Способ получения монокристаллов ортосиликата калия и свинца

О ТОР СКОМУ ЕТЕЛЬС ехнолом произдований Инсти- Р ЯтгоИог ааег. -6 - 318,и,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗО(71) Специальное конструкторскогическое бюро с экспериментальны водством Института ядерных иссле АН УССР и Ужгородское отделени тута ядерных исследований АН УСС (72) В,М,Головей и М.И,Головей (56),).Мгау - ЯгаЬо А.КаГпап Ое оез К 2 РЬ 2920 т цпб серег В 1 е 9 ЗПЖацесЬпПс, 1961, Вс 312, В 7, Я. 31 Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при выращивании монокристаллов ортосиликата калия и Свинца К 2 РЬ 22207,Целью изобретения является увеличение размеров монокристаллов.Поставленная цель достигается тем, что кристаллизацию ведут со скоростью вытягивания 0,5-0,75 мм/ч, скоростью вращения 10-20 об/мин, а охлаждение - со скоростью 20-30 С/ч, причем в загрузку дополнительно вводят окись свинца в количестве 0,2-1,0 мол,0,Предлагаемое решение позволяет увеличить размеры качественных монокристалл о в К 2 РЬ 25207 за счет подбора оптимальных условий их выращивания, В предлагаемом способе процесс выращивания проводили следующим образом,Исходную шихту, находящуюся в платиновом тигле. размещают в ростовой печи установки Чохральского и нагревают до ее Я 2 1816813 А 1 1)5 С 30 В 15/00, 29/34 ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИТОСИЛИКАТА КАЛИЯ И ние: выращивание монокриликата калия и свинца. Сущния; кристаллы вытягивают скоростью 0,5 - 0,75 мм/ч на ающуюся со скоростью 20 - улучшения качества к шихте 1,0 мол.0 оксида свинца. 18(57) Использовасталлов ортосиность изобретеиз расплава созатравку, воащ30 град/ч. Длядобавляют 0,2 -н. и 1 з,п. ф-лы, 1 расплавления. Затем приводят в соприкосновение с расплавом затравочный кристалл и начинают процесс выращивания, Рост ведут в направлении 001 или 100), Скорость вытягивания составляет 0,5 - 0,75 мм/ч, скорость вращения 10 - 20 об/мин, аксиальный температурный градиент 20 - 30 С/см, скорость охлаждения по окончании процесса роста - 20 - 30 "С/ч. Перед охлаждением кристалл подвергают отжигу в течение 24 часов при 850 С. При скорости вытягивания свыше 0,75 мм/ч в кристалле наблюдаются газовые включения, при скорости вытягивания менее 0,5 мм/ч увеличиваются энергои трудозатраты без достижения дополнительного положительного эффекта. При скорости вращения свыше 20 об/мин фронт кристаллизации становится вогнутым, что приводит к захвату газовых включений в центральной части кристалла вдоль оси роста. При скорости вращения ниже 10 об/мин фронт кристаллизации становитсявыпуклым в расплаве, при этом в кристалле Скорость вытягивания составляет 0,65наблюдаются газообразные включения мм/ч, скорость вращения - 15 об/минаккольцеобразной формы, ориентированные сиальный температурный градиент над расвдоль оси роста, При скорости охлаждения плавом - 20-30 С/см, После отрыва отсвыше ЗООС/ч выращенные кристаллы рас расплава кристалл отжигают при 850 С втрескиваются, при каются при скорости охлаждения течение 24 ч, после чего охлаждают со скооменее 20 С/ч увеличиваются энерго- и тру- ростью 25 С/ч. Получены монокристалличедозатраты беэ достижения дополнительно- ские образцы размерами 20 х 20 х 20 мм, него положительножительного эффекта. При содержащие блоков, трещин, твердофазнцх10использовании в качестве исходной шихты и газовых включений,состава, содержащего более 1,0 и менее 0,2 П р и м е р 3, Аналогично и. 2, но вырамол.;6 избытка окиси свинца в объеме кри- щивание ведут из стехиометрического состалла наблюдаются твердофазнце включе- става, Кристалл содержит твердофазнцения, а на штоке и теплоотражающем экране включения.се случаях - желто-оранжевый налет. 15 П р и м е р 4. Аналогично и. 2, но выраи м 02Из результатов РФА следует, что он содер- щивание ведут из состава с избыткомжит преимущественно окись свинца. Следо- мол. окиси свинца, Полученные кристаллывательно, расплав ортосиликата калия и не содержат блоков, трещин, твердофаэныхсвинца испаряется инконгруэнтно, причем и газовых включений,оставе паровой фазы преобладает окись 20 П р и м е р 5, Аналогично и. 2, но вырам 1свинца, При выращивании монокристаллов щивание ведут из состава с избытком,Оиз стехиометрического состава происходит мол,% окиси свинца. Полученные кристаллыобеднение расплава окисью свинца и появ- не содержат блоков трещин, твердофазныхление твердофазных включений. Добиться и газовых включений.