Способ рафинирования алюминия

Способ рафинирования алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсммк

Соцмалмстмческма

Респубпмк

О П И С А Н И Е (,sevsvs

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное N авт. свмд-ву (22) Заявлено 24.03.80 (2! ) 28о8454р2 02 с присоединением заявкм М (23) Приоритет (5l)M. Кл.

С 22 В 21/06

- 9кударо1еенный комитет

СССР ао делам нзооретеннй и открытий

Опубликовано 15.01.82. Бюллетень р1

Дата опубликования описания. 15.01.82 (53) УДК 669.714..2 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. О. Есин, А. С. Кривоносова, T. Г. Федорова и С. А. Ревун,"1

Ордена Трудового Красного Знамени институт физи металлов Уральского научного центра- АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к металлургии цвет- Эту операцию повторяют до получения алйминых металлов, в частности-к- получению чистого=-- — ---ния--необходимой частоты,— используя -для расплаалюминия, и может найти применение при полу- ва очищенный таким образом алюминий (11. чении материалов, используемых в таких новых Однако данный способ не нашел большего отраслях техники, как полупроводниковая н практического применения вследствие своей неМолекулярная электроника, при изготовлении. технологичности и дороговизны.

5 микромодулей и солнечных батарей. Известен способ. рафинирования алюминия, Известен способ очистки алюминия вытягива- включающий кристаллизацию из расплава. На нием кристаллов из расплава, заключающийся, одном из концов слитка, подвергаемого очистке, --в-том, что кристалл-затравка медленно враща- создается расплавленный участок — зона, котоется вокруг своей оси и„касаясь расплавлен10 рая с определенной постоянной- скоростью пеного алюминия, также медленно поднимается ремещается вдоль слитка. Примеси, понижающие(метод Чохральского), или остается неподвиж- температуру плавления алюминия, концентриной и рост кристалл осуществляется только за руются в расплавленной зоне и по мере ее счет отвода тепла из нее (метод Киропулоса). движения переносятся к конечной части слитка.

Расплав в ходе кристаллизации обогащается

Для повышения эффективности очистки вдоль примесями, понижающими температуру его слитка, подвергаемого зонней плавке, пропусплавления, а растущий кристалл, питаясь из кают переменный электрический ток. Хотя расплава с изменяющимся составом, получается эффективность очистки при однократном также переменного состава. Для достижения

20 проходе зоны такого же порядка, как и при большей равномерности состава по длине однократной перекристаллизации друтими мекристалла, процесс осуществляют с непрерывной тодами, вследствие простоты осуществления подпиткой-расплава, по-.составу соответствую- .. при необходимости многократной перекристал щго начальному составу натягиваемого слитка, лизации метод зонной плавки алюминия

897878

Я,, Ом см

С. вес.% Co/С

Ю

Исходный

2,00 10

9,72 10

1,23 10

1,41, 10 9

1.55 10

1,74 10

1230

0,0031

0,0015

0,0019 материал (1002

2540

2,07 (110}

2000

1,63 (1 14) 1750

1,41

0,0022 (1112

1590

0,0025

1,24

0,0027 (210) 1410

1 15 получил наибольшее практическое применение (2).

Одним нз недостатков, присущим зонной плавке, так же как и другим кристаллизационным методам очистки алюминия, является малая эффективность очистки за один цикл псрскристаллизации, в результате чего стоимость очищенного металла велика.

Пель изобретения — повышение эффективности рафинирования.

Поставлснная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования, включающему кристаллизацию из расплава, кристаллизацию ведут через межфазную поверхность кристалл- расплав, совпадающую с кристаллографической плоскостью (100) кристалла алюминия с углом отклонения нс более 4 .

Способ основан на существовании направлений преимущественного роста кристаллов.

Если направление перемещения межфазной граниши кристалл-расплав (направление роста кристалла) совпадает с преимущественным, то формирование кристалла осуществляется в более равновесных условиях, чем при росте в других кристаллографических направлениях.

При этом эффективный коэффициент распределения примесей должен быть ближе к равновесному, а следовательно очистка эффективней.

Лнизотропия подвижности межфаэной границы кристалл-расплав, а значит анизотропия величины отклонения системы от равновесных условий. кристаллизации (движущей силы процесса) увеличивается с уменьшением скорости кристаллизации и становится наиболее ощутимой в интервале скоростей, соответствующих ведению процессов очистки кристаллизационными методами. При этом направление преимущественного роста в широком интервале скоростей совпадает с кристаллографическим направлением (100), что соответствует крисКристаллографическая ориентация межфаэной границы кристаллрасплав

4 таллизации через межфазовую поверхность кристалл-расплав, совпадающую с кристаллографической плоскостью (100). Поэтому при проведении очистки кристаллизацией из расплана кристаллографическая ориентация фронта кристаллизации должна оказывать существенное влияние на ее эффективность, при этом очистка должна быть наиболее эффективной при кристаллизации через межфазную поверх19 ность кристалл-расплав, совпадающую с кристаллографической плоскостью (100) .

Исследуют эффективность очистки алюминия кристаллизацией через межфазовые поверхности кристалл-расплав, совпадающие с кристал1у лографическими плоскостями (100). (110), (114), (111) и (210) с отклонением от них на периферии фронта кристаллизации не более 4 . Монокристаллы длиной 120 мм и диаметром 18 мм выращивают методом Бриджмена в вертикальных графитовых тиглях из алюминия чистотой 99,996% с удельным ос-, таточным электросопротивленисм 2 10 Ом см.

Кристаллизация производится при предельно высокой для кристаллизационных методов очистки скорости перемещения печи 4 мм/мин, максимальной температуре расплава 680 С в вакууме 5.10 "mM рт. ст. Для оценки чистоты алюминия измеряют удельное остаточное электросопротивление при температуре жидкого гелия (g» ) и относительное остаточное электросопротивление (f — R >/Ru,i) потенциометрическим методом на постоянном токе. Образцы для измерений вырезают иэ средней части слитка. Суммарная концентрация примесей в образце (С%) вычисляется по остаточному удельному электросопротивлению и степень очистки определяется как отношение суммарных концентраций примесей до и после однократной кристаллизации (Со /С) . Полученные результаты приведены в таблице.

Составитель П. Титова

Техред И. Гайду

Корректор М. Пожо .

Редактор И. Митровка

Заказ 11881/38 Тираж 656

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж -35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 897878 6

Из таблицы видно, что.даже при такой Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я высокой для кристаплизацнонных методов Способ рафинирования алюминия, вклюочистки скорости, как 4 мм/мин зффектив- чающий кристаллизацию из расплава, о т л иность рафинирования зависит от кристаллогра- ч а ю шийся тем, что, с целью повыфической ориентации межфазкой границы крис- щения эффективности рафинирования, кристалл-расплав. Наиболее эффективно очистка таллизацию ведут с направлением фронта происходит при кристаллизации через межфа- кристаллизации, совпадающим с кристаллогразовую поверхность, совпадающую с точностью фической плоскостью (100) кристалла алюмидо 4 с кристаллографической плоскостью ния с углом отклонений не более 4 . (100), а наименее (210). При этом значение Источники информации, степени очистки в первом случае в l,8 раза принятые во внимание при экспертизе выше, чем во втором. l. Беляев A. И. и др. Получение чистого

Предлагаемый способ очистки позволяет алюминия. М., "Металлургия", 1967, с, 122. более эффективно вести процесс рафинирова- 2. Пфанн В. Зонная плавка. М., "Мир", ния алюминия. 1970, с. 44.