[发明专利]一种电磁感应发热复合坩埚

说明书

本申请公开了一种电磁感应发热复合坩埚，包括外层氧化物支撑坩埚、内层氧化物反应坩埚和设置于二者之间的石墨层，所述石墨层的表面具有抗氧化涂层。本申请公开的上述电磁感应发热复合坩埚，能够利用石墨层的感应自发热优势，对坩埚内的材料进行更快速的熔融，并进行抗氧化涂层处理后，提升其自身的抗氧化能力，增加石墨层的使用温度范围，还利用氧化物材质的反应坩埚与熔融物接触，因此避免了石墨层与熔融物之间的接触，从而既能够避免熔融物受到污染，又能够提高加热效率，节约能源，降低生产成本。

技术领域

本发明属于金属冶炼设备技术领域，特别是涉及一种电磁感应发热复合坩埚。

背景技术

目前，在贵金属加工行业内，普遍采用中频或高频感应精炼方式熔制铂族金属及其合金材料，所用到的感应炉是利用电磁感应的原理，使感应线圈中产生交变磁场，利用高密度的磁力线切割线圈内的金属材料，因此在待熔制材料的内部形成涡流，这种涡流在感应区的微观结构内流动，驱使材料内部的电子做剧烈的无规则运动，从而导致感应区的温度急剧上升，使材料熔融。

需要说明的是，铂及其合金在熔制过程中，坩埚内壁与熔体接触，在强电磁搅拌和熔体金属冲刷的作用下，坩埚材料难免会与熔体金属发生反应，因此熔制铂族金属及合金所选的坩埚材料应具有高熔点、高耐火度、高的热稳定性和惰性，在熔炼温度不产生挥发，且不与合金熔体发生反应，因此，通常选用的是氧化物坩埚，例如ZrO₂、Al₂O₃、CaO或MgO等等，其中最常用的就是ZrO₂和Al₂O₃坩埚。在常温下，石墨和铂的电阻率分别为(8～13)×10^-6Ω·m和10×10^-8Ω·m，可见，石墨的电阻率远远高于一般金属的电阻率，采用石墨坩埚作为发热体来熔炼金属或合金的话，可有效的弥补非磁性低电阻率金属在感应加热时的不足，并且石墨电阻的温度系数低，磁导率恒为1，感应加热时几乎全过程可达到额定功率，能够极大的缩短感应加热的时间。但是，由于Pt、Pd等铂族金属及其合金在熔融态下，能溶解大量的碳，在凝固时碳以纤维桩或片状石墨的形态在晶界上析出，污染材料或使材料的性能发生改变，其次要说明的是，在大气环境中，石墨在600℃左右就容易与空气中的氧发生反应，有些经过特殊处理后的石墨坩埚使用温度可达1500℃，石墨在加热时蒸气压较高，在高温下会与许多元素反应形成碳化物，从而影响材料的性能。

基于上述情况，在现有技术中，熔制铂族金属及合金材料的加热设备普遍采用中频或高频感应炉，盛装熔体的坩埚采用氧化物坩埚，铂族金属及合金的熔炼温度大多在1700℃至2400℃之间，氧化物陶瓷坩埚不导电，金属熔化所需的热量只能由自身感应发热，然而，对粉体状(如海绵铂或其他粉体铂族金属材料)、丝状材料(如铂族金属车削加工产生的铂族金属丝状材料)以及非磁性、低电阻率的铂族金属及合金材料而言，加热效率非常低，金属及合金的熔化相对耗时，非常浪费能源。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种电磁感应发热复合坩埚，既能够避免被熔物受到污染，又能够提高加热效率，节约能源，降低生产成本。

本发明提供的一种电磁感应发热复合坩埚，包括外层氧化物支撑坩埚、内层氧化物反应坩埚和设置于二者之间的石墨层，所述石墨层的表面具有抗氧化涂层。

优选的，在上述电磁感应发热复合坩埚中，所述外层氧化物支撑坩埚和所述石墨层之间还具有外层浇筑填充料层。

优选的，在上述电磁感应发热复合坩埚中，所述内层氧化物反应坩埚和所述石墨层之间还具有内层浇筑填充料层。

优选的，在上述电磁感应发热复合坩埚中，所述抗氧化涂层为氮化硼涂层、氧化钛涂层、碳化硅涂层、氮化硅涂层或氧化锆涂层。

优选的，在上述电磁感应发热复合坩埚中，所述外层氧化物支撑坩埚为氧化锆支撑坩埚、氧化铝支撑坩埚、氧化镁支撑坩埚或氧化钙支撑坩埚。