ホウ砂を使用して石英るつぼをメンテナンスするにはどうすればよいですか?

高温実験や材料加工において、 石英るつぼ 欠かせない重要な船舶です。優れた高温耐性と化学的安定性により、半導体、太陽エネルギー、冶金などの産業で広く使用されています。ただし、石英るつぼは使用中、特に特定の金属や酸化物を溶解する場合に腐食を受けやすく、寿命が短くなります。今日は、効率的で一般的なメンテナンス方法、つまりホウ砂 (四ホウ酸ナトリウム) を使用して石英るつぼの寿命を延ばす方法について説明します。

石英るつぼにメンテナンスが必要なのはなぜですか?

石英るつぼの主成分は二酸化ケイ素です。純度は高いものの、非常に高温になると、石英るつぼの内壁が溶融材料と化学反応して低融点共晶を形成し、内壁の浸食、薄化、さらには亀裂を引き起こす可能性があります。さらに、高温での熱応力もるつぼに微小亀裂を引き起こす可能性があります。効果的なメンテナンス、特に内壁の「グレージング」処理は、高価な石英るつぼを保護するために非常に重要です。

石英るつぼのメンテナンスにおけるホウ砂のメカニズム

ホウ砂は高温において独特の特性を備えているため、石英るつぼの理想的な保護剤となります。

保護層の形成（エナメル加工）

ホウ砂が高温で溶けると、主にホウ酸ナトリウムガラスからなるガラス状の溶融物が形成されます。このガラス状の溶融物は、石英るつぼの内壁を効果的に濡らします。

反応の分離

形成されたホウ酸ナトリウムガラスエナメル層はるつぼの内面にしっかりと密着し、石英材料と溶解される材料の間の物理的障壁として機能します。これにより、溶融物によるシリカマトリックスの直接的な化学浸食が大幅に遅くなります。

微細孔の修復

硼砂溶融物は、石英るつぼの表面の小さな亀裂や細孔に流れ込んで埋めることができ、それによってるつぼの密度と不浸透性が向上します。

石英るつぼのホウ砂エナメルメンテナンスの詳細な手順

新品または完全に洗浄した石英るつぼのホウ砂エナメル処理の手順は次のとおりです。

1. 準備

るつぼを掃除します。 石英るつぼの内部が清潔で残留物がないことを確認します。古い残留物は、希酸または高温焼結を使用して除去できます。

ホウ砂の準備: 高純度の無水ホウ砂または十水ホウ砂を使用してください。無水ホウ砂は、加熱しても多量の蒸気を発生しないので好ましい。

安全上の注意事項: 高温耐性の手袋やゴーグルなどの必要な保護具を着用してください。

2. ホウ砂の塗布と加熱

均一なコーティング: 石英るつぼの底部と内壁にホウ砂粉末の薄い層を均等に振りかけます。量が多すぎてはなりません。通常は、底部を薄い層で覆うだけで十分です。

加熱と溶解： ホウ砂の入ったるつぼを高温炉に置き、適切な加熱速度でホウ砂の融点以上まで加熱します。

回転湿潤: 溶解温度に達したら、柄の長いトングを使用して石英るつぼを注意深くゆっくりと回転させ、溶けたホウ砂が均一に流れ、るつぼの内壁全体と端を完全に濡らすようにします。このステップは、完全な釉薬層を確実に形成するために重要です。

3. 冷却と検査

ゆっくり冷却: 加熱を停止し、炉または乾燥した断熱環境内でるつぼを自然にゆっくりと室温まで冷却します。急冷すると熱応力が生じ、石英るつぼに損傷を与える可能性があります。

釉薬を検査します。 冷却後、るつぼの内壁は滑らかで均一な透明または半透明のガラス質の釉薬を示すはずです。この保護釉薬は、ホウ砂のメンテナンスが成功した証拠です。

ホウ砂採取石英るつぼは、シンプルで効率的なメンテナンス方法です。るつぼの内壁にホウ酸ナトリウム保護釉薬を形成することにより、特にアルカリ性または特定の金属酸化物の溶融物を扱う場合、化学的腐食に対する耐性が大幅に向上します。

ホウ砂は効果的に保護しますが、 石英るつぼ 少量のナトリウムが導入されるため、非常に高い純度が必要な特定の実験（半導体単結晶成長など）に影響を与える可能性があります。このような場合、この方法の使用は、実験の特定の要件に基づいて検討する必要があります。