一种感应石墨坩埚及其捣制方法和用途技术

本发明专利技术提供一种感应石墨坩埚及其捣制方法和用途，所述感应石墨坩埚包括：石墨导热层，所述石墨导热层形成用于盛放熔融料的坩埚空间；烧结层，所述烧结层紧贴设置在所述石墨导热层的外侧；固化层，所述固化层紧贴设置在所述烧结层的外侧；疏松层，所述疏松层紧贴设置在所述固化层的外侧；感应线圈，所述感应线圈固化于所述疏松层外侧用于通电加热；封口层，所述封口层为环状结构，设置于所述感应石墨坩埚的上方并覆盖住所述石墨导热层、烧结层、固化层和疏松层；本发明专利技术采用分层捣制，有效解决了坩埚捣制中存在疏松、孔洞、漏砂和烧结不牢固等问题。固等问题。固等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种感应石墨坩埚及其捣制方法和用途


[0001]本专利技术涉及坩埚设备
，尤其涉及一种感应石墨坩埚及其捣制方法和用途。

技术介绍

[0002]当前大多采用中频真空感应坩埚熔炼工艺，生产超高纯金属铸锭，主要是为了防止外界环境对材料造成污染。坩埚捣制中会存在疏松、孔洞、漏砂和烧结不牢固等缺陷，坩埚捣制不好会造成电功率低，金属原料熔化困难，传热不均匀，坩埚表面有部分氧化现象。另外，坩埚捣制不好会造成水分、气体杂质含量增加，导致金属熔化时坩埚表面材料也会有部分脱落漂浮在熔化的金属液表面，这些漂浮物质在浇注时会随着金属液流进入模具中，在铸锭表面和内部形成铸造缺陷和铸锭夹杂等问题。
[0003]因此，需要制作使用寿命和性能更优的感应石墨坩埚。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种感应石墨坩埚及其捣制方法和用途，本专利技术通过采用分层捣制的方式，显著提高了石墨坩埚的使用寿命，避免了坩埚表面材料中部分脱落漂浮在熔化的金属液表面的情况，能够更好地应用在超高纯金属铸锭的制备过程中。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种感应石墨坩埚，所述感应石墨坩埚包括：
[0007]石墨导热层，所述石墨导热层形成用于盛放熔融料的坩埚空间；
[0008]烧结层，所述烧结层紧贴设置在所述石墨导热层的外侧；
[0009]固化层，所述固化层紧贴设置在所述烧结层的外侧；
[0010]疏松层，所述疏松层紧贴设置在所述固化层的外侧；
[0011]感应线圈，所述感应线圈固化于所述疏松层外侧用于通电加热；
[0012]封口层，所述封口层为环状结构，设置于所述感应石墨坩埚的上方并覆盖住所述石墨导热层、烧结层、固化层和疏松层。
[0013]本专利技术通过采用分层捣制的方式制得的坩埚的捣制层中不存在疏松、孔洞、漏砂和烧结不牢固等缺陷，其中烧结层具有固定石墨坩埚、保温、隔热作用，固化层具有增加强度、硬度，预防金属泄露的作用，疏松层具有散热、透气的作用，通过设置依次紧贴的上述不同的层并且采用分层捣实的方式，显著提高了捣制程的固化密实度，而且坩埚的使用寿命也显著延长。
[0014]优选地，所述封口层的厚度为10～20mm，例如可以是10mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述封口层的材质包括耐火土和硅酸钠。
[0016]优选地，所述封口层中耐火土为铝硅酸盐矿物。
[0017]优选地，所述封口层中耐火土中Al2O3的含量大于30wt％，例如可以是31wt％、32wt％、35wt％或40wt％等。
[0018]优选地，所述封口层中耐火土的耐火度大于1580℃，例如可以是1590℃、1600℃、1610℃、1620℃或1650℃等。
[0019]优选地，所述封口层中耐火土的质量含量为97～98.5wt％，例如可以是97wt％、97.2wt％、97.5wt％、97.8wt％、98wt％、98.2wt％或98.5wt％等。
[0020]优选地，所述封口层中硅酸钠的质量含量为1.5～3wt％，例如可以是1.5％、1.6％、1.8％、2.0％、2.2％、2.3％、2.5％、2.8％或3.0％等。
[0021]优选地，所述封口层的气孔率为≤1wt％，例如可以是1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％或0.6wt％等。
[0022]优选地，所述固化层的厚度为10～20mm，例如可以是10mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述固化层的材质包括石英砂、镁砂、耐火土和硅酸钠。
