DE1583477A1 - Heat treatment process - Google Patents
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Description
PHB»PHB »
-.Pipl.-lng. ERiCM E. WALTHER
Anmelcisr: fUP PHiLIPS'-.Pipl.-lng. ERiCM E. WALTHER
Registration: fU P PHiLIPS '
e;: PHB-31.666
Anmeldung vomi 22. Aug. 1967e ;: PHB-31.666
Registration dated Aug. 22, 1967
Wärmebehandlungsverfahren.Heat treatment process.
Die Erfindung bezieht sich auf ein' Wärmebehand-■ lungs verfahren.The invention relates to a method lungs' Wärmebehand- ■.
Wenn eine Masse eines Materials in einem den Dampf einer unter Bruok stehenden Substanz enthaltenden Ofen einer Wäruebehandlung unterworfen wird, können Sehwierig-When a mass of material is in a den If steam from a furnace containing a substance under bruok is subjected to a heat treatment, visually
auftreten, ü.a, kann der Druck derart äohnell ansteigen, kί der Ofen zerplatzt.occur oa, the pressure may rise so äohnell, k ί the furnace bursts.
Derr Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daa's der Dampfdruol: in einem göheiB-ten Raum durch den Κ#1 fristen I, . Hauuas beetiftrat wird.The invention is based on the knowledge that the steam druol: in a large room through the Κ # 1 deadline I,. Hauuas will join.
- 2" - 1 EP'}/ 77 PHB.31666. Nach der Ürfindun^1 wird bei «einem Verfahren aur ■', ■ Waruebohandlun^ einer i!asse eines Materials in einem den Kampf einer unter Druck stohenien Substanz enthaltenden Ofen der Ofenrauia Kittels eines Rohrs mit einem flüssigen Pfropfen der Substanz mit einer Druckquelle verbunden und die Ueizuii;:; ist- 2 "- 1 EP '.} / 77 PHB.31666 After Ürfindun ^ 1 a process is carried out at aur ■"' ■ ^ Waruebohandlun a furnace containing the Ofenrauia i leaving a material in a battle stohenien a pressurized substance! A pipe with a liquid plug of the substance connected to a pressure source and the Ueizuii;:; is
"■■■■'■ ι"■■■■ '■ ι
derart, dass der an den Pfropfen grenzende Teil des Ofenrauma der kälteste Teil des Ofenrau;m ist und die? Tenporatur längs des Rohrs a inlet in Richtung weg. von dem an den Pfropfen grenzenden Teil des Ofenraums, wodurch sich bei Druehanstieft im Of enrauw die Flitssigkeit/Dampfgrenzfläche der Substanz naoh einem kälteren Teil des Rohrs und bei Druckabfall im Ofenraum naoh ein m heisseren Teil dos Rohrs bewegt» Das erfiudungsgemässe . Verfahren lässt sich leicht selbstregelnd machon in bezug auf die zufälligen Temperatur- und Druakschwankunijen, die ohne die Vorkehrung einer mit einem τ ehr hohen Sicherheit.igrad arbeitenden Temporaturreselvorrichtunc1,· normalerweise-auftreten«■in such a way that the part of the furnace space adjoining the plug is the coldest part of the furnace space and the? Tenporature along the pipe a inlet in the direction away. from the adjoining the plug part of the oven compartment, thereby at Druehanstieft in Of enrauw the Flitssigkeit / vapor interface of the substance naoh a colder part of the tube and drop in pressure in the furnace chamber NaOH m hotter part dos tube "moves the erfiudungsgemässe. Method can easily be self-regulating machon with respect to the arbitrary temperature and Druakschwankunijen that normally-occur without the provision of a working with a τ ehr high Sicherheit.igrad Temporaturreselvorrichtunc 1, · "■
