Cadinho de cerâmica versus cadinho de grafite - Uma comparação completa

Os cadinhos são de importância vital na metalurgia, na engenharia química, na pesquisa científica e em outros campos. O desenvolvimento da tecnologia industrial e da pesquisa científica estabeleceu requisitos mais elevados para seu desempenho. Os cadinhos de cerâmica e grafite são amplamente utilizados devido às suas propriedades exclusivas. Explorar as diferenças entre eles pode ajudar os profissionais a fazer seleções e melhorar a eficiência do trabalho.

Introdução básica

Cadinho de cerâmica

Os cadinhos de cerâmica são fabricados pela queima de óxidos, como alumina e magnésia, bem como de materiais não óxidos, como carbeto de silício e nitreto de silício. Entre eles, os cadinhos de alumina são os mais comumente usados. Eles são classificados de acordo com o teor de alumina, como 95% e 99%. Quanto maior o teor, maior a resistência ao calor e a estabilidade química. Um cadinho de alumina 99% pode suportar uma temperatura de 1800°C. Além disso, os cadinhos de cerâmica de carbeto de silício desempenham um papel importante em cenários com altos requisitos de condução de calor devido à sua alta dureza e alta condutividade térmica.

Cadinho de grafite

Cadinhos de grafite são feitos de grafite natural ou artificial. O grafite natural tem uma estrutura cristalina estável, poucas impurezas e boa condutividade elétrica, condutividade térmica e lubricidade. O grafite artificial é feito de coque de petróleo e outros tratamentos de alta temperatura, com alta pureza e alta densidade. Na produção real, o grafite é frequentemente misturado com aditivos, como argila, para melhorar a moldagem e as propriedades mecânicas. Os cadinhos de grafite têm excelente resistência ao calor, condutividade térmica e estabilidade química devido à sua estrutura de grafite.

Comparação de propriedades físicas

Densidade

A densidade dos cadinhos de cerâmica varia de acordo com o material. A densidade dos cadinhos de cerâmica de alumina varia de 3,6 a 4,0 g/cm³, enquanto a dos cadinhos de cerâmica de carbeto de silício é de aproximadamente 3,2 g/cm³. Em contrapartida, a densidade dos cadinhos de grafite está na faixa de 1,6 a 1,8 g/cm³, o que é significativamente menor. Essa característica de baixa densidade torna os cadinhos de grafite mais leves durante o transporte e o uso, reduzindo significativamente a intensidade da mão de obra.

Dureza

Os cadinhos de cerâmica têm alta dureza, como os cadinhos de cerâmica de alumina, cuja dureza Mohs chega a 9, apenas um pouco menor que a do diamante. Eles são menos propensos ao desgaste durante o uso e podem manter a forma e o desempenho. Os cadinhos de grafite têm dureza Mohs que varia de 1 a 2, e sua textura é macia. No entanto, os cadinhos de grafite têm boas propriedades de autolubrificação, o que pode desempenhar um papel único em cenários que exigem atrito reduzido, como processamento mecânico e peças deslizantes.

Comparação de propriedades químicas

Estabilidade química

Os cadinhos de cerâmica apresentam excelente estabilidade na maioria dos ambientes químicos. Por exemplo, os cadinhos de alumina podem resistir a vários ataques de ácidos e álcalis e não reagem facilmente em altas temperaturas. Entretanto, sua estabilidade é afetada em meios corrosivos fortes, como o ácido fluorídrico. Os cadinhos de grafite têm boa estabilidade em temperatura ambiente. Porém, em ambientes com oxigênio em alta temperatura, o grafite reage com o oxigênio para formar dióxido de carbono, causando a deterioração do cadinho.

Resistência à corrosão

Os cadinhos de cerâmica têm forte resistência à corrosão ácida e alcalina e, portanto, apresentam vantagens significativas em ambientes ácidos. Entretanto, alguns cadinhos de cerâmica podem se corroer lentamente em ambientes fortemente alcalinos. Os cadinhos de grafite podem ser corroídos pela água-régia e, quando em contato com metais fundidos por um longo período, eles se carbonizam. Isso mudará a estrutura do cadinho e afetará sua vida útil.

Comparação de propriedades térmicas

Resistência a altas temperaturas

O cadinho de grafite é feito de grafite, que tem um ponto de fusão extremamente alto, chegando a 3652°C. Em uso prático, o cadinho de grafite pode suportar altas temperaturas de 1.200°C a 1.600°C. Além disso, ele tem boa estabilidade química e, portanto, não reage com metais e compostos comuns em altas temperaturas. Os principais componentes do cadinho de cerâmica são vários materiais cerâmicos, como alumina, zircônia e assim por diante. A resistência a altas temperaturas de diferentes materiais cerâmicos é diferente, o que geralmente pode tolerar altas temperaturas de 1000℃ a 1600℃.

