高純金屬和半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)常常會(huì)應(yīng)用到石墨坩堝,為了使得金屬和半導(dǎo)體材料具有一定的純度,降低雜質(zhì)的數(shù)量,要求應(yīng)用含碳量十分高,雜質(zhì)十分低的高純石墨。
在生產(chǎn)高純石墨時(shí),從原材料的選擇上就要開始嚴(yán)格的管控雜質(zhì)的含量,要選用灰份低的原材料,同時(shí)在加工高純石墨過(guò)程中預(yù)防增添雜質(zhì)。在石墨化的高溫進(jìn)行下,許多雜質(zhì)元素的氧化物一直在不斷分解和蒸發(fā),溫度越高,雜質(zhì)排除的就會(huì)越多,所生產(chǎn)出來(lái)的高純石墨就會(huì)越純。在生產(chǎn)普通石墨化產(chǎn)品時(shí),爐芯最高溫度能到達(dá)2300℃左右,殘留雜質(zhì)含量大約是0.1%—0.3%。假如把爐芯溫度提高到2500-3000℃,那殘留雜質(zhì)含量就會(huì)大大減少。生產(chǎn)高純石墨產(chǎn)品時(shí),電阻料和保溫料常常應(yīng)用低灰分的石油焦。
就算是單純提升石墨化溫度到達(dá)2800℃的高溫,部分雜質(zhì)還是難以祛除的。選用縮小爐芯和提升電流密度等提高溫爐的方式提取高純石墨,降低石墨化爐的產(chǎn)量,增加電量的消耗,所以生產(chǎn)高純石墨時(shí)在石墨化爐溫度到達(dá)1800℃時(shí),加入凈化氣體,例如加入氯氣、氟利昂等能讓石墨中更含有的頑固雜質(zhì)生成易于分解和氣化的氯化物和氟化物,一直在停電之后繼續(xù)加入數(shù)小時(shí),這是為了預(yù)防氣化的雜質(zhì)反方向朝爐內(nèi)擴(kuò)散,在加入一些氮?dú)庥墒珰饪字序?qū)除所剩余的凈化氣體,更加便于出爐操作。