[发明专利]一种热膨胀系数小的炭素坩埚及其制备方法

说明书

本发明涉及石墨坩埚技术领域，具体地说，涉及一种热膨胀系数小的炭素坩埚及其制备方法。其包括以下原料：天然鳞片石墨、的炭质、粘土、碳化硅、焦油、分散剂和粘结剂。本发明中通过添加分散剂和粘结剂有助于增加石墨粒子的润湿度并解离聚集体，确保各组分的混合均匀，并粘接各组分使之成型并具备一定的机械强度，聚丙烯酰胺分子链中的羧基，能够降低表面张力，有助于水对固体的湿润，能够使悬浮液中的固体分散粒子被液相充分润湿和均匀分散，且改善多晶石墨的疏水性，从而便于多晶石墨的均匀分散形成致密的防氧化膜，能够避免坩埚被氧化的问题，再加上多晶石墨自身的热膨胀系数比金属低，化学稳定性较高，有利于降低坩埚的热膨胀系数。

技术领域

本发明涉及石墨坩埚技术领域，具体地说，涉及一种热膨胀系数小的炭素坩埚及其制备方法。

背景技术

炭素坩埚是指以石墨、粘土、硅石和腊石为原料烧制而成的一类坩埚，又称石墨坩埚，主要用来熔炼紫铜、黄铜、金、银、锌和铅等有色金属及其合金，适用于各种不同模具浇铸成型。

如CN106083017B中涉及一种高性能低膨胀坩埚及其制备方法，由坩埚基体材料和坩埚涂层材料构成，按质量百分比坩埚基体材料的组成为：叶长石40～60％、锂辉石5～15％、苏州土5～15％、子木节土1～3％、黑滑石1～5％、贵州土10～25％、白炭黑0～3％、氧化锆微粉5～10％，所述坩埚涂层材料的组成为：叶长石0～15％、功能材料微粉85～100％，外加分散剂0.1～0.5％和粘结剂0.1～0.5％，该制备方法中经配料混合、球磨、过筛、压滤脱水、真空练泥、成型、干燥而得到坩埚坯体，将喷涂坩埚涂层材料到坩埚基体内表面，最后经烧成获得坩埚产品，但该制备方法中主要是通过添加高性能低膨胀材料制成涂层涂敷于坩埚坯体内表面，在坩埚进行熔炼时，涂层会出现高温磨损，从而影响坩埚的低膨胀性能，因此提出一种热膨胀系数小的炭素坩埚及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热膨胀系数小的炭素坩埚及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明目的在于，提供了一种热膨胀系数小的炭素坩埚，包括以下重量份的原料：40-60重量份的天然鳞片石墨、5-12重量份的炭质、8-18重量份的粘土、3-9重量份的碳化硅、2-6重量份的焦油、1-3重量份的分散剂和2-7重量份的粘结剂。

作为本技术方案的进一步改进，所述分散剂包括聚丙烯酰胺和脂肪酸聚氧乙烯酯。

作为本技术方案的进一步改进，所述粘结剂包括沥青和多晶石墨。

另一方面，本发明还提供一种用于制备上述所述的一种热膨胀系数小的炭素坩埚的制备方法，包括以下步骤：

S1、取天然鳞片石墨和炭质并粉碎至颗粒状后，加入焦油和蒸馏水并搅拌产生悬浊液；

S2、对悬浊液进行预热并投入分散剂和粘土，搅拌并投放于坩埚模具内升温塑形成坯料；

S3、向容器内添加碳化硅和粘结剂后加水并进行混合搅拌形成浆料，并将浆料涂敷于坯料表面；

S4、对坯料进行低温烧结后对坯料进行高温烧成直至坯料完成固化形成坩埚。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，粉碎后形成颗粒的大小为32-80目。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，搅拌转速为15-30rpm/min。

作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，浆料在坯料表面的涂覆厚度为1-4mm。

作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，低温烧结包括预升温阶段和低温除水阶段，其中，预升温阶段时加热温度为150-280℃，低温除水阶段时加热温度为350-550℃。