Panorama de los distintos crisoles cerámicos

Introducción

Los crisoles, como componentes fundamentales de los instrumentos químicos, sirven como recipientes para fundir, refinar líquidos metálicos y facilitar la reacción de sólidos y líquidos, una base integral para los procesos químicos sin fisuras. Inicialmente fabricados con arcilla, el uso histórico del platino en los crisoles supuso un importante avance tecnológico. En la actualidad, la evolución de las técnicas de preparación permite fabricar crisoles a partir de diversos materiales capaces de resistir la fusión o alterar el contenido.

Los innumerables tipos, modelos y especificaciones de crisoles ofrecen una flexibilidad sin parangón, garantizando la pureza de los materiales fundidos. Entre ellos, los crisoles cerámicos desempeñan un papel fundamental. Clasificados por materias primas, los crisoles cerámicos abarcan el cuarzo, el corindón, el nitruro de boro, la circonia, etc., cada uno de ellos adaptado a aplicaciones específicas en función de sus propiedades distintivas.

1. Crisol cerámico de cuarzo

Los crisoles cerámicos de cuarzo se fabrican a partir de cuarzo fundido de gran pureza, con una estructura fina, baja conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica, excelente estabilidad al choque térmico, buen rendimiento eléctrico y resistencia química. Tiene una amplia aplicación en la industria de procesamiento profundo de vidrio, metalurgia, electrónica, química, aeroespacial y otros campos. En general, la forma del crisol cerámico de cuarzo es principalmente cuadrada y cilíndrica.

Con la atención y el desarrollo de la energía de protección del medio ambiente, la energía solar, como energía verde, ha sido ampliamente valorada en el mundo. La cantidad de silicio policristalino utilizado para la conversión de energía solar ha aumentado drásticamente, promoviendo así el rápido desarrollo de la producción de silicio policristalino. Por lo tanto, el correspondiente crisol cerámico de cuarzo fundido cuadrado de pared fina y gran tamaño también está aumentando rápidamente, y el mercado internacional es muy optimista.

2. Crisol de corindón

El crisol de corindón, formalmente conocido como crisol de alúmina, se denomina comúnmente crisol de corindón cuando el contenido de alúmina supera el 95%. Un crisol de corindón es robusto y puede soportar altas temperaturas, ácido, álcali, frío y calor extremos, y corrosión química. Es adecuado para fundir muestras de sustancias alcalinas débiles como Na2CO3 sin agua. Sin embargo, no es adecuado para fundir muestras con materiales fuertemente alcalinos y ácidos como fundentes.

El 99,70% del crisol de corindón en atmósfera de oxidación y reducción de 1650 ℃ a 1700 ℃ tiene un buen aislamiento y resistencia mecánica. De acuerdo con las condiciones de aplicación, el crisol de alúmina tiene una variedad de tamaños y formas para elegir.

3. Crisol de nitruro de boro

Los tipos comúnmente utilizados de nitruro de boro incluyen nitruro de boro cúbico (C-BN) y nitruro de boro pirolítico (P-BN). El crisol de nitruro de boro suele estar compuesto de P-BN. Las cerámicas de P-BN tienen buena resistencia al calor, estabilidad térmica, conductividad térmica y resistencia dieléctrica a altas temperaturas, y son materiales ideales para la disipación del calor y el aislamiento a altas temperaturas.

El P-BN, conocido por su excelente estabilidad química, resiste la erosión de la mayoría de los metales fundidos. Destaca en el aislamiento a altas temperaturas, tiene una alta conductividad térmica y un bajo coeficiente de expansión térmica. Estas propiedades lo hacen ideal para condiciones ambientales exigentes, como la fabricación de semiconductores. Los crisoles de P-BN se utilizan habitualmente para la fundición de metales y semiconductores, con una temperatura de uso en vacío que alcanza los 1800 grados.

4. Crisol de circonio

El circonio tiene un punto de fusión más alto que el circonio y es uno de los materiales más refractarios de la naturaleza. Incluso si se calienta a 1900 ℃, el óxido de circonio tampoco reaccionará con el aluminio fundido, el hierro, el níquel y los metales de platino, el silicato y la escoria ácida, etc., por lo que el crisol de circonio puede fundir con éxito metales preciosos de platino, paladio, rutenio y cesio y sus aleaciones.

