Спосіб виготовлення електродів для електродугового відновлення силіцію з двоокису силіцію

Спосіб виготовлення електродів для електродугового відновлення силіцію з двоокису силіцію, що включає хімічне змішування порошкоподібних компонентів, як такі використовують метали і неметали у вигляді дрібнодисперсних часток, який відрізняється тим, що хімічне змішування часток металу-відновника з частками порошку ЭЮг здійснюють шляхом осадження з розчину на поверхні часток металу-відновника при інтенсивному одночасному перемішуванні з частками порошку SiO2. Корисна модель відноситься до технології виробництва електродів, а саме до способу виготовлення електродів для одержання силщія високого ступеня чистоти (99,999ваг.%) шляхом електродугової плавки. Відомо спосіб отримання електродів, які використовуються при виготовленні германієвого транзистора ГТ108 [Моряков О.С. Вакуумнотермические процессы в полупроводниковом производстве. Москва 1978, стр. 32], електродні сплави для якого готують у тиглях із кварцу або корунду, розливання їх роблять на повітрі. Якщо до складу цих сплавів входить галій, процес ведеться в кварцових ампулах, відкочених до 10 Змм рт. ст. Цей сплав готують при температурах 180-220°С з 15-20 - хвилинною витримкою. Для плавки використовують як звичайні електропечі, так і установки з індукційним нагрівом. Попередньо корундові або кварцові тиглі й ампули повинні бути ретельно протравлені, вимиті і висушені. Контролюють сплави на рівномірність розподілу компонентів методами хімічного, спектрального і металографічного аналізу. Після закінчення плавки ампулу виймають, прохолоджують і витягають злиток. Злитки електродних сплавів прокочують у стрічку. Плоскі електродні заготівлі, що мають форму прямокутників, вирубують зі стрічки методом штампування. ки, промивання і сушіння для збільшення чистоти виробництва, складне і дороге устаткування для одержання і дозування електродних сплавів здорожує процес виготовлення електродів, через те, що сплав стрічки м'які і грузлий, труднощі представляє одержання електродів без задирок. Як прототип обрано спосіб для одержання металокерамічних контактів шляхом хімічного змішування, пресування і спікання вихідних компонентів [Порошковая металлургия. С.С. Кипарисов, Г.А. Либенсон. Издательство «Металлургия», Москва, 1972], у процесі якого всі порошкоподібні компоненти, у якості яких використовують стандартні порошки металів J неметалів у виді дрібнодисперсних часток, змішують у необхідних пропорціях Отриману шихту пресують у сталевих пресформах при високих тисках порядку 3-5Т/смг. Пресовки піддають спіканню при температурі залежної від сполуки матеріалу, у середньому 1000°С; тривалість спікання складає 3-4 години. Спікають заготівлі в захисній атмосфері, яка повинна забезпечувати одержання високоякісної продукції. Як правило, застосовують подвійне пресування й відлік після допресовки. Однак існують недоліки цього способу: - ВИХІДНІ складові мають недостатню адсорбційну здатність, тому погіршується повнота проведення хімічного змішування; - відсутність дрібнодисперсної структури електроконтактних матеріалів погіршує фізикомеханічні й електричні властивості; Однак, недоліком способу є те, що для процесу виготовлення сплавів необхідні кварцові запаяні ампули, що вимагають додаткової хімічної оброб СО 7761 - температура спікання контактів приблизно на 100°С вище, тому що порошки не володіють розвитою активною поверхнею; - матеріали після спікання необхідно піддавати пластичній деформації допресовкою або прокаткою, що збільшує технологічний ланцюжок виготовлення контактів; - недостатня рівномірна пористість і капілярність структури вихідних реагентів забезпечують невисоку рівномірність розподілу порошкоподібних компонентів. Все це знижує практичний вихід та чистоту стовуємо хімічно чистий пдроаміак