Обзор различных керамических кратиров
Введение
Тигли, как ключевые компоненты химических приборов, служат сосудами для плавления, рафинирования металлических жидкостей и облегчения реакции твердых и жидких тел - неотъемлемая основа для бесперебойных химических процессов. Изначально тигли изготавливались из глины, но историческое использование платины для тиглей ознаменовало значительный технологический прорыв. Эволюция технологий подготовки тиглей сегодня позволяет изготавливать их из различных материалов, способных выдерживать плавление или изменение содержимого.
Мириады типов, моделей и спецификаций тиглей обеспечивают беспрецедентную гибкость, гарантируя чистоту расплавленных материалов. Среди них керамические тигли играют важную роль. Керамические тигли классифицируются по видам сырья: кварц, корунд, нитрид бора, диоксид циркония и другие, каждый из которых предназначен для конкретных применений на основе своих отличительных свойств.
1. Кварцевый керамический тигель
Кварцевый керамический тигель изготавливается из высокочистого плавленого кварца, обладающего тонкой структурой, низкой теплопроводностью, малым коэффициентом теплового расширения, отличной устойчивостью к термоударам, хорошими электрическими характеристиками и химической стойкостью. Он находит широкое применение в промышленности глубокой переработки стекла, металлургии, электронике, химической промышленности, аэрокосмической отрасли и других областях. В целом, форма кварцевого керамического тигля в основном квадратная и цилиндрическая.
С вниманием и развитием энергии защиты окружающей среды, солнечная энергия, как зеленая энергия, была широко оценена в мире. Количество поликристаллического кремния, используемого для преобразования солнечной энергии, резко возросло, что способствует быстрому развитию производства поликристаллического кремния. Поэтому соответствующий крупногабаритный тонкостенный квадратный плавленый кварцевый керамический тигель также быстро растет, и международный рынок очень оптимистичен.
2. Корундовый тигель
Корундовый тигель, формально известный как глиноземный тигель, обычно называется корундовым тиглем, когда содержание глинозема превышает 95%. Корундовый тигель прочен и может выдерживать высокие температуры, воздействие кислот, щелочей, сильного холода и жары, а также химическую коррозию. Он подходит для плавления образцов слабых щелочных веществ, таких как Na2CO3, без воды. Однако он не подходит для плавления образцов с сильными щелочными и кислотными веществами в качестве флюсов.
99,70% корундовый тигель при окислении и восстановлении в атмосфере от 1650 ℃ до 1700 ℃ имеет хорошую изоляцию и механическую прочность. В соответствии с условиями применения, глиноземный тигель имеет различные размеры и формы на выбор.
3. Тигель для нитрида бора
К широко используемым типам нитрида бора относятся кубический нитрид бора (C-BN) и пиролитический нитрид бора (P-BN). Тигель из нитрида бора обычно состоит из P-BN. Керамика P-BN обладает хорошей теплостойкостью, термостабильностью, теплопроводностью и высокотемпературной диэлектрической проницаемостью и является идеальным материалом для рассеивания тепла и высокотемпературной изоляции.
P-BN, известная своей превосходной химической стабильностью, может противостоять эрозии большинства расплавленных металлов. Он отлично подходит для высокотемпературной изоляции, обладает высокой теплопроводностью и низким коэффициентом теплового расширения. Эти свойства делают его идеальным для сложных условий окружающей среды, таких как производство полупроводников. Тигли из P-BN широко используются для выплавки металлов и полупроводников, а температура их использования в вакууме достигает 1800 градусов.
4. Циркониевый тигель
Цирконий имеет более высокую температуру плавления, чем цирконий, и является одним из самых тугоплавких материалов в природе. Даже при нагревании до 1900 ℃ оксид циркония не вступает в реакцию с расплавленным алюминием, железом, никелем и платиновыми металлами, силикатами, кислотными шлаками и т.д., поэтому циркониевый тигель может успешно плавить платину, палладий, рутений, цезий и драгоценные металлы и их сплавы.
