يتم إنتاج سبائك الباريوم-السليكونية عن طريق تفاعل مركبات الباريوم المختزلة (مثل BaO أو BaCO₃) مع السيليكون (أو الفيروسيليكون)، باستخدام إماالطريقة الحرارية بالكهرباء، أوالألومنيوم-الطريقة الحرارية.
1. الطريقة الحرارية لإنتاج السيليكون (الصهر في فرن القوس الكهربائي)
قابلية التطبيق: مناسب للإنتاج الصناعي على نطاق واسع، بتكلفة منخفضة ولكن استهلاك أعلى للطاقة.
مواد خام:
مصدر الباريوم: أكسيد الباريوم (BaO) أو كربونات الباريوم (BaCO₃).
عامل الاختزال: الفيروسيليكون (FeSi75)، مسحوق السيليكون (Si)
عامل الانصهار: الجير (CaO، ينظم سيولة الخبث)
عملية:
خلط المكونات:
قم بخلط BaO (أو BaCO₃) والفيروسيليكون والجير وفقًا للنسبة المتكافئة (BaO : Si ≈ 1: 1).
تخفيض في فرن القوس:
فيفرن القوس الكهربائي ثلاثي الطور، ساخنة ل1400 ~ 1600 درجة، يتم تقليل BaO بواسطة Si:
باو + سي → با سي + SiO2
لا يشارك الحديد (Fe) الموجود في الفيروسيليكون في التفاعل ويدخل في السبيكة (Fe-Ba-Si).
فصل الذهب الخبث:
تغوص سبيكة السيليكون-الباريوم (الأكثر كثافة) إلى قاع الفرن، ويطفو خبث سيليكات الكالسيوم (CaSiO₃) إلى الأعلى.
الصب والسحق:
يتم صب السبائك السائلة في سبائك، وبعد التبريد، يتم سحقها إلى منتجات مقطوعة أو حبيبية.
صفات:
يحتوي المنتج على حوالي 30%~50% Ba، والباقي - Si وكمية صغيرة من Fe.
يجب التحكم في قلوية الخبث (CaO/SiO₂) لتحسين استخلاص الباريوم.
2. الطريقة الحرارية لإنتاج الألومنيوم (تخليق ذاتي الانتشار بدرجة حرارة عالية، SHS)
طلب: مناسب لإنتاج دفعة صغيرة من SiBa عالي النقاء، ويكون التفاعل قويًا ويتطلب رقابة صارمة.
مواد خام:
مصدر الباريوم: BaO أو BaCO₃.
العامل المختزل: مسحوق الألومنيوم (Al).
مولد الحرارة: كلورات البوتاسيوم (KClO₃، طارد للحرارة مساعد)
عملية:
خلط المكونات:
امزج مسحوق BaO وAl وكمية صغيرة من KClO₃ وفقًا للنسبة المتكافئة (BaO : Al ≈ 3: 2).
رد فعل التكليس:
حرق فيبوتقة المغنيسيوملبدء تفاعل الألمنيوم الحراري (أعلى من 2000 درجة):
3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3 + كمية كبيرة من الحرارة.
يتحد الباريوم (Ba) الناتج مع السيليكون (Si) لتكوين سبيكة BaSi.
فصل الترسيب:
تغوص سبيكة السيليكون السائلة-الباريوم إلى القاع، ويطفو الخبث Al₂O₃ إلى الأعلى.
التكرير والصب:
يتم تمرير غاز خامل (مثل Ar) عبر السبيكة لإزالة الشوائب، إذا لزم الأمر، ويتم صب السبائك.
صفات:
يمكن أن يحتوي المنتج على نسبة تصل إلى 60% أو أكثر من Ba، بدرجة عالية من النقاء.
يكون التفاعل عنيفًا، ويلزم اتخاذ تدابير مقاومة للانفجار، ومناسب للأبحاث المعملية أو تحضير السبائك الخاصة.