Die Masse des ratorials kann in zerkleinertor Porm oder in Form eines festen, '"örpera, beispielsweiso in Binkristall·» form vorhanden.sein. Nach der Behaiiä^unij kann das Material in zerkleinerter For!» oderi wenn Q3 wählend der Behandlung gesohmol«The mass of the ratorials can be crushed in porm or in the form of a solid, '"bodya, for example in Binkristall ·» form. to be present. According to the Behaiiä ^ unij the material can be in shredded For! " or i if Q3 selects the treatment total "
's - · ■'s - · ■
zen ist, in Ρϋϊ·;;τ eitien festen KÖrperd bleiban. Falls ein Kriatallkeim vörwendot wird» kann e"iu^ ahfaii^o zöriclöinerte Massezen is, in Ρϋϊ · ;; τ eitien solid body remain. If a crystal germ is needed, e "iu ^ ahfaii ^ o zöricloinerte mass
öin anfangs polykriatailiner fester.^örpei naoh dem Sohmeifift■ ' ÖIN initially polykriatailiner firmer. ^ örpei naoh the Sohmeifift ■ '
in eine Einkriaallförüf «rsturreni ; / "■ -in a single-room förüf «rsturreni; / "■ -
Es kann vorteilhaft sein| -wenn ein In bezug auf die flüssig Subatitna inorteo Gas Druck auf den Pfropfin »ü8Ü1lt| und auf dsSt" weiter voiii Ofenräujn IHnfjlr dee Rohre liegend* SöittIt can be beneficial | -if a pertaining to the liquid Subatitna inorteo gas pressure on the grafting »ü8Ü1lt | and on thsSt "farther voiii Ofenräujn IHnfjlr the pipes lying * Söitt
. ■ I
dea Pf'ropfiSiiiB wirkt« . ■ I
dea Pf'ropfiSiiiB works «
009834/0262009834/0262
Der Pfropfon kann in einem Toil des Rohrs mit einer Bohrung angeordnet Werden· Dieser Teil nit einer nngen Bohrun.j bowirkt oine Dämpfung· der Bewegung des Pfropfens» • was erwünscht sein■kannι wenn es mÖjlich ist, dass eine trosseThe plug can be in a toilet of the pipe with a Bore to be arranged · This part n with a length Bohrun.j bow acts on dampening · the movement of the plug » • what can ■ be desirable if it is possible that a hawser
Schwanung der Verhältnisse im Ofenrauu auftritt» und diese
■ Dämpfung kann ebenfalls dasu beitragen, den erwtinsohten
Teiipeiaturgrailienten länge des-Rohrs beizubehalten* so das a
■1er Wärmefluss längs des Rohrs und durch den Vom Öfenraurn
entferntön Pfropfen auf einen gewüachten Wert beschränkt wird«
Die Wärmebehandlung kann eine Zonen3ohmelzböhand~
lunff sein, wobei der Dampf in das Material aufgenommen wird.
Das Material lcann Germanium, anfangs entweder eigenleitend
oder Btörstellenleitend, und die Substanz kann Quecksilber
' sein»- ; .-*■-■■-..
"..'■._ ■---■■,, Basι firfiitdungsgeniasne Verfahren hat sich alß eine
befriedi^artde Alternative des in J»App.-rhyB.Vol.»33* Mot 10
Oktober» 19621 Seiteil--294T bis 2950 beschrieben Verfahren
erwieaen, in der« es haiset, .dass Gernanium in einer Konzentration
ztischea 8 Sj 10 ■ und 5 ac 10 tiuecksilberatomen/cni in
einera Offeneri^SySteffi Und nicht unter Druck erhalten wurde.
Froa» H&tios|al iJlectrüiiiiss Conferonoö VoI* ly (1963) Papar
1656 Seiten 635 Ms:':$ίί Beaohreibt ein Verfahren, mittelsFluctuations in the conditions in the furnace chamber "and this damping can also contribute to maintaining the specified partial gradient length of the tube * so that the heat flow along the tube and through the plug removed from the furnace chamber is limited to a certain value." The heat treatment can be a zone of melted sheet metal, whereby the steam is absorbed into the material. The material can be germanium, initially either intrinsic or polluting, and the substance can be "mercury " - ; .- * ■ - ■■ - ..
