合环、坩埚支架和搅拌捧等附件。
2)人造石墨质
上述的天然石墨坩埚通常含有50%左右的粘土质矿物，而人造石墨坩埚的杂质（灰分）小于1%，用于精炼高纯度金属，还有经过特殊纯化处理的高纯石墨（灰分<20ppm）。人造石墨坩埚往往用于熔融少量的贵金属和高纯金属或高熔点金属和氧化物等。还可用作为钢铁中气体分析用坩埚。 
生产工艺
石墨坩埚的制造工艺可分为手塑成型、旋塑成型和压塑成型三种。坩埚质量的优劣与工艺成型方法有重要关系。成型方法决定坩埚坯体的结构、密度、气孔率和机械强度。
手塑成型用于特殊用途的异型坩埚，不能用旋塑和压塑成型方法的情况下。有些特殊异型坩埚，可采用旋塑与手塑相结合的方法成型。
旋塑成型是以旋罐机带动塑模运转，利用内刀挤塑泥料完成坩埚塑型。
压塑成型是应用油压、水压或气压等压力设备为动能，以钢模为塑具进行坩埚成型。它与旋塑成型法相比，具有工艺简单、生产周期短、成品率与效率高、劳动强度低、成型水分少、坩埚收缩率和气孔率低、产品质量和密度高等优点。 
特点
国产石墨坩埚的生产技术水平已经达到甚至超过进口坩埚，优质的国产石墨坩埚具有以下特点：
1、石墨坩埚高的密度使得坩埚具备了最好的导热性能，其导热效果明显优于其他进口坩埚；
2、石墨坩埚外表有特制的釉层和致密的成型材料，大大提高了产品的耐腐蚀性能，延长其使用寿命；
3、石墨坩埚中的石墨成分全部采用天然石墨，导热性非常好。石墨坩埚加热后不可立刻将其置于冷的金属桌面上，以避免它因急剧冷却而破裂。
养护与保存
石墨坩埚应注意防潮。石墨坩埚最怕受潮，受潮后对质量有很大影响，如果使用受潮的坩埚会出现破裂、爆片、掉帮和掉底等现象，造成熔化金属的损失，甚至发生工伤事故。所以石墨坩埚在仓储保管和使用过程中，必须注意防潮。
储存石墨坩埚的库房要干燥通风，并将温度保持在5℃~25℃之间，相对湿度为50～60%，切不可把坩埚放在砖土或水泥地面上储存，以免受潮。散装的石墨坩埚应放在木架上，以离地面25～30cm为宜；以木箱、柳条筐篓或草袋包装的整装件，货垛下面须垫枕木，离地面不低于20cm，在枕木上铺垫一层油毡更利于隔潮。码放一段时期必须倒垛，把下层的倒在上层，最好是上下层相对地倒。倒垛时间间隔不可过长，一般两个月倒垛一次，如果地面潮气不大，可三个月倒垛一次。总之，勤倒垛才能收到好的防潮效果。