СТЕКЛОУГЛЕРОДНЫЕ ТИГЛИ
HTW Hochtemperatur Werkstoffe GmbH (производство Германия)

Применение стеклоуглерода

Применение стеклоуглерода

Высокотемпературные производства

Стеклоуглерод SIGRADUR® обладает высокой термостойкостью в инертном газе или вакууме до 3000° C. В отличие от других керамических и металлических материалов с высокой термостойкостью, стеклоуглерод увеличивает прочность при повышении температуры до 2700 K. Стеклоуглерод при температуре 2700 K  показывает прочность в 2 раза выше, чем при комнатной температуре. В сравнении с керамическими и металлическими материалами стеклоуглерод даже при высокой температуре не становится хрупким.

Также по сравнению с большинством керамических и металлических материалов стеклоуглерод SIGRADUR ® обладает чрезвычайно высокой стойкостью к изменению температуры. Поэтому многократное нагревание и охлаждение в течение короткого промежутка времени, возможно, без каких-либо проблем.

Дополнительными преимуществами являются малая масса, низкий уровень поглощение тепла и низкий коэффициент теплового расширения.

По этим причинам стеклоуглерод SIGRADUR® подходит почти для всех высокотемпературных производств. Типичные области применения - защитные камеры для пирометров (прибор для бесконтактного измерения температуры), устройства зарядки, высокотемпературные печи.

Химия

Благодаря своим исключительным свойствам, стеклоуглерод SIGRADUR ® является хорошим материалом для применения в химической промышленности. SIGRADUR ® обладает высокой коррозионной стойкостью, что делает его пригодным для химического анализа. По сравнению с обычным лабораторным оборудованием, изготовленным из платины, золота и других, стойких к коррозии металлов, специальной керамики и фтористых пластмасс, оборудование, изготовленное из SIGRADUR ®, обеспечивает ряд существенных преимуществ:

  • Сопротивление к смачиванию с разлагаемыми веществами
  • Нет эффекта памяти (неконтролируемая адсорбция и десорбция элементов)
  • Нет загрязнения аналитической пробы
  • Сопротивление к кислым и щелочным расплавам
  • Непористая гладкая поверхность

Ассортимент продукции включает в себя стеклоуглеродные тигли, чаши, лодочки и посуда для дефлаграции, испарения, плавления и разложения.

Примеры, иллюстрирующие использование SIGRADUR ® G для разложения расплавов, приводятся в таблице 1.

SIGRADUR ® устойчив к смачиванию с разлагаемыми веществами, перечисленными в таблице 2, и не подвергается коррозии, вызываемой изнашиванием даже после частого использования.

Стеклоуглерод используется в электрохимии благодаря его электрической проводимости и высокой коррозионной стойкости. Примеры использования электродов SIGRADUR ® - циклическая вольтамперометрия, детекторы в жидкостной хроматографии высокого давления и органический гальванический (электронный) синтез.

Высокопрочный к проникновению газа, изотропный материал является важным требованием для компонентов SIGRADUR ®, подвергающихся статическим и динамическим нагрузкам в лабораторных и заводских применениях. Реактивные стеклоуглеродные трубки SIGRADUR ® и футеровка сосудов под давлением оказались действенными при постоянном использовании.

Стоматология

Термостойкие тигли из стеклоуглерода SIGRADUR ® применяются в стоматологии для плавки благородных металлов и титановых сплавов. Плавительные тигли SIGRADUR ® отличаются следующими свойствами:

  • Высокая теплопроводность
  • Гораздо больший срок службы, чем у графитовых тиглей
  • Нет адгезии благородных расплавов металлов
  • Стойкость к температурным перепадам
  • Пригоден для всех благородных металлов и титановых сплавов
  • Использование в индукционных нагревателях центрифуг
  • Создает защитный слой над расплавом металла (атомо сферу)
  • Не требуется соли для плавления

Стеклоуглеродные тигли SIGRADUR ® лишены недостатков керамических тиглей, таких как низкая теплопроводность, адгезия при плавлении благородных металлов и необходимость соли для плавления. С плавительными тиглями SIGRADUR ® время нагрева и плавления сокращается. Электрическая нагревающая катушка в плавильном модуле может работать при более низких температурах, чем у обычных керамических сосудов. Следовательно, время, необходимое для каждой отливки, сокращается, а срок использования тиглей увеличивается. Кроме того, отсутствие смачивания устраняет проблему материальных потерь. Срок службы стеклоуглеродных тиглей SIGRADUR ® гораздо больший, чем у графитовых тиглей. Высокая чистота, низкая удельная поверхность и изотропная структура вызывают слабое последовательное окисление, образующее защитный слой (атомо сферу) над расплавом металла. Такая низкая скорость окисления предотвращает образование оксидного слоя на расплавленном металле. Плавительный порошок или гранулы обычно требуются при работе с керамическими тиглями, но здесь они не требуются, т.к. процесс расплава завершается свободно, без смачивания со стенками тиглей.

Полученное литье имеет однородную форму и аккуратный вид. Металло-непроницаемые свойства тиглей сохраняются в течение всего срока службы. Благодаря отличной стойкости к температурным перепадам стеклоуглеродные тигли не трескаются, даже если сильно раскаленными поставить на холодную поверхность. Тигли SIGRADUR ® также подходят для использования в индукционных нагревателях центрифуг. Стеклоуглеродные тигли, в отличие от керамических, - в индуктивном поле достигают рабочей температуры за короткое время; металл плавится быстро и равномерно.

