JP2004107148A - Method and apparatus for electrolytic refining treatment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英成形体に電解処理を施して純化する電解純化処理装置および電解純化処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、石英製炉芯管やシリコン単結晶引き上げ用の坩堝等の石英製品は天然水晶を原料としているため、アルミニウム,アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属等が微量の不純物として混入することは避けられなかった。このような石英製品(石英成形体)を高温で使用した場合には、粘性が低下して変形をもたらすものであった。また、前記した石英成形体は、失透が促進させるため、長時間の使用が不可能であった。
これら失透・変形を起こす原因として、石英成形体中の不純物の影響が大きく、その不純物の中でも特にNa,K,Li等のアルカリ金属および銅が大きく影響することが知られている。この問題を解決するため、電解純化処理装置を用い、石英成形体中の不純物を除去することが従来から行われている。
【0003】
この従来の電解純化処理装置について図2に基づいて説明する。
図2において、符号21で示す電解純化処理装置は、炉体22および発熱体23a,23bと電極24a,24bとを備えている。
前記炉体22は、石英成形体Sの長手方向が鉛直に収容できる箱体によって形成されている。この炉体22には、その内部の温度を測定する温度測定手段25が配設されている。この温度測定手段25は、熱電対25aおよび保護管25bからなり、温度制御手段26に接続されている。
【0004】
前記各発熱体(ヒータ)23a,23bは、前記炉体22内に配設され、炉体22内の石英成形体Sを加熱するように構成されている。また、各発熱体(ヒータ)23a,23bは前記温度制御手段26に接続され、熱電対25aによる測定温度に基づいて発熱体23a,23bの発熱量を温度制御手段26によって制御し、炉体22内の温度を所定温度に設定するように構成されている。
【0005】
また、前記各電極24a,24bは、前記炉体22内にその一方端部を臨ませて直流電源27からの電圧を石英成形体Sに印加し、この石英成形体Sを電解するように構成されている。
前記電極24aは、正極プレート24Aを有する正電極であり、石英成形体Sの上方に配置され、かつ前記炉体22に保持管28を介して保持されている。前記電極24bは、負極プレート24Bを有する負電極であり、石英成形体Sの下方に配置されている。
【0006】
前記保持管28は、前記炉体22の上方端部に取り付けられ、かつ不活性ガス供給手段29にガス吹き込み管30を介して接続されている。そして、前記電極24aを挿通保持するように構成されている。
前記不活性ガス供給手段29は、流速設定手段29aを有し、前記保持管28内に不活性ガスを所定の速度で供給するように構成されている。
【0007】
次に、このように構成された電解純化処理装置を用いた石英成形体Sの電解純化処理について説明する。
先ず、炉体22内の所定位置に、石英成形体Sを鉛直状態に収容する。続いて、発熱体23a,23bを発熱させると共に、直流電源27から両電極24a,24bに高電圧を印加する。
このように、石英成形体Sが発熱体23a,23bによって加熱されるとともに、直流電源27によって高電圧が印加されると、石英成形体S中の不純物、例えばアルカリ金属や銅は、負電極24b(負極プレート24B)側に移動する。そして、この不純物を含む石英成形体Sの一部を除去すると、純化された石英成形体を得ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した電解純化処理装置にあっては、石英成形体の長手方向が鉛直になるようにして炉体内に収容されるため、電解純化処理時の熱の影響で、石英成形体の自重によって変形することがあり、電解純化処理上の信頼性が低下するという課題があった。
【0009】
また、前記石英成形体が、酸水素溶融にて製造された石英成形体である場合には、OH基含有量が多いため、高圧印加を相当の長時間行うことにより、銅やアルカリ金属の純化効果は増し、移動速度の遅い鉄まで純化することができる。
これに対して、前記石英成形体が、電気真空溶融により製造された石英成形体である場合には、酸水素溶融にて製造された石英成形体と比較して、OH基含有量が非常に少ない。そのため、ある一定のレベルまで金属元素が移動すると絶縁状態になり、移動速度の遅い鉄は移動せず、石英成形体内部に残留し、純化することができないという課題があった。