По сравнению с глиноземом, диоксид циркония стоит дороже. Тем не менее, это специальный оксидный огнеупорный материал, который может использоваться в высокотемпературных печах с температурой выше 2000 ℃, что не может заменить ни один другой оксид.
5. Оксид иттрия
Керамикаиз оксида иттрия (Y2O3) обладает высокими эксплуатационными характеристиками, отличной жаропрочностью, коррозионной стойкостью и высокотемпературной стабильностью. Температура плавления оксида иттрия превышает 2400 ℃, и он трудно реагирует с некоторыми активными металлами (такими как Ti, Al, Hf, Nb и т.д.) при высоких температурах. Тигель, состоящий в основном из высокочистого Y2O3, может использоваться для плавки Ti и сплавов Ti, а также для любых чувствительных к кислороду процессов плавки.
Однако Y2O3 трудно обрабатывать из-за его высокой температуры плавления. Поскольку Y2O3 сам по себе очень хрупок, тигель может разорваться, если скорость нагрева или охлаждения будет слишком быстрой.
6. Тигель из карбида кремния
Тигли из карбида кремния, известные своей исключительной теплопроводностью и устойчивостью к химической коррозии, находят свое применение в высокотемпературных областях. Состоящие из карбида кремния, соединения кремния и углерода, эти тигли отлично подходят для плавки и рафинирования таких металлов, как алюминий, медь и железо. Благодаря способности выдерживать экстремальные температуры, тигли из карбида кремния предпочитают использовать в литейных цехах и лабораториях для различных металлургических процессов.
7. Магнезиальный тигель
Магнезиальные тигли, изготовленные из магнезии или оксида магния, отличаются устойчивостью к химической коррозии и высокотемпературной стабильностью. Эти тигли находят применение в лабораториях и металлургических процессах, предлагая надежный контейнер для плавления и нагрева металлов.
8. Муллитовый тигель
Муллитовые тигли, состоящие в основном из глинозема и кремнезема, демонстрируют выгодные свойства обоих материалов. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения, исключительной стойкости к тепловым ударам и высокой механической прочности муллитовые тигли находят применение в различных высокотемпературных процессах. Благодаря своей универсальности они подходят для решения самых разных задач - от плавки металлов до синтеза передовых материалов.
9. Кордиеритовый тигель
Кордиеритовые тигли, в состав которых входят магний, алюминий и кремний, обладают уникальным сочетанием устойчивости к тепловым ударам и низкого теплового расширения. Кордиеритовые тигли часто используются в приложениях, требующих быстрых циклов нагрева и охлаждения, и находят применение в лабораториях и на производстве. Способность выдерживать резкие перепады температуры делает их идеальными для процессов, требующих точного контроля над температурными условиями.
10. Спеченные тигли из нитрида кремния
Тигли из спеченного нитрида кремния представляют собой усовершенствованные керамические сосуды, предназначенные для работы в экстремальных условиях. Состоящие из кремния и азота, эти тигли демонстрируют замечательную термическую стабильность, высокую прочность и устойчивость к химической коррозии.
Тигли из спеченного нитрида кремния широко используются в лабораториях и промышленности для проведения экспериментов или процессов в жестких термических и химических условиях. Они играют важнейшую роль в развитии исследований материалов и технологий производства. Их исключительные свойства делают их предпочтительным выбором для приложений, требующих строгих стандартов производительности.
Заключение
В заключение следует отметить, что разнообразный ассортимент тиглей подчеркивает их незаменимую роль в обеспечении широкого спектра химических процессов. От традиционных материалов, таких как кварц, до современных композиций, таких как спеченный нитрид кремния, каждый тип тиглей служит уникальной цели, способствуя повышению эффективности и точности различных приложений. По мере развития технологий тигли, вероятно, будут развиваться и дальше, удовлетворяя все более специализированные и требовательные промышленные и лабораторные нужды.
