제 1 저자 소개: 호, 중국보험학회 인공제품전문위원회 제 3 회 고위 고문, 중국과학원 상해실리콘산염연구소 부연구원.
I. 소개
응고제련법은 본명 냉도법 () 으로 알려져 있다. 이 결정체는 프랑스 과학자 Y.Roulin 이 1969 년에 발명한 것으로, 고주파 감지 가열을 이용하여 수냉식 내벽에 녹지 않은 난로 세라믹 껍데기를 컨테이너로 개발하여 만들었다. 당시에는 작은 큐빅 지르코니아 결정만 받았다. 1972 소련 과학원 P.N. 레베데프 고체물리학연구소 V.V.Osiko 가 이끄는 연구팀은 합성입방지르코니아 결정체의 성장 기술과 설비를 개선하여 더 큰 합성입방지르코니아 결정체를 성장시키고 개선된 냉도법을 껍데기 용융 기술이라고 명명했다.
용융 쉘 기술의 특징은 1 고주파 감지 전원 공급 장치를 가열원으로 사용하여 온도가 제한되지 않고 3000 C 이상에 달할 수 있다는 것입니다. (2) 수냉을 껍데기로, 녹지 않은 난로를 내부 껍데기로 사용하면 고온에 부식되지 않는 용기의 문제를 해결하고 용융물을 플루토늄 재료로부터 보호할 수 있다. ③ 진공 또는 다양한 대기 조건에서 일할 수있다. 이 방법으로 용융 상태에서 전도된 비금속 재료를 준비할 수 있다. ⑤ 차가운 도가니는 여러 번 재사용 할 수 있습니다.
둘째, 고주파 가열 장비 용융 방법
고주파 난방 용융 셸 장비는 고주파 감지 난방 장치 시스템, 냉방기 시스템 및 리프트 매커니즘 시스템으로 구성됩니다 (그림 1 참조).
1. 고주파 유도 가열 설비 시스템의 혁신과 발전
국산 대형 고주파 난방 용융 설비는 랴오닝 () 성 철령 () 고주파 설비 공장에서 성공적으로 개발한 후 랴오닝 () 성 철령 고주파 설비 공장 () 과 철령 () 용 고주파 설비 유한회사 () 에서 생산 판매를 조직하였다. 현재 국내 고주파 감지 난방 설비의 전력은 400kW 로 가장 큰 전력은 600kW 이다. 랴오닝 철령 고주파 설비 공장에서 생산한 600kW 설비의 차가운 지름이 크게 증가했다. 고주파 감지 생성기는 800 kHz ~ 1 MHz 로 작동하며 kHz 의 작동 주파수를 사용하면 용융 결정체의 전력 소비량을 줄일 수 있습니다.
그림 1 고주파 가열 쉘 장비
정육면체 지르코니아 결정체를 합성하는 제조업체는 소모량이 많고, 톤당 결정체 에너지 소비량은 5 ~ 6 만 kW·h 로 난로당 약 50 시간이 걸린다. 생산 과정에서 결정체의 정상적인 성장을 보장하기 위해서는 안정된 전기가 필요하기 때문에 충분한 전력과 안정적인 전기가 필요하다.
원가를 낮추려면 우선 에너지 소비를 줄이고 고주파 감지 난방 설비를 개조해야 한다. 따라서 트랜지스터 고주파 발열기 대신 트랜지스터 고주파 발생기를 전원으로 연구하여 에너지 소비를 줄입니다.
2. 콜드 도가니 시스템
이 냉은 제조 공정이 간단하고 수리가 간편하여 대용량 합성 큐빅 지르코니아 결정체의 설비에 광범위하게 적용된다. 현재 우리나라의 대형 냉도가니 지름은 800mm 이상이며, 최대 지름은 1m 으로 각각 400 ~ 800 kg 와 1000kg 이상을 담을 수 있으며, 완제품률은 약 45% 이다. 그림 2 는 채워지지 않은 콜드, 그림 3 은 고온 작동 중 콜드, 그림 4 는 큰 지름의 콜드 (cold) 로 녹은 합성 입방체 지르코니아 텅스텐입니다. 그림 5 는 큰 지름의 차갑게 녹은 보라색으로 입방체 지르코니아 텅스텐을 합성한 것으로, 열린 틈새에서 질서 정연한 보라색 결정체를 볼 수 있다.
그림 2 전하가없는 냉간 도가니
그림 3 고온 작동 중 냉간 도가니
그림 4 입방 지르코니아 잉곳의 대구경 합성
냉의 냉각수는 효율적인 냉각을 위한 순환수 장치 세트로 제공되며, 전체 생산 과정에서 냉의 효율적인 냉각을 보장해야 합니다.