【0010】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、電解純化処理時の石英成形体の変形を防止することができ、もって電解純化処理上の信頼性を高めることができる電解純化処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、酸水素溶融にて製造された石英成形体、また電気真空溶融により製造された石英成形体である場合いずれにおいても、当該石英成形体をさらに高純度に純化することができる電解純化処理方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するためになされた本発明に係る電解純化処理装置は、石英成形体を炉体内で加熱すると共に、前記石英成形体に電圧を印加して石英成形体中の不純物を移動させ、前記不純物を除去することにより、石英成形体を純化する電解純化処理装置において、前記石英成形体の長手方向が水平になるように、石英成形体が載置台に載置され、この水平状態の石英成形体に対して電圧が印加されることを特徴としている。
【0012】
このように、本発明に係る電解純化処理装置では、石英成形体の長手方向が水平になるように、石英成形体が載置台に載置され、この水平状態の石英成形体に対して電圧が印加される。
このため、石英成形体の自重の影響を極力抑制でき、電解純化処理時の熱により、石英成形体が変形するという弊害を防止でき、電解純化処理上の信頼性を向上させることができる。
【0013】
ここで、前記載置台の上面に形成された凹部と、前記凹部内に収容された負極プレートと、前記負極プレートの上面に配置されたガラス粉とを備え、前記石英成形体の外周面が、前記ガラス粉を介して負極プレートに電気的に接続されることが望ましい。
このように、前記石英成形体の外周面が、前記ガラス粉を介して負極プレートに電気的に接続されているため、石英成形体内部を移動した不純物は前記ガラス粉にトラップされる。そのため、不純物が残存する部分の研磨等が不要となり、石英成形体全体が高純度の最終製品として使用することができ、無駄が防止される。
【0014】
また、前記載置台の上面に形成された凹部の上方に配置された正極プレートを備え、前記石英成形体の外周面が、前記炭化珪素粉を介して正極プレートに電気的に接続されることが望ましい。
【0015】
更に、前記石英成形体の外周面を保持する規制部材が、前記載置台上方に設けられていることが望ましい。
このように、石英成形体の外周面が規制部材によって保持されるため、電解純化処理時の熱により、石英成形体が変形するという弊害をより防止でき、電解純化処理上の信頼性をより向上させることができる。
【0016】
前記した目的を達成するためになされた本発明に係る電解純化処理方法は、石英成形体を炉体内で加熱すると共に、前記石英成形体に電圧を印加して石英成形体中の不純物を移動させ、前記不純物を除去することにより、石英成形体を純化する電解純化処理方法であって、不活性ガス中に前記不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンを含有させ、前記不活性ガス雰囲気中で石英成形体を加熱すると共に、前記石英成形体に電圧を印加することを特徴としている。
【0017】
このように、不活性ガス中に不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンが含有されているため、OH基含有量が非常に少ない石英成形体においても、純化することができる。即ち、移動速度の遅い鉄が負極側に移動するまで、伝導イオンを含有する不活性ガスを炉内に供給し、鉄が負極に移動した後は、伝導イオンを含有しない不活性ガスを炉内に供給し、純化処理を行う。
【0018】
また、前記した目的を達成するためになされた本発明に係る電解純化処理方法は、石英成形体を炉体内で加熱すると共に、前記石英成形体に電圧を印加して石英成形体中の不純物を移動させ、前記不純物を除去することにより、石英成形体を純化する電解純化処理方法であって、前記不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンを含有する炭化珪素粉もしくは、前記伝導イオンとなる材料粉及び炭化珪素粉を前記石英成形体に当接せしめ、この上部に正極プレートを配置し、前記石英成形体の下部に負極プレートを配置することで前記石英成形体に電圧を印加することを特徴としている。
【0019】
このように、不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンを含有する炭化珪素粉もしくは、前記伝導イオンとなる材料粉及び炭化珪素粉を前記石英成形体に当接せしめているため、OH基含有量が非常に少ない石英成形体においても、純化することができる。
例えば、伝導イオンとしてCuイオンを所定量含有する炭化珪素粉を用いることにより、前記伝導イオンによって移動速度の遅い鉄を負極側に移動させることができる。そして、前記伝導イオンが消費された後、更に処理を続けることによって、純化された石英成形体を得ることができる。
【0020】
なお、前記伝導イオンとしては、Agイオン、Liイオン、Cuイオン、Naイオン、Fイオンから選択された一又は二以上のイオンであることが望ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された電解純化処理装置および方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図1(a)および(b)は、本発明の実施形態に係る電解純化処理装置を示す正面図と側面図で、同図において図2と同一または同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0022】
