專利名稱：制作坩堝的組合物及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制作坩堝的組合物及利用該組合物制作坩堝的方法。
背景技術(shù)：
坩堝是一種用于熔煉金屬的器皿?，F(xiàn)有的坩堝通常采用一個圓柱形的且具有一個開放底面的中空體，在用其熔煉金屬時，首先將被熔煉的金屬放入坩堝內(nèi)，再將坩堝連同其內(nèi)的金屬放入真空爐或常壓爐內(nèi)以使被熔煉金屬處于熔融狀態(tài)，或者通過向坩堝內(nèi)插入電極的方式熔煉金屬。所以，就利用坩堝熔煉金屬而言，第一要求坩堝的熔點至少要大于被熔煉金屬的熔點；第二要求坩堝的性能必須穩(wěn)定，即要求坩堝在高溫的環(huán)境不能產(chǎn)生污染物質(zhì)。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，用于制作坩堝的材料主要采用有兩種一種是以氧化鎂為主料制作的坩堝；另一種是以氧化鈣為主料制作的坩堝。但，由于氧化鎂坩堝在高溫下其化學性能不穩(wěn)定，會直接導致被熔煉金屬的氧含量增加，進而嚴重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量；而氧化鈣在高溫狀態(tài)下雖然化學性能穩(wěn)定，但具有水化特性，給批量生產(chǎn)帶來許多困難，同時也因為制作成本過高限制了氧化鈣的大量使用；另外，由于氧化鎂和氧化鈣的熔點均在1750℃左右，所以，用這兩種材料中的無論哪一種材料制作坩堝，其熔煉溫度均大于或等于1750℃，而熔煉溫度過高必定會增加能源消耗，進而增加制作成本。
中國專利1214998號授權(quán)公告的名稱為“鎢管、出料臺及坩堝”給出的是一種由下部是純鎢，上部是鎢鉬合金制成的坩堝。鎢或鎢鉬合金雖然具有在高溫狀態(tài)下化學性能穩(wěn)定，且不易水化的優(yōu)良特性，但，鎢或鎢鉬合金均屬于貴重金屬，其原料成本本身就相當高，再加上其熔點在3410℃左右，所以，使用該種材料制作的坩堝其成本相當高，且制作工藝過程也相對復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供一種用于制作坩堝的組合物，利用該組合物制作的坩堝在高溫狀態(tài)下化學性能穩(wěn)定且不易水化。
本發(fā)明的另一個任務是提供一種利用上述組合物制作坩堝的方法，利用該方法制作的坩堝可以降低成本。
本發(fā)明所提出的用于制作坩堝的組合物包括重量百分比分別為10％-70％的氧化鎂和20％--80％的氧化鈣，以及2％--10％粉末狀的氟化鈣。由于氟化鈣具有防水化和降低燒結(jié)溫度的作用，而氧化鈣的化學性能在高溫狀態(tài)下特別穩(wěn)定，氧化鎂和氧化鈣相結(jié)合可以克服氧化鎂在高溫狀態(tài)下化學性能不穩(wěn)定的不足，同時還可以解決氧化鈣水化。
所述組合物中還添加有重量百分比為0.1％--2％的由石蠟或水膠構(gòu)成的結(jié)合劑。
所述組合物中各成分的重量百分比為氧化鎂25％--60％，氧化鈣35％--70％，氟化鈣1％-5％，石蠟或水膠0.2％--1％。
利用上述的組合物制備坩堝的方法，包括以下步驟首先將白云石粉碎后煅燒，然后利用向煅燒后的白云石粉末添加氧化鈣或氧化鎂的方式使其內(nèi)的氧化鈣和氧化鎂能滿足上述重量百分比的份額，再向調(diào)整后的粉末內(nèi)添加氟化鈣和/或結(jié)合劑，經(jīng)混合后將其制成坩堝形狀，使成型后的坩堝在1300℃--1400℃的氛圍內(nèi)燒結(jié)3-5小時取出即為成品。
所述燒結(jié)坩堝的最佳溫度在1350℃--1400℃之間。
利用本發(fā)明所提出的組合物制作的坩堝與純氧化鈣坩堝呈做過熔煉鎳基合金對比試驗，從表1中所列舉的數(shù)據(jù)來看，其冶煉產(chǎn)物中的氧、硫、磷、氮指標基本相同，這表明該坩堝與純氧化鈣坩堝具有相同或相近似的脫氧和脫硫的功能，但，由于制作坩堝的組合物是由含氧化鎂和氧化鈣的白云石制成，而氧化鎂不易水化，在外界環(huán)境完全相同的情況下，純氧化鈣坩堝的水化速度是本發(fā)明坩堝的10倍以上；另外，本發(fā)明所提出的制作坩堝的組合物中添加有氟化鈣，氟化鈣可以降低制作坩堝時的燒結(jié)溫度，而燒結(jié)溫度的降低一方面可節(jié)省能源，另一方面可降低坩堝自身和燒結(jié)爐的制作成本。
表1

注1-4號爐使用的是氧化鈣坩堝；5-8號爐使用的是本發(fā)明坩堝。
具體實施例方式實施例1取雜質(zhì)含量不超過總重量5％的白云石并將其煅燒成熟料，然后將熟料破碎成顆粒為5mm以下的粉末，如果粉末中的氧化鈣的重量百分比不足75％或氧化鎂重量百分比不足10％時，向其內(nèi)加入氧化鈣或氧化鎂粉末，使其達到上述重量百分比，向配制好的粉末中加入2％的氟化鈣粉末混合均勻后再加入2％的石蠟或水膠，再次混合均勻后通過模具將其制成坩堝形，將坩堝形的混合物放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在1400℃，燒結(jié)時間3小時，取出后即為成品。