Испытания показали, что тигли SIGRADUR ® хорошо подходят для плавления сплавов с высоким содержанием палладия. Полученное литье (отливка) не имеет полостей, не расплывается и не отслаивается после керамической облицовки.

Тигли SIGRADUR® являются универсальными для плавления сплавов на основе палладия и сплавов с пониженным содержанием благородных металлов. Также тигли SIGRADUR ® могут использоваться для плавления палладий-содержащих сплавов, комбинированных с керамическими сплавами, с пониженным содержанием благородных металлов при температуре около 1400 ° C.

Стеклоуглеродные тигли SIGRADUR ® не должны использоваться для плавки хром-кобальт-молибденовых сплавов (стальные сплавы).

Полупроводники

Высокая чистота, исключительная коррозионная стойкость, отсутствие генерации частиц (однородность), электрическая проводимость и хорошие механические свойства делают стеклоуглерод SIGRADUR ® идеальным материалом для производства полупроводников.

Стеклоуглеродные тигли и лодочки используются для зонной плавки полупроводниковых компонентов, синтеза арсенида галлия и роста монокристаллов методом Бриджмена или Чохральского. Благодаря исключительной стойкости, стеклоуглерод используется для компонентов систем ионной имплантации и электродов для систем плазменного травления. В рентгеновской литографии нашло применение свойство высокой передачи рентгеновских лучей стеклоуглеродом (без искажения и фона). Пластины стеклоуглерода(стеклоуглеродные пластины) используются в качестве основания материалов для рентгеновской маски.

Медицинская техника

Стеклоуглерод SIGRADUR ® устойчив к воздействию биологическим систем и показывает отличную совместимость с кровью и тканями. Хорошие механические свойства при низкой плотности, высокой чистоте и биосовместимость сделали стеклоуглерод SIGRADUR ® интересным материалом для медицинской техники и биотехнологий. Стеклоуглерод обладает свойством высокой передачи рентгеновского излучения вследствие его низкого атомного номера, который имеет важное значение для применения в медицинской радиотехники.

Металлургия, ультрачистые материалы

Высокая термостойкость, инертность, отличная теплопроводность и высокая чистота - некоторые свойства, которые являются преимуществом стеклоуглерода для использования его в качестве материала для плавильных чаш в металлургии, роста монокристаллов и технологии особо чистых материалов. Чаши могут быть использованы в качестве реактивных проводников в индукционных печах. Плавление металлов в стоматологии, зонная плавка полупроводниковых компонентов, синтез арсенида галлия, рост монокристаллов методом Бриджмена или Чохральского и синтез флуоресцентных соединений — основные промышленные сферы применения.

Плавильные чаши SIGRADUR ® - это формы с очень высоким качеством поверхности, т.к. отсутствуют посторонние элементы и высокая однородность, они обладают твердостью и износостойкостью, нет следов углерода в расплавленном материале. Расплав металла не образует карбид, нет эффекта смачивания со стенками чаши SIGRADUR ®. Благодаря отличной стойкости к температурным перепадам стеклоуглеродные чаши не трескаются, даже если сильно раскаленными поставить на холодную поверхность.

Рентгеновские технологии (X-Ray)

Т.к. у стеклоуглерода SIGRADUR ® низкое атомное число, он обладает высокой прозрачностью для рентгеновских лучей. К примеру, это свойство используется в рентгеновских окнах для синхротронного излучения или масках для рентгеновской литографии.

Стекольная промышленность

Стеклоуглерод SIGRADUR ® является идеальным материалом для компонентов в стекольной промышленности. Стеклоуглерод SIGRADUR® обладает высокой термостойкостью в инертном газе или вакууме до 3000° C. В отличие от других керамических и металлических материалов с высокой термостойкостью, стеклоуглерод увеличивает прочность при повышении температуры до 2700 K. Стеклоуглерод при температуре 2700 K показывает прочность в 2 раза выше, чем при комнатной температуре.

К тому же стеклоуглерод обладает чрезвычайно высокой стойкостью к изменению температуры. Поэтому многократное нагревание и охлаждение в течение короткого промежутка времени возможно без каких-либо проблем.

Стеклоуглерода не смачивается с расплавленным стеклом. Благодаря твердой и гладкой поверхности стеклоуглерод не содержит генерируемых частиц, как другие углеродные материалы, которые могли бы загрязнять расплав.

Также к преимуществам относятся гладкая поверхность, низкая теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения.


Возврат к списку

bn--tigli--1.jpg
bn--tigli--3.jpg

СТАТЬИ

Свойства стеклоуглерода Sigradur
В отличие от других керамических и металлических материалов с высокой термостойкостью, стеклоуглерод увеличивает прочность при повышении температуры до 2700 K.
Микроструктура стеклоуглерода
Стеклоуглерод SIGRADUR ® является одной из форм углерода с высокой неупорядоченной структурой. Недавние исследования показали, что структура стеклоуглерода - фуллерены. SP2 -связанные атомы углерода расположены в плоскостях с гексагональной симметрией. Не шестиугольные многогранники (пятиугольники, семиугольники) сгибают шестиугольные плоскости углерода.