Tiegel aus Keramik und Graphit - ein vollständiger Vergleich

Schmelztiegel sind in der Metallurgie, der chemischen Technik, der wissenschaftlichen Forschung und anderen Bereichen von entscheidender Bedeutung. Die Entwicklung der industriellen Technologie und der wissenschaftlichen Forschung hat höhere Anforderungen an ihre Leistung gestellt. Tiegel aus Keramik und Graphit werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften häufig verwendet. Die Erforschung der Unterschiede zwischen ihnen kann Praktikern bei der Auswahl helfen und die Arbeitseffizienz verbessern.

Grundlegende Einführung

Keramischer Tiegel

Keramische Tiegel werden durch Brennen von Oxiden wie Aluminiumoxid und Magnesia sowie von nichtoxidischen Materialien wie Siliziumkarbid und Siliziumnitrid hergestellt. Am häufigsten werden Tiegel aus Aluminiumoxid verwendet. Sie werden nach ihrem Aluminiumoxidgehalt klassifiziert, z. B. 95% und 99%. Je höher der Gehalt, desto höher die Hitzebeständigkeit und die chemische Stabilität. Ein Tiegel aus 99%-Aluminiumoxid kann einer Temperatur von 1800℃ standhalten. Darüber hinaus spielen Tiegel aus Siliziumkarbidkeramik aufgrund ihrer hohen Härte und hohen Wärmeleitfähigkeit eine wichtige Rolle in Szenarien mit hohen Anforderungen an die Wärmeleitung.

Graphit-Tiegel

Graphit-Tiegel werden aus natürlichem oder künstlichem Graphit hergestellt. Naturgraphit hat eine stabile Kristallstruktur, wenige Verunreinigungen und eine gute elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Schmierfähigkeit. Künstlicher Graphit wird aus Petrolkoks und anderen Hochtemperaturbehandlungen hergestellt und weist einen hohen Reinheitsgrad und eine hohe Dichte auf. In der eigentlichen Produktion wird Graphit häufig mit Zusätzen wie Ton gemischt, um die Formgebung und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Tiegel aus Graphit haben aufgrund ihrer Graphitstruktur eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und chemische Stabilität.

Vergleich der physikalischen Eigenschaften

Dichte

Die Dichte von Keramiktiegeln variiert je nach Material. Die Dichte von Aluminiumoxid-Keramiktiegeln liegt zwischen 3,6 und 4,0 g/cm³, während die Dichte von Siliziumkarbid-Keramiktiegeln bei etwa 3,2 g/cm³ liegt. Im Gegensatz dazu liegt die Dichte von Graphittiegeln im Bereich von 1,6 bis 1,8 g/cm³ und ist damit deutlich geringer. Aufgrund dieser geringen Dichte sind Graphittiegel beim Transport und bei der Verwendung leichter, was die Arbeitsintensität erheblich verringert.

Härte

Keramische Tiegel haben eine hohe Härte, z. B. Aluminiumoxid-Keramiktiegel mit einer Mohshärte von 9, die nur geringfügig unter der von Diamant liegt. Sie sind weniger verschleißanfällig und können ihre Form und Leistung beibehalten. Graphit-Tiegel haben eine Mohs-Härte von 1 bis 2 und eine weiche Struktur. Graphittiegel verfügen jedoch über gute Selbstschmiereigenschaften, die in Bereichen, in denen eine geringere Reibung erforderlich ist, wie z. B. bei der mechanischen Bearbeitung und bei gleitenden Teilen, eine einzigartige Rolle spielen können.

Vergleich der chemischen Eigenschaften

Chemische Beständigkeit

Keramische Tiegel weisen in den meisten chemischen Umgebungen eine ausgezeichnete Stabilität auf. Aluminiumoxidtiegel beispielsweise widerstehen verschiedenen Säure- und Laugenangriffen und reagieren nicht leicht bei hohen Temperaturen. Ihre Stabilität wird jedoch durch stark ätzende Medien wie Flusssäure beeinträchtigt. Graphittiegel haben eine gute Stabilität bei Raumtemperatur. In sauerstoffhaltigen Hochtemperaturumgebungen reagiert Graphit jedoch mit Sauerstoff zu Kohlendioxid, was zu einer Verschlechterung des Tiegels führt.