металу, альдегід і двоокис силіція, отриманий у результаті двостадійного процесу піроліза рисової лузги. Альдегід володіє великою реакційною здатністю в зв'язку з присутністю активної карбонільної групи. Робимо хімічне змішування в такий спосіб: двоокис силіція попередньо просочуємо розчинною сполукою альдегіду, а потім робимо відновлення ім пдроамонія метала по формулі: відновленого СИЛІЦІЯ. В основу даної корисної' моделі поставлена задача створити такий спосіб виготовлення електродів для електродугового відновлення СИЛІЦІЯ з двоокису силіція, технологічні особливості якого забезпечили б можливість підвищення виходу і чистоти відновлюваного силіція. Це досягається тим, що в способі виготовлення електродів дляелектродугового відновлення силіція з двоокису СИЛІЦІЯ, який включає хімічне змішування порошкоподібних компонентів, у якості яких використовують порошки металів і неметалів у вигляді дрібнодисперсних часток, пресування і спікання, хімічне змішування часток металавідновника з частками порошку БІОг здійснюють шляхом осадження з розчину на поверхні часток метал а-відновника при інтенсивному одночасному перемішуванні з частками порошку SiO2. На відміну від прототипу, ВИХІДНІ порошкоподібні компоненти якого мають недостатню рівномірну пористість і капілярність структури завдяки своїй фізичній будові, відповідно до технологічного рішення порошок сорбенту S1O2 має крупнокапілярну будову, що заздалегідь обумовлює велику здатність його добре адсорбувати речовини з неводних розчинів за рахунок збільшення загальної площини його поверхні. Використання у якості сорбенту - двоокису силіція, отриманого в результаті двостадійного процесу піроліза рисової лузги дозволяє рівномірно розподіляти в ньому компоненти з необхідною чистотою одержуваного продукту, а також досить добре пресуватися і спікатися. Застосування в технологічному процесі виготовлення електродів хімічного змішування вихідних реагентів дозволяє розподілити метал-відновник у капілярній структурі SiO2 таким чином, що металвідновник огортає собою кожну частку БіОг, тим самим забезпечує максимальний практичний вихід відновленого силіція. Приклад конкретного виконання. Для процесу виготовлення електродів викори Комп'ютерна верстка А Крижанівський 2Me[(NH3)]2OH+R-C нагрів Н R-C+3NH3+H2O+2Me OHN, Аміачний розчин гідроокису металу при легкому нагріванні з альдегідом окислює його у кислоту з утворенням вільного дрібнодисперсного металу. У результаті, метал який утворюється, реакційно-здатний з SiO2 і малорозчинний у силіції, достатньо розподіляється в капілярній структурі БіОг, тим самим забезпечує максимальний практичний вихід відновлюваного силіція, близький до теоретичного. Суміш, яка прореагувала, промиваємо дистильованою водою 2-3 рази, відфільтровуємо і просушуємо при температурі 120°С. Після цього отриману сполуку піддаємо відліку при температурі порядку 0,4- 0,6 "Г™ метала, а потім пресуванню за допомогою матриці - пуансона двостороннього стиску на гідравлічному пресі при тиску 10001500кг/см2. Наступним технологічним етапом виготовлення електродів є спікання, яке робимо при температурі 0,7-0,9 Т пл метала. Виготовлені електроди в результаті мають наступні властивості: високу електро- і теплопровідність, необхідну механічну міцність як при кімнатній, так і при високих температурах, плавкість, достатній виробіток, стабільність в процесі високотемпературного процесу відновлення. Таким чином, запропонований спосіб виготовлення електродів для електродугового відновлення силіція з двоокису силіція дозволяє підвищити фізико-хімічні, механічні й електричні властивості електродів, у процесі роботи яких відновлюється СИЛІЦІЙ зі ступенем чистоти 99,993ваг.%, що обумовлює його промислове застосування. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності', вул. Глазунова, 1, м. Киів-42, 01601