図1(a)において、符号1で示す電解純化処理装置は、炉体2および発熱体23a,23bと電極3a,3bと載置台4とを備えている。
前記炉体2は、円筒状の石英成形体Sを載置する載置台4を収容する箱体である。前記円筒状の石英成形体Sは、その軸線(長手方向)が水平になるように載置台4に載置される。
また、図1(b)に示すように(図1(a)においては図示せず)、この載置台4の上方に、石英成形体Sの外周面に適合する内周面5aを有する規制部材5が設けられている。
この規制部材5は、電解純化処理時の熱による、石英成形体Sの変形を防止するものであり、載置台4の上面に下方端が接して一対設けられ、石英成形体Sの外周面を両側から保持するように設けられている。
この規制部材5は炭化珪素材からなり、石英成形体Sを載置台4に載置した後、石英成形体Sの外周面を両側から移動して保持するように構成されている。
【0023】
また、この炉体2には、従来の炉体22と同様に、その内部の温度を測定する温度測定手段25が設けられている。
また、前記各電極3a,3bは、従来の電極24a,24bと同様に、前記炉体2内にその一方端部を臨ませて前記直流電源27からの電圧(10〜50KV)を石英成形体Sに印加し、この石英成形体Sを電解するように構成されている。
【0024】
前記電極3aは石英成形体Sの長手方向に複数設けられ、これら電極3aは、前記炉体2に前記保持管28を介して保持されている。
この電極3aは、SiC板またはカーボン板からなる複数の正極プレート3A1 と、各正極プレート3A1 を接続するSiC板またはカーボン板からなる共通プレート3A2 を有する正電極(SiC)である。この電極3aは、石英成形体Sの外周面と炭化珪素粉(SiC♯180)aを介して電気的に接続されている。
【0025】
なお、図1(a)においては、一つの電極3aを詳細に図示し、他の電極3a、他の保持管28の図示は省略されている。また、前記炭化珪素粉は、石英成形体Sの外周面上部に粉蒔き、薄板治具で押圧しながら積層させ、正極プレート3A1 、共通プレート3A2 で固定されている。
【0026】
一方、前記電極3bは、載置台4に形成された凹部4a内に設けられている。この載置台4の凹部4aは、前記負極プレート3Bを収容するジュラブランケット6が収容される大きさの空間部として形成されている。したがって、前記負極プレート3Bは、前記載置台4の凹部4a上にジュラブランケット6を介して載置される。
また、前記電極3bは、白金からなる負極プレート3Bを有する負電極であって、その負極プレート3Bの上面に設けられた精製されたガラス粉bを介して、石英成形体Sの外周面に電気的に接続されている。
【0027】
このガラス粉bの厚みは5〜20mmが好ましい。この厚みが5mmより小さいと石英成形体Sの負極側が失透する理由で好ましくない。また厚みが20mmより大きいと電気抵抗が高くなり、電解時間が長くなるので好ましくない。
【0028】
なお、前記したように、炭化珪素粉a、ガラス粉bを用いるのは、石英成形体が比較的複雑な形状であっても、電極プレートの形状を変える必要がないためである。即ち、炭化珪素粉からなる正極の電極と負極側のガラス粉が石英成形体Sの複雑な形状に対応して自由に形を変えるためである。
【0029】
以上の構成により、石英成形体Sに電解純化処理を施すには、次に示すようにして行う。
即ち、石英成形体Sのその長手(軸線)方向が水平になるように、炉体2内の載置台4上に石英成形体Sを載置した後、1200℃以上の温度で加熱するとともに、この石英成形体Sに10〜50KVの直流電圧を60時間印加する。
この際、OH基のH+ に代替するキャリアイオンとなるAgイオン、Liイオン、Cuイオン、Naイオン、Fイオン等の伝導イオンを不活性ガス中に含有させ、炉内に供給する。
【0030】
これによって、石英成形体S中のLi,K,Naのアルカリ金属、銅などの金属不純物が負極側に移動し、石英成形体Sの下方のガラス粉b中に捕捉(トラップ)される。
特に、キャリアイオンとなるAgイオン、Liイオン、Cuイオン、Naイオン、Fイオン等の伝導イオンを不活性ガス中に含有させ、炉内に供給しているため、OH基の少ない石英成形体Sの場合であっても、移動速度の遅い鉄を負極側に移動させることができる。
【0031】
そして、この石英成形体Sに10〜50KVの直流電圧を5時間印加した後、前記伝導イオンを不活性ガス中に含有しない不活性ガスを炉内に供給し、更に、30時間、純化処理を行う。
その結果、不活性ガスから取り込まれた石英成形体S中の伝導イオンは、負極側のガラス粉b中に捕捉(トラップ)される。
【0032】
以上説明したように、不純物が石英成形体Sから出て、前記ガラス粉b中にトラップされるので、石英成形体Sの全体が高純度となり、石英成形体S全体が高純度な最終製品として使用することができるので、無駄がなくなる。
一例を挙げれば、Li,K,Naのアルカリ金属がそれぞれ0.5ppm以下で、またCuが0.03ppm以下であり、さらに1200℃において1012ポイズ以上の粘性を有する純化された石英成形体を得ることができる。
