程坚首先要做的事,是不锈钢牙科工具的制造。
作为牙科博士,参与了的无数次的牙科器材的技术攻关和实验,对于牙用不锈钢材的配方,和实验室的制取、合成,当然谙熟于心。
现在的大康使用的是木炭冶铁工艺,打造出来的铁器都是铸铁,里面含有大量的杂质和其他的金属成分。其缺点:一是脆,二是容易生锈。
程坚有能力通过实验室分离和提纯工艺,获得镍、铁、铬、锰等金属,再按照一定的比例重新熔炼,就可以制造出不锈钢。
要想制作不锈钢,第一就要解决火焰温度的问题。实验室优选的是乙炔火焰,产生乙炔气体的矿石叫电石,它与水反应就会源源不断的产生乙炔,据程坚的牙博士的记忆,大康的兖州枣庄县就有电石矿,该县在沂水县北面,大约200多里,也就是两、三天的路程。
火焰解决了,还需要提炼金属的工具,这就需要耐高温的坩埚,最好的坩埚是陶瓷坩埚。
大康的陶瓷制造业非常发达,沂州就有陶瓷制作工坊,沂水县附近也有很多高岭土、石英砂、长石等陶瓷制作原料,只要请到熟练的陶瓷匠人,就可以开展工作。
接下来就是不锈钢原料的寻找,由于是实验室制作,不需要铁矿石,只要购买大康现有的铸铁锭,里面含有镍、铁、钴、锰等其他金属,通过实验室提纯和分解工艺,都可以把它们一一提炼出来。
所以,这个时代的铸铁锭,是提炼钢材最佳原料,程坚就懒得再去开采铁矿石了,只要做二次加工就可以了。
程坚列好清单,通知三伯安排人手去购买电石、铸铁锭、磷酸盐砂、蜂蜡和陶瓷玻璃等原料,同时招募熟练的瓷器制作匠人。
一周后,采购的原材料也陆陆续续地送来,瓷器匠人高明远也如愿地招募到。
高明远十几岁就在瓷器作坊里干活,制造瓷器已经有30多年,于是他熟练的在工坊里建窑,烧制了一些,程坚设计的陶瓷坩埚和一些陶瓷管子,用于实验室冶炼金属使用。
随后,程坚又设计了排水管道,让高明远继续大量地制造,在工坊每个房间都要建造排水设施,陶瓷排水管道将预埋在地下,向工坊外通去,一直到达河边。
当陶瓷管道烧结制成功后,程坚安排两位建房师傅,以最快得速度,紧靠山壁,建好了一个200平米的大房间,这是程坚按照前世的理念设计的实验室。
实验室分为三个部分,进门是办公和休息区,中间是试验区,紧靠山壁的是库房区。今后有时间,程坚计划,凿开山壁,把这座山内部挖空,建立军事实验基地。
试验区还特地设计了一个熔炼窑炉,方便他前期做钢材提炼工作。
值得一提是,陶瓷和玻璃使用的原材料是一样的,它们的化学成分都是二氧化硅,只不过陶瓷制作温度低,1200度就有可以了,而制作玻璃需要1500度,将陶瓷原料融化就可以得到玻璃。
当电石送来的时候,就解决了玻璃原料熔炼的问题。
有了电石,将电石放入水中,就会源源不断的产生乙炔气体,把它用陶瓷管道,输入炉窑中,点燃它,就有了乙炔火焰,乙炔在空气中燃烧温度是2350度,如果用氧气助燃,温度可达3300度。
有了乙炔火焰,制作玻璃唾手可得,关键是玻璃器皿的制作,需要掌握吹制工艺。
玻璃吹制工艺,程坚也是前世为了送女友生日礼物,根据某音上的玻璃瓶制作视频,在实验室里,自娱自乐而学会的。
程坚用空心铁管试着吹制玻璃瓶。一开始老是失败,功夫不负有心人,在失败20多次后,他终于掌握了吹制技巧。慢慢地他试制了一些其他的实验室玻璃器皿,中间也失败了好多次。但是程坚毫不为意,心想反正坏了,碎玻璃可以再次回炉,重新冶炼,不会浪费材料。熟能生巧,经过3天的烧制,
实验室里面摆满了程坚做好的玻璃器皿。
一切完备后,程坚在实验室里开始合成不锈钢。
由于这个时代没有温度仪器,冶炼金属的温度,只能根据牙博士的经验,看金属溶液颜色、火焰的颜色和不同距离的皮肤感觉来判断温度。
不锈钢的材料主要是镍铁合金,镍的含量超过5,就可以不生锈了,再加少量的锰、钴就可以增加硬度和弹性。镍、铁、钴、锰等金属都有可以通过实验室提炼铸铁锭获得。
程坚将电石放入水中,控制炉窑中,陶瓷管的出气量,达到控制乙炔的火焰温度,就可以从铸铁铁锭中,根据不同金属的熔点不同,如镍的熔点1453度,纯铁的熔点1535度,铬的熔点1890度,锰的的熔点1244度。