Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
На основе синтетических полупроводниковых монокристаллов алмаза уже в настоящее время возможно изготовление макетных образцов некоторых перспективных для электронной техники приборов и устройств. К ним относятся: малогабаритный резистор объемно-поверхностного действия в широком диапазоне сопротивлений с температурным его уходом не более 2 %, в интервале 210—670 К и рассеиваемой мощностью не менее 0,5 Вт; малоинерционный термодатчик с температурным коэффициентом сопротивления до 200 Ом/градус в интервале от 210 до 670 К, устойчивый к агрессивным средам; люминесцентный источник света с выходом, например, голубого свечения до 20 %,; теплоотводящее устройство на основе монокристалла алмаза с пониженным содержанием азота и других ростовых дефектов для малогабаритных полупроводниковых приборов с эффективностью большей по сравнению с медными теплоотводами.
Глава 21
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫДЕЛЕНИЯ АЛМАЗОВ ИЗ СПЕКОВ В РАСПЛАВЕ СОЛЕЙ
В последние годы достигнуты значительные успехи в области промышленного производства синтетических алмазов. Несмотря на многолетний опыт промышленного синтеза алмазов, проблемы выделения кристаллов из продуктов спекания по-прежнему актуальны. Это в основном связано с тем, что неуклонно возрастающее производство синтетических алмазов приводит к выбросу в окружающую среду значительных количеств вредных и токсических веществ.
Используемая на большинстве заводов технология извлечения алмазов из продуктов синтеза трудоемка, малоэффективна, связана с применением большого количества ручного труда и не позволяет достигать высокой степени очистки кристаллов от примесей, ухудшающих работоспособность алмазов в инструменте. В связи с этим актуальное значение приобретают исследования по созданию принципиально новых, высокоэффективных технологических процессов выделения алмазов из спеков практически без использования токсических материалов.
В процессе проведения работы по изучению продуктов превращения металлов, а также остаточного графита в цитратно-ще-
462 лочном расплаве были использованы различные методы и среди них: элементный, рентгеноструктурный, ИК-спектроскопии, химический, спектральный и др.
Эти методы позволили установить основные продукты превращений в расплаве, не переводя его в водорастворимое состояние. Применение комплексного исследования дало возможность определить структурно-химические превращения графита в расплаве.
Экспериментальная часть процесса изучалась на специально сконструированной установке групповой печи, состоящей из ячеек с тигелями емкостью 0,01—0,012 м3. Работа групповой печи при проведении спекания управляется и контролируется разработанной системой автоматического регулирования заданной температуры. После сплавления охлажденная масса расплава растворяется водой и водорастворимые компоненты спека отделяются от алмазов. Алмазосодержащая суспензия переносится в стакан, в котором выщелачиваются продукты спекания раствором соляной кислоты. Выделенные алмазы передаются на классификацию.
Превращения металлов-катализаторов в нитратно-щелочном расплаве
Принципиальной основой применяемого метода извлечения алмазов из спеков являются окислительно-восстановительные процессы, протекающие при термохимическом сплавлении дробленных спе-ков и реакционной шихты при последовательном нарастании температуры. Наблюдаемые превращения происходят как во всей расплавленной массе, так и на его поверхности в различные этапы времени.
При определении химизма протекающих превращений необходимо знать характеристику исходных и конечных продуктов реакции. Получение исчерпывающей информации по исходным продуктам не встречает затруднений. Установление продуктов реакции проводилось на основании свойств элементов и главным образом экспериментальных данных. Для объяснения механизма процесса представляется целесообразным разделить процесс на отдельные стадии и при этом рассмотреть отдельно процессы окисления металлов Ni, Mn, Fe и других, входящих в состав спека, а затем иеалмазного углерода (не перешедшего в алмаз графита). Задача несколько упрощается тем, что в процессе термохимических реакций металлы как более активные компоненты спека проходят стадию окисления раньше, чем графит. Их активное взаимодействие с реакционной смесью (KNO3, КОН, РегОз) начинается после образования расплава (при температуре ~520К). Этот процесс продолжается до температуры 693—723 К в зависимости от состава спека и соотношения реакционных компонентов. По мере взаимодействия цвет расплава меняется от светло-голубого до интенсивно-синего, который не исчезает до переработки отработанного расплава,
463 Таблица 35
Зависимость изменения плотности плава от условий обработки спеков
Плотность плава, охлажденного до 298 К. кг/м3 Температура плава, К Длительность достижения заданной температуры, с/6-10 д г, к Изменение плотности плава Др/ДГ, кг/м1'К
1,8472 823 95 10 0,00013
1,8495 813 90 40 0,00022
1,8371 - 773 87,5 25 0,000284
1,8300 748 82,5 25 0,000596
1,8151 723 80 50 0,000802
1,7750 673 76 20 0,001465
