Применение зонной плавки для очистки металлов

Применение зонной плавки для очистки металлов [c.434]

Германий является хрупким металлом, не поддающимся холодной и горячей обработке давлением. Поэтому для применения в приборостроении его слитки распиливаются с помощью алмазной пилы на тонкие пластинки, обычно толщиной около 0,2 мм. Германий добывается из отходов производства цинка или коксового производства или из зоны каменного угля. После ректификации и восстановления получают технически чистые слитки германия. Для применения в полупроводниках требуется гораздо более тонкая его очистка, состоящая из следующих операций направленной кристаллизации, многократной зонной плавки и выращивания монокристаллов. При этом все вспомогательные материалы вода, газы, графит, кварц, пластмассы и пр., а также воздух помещения должны быть самой высокой чистоты. [c.464]

В последнее время интерес к влиянию малых количеств приме-сей на свойства чистых металлов постоянно возрастает и в этой области появляется все большее количество работ. Примеси играют важную роль в исследованиях, связанных с физикой металлов. Они образуют точечные дефекты особого вида и способны взаимО действовать с другими дефектами решетки, которые определяют многие из свойств металлов. Следовательно, получение металлов высокой чистоты имеет очень большое значение. С одной стороны, это позволяет проводить исследование дефектов решетки в простых условиях в результате устранения взаимодействия с примесями. С другой стороны, влияние примесей на свойства может изучаться на сплавах, состав которых известен совершенно точно благодаря использованию металлов высокой чистоты. Значительный успех в получении чистых металлов связан с применением метода, получившего название зонной плавки. Этот метод, основанный на раз личной растворимости примесей в твердой и жидкой фазах, оказался весьма плодотворным, поскольку позволил получать металлы с содержанием примесей 10 % и менее. Чтобы эффективно использовать этот метод очистки, исследователь должен иметь в своем распоряжении аналитические способы определения столь малых количеств примесных элементов, а также очень быстрые методы контроля, позволяющие следить за процессами очистки. В рассматриваемом интервале концентраций примесей особый интерес представляют такие методы их определения, как радиоактивационный анализ и измерение остаточного электросопротивления. [c.431]

Процесс зонной плавки в некотором новом варианте с электронно-лучевым или индукционным нагревом был применен недавно для очистки пруткового ниобия и подобных металлов в промышленном масштабе и была показана возможность удаления последних следов таких примесей, как углерод, кислород и азот, в непрерывно охлаждаемой системе. Указывается на возможность применения подобного же метода для очистки прессованных из порошка прутков тантала. Последняя конструкция электронно-лучевого нагрева — применение двух катодов одного с фокусировкой на прутке, другого на лужице расплавленного металла. [c.526]

Наряду с ЭЛС широкое применение получила электроннолучевая размерная обработка материалов, электроннолучевая плавка и зонная очистка тугоплавких металлов и сплавов (подробнее см [25]). [c.150]

В цехах и на участках литья в металлические формы имеется ряд операций, сопровождаемых выделением большого количества теплоты, газов и пыли. Поэтому отделения и участки для хранения исходных формовочных материалов, смесеприготовления, для изготовления и сушки стержней, плавки, заливки, выбивки, обрубки, очистки, заварки, литья, термической обработки, а также участки для заливки сплавов цветных металлов должны размещаться в изолированных помещениях или же с применением мер локализации зон вредности. Участки, в которых происходит интенсивное выделение теплоты, должны быть отделены от соседних участков с нормальной температурой перегородками высотой до 2,0—2,5 м над уровнем пола. [c.99]

Таким образом, возможность многократной перекристаллизации монокристаллов при электронно-лучевой зонной плавке с плавающей зоной позволяет получить металл значительно более высокой степени чистоты. Монокристаллы, получаемые плавкой в вакууме, могут загрязняться углеродом из-за разложения углеродсодержащих масел, обычно попадающих в вакуумную систему вследствие применения паромасляных насосов. Поэтому для повышения очистки целесообразно зонную плавку молибдена проводить в безуглеродной вакуумной среде. По данным масс-спектрометрическо го анализа, применение без-масляных средств откачки резко уменьшает количество углеродсодержащих соединений в системе [59]. [c.86]