".. '■ ._ ■ --- ■■ ,, Basι firfiitdungsgeniasne process has ALSs a befriedi ^ artde alternative of in J» App.-rhyB.Vol "33 * Mo t10 October» 19621 Seiteil -. 294T to 2950, in which "it haiset that Gernanium was obtained in a concentration of 8 Sj 10 ■ and 5 ac 10 tiuecksilberatomen / cni in an Openeneri ^ SySteffi and not under pressure. Froa" H & tios | al iJlectrüiiiiss Conferonoö VoI * ly (1963) Papar 1656 pages 635 Ms : ': $ ίί Beaohreibt a method by means of
dessen äohrero KonBißtfÄtionea von 0,5 χ 10 ' bis 1 χ 10 * Queckeilixerafiöirißn/om erhalten worden, wobei aur Erzielung des erforderlichen Drucks zur Erhaltung einer höheren Botierungf was ί/iahohmal «rwünacht ist, eine zugöiöhmoleene Ämpull« Verwehd,*t:Wii»Ä» ■".-.-its aural consistency from 0.5 χ 10 'to 1 χ 10 * Queckeilixerafiöirißn / om has been obtained, with only obtaining the pressure required to maintain a higher Offer what / iahohmal «rwünacht is, a zuiöhmoleene Ämpull «Verwehd, * t: Wii» Ä »■".-.-
0098 3 4/02 62 · bad ordinal0098 3 4/02 62 bad ordinal
Pur eine Zonenschmalz-Wärmebehändlung kann der Ofen im allgemeinen mit Hilfe eines erstens Systems geheizt werden^ und zum Schmelzen einer Zone des Materials kann eine Srtliche Heizung durch ein zweites Heizsystem, das in bezug auf den Ofenraum bewegt wird* hervorgerufen werdenβThe furnace can only perform zone wax heat treatment generally be heated with the aid of a first system ^ and to melt a zone of the material, a zone can be used Heating by a second heating system in relation to the furnace space moved will * be causedβ
, Für Germanium- und Quecksilber kann der Ofen derart geheizt werden, dass im Dauerzustand di® niedrigate TemperaturFor germanium and mercury, the furnace can do this are heated that in the permanent state di® low temperature
im Ofenraum swisohen 45O0C und 5000C liegt« Es wurde festge» ■"■■■■■-..■'■ - ■«*in the furnace chamber there is swisohen 45O 0 C and 500 0 C «It was fixed» ■ "■■■■■ - .. ■ '■ - ■« *
stellt, dass mit einer niedrigsten Temperatur von 480QC im Ofenraum ein Dotierungspegel fur Germanium von 2 χ 10 Queoksilberatomen/om erreichbar ist.represents that with a lowest temperature of 480 Q C in the furnace chamber a doping level for germanium of 2 χ 10 Queoksilberatomen / om is achievable.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Masse des nach einem Verfahren gemSss dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung einer Wärmebehandlung unterworfenen Materials»The invention also relates to a mass of according to a method according to the first aspect of FIG Invention of a material subjected to heat treatment »
Eine Ausführungsform des erfindttngagemfiasen Verfahrens wird iiii folgenden als Beispiel besöhrietsen» wobei auf die ti·!- liögende.äohematische Zeichnung verwiesen wird, die ein« Vo^riohtung zur Burehführunfi des erfindungagemfissen Verfahrene sseig.t»An embodiment of the inventive method the following is described as an example »whereby the ti ·! - liögend.haematic drawing is referenced, which is a «pre ^ riohtung sseig.t »
Die Figur zeigt einen halbrunden Tiegel 1 aus Kieöelerdehoher Reinheit, der polykristallinen Germanium 2 Und einen Kristallkeim 3 enthält. ".-■'..'■' The figure shows a semicircular crucible 1 made of high-purity Kieöelerdehyde, which contains polycrystalline germanium 2 and a crystal nucleus 3. ".- ■ '..' ■ '
Der Tiegel 1 iat in einem lÄngliöhen Rohr 4 *ue Kieselerde angeordnet, desBen eines Ende 5 sugeschmolzen und dessen anderes Bndeiö mit einem Rohr 7 eines' kleiaerin Burohmeöaera ver» · bunden ist, das einen Teil 8 mit einer engen Bohrung enthält. Der Tell B .ist gewendelt und kann eine Lä>ige von oa, 1 Fusz» . längs des Röhra ^eaieasen, und einen Buröhmesser von ^- bis 1 Kitt. aufweisen* Das iiohr 7 enthalt einen Behälter 9 mit einem Queok-The crucible 1 is arranged in an elongated tube 4 * of silica, one end 5 of which is melted and the other end of which is connected to a tube 7 of a small office space which contains a part 8 with a narrow bore. Tell B. is coiled and can be a length of oa, 1 foot ». along the Röhra ^ eaieasen, and a bureau knife from ^ - to 1 putty. * The iiohr 7 contains a container 9 with a Queok-
0 0 9 8 3 4 / 02 5 2 ' ■ '... bad original-0 0 9 8 3 4/02 5 2 '■' ... bad original-
- 5' '" PHB.51666- 5 "" PHB.51666
silberpfropfen 10.silver plug 10.
