[發(fā)明專利]一種表面涂層的耐高溫坩堝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710415274.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN107311628A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長興華悅耐火材料廠
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/622;C04B41/87
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及坩堝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種表面涂層的耐高溫坩堝。

背景技術(shù)

坩堝是一種常用的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)設(shè)備，無論是在晶體材料的生長制備過程中，還是在粉體材料的合成過程中，都離不開坩堝的參與，坩堝的質(zhì)量往往會(huì)影響這些材料的制備過程和制備而得材料的性能。現(xiàn)有技術(shù)中，坩堝通常采用粉體成型再進(jìn)行燒結(jié)制備而得，其中成型是整個(gè)坩堝制備過程中的重要一環(huán)，成型的均勻性和密實(shí)度會(huì)對(duì)坩堝的燒結(jié)過程和最終燒結(jié)制得的坩堝的性能產(chǎn)生巨大的影響；現(xiàn)有的坩堝成型乃至所有粉體材料的成型大都采用壓力成型、等靜壓成型等工藝，其中等靜壓成型是成型均勻性和成型密實(shí)度最好的成型方式，但是其一般需要在油壓環(huán)境下進(jìn)行，存在成型工藝較復(fù)雜，成型設(shè)備成本高，操作要求高，另外成型時(shí)間也較長等缺點(diǎn)，對(duì)于需要提高成型效率和減小成型成本的坩堝成型較不適宜；機(jī)壓成型一般采用對(duì)粉料施加單側(cè)壓力的方式成型，由于其在成型過程中只提供單側(cè)的壓力，使得其在成型過程中坯體受力不均，施壓一側(cè)受力較大，遠(yuǎn)離施壓的一側(cè)受力較小，受力不均造成密實(shí)度也不均一，受力一側(cè)更加的密實(shí)，另一側(cè)則會(huì)有更多的空隙，這種不均勻的密實(shí)情況會(huì)對(duì)坩堝燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生較大的不利影響，對(duì)于空隙較多的一側(cè)需要控制燒結(jié)速率使坯體中晶界的移動(dòng)更慢使得氣體和雜質(zhì)能夠被排除晶粒之外而不是被晶粒所包裹，而密實(shí)的一側(cè)則需要加快燒結(jié)過程中坯體晶界的移動(dòng)速率，提高燒結(jié)效率；鑒于這種狀況，燒結(jié)時(shí)必須將燒結(jié)速率控制的足夠慢，提高坯體的燒結(jié)效果，但是不可避免的會(huì)影響燒結(jié)效率，同時(shí)也存在影響密實(shí)度高一側(cè)的燒結(jié)效果；因此，需要一種能夠在成型過程中能夠增進(jìn)坯體密實(shí)度和均勻度的粉體材料。

現(xiàn)有常用的坩堝一般為剛玉質(zhì)，95瓷，99瓷都是常用的剛玉坩堝，其大都由純度較高的氧化鋁直接燒制而成，其可作用的溫度也較高，可達(dá)1700℃左右，可以滿足大多數(shù)材料的合成制備；但是其中還有一個(gè)問題往往會(huì)被忽視，在將近1700℃的高溫環(huán)境下，由于已經(jīng)相當(dāng)接近于氧化鋁的熔點(diǎn)，雖然剛玉坩堝此時(shí)還不至于失效或損壞，但是其表面的氧化鋁成分已經(jīng)具有極高的活性，這些具有極高活性的鋁離子、氧原子會(huì)進(jìn)入坩堝內(nèi)正在反應(yīng)的反應(yīng)物中，對(duì)于結(jié)構(gòu)性材料來說，這些微含量的雜質(zhì)離子產(chǎn)生的影響相對(duì)較小，甚至可以忽略不計(jì)，但是對(duì)于一些功能材料而言，一些雜質(zhì)的侵入，哪怕是含量極少的雜質(zhì)侵入也會(huì)大大影響其相應(yīng)的性能；選用具有更高耐熱溫度的材料成為一個(gè)可行的選擇，但是采用具有更高耐熱溫度的材料則會(huì)相應(yīng)的增加試驗(yàn)/生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種能在較低成本下提供具有更好耐高溫性能，并且具有較高致密度、均一性的表面涂層耐高溫坩堝。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種表面涂層的耐高溫坩堝，其由剛玉坩堝和包覆在剛玉坩堝外的碳化硅涂層組成；碳化硅涂層的重量為剛玉坩堝重量的3～7%；

剛玉坩堝由以下重量份的原料制得：氧化鋁含量為99～99.5wt%的剛玉粉100份，鱗片石墨粉0.05～0.15份，絹云母0.3～0.8份，滑石粉0.3～0.5份，造粒粘結(jié)劑1.5～2.0份；

碳化硅涂層由以下重量份的原料制得：碳源20～35份，硅源35～47份，分散劑5～8份。

本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)目的是為了增加坩堝生坯密實(shí)度和均一性，即使得在粉體成型時(shí)，在成型壓力不均勻的情況下也能獲得粉料均勻密實(shí)度均勻且密實(shí)度高的坯體，保證坯體的均一性；上述目的通過兩個(gè)方法獲得，其一是合理調(diào)配粉體的粒徑分布；第二個(gè)方法是在粉料中添加一定量的能夠增加粉體流動(dòng)性的添加劑，這些添加劑以鱗片石墨和滑石粉為主。為了獲得具有較高耐高溫能力的坩堝，選用氧化鋁含量為98～99wt%的剛玉粉體較適宜，而且高氧化鋁含量的剛玉本就是一種具有極好耐高溫性能的耐火材料。

石墨是一種層狀的無機(jī)材料，其具有良好的潤滑性能，能夠增加粉料的流動(dòng)性，但是由于其構(gòu)成元素為碳元素，其在空氣環(huán)境下的耐火度并不好，因此，只能添加一少部分，并且在粉料成型后燒結(jié)時(shí)盡量除去；絹云母是一種鋁硅酸鹽礦物，也是一種層狀硅酸鹽礦物，其也具有良的潤滑性能，添加到粉體中能夠增加粉體的流動(dòng)性，并且鋁硅酸鹽礦物也是一種具有良好耐火性能的材料，其少量的加入，不會(huì)對(duì)粉體的耐火度產(chǎn)生變劣影響；滑石粉是一種含水硅酸鎂礦物，其具有良好的潤滑性能，同時(shí)其也具有十分優(yōu)秀的抗膩性能，其能阻止細(xì)粉料之間發(fā)生團(tuán)聚。