Аппарат для очистки жидких металлов электропереносом

Аппарат для очистки жидких металлов электропереносом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советских

Социалистических

Ресттубпим

ОП ИСАНИЕ изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 929726 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) ЗаЯвлено 17.10.80 (2) ) 2994658/22-02 с присоединением заявки,%(23) ПриоритетОпубликоваио 2З.05.82. Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 26.05.82 (5! )М. Кл.

С 22 В 8/00

Веудеретеенньй квинтет

СССР но делам наееретеннй н еткрытнй (5З) УДК669.054, .2(088.8) (72) Авторы изобретения

С. И. Дракин, В. А. Михайлов, Н. И.

И. А. Анкудимова, Г. N. Фролова и Л еева

СР

Московский химико-технологический и и Институт неорганической химии Сиб (73) Заявители (54) АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСОМ

Изобретение относится к устройствам для получения чистых металлов, предназначенных, главным образом, для нужд полупроводниковой техники и может быть применено в аналитической практике для

5 коттцентрирования микропримесей при аттестации металлов высокой чистоты.

Известны устройства для очистки металлов электропереносом, содержащие в качестве разделительных элементов капилляры, расположенные раздельно, либо собранные в компактный пучок (1 .

Материал капилляров должен быть химически чистым и инертным к очищаемому металлу. В настоящее время только два вида материалов в определенной сте-. пени удовлетворяют укаэанным требованиям: особо чистое кварцевое стекло и фторопласт. Последний пригоден только для очистки низкоплавких металлов (ртуть, галлий, индий).

Недостатком указанных аппаратов являе гся возможность попадания примесей в очищаемый металл иэ материала капилляра (кремний иэ KBBpIJB, фтор из фторопласта).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности н достигаемому результату является аппарат для очистки жидких металлов электропереноаом, содержащий ячейки с электродами и разделительными элементами и систему теплоносителя.

В этом аппарате разделительными элементами служат каналы в плоских пластинах. Материал пластин отделен от очищаемого металла тонким слоем покрытия, химически, инертного к металлу, например нитрида бора p2) .

Недостатками данного аппарата является возможность попадания примесей в очищаемый металл из материала пластин в случае нарушения сплошности покрытия, что в особенности вероятно на ребрах боковых граней каналов; изготавливать тонкие плосконараллельные пластины с каналами большой длины (100 - 150 см), ( обеспечивать равномерное нанесение на

92972 них покрытия и герметичность каналов при сборке технически сложно. Кроме того, данный аппарат предъявляет повышенные требования к надежности электропитания, так как при случайных отключениях тока возможна разгерметизация аппарата за счет изменения объема металла в каналах при кристаллизации и плавлении.

Белью изобретения является повыше- 1î ние чистоты металла, увеличение надеж:ности конструкции.

I „

Бель достигается тем, что в аппара- те для очистки жщцсих металлов электропереносом, содержащем ячейки с элект- 15 родами и разделительными элементами и систему теплоносителя, разделительные элементы выполнены в виде отрезков проволоки из очищаемого металла, поверхность проволоки защищена покры- щ тием их химического соединения очищаемого металла.

Одновременно это покрытие способствует сохранению формы проволоки после плавления. На поверхности подложки так- zS же создают защитное покрытие, которое, в частности может быть идентично покрытию на проволоке.

На фиг. 1 изображена одна ячейка предлагаемого аппарата, продольный раз- SO рез;на фиг. 2 — вид сверху со снятой крышкой; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 1.

Аппарат содержит корпус 1 с крышкой 2, в корпусе имеется полость 3 для теплоносителя, верхняя стенка 4 которой является подложкой для разделительных элементов 5. B пазах корпуса размещены детали 6, в них запрессованы токоподводящие электроды 7 и вставлены на скользящей посадке трубчатые контейнеры 8 для очищаемого металла. В деталях 6 и контейнерах 8 сделаны щелевые прорези 9 для обеспечения контакта металла с разделительными элементами.