【0033】
尚、純化処理において、保持管28と正極の電極3aの間に不活性ガスが常に流れている。この不活性ガスは10〜15mm/secの流速で流れている。このように不活性ガスを流すことにより、保持管28の温度を約400℃まで冷却でき、かつ保持管28と正極の電極3bとの間の絶縁効果を高めることができる。即ちその絶縁抵抗は108Ω・cm程度にすることができる。
前記不活性ガスの流速が10mm/secより小さいと保持管28を十分に冷却することができず、保持管28の絶縁効果が悪くなる。また流速が15mm/secより大きいと、正極の電極3aのみならず石英成形体Sの上部までもが冷却されてしまい、電解の効率が悪くなる。
このように不活性ガスで冷却することによって、正極の電極3aと保持管28の絶縁効果を高めることができ、しかも保持管28から炉体2へ電流が流れない。したがって炉体2全体の絶縁性が高くなり電流をもたらすことがなく、効率良く石英成形体を電解することができるのである。
【0034】
また、上記のように伝導イオンを不活性ガス中に含有させることなく、不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンを含有する炭化珪素粉aを前記石英成形体Sに当接せしめ、この上部に正極プレート3A1 、共通プレート3A2 を配置し、前記石英成形体Sの下部に、精製されたガラス粉bを介して負極プレート3Bを配置し、前記石英成形体Sに電圧を印加しても良い。
【0035】
このように、不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンを含有する炭化珪素粉を前記石英成形体に当接せしめているため、OH基含有量が非常に少ない石英成形体においても、純化することができる。
例えば、伝導イオンとして所定量のCuイオンをドーピングした炭化珪素粉を用いることにより、移動速度の遅い鉄が負極側に移動するまで伝導イオンが供給される。そして、伝導イオンが消費された後更に処理を続けることによって、純化された石英成形体を得ることができる。
【0036】
なお、伝導イオンをドーピングすることなく、例えば、微量のCu粉等を炭化珪素粉に混入しても良い。即ち、前記伝導イオンとなる材料粉及び炭化珪素粉aを前記石英成形体Sに当接せしめ、この上部に正極プレート3A1 、共通プレート3A2 を配置し、前記石英成形体Sの下部に、精製されたガラス粉bを介して負極プレート3Bを配置し、前記石英成形体Sに電圧を印加しても良い。
【0037】
以上のように、本実施形態においては、石英成形体Sの長手方向の寸法が大きくなっても、電解純化処理時における石英成形体Sの変形を防止することができ、電解純化処理上の信頼性を高めることができる。なお、石英成形体Sが光ファイバ用インゴットのように長手方向の寸法が長い場合に、特に有効に適用することができる、
また、本実施形態においては、電解純化処理時にOH基のH+ に代替するキャリアイオンとなる伝導イオンを石英成形体Sに対して供給されるため、石英成形体Sの導電性が高められ、移動速度が遅いFe等の不純物を移動させて除去することができる。
【0038】
なお、本実施形態においては、伝導イオンとしてAgイオン、Liイオン、Cuイオン、Naイオン、Fイオンについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他種の伝導イオン、あるいは前記したAgイオン、Liイオン、Cuイオン、Naイオン、Fイオンから選択された一又は二以上のイオンであっても良い。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電解純化処理時に石英成形体の変形を防止することができ、もって電解純化処理上の信頼性を高めることができる。
また、本発明によれば、酸水素溶融にて製造された石英成形体、また電気真空溶融により製造された石英成形体である場合いずれにおいても、当該石英成形体をさらに高純度に純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)および(b)は、本発明の実施形態に係る電解純化処理装置を示す正面図と側面図である。
【図2】従来における電解純化処理装置を示す断面図である
【符号の説明】
1 電解純化処理装置
2 炉体
3a 正の電極
3b 負の電極
3A1 正極プレート
3A2 共通プレート
3B 負極プレート
4 載置台
4a 凹部
5 規制部材
5a 内周面
6 ジュラブランケット
23a,23b 発熱体
25 温度測定手段
25a 熱電対
25b 保護管
26 温度制御手段
27 直流電源
28 保持管
29 不活性ガス供給手段
29a 流速設定手段
30 ガス吹き込み管
a 炭化珪素粉
b ガラス粉
S 石英成形体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolytic purifying apparatus and an electrolytic purifying method for purifying a quartz molded body by performing an electrolytic treatment.