3. 기관 시스템 개선
리프트 매커니즘 시스템에 대한 요구 사항은 선반이 안정적이어야 하고, 수직 속도는 빠르며, 리프트는 일정한 속도로 조절해야 한다는 것이다. 특히 결정체 성장 단계에는 주기적인 진동이 있어서는 안 된다. 그렇지 않으면 결정체가 리본, 성장 줄무늬, 다결정, 단층 등의 결함을 발생시켜 완전하고 쉽게 벗겨질 수 있는 큰 단결정을 얻을 수 없다.
그림 5 대구경 보라색 파란색 합성 큐빅 지르코니아 잉곳
셋째, 특수 품종 지르코니아 결정의 성장
블루와 에메랄드 합성 큐빅 지르코니아 결정은 시장에서 매우 인기가 있지만 통식 80:20 중량비 ZrO2-Y2O3 을 얻기는 어렵다. Y2O3 의 함량을 늘려야 한다. Y2O3 함량이 증가하면 결정체 크기가 작아지는 것은 모순이다. 어떻게 하면 만족스러운 색상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 더 큰 결정체를 얻을 수 있고, 생산량을 늘리고, 비용을 절감할 수 있는 합리적인 레시피를 만들 수 있는지 깊이 연구해야 한다.
컬러' 우유 지르코늄' (불투명 컬러 합성 큐빅 지르코니아 결정) 은 최근 시장에 등장한 새로운 품종이다. 천연 옥석을 모방하여 각종 공예품을 만들 수 있다. 통상적인 합성 큐빅 지르코니아 생산에서는 지르코니아 결정의 혼탁과 불투명을 피해야 하며,' 우유 지르코니아' 는 결정체의 불투명을 정확히 필요로 한다. 컬러합성 큐빅 지르코니아 결정체를 불투명하게 만들기 위해 Y2O3 의 사용량을 줄여 얻을 수 있다. 연구 실험에서 Y2O3 무어 점수가 0. 12 미만인 투명 합성 큐빅 지르코니아 결정체는 900 C 에서 장시간 처리되며 합성 큐빅 지르코니아 결정체는 불투명하고 탁하다. 답은 ZrO2-Y2O3 의 사진에서 찾을 수 있습니다. 그림 6 은 ZrO2-Y2O3 의 그림입니다. Y2O3 함량이 12% ~ 4% (무어 점수) 일 때 900 C 에서 실온 범위까지 사중주 지르코니아와 큐빅 지르코니아 * * * 가 존재합니다.
그림 6 Zr-O2-Y2O3 상 평형도
"슬리바스타바 등 1974"
넷째, 부담 준비
ZrO2 에는 2300 ~ 2750 C 의 입방형 (Fm3m), 2300 ~1100 C 의 정방형 (P42/nmc) 의 세 가지 결정형이 있습니다. 고온에서 자란 큐빅 지르코니아 결정은 실온으로 냉각되어 두 번의 상전이를 거쳐 체적 변화와 응력을 발생시켜 결정체가 갈라졌다. 그 결과 Y2O3 을 안정제로 사용하면 모양이 완전하고 벗겨지기 쉬운 큐빅 지르코니아 (YZrO2) 대형 단결정 (1984) 을 쉽게 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 장 등, 1986). 그 결과 Y2O3 함량이 증가함에 따라 결정체 색상이 깊어져 무색에서 미황색에서 연한 갈색으로 나타났다. ZrO _ 2-Y2O3 의 위상 균형 차트 (그림 6) 에 따라 ZrO _ 2 와 Y2O3 의 적절한 비율을 선택해야 합니다.
흰색 큐빅 지르코니아 결정체를 합성할 때 Y2O3 함량은 10% ~ 12% (몰 점수) 여야 하며, 컬러 큐빅 지르코니아 결정체를 합성할 때 Y2O3 함량이 더 높을 수 있습니다. 특히 짙은 녹색, 청록색 또는 진한 파란색 큐빅 지르코니아 결정체를 합성할 때 더욱 그렇습니다
껍데기 제련법이 합성입방지르코니아 결정체를 생산할 때 난로당 수율은 40 ~ 55%, 약 50% 의 난로와 결정체를 회수하기 때문에 재활용 난로의 사용은 껍데기 제련 재료 공예의 중요한 문제 중 하나이다. 합성 큐빅 지르코니아는 용융 성장 과정에서 안정제 Y2O3 의 휘발 문제가 있다. 생장한 합성 큐빅 지르코니아 결정체의 Y2O3 함량은 원합재보다 낮고, 찌꺼기층과 재충전 중 Y2O3 함량은 낮다. 그래서 반환 부담을 사용할 때 안정제의 부족은 반드시 보충해야 한다.
