Получение алюминия особой чистоты (АОЧ)

<45 46 474849 50 51 >

Для производства полупроводниковых материалов требуется алюминий особой чистоты, содержащий 99,999-99,9999 % А1 и даже выше. Получить такой алюминий электролитическим рафинированием невозможно. В промышленности столь глубокую очистку алюминия осуществляют зонной перекристаллизацией, которая основана на том, что примеси при кристаллизации алюминия неравномерно распределяются между жидкой и твердой фазами металла.

Для оценки распределения примесей по длине кристаллизующегося образца введено понятие о коэффициенте распределения. Коэффициент распределения К определяют как отношение концентрации примеси в твердой фазе Ст к концентрации этой примеси в расплаве Сж

К = Ст/Сж

Примеси, у которых К < 1, концентрируется в расплаве, меньшая часть их переходит при кристаллизации в твердую фазу. И часть слитка, затвердевающая в последнюю очередь (зона II на рис. 1), будет обогащена примесью, а остальная часть (зона I) будет очищена от данной примеси.

Наоборот, при К > 1 примесь сосредоточится в части слитка I, и ее количество в части слитка II будет непрерывно уменьшаться, пока не станет исчезающе малым.

Значит, в первом случае чистым будет конец слитка I, а во втором случае - конец слитка II. Если же в металле присутствуют примеси того и другого типа, то наиболее чистой будет его средняя часть.

1 — кварцевая труба; 2 — графитовая лодочка; 3 - нагреватель; 4 — загрязненный алюминий;

5 - расплавленная зона; 6 - очищенный алюминий

Рисунок 15.3- Схема очистки алюминия зонной плавкой

К примесям с величиной К < 1 принадлежат Be, Са, Со, Сu, Fe, Li, Mg, Ni, Sb, К, Si, Sn, Zn, Cd, Bi, Pb. К примесям, имеющим К > 1, относятся Nb, Та, Cr, Mo, Ti, V, W, Zr. Примеси Мn и Sc имеют К = 1, поэтому при зонной кристаллизации от этих металлов алюминий почти не очищается.

Технология зонной перекристаллизации заключается в следующем. Слиток алюминия марок А95-А995, протравленный смесью чистых соляной и азотной кислот, помещают в предварительно обожженную в вакууме графитовую лодочку. Лодочку со слитком загружают в кварцевую трубу, в которой создают вакуум. Снаружи вдоль кварцевой трубы движется нагреватель, создающий узкую расплавленную зону на слитке, перемещающуюся вместе с нагревателем. Длина слитка около 1 м, поперечное сечение - трапеция. Длина расплавленной зоны 25-30 мм, скорость перемещения 1 мм/мин. Число повторных перемещений (проходов) вдоль слитка 12-15. Температура расплавленной зоны 750 °С. Средняя часть слитка алюминия имеет чистоту, приближающуюся к 99,9999 % Аl.

Контрольные вопросы

1) Методы рафинирования металла

2) Сущность трёхслойного способа рафинирования алюминия

3) Технология электролитического рафинирования алюминия

4) Конструкция электролизёра для получения АВЧ

5) Обслуживание электролизёра АВЧ

6) Параметры работы электролизёра АВЧ

<45 46 474849 50 51 >

Дата добавления: 2020-06-09; просмотров: 526;