CN107686355A - 高强度坩埚的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高强度坩埚的制备方法，方法包括：将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，研磨得到碳化硅以及石墨粉体；将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，研磨得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌得到混料a；将粘结剂加入至混料中，搅拌得到混料b；将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；将坩埚坯料置于模腔，在压力为12‐18MPa压力下，进行加热，加热至温度为1300‐1600℃，保温6‐9h，然后自然冷却，得到坩埚。通过以碳化硅、石墨以及氧化铝为坯料的主体材料，构成坯料的主体，可以使得制作的坩埚强度非常高，本工艺方法简单，且制作的坩埚强度高，可以使用的寿命长。

Description

高强度坩埚的制备方法
技术领域
本发明涉及坩埚技术领域，尤其涉及高强度坩埚的制备方法。
背景技术
在工业熔炉中，坩埚是其中重要的组成部分。由于工业熔炉一般是应用于金属的熔融，所以对坩埚的质量提出了更高的要求。
现有的工业坩埚在应用在不同的金属物熔融时，特别容易损坏，主要原因是坩埚的强度不高造成的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了高强度坩埚的制备方法。
高强度坩埚的制备方法，方法包括：
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为60‐120r/min，将碳化硅以及石墨研磨至10‐80μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为200‐280r/min，将碳化硅以及石墨研磨至0.05‐10μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为30‐50r/min，搅拌4‐8min，得到混料a；
将粘结剂加入至混料中，搅拌速度为40‐80r/min，搅拌2‐5min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为12‐18MPa压力下，进行加热，加热至温度为1300‐1600℃，保温6‐9h，然后自然冷却，得到坩埚。
优选地，方法包括：
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为75‐110r/min，将碳化硅以及石墨研磨至20‐60μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为215‐260r/min，将碳化硅以及石墨研磨至1‐6μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为35‐45r/min，搅拌5‐7min，得到混料a；
将粘结剂加入至混料中，搅拌速度为48‐70r/min，搅拌3‐4min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为14‐17MPa压力下，进行加热，加热至温度为1350‐1500℃，保温7‐8h，然后自然冷却，得到坩埚。
优选地，方法包括：
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为90r/min，将碳化硅以及石墨研磨至30‐50μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为240r/min，将碳化硅以及石墨研磨至2‐4μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为40r/min，搅拌6min，得到混料a；
将粘结剂加入至混料中，搅拌速度为60r/min，搅拌4min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为16MPa压力下，进行加热，加热至温度为1400℃，保温7h，然后自然冷却，得到坩埚。
优选地，还包括准确称取配方量的碳化硅、石墨、氧化铝、氧化钇、氧化镧以及粘结剂。
优选地，还包括对坩埚进行表面抛光，打磨。
优选地，所述粘结剂为粘土、植物油、松香、水玻璃以及树脂中的至少一种。
优选地，所述粘结剂为植物油。
本发明的有益效果在于：通过以碳化硅、石墨以及氧化铝为坯料的主体材料，构成坯料的主体，可以使得制作的坩埚强度非常高；以氧化钇以及氧化镧作为加强材料，可以提高制作的坩埚熔点，导电及发热效率高，同时加入粘结剂，可以使得坯料制作坩埚时，更容易成型，本工艺方法简单，且制作的坩埚强度高，可以使用的寿命长。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例1
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
坩埚用的坯料制备方法及其用该坯料制备坩埚的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、石墨、氧化铝、氧化钇、氧化镧以及粘土；
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为120r/min，将碳化硅以及石墨研磨至10‐80μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为200r/min，将碳化硅以及石墨研磨至0.05‐10μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为50r/min，搅拌4min，得到混料a；
将粘土加入至混料中，搅拌速度为80r/min，搅拌2min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为18MPa压力下，进行加热，加热至温度为1300℃，保温9h，然后自然冷却，得到坩埚。
对坩埚进行表面抛光，打磨，使得表面光滑，减少腐蚀。
实施例2
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
坩埚用的坯料制备方法及其用该坯料制备坩埚的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、石墨、氧化铝、氧化钇、氧化镧以及松香；
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为110r/min，将碳化硅以及石墨研磨至20‐60μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为260r/min，将碳化硅以及石墨研磨至1‐6μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为35r/min，搅拌7min，得到混料a；
将松香加入至混料中，搅拌速度为70r/min，搅拌3min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为14MPa压力下，进行加热，加热至温度为1350℃，保温7h，然后自然冷却，得到坩埚。
实施例3
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