[0002]
[Prior art]
In general, quartz products such as a quartz furnace tube and a crucible for pulling a silicon single crystal are made of natural quartz, so that it is inevitable that aluminum, alkali metal or alkaline earth metal is mixed as a trace impurity. Was. When such a quartz product (quartz molded body) is used at a high temperature, the viscosity is reduced and deformation occurs. In addition, the quartz molded body described above cannot be used for a long time because devitrification is promoted.
It is known that as a cause of such devitrification and deformation, impurities in the quartz molded article are largely affected, and among these impurities, alkali metals such as Na, K, and Li and copper are particularly greatly affected. In order to solve this problem, it has been conventionally performed to remove impurities in a quartz molded body using an electrolytic purification apparatus.
[0003]
This conventional electrolytic purification apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, the electrolytic purification apparatus denoted by
The
[0004]
The heating elements (heaters) 23a and 23b are disposed in the
[0005]
Each of the electrodes 24a and 24b is configured so that one end thereof faces the inside of the
The electrode 24a is a positive electrode having a
[0006]
The
The inert
[0007]
Next, the electrolytic purification treatment of the quartz compact S using the electrolytic purification treatment apparatus configured as described above will be described.
First, the quartz molded body S is housed in a vertical position at a predetermined position in the
As described above, when the quartz molded body S is heated by the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the electrolytic purifying apparatus described above, the quartz molded body is housed in the furnace so that the longitudinal direction of the quartz molded body is vertical. There is a problem that the shape may be deformed and the reliability in the electrolytic purification treatment is reduced.
[0009]
Further, when the quartz molded body is a quartz molded body produced by oxyhydrogen melting, since the OH group content is large, by applying a high pressure for a considerably long time, the purification of copper and alkali metal can be performed. The effect is increased, and it is possible to purify iron that moves slowly.
On the other hand, when the quartz molded body is a quartz molded body produced by electric vacuum melting, the OH group content is very high as compared with a quartz molded body produced by oxyhydrogen fusion. Few. Therefore, when the metal element moves to a certain level, the metal element becomes insulated, and iron having a low moving speed does not move, remains in the quartz molded body, and cannot be purified.
[0010]
The present invention has been made in order to solve such a technical problem, and can prevent deformation of a quartz molded body during electrolytic purification processing, and can thereby increase reliability in electrolytic purification processing. An object of the present invention is to provide an electrolytic purification apparatus.
Further, the present invention has been made in order to solve such a technical problem, in any case of a quartz molded body manufactured by oxyhydrogen melting, or a quartz molded body manufactured by electric vacuum melting Another object of the present invention is to provide an electrolytic purification treatment method capable of further purifying the quartz molded body with higher purity.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The electrolytic purification apparatus according to the present invention, which has been made to achieve the above object, heats a quartz compact in a furnace and applies a voltage to the quartz compact to move impurities in the quartz compact. In an electrolytic purification apparatus for purifying a quartz molded body by removing the impurities, the quartz molded body is placed on a mounting table so that the longitudinal direction of the quartz molded body is horizontal, and in this horizontal state, It is characterized in that a voltage is applied to the quartz molded body.
[0012]
As described above, in the electrolytic purification apparatus according to the present invention, the quartz molded body is placed on the mounting table such that the longitudinal direction of the quartz molded body is horizontal, and a voltage is applied to the quartz molded body in the horizontal state. Applied.
