[发明专利]制作坩埚的组合物及其方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于制作坩埚的组合物及利用该组合物制作坩埚的方法。

背景技术：

坩埚是一种用于熔炼金属的器皿。现有的坩埚通常采用一个圆柱形的且具有一个开放底面的中空体，在用其熔炼金属时，首先将被熔炼的金属放入坩埚内，再将坩埚连同其内的金属放入真空炉或常压炉内以使被熔炼金属处于熔融状态，或者通过向坩埚内插入电极的方式熔炼金属。所以，就利用坩埚熔炼金属而言，第一要求坩埚的熔点至少要大于被熔炼金属的熔点；第二要求坩埚的性能必须稳定，即要求坩埚在高温的环境不能产生污染物质。

然而，在现有技术中，用于制作坩埚的材料主要采用有两种：一种是以氧化镁为主料制作的坩埚；另一种是以氧化钙为主料制作的坩埚。但，由于氧化镁坩埚在高温下其化学性能不稳定，会直接导致被熔炼金属的氧含量增加，进而严重影响了产品的质量；而氧化钙在高温状态下虽然化学性能稳定，但具有水化特性，给批量生产带来许多困难，同时也因为制作成本过高限制了氧化钙的大量使用；另外，由于氧化镁和氧化钙的熔点均在1750℃左右，所以，用这两种材料中的无论哪一种材料制作坩埚，其熔炼温度均大于或等于1750℃，而熔炼温度过高必定会增加能源消耗，进而增加制作成本。

中国专利1214998号授权公告的名称为“钨管、出料台及坩埚”给出的是一种由下部是纯钨，上部是钨钼合金制成的坩埚。钨或钨钼合金虽然具有在高温状态下化学性能稳定，且不易水化的优良特性，但，钨或钨钼合金均属于贵重金属，其原料成本本身就相当高，再加上其熔点在3410℃左右，所以，使用该种材料制作的坩埚其成本相当高，且制作工艺过程也相对复杂。

发明内容：

本发明的任务是提供一种用于制作坩埚的组合物，利用该组合物制作的坩埚在高温状态下化学性能稳定且不易水化。

本发明的另一个任务是提供一种利用上述组合物制作坩埚的方法，利用该方法制作的坩埚可以降低成本。

本发明所提出的用于制作坩埚的组合物包括重量百分比分别为：10％-70％的氧化镁和20％--80％的氧化钙，以及2％--10％粉末状的氟化钙。由于氟化钙具有防水化和降低烧结温度的作用，而氧化钙的化学性能在高温状态下特别稳定，氧化镁和氧化钙相结合可以克服氧化镁在高温状态下化学性能不稳定的不足，同时还可以解决氧化钙水化。

所述组合物中还添加有重量百分比为0.1％--2％的由石蜡或水胶构成的结合剂。

所述组合物中各成分的重量百分比为：氧化镁25％--60％，氧化钙35％--70％，氟化钙1％-5％，石蜡或水胶0.2％-1％。

利用上述的组合物制备坩埚的方法，包括以下步骤：

首先将白云石粉碎后煅烧，然后利用向煅烧后的白云石粉末添加氧化钙或氧化镁的方式使其内的氧化钙和氧化镁能满足上述重量百分比的份额，再向调整后的粉末内添加氟化钙和/或结合剂，经混合后将其制成坩埚形状，使成型后的坩埚在1300℃--1400℃的氛围内烧结3-5小时取出即为成品。

所述烧结坩埚的最佳温度在1350℃--1400℃之间。

利用本发明所提出的组合物制作的坩埚与纯氧化钙坩埚呈做过熔炼镍基合金对比试验，从表1中所列举的数据来看，其冶炼产物中的氧、硫、磷、氮指标基本相同，这表明该坩埚与纯氧化钙坩埚具有相同或相近似的脱氧和脱硫的功能，但，由于制作坩埚的组合物是由含氧化镁和氧化钙的白云石制成，而氧化镁不易水化，在外界环境完全相同的情况下，纯氧化钙坩埚的水化速度是本发明坩埚的10倍以上；另外，本发明所提出的制作坩埚的组合物中添加有氟化钙，氟化钙可以降低制作坩埚时的烧结温度，而烧结温度的降低一方面可节省能源，另一方面可降低坩埚自身和烧结炉的制作成本。

表1：