Керамические тигли — это контейнеры, специально разработанные для использования в условиях экстремальных температур, чаще всего используемые при плавке металлов и в химической промышленности.
Введение в керамические тигли
Керамические тигли могут быть изготовлены из различных керамических материалов, и каждый тип керамического тигля имеет свои уникальные характеристики. Как основной инструмент для плавки металлов, проведения химических экспериментов и обработки высокотемпературных материалов, тигли должны обладать чрезвычайно высокой термостойкостью и коррозионной стойкостью, и керамические материалы как раз отвечают этим требованиям.
Из каких материалов изготовлен керамический тигель?
Алюминиевый тигель
Основным сырьем для тигля является глинозем 99,7%. высокочистый глинозем, кроме того, он обычно содержит небольшое количество оксида магния (MgO) и диоксида кремния (SiO2). Под действием этих ингредиентов он приобретает множество превосходных физических и химических свойств.
Алюминиевый тигель
Благодаря своей высокой термостойкости тигли из оксида алюминия широко используются в некоторых лабораториях и отраслях промышленности. Особенно часто можно увидеть в некоторых плавильных, нагревательных и химических реакциях в условиях высоких температур.
Стоимость тигля из оксида алюминия низкая, и это также один из самых распространенных и востребованных тигельных продуктов на рынке. Обычно тигли из оксида алюминия выдерживают высокие температуры от 1650°C до 1700°C в окислительно-восстановительной атмосфере и очень подходят для высокотемпературной обработки плавильных приложений различных материалов, особенно для обработки некоторых слабощелочных материалов, таких как безводный карбонат натрия (Na₂CO₃) и т. д., тигель из оксида алюминия работает очень хорошо.
Высокая температура плавления и низкий коэффициент теплового расширения глинозема придают тиглю отличную термостойкость и стабильность, что позволяет ему сохранять форму и целостность структуры в процессе плавки и не склонен к трещинам. Превосходная химическая инертность глинозема также затрудняет его реакцию с большинством химических веществ.
Однако следует отметить, что он не подходит для плавки некоторых высококоррозионных веществ, таких как сильные щелочные вещества, такие как гидроксид натрия (NaOH) и перекись натрия (Na2O2). В этом случае тигель из глинозема может быть сильно корродирован. Поэтому мы рекомендуем вам выбирать другие, более коррозионно-стойкие материалы тигля для работы с этими веществами.
Тигель из циркония
Циркониевые тигли изготавливаются из высокочистый оксид циркония (ZrO₂). Они обладают превосходной устойчивостью к высоким температурам и являются хорошим выбором для некоторых высокотемпературных применений. Циркониевые тигли могут выдерживать температуры до 2000°C и часто используются для плавки материалов при экстремально высоких температурах, например, для плавки некоторых драгоценных металлов, таких как платина (Pt), палладий (Pd) и рутений (Ru). Эти металлы имеют высокие температуры плавления и очень строгие требования к материалам тигля, и циркониевые тигли стали первым выбором для их плавки.
Тигель из циркония
По сравнению с тиглями из оксида алюминия стоимость тиглей из циркония выше, поскольку сырье из циркония более дефицитно, чем из оксида алюминия, а технология обработки сложнее. Хотя цирконий дороже, тигли из циркония обладают более высокой термостойкостью и химической стабильностью, чем тигли из оксида алюминия, особенно для некоторых металлов с высокой температурой плавления, тигли из циркония могут лучше выдерживать экстремальные температуры в реакции.
Кроме того, химическая коррозионная стойкость оксида циркония также позволяет ему сохранять стабильность в сильных кислотах, сильных щелочах и других агрессивных атмосферах, что также обеспечивает благоприятную гарантию для плавки драгоценных металлов. Поэтому для некоторых высокотемпературных процессов, требующих обработки драгоценных металлов или других тугоплавких, летучих материалов, тигли из оксида циркония являются вашим идеальным выбором.
Тигель из закаленного циркониевого оксида алюминия (тигель ZTA)
Тигель из закаленного оксида алюминия (ZTA) — это тигель высокой прочности, изготовленный из оксида алюминия высокой чистоты 90% и оксида циркония 10% (ZrO₂). Тигель ZTA сочетает в себе преимущества оксида алюминия и оксида циркония. Он обладает превосходной устойчивостью к высоким температурам оксида алюминия и превосходной прочностью оксида циркония.
Сам по себе оксид алюминия обладает очень высокой термостойкостью и может выдерживать высокие температуры 1650℃-1700℃, в то время как оксид циркония улучшает трещиностойкость и износостойкость тигля в условиях высоких температур. Тигель ZTA использует преимущества этих двух материалов, чтобы работать особенно хорошо в некоторых приложениях с жесткой механической прочностью и температурой.
Значительное улучшение прочности может обеспечить устойчивость тигля к тепловому удару и эффективно избежать распространенных трещин и поломок при экстремальных перепадах температур. По сравнению с тиглями из чистого оксида алюминия, тигли ZTA могут лучше выдерживать напряжение, вызванное тепловым расширением, и обладают лучшими методами преодоления последствий резких перепадов температур.
