[发明专利]石墨-碳化硅坩埚的原料组合物及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔炼有色金属用坩埚，具体涉及一种石墨-碳化硅坩埚的原料组合物及其制造工艺。

背景技术

用于熔炼金、银、铜、铝、锌及其合金等有色金属的粘土-石墨坩埚，早在20世纪30年代就有生产了，生产方法是把原料经粉碎、配料、手工旋压或碾压成型，干燥、烧成、刷油防潮，以石墨、粘土、叶蜡石熟料，或高铝矾土熟料、单质硅粉，或硅铁粉为抗氧化剂，和水按照一定的比例配比而成。后来，用部分的碳化硅代替高铝矾土熟料，以提高质量，增强导热性。此方法生产工序复杂，毛坯需要缓慢烘干，消耗能源多，半成品损耗大，变形多，生产周期长（一般25-30天）。

目前，等静压成型是世界上最先进的坩埚成型工艺。一般是以酚醛树脂、焦油或沥青为结合剂，以石墨和碳化硅为主要原料的石墨-碳化硅坩埚，此种坩埚气孔率低，密度大，质地均匀，抗腐蚀性强。但树脂、焦油和沥青在烧成过程中会释放大量的有害烟尘，污染环境。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种石墨-碳化硅坩埚的原料组合物及其制造工艺，工艺简单，生产周期短，制造过程中无有害烟尘产生，对环境无污染。

所述石墨-碳化硅坩埚的原料组合物，包括以下重量百分比的原料：鳞片石墨40%-50%、碳化硅20%-50%、单质硅粉4%-10%、碳化硼粉1%-5%、粘土5%-15%；所述鳞片石墨的碳含量大于90%，粒度为50-100目；所述碳化硅的纯度大于90%；所述粘土为高岭土、广西白泥、木节土中的任意一种或几种的混合物。

所述原料组合物还包括重量百分比为6%-12%的临时结合剂，所述临时结合剂为聚乙烯醇水溶液、木质素水溶液中的任意一种或两种的混合物，临时结合剂的加入增加了泥料的可塑性。

所述石墨-碳化硅坩埚的制造工艺，包括以下步骤：

（1）将备好的原料混合均匀，制成泥料；

（2）将上述泥料困料一天，并烘干成挥发份为1%-2%的合格泥料；

（3）将合格泥料装入模具内，放入等静压机缸内，在50MPa-100MPa压强下压制成型；

（4）脱模，将毛坯烘干；

（5）趁热在坩埚表面涂覆防氧化釉料，得坩埚半成品；

（6）将上述所得半成品放入天然气窑内裸烧，烧成温度为1000℃-1200℃，使釉料熔化为玻璃釉，即得烧成品；

（7）检验，包装，入库。

本发明提供的石墨-碳化硅坩埚的原料组合物及其制造工艺，其有益效果在于，工艺简单，制备的坩埚质地均匀，密度大，气孔率低，导热快，耐腐蚀能力强，而且采用粘土做为结合剂，避免了酚醛树脂或焦油做结合剂在烧成过程中分解释放有害烟尘而污染环境。

具体实施方式

下面结合三个实施例，对本发明提供的石墨-碳化硅坩埚的原料组合物及其制造工艺进行详细的说明。

实施例1

本实施例制备石墨-碳化硅坩埚的原料组合物包括以下重量百分比的原料：鳞片石墨47%、碳化硅36%、单质硅粉8%、碳化硼粉2%、高岭土7%。

所述石墨-碳化硅坩埚的制造工艺包括以下步骤：

（1）将备好的原料放入混合机内混合均匀，加入水，混合均匀，制成泥料；

（2）将上述泥料困料一天，并烘干成挥发份为1.4%的合格泥料；

（3）将合格泥料装入模具内，敲打密实，放入等静压机缸内，在70MPa压强下压制成型；

（4）脱模，将毛坯放在干燥车上，入干燥窑内缓慢升温到120℃，彻底烘干；

（5）趁热在坩埚表面涂覆防氧化釉料，得坩埚半成品；

（6）将上述所得半成品放入天然气窑内裸烧，烧成温度为1050℃，使釉料熔化为玻璃釉，即得烧成品；

（7）检验，包装，入库。

实施例2

本实施例制备石墨-碳化硅坩埚的原料组合物包括以下重量百分比的原料：鳞片石墨45%、碳化硅29%、单质硅粉6%、碳化硼粉2%、广西白泥10%、聚乙烯醇水溶液8%。

所述石墨-碳化硅坩埚的制造工艺包括以下步骤：

（1）将备好的原料放入混合机内混合均匀，加入水和聚乙烯醇水溶液，混合均匀，制成泥料；

（2）将上述泥料困料一天，并烘干成挥发份为1.5%的合格泥料；

（3）将合格泥料装入模具内，敲打密实，放入等静压机缸内，在80MPa压强下压制成型；