Керамічний та графітовий тигель - повне порівняння

Тиглі мають життєво важливе значення в металургії, хімічній промисловості, наукових дослідженнях та інших галузях. Розвиток промислових технологій та наукових досліджень висуває все більш високі вимоги до їхніх характеристик. Керамічні та графітові тиглі широко використовуються завдяки своїм унікальним властивостям. Вивчення відмінностей між ними може допомогти фахівцям у виборі та підвищенні ефективності роботи.

Основний вступ

Керамічний тигель

Керамічні тиглі виготовляють шляхом випалу оксидів, таких як глинозем і магнезія, а також неоксидних матеріалів, таких як карбід кремнію і нітрид кремнію. Серед них найчастіше використовуються глиноземні тиглі. Вони класифікуються за вмістом глинозему, наприклад, 95% і 99%. Чим вищий вміст, тим сильніша термостійкість і хімічна стабільність. Тигель з глинозему 99% витримує температуру 1800℃. Крім того, керамічні тиглі з карбіду кремнію відіграють важливу роль у сценаріях з високими вимогами до теплопровідності завдяки своїй високій твердості і високій теплопровідності.

Графітовий тигель

Графітові тиглі виготовляються з природного або штучного графіту. Природний графіт має стабільну кристалічну структуру, мало домішок, хорошу електропровідність, теплопровідність і змащувальні властивості. Штучний графіт виготовляється з нафтового коксу та інших високотемпературних обробок, має високу чистоту і високу щільність. У реальному виробництві графіт часто змішують з добавками, такими як глина, для поліпшення формувальних і механічних властивостей. Графітові тиглі мають чудову термостійкість, теплопровідність і хімічну стабільність завдяки своїй графітовій структурі.

Порівняння фізичних властивостей

Щільність

Щільність керамічних тиглів варіюється в залежності від матеріалу. Щільність глиноземних керамічних тиглів коливається від 3,6 до 4,0 г/см³, тоді як щільність керамічних тиглів з карбіду кремнію становить приблизно 3,2 г/см³. На відміну від цього, щільність графітових тиглів знаходиться в діапазоні від 1,6 до 1,8 г/см³, що значно нижче. Завдяки низькій щільності графітові тиглі легші під час транспортування та використання, що значно знижує трудомісткість.

Твердість

Керамічні тиглі мають високу твердість, наприклад, тиглі з глиноземної кераміки, твердість яких за шкалою Мооса досягає 9 одиниць, що лише трохи нижче, ніж у алмазу. Вони менш схильні до зносу під час використання і можуть зберігати форму та продуктивність. Графітові тиглі мають твердість за шкалою Мооса від 1 до 2, а їхня текстура м'яка. Однак графітові тиглі мають хороші властивості самозмащення, що може відігравати унікальну роль в сценаріях, що вимагають зниженого тертя, таких як механічна обробка і ковзання деталей.

Порівняння хімічних властивостей

Хімічна стабільність

Керамічні тиглі демонструють чудову стійкість у більшості хімічних середовищ. Наприклад, глиноземні тиглі можуть протистояти різним впливам кислот і лугів і не вступають в реакцію при високих температурах. Однак їх стабільність порушується в сильних корозійних середовищах, таких як фтористоводнева кислота. Графітові тиглі мають хорошу стабільність при кімнатній температурі. Але у високотемпературних кисневмісних середовищах графіт реагує з киснем, утворюючи вуглекислий газ, що призводить до руйнування тигля.

Стійкість до корозії

Керамічні тиглі мають високу стійкість до кислотної та лужної корозії, тому вони демонструють значні переваги в кислотних середовищах. Однак деякі керамічні тиглі можуть повільно кородувати в сильному лужному середовищі. Графітові тиглі можуть піддаватися корозії під дією водного розчину, а при тривалому контакті з металевими розплавами вони карбонізуються. Це змінить структуру тигля і вплине на термін його служби.

Порівняння термічних властивостей

Стійкість до високих температур

Графітовий тигель виготовлений з графіту, який має надзвичайно високу температуру плавлення, що досягає 3652℃. У практичному використанні графітовий тигель може витримувати високу температуру від 1200℃ до 1600℃. Він має хорошу хімічну стійкість, тому не вступає в реакцію зі звичайними металами та сполуками при високих температурах. Основними компонентами керамічного тигля є різні керамічні матеріали, такі як глинозем, цирконій тощо. Різні керамічні матеріали мають різну стійкість до високих температур, які зазвичай можуть переносити високу температуру від 1000 ℃ до 1600 ℃.