For this reason, the influence of the weight of the quartz molded body can be suppressed as much as possible, the adverse effect that the quartz molded body is deformed by heat during the electrolytic purification treatment can be prevented, and the reliability in the electrolytic purification treatment can be improved.
[0013]
Here, the concave portion formed on the upper surface of the mounting table, a negative electrode plate housed in the concave portion, and a glass powder disposed on the upper surface of the negative electrode plate, the outer peripheral surface of the quartz molded body, It is desirable to be electrically connected to the negative electrode plate via the glass powder.
As described above, since the outer peripheral surface of the quartz molded body is electrically connected to the negative electrode plate via the glass powder, impurities moving inside the quartz molded body are trapped by the glass powder. Therefore, it is not necessary to grind the portion where the impurities remain, and the whole quartz molded body can be used as a high-purity final product, thereby preventing waste.
[0014]
In addition, a positive electrode plate may be provided above the concave portion formed on the upper surface of the mounting table, and an outer peripheral surface of the quartz molded body may be electrically connected to the positive electrode plate via the silicon carbide powder. desirable.
[0015]
Further, it is preferable that a regulating member for holding an outer peripheral surface of the quartz molded body is provided above the mounting table.
As described above, since the outer peripheral surface of the quartz molded body is held by the regulating member, it is possible to further prevent the adverse effect that the quartz molded body is deformed due to heat during the electrolytic purification treatment, and further improve the reliability in the electrolytic purification treatment. Can be done.
[0016]
In order to achieve the above object, the electrolytic purification treatment method according to the present invention is to heat a quartz molded body in a furnace and apply a voltage to the quartz molded body to move impurities in the quartz molded body. An electrolytic purification treatment method for purifying a quartz molded body by removing the impurities, wherein a conductive ion serving as a carrier ion of the impurity transfer is contained in an inert gas, and the quartz is formed in the inert gas atmosphere. The method is characterized in that the compact is heated and a voltage is applied to the quartz compact.
[0017]
As described above, since the inert gas contains conductive ions serving as carrier ions for the transfer of impurities, it is possible to purify even a quartz compact having a very small OH group content. That is, an inert gas containing conductive ions is supplied into the furnace until the slow moving iron moves to the negative electrode side, and after the iron moves to the negative electrode, an inert gas containing no conductive ions is supplied into the furnace. And purify it.
[0018]
In addition, the electrolytic purification treatment method according to the present invention, which has been made to achieve the above object, includes heating a quartz molded body in a furnace, applying a voltage to the quartz molded body, and removing impurities in the quartz molded body. An electrolytic purification treatment method for purifying a quartz compact by removing the impurities by moving the silicon carbide powder containing conductive ions serving as carrier ions for the impurity transfer, or a material powder serving as the conductive ions. And contacting the silicon carbide powder with the quartz molded body, disposing a positive electrode plate on the upper part thereof, and applying a voltage to the quartz molded body by disposing a negative electrode plate below the quartz molded body. I have.
[0019]
As described above, since the silicon carbide powder containing conductive ions serving as carrier ions for impurity transfer or the material powder and silicon carbide powder serving as the conductive ions are brought into contact with the quartz molded body, the OH group content is reduced. It is possible to purify even a very small amount of quartz molded body.
For example, by using silicon carbide powder containing a predetermined amount of Cu ions as conductive ions, iron having a low moving speed can be moved to the negative electrode side by the conductive ions. Then, after the conductive ions have been consumed, by continuing the processing, a purified quartz molded body can be obtained.
[0020]
The conductive ions are desirably one or more ions selected from Ag ions, Li ions, Cu ions, Na ions, and F ions.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an electrolytic purification apparatus and method to which the present invention is applied will be described based on an embodiment shown in the drawings. 1 (a) and 1 (b) are a front view and a side view showing an electrolytic purification apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1 (a) and FIG. Detailed description is omitted.
[0022]
In FIG. 1A, the electrolytic purification apparatus denoted by reference numeral 1 includes a furnace body 2,
The furnace body 2 is a box housing a mounting table 4 on which a cylindrical quartz molded body S is mounted. The cylindrical quartz molded body S is mounted on the mounting table 4 so that its axis (longitudinal direction) is horizontal.
