精密石墨模具加工在石墨化溫度上的處理

精密石墨模具加工在石墨化溫度上的處理通常的石墨化處理是升溫到2400~2800℃然后冷卻，低沸點的雜質(zhì)如Si、Ca、Al和Mg都揮發(fā)掉了。較麻煩的是難熔金屬，它們形成高熔點的碳化物，通常這類碳化物在石墨化溫度下是不分解的。硼的熱中子吸收截面很高（75MPa)，形成的碳化物熔點達(dá)2350℃，但一直到3500℃還不沸騰，并在石墨結(jié)構(gòu)中形成穩(wěn)定的置換式固溶體，釩吸收截面為0.5MPa，形成的碳化物到2800℃還不熔化。精密石墨模具加工的純化是采用改進(jìn)的艾其遜爐，工作溫度在2400~2800℃。制品裝料方式見圖3-1。垂直安放的精密石墨模具加工之間有適當(dāng)?shù)目障?，在這些空隙內(nèi)填以焦炭電阻體。當(dāng)電流沿爐子縱向流過時，熱量主要在焦炭電阻體上產(chǎn)生。精密石墨模具加工由起電阻作用的一層焦炭包圍起來，外面的絕緣層是SiC粒、塊和焦炭以及砂子的混合物。

圖是修改后作為氣體凈化用的爐子的等角投影剖面圖。凈化爐中的所有填料和絕緣材料都由石油焦制成。圖中A、D、E是絕緣區(qū)，由低滲透性的顆粒和粉末組成，用以隔離氣體。區(qū)域B和C只填顆粒，氣體可以自由通過。鹵素氣體通過管子引到爐子的底部，在那里顆粒疏松的區(qū)域B有助于氣體均勻分布。揮發(fā)的鹵素化合物和殘余的鹵素氣體集合到角錐區(qū)C，由煙罩收集，經(jīng)過洗凈器最后排到外面。減速劑石墨的含硼量應(yīng)小于或等于1ug，硼是最壞的污染物。雜質(zhì)硼要求用氟凈化，反應(yīng)溫度必須在2500℃以上，這時雜質(zhì)在固體中的擴(kuò)散速率才能高到使內(nèi)部雜質(zhì)迅速擴(kuò)散遷移到晶體表面，與氣體進(jìn)行反應(yīng)。凈化爐必須用惰性氣體沖洗，直到低于石墨氧化溫度為止。氣體凈化的動力學(xué)表明擴(kuò)散是其自約因素，因此必須避免內(nèi)部初始雜質(zhì)的濃度過大。