Теплопровідність

Графітовий тигель має хорошу теплопровідність, тому при нагріванні або охолодженні розподіл температури в ньому більш рівномірний. Це сприяє підвищенню ефективності плавлення, зменшенню локального перегріву або переохолодження, скороченню часу нагрівання і зниженню енергоспоживання. Теплопровідність керамічного тигля відносно погана, тому при нагріванні теплопередача відбувається повільно. І легко з'являються локальні області з високою або низькою температурою, що впливають на ефект плавлення або реакції.

Порівняння механічних властивостей

Крихкість і в'язкість

Графітовий тигель має певну ударостійкість і може витримувати певний ступінь механічних навантажень. Його нелегко розбити, навіть якщо він зазнає незначних зіткнень або різких перепадів температури під час використання. Крихкість керамічного тигля велика, в'язкість погана, тому його легко зламати і пошкодити. При використанні та поводженні з ним слід бути обережним, уникати зіткнень і різких перепадів температури.

Міцність на стиск

Графітовий тигель має високу міцність на стиск і може витримувати певний тиск. У процесі плавлення, завантажений рідким металом та іншими важкими предметами, його нелегко деформувати або пошкодити через тиск. Міцність на стиск керамічного тигля також висока. Але порівняно з графітовим тиглем, він має більше шансів зламатися або пошкодитися під впливом більшого тиску.

Порівняння процесу підготовки та вартості

Процес підготовки

Графітовий тигель: Процес приготування включає відбір сировини, змішування, формування, обсмажування та інші етапи. Потрібно вибрати графітову сировину високої чистоти, змішати її, щоб склад був однорідним. Далі зробити форму тигля екструзією, литтям та іншими методами. А потім підвищити міцність і щільність шляхом високотемпературного випалу.

Керамічний тигель: Процес його приготування включає подрібнення сировини, дозування, формування, спіканнятощо. По-перше, слід подрібнити керамічну сировину на дрібний порошок, змішати їх відповідно до пропорції. Потім за допомогою цементації, пресування та інших методів формування виготовляють корпус тигля. І, нарешті, ущільнення тіла за допомогою високотемпературного спікання ущільнюється, утворюючи керамічний тигель з певною міцністю та експлуатаційними характеристиками.

Аналіз витрат

Сировинна вартість графіту відносно висока. А процес його підготовки є відносно складним, що вимагає процесу високотемпературного випалу. Отже, це призводить до високої вартості графітового тигля. Однак через тривалий термін служби та хороші експлуатаційні характеристики вартість комплексного використання може бути низькою. Загальна вартість керамічного тигля нижча за вартість графітового тигля через низьку вартість керамічної сировини. Але через крихкість і легкість пошкодження його може знадобитися часто замінювати, що збільшує вартість використання.

Порівняння прикладних областей

Металургійна промисловість

Завдяки високій термостійкості, корозійній стійкості та хорошій теплопровідності графітового тигля, його часто використовують для плавлення кольорових металів, таких як мідь, алюміній, цинк тощо. Це покращує ефективність плавлення і не вступає в реакцію з металом, забезпечуючи чистоту металу. Керамічний тигель в основному використовується для виплавки деяких спеціальних металів або сплавів. Наприклад, в умовах, які вимагають дуже високої чистоти, а керамічний тигель не вступає в реакцію з металом.

Хімічна промисловість

Графітовий тигель підходить для деяких високотемпературних і дуже агресивних хімічних реакцій, таких як реакція плавлення деяких неорганічних солей. Він може протистояти корозії різних хімічних речовин і застосовується в хімічному синтезі, підготовці матеріалів та інших галузях. Ви можете використовувати керамічний тигель для деяких хімічних реакцій, таких як хімічні експерименти і синтез в деяких кислотно-лужних середовищах, які не є надто сильними.

Наукові дослідження та експерименти

Можна використовувати графітовий тигель для високотемпературного спікання, експериментів з плавлення. Він може задовольнити різноманітні експериментальні вимоги і не забруднює експериментальний матеріал. Керамічний тигель часто використовується в науково-дослідних експериментах для температури, хімічного середовища, вимоги яких не є особливо суворими експериментами. Наприклад, простий хімічний аналіз, обробка зразків тощо.

Висновок

Ceramic crucible and graphite crucible have their advantages and disadvantages. The former is more suitable for corrosive or conventional heating scenarios, and the latter is suitable for ultra-high temperature requirements. When choosing, it is necessary to consider the temperature, atmosphere, chemical environment and cost. If you need to buy graphite crucibles, contact us now.