實施例2按照實施例1的方法將白云石制成5mm以下的粉末，并按其方法將粉末中氧化鈣的重量百分比調(diào)到20％，氧化鎂的重量百分比調(diào)到65％，向配制好的粉末中加入10％的氟化鈣粉末混合均勻后再加入0.1％的石蠟或水膠，再次混合均勻后按實施例1的方法將其制成坩堝形放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在1300℃，燒結(jié)時間5小時，取出后即為成品。
實施例3按照實施例1的方法將白云石制成5mm以下的粉末，并按其方法將粉末中氧化鈣的重量百分比調(diào)到55％，氧化鎂的重量百分比調(diào)到40％，向配制好的粉末中加入5％的氟化鈣粉末混合均勻后再加入1％的石蠟或水膠，再次混合均勻后按實施例1的方法將其制成坩堝形放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在1350℃，燒結(jié)時間4小時，取出后即為成品。
實施例4按照實施例1的方法將白云石制成5mm以下的粉末，并按其方法將粉末中氧化鈣的重量百分比調(diào)到70％，氧化鎂的重量百分比調(diào)到25％，向配制好的粉末中加入4％的氟化鈣粉末混合均勻后再加入0.5％的石蠟或水膠，再次混合均勻后按實施例1的方法將其制成坩堝形放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在1350℃，燒結(jié)時間3小時，取出后即為成品。
實施例5按照實施例1的方法將白云石制成5mm以下的粉末，并按其方法將粉末中氧化鈣的重量百分比調(diào)到35％，氧化鎂的重量百分比調(diào)到60％，向配制好的粉末中加入3％的氟化鈣粉末混合均勻后再加入0.1％的石蠟或水膠，再次混合均勻后按實施例1的方法將其制成坩堝形放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在1350℃，燒結(jié)時間4小時，取出后即為成品。
實施例6按照實施例1的方法將白云石制成5mm以下的粉末，并按其方法將粉末中氧化鈣的重量百分比調(diào)到47％，氧化鎂的重量百分比調(diào)到48％，向配制好的粉末中加入2％的氟化鈣粉末混合均勻后再加入0.1％的石蠟或水膠，再次混合均勻后按實施例1的方法將其制成坩堝形放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在1350℃，燒結(jié)時間3--5小時，取出后即為成品。
在上述1至6的實施例中，白云石顆粒的大小取決于所要制取坩堝的體積大小，如要制取200kg的坩堝，白云石顆粒的直徑約在5mm左右，而要制取10kg的坩堝，其顆粒應該在1mm以下；另外，組合物中的石蠟或水膠主要起到粘結(jié)或脫模的作用，所以，在通常情況下，組合物中還可以不添加石蠟或水膠。
權(quán)利要求
1.用于制作坩堝的組合物，其特征在于該組合物包括重量百分比分別為10％-70％的氧化鎂和20％--80％的氧化鈣，以及2％--10％粉末狀的氟化鈣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于所述組合物中還添加有重量百分比為0.1％--2％的由石蠟或水膠構(gòu)成的結(jié)合劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于所述組合物中各成分的重量百分比為氧化鎂25％--60％，氧化鈣35％--70％，氟化鈣1％-5％，石蠟或水膠0.2％-1％。
4.用根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的組合物制備坩堝的方法，其特征在于包括以下步驟首先將白云石粉碎后煅燒，然后利用向煅燒后的白云石粉末添加氧化鈣或氧化鎂的方式使其內(nèi)的氧化鈣和氧化鎂能滿足上述重量百分比的份額，再向調(diào)整后的粉末內(nèi)添加氟化鈣和/或結(jié)合劑，經(jīng)混合后將其制成坩堝形狀，使成型后的坩堝在1300℃--1400℃的氛圍內(nèi)燒結(jié)3-5小時取出即為成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述燒結(jié)坩堝的最佳溫度在1350℃--1400℃之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制作坩堝的組合物，該組合物包括重量百分比分別為10％－70％的氧化鎂和20％－80％的氧化鈣，以及2％－10％粉末狀的氟化鈣，并通過混合和燒結(jié)等工序制成。利用本發(fā)明所提出的組合物制作的坩堝具有用純氧化鈣制成的坩堝的功能，但其水化速度是純氧化鈣坩堝的1/10左右，另外，氟化鈣可以降低制作坩堝時的燒結(jié)溫度，而燒結(jié)溫度的降低一方面可節(jié)省能源，另一方面可降低坩堝自身和燒結(jié)爐的制作成本。
文檔編號F27B14/10GK101058502SQ20061013517
公開日2007年10月24日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者鄒天來, 于學清, 包明大, 劉彥海, 胡希東 申請人:本溪鋼鐵(集團)有限責任公司