Метод зонного рафинирования, разработанный первоначально для очистки веществ, помещенных в лодочку, с соответствующими изменениями, позволяющими избежать загрязнения материалом тигли, оказался эффективным для очистки компактного ниобия. Зона расплавленного металла, создаваемая индукционпы.ч или электронно-лучевым нагревом, перемещается вдоль вертикально закрепленного пиобиевого стержня (метод плавающей зоны ), благодаря чему на одном конце происходит сегрегация примесей, более растворимых в жидком металле. При бестигельной зонной плавке небольшого прутка (например, диаметром 10 мм) с применением одного из вышеупомииутых методов нагрева обычно сохраняется первоначальная форма образца, что указывает на действие сил поверхностного натяжения. Если же проводится бестигельная зонная плавка с поднимающейся зоной при индукционном нагреве, диаметр образца может быть намного больше, например 25 мм или более. В том случае, когда нагрев внезапно прекращается, расплавленный металл немедленно вытекает. Это служит доказательством, что гидростатическое давление расплавленного металла сдерживается поднимающим усилием, благодаря чему таким путем можно рафинировать образцы большего диаметра. [c.439]

Электронная оптика позволяет весьма точно регулировать параметры поддержания нужной зоны плавления. Так, ширину, глубину и температуру зоны плавления можно регулировать, изменяя количество и угол наклона подводимой энергии к площади сфокусированного пучка. Возможность изменения скорости расплавления создает благоприятные условия для выгорания летучих примесей. При это.м по сравнению с дуговой плавкой улучшаются также условия кристаллизации расплава. Слитки могут быть выплавлены не только из компактной, но н из порошкообразной шихты. Применение в электроннолучевых установках электронного пучка, требующего глубокого вакуума и позволяющего развивать весьма высокие температуры (до 5000 °С), обеспечивает достижение высокой степени очистки расплавов и кристаллизуемых из них слитков от газовых и других примесей. Вместе с тем, необходимость глубокого вакуума в электронно-лучевых печах является и наиболее существе1шым их недостатком (как любой вакуумной печи), поскольку вакуум существенно влияет на летучесть не только примесей, но и компонентов сплавов, и чем он глубже, тем больше потери металлов. Если для цветных и черных металлов и сплавов этим фактором можно в значительной мере пренебречь, то при определении целесообразности электронно-лучевой плавки драгоценных металлов и сплавов этот фактор имеет первостепенное значение и его нельзя игнорировать. [c.424]

В промышленности металлы получают различной чистоты в зависимости от технологии, но концентрация примесей в них редко бывает ниже 10 %. Однако для развития полупроводниковой техники потребовались материалы, содержание примесей в которых значительно меньше этой величины. Необходимый уровень содержания примесей может быть достигнут с помощью такого физического метода очистки, как фракционная кристаллизация. Этот метод, предложенный Пфанном [74], был назван зонной плавкой. Путем зонной плавки была достигнута очень высокая чистота полупроводниковых материалов, после чего этот процесс был с успехом применен для очистки алюминия [23], а впоследствии и других металлов галлия [33], висмута [83 циркония [48, 50], олова [8], урана [4, 5], железа [93, 24], свинца [19], меди [55] и т. д. При использовании соответствующей технологии зонная плавка может служить способом очень глубокой очистки. Мы коснемся здесь только тех ее приложений, которые позволяют изучать влияние примесей на свойства металлов. Для детального ознакомления с процессом зонной плавки и различными ее возможностями следует обратиться к книге Пфанна [105] (см. также выше, гл. IV, разд. 3). [c.432]

Надо, однако, заметить, что в настоящее время от металлов и интерметаллидов в ряде областей применения, помимо предельно высокой чистоты, которая достигается последовательно проводимыми операциями очистки исходных продуктов, получаемых из них металлов (электролитическое рафинирование, йодидный способ, зонная плавка), еще требуется и структурная чистота. Эта структурная или физическая чистота заключается в отсутствии дислокаций, ваканций и т. д. Она достигается выращиванием монокристаллов (см. рис. 5). [c.20]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...