En comparación con la alúmina, la circonia es más cara. Aun así, es un material refractario de óxido especial que se puede utilizar en el horno de alta temperatura por encima de 2000 ℃, que es algo que ningún otro óxido puede sustituir.

5. Crisol de óxido de itrio

La cerámica deóxido de itrio (Y2O3) es de alto rendimiento con excelente resistencia al calor, resistencia a la corrosión y estabilidad a altas temperaturas. El punto de fusión del óxido de itrio es superior a 2400 ℃, y es difícil que reaccione con algunos metales activos (como Ti, Al, Hf, Nb, etc.) a altas temperaturas. El crisol, compuesto principalmente de Y2O3 de gran pureza, tiene potencial para fundir Ti y aleaciones de Ti, o cualquier proceso de fusión sensible al oxígeno.

Sin embargo, el Y2O3 es difícil de procesar debido a su elevado punto de fusión. Como el propio Y2O3 es muy quebradizo, el crisol puede romperse si la velocidad de calentamiento o enfriamiento es demasiado rápida.

6. Crisol de carburo de silicio

Los crisoles de carburo de silicio, famosos por su excepcional conductividad térmica y su resistencia a la corrosión química, encuentran su fuerte en las aplicaciones de alta temperatura. Compuestos de carburo de silicio, un compuesto de silicio y carbono, estos crisoles destacan en la fusión y refinado de metales como el aluminio, el cobre y el hierro. Con la capacidad de soportar temperaturas extremas, los crisoles de carburo de silicio son favorecidos en fundiciones y laboratorios para diversos procesos metalúrgicos.

7. Crisol de magnesia

Loscrisoles de magnesia, fabricados a partir de magnesia u óxido de magnesio, presentan resistencia a la corrosión química y estabilidad a altas temperaturas. Estos crisoles encuentran aplicaciones en laboratorios y procesos metalúrgicos, ofreciendo un recipiente fiable para la fusión y el calentamiento de metales.

8. Crisol de mullita

Los crisoles de mullita, compuestos principalmente de alúmina y sílice, presentan las propiedades ventajosas de ambos materiales. Con un bajo coeficiente de expansión térmica, una excepcional resistencia al choque térmico y una elevada resistencia mecánica, los crisoles de mullita encuentran aplicaciones en diversos procesos de alta temperatura. Su versatilidad los hace adecuados para tareas que van desde la fusión de metales hasta la síntesis de materiales avanzados.

9. Crisol de cordierita

Los crisoles de cordierita, con una composición de magnesio, aluminio y silicio, ofrecen una combinación única de resistencia al choque térmico y baja expansión térmica. Utilizados a menudo en aplicaciones que requieren ciclos rápidos de calentamiento y enfriamiento, los crisoles de cordierita resultan útiles en laboratorios y entornos industriales. Su capacidad para soportar cambios bruscos de temperatura los hace ideales para procesos que exigen un control preciso de las condiciones térmicas.

10. Crisoles de nitruro de silicio sinterizado

Los crisoles de nitruro de silicio sinterizado son recipientes cerámicos avanzados diseñados para condiciones extremas. Compuestos de silicio y nitrógeno, estos crisoles presentan una notable estabilidad térmica, gran solidez y resistencia a la corrosión química.

Los crisoles de nitruro de silicio sinterizado se utilizan habitualmente en laboratorios e industrias para experimentos o procesos en condiciones térmicas y químicas adversas. Desempeñan un papel crucial en el avance de la investigación de materiales y las tecnologías de fabricación. Sus excepcionales propiedades los convierten en la opción preferida para aplicaciones que exigen estrictas normas de rendimiento.

Conclusión

En conclusión, la diversa gama de crisoles subraya su papel indispensable para facilitar un espectro de procesos químicos. Desde materiales tradicionales como el cuarzo hasta composiciones avanzadas como el nitruro de silicio sinterizado, cada tipo de crisol sirve a un propósito único, contribuyendo a la eficacia y precisión de diversas aplicaciones. A medida que la tecnología siga avanzando, es probable que los crisoles evolucionen aún más, satisfaciendo necesidades industriales y de laboratorio cada vez más especializadas y exigentes.