Metode peleburan logam langka dengan induksi suhu sangat tinggi adalah teknik yang melibatkan pemanasan logam hingga suhu yang sangat tinggi, biasanya di atas 2000 °C, dalam tungku induksi untuk mendapatkan batangan atau bubuk logam murni dan homogen. Metode ini terutama digunakan untuk preparasi dan pemurnian logam tanah jarang dan keramik bersuhu sangat tinggi, yang memiliki sifat optik, listrik, dan magnetis khusus dan diterapkan secara luas pada bahan fungsional, baja, dan logam nonferrous.
Metode peleburan induksi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan metode lain, seperti pemanasan busur listrik atau metalotermi. Misalnya, peleburan induksi dapat memberikan proses yang lebih bersih dan fleksibel, karena tidak memerlukan elektroda atau zat pereduksi yang dapat mengkontaminasi logam. Peleburan induksi juga dapat mencapai tingkat kontrol yang lebih tinggi terhadap suhu dan komposisi logam, karena dapat mengatur frekuensi dan kekuatan kumparan induksi. Peleburan induksi juga dapat beroperasi dalam ruang hampa atau atmosfer inert, yang dapat mencegah oksidasi logam atau hilangnya unsur-unsur yang mudah menguap.
Beberapa tantangan metode peleburan induksi adalah pemilihan wadah yang sesuai dan elektrolit cair yang stabil. Wadah tersebut harus mampu menahan suhu tinggi dan sifat korosif dari logam cair. Elektrolit cair harus lebih stabil dibandingkan oksida logam dan memiliki titik leleh lebih rendah serta konduktivitas lebih tinggi. Salah satu solusi yang mungkin adalah dengan menggunakan biner oksida tanah jarang secara langsung sebagai pelarut, karena oksida tersebut memiliki stabilitas tinggi dan tekanan uap rendah.
Metode peleburan logam langka dengan induksi suhu sangat tinggi adalah teknik menjanjikan yang dapat menyederhanakan dan meningkatkan metode industri ekstraksi dan pemulihan tanah jarang saat ini. Hal ini juga memungkinkan produksi keramik bersuhu sangat tinggi, yang memiliki potensi penerapan dalam industri dirgantara, nuklir, dan pertahanan.
Beberapa bahan umum yang digunakan untuk cawan lebur untuk peleburan induksi suhu sangat tinggi adalah:
- Alumina: Cawan lebur alumina banyak digunakan untuk melebur logam tanah jarang dan paduan suhu tinggi, seperti superalloy berbahan dasar kobalt dan nikel. Cawan lebur alumina memiliki titik leleh dan ketahanan kimia yang tinggi, serta lembam terhadap sebagian besar logam dan elektrolit. Namun, cawan lebur alumina rapuh dan dapat retak akibat guncangan termal atau tekanan mekanis.
- Grafit: Cawan lebur grafit adalah cawan lebur terbaik untuk peleburan logam dan pemanasan induksi karena ketahanannya terhadap suhu tinggi. Mereka dapat digunakan untuk melelehkan logam seperti besi, baja, tembaga, kuningan, emas, perak, platinum, dan paladium. Namun cawan lebur grafit tidak cocok untuk logam yang bereaksi dengan karbon, seperti titanium, zirkonium, dan tungsten. Cawan lebur grafit juga rentan terhadap oksidasi dan erosi oleh logam cair dan elektrolit.
- Zirkonia: Cawan lebur zirkonia cocok untuk melebur logam mulia dan paduan super, seperti platinum, paladium, rhodium, dan iridium. Cawan lebur zirkonia memiliki ketahanan aus dan guncangan termal yang sangat baik, serta dapat mencegah kontaminasi logam pada wadah tersebut. Namun, cawan lebur zirkonia mahal dan dapat bereaksi dengan beberapa logam dan elektrolit, seperti aluminium dan natrium.
- Magnesium oksida: Cawan lebur magnesium oksida sering digunakan untuk melelehkan elektrolit padat litium, yang digunakan untuk baterai dan sel bahan bakar. Cawan lebur magnesium oksida dapat tahan terhadap suhu sangat tinggi dan stabil terhadap sebagian besar logam dan elektrolit. Namun, cawan lebur magnesium oksida bersifat higroskopis dan dapat menyerap kelembapan dari udara, sehingga dapat mempengaruhi kualitas elektrolit.