[0024]优选地，所述固化层中石英砂、镁砂和耐火土的质量比为25～35:25～35:35～45，例如可以是25:25:35、25:30:35、25:35:35、25:25:45、28:25:36、30:25:45、30:30:35或30:30:40等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]本专利技术优选固化层中采用上述组成，更有利于固化层材料硬度和耐火度提高，当镁砂含量过低时，存在固化层材料硬度和耐火度降低问题，当镁砂含量过高时，存在耐火度提高，制作成本增加问题，当石英砂含量过低时，存在强度降低问题，当石英砂含量过高时，存在耐火度降低问题。
[0026]所述固化层中耐火土与封口层中耐火土可以为同一材质。
[0027]优选地，所述固化层中硅酸钠的质量含量为5～10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等。
[0028]优选地，所述固化层的气孔率为5～10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等。
[0029]优选地，所述感应线圈的材质为铜线圈。
[0030]优选地，所述烧结层的厚度为10～20mm，例如可以是10mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0031]优选地，所述烧结层的材质包括镁砂、耐火土、硅酸钠和硼酸。
[0032]优选地，所述烧结层中镁砂和耐火土的质量比为5～7:3～5，例如可以是5:3、5.5:3、6:3、6.5:3、7:3、5:4、5:4.5、5:5、6:4或6:5等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0033]本专利技术优选烧结层中采用上述组成，更有利于烧结成型，耐火度高，固定石墨坩埚，当镁砂含量过低时，存在耐火度降低问题，当镁砂含量过高时，存在耐火度高、成型困难等问题。
[0034]优选地，所述烧结层中耐火土可以与封口层中的耐火土采用同一材质。
[0035]优选地，所述烧结层中硅酸钠和硼酸的质量比为0.9～1.1:1，例如可以是0.9:1、0.93:1、0.95:1、0.97:1、0.99:1、1.02:1、1.04:1、1.06:1、1.08:1或1.1:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0036]本专利技术优选采用上述质量比的硅酸钠和硼酸进行捣制，当硼酸含量过低时，存在硬度降低问题，当硼酸含量过高时，存在造成成本增加问题。
[0037]优选地，所述烧结层中硅酸钠的质量含量为5～10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等。
[0038]优选地，所述烧结层的气孔率为5～10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感应石墨坩埚，其特征在于，所述感应石墨坩埚包括：石墨导热层，所述石墨导热层形成用于盛放熔融料的坩埚空间；烧结层，所述烧结层紧贴设置在所述石墨导热层的外侧；固化层，所述固化层紧贴设置在所述烧结层的外侧；疏松层，所述疏松层紧贴设置在所述固化层的外侧；感应线圈，所述感应线圈固化于所述疏松层外侧用于通电加热；封口层，所述封口层为环状结构，设置于所述感应石墨坩埚的上方并覆盖住所述石墨导热层、烧结层、固化层和疏松层。2.根据权利要求1所述的感应石墨坩埚，其特征在于，所述封口层的厚度为10～20mm；优选地，所述封口层的材质包括耐火土和硅酸钠；优选地，所述封口层中耐火土的质量含量为97～98.5wt％；优选地，所述封口层中硅酸钠的质量含量为1.5～3wt％；优选地，所述封口层的气孔率≤1wt％。3.根据权利要求1所述的感应石墨坩埚，其特征在于，所述固化层的厚度为10～20mm；优选地，所述固化层的材质包括石英砂、镁砂、耐火土和硅酸钠；优选地，所述固化层中石英砂、镁砂和耐火土的质量比为25～35:25～35:35～45；优选地，所述固化层中硅酸钠的质量含量为5～10％；优选地，所述固化层的气孔率为5～10％；优选地，所述感应线圈的材质为铜线圈。4.根据权利要求1所述的感应石墨坩埚，其特征在于，所述烧结层的厚度为10～20mm；优选地，所述烧结层的材质包括镁砂、耐火土、硅酸钠和硼酸；优选地，所述烧结层中镁砂和耐火土的质量比为5～7:3～5；优选地，所述烧结层中硅酸钠和硼酸的质量比为0.9～1.1:1；优选地，所述烧结层中硅酸钠的质量含量为5～10％；优选地，所述烧结层的气孔率为5～10％。5.根据权利要求1所述的感应石墨坩...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，郭廷宏，孙银祥，
申请(专利权)人：同创普润上海机电高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：