Dao Rohr 4 -ist in Richtung de3 Endes 6 nach unten geneigt an-I besitzt eine innere y/and 11, gegen, welche ein kleiner Käufer zerbrochene Kioselerdo 12 angeordnet igt·Dao tube 4 -is inclined downwards in the direction of the 3 end 6 an-I has an inner y / and 11, against which a small buyer igt broken kioselelerdo 12
Der Ofenraxi·;!, das ist der Raum innerhalb des Rohr· 4 und der damit verbundene Raum im Rohr f bis zum (Jueokeilber 10, wird im allgemeinen mit Hilfe eines ersten Hai ζ systems.--ge«· heizt, daa als einen m.i das Ilohr 4 gewickelten Viderstandsheiz«. teil und awei rindteilen 14 besteht, die für ein* Korrektur an den Enden sorgen, bo dass der Ofen im wesentlichen einheitlich geheizt wird, wobei jedoch das an das Quecksilber 10 grenzende Ende der kälteste Teil des Ofenraums ist»The furnace axi ·;!, That is the space within the pipe · 4 and the space connected with it in the pipe f up to the (Jueokeilber 10, is generally heated with the help of a first shark system - ge «·, daa as one There is a resistance heating part wound around the ear 4 and two cattle parts 14, which provide for a correction at the ends so that the furnace is heated essentially uniformly, but the end adjacent to the mercury 10 is the coldest part of the furnace chamber »
Für Örtliche Heizung zum Zonenschmelzen des ' Germaniums 2 sorgt ein zweites Heizsystem, das verBohiebar ist und aug einem Wideratandeheisstöil 15 bsstoht, ti&v eine um einen zylinderföraigen liohli'.örper angeordnete Windung pein kann» .For Local heating zone for melting of the 'germanium 2 provides a second heating system, which is verBohiebar and aug a Wideratandeheisstöil 15 bsstoht, ti v a can pein a zylinderföraigen liohli'.örper arranged Swirl. "
Im folgandeti wird die Roihenfolge der Handlungen beaohriebgn«In the followandeti the sequence of actions becomes beaohriebgn «
Wenn das Ende 5 des Rohrs 4 noch offen ist, werden der Haufen 12 aus Kieselerde und der mit dom Germanium 2 und dem Keim 3 versehene Tiegel 1 in dem Rohr 4 angeordnet· Das End* 5 dee Hohya 4 wird danach teilweise geschlossen, dies zur Erleichterung; des fpätertn Zusa:ir.enechEi0lzons«If the end 5 of the tube 4 is still open, will the heap 12 made of silica and the one with dom germanium 2 and The crucible 1 provided with the seed 3 is arranged in the tube 4 The end * 5 dee Hohya 4 is then partially closed, this for the Relief; of the later addition: ir.enechEi0lzons "
Bas Knie 6 äen-Bohrs 4 wird mit dem Rohy 7 v*?ljun4fll| da«-'kintßv den BefeÄlttsc 9 rait tin«m verzweiipten Rohr in T*^- blndung■ steht, desaen ein©j? Arm 18 mittels einte Hahne 19 4^* einer (nloht dargoetellten) i» einem Bvakuierungssyattm -vt^· d yarvakuumpUMpe, und deatsen anderer A?m 20 mlttila ein·· ιBas knee 6 äen-Bohrs 4 is made with the Rohy 7 v *? Ljun4fll | because "-'kintßv the BefeÄlttsc 9 rait tin" m verzweiipten tubular T * ^ - blndung ■ stands desaen a © j? Arm 18 by means of one tap 19 4 ^ * a (not shown) i »an evacuation system -vt ^ · d yarvakuumpUMpe, and deatsen other A? M 20 mlttila a ·· ι
Hahns 21 mit einer(nicht dargestellten) Qjielle unter Druck stehenden Stickstof fs verbunden ist* Ein Druckmesser 22 ist am verzweigten Rohr zwischen den Hahnen 19 und 21 angeordnet.Hahns 21 with a Qjielle (not shown) under pressure standing nitrogen is connected * A pressure gauge 22 is arranged on the branched pipe between the taps 19 and 21.
