鋁合金熔煉為何要用石墨坩堝而不用鐵坩堝?
石墨材料的高溫合成材料有三種,包括石墨電極、石墨模具和石墨坩堝。在高溫下,這三種材料中的石墨容易發生氧化和燃燒反應,導致材料表面的膠體碳層孔隙率增加,結構疏松,影響使用壽命。以鋼包常規烘烤為例。含碳(石墨)耐火材料烘烤后,通常在其表面產生15mm以上的脫碳疏松層,脫碳層在澆鋼后很快被侵蝕。此時,大多數石墨坩堝采用耐高溫密封涂層。這種涂料耐高溫,可達1800℃,能長時間抵抗明火燒烤。涂層材料采用納米級片狀結構,致密性好,在高溫下能有效阻止氧氣擴散。其硬度可達7-8H,硬度高于金屬。耐高溫涂層涂覆在石墨坩堝上,形成致密的涂層,具有較強的抗銹蝕、耐高溫、抗氧化、抗變色、耐磨的特點。耐高溫涂料適用于窯爐、石墨、金屬等。防止高溫氧化率達80%以上,石墨坩堝材料節能利用率達95%以上。
坩堝浸涂抗氧化涂層后,石墨過渡涂層液會滲透到石墨坩堝的孔隙中,排空石墨坩堝中的殘留空氣,在石墨坩堝的孔隙和表面形成一層抗氧化保護膜。正是這種保護膜可以有效防止空氣直接接觸石墨坩堝引起氧化反應。浸漬有抗氧化涂料的石墨坩堝在高溫下不會開裂或脫落,從而有效延緩石墨坩堝的氧化,延長石墨坩堝的使用壽命。
石墨抗氧化涂料,水性無機環保涂料,在高溫和常溫下不含任何揮發性物質。耐高溫涂層本身耐酸耐堿,不與淬火介質發生反應,能有效保護石墨坩堝在高溫下不發生化學反應,有效防止石墨坩堝在高溫下氧化率達到95%以上。
石墨坩堝因其耐高溫、熱膨脹系數小、有一定的抗熱震抗應變能力、對酸堿溶液有很強的耐腐蝕性、耐化學腐蝕穩定性優良,廣泛應用于冶金、鑄造、機械、化工等工業部門冶煉合金工具鋼和有色金屬及其合金,具有良好的技術經濟效果。
但在超高溫感應加熱的石墨坩堝中,高溫氧化環境中使用的石墨電極會因高溫電弧而發生部分升華氧化,造成石墨坩堝的不斷消耗,甚至斷裂損壞。石墨坩堝的損失率將達到40-60%。主要用于高溫環境下石墨電極、石墨坩堝和石墨制品的氧化保護,延緩氧化速度,增加材料強度,延長使用壽命。有效降低了石墨電極斷裂、破損和脫落的幾率。
石墨坩堝主要由石墨制成,即碳的同素異形體。每個碳原子的外圍與另外三個碳原子(排列成蜂窩狀的多個六邊形)相連,它們共價鍵合形成共價分子。石墨坩堝大部分是碳,還有一部分是空氣,這樣石墨坩堝在高溫下容易氧化、松弛、脫落。永旭石墨抗氧化涂層研究人員長期研究發現,石墨材料在500℃左右開始氧化。隨著石墨坩堝溫度的升高,氧化速率呈幾何級數增加,氧化加劇。