устранения твердофазных включений уда П р и м е р 6. Аналогично и. 2, но вырается засчетдобавления небольшого избыт- щивание ведут из состава с избытком 1,2ка (0,2-1,0 мол,) окиси свинца. В этом мол. окиси свинца. Кристалл содержитслучае в течение времени, необходимого твердофазные включения.для вцращя выращивания кристалла изменение соФП р и м е р 7, Аналогично и. 2, но вытя.Пстава расплава неуспеваетпревыситьопре- ЗО гивание ведут со скоростью 0,3 мм/ч. олделенную критическую величину, после учены кристаллы, не содержащие трещин,которой в объеме кристалла появляются блоков, твердофазных и газовых включений,твердофазные включения, Избыток окиси Увеличиваются энерго- и трудозатраты безсвинца свыше 1,0 мол. также приводит к достижения дополнительного положительпоявлению твердофазных включений. 35 ного эффекта.Таким образом, предлагаемый способ П р и м е р 8. Аналогично и. 2, но вцтяпозволяет получить монокристаллц ортоси- гивание ведут со скоростью 0,5 мм/ч, Полликата калия и свинца размерами 20 х 20 х 20 учены кристаллы, не содержащие трещин,мм, не содержащие включений и трещин. блоков, твердофазных и газовых включений.Примеры конкретного выполнения, 40 П р и м е р 9. Аналогично и. 2, но вцтяП р и м е р 1 (прототип), Навеску стехи- гивание ведут.со скоростью 0,75 мм/ч. Полометрическогоортосиликата калия и свинца учены кристаллы, не содержащие трещин,весом 150 г размещают в платиновом тигле блоков, твердофазных и газовых включений,иаметром 50 и высотой 50 мм, нагревают П р и м е р 10. Аналогично и. 2, нодиаметрдо 94 ООС (температура плавления 918 С), 45 вытягивание ведут со скоростью 0,85 мм/ч.опосле чего охлаждают расплав в режиме Кристаллы содержат твердофазнце и газовыключенной печи, При этом на поверхно- вые включения.сти слитка образуются отдельные монохри- П р и м е р 11, Аналогично и. 2, носталлические зерна размером до 4 ф 41 мм. скорость вращения составляет 5 об/мин. ВП р и м е р 2, Навеску ортосиликата 50 кристалле наблюдаются газовые включениякалия и свинца общим весом 150 г, содержа- кольцеобраэной формы, ориентированныещую 0,5 мол.оизбытка окиси свинца РЬО вдоль оси роста.размещают в платиновом тигле диаметром П р и м е р 12. Аналогично и. 2, но50 и высотой 50 мм, который устанавливают скорость вращения составляет 10 об/мин.втепловойузелростовойустановки "Донец Получены кристаллы, не содержащие тре 1", Вещество расплавляют, после чего вво- щин, блоков, твердофазных и газовых вклюдят в контакт с расплавом чений.монокристаллическую затравку, ориентиро- П р и м е р 13. Аналогично и, 2, но.энную в направлении 0011 или 1100) и осу- скорость вращения составляет 20 об/мин,ществляют процесс выращивания. Получены кристаллы, не содержащие тре1816813 П р и м е р 16. Аналогично и, 2, но скорость охлаждения составляет 20 С/ч. Получены кристаллы, не содержащие трещин.П р и м е р 17. Аналогично и. 2, но скорость охлаждения составляет 30 С/ч. Составитель М.ГоловейТехред М.Моргентал Корректор С,Лисинэ Редактор Заказ 1709 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 щин, блоков, твердофазных и газовых включений.П р и м е р 14, Аналогично и. 2, но скорость вращения составляет 25 об/мин. В кристаллах содержатся газовые включения, расположенные в виде цепочки вдоль оси роста.П р и м е р 15, Аналогично и. 2, но скорость охлаждения выращенных кристаллов составляет 15 С/ч. Получены кристаллы, не содержащие трещин, однако при этом увеличиваются энерго- и трудозатраты без достижения дополнительного положительного эффекта. Получены кристаллы, не содержащие трещин.П р и м е р 18, Аналогично п, 2, носкорость охлаждения составляет 40"С/ч. В 5 кристаллах наблюдаются трещины,Формула изобретения 1. Способ получения монокристалловортосиликата калия и свинца, включающий расплавление исходной шихты стехиомет рического состава,выращивание монокристалла из расплава и его последующее охлаждение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения размеров монокристал- лов, выращивание ведут путем вытягивания 15 монокристалла из расплава со скоростью0,50 - 0,75 мм/ч на затравку. вращающуюся со скоростью 20-30 град/ч.2. Способ поп.2, отл ич а ю щи йс ятем, что, с целью улучшения качества моно кристаллов, к исходной шихте добавляютоксид свинца в количестве 0,2 - 1,0 мол