Im Hohr 4 wird bei 16 ein Loch angebracht, das Quecksilber durch dag Loch bei 16 in das Rohr gegeben» wonai^h das Loch wieder geschlossen wird, J)aa Quecksilber wird hinter der Wand 11 im niedrigen lilnda des iiohrs 4 gehalten.A hole is made in the Hohr 4 at 16, the Mercury was put in the tube through the hole at 16 "wonai ^ h the hole is closed again, J) aa mercury is behind the wall 11 is held in the low lilnda of the ear 4.
Bas Ende 5 des ßohrs'4 wird mit einer Diffusorpumpe verbunden» die sich in dew Evakttiörungssytem befindet, das die mit dem Arm 18 verbundene Vorvakuumpumpe enthält» 'Das Rohr 4 wird bis zu einem Üruok von beispielsweise 2/um Queck· silbersäuie evakuiert» und das Ende 5 wird zugeBahmolzen*The end 5 of the ßohrs'4 is with a diffuser pump connected »which is in the Evakttiörungssytem, which contains the backing pump connected to the arm 18 '' Das Tube 4 is used up to a Üruok of, for example, 2 / um mercury silbersäuie evacuated »and the end 5 is closed.
Die J'Jndteile 14 werden ebenso wie der verschiebbar· Teil 15 in ihre Lage eingestellt und die Heizsysteme werden eingeschaltet um die Temperatur dos Ofeiiraumes im allgemeinen bis ungefähr 6QO0G zu staigern und eine Zone von geschmolzenem an den Kristallkeim 3 grenzendem Germanium zu bilden,The end parts 14 as well as the sliding part 15 are set in their position and the heating systems are switched on in order to increase the temperature of the furnace room in general to about 6O 0 G and to form a zone of molten germanium adjoining the crystal nucleus 3,
Der Hahn 19 wird geschlossen und durch Regelung des Hahns gl wird langsam Bruqk ypn dü3? Stickatoffqutlle eingeführt, $a sei bemerkt, dass man der Bildung qints druoka durch Verdampfung dos Quecksilbers 10, 2eit lagern muea. The cock 19 is closed and by regulating the cock gl, Bruqk ypn dü3? Stickatoffqutlle introduced, $ a should be noted that the formation of qints druoka by evaporation of the mercury must be stored for 10, 2 years.