Коллекторы 10 и 11 служат для загрузки и удаления металла, рукоятка 12-для поворота контейнера 8, отверстие 13 -для сообщения полости контейнера 8 с атмосферой.

SO

Аппарат работает следующим образом.

На плоскость стенки 4 укладывают параллельно разделительные элементы 5отрезки проволоки, изготовленной из очищаемого металла. Концы проволок вводят в прорези 9 деталей 6. Затем устройство разогревают до температуры на 10-15 выше температуры плавления очишаемого металла. Контейнер 8

6 4 поворачивают до совпадения прорези 9 с коллектором 10 и заполняют контейнер 8 очищаемым металлом. Поворачивают контейнер 8 в рабочее положение и выдавливают металл с прорезь 9 детали 6 для установления контакта с элементами 5. После этого устройство готово к работе. Через электроды 7 к металлу подводят постоянный ток, при этом примеси переносятся к одному из электродов. Последующая эксплуатация аппарата сводится в периодическому (1«2 раза в мес.) отбору очищенного металла и концентрата примесей из контейнеров 8 путем поворота их до совпадения прорези с коллектором 11, и последующему заполнению исходным металлом, как описано выше. Производительность ячейки определяется числом разделительных элементов, общая производительность аппарата — числом ячеек в нем. На поверхности разделительных элементов создают защитное покрытие из химического соединения очишаемого металла (оксид, нитрид, карбид и т. и.) путем нагрева в соответствующей атмосфере. На поверхность подложки и другие поверхности, соприкасающиеся с очищаемым металлом, также целесообразно наносить защитное покрытие, лучше всего того же состава, как и на разделительных элементах. Для этого поверхности покрывают тонким сло ем очищаемого металла с последующей термообработкой в соответствующей атмосфере. Оксидные покрытия на разделительных элементах, например, получаются самопроизвольно при работе их в кислородсодержашей атмосфере (воздух или инертный газ с добавкой кислорода).

Корпус аппарата может быть изготовлен иэ кварцевого стекла, детали 6 и 8 при очистке легкоплавких металлов (ртуть, галлий, индий) — из фторопласта.

Такая конструкция аппарата позволяет повысить чистоту металла, так как за счет устранения прямого контакта жидкого металла с материалом стенок и подложки устраняется возможность их загрязняющего действия. Кроме того, аппарат очень прост в изготовлении и обслуживании. Одновременно данная конструкция обладает повышенной надежностъю в работе. При аварийных отключениях тока металл в объемах и разделите ;.=ных элементах кристаллизуется, при включении тока снова плавчтся и процесс продолжается.

Применение предлагаемого аппарата для очистки, например галлия, позволяет

5 929726 d снизить в нем концентрации ртути, тал«отличающийся тем, что, с лия, серебра и меди в 5 - 10 раз, золо- целью повышения чистоты металла и та, свинца и олова — в 20-50 раэ, гер- увеличения надежности конструкции, раэ мания; висмута, сурьмы, мышьяка на два делительные элементы выполнены в виде и более порядка. I%pa этом производитель- g отрезков проволоки иэ очищаемого ме° ность ячейки, содержащей 30 раэделиталла. тельных элементов диаметром 0,5 мм, 2. Аппарат по и. 1 ° o т а и ч а ю составит 5 г/сут, рабочий ток 240 А, шийся тем, что поверхность продлина элемента 80 см. волоки защищена покрытием из хими30 ческого соединения очищаемого металла.

Формула изобретения

1. Аппарат для очистки жидких ме. таллов электропереносом, содержащий ячейки с электродами и разделительными элементами н систему теплоносителя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1 % 477737, кл. В 01 Х 19/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

N 662139, кл. С 22 В 9/00, 1976.

929726

Я-А

Составитель В. Красина

Редактор Н. Гунько Техред И.Гайду Корректор А. Гриценко

Заказ 34 18/3 6 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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