Тигель из нитрида бора (тигель PBN)
Нитрид бора (PBN) — это материал тигля, который отлично работает в условиях высоких температур. Тигли, изготовленные из него, могут широко использоваться в производстве полупроводников, выплавке металлов и других высокотемпературных процессах. Нитрид бора, как основной компонент тигля, придает тиглю отличную устойчивость к высоким температурам, химическую стабильность и теплопроводность. Под защитой атмосферы тигель из нитрида бора может оставаться стабильным при высоких температурах до 2100°C.
Тигель из нитрида бора (тигель PBN)
Самым большим преимуществом тигля из нитрида бора является то, что он не будет подвергаться очевидным химическим реакциям или плавиться даже в условиях экстремально высоких температур и может соответствовать вашей длительной высокотемпературной эксплуатации. Кроме того, хорошая теплопроводность нитрида бора может эффективно рассеивать тепло при высоких температурах, избегать чрезмерной концентрации высоких температур и уменьшать термическое напряжение и термические повреждения. В то же время коэффициент теплового расширения тигля из нитрида бора низок. В некоторых высокотемпературных процессах, требующих быстрого нагрева или охлаждения, он может эффективно уменьшать возникновение поломок или трещин и продлевать срок службы.
В области производства полупроводников тигли из нитрида бора часто используются в высокотемпературном химическом испарении, выращивании кристаллов и других высокотемпературных процессах обработки. Поскольку тигель из нитрида бора может обеспечить однородность своей реакции и качество конечного продукта, он является незаменимым материалом тигля в полупроводниковой промышленности.
Другие керамические материалы
В дополнение к обычным керамическим материалам, упомянутым выше, существуют также высококачественные материалы для тиглей, такие как оксид магния и оксид бериллия. Все они обладают превосходными высокотемпературными характеристиками и являются необходимыми материалами для контейнеров тиглей для многих плавильных цехов и лабораторий.
Как обеспечить срок службы тигля?
Если вы хотите, чтобы ваш тигель имел лучшую производительность и срок службы, вам лучше сделать следующее:
Хранилище:
Лучше всего хранить использованные тигли в сухом и чистом месте, чтобы они не впитывали влагу и не загрязнялись. Следует избегать хранения тиглей вблизи химикатов или в местах с высокой влажностью.
Эксплуатация：
При работе с тиглем следует использовать соответствующие инструменты, избегать прямого контакта с руками и проверять его на наличие трещин и повреждений после использования.
Уборка：
После каждого использования необходимо тщательно очистить тигель. Все остатки следует удалить, а перед чисткой дать ему как следует остыть, чтобы избежать теплового удара и трещин.
Часто задаваемые вопросы
1. Что такое тигель?
Тигель — это контейнер, предназначенный для использования при чрезвычайно высоких температурах, в основном используемый для плавки металлов и химических реакций.
2. Какова температура плавления керамического тигля?
Температура плавления керамического тигля зависит в основном от используемого материала. Например, тигель из оксида алюминия может выдерживать температуры от 1650°C до 1700°C, а тигель из диоксида циркония может выдерживать температуры до 2000°C.
3. Каково применение керамических тиглей в химии?
Керамические тигли часто используются для высокотемпературной плавки металлов, в качестве контейнеров для химических реакций, контейнеров для обработки материалов и т. д.
4. Какова функция керамического тигля?
Керамический тигель в основном используется для высокотемпературного нагрева, плавления или рафинирования материалов и т. д. Он также может служить контейнером для некоторых химических реакций.
5. Каковы свойства материала керамических тиглей?
Керамические материалы обладают такими характеристиками, как высокая температура плавления, низкий коэффициент теплового расширения, хорошая термическая стабильность и стойкость к химической коррозии.
6. Можно ли использовать керамические тигли для плавки сильных щелочных веществ?
Это в основном зависит от материала тигля. Как правило, мы не рекомендуем использовать тигли из глинозема для плавки сильных щелочных веществ, таких как гидроксид натрия (NaOH) и перекись натрия (Na₂O₂), поскольку эти вещества могут разъесть тигель.
7. В чем разница между фарфоровым и керамическим тиглем?
Фарфоровый тигель обычно относится к тиглю, изготовленному из фарфорового материала. Керамический тигель имеет более высокие эксплуатационные характеристики, чем традиционный фарфоровый тигель, может выдерживать более высокую температуру и имеет более прочные механические свойства.
8. Как нагреть керамический тигель?
При нагревании керамического тигля следует выбрать подходящий метод нагрева в соответствии с характеристиками материала тигля. Следует отметить, что следует избегать резкого охлаждения или нагрева во время нагрева, что может привести к растрескиванию тигля.
9. Каковы методы обслуживания керамических тиглей?
После использования тигля его следует тщательно очистить, чтобы удалить остатки, а затем использовать подходящий чистящий раствор, после чего промыть его чистой водой и высушить для дальнейшего использования.
Заключение
Керамические тигли являются незаменимыми инструментами в современной химии и металлургии. Они способны работать при экстремальных температурах и в суровых химических средах, играя ключевую роль в различных научных и промышленных приложениях. Спасибо за прочтение этой статьи, и надеюсь, она вам поможет.