石墨加工件制造的純化機(jī)理

炭素材料石墨加工件制造的同時,伴隨著雜質(zhì)元素的排出。材料的純度視雜質(zhì)的沸點和達(dá)到的溫度而定。

雜質(zhì)的排出基本上通過下述四種過程:(1)還原一汽化;(2)生成一分解;(3)直接汽化;(4)化合一汽化。其化學(xué)反應(yīng)可參見蔣文忠編著的《炭素工藝學(xué)》。

以上四種熱純化都是擴(kuò)散過程,它的作用受到氣體擴(kuò)散速度的限制。雜質(zhì)氣體先從制品內(nèi)部擴(kuò)散到制品外面,在較冷部分冷凝或被填料吸收,在一定的溫度和壓力下有一定的平衡濃度,如果石墨制品個圍的雜質(zhì)氣體濃度與制品內(nèi)部相等,達(dá)到平衡時,則制品內(nèi)部的雜質(zhì)濃度就不再降低;如果填料中的雜質(zhì)氣體能夠不斷排出,或者原來填料就很純,則當(dāng)制品中的雜質(zhì)濃度較填料中高時石墨加工件制造內(nèi)的雜質(zhì)就能向外擴(kuò)散,直至平衡為止。因此,在不通入純化氣體的情況下,要取得純度較高的制品,除了溫度要高以外,制品本身和所用的電阻料、保溫材料也要求很純。在通氣石墨化時,由于電阻料的溫度比制品高,首先被提純,然后制品內(nèi)的雜質(zhì)向外擴(kuò)散,到了1900℃左右通入氯氣,把填料中的雜質(zhì)氯化,到2400℃添加氟里昂-12氣體此時制品外圍的氟、氯濃度比制品內(nèi)部高,擴(kuò)散到石墨加工件制造內(nèi)部,將雜質(zhì)氟氯化,又發(fā)生反向擴(kuò)散作用,雜質(zhì)的氟氯化物從石墨加工件制造逸出,這種程序能將大部分硼、硅、鐵、釩、鈦等雜質(zhì)除去,在光譜分析中達(dá)到不出現(xiàn)上述雜質(zhì)的譜線。

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