Further, as shown in FIG. 1B (not shown in FIG. 1A), a regulating member having an inner peripheral surface 5a above the mounting table 4 and adapted to the outer peripheral surface of the quartz molded body S. 5 are provided.
The regulating
The restricting
[0023]
Further, the furnace body 2 is provided with a temperature measuring means 25 for measuring the internal temperature, similarly to the
Each of the
[0024]
A plurality of the
The
[0025]
In FIG. 1A, one
[0026]
On the other hand, the
The
[0027]
The thickness of the glass powder b is preferably 5 to 20 mm. If the thickness is smaller than 5 mm, it is not preferable because the negative electrode side of the quartz molded body S is devitrified. On the other hand, when the thickness is larger than 20 mm, the electric resistance increases and the electrolysis time becomes longer, which is not preferable.
[0028]
As described above, the reason for using the silicon carbide powder a and the glass powder b is that it is not necessary to change the shape of the electrode plate even if the quartz compact has a relatively complicated shape. That is, the positive electrode made of silicon carbide powder and the glass powder on the negative electrode side can freely change shapes in accordance with the complicated shape of the quartz formed body S.
[0029]
With the above configuration, the electrolytic purification treatment of the quartz molded body S is performed as follows.
That is, after placing the quartz molded body S on the mounting table 4 in the furnace body 2 so that the longitudinal (axial) direction of the quartz molded body S is horizontal, the quartz molded body S is heated at a temperature of 1200 ° C. or more, A DC voltage of 10 to 50 KV is applied to the quartz molded body S for 60 hours.
At this time, conductive ions such as Ag ions, Li ions, Cu ions, Na ions, and F ions serving as carrier ions that substitute for H + of the OH group are contained in the inert gas and supplied into the furnace.
[0030]
As a result, metal impurities such as alkali metals of Li, K, and Na and copper in the quartz compact S move to the negative electrode side, and are trapped in the glass powder b below the quartz compact S.
In particular, since the conductive ions such as Ag ions, Li ions, Cu ions, Na ions, and F ions serving as carrier ions are contained in the inert gas and supplied into the furnace, the quartz compact S having a small number of OH groups is provided. In this case, iron having a low moving speed can be moved to the negative electrode side.
[0031]
Then, after applying a DC voltage of 10 to 50 KV to the quartz molded body S for 5 hours, an inert gas not containing the conductive ions in the inert gas is supplied into the furnace, and the purification treatment is further performed for 30 hours. Do.
As a result, the conductive ions in the quartz compact S taken from the inert gas are trapped in the glass powder b on the negative electrode side.
[0032]
As described above, since the impurities come out of the quartz formed body S and are trapped in the glass powder b, the whole quartz formed body S becomes high purity, and the whole quartz formed body S becomes a high-purity final product. Because it can be used, there is no waste.
As an example, a purified quartz molded body having an alkali metal of Li, K, and Na at 0.5 ppm or less and Cu at 0.03 ppm or less, and having a viscosity of 10 12 poise or more at 1200 ° C. Obtainable.
[0033]
In the purifying process, an inert gas always flows between the holding
If the flow rate of the inert gas is less than 10 mm / sec, the holding
By thus cooling with an inert gas, the insulating effect between the
[0034]
In addition, as described above, the silicon carbide powder a containing the conductive ions serving as the carrier ions for the impurity transfer is brought into contact with the quartz compact S without causing the conductive ions to be contained in the inert gas. The plate 3A 1 and the common plate 3A 2 may be arranged, and the
[0035]
As described above, since the silicon carbide powder containing conductive ions serving as carrier ions for impurity transfer is brought into contact with the quartz compact, it is possible to purify even a quartz compact having a very small OH group content. it can.
For example, by using silicon carbide powder doped with a predetermined amount of Cu ions as conductive ions, conductive ions are supplied until iron having a low moving speed moves to the negative electrode side. Then, by continuing the treatment after the conductive ions have been consumed, a purified quartz molded body can be obtained.