Condutividade térmica

O cadinho de grafite tem boa condutividade térmica, portanto, durante o aquecimento ou resfriamento, a distribuição de temperatura nele é mais uniforme. É benéfico melhorar a eficiência da fusão, reduzir o superaquecimento ou o subresfriamento local, diminuir o tempo de aquecimento e reduzir o consumo de energia. A condutividade térmica do cadinho de cerâmica é relativamente ruim, portanto, durante o aquecimento, a transferência de calor é lenta. E é fácil aparecerem áreas locais de alta ou baixa temperatura, afetando o efeito de fusão ou reação.

Comparação de propriedades mecânicas

Fragilidade e robustez

O cadinho de grafite tem uma certa resistência ao impacto e pode suportar um certo grau de estresse mecânico. Não é fácil de quebrar, mesmo quando sujeito a pequenas colisões ou mudanças bruscas de temperatura durante o uso. A fragilidade do cadinho de cerâmica é grande, a resistência é ruim e, portanto, é fácil de quebrar e danificar. Deve-se ter cuidado para evitar colisões e mudanças bruscas de temperatura ao usá-lo e manuseá-lo.

Resistência à compressão

O cadinho de grafite tem alta resistência à compressão e pode suportar uma certa pressão. No processo de fusão carregado com metal líquido e outros objetos pesados, não é fácil sofrer deformação ou danos devido à pressão. A resistência à compressão do O cadinho de cerâmica também é alto. Porém, em comparação com o cadinho de grafite, é mais provável que ele se quebre ou se danifique quando submetido a uma pressão maior.

Comparação do processo de preparação e do custo

Processo de preparação

Cadinho de grafite: O processo de preparação inclui a seleção da matéria-prima, a mistura e a moldagem, torrefação e outras etapas. É necessário selecionar a matéria-prima de grafite de alta pureza e misturá-la para uniformizar a composição. Em seguida, faça o formato do cadinho por extrusão, moldagem e outros métodos. Em seguida, melhore a resistência e a densidade por meio de torrefação em alta temperatura.

Cadinho de cerâmica: Seu processo de preparação inclui a moagem da matéria-prima, a dosagem e a moldagem, sinterizaçãoetc. Primeiramente, você deve triturar as matérias-primas cerâmicas em pó fino e misturá-las de acordo com a proporção. Em seguida, por meio de rejuntamento, prensagem e outros métodos de moldagem, é feito o corpo do cadinho. Por fim, o corpo é densificado pela sinterização de alta temperatura para formar um cadinho de cerâmica com certa resistência e desempenho.

Análise de custos

O custo da matéria-prima do grafite é relativamente alto. E seu processo de preparação é relativamente complexo, o que exige o processo de torrefação em alta temperatura. Portanto, isso resulta no alto custo do cadinho de grafite. No entanto, devido à sua longa vida útil e ao bom desempenho, o custo total de uso pode ser baixo. O custo geral do cadinho de cerâmica é menor do que o do cadinho de grafite devido ao baixo custo das matérias-primas de cerâmica. Mas, devido à fragilidade e à facilidade de danos, pode ser necessário substituí-lo com frequência, aumentando o custo de uso.

Comparação de domínios de aplicativos

Indústria metalúrgica

Devido à resistência do cadinho de grafite a altas temperaturas, à resistência à corrosão e à boa condutividade térmica, ele pode ser usado com frequência na fusão de metais não ferrosos, como cobre, alumínio, zinco etc. Ele melhora a eficiência da fusão e não reage com o metal para garantir a pureza do metal. O cadinho de cerâmica é usado principalmente para a fundição de alguns metais ou ligas especiais. Por exemplo, a condição que exige pureza muito alta e o cadinho de cerâmica não reage com o metal.

Indústria química

O cadinho de grafite é adequado para algumas reações químicas de alta temperatura e altamente corrosivas, como algumas reações de fusão de sal inorgânico. Ele pode resistir à corrosão de várias substâncias químicas e tem aplicações em síntese química, preparação de materiais e outros campos. Você pode usar o cadinho de cerâmica para algumas reações químicas, como experimentos químicos e síntese em alguns ambientes ácido-base que não são muito fortes.

Pesquisa e experimentação científica

Você pode usar um cadinho de grafite para experimentos de sinterização e fusão em alta temperatura. Ele pode atender a uma variedade de requisitos experimentais e não polui o material experimental. O cadinho de cerâmica é frequentemente usado em experimentos de pesquisa científica para experimentos de temperatura e ambiente químico cujos requisitos não são particularmente rigorosos. Por exemplo, algumas análises químicas simples, processamento de amostras, etc.

Conclusão

O cadinho de cerâmica e o cadinho de grafite têm suas vantagens e desvantagens. O primeiro é mais adequado para cenários corrosivos ou de aquecimento convencional, e o segundo é adequado para requisitos de temperatura ultra-alta. Ao escolher, é necessário considerar a temperatura, a atmosfera, o ambiente químico e o custo. Se precisar comprar cadinhos de grafite, entre em contato conosco agora.