[发明专利]一种人造石墨坩埚及其制备方法

说明书

本发明公开了一种人造石墨坩埚及其制备方法。以重量百分含量表示，该人造石墨坩埚主要由原料焦炭45～65％、人造石墨粉15～25％和高温改质沥青20～30％制成。首先将配制的焦炭和人造石墨粉粉碎，高温改质沥青熔化成液体；将处理后的原料混捏均匀，得到糊料；糊料凉料后成型，得到石墨坩埚生制品；将石墨坩埚生制品送入带盖环式焙烧炉焙烧，得到一次焙烧品；将一次焙烧品送入高压浸渍罐加压浸渍，得到石墨坩埚浸渍品；所得浸渍品送入车底式焙烧炉焙烧，得到二次焙烧品；所得二次焙烧品送入石墨化炉，石墨化后得到石墨坩埚石墨化品；最后进行常规加工，得到产品人造石墨坩埚。利用本发明制备的人造石墨坩埚容量大、使用性能良好。

一、技术领域：

本发明涉及一种石墨坩埚及其制备方法，尤其是涉及一种容量大、使用性能好的人造石墨坩埚及其制备方法。

二、背景技术：

石墨是碳的结晶体，是一种非金属材料，色泽银灰、质软，具有金属光泽。石墨的熔点极高，在真空下至3000℃时才开始软化的趋向熔融状态，到3500℃时石墨开始蒸发升华。一般材料在高温下强度逐渐降低，而石墨在加热到2000℃时其强度反而较常温时提高一倍左右。石墨的导热性和导电性是相当高的，其导电性比不锈钢高4倍左右，比碳素钢高2倍左右，比一般的非金属高100倍左右。其导热性不仅超过钢、铁、铅等金属材料，而且随温度升高导热系数降低，这与一般金属材料不同，在极高的温度下石墨甚至趋于绝热状态。因此，在超高温条件下石墨的隔热性能是很可靠的。石墨具有良好的润滑性和可塑性，石墨摩擦系数小于0.1，石墨可展成透气透光薄片，在高强石墨硬度很大，以至用金刚石刀具都难以加工。石墨具有化学稳定性，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂的腐蚀。由于石墨具有以上特有诸多优良性能，因此石墨在现代工业中用途日益广泛。

石墨坩埚按照材质可分为石墨-粘土材质、石墨-碳化硅材质、人造石墨材质坩埚。石墨-粘土坩埚是以天然鳞片石墨和粘土为主要成分制备而成，现在仅在铸铁、铸钢高温熔解和贵金属等少量熔解时使用。1955年，日本坩埚株式会社首次在日本开发、生产了石墨-炭化硅材质坩埚，此种坩埚主要以天然鳞片石墨、碳化硅、粘结剂为主要成分制备而成，该材质坩埚与石墨-粘土材质坩埚相比，因为石墨-炭化硅材质坩埚具有优良的耐久性，逐渐代替石墨-粘土材质坩埚，铜合金和铝合金等有色金属熔解的大部分都使用该材质的坩埚。人造石墨质坩埚是用石墨电极坯料加工的坩埚，在有特殊要求的工业产品的熔炼或高温处理方面将起着不可替代的作用。但是，目前国内人造石墨坩埚大都是利用电弧炉或电阻率炉上折断的电极进行加工的，这类坩埚共有缺点是颗粒度大、强度低、热膨胀系数高、导电率高、灰分大等。金属钕、镨、多晶硅行业，采用现有的人造石墨坩埚通常存在以下主要问题：

1)使用性能差：使用过程中因其在抗侵蚀、抗氧化差、抗急冷急热等方面较差，常常发生坩埚破裂、氧化、穿洞等现象，给生产造成不必要的损失；

2)灰分高：坩埚的灰分高，容易对产品造成污染；

3)规格较小：金属钕、镨是高耗能行业，石墨坩埚的规格小，则产能小、能耗高。目前，随着冶炼技术的不断发展，钕、镨熔炼都在提高生产效率，小型石墨坩埚(直径500mm以下)将逐步被大容量的石墨坩埚替代。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：根据现有人造石墨坩埚在使用过程中存在的不足之处，本发明提供一种大容量、综合使用性能优良的人造石墨坩埚及其制备方法。本发明技术方案采用高碳含量高密度焦炭、高纯人造石墨粉和高温改质沥青为原料，通过混合混捏、焙烧、浸渍、石墨化和加工等工序，制备得到本发明产品大容量人造石墨坩埚。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种人造石墨坩埚，以重量百分含量表示，所述人造石墨坩埚主要由原料焦炭45～65％、人造石墨粉15～25％和高温改质沥青20～30％制成。