Korrosionsbeständigkeit

Keramische Tiegel sind sehr widerstandsfähig gegen Säure- und Alkalikorrosion und weisen daher in sauren Umgebungen erhebliche Vorteile auf. Einige Keramiktiegel können jedoch in stark alkalischen Umgebungen langsam korrodieren. Graphittiegel können durch Königswasser korrodieren, und wenn sie lange Zeit mit Metallschmelzen in Berührung kommen, karbonisieren sie. Dadurch wird die Struktur des Tiegels verändert und seine Lebensdauer beeinträchtigt.

Vergleich der thermischen Eigenschaften

Beständigkeit gegen hohe Temperaturen

Graphit Tiegel ist aus Graphit, die einen extrem hohen Schmelzpunkt hat, erreicht bis 3652℃. In der praktischen Anwendung kann Graphit Tiegel die hohe Temperatur von 1200℃ bis 1600℃ widerstehen. Und er hat eine gute chemische Stabilität, so dass er bei hohen Temperaturen nicht mit herkömmlichen Metallen und Verbindungen reagiert. Die Hauptbestandteile der keramischen Tiegel sind verschiedene keramische Materialien wie Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid und so weiter. Verschiedene keramische Materialien "hohe Temperaturbeständigkeit ist anders, die in der Regel kann die hohe Temperatur von 1000℃ bis 1600℃ tolerieren.

Wärmeleitfähigkeit

Graphittiegel haben eine gute Wärmeleitfähigkeit, so dass die Temperaturverteilung beim Erhitzen oder Abkühlen gleichmäßiger ist. Dies ist vorteilhaft für die Verbesserung der Schmelzleistung, die Verringerung der lokalen Überhitzung oder Unterkühlung, die Verkürzung der Erhitzungszeit und die Verringerung des Energieverbrauchs. Die Wärmeleitfähigkeit von Keramiktiegeln ist relativ schlecht, so dass die Wärmeübertragung beim Erhitzen langsam ist. Außerdem kann es leicht zu lokalen Hoch- oder Niedrigtemperaturbereichen kommen, die den Schmelz- oder Reaktionseffekt beeinträchtigen.

Vergleich der mechanischen Eigenschaften

Sprödigkeit und Zähigkeit

Tiegel aus Graphit haben eine gewisse Schlagfestigkeit und können einer gewissen mechanischen Belastung standhalten. Er bricht nicht leicht, selbst wenn er während des Gebrauchs leichten Stößen oder plötzlichen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Keramische Tiegel sind sehr spröde und haben eine geringe Zähigkeit, so dass sie leicht brechen und beschädigt werden können. Bei der Verwendung und Handhabung sollten Sie darauf achten, Zusammenstöße und plötzliche Temperaturschwankungen zu vermeiden.

Druckfestigkeit

Tiegel aus Graphit haben eine hohe Druckfestigkeit und können einem gewissen Druck standhalten. Im Schmelzprozess, der mit flüssigem Metall und anderen schweren Gegenständen beladen ist, ist er nicht leicht zu verformen oder durch Druck zu beschädigen. Die Druckfestigkeit von keramischen Tiegels ist ebenfalls hoch. Aber im Vergleich zu Graphittiegeln ist es wahrscheinlicher, dass er bricht oder beschädigt wird, wenn er einem größeren Druck ausgesetzt ist.

Vergleich von Aufbereitungsverfahren und Kosten

Vorbereitungsprozess

Graphit-Tiegel: Der Zubereitungsprozess umfasst die Auswahl des Rohmaterials, das Mischen und das Gießen, Braten und andere Schritte. Sie müssen hochreinen Graphit Rohstoff wählen, mischen Sie es, um die Zusammensetzung einheitlich zu machen. Als nächstes wird die Form des Tiegels durch Extrusion, Formen und andere Methoden hergestellt. Und dann verbessern Sie die Festigkeit und Dichte durch Hochtemperatur-Rösten.

