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貴金屬器皿材料

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貴金屬器皿材料(precious metal material for crucibles and ware)用於製作冶金、化工、生物等領域的分析測量和理化實驗工具,以及製作電子、玻璃、玻纖等工業坩堝器皿的貴金屬材料。鉑及其合金(鉑銠、鉑銥、鉑金)以及銥,由於其熔點高、導熱性能良好,且鉑在空氣中1400~1600℃溫度下可長期使用,銥在氧化氣氛中可用於2300oC而不發生嚴重損壞,因而成為最重要的貴金屬器皿材料。彌散強化鉑和鉑銠(ZGSPt,ZGSPtRh,ODSPt,ODSPtRh)具有優良的高溫持久強度和抗蠕變性能,是製作玻璃和玻纖工業用坩堝和漏板的主要材料(見彌散強化責金屬複合材料)。在條件不十分惡劣的場合,銀、金及其合金也被用作坩堝器皿材料。
貴金屬坩堝器皿一般用板材或片材經衝壓、旋壓或焊接等方法製作,中間退火可在大氣條件下進行。銥坩堝可用直接熔鑄法、熱旋壓、焊接、粉末熱等靜壓,以及在心軸上熔鹽電鍍等方法製作。玻纖工業用漏板以鉑及鉑合金板材為坯料,經鑽孔、精壓、深沖、焊接噴嘴等工序製作而成。
貴金屬器皿材料按其主要用途可以分為實驗室器皿材料、電子工業生長單晶用坩堝材料、熔化光學玻璃用坩堝材料和玻纖工業用漏板材料。
實驗室器皿材料主要有鉑、PtRh10、PtRhAul05、PtAu5等。製作的坩堝、盤、舟、過濾錐、攪拌棒、勺等用於熔融礦物,以氫氟酸、硫酸、硝酸、高氯酸等試劑溶解氧化硅,化合物蒸發,各種試劑的準確稱量,以及煤和焦炭等物料中揮發性組元含量的測定。銀坩堝器皿也廣泛用於化學分析。
生長單晶用坩堝材料主要有鉑、PtRh20、PtRh40、銥。採用丘克拉斯基法(Czochralski法,即直拉法),純鉑坩堝用於生長具有壓電、鐵電、熱釋電、電光、聲光等特性的鈮酸鋰、鈮酸鈉鋇等光電子學用單晶;銥坩堝用於生長高熔點氧化物單晶,如計算機存儲器件用鍺鎵石榴石(GGG)單晶和固體激光器用釔鋁石榴石(YAG)、釔鐵石榴石(YFG)單晶,以及氟磷酸鈣、氟釩酸鈣等非氧化物單晶。採用布里奇曼法(Bridgman法),純鉑和PtRh10坩堝用於生長鐵氧體單晶和砷化物、磷化物單晶。銥坩堝的直徑通常為50~200mm,深度為50~200mm,壁厚為1.5~2.0mm,最大厚度為4.0mm,重量為300g~10kg。鉑及鉑合金坩堝的直徑通常為30~100mm,深度為100~800mm,壁厚為0.2~0.8mm。
熔化光學玻璃用坩堝材料主要有鉑、PtRh10、PtAu5合金、ZGSPt、ZGSPtRh、ODSPt、ODSPtRh等。儘管鉑銠合金具有良好的高溫力學性能,但由於含銠會使玻璃染上顏色,熔化高質量光學玻璃主要用純鉑坩堝和ZGSPt、ODSPt坩堝。
玻纖工業用漏板材料主要有PtRh7、PtRh10、PtRh20、PtRhAu5-4、PtRhAu7-3、PtRhAul0-5。鉑銠合金高溫強度高、抗蠕變性能良好、化學性能穩定,自20世紀40年代以來一直是製作漏板的主要材料。添加金可提高合金抗硼硅玻璃浸潤的能力,在玻纖工業中已得到應用。彌散強化的ZGSPt,ZGSPtRh,ODSPt,ODSPtRh,從20世紀80年代起作為漏板材料也得到廣泛應用。
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