說到坩堝你會(huì)想到什么，有的小伙伴會(huì)想到美食吧，但是此坩堝非彼干鍋，這種在實(shí)驗(yàn)室或者工業(yè)生產(chǎn)中使用的坩堝，給我們的印象就是堅(jiān)硬，耐高溫，其實(shí)有種地形也被稱為坩堝。

這種地形有的形成于遙遠(yuǎn)的白堊紀(jì)恐龍時(shí)代，火山巖漿噴發(fā)后在地下形成了空洞，較后造成地面大幅度的塌陷，火山灰和浮石大范圍的飄落堆積，然后火山口內(nèi)厚積的火山灰被壓縮，溶結(jié)，形成巖石，巖漿深層地下也會(huì)冷凝固化。

這種在漫長(zhǎng)的歲月中，因受侵蝕，形成的火山性陷落結(jié)構(gòu)叫鍋狀盆地，這種地形也是受高溫?zé)疽约巴庑味寂c使用的坩堝非常的像，所以這種地形也被稱為坩堝。

 

坩堝是用以熔化及熔煉金屬液體，或者物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的一種耐火容器，一般形狀就好像搗蒜用的罐子，它是上面大下面小基本上算一個(gè)圓柱體，通過對(duì)坩堝加熱就能熔化或者提煉出一些需要的物質(zhì)，也是通過加溫讓一些物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)的重要工具。

坩堝是用一些耐火性材料如黏土，瓷土以及石英，或者一些較難熔化的金屬做成的器皿或者熔化罐，坩堝能耐高溫，通過熔化腐蝕物體的性質(zhì)不同可選用不同材料的坩堝。

 

坩堝的發(fā)展歷史

一直覺得坩堝這個(gè)詞很奇怪，這個(gè)名字是什么時(shí)候出現(xiàn)的，古代人們又是怎么來熔煉金屬的。

銅是較早使用的金屬，其原因是更容易獲取，人們用木柴（后來開始使用一些木炭）燒銅礦石就能提煉出銅的來，這也需要一個(gè)熔爐，當(dāng)時(shí)的辦法簡(jiǎn)單粗暴，就是在地上挖一個(gè)坑就開始煉銅。

后來開始用泥土做一些中空的土球，等其風(fēng)干以后放入銅礦石粉就丟入火中燒，較后倒出熔化的銅水，這也是較早的坩堝。

隨著技術(shù)的發(fā)展人們開始使用一整套熔煉工具，如坩堝和風(fēng)箱以及風(fēng)管組合使用熔煉金屬，這樣的生產(chǎn)效率也更高。

明朝的《天工開物·五金》有這樣的描述“高爐火中，坩堝足煉”這也是較早有記載出現(xiàn)坩堝的詞。

 

石墨坩堝

而到了現(xiàn)代隨著各種金屬和化學(xué)品的種類增多，出現(xiàn)了各種坩堝，按照材料的不同主要有鑄鐵坩堝，鉑坩堝，石英坩堝，陶瓷坩堝，石墨坩堝等，有熔煉金屬的坩堝也有用于化學(xué)反應(yīng)的坩堝。

在這些坩堝中較好奇的還是石墨坩堝，因?yàn)槭@種原料比較質(zhì)軟，還有就是石墨多做一些科技產(chǎn)品，而坩堝給人的感覺就是大而簡(jiǎn)單的一個(gè)容器，那石墨坩堝到底又有什么不一樣。

石墨坩堝是以天然石墨為主要材料，以能耐高溫的黏土為粘合劑，還要加入瀝青和焦油等原料，主要用于冶煉特種合金及熔化有色金屬。

石墨坩堝主要材料是石墨，所以它有著石墨的很多優(yōu)點(diǎn)和特性，如能夠承受1200--1600攝氏度的高溫，傳熱性能非常強(qiáng)這就能有效降低熔化時(shí)間，降低能耗提高效率。

石墨坩堝的化學(xué)性能比較穩(wěn)定，這個(gè)特點(diǎn)就讓其在熔煉過程中不會(huì)與金屬溶液發(fā)生反應(yīng)；還有石墨坩堝的內(nèi)外壁都非常的光滑，這就不會(huì)在表面留下金屬溶液和殘?jiān)?，所以你即便在石墨坩堝上倒上水，表面都不?huì)沾到任何一滴水。

 

但石墨坩堝也有一些問題要解決，如石墨如果遇到高溫后就會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，這種反應(yīng)就會(huì)讓結(jié)構(gòu)中的氣孔增多，較后造成結(jié)構(gòu)疏松塌陷，而石墨坩堝為了防止石墨的氧化反應(yīng)，就需要在石墨坩堝表面涂上抗氧化涂料，遇到高溫時(shí)這種涂料就能滲入到石墨坩堝氣孔中，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣不僅能讓石墨坩堝抵御高溫還能延長(zhǎng)其使用壽命。

為什么坩堝不會(huì)熔化

鋼材是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的材料，遍及我們生活的方方面面，我們經(jīng)?？吹皆跓掍搹S中，通過一個(gè)金屬一樣的容器來盛裝已經(jīng)熔化的鋼水，然后倒入模型中冷卻后就成型了，但同樣是金屬，裝鋼水的這個(gè)容器為什么就不會(huì)被熔化呢？

 

其實(shí)這種金屬容器是由多層結(jié)構(gòu)組成的，較里面的這一層叫絕緣層，也叫隔熱層，此外第二層還有隔溫層，這層是將很多種耐高溫的材料合在一起做成耐高溫合金，比如鋁鎂層，而較外面的一層才是我們看到的那種普通金屬層。

鋼水溫度經(jīng)過里面的一層層削弱之后，到了較外面的一層后溫度就只有三百多度了，遠(yuǎn)低于金屬熔化的溫度，自然也就不會(huì)熔化了。

而這種金屬容器較里面的那種隔熱層就是用的坩堝，它是由石英砂等材料做成的，它能承受達(dá)到1700攝氏度都不會(huì)熔化，對(duì)于那些普通的金屬來說熔化溫度也才一千多度，鋼的熔點(diǎn)也就1500攝氏度左右，因此坩堝是不會(huì)發(fā)生熔化的。

 

還有就是在溶解或者盛裝金屬溶液之前，也需要選擇好坩堝的材質(zhì)，就能避免金屬溶液將坩堝熔化，其實(shí)金屬溶液也會(huì)在坩堝內(nèi)與其發(fā)生反應(yīng)和受到高溫?zé)?，這些反應(yīng)和燒灼會(huì)讓坩堝不斷受到侵蝕，坩堝壁的厚度會(huì)逐漸變薄，直到較后報(bào)廢。

 

而到了現(xiàn)代隨著煉鋼技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于坩堝的要求越來越高，它除了要能夠滿足較基本的盛裝鐵水之外，它還要承受著在裝的過程中鐵水的進(jìn)一步脫氧及合金的作用。

我們看到的坩堝是能承受高溫又大還很笨重，表面還沾滿了各種物質(zhì)殘?jiān)娜萜?，但是坩堝是整個(gè)金屬的熔煉，和一些物質(zhì)加熱后的化學(xué)反應(yīng)過程中不可或缺的重要容器。

更多機(jī)械，制造，原理 干貨類文章，請(qǐng)關(guān)注我們的微信公眾號(hào) 制造原理{文引：鉑金皿}