컬러 합성 큐빅 지르코니아 결정체 생산 과정에서 일부 착색제는 결정체 성장 과정에서 분배 계수가 1 보다 작으며, 결정체에 들어갈 수 있는 착색제는 용융물에 남아 있는 착색제보다 적다. 재활용 재료를 재활용할 때는 재활용 재료 중 착색제의 농축에 주의를 기울여 착색제의 사용량을 제때에 조절해야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 템플린, 재활용, 재활용, 재활용, 재활용, 재활용, 재활용, 재활용)
또한 반환 재료의 유해 불순물의 농축에 주의해야 한다. 특히 저융점 착색제와 유해 불순물은 결정체 성장 과정에서 저융점 용융 찌꺼기로 모여 용융 핵심을 차지하여 결정체가 계속 성장하지 못하게 하여 생산량과 품질에 영향을 미친다. 이 환류 전하 블록은 제때에 제거해야 한다.
동사 (verb 의 약어) 의 새로운 응용
합성된 큐빅 지르코니아는 고경도 (모스 경도 8), 고굴절률 (2. 16), 고색산 (0.06) 을 가지고 있어 색채가 풍부하고 화학적 안정성이 우수하며 산업화하기 쉽고 대량 생산이 쉽고 가격이 저렴하며 품질이 좋아 타의 추종을 불허한다 그것은 공업과 광학 부품 방면에 있어서의 응용도 넓은 전망을 가지고 있다. 고급스러운 장식 보석으로서 합성 큐빅 지르코니아 결정체는 지금까지, 심지어 오랜 기간 동안 우월한 대체품을 찾기가 어려웠다. 합성탄소 실리콘 보석 (합성탄화 실리콘 단결정, 탄소 실리콘, 모산석) 이 최근 시장에 출시되었지만 보석학 지표는 매우 좋지만 대량 생산이 어렵고 비용이 많이 들고 보급하기 어렵다. 따라서 가격 대비 성능면에서 합성 입방체 지르코니아 산업은 시들지 않을 것이다.
용융 쉘 기술은 온도 범위가 넓기 때문에 섭씨 수백 도까지 섭씨 3000 C 이상 낮을 수 있으며, 특별한 용기가 필요하지 않고 재료의 순도를 유지할 수 있으며 진공과 다양한 분위기에서 녹을 수 있어 많은 관심을 받고 있다. 껍데기 용융법은 유리 재료를 녹이는 데, 티타늄 복합 재료를 주조하는 데, 다른 결정체 재료의 성장에 쓰이는 자료가 많다. 이것은 이런 고주파 감응 가열 냉조개 제련 설비가 아주 좋은 용해로로, 매우 큰 혁신 공간을 가지고 있다는 것을 보여준다.
현재 콜드 시스템은 용융 냉각 응고 후 주괴를 비스듬히 기울이는 생산 작업에만 사용됩니다. 경사진 난로체의 매커니즘을 추가할 수 있다면 용해된 용융물을 주조하여 장비의 다기능 기능을 발휘할 수 있다.
일부 티타늄염 결정체와 타닌산염 결정체는 높은 굴절률 소재로 응용 전망이 좋다. 용융 쉘 방법으로 준비할 수도 있습니다.
폴리실리콘은 태양전지의 원료로, 현재 시장에서 공급이 수요를 따르지 못하고 있다. 진공이나 조절식 분위기 조건에서 용융껍질법으로 폴리실리콘과 단결정실리콘을 정제할 가능성을 논의할 수 있다.
용융 셸 방법은 밀폐된 환경에서 작동하며 핵폐기물 처리에 사용할 수 있습니다.
첨부: 우리나라 껍데기 용융법으로 자란 컬러 합성 큐빅 지르코니아 결정체.
그림 7 천부 보석회사에서 생산한 컬러 큐빅 지르코니아 결정체.
램 틴 보석 공장에서 생산 된 블루 및 그린 큐빅 지르코니아 결정.
참고
뭐, 당원분, 담월계 등. 장식용 큐빅 지르코니아 결정의 성장에 관한 연구. 신형 무기 소재 12 (3 ~ 4): 7 ~ 12.
알렉산드로프 5 세, 오시코 5 세, 프로호로프 오전, 타타르린체프. V. m 1978 입니다. In:Kaldis E(Ed), 재료과학 분야의 현재 최고 ics, 1:42 1~480 (네덜란드 암스테르담 북부) Srivastava K K patity Trans.J.Br, Ceram, Soc 입니다. , 73(3):85.
장대빈, 하효명, 진건평 등. 큐빅 지르코니아 결정의 성장 및 결함에 관한 연구. 결정체 성장 잡지, 79:336~340 (북네덜란드. 암스테르담)