Почему керамический тигель?

Все мы привыкли к тому, что тигель для художественного и ювелирного  литья должен быть графитовым. Пусть он горит, пусть он дорог, мы готовы платить, потому, что учебники, пособия и стереотипы не видят никакой альтернативы этому легендарному материалу. Да мы готовы платить деньги лишь бы качество литья держалось на высоком уровне, и со стоическим спокойствием мы наблюдаем догорание только что купленного  тигля  -- так надо! Но всегда ли так надо?

     Предлагаемый нами керамический тигель (в дальнейшем – тигель) предназначен для осуществления плавок и литья цветных металлов и их сплавов с температурой плавления не превышающей 1400⁰ С. Применение тигля возможно в печах сопротивления, в индукционных высокочастотных печах  (рабочая частота более 100 КГц). В индукционных низкочастотных  печах (частота 10-30 КГц), рассчитанных на саморазогрев графитового тигля, керамический тигель используют в роли ампулы, вставляемой внутрь графитовой вставки. Тигель позволяет осуществлять литье методами:    свободной заливки, донного разлива, центробежного и вакуумного литья. В отличие от графитового тигля – керамический, в рамках гарантированного изготовителем срока, не разрушается, вследствие интенсивного окисления на воздухе, и поэтому не  меняет свои первоначальные  геометрические размеры, т. е. может работать значительно дольше.

    Материал тигля представляет собой композиционную керамику с матрицей из нитрида кремния; кроме того, в состав керамики входят:  оксинитрид и оксид кремния, оксид алюминия. С 2004 года внутренняя поверхность всех тиглей (кроме случая специального заказа) покрывается антиадгезионным составом на основе двуокиси кремния (кварц), который способствует хорошему смачиванию керамики выбранным флюсом. Данные компоненты практически не вступают в химическое взаимодействие с литейными металлами и их сплавами и, таким образом, не влияют на их литейные свойства  и химические свойства отливок.

После длительной эксплуатации, а также после пусть даже кратковременных перегревах выше1400⁰ С внешняя поверхность тигля дополнительно покрывается пленкой уже упомянутой двуокиси кремния, которая защищает его от дальнейшего окисления. При использовании любых, даже сверхчистых металлов, сплавов, лигатуры и флюсов неизбежно зашлаковывание внутренней поверхности тигля, что не отражается на его работе.

   Материал тигля позволяет эффективно применять в качестве флюса как буру так и борную кислоту. Перед осуществлением первой плавки металла рекомендуется пропитать всю внутреннюю поверхность тигля выбранным флюсом. При этом пропитка осуществляется либо методом посыпания и последующего плавления небольших порций флюса (достаточно 1-ой чайной ложки на тигель объемом 200 ml) на  внутреннюю. поверхность нагретого до температуры 800⁰С  тигля прямо перед первой плавкой, либо заполнением тигля водным раствором флюса (такое же количество в соотношении: 2 части буры к 1 части борной кислоты, сметанообразная консистенция) с последующей выдержкой  не  менее 10 минут (для улучшения пропитки можно также использовать вакуумирование с внешней стороны ) и обязательной сушкой не менее 2-ух часов при температуре 350⁰ С. При перемешивании расплавленного металла в тигле допустимо использовать палочку из кварцевого стекла, титана, ниобия. Кварцевая палочка при использовании данного тигля имеет чуть более заметный  износ, в сравнении с графитовым тиглем. Особенно  явление растворения палочки усиливается при плавке серебряных сплавов, поэтому при плавке и литье данных сплавов рекомендуется использовать ниобиевую или титановую палочки. Впрочем, на литейные свойства других  литейных сплавов  и на химический состав отливок из них это  не влияет.

     Общеизвестно, что тигель из графита сгорает на воздухе,  создавая, таким образом, облако защитного газа (CO₂) над зеркалом расплавленного металла, препятствующего окислению металла. Нитрид  кремния не сгорает на воздухе до температур 1600-1700⁰, поэтому защитную среду из CO₂ над зеркалом металла рекомендуется организовывать использованием графитовой губы, стыкуемой с тиглем, либо (что более эффективно) добавлением в шихту небольшого количества древесного угля, который всплывает после расплавления металла и удаляется перед самым литьем.

      Тигель из керамики данного состава характеризуется высокой стойкостью к трещенообразованию, зафиксированы случаи работы тигля до 800 плавок в условиях резкого нагрева и охлаждения  (литейная установка ВЧИ9-10 / 0,44). При этом разрушение тигля происходит плавно, с медленным расползанием микротрещин, которые  можно вовремя заметить если перед началом литья осматривать внешнюю поверхность холодного тигля. Впрочем, существуют мастера, льющие из покрытого этими трещинами тигля плавку за плавкой. Об образование «свищей», «прогаров» и т.д., как уже было указано ранее, можно забыть.

Так почему же все-таки керамический тигель? При цене близкой к  графитовому – жизненный цикл на порядок выше. Может попробовать перестать жечь графит и выполнить Киотский протокол?