坩埚用的坯料制备方法及其用该坯料制备坩埚的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、石墨、氧化铝、氧化钇、氧化镧以及水玻璃；
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为60r/min，将碳化硅以及石墨研磨至30‐70μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为280r/min，将碳化硅以及石墨研磨至2‐7μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为30r/min，搅拌8min，得到混料a；
将水玻璃加入至混料中，搅拌速度为40r/min，搅拌5min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为12MPa压力下，进行加热，加热至温度为1600℃，保温9h，然后自然冷却，得到坩埚。
实施例4
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
坩埚用的坯料制备方法及其用该坯料制备坩埚的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、石墨、氧化铝、氧化钇、氧化镧以及树脂；
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为75r/min，将碳化硅以及石墨研磨至10‐50μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为215r/min，将碳化硅以及石墨研磨至2‐7μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为45r/min，搅拌5min，得到混料a；
将树脂加入至混料中，搅拌速度为48r/min，搅拌4min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为17MPa压力下，进行加热，加热至温度为1500℃，保温8h，然后自然冷却，得到坩埚。
实施例5
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
坩埚用的坯料制备方法及其用该坯料制备坩埚的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、石墨、氧化铝、氧化钇、氧化镧以及植物油；
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为90r/min，将碳化硅以及石墨研磨至30‐50μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为240r/min，将碳化硅以及石墨研磨至2‐4μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为40r/min，搅拌6min，得到混料a；
将植物油加入至混料中，搅拌速度为60r/min，搅拌4min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为16MPa压力下，进行加热，加热至温度为1400℃，保温7h，然后自然冷却，得到坩埚。
将实施例1‐5制备方法制备的坩埚，测试其抗压强度、导电系数以及发热效率，测试结果如下：
测试项目 抗压强度(mpa) 发热效率(％) 导电系数(nΩ·m)
实施例1 72 82 82.4
实施例2 71 85 80.5
实施例3 68 78 76.8
实施例4 70 82 82.6
实施例5 74 86 75.3
根据性能测试表中的数据可以看出，实施例1‐5的坯料制作的坩埚，其抗压强度非常高，说明其强度好，同时，发热效率非常高，超过80％，导电系数较小，具有较好的电转换率。
以上是对本发明所提供的具体实施例。
说明书对本发明进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.高强度坩埚的制备方法，其特征在于，方法包括：
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为60‐120r/min，将碳化硅以及石墨研磨至10‐80μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为200‐280r/min，将碳化硅以及石墨研磨至0.05‐10μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为30‐50r/min，搅拌4‐8min，得到混料a；
将粘结剂加入至混料中，搅拌速度为40‐80r/min，搅拌2‐5min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为12‐18MPa压力下，进行加热，加热至温度为1300‐1600℃，保温6‐9h，然后自然冷却，得到坩埚。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，方法包括：
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为75‐110r/min，将碳化硅以及石墨研磨至20‐60μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为215‐260r/min，将碳化硅以及石墨研磨至1‐6μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为35‐45r/min，搅拌5‐7min，得到混料a；
将粘结剂加入至混料中，搅拌速度为48‐70r/min，搅拌3‐4min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为14‐17MPa压力下，进行加热，加热至温度为1350‐1500℃，保温7‐8h，然后自然冷却，得到坩埚。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，方法包括：
将碳化硅以及石墨分别置于球磨机中，球磨机转速为90r/min，将碳化硅以及石墨研磨至30‐50μm，得到碳化硅以及石墨粉体；
将氧化铝、氧化钇以及氧化镧分别置于球磨机中，球磨机转速为240r/min，将碳化硅以及石墨研磨至2‐4μm，得到氧化铝、氧化钇以及氧化镧粉体；
将碳化硅粉体、石墨粉体、氧化铝粉体、氧化钇粉体以及氧化镧粉体置于搅拌机中，搅拌速度为40r/min，搅拌6min，得到混料a；
将粘结剂加入至混料中，搅拌速度为60r/min，搅拌4min，得到混料b；
将混料b倒入至坩埚模具，得到坩埚坯料；
将坩埚坯料置于模腔，在压力为16MPa压力下，进行加热，加热至温度为1400℃，保温7h，然后自然冷却，得到坩埚。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括对坩埚进行表面抛光，打磨。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括准确称取配方量的碳化硅、石墨、氧化铝、氧化钇、氧化镧以及粘结剂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为粘土、植物油、松香、水玻璃以及树脂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为植物油。
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