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金属硅具有较高的熔点、强度和硬度,以及良好的化学稳定性和半导体性能,应用范围广泛。但目前其生产成本高,因此,为了降低金属硅的生产费用,开发生产金属硅的新的制备方法具有重要的理论意义和应用价值。
首次提出了’NaCl-KCI-NaF-SiO<,2>(简写为FCINAKSIO)熔盐体系中电沉积制备金属硅粉的工艺,并对熔盐体系的性质进行了研究。
采用热力学计算的方法,对FCLNAKSIO熔盐体系中SiO<,2>的溶解机理进行了理论研究。计算表明:在研究的组成范围内,该熔盐体系将生成新物质Na<,2>SiF<,6>和Na<,2>SiO<,3>。同时,随着熔盐体系中NaF含量增加,新物质就越容易生成。
采用X射线衍射分析法、拉筒法和平行四电极法首次分别对FCLNAKSIO熔盐体系的熔盐的相结构及离子组成、表面张力和电导率进行了研究。结果表明:体系固态下主要物相为NaCl、KCl、NaF、Na<,2>SiF<,6>相,Na<,2>SiF<,6>相的多少与原始组成中NaCl、KCl、NaF含量多少有关;体系的表面张力与温度具有良好的线性关系,在740℃~900℃范围内,随着温度的升高熔盐体系的表面张力降低;KCl逐步代替NaF时体系的表面张力先减小后增大,在X<,NaCl>:X<,KCl>:X<,NaF>约为1时达到最低值;用NaCI逐步代替NaF时,体系的表面张力先减小后增大,在X<,NaCl>:X<,KCl>:X<,NaF>约为1时达到最低值;在X<,NaCl>与X<,KCl>比值为1时,随NaF含量的增加,表面张力逐渐增大;体系的电导率与温度的关系遵从熔盐电导率与温度关系的一般规律,即熔盐的电导率与温度的倒数成指数关系;KCl逐步代替NaF时,体系的电导率先减小后增大,在X<,NaCl>:X<,KCl>:X<,NaF>约为1时达到最低值;NaCl逐步代替NaF时,体系的电导率先减小后增大,在X<,NaCl>:X<,NaF>约为1时达到最低值;在X<,NaCl>与X<,KCl>比值为1时,随NaF含量的增加,体系的电导率先减小后增大,在X<,NaCl>:X<,KCl>:X<,NaF>约为1时达到最低值。