Горячий расплав в холодном тигле

К современным материалам предъявляется множество самых разнообразных требований, но главные из них — твердость, жаростойкость и чистота. Эти свойства нужны покрытиям для обрабатывающих инструментов, кристаллам для микроэлектроники, рубиновым стержням и специальным стеклам для лазерной техники. Обеспечить их может не только состав сырья, но и технология получения. А если учесть, что таких материалов нужно все больше и больше, технология выдвигается на первый план.

Еще одно направление, созданное работами советских, а затем и французских специалистов,— это получение особо тугоплавких неметаллических материалов прямым высокочастотным плавлением в холодном контейнере. Приготовление продукта с помощью токов высокой частоты — дело неновое. Настолько неновое, что в магазинах давно уже продаются СВЧ-печи для кухни.

Суть нового процесса в том, что исходная шихта, нагреваемая токами высокой частоты, ведет себя по-разному. Внешние ее слои спекаются и образуют твердую поликристаллическую корку — своего рода тигель, а внутренние слои плавятся до жидкого состояния внутри этого тигля. Такая организация процесса обеспечивает очень высокую химическую чистоту продукта — ведь примеси просто неоткуда взяться — и возможность расплавить вещества со сколь угодно высокой температурой плавления. Кроме того, в установке не нужен ни вакуум, ни специальная атмосфера из инертных газов, потому что расплав отделен от окружающей среды твердой оболочкой.

Первым достижением новой технологии был синтез фианитов — красивых кристаллов, известных благодаря ювелирным изделиям из них. Получаемый из шихты контейнер с расплавом внутри, после того как бывает достигнута нужная температура, медленно опускается из высокочастотного индуктора в охладитель. По мере опускания температура в нижней зоне расплава понижается, и это вызывает его направленную кристаллизацию. Когда процесс закончен, остается лишь отрезать от контейнера дно, на котором лежит блок выросших кристаллов. От загрузки шихты до этого момента проходит десять часов.

Сейчас производство фианитов стало практически безотходным. Такая технология разработана на московском заводе «Эмитрон». После извлечения блока кристаллов из тигля с помощью специальных приборов проводится классификация продукта.

Крупные кристаллы идут на оптические детали, подложки микросхем, в ювелирную огранку, на микрохирургический инструмент. Те, что помельче, — на изготовление электрохимических датчиков и высокотемпературных нагревателей. А все оставшееся плюс оболочка перемалывается в прекрасные шлифовальные порошки.

С помощью нового метода получают не только фианиты, но и особо тугоплавкие стекла, электропроводные керамические материалы и многое другое. При этом отпадает необходимость в много-килограммовых тиглях из драгоценных металлов — платины и иридия, что тоже немаловажно.

Помимо описанных преимуществ новое производство совершенно не загрязняет ни воду, ни атмосферу, так что чистое оно не только внутри, но и снаружи.