[发明专利]一种用家用微波炉熔化金属的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属熔化的技术领域；特别涉及一种用家用微波炉加热熔化金属的方法。

背景技术

在金属分析化验、提纯、精密铸造、废金属回收等行业常需将块状金属熔化，传统的做法是将金属样块放在氧化铝坩埚中，使用高温电炉等传统加热方式将其熔化，这类方法的缺点是周期长、能耗高。近年来发展的微波加热技术，可有效缩短熔化时间、降低熔化周期。国外已有用家用微波炉熔化金属的研究报道，其技术方案是采用耐火材料和碳化硅在家用微波炉中砌成熔池，再把金属放在熔池中进行熔化，这一方案有两个方面的缺点，一是由于耐火材料在高温会与金属粘连，不利于熔池材料的循环利用且易在金属中引入杂质，二是由于耐火材料和碳化硅在微波作用下升温后将热量传给微波炉，温度过高时会引起微波炉金属内壁的的变形，使这种方法的升温受到局限，一般只能适用于熔化熔点低于800℃的金属。

发明内容

为克服上述技术背景中的不足，本发明提出一种新的用家用微波炉熔化金属的方法，兼备熔化容器可循环使用、不在熔化金属中引入杂质又可实现较高熔点金属的熔化功能。

本发明涉及的用微波炉熔化金属的方法是这样实现的：采用致密氧化锆陶瓷坩埚作为微波炉中金属熔化容器，其中氧化锆坩埚成分中采用氧化铈作为稳定剂，并添加5-20％重量百分比的稀土磷酸铈成分。坩埚的尺寸可根据微波炉膛大小选定，坩埚壁厚在2-5mm。氧化锆坩埚周围采用莫来石纤维制成的环、环的底部和上部采用莫来石纤维制成的板。莫来石纤维环和板的厚度在20-50mm。氧化锆坩埚与莫来石纤维环之间放置一外径小于纤维环内径、内径大于坩埚直径、高度与纤维环高度相同、厚度为4-6mm碳化硅环。

将待熔化的金属放在上述坩埚中，微波功率采用1-2kw，开启微波加热10-20分钟后，将坩埚和纤维环之间的碳化硅环取出，继续加热直到金属熔化。

上述用家用微波炉熔化金属的方法中，被熔化金属中可添加5-20％重量百分比的炭粉。

本发明提出的用家用微波炉熔化金属的方法比其它家用微波炉熔化金属方法的积极效果在于：

氧化锆自身锆氧键强，采用氧化铈作为稳定剂，并添加5-20％重量百分比的稀土磷酸铈成分后，具有不粘连高温金属液，耐高温，导热系数低和抗热冲击的多重优点；莫来石纤维具有高温隔热效果，同时允许微波穿过，可有效防止坩埚热量向微波炉壁的传递；碳化硅具有极佳的低温微波吸收性能，可迅速将氧化锆坩埚加热，而氧化锆坩埚的微波吸收能力随温度提高而增加，当氧化锆坩埚微波吸收能力提高后，将碳化硅环取出，减少了碳化硅环对微波的吸收，主要微波能被氧化锆吸收升温，并直接传递给被熔化金属；对含杂质的金属熔化，少量炭粉可将金属中的氧化物还原成金属并有效防止金属的氧化。该方法可实现利用家用微波炉进行熔点在1500℃以下金属的快速熔化，且微波炉内壁的温度不超过100℃。

具体实施方式

实施例1：

在最大功率1kw的家用微波炉中，采用50毫升容积的10％氧化铈-75％氧化锆-15％磷酸铈(重量百分比)组成坩埚，壁厚3mm，周围用外径100mm、高度60mm、厚度15mm的莫来石纤维环隔热，坩埚和莫来石纤维环之间放置一外径60mm、内径52mm、高度60mm的碳化硅环，莫来石纤维环的上下个各有一与其外径相同直径、厚度20mm的莫来石纤维板。将从废旧电线电缆中剥离出来的3mm直径的铜丝金属段50g放在坩埚中，采用微波功率1kw加热15分钟后取出碳化硅环，继续加热15分钟，铜全部熔化，并可方便地从坩埚中取出，坩埚壁不粘连金属，且微波炉壁温度可用手安全触摸(低于50℃)。

实施例2：

在最大功率2kw的家用微波炉中，采用100毫升容积的10％氧化铈-75％氧化锆-15％磷酸铈(重量百分比)组成坩埚，壁厚3mm，周围用外径120mm、高度60mm、厚度20mm的莫来石纤维环隔热，坩埚和莫来石纤维环之间放置一外径70mm、内径62mm、高度60mm的碳化硅环，莫来石纤维环的上下个各有一与其外径相同直径、厚度30mm的莫来石纤维板。将铁加工边角料50g，与8g炭粉混合加入到坩埚中，采用微波功率2kw加热5分钟后取出碳化硅环，继续加热20分钟金属全部熔化，并可方便地从坩埚中取出，坩埚壁不粘连金属，且莫来石纤维体外表最高温度为78℃。