坩埚(Crucible)是实验室中使用的一种杯状
器皿,用来对固体进行高温加热。
简介
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。
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。
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
耐火黏土,三是经过煅烧的硬质
高岭土类骨架熟料。从2008年开始,开始采用耐高温的
合成材料,如:
碳化硅、
氧化铝及
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。
主要用途
应用
(1)灼烧固体物质
(2)溶液的蒸发、浓缩或结晶(如果有
蒸发皿,应该选择蒸发皿。当然坩埚也可以用于溶液的蒸发、浓缩或结晶)
使用注意事项
(3)蒸发时要搅拌;将近蒸干时用余热蒸干。
在石墨坩埚中,又有普型石墨坩埚、异型石墨坩埚、
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。
坩埚的种类大体分为三大类:第一类
炼铜坩埚;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,二是可塑性的耐火材料。
镍坩埚适用于NaOH、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3以及含有有KNO3的
碱性溶剂熔融样品,不适用于KHSO4或NaHSO4、K2S2O7或Na2S2O7等
酸性溶剂以及含硫的碱性硫化物熔剂熔融样品。
种类
铁坩埚
在熔融
NaOH等强
碱性物质时会用到铁坩埚,但因易生锈和氧化等问题,使用并不广泛,仍然以不活泼金属坩埚为主。
铸铁坩埚
铸铁坩埚是
生铁翻铸而成,用于熔化
铝合金、
锌合金、
铅合金、
锡合金、锑合金等金属的皿器,比铁坩埚更加耐用。
石英坩埚
1.
石英坩埚可在1650度以下使用,分透明和
不透明两种。用电弧法制的半透明石英坩埚是拉制大直径
单晶硅,是发展
大规模集成电路必不可少的基础材料。当今,世界半导体工业
发达国家已用此坩埚取代了小的透明石英坩埚。它具有高纯度、耐温性强、尺寸大、精度高、保温性好、
节约能源、质量稳定等优点。
2、不能和
HF接触,高温时,极易和
苛性碱及
碱金属的
碳酸盐反应。
3.石英坩埚适于用K2S2O7,KHSO4作熔剂熔融样品和用Na2S2O7(先在212℃烘干)作
熔剂处理样品。
4.石英质脆,易破,使用时要注意。
瓷坩埚
1.可耐热1200度左右使用。
3.一般不能用于以NaOH、Na2O2、Na2CO3等碱性物质作熔剂熔融,以免腐蚀
瓷坩埚。瓷坩埚不能和
氢氟酸接触。
刚玉坩埚
2.刚玉坩埚适于用一些弱碱性物质作熔剂熔融样品,不适于用、等强碱性物质和酸性物质作熔剂(如等)熔融样品。
另:日语中,坩埚意为“困境”,
动漫作品中又译作“漩涡”或者“泥沼”。(此处系误读,实际上坩埚日语罗马音应该写为Rutsubo。)
石墨坩埚
石墨坩埚的主体原料,是结晶形
天然石墨。故它保持着天然石墨原有的各种
理化特性。
石墨坩埚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。
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。
碳化硅坩埚
碳化硅坩埚为一陶瓷深底的碗状容器。当有固体要以大火加热时,就必须使用坩埚。因为它比
玻璃器皿更能承受高温。坩埚使用时通常不会把熔化的东西放的太满,以防止受热物跳出,并让
空气能自由进出以进行可能的
氧化反应。坩埚因其底部很小,一般需要架在
泥三角上才能以火
直接加热。坩埚在铁三角架上用正放或斜放皆可,视实验的需求可以自行安置。坩埚加热后不可立刻将其置于冷的金属桌面上,以避免它因急剧冷却而破裂。也不可立即放在木质桌面上,以避免烫坏桌面或是引起火灾。正确的作法为留置在铁三角架上
自然冷却,或是放在
石棉网上令其慢慢冷却。坩埚的取用请用
坩埚钳。
白金坩埚
用金属铂制作,是
差热分析仪的备件,用于加热
非金属材料。如
玻璃纤维地生产,玻璃拉丝等。
不可接触:①固体K2O、Na2O、KNO3、NaNO3、KCN、
NaCN、Na2O2、Ba(OH)2、LiOH等;
③易还原金属的化合物及这些金属;
镍坩埚
镍的熔点为1455℃,用
镍坩埚熔样温度不宜超过700℃,因为在高温时,镍易被氧化。
镍的抗碱性和抗侵蚀能力都较强,故镍坩埚常用于熔融
铁合金、矿渣、粘土、耐火材料等。镍坩埚适用于NaOH、Na2O2、NaCO3以及含有KNO3的碱性熔剂熔融样品,不能用KHSO4、NaHSO4、K2S2O7或Na2S2O7以及
含硫的碱性
硫化物熔剂熔融样品。
熔融态的Al、
Zn、
Pb、
Sn、
Hg等
金属盐,都能使镍坩埚变脆。镍坩埚不能用于沉淀的灼烧。硼砂也不能在镍坩埚中熔融。
镍坩埚中常含有微量的铬,使用时应该注意。新的镍坩埚应先在马佛炉中灼
烧成蓝紫色,以除去表面的油污,然后用体积比1:20的
盐酸煮沸片刻,再用水冲洗干净。
金坩埚
金也是贵金属,
耐腐蚀性很强,但因其熔点较低(1063℃),限制了它的使用范围。熔融的碱金属
氢氧化物对金不侵蚀,做这种熔融用金坩埚较好。
注意:金在高温煤气灯上加热会熔化(绝不可使黄金接触
王水)。
银坩埚
银比金价廉,它也不受
氢氧化钾或钠的侵蚀,在
熔融状态下仅在接近空气的边缘略起作用。但银的熔点为,不能在火上直接加热,银加热后表面生成一层
氧化银,氧化银在高温下不稳定,在200℃以下稳定。银易与硫作用生成
硫化银,不可在
银坩埚中分解和灼烧含硫的物质,不许使用碱性硫化熔剂。熔融状态时铝、锌、锡、铅、汞等金属盐都能使银坩埚变脆。银坩埚不可用于熔融硼砂,浸取熔融物时不可使用酸,特别是不可接触浓酸,银坩埚的质量经灼烧会变化,故不适于沉淀的称量。