Keramischer Tiegel: Der Aufbereitungsprozess umfasst das Mahlen des Rohmaterials, das Dosieren und das Formen, Sinterungusw. Zunächst sollten Sie die keramischen Rohstoffe zu feinem Pulver zerkleinern und entsprechend dem Verhältnis mischen. Dann durch Verpressen, Pressen und andere Formverfahren den Tiegelkörper herstellen. Und schließlich verdichtet sich der Körper durch das Hochtemperatursintern zu einem keramischen Tiegel mit einer bestimmten Stärke und Leistung.

Kostenanalyse

Die Rohmaterialkosten für Graphit sind relativ hoch. Und seine Vorbereitung Prozess ist relativ komplex, die den Prozess der hohen Temperatur Rösten erfordern. Daraus resultieren die hohen Kosten für Graphittiegel. Aufgrund seiner langen Lebensdauer und guten Leistung sind die Gesamtkosten für die Nutzung jedoch niedrig. Die Gesamtkosten eines keramischen Tiegels sind aufgrund der niedrigen Kosten der keramischen Rohstoffe niedriger als die eines Graphittiegels. Da er jedoch spröde ist und leicht beschädigt werden kann, muss er häufig ersetzt werden, was die Nutzungskosten erhöht.

Vergleich der Anwendungsbereiche

Metallurgische Industrie

Aufgrund der hohen Temperaturbeständigkeit, der Korrosionsbeständigkeit und der guten Wärmeleitfähigkeit von Graphittiegeln können Sie diese häufig zum Schmelzen von Nichteisenmetallen wie Kupfer, Aluminium, Zink usw. verwenden. Er verbessert die Schmelzleistung und reagiert nicht mit dem Metall, um die Reinheit des Metalls zu gewährleisten. Keramische Schmelztiegel werden hauptsächlich für das Schmelzen bestimmter Metalle oder Legierungen verwendet. So zum Beispiel, wenn eine sehr hohe Reinheit erforderlich ist und der Keramiktiegel nicht mit dem Metall reagiert.

Chemische Industrie

Graphittiegel eignen sich für einige chemische Reaktionen mit hohen Temperaturen und hoher Korrosionsbeständigkeit, z. B. das Schmelzen anorganischer Salze. Er kann der Korrosion verschiedener chemischer Substanzen widerstehen und findet Anwendung in der chemischen Synthese, der Materialaufbereitung und anderen Bereichen. Sie können keramische Tiegel für einige chemische Reaktionen verwenden, z. B. für chemische Experimente und Synthese in einer nicht zu starken Säure-Base-Umgebung.

Wissenschaftliche Forschung und Experimente

Sie können Graphit-Tiegel verwenden für Hochtemperatur-Sinter- und Schmelzversuche. Es kann eine Vielzahl von experimentellen Anforderungen zu erfüllen, und hat keine Verschmutzung auf das experimentelle Material. Keramische Tiegel werden häufig in wissenschaftlichen Forschungsexperimenten für Temperatur, chemische Umgebung, die Anforderungen sind nicht besonders rau Experimente verwendet. Wie z.B. einige einfache chemische Analysen, Probenverarbeitung, etc.

Schlussfolgerung

Keramische Tiegel und Graphit-Tiegel haben ihre Vor- und Nachteile. Erstere eignen sich besser für korrosive oder konventionelle Erhitzungsszenarien, letztere sind für Ultrahochtemperaturanforderungen geeignet. Bei der Auswahl müssen Sie die Temperatur, die Atmosphäre, die chemische Umgebung und die Kosten berücksichtigen. Wenn Sie Graphit-Tiegel kaufen möchten, kontaktieren Sie uns jetzt.