दुर्मिळ धातूंची अति-उच्च तापमान इंडक्शन मेल्टिंग पद्धत हे एक तंत्र आहे ज्यामध्ये धातूंना शुद्ध आणि एकसंध धातूचे पिल्लू किंवा पावडर मिळविण्यासाठी इंडक्शन फर्नेसमध्ये, सामान्यत: 2000 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात, धातू गरम करणे समाविष्ट असते. ही पद्धत प्रामुख्याने दुर्मिळ पृथ्वी धातू आणि अति-उच्च तापमान सिरॅमिक्स तयार करण्यासाठी आणि शुद्ध करण्यासाठी वापरली जाते, ज्यात विशेष ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल आणि चुंबकीय गुणधर्म आहेत आणि ते कार्यात्मक साहित्य, स्टील आणि नॉनफेरस धातूंमध्ये मोठ्या प्रमाणावर लागू केले जातात.
इंडक्शन मेल्टिंग पद्धतीचे इतर पद्धतींपेक्षा बरेच फायदे आहेत, जसे की इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंग किंवा मेटॅलोथर्मी. उदाहरणार्थ, इंडक्शन मेल्टिंग एक स्वच्छ आणि अधिक लवचिक प्रक्रिया प्रदान करू शकते, कारण यासाठी कोणत्याही इलेक्ट्रोड्स किंवा कमी करणारे एजंट आवश्यक नाहीत जे धातू दूषित करू शकतात. इंडक्शन मेल्टिंग देखील तापमान आणि धातूच्या संरचनेवर उच्च प्रमाणात नियंत्रण मिळवू शकते, कारण ते इंडक्शन कॉइलची वारंवारता आणि शक्ती समायोजित करू शकते. प्रेरण मेल्टिंग व्हॅक्यूम किंवा निष्क्रिय वातावरणात देखील कार्य करू शकते, ज्यामुळे धातूचे ऑक्सिडेशन किंवा अस्थिर घटकांचे नुकसान टाळता येते.
इंडक्शन मेल्टिंग पद्धतीची काही आव्हाने म्हणजे योग्य क्रूसिबल आणि स्थिर वितळलेल्या इलेक्ट्रोलाइटची निवड. क्रूसिबल उच्च तापमान आणि वितळलेल्या धातूच्या संक्षारक स्वरूपाचा सामना करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे. वितळलेले इलेक्ट्रोलाइट हे धातूच्या ऑक्साईडपेक्षा अधिक स्थिर असले पाहिजे आणि कमी वितळण्याचा बिंदू आणि उच्च चालकता असणे आवश्यक आहे. एक संभाव्य उपाय म्हणजे दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईडच्या बायनरी थेट सॉल्व्हेंट म्हणून वापरणे, कारण त्यांच्यात उच्च स्थिरता आणि कमी बाष्प दाब आहे.
दुर्मिळ धातूंची अति-उच्च तापमान इंडक्शन मेल्टिंग पद्धत हे एक आशादायक तंत्र आहे जे दुर्मिळ पृथ्वी काढण्याच्या आणि पुनर्प्राप्तीच्या सध्याच्या औद्योगिक पद्धती सुलभ आणि सुधारू शकते. हे अति-उच्च तापमान सिरेमिकचे उत्पादन देखील सक्षम करू शकते, ज्यांचे एरोस्पेस, आण्विक आणि संरक्षण उद्योगांमध्ये संभाव्य अनुप्रयोग आहेत.
अति-उच्च तापमान प्रेरण वितळण्यासाठी क्रूसिबलसाठी वापरल्या जाणार्‍या काही सामान्य सामग्री आहेत:
- अल्युमिना: अॅल्युमिना क्रूसिबल्सचा वापर दुर्मिळ पृथ्वीवरील धातू आणि कोबाल्ट आणि निकेल-आधारित सुपरऑलॉय यांसारख्या उच्च-तापमान मिश्र धातु वितळण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. अॅल्युमिना क्रुसिबलमध्ये उच्च वितळण्याचे बिंदू आणि रासायनिक प्रतिरोधक क्षमता असते आणि ते बहुतेक धातू आणि इलेक्ट्रोलाइट्ससाठी निष्क्रिय असतात. तथापि, अॅल्युमिना क्रुसिबल ठिसूळ असतात आणि थर्मल शॉक किंवा यांत्रिक तणावाखाली क्रॅक होऊ शकतात.
- ग्रेफाइट: ग्रेफाइट क्रूसिबल्स हे धातू वितळण्यासाठी आणि इंडक्शन हीटिंगसाठी सर्वोत्तम क्रूसिबल आहेत कारण त्यांच्या उच्च-तापमानाच्या प्रतिकारामुळे. ते लोखंड, पोलाद, तांबे, पितळ, सोने, चांदी, प्लॅटिनम आणि पॅलेडियम सारख्या धातू वितळण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात. तथापि, टायटॅनियम, झिरकोनियम आणि टंगस्टन यांसारख्या कार्बनवर प्रतिक्रिया देणाऱ्या धातूंसाठी ग्रेफाइट क्रूसिबल योग्य नाहीत. ग्रेफाइट क्रुसिबल देखील वितळलेल्या धातू आणि इलेक्ट्रोलाइटद्वारे ऑक्सिडेशन आणि इरोशनला बळी पडतात.
- झिरकोनिया: Zirconia crucibles प्लॅटिनम, पॅलेडियम, रोडियम आणि इरिडियम सारख्या मौल्यवान धातू आणि सुपर-मिश्रधातू वितळण्यासाठी योग्य आहेत. झिरकोनिया क्रूसिबलमध्ये उत्कृष्ट पोशाख आणि थर्मल शॉक प्रतिरोध असतो आणि ते क्रूसिबलद्वारे धातूचे दूषित होण्यापासून रोखू शकतात. तथापि, झिरकोनिया क्रूसिबल्स महाग आहेत आणि काही धातू आणि इलेक्ट्रोलाइट्स, जसे की अॅल्युमिनियम आणि सोडियम यांच्यावर प्रतिक्रिया देऊ शकतात.
- मॅग्नेशियम ऑक्साईड: मॅग्नेशियम ऑक्साईड क्रूसिबल्सचा वापर लिथियम सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स वितळण्यासाठी केला जातो, ज्याचा वापर बॅटरी आणि इंधन पेशींसाठी केला जातो. मॅग्नेशियम ऑक्साईड क्रूसिबल्स अति-उच्च तापमानाचा सामना करू शकतात आणि बहुतेक धातू आणि इलेक्ट्रोलाइट्ससाठी स्थिर असतात. तथापि, मॅग्नेशियम ऑक्साईड क्रूसिबल्स हायग्रोस्कोपिक असतात आणि हवेतील ओलावा शोषून घेतात, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइटच्या गुणवत्तेवर परिणाम होऊ शकतो.