[0036]
Note that, for example, a small amount of Cu powder or the like may be mixed into the silicon carbide powder without doping the conductive ions. That is, the material powder to be the conductive ions and the silicon carbide powder a are brought into contact with the quartz molded body S, and the positive electrode plate 3A 1 and the common plate 3A 2 are arranged on the upper part thereof. A
[0037]
As described above, in the present embodiment, even if the size of the quartz molded body S in the longitudinal direction becomes large, it is possible to prevent the quartz molded body S from being deformed at the time of the electrolytic purification treatment, and to improve the reliability in the electrolytic purification treatment. Can be enhanced. In addition, when the quartz molded body S has a long dimension in the longitudinal direction such as an optical fiber ingot, it can be particularly effectively applied.
Further, in the present embodiment, at the time of electrolytic purification, conductive ions serving as carrier ions that substitute for H + of the OH group are supplied to the quartz molded body S, so that the conductivity of the quartz molded body S is increased, Impurities such as Fe having a low moving speed can be moved and removed.
[0038]
In the present embodiment, Ag ions, Li ions, Cu ions, Na ions, and F ions have been described as the conductive ions. However, the present invention is not limited thereto, and other types of conductive ions or the above-described conductive ions may be used. It may be one or more ions selected from Ag ions, Li ions, Cu ions, Na ions, and F ions.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the quartz molded body from being deformed at the time of the electrolytic purification treatment, and to thereby enhance the reliability of the electrolytic purification treatment.
Further, according to the present invention, in any case of a quartz molded body manufactured by oxyhydrogen melting or a quartz molded body manufactured by electric vacuum melting, the quartz molded body is further purified to a higher purity. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a front view and a side view showing an electrolytic purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a conventional electrolytic purification apparatus.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolytic purification apparatus 2
Claims (7)
前記石英成形体の長手方向が水平になるように、石英成形体が載置台に載置され、この水平状態の石英成形体に対して電圧が印加されることを特徴とする電解純化処理装置。In an electrolytic purification treatment apparatus for heating a quartz molded body in a furnace, applying a voltage to the quartz molded body to move impurities in the quartz molded body, and removing the impurities, thereby purifying the quartz molded body. ,
An electrolytic purification apparatus characterized in that a quartz molded body is placed on a mounting table so that the longitudinal direction of the quartz molded body is horizontal, and a voltage is applied to the quartz molded body in a horizontal state.
前記石英成形体の外周面が、前記ガラス粉を介して負極プレートに電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載された電解純化処理装置。A concave portion formed on the upper surface of the mounting table, a negative electrode plate housed in the concave portion, and a glass powder disposed on the upper surface of the negative electrode plate,
The electrolytic purification apparatus according to claim 1, wherein an outer peripheral surface of the quartz molded body is electrically connected to a negative electrode plate via the glass powder.
前記炉体内の不活性ガス中に前記不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンを含有させ、前記不活性ガス雰囲気中で石英成形体を加熱すると共に、前記石英成形体に電圧を印加することを特徴とする電解純化処理方法。By heating the quartz molded body in the furnace, applying a voltage to the quartz molded body to move impurities in the quartz molded body, and removing the impurities, the electrolytic purification method for purifying the quartz molded body. So,
Conductive ions serving as carrier ions for the impurity transfer are contained in the inert gas in the furnace, and the quartz molded body is heated in the inert gas atmosphere, and a voltage is applied to the quartz molded body. Electrolytic purification method.
前記不純物移動のキャリアイオンとなる伝導イオンを含有する炭化珪素粉もしくは、前記伝導イオンとなる材料粉及び炭化珪素粉を前記石英成形体に当接せしめ、この上部に正極プレートを配置し、前記石英成形体の下部に負極プレートを配置することで前記石英成形体に電圧を印加することを特徴とする電解純化処理方法。By heating the quartz molded body in the furnace, applying a voltage to the quartz molded body to move impurities in the quartz molded body, and removing the impurities, the electrolytic purification method for purifying the quartz molded body. So,
The silicon carbide powder containing conductive ions serving as carrier ions for the impurity transfer or the material powder serving as the conductive ions and the silicon carbide powder are brought into contact with the quartz molded body, and a positive electrode plate is disposed thereon, A voltage is applied to the quartz molded body by disposing a negative electrode plate below the molded body.
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JP2002272844A JP2004107148A (en) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | Method and apparatus for electrolytic refining treatment |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023182348A1 (en) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 三菱ケミカル株式会社 | Method for manufacturing quartz member, method for forming silica coating, and method for smoothing surface of member made from quartz |
-
2002
- 2002-09-19 JP JP2002272844A patent/JP2004107148A/en active Pending
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