В зависимости от химического состава и свойств веществ, подвергаемых термическому воздействию, подбирают тигель с оптимальными для конкретной работы параметрами.
Характеристики формы зависят от исходного состава, на основе которого изготовлен лабораторный инструмент. В современных лабораториях большой популярностью пользуется техническая керамика, она составила серьезную конкуренцию тиглям из металлов и графита. Причем наиболее востребованы изделия из корунда и кварца, спрос на эти типы керамики обусловлен целым рядом их уникальных качеств и невысокой ценой сырья.
Особенности кварцевой посуды
Лабораторная керамика на основе двуокиси кремния – кварца, представляет собой изделия из силикатного (кварцевого) стекла с содержанием SiO² близкому к 100%. Этот материал относится к группе керамических чисто условно, так как в его основе не кристаллическая, а стекловидная (аморфная) структура, с керамикой его объединяет – свойства и технология производства.
Тигли из кварцевого стекла обладают несколькими полезными качествами, которые и определяют их выбор для тех или иных лабораторных мероприятий:
- химическая и термическая устойчивость;
- стабильность электрофизических характеристик;
- минимальное тепловое расширение;
- теплоизоляционные свойства;
- отсутствие растрескивания при резком охлаждении;
- стойкость к динамическому воздействию, в том числе к вибрации.
Многократное использование допускается в процессах с температурой не выше 1300ºC, при однократном применении возможно повышение температурного режима до 1700ºC. Кварц устойчив к большинству кислот, исключения составляют нагретые ортофосфорная и фтористоводородная среды. Сильнощелочные растворы могут стать причиной высокой электризации. Применяют тигли из кварцевого стекла не только в лабораториях, но и на производстве – металлургия, выпуск полупроводников, а также они востребованы в стоматологических лабораториях протезирования.
Корундовые тигли
Корунд и его искусственная форма алунд – это оксид алюминия Al²O³, характеристики керамических тиглей на его основе зависят от чистоты исходного материала и технологии производства. Обычные фарфоровые изделия изготавливаются из смеси силикатов и оксида алюминия, такие тигли не отличаются особой температурной устойчивостью, их предел – 1200ºC. Применяют фарфоровую посуду для сушки, озоления, прокаливания, определения температуры вспышки и т. д.
Но если требуется емкость для работы с очень высокой температурой, то используют посуду из высокочистого состава, в котором содержание Al²O³ выше 99%. Корундовые (алундовые) изделия имеют минимальную пористость и обладают термостойкостью в пределах 1800–2000ºC. Высокие температурные возможности позволяют использовать тигель для плавки и нагревания таких металлов, как алюминий, железо, кобальт, никель и многих других, а также их сплавов и неметаллических материалов. Термический процесс можно проводить в условиях вакуума или с наполнением зоны нагрева каким-либо газом.
Химическая инертность корундовых изделий распространяется на большинство активных веществ, исключения аналогичны исключениям для кварца. Одним из недостатков тиглей из оксида алюминия, является его склонность к растрескиванию, при быстром остывании или нагреве, скорость падения или увеличения температуры не должна превышать 1–3 градуса в минуту. Этот недостаток компенсируется низкой ценой тигля и возможностью замены им дорогостоящих металлических емкостей.