铱金坩埚和石墨坩埚

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坩埚，是以结晶形天然石墨为主体原料，可塑性耐火粘土作粘结剂，经与不同类型熟料配合而制成的主要应用于冶炼特种合金钢、熔化有色金属及其合金的耐火石墨坩埚。就产品的性能、用途而言，石墨坩埚是耐火材料的一个组成部分。 坩埚可分为石墨坩埚、粘土坩埚和金属坩埚三大类。在石墨坩埚中，又有普型石墨坩埚与异型石墨坩埚及高纯石墨坩埚三种。各种类型的石墨坩埚，由于性能、用途和使用条件不同，所用的原料、生产方法、工艺技术和产品型号规格也都有所区别。 石墨坩埚的主体原料，是结晶形天然石墨。故它保持着天然右墨原有的各种理化特性。 即：具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。坩埚的型号规格较多，在应用时不受生产规模、批量大小和熔炼物质品种的限制，可任意选择，适用性较强，并可保证被熔炼物质的纯度。 石墨坩埚，因具有以上优良的性能，所以在冶金、铸造、机械、化工等工业部门，被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及其合金的熔炼。并有着较好的技术经济效果。 坩埚的种类大体分为三大类：第一类炼铜坩埚，其规格“号”，；第二类为炼铜合金坩埚，特圆形有100个号，圆形有100个号，第三种炼钢用的坩埚，有100个号。坩埚规格（大小），通常是用顺序号大小表示的，1号坩埚具有能熔化1000g 黄铜的容积，其重量为180g。坩埚在熔炼不同金属或合金时熔化量计算，可以坩埚的容重规格号，乘上相应金属和合金系数。  坩埚的生产原料，可概括为三大类型。一是结晶质的天然石墨，二是可塑性的耐火粘土，三是经过煅烧的硬质高岭土类骨架熟料。近年来，开始采用耐高温的合成材料，如：碳化硅、氧化铝金刚砂及硅铁等做坩埚的骨架熟料。这种熟料对提高坩埚产品质量，增强坩埚密度和机械强度有着显著效果。 坩埚的成型，有三种方法，较原始古老的成型方法是手塑成型。第二种是旋塑成型法 第三种是压型成型法. 石墨坩埚系采用天然鳞片石墨、腊石、碳化硅等原料制成的高级耐火器皿，供冶炼、熔铸铜、铝、锌、铅、金、银以及各种稀有金属之用。 1、用后放置干燥处，切忌雨水侵入；使用前须缓慢烘烤到500摄氏度方可使用。 2、应根据坩埚容量加料，忌挤得太紧，以免金属发生热膨胀胀裂坩埚。 3、取出金属熔液时，最好用勺子舀出，尽量少用卡钳，若用卡钳等工具应与坩埚形状相符，避免局部受力过大而缩短使用寿命。 4、坩埚使用寿命与用法有关，应避免强氧化火焰直接喷射到坩埚上，而使坩埚原料氧化短命。铱坩埚主要有平底铱坩埚和弧形底铱坩埚两大类。影响晶体生长的主要因素为温度场的分布。目前用于人工晶体生长的铱坩埚多为平底构造，将平底铱坩埚改进为弧形底铱坩埚，将使温度场的分布更为理想，在某些晶体的生长会带来明显的品质提高。 坩埚底部在提拉过程中的变形是坩埚损坏的一个主要因素，弧形底坩埚会减少坩埚在提拉过程中坩埚底部的扭曲变形，从而提高坩埚的寿命。 因此，对于某些晶体的生长，弧形底坩埚将在提高晶体的品质的同时延长坩埚寿命。 铱和高纯晶体产品 由于高熔点的优良的化学稳定性，在各种金属氧化物单晶的生长中铱是理想的坩埚材料。坩埚的形状如图所示。其规格典型规格为φ60~200mm，容积从500~6000毫升。通过各种技术生长出五花八门的晶体，基本的原则都是从装在坩埚里的熔融物中拉出单晶。使用铱坩埚拉制的主要有五种晶体：YAG 晶体钇铝石榴石(YAG)晶体广泛应用于固体激光器，这些激光器主要是医用和工业中激光焊接和切割。宝石宝石(Sapphire)主要用途有手机和汽车的液晶显示器背光灯中蓝光和绿光二级管的基体材料，超市的扫描器的窗口材料，以及牙科手术中的激光波导，导弹的观察窗等。锂基晶体钽酸锂(Lithium tantalate)和兰克赛(langasite)用于蜂窝电话、卫星接收器和无线通讯设备。兰克赛为最新开发完成之压电材料，具有宽频之特性，适用于W-CDMA的IF段表面声波滤波器基材、汽车用感应器及陀螺仪。 目前拉制锂基晶体是铂坩埚和铱坩埚共存。由于铂价攀升到了23年来的最高点，而铱价又明显降低。用铱替代铂无论是价格还是加工技术拉晶设备的改造均是了水到渠成的时候。另外，由于铱的强度和熔点远高于铂，铱坩埚及铱夹杆的使用寿命是铂制品难以达到的。 钆镓石榴石晶体钆镓石榴石(GGG)晶体用于电子行业中的闪存，主要被半导体存贮器所取代，它们仍继续用于军用器材，因为它们能在核爆的情况下工作，此时绝大多数半导体都会损坏。 LSO 和 GSO 晶体在肿瘤的医学症断中Lutetium oxyorthosilicate (LSO) and Gadolinium oxyorthosilicate (GSO) 用于探测器的闪烁晶体。其它使用闪烁晶体的设备有石油矿井记录和包裹检查中的X射线显示屏。