■■■■■■"■.- . j■■■■■■ "■ .-. J
Da β G er manu im 2 wird t|*naol* durch Verschiebung des Teila 13 zonu'nweise der V/ärr.ie','*u8gtSQi;Bt,· und von hi«r verich,iffe# aioh die Zone nuoh der link#ii Seltt der ?i§utt D*a wieder erstarrte Germanium ist EinkriatallnmteriaJ., 4ftt duroh 4·η Keim 3 krigtaUiöiert und mit Quecksilber aua der . , umgebenden (iuecksilberhaltigen AtnioephÄPe dotiert wird«Since β G er manu im 2 becomes t | * naol * by shifting of Teila 13 zonu'nweise the V / ärr.ie ',' * u8gtSQi; Bt, · and from hi «r verich, iffe # aioh the zone nuoh the link # ii seltt the? i§utt The re-solidified germanium is a single crystalline substance, 4ft duroh 4 · η germ 3 krigtaUiöiert and with mercury also the. , surrounding (mercury containing AtnioephÄPe is endowed "
15834??0·31666·15834 ?? 0 · 31666 ·
Dar Hahn 21 wird geschlossen und der Hahn 19 teilweise geöffnet, so dass der Stickstoff langsam mittels der VoryaUuumpuiiipe abgesaugt wird« Zum Schluss wird der Hahn l'J völlig geöffnet und von diesem Augenblick an wird das Quecksilber 10 in den Behalter 9 zurückgesaugt.Is Dar valve 21 is closed and the valve 19 partially open, so that the nitrogen slowly through the VoryaUuumpuiiipe sucked "Finally the tap is fully opened l'J and from that moment on, the mercury is sucked back into the container 9 10th
Die Heizsystem© werden abgeschaltet und das Germanium 2 kann abkühlen. Der Hahn 21 wird geschlossen, das Ende des Eolirs 4 geöffnet und der Tiegel 1 dem Rohr entnommen·The heating system © is switched off and the germanium 2 can cool down. The cock 21 is closed, the The end of the eolir 4 is opened and the crucible 1 is removed from the tube
Während der .2onenheizung kann eine zufällig· !Schwankung den-Dtuok im Gfenraum ansteigen lassen« Dies ist daraus ersichtlich, dass das Quecksilber 10 vom Ende 6 weg« gestossen wird und der Druck: des Quecksilberdampfes abfallt, da das Quecksilber IQ entfernt wirduum dem Ofenraum einen' ; kalt atm Teil des Rohrs 7 zuzufügen»During the 2-zone heating, an accidental fluctuation can cause the Dtuok to rise in the furnace chamber. "This can be seen from the fact that the mercury 10 is pushed away from the end 6" and the pressure of the mercury vapor drops as the mercury IQ is removed from the furnace chamber a'; cold atm to add part of the pipe 7 »
Der entgegengeaetzte Effekt tritt auf durch eine zufällige Senkung des Drucke im Ofenraum* Die Anordnung des Teils 8 sorgt für die S&apfung einer zu schnellen Bewegung des Quecksilbers 10 und bildet auch ein Mittel zur Beobachtung des Temperaturgiflillee längs des Hohrs 7·The opposite effect occurs through a accidental lowering of the pressure in the furnace chamber * The arrangement of the Part 8 takes care of a movement that is too fast of the mercury 10 and also forms a means of observation of the Temperaturgiflillee along the Hohr 7
Beim gewählten Druckgleichgewicht, dttea durch die Hohe des Quecksilbers 10 und den von der Stickstoffquell· - herrührenden Druck bestimmt wird, lost sich Quecksilber in der DohriGlze bis der Zustand erreicht ist, in 4iiÄ der Dampfdrtiok übe.r dir Lösung den zugeführten Druck entspirichtj so dass das Queol.oiiber im behandelten Germanium mnd eben· falls der Seigerungagrad des ciueoksilbera im Germariium von iangewandten DruokabhSngig ist» Bei einer durohsohnittliobiin ( temperatur in Ofenraum von ungefähr 6O0°c kann Sie minimale Temperatur im Ofönraum leicht awiaohen 45O0C und 50O0G genaoht werden,With the selected pressure equilibrium, which is determined by the height of the mercury 10 and the pressure resulting from the nitrogen source, mercury dissolves in the glass until the state is reached in which the vapor pressure over the solution corresponds to the pressure supplied so that the Queol.oiiber in the treated germanium mnd just · if the Seigerungagrad of ciueoksilbera in Germariium of iangewandten DruokabhSngig "is a case durohsohnittliobiin (temperature in the furnace room of about 6O0 ° c can you genaoht minimum temperature in Ofönraum easily awiaohen 45O 0 C and 50O 0 G will,
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