石墨加工件制造的純化機理

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

雜質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。其化學反應可參見蔣文忠編著的《炭素工藝學》。

以上四種熱純化都是擴散過程,它的作用受到氣體擴散速度的限制。雜質氣體先從制品內部擴散到制品外面,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氣體濃度與制品內部相等,達到平衡時,則制品內部的雜質濃度就不再降低;如果填料中的雜質氣體能夠不斷排出,或者原來填料就很純,則當制品中的雜質濃度較填料中高時石墨加工件制造內的雜質就能向外擴散,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,然后制品內的雜質向外擴散,到了1900℃左右通入氯氣,把填料中的雜質氯化,到2400℃添加氟里昂-12氣體此時制品外圍的氟、氯濃度比制品內部高,擴散到石墨加工件制造內部,將雜質氟氯化,又發生反向擴散作用,雜質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、鈦等雜質除去,在光譜分析中達到不出現上述雜質的譜線。

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