RU191259U1

RU191259U1 - FORM FOR CASTING OF GLASS BORIS (III) OXIDE WITH REDUCED RESIDUAL WATER

Info

Publication number: RU191259U1
Application number: RU2018143916U
Authority: RU
Inventors: Марина Павловна Зыкова; Андрей Владимирович Хомяков; Елена Николаевна Можевитина; Михаил Борисович Гришечкин; Игорь Христофорович Аветисов
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2019-07-31

Abstract

Полезная модель относится к области получения высокочистых веществ для наукоемкого материаловедения и предназначена для отливки стекловидного оксида бора(III) с пониженным содержанием остаточной воды, полученного путем разложения борной кислоты, используемого при выращивании монокристаллов, например, арсенида галлия (GaAs), фосфида галлия (GaP), арсенида индия (InAs), β-бората бария (β-BaBO).Техническим результатом полезной модели является то, что поверхность рабочего углубления формы позволяет проводить измерение содержания остаточной воды в отливке путем снятия и дальнейшей обработке ИК-Фурье спектров без дополнительной шлифовки поверхностей отливки.Также техническим результатом является использование дешевых по сравнению с платиной конструкционных материалов.Кроме того, значительно упрощается выгрузка отливки.Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлена форма для отливки стекловидного оксида бора(III) с пониженным содержанием остаточной воды, в виде цилиндра из нержавеющей стали с рабочим углублением, отличающаяся тем, что рабочее углубление имеет цилиндрическую конфигурацию со скругленной внутренней кромкой, радиус скругления которой равен высоте цилиндрического углубления, а поверхность рабочего углубления покрыта слоем нитрида титана толщиной 2-15 мкм и имеет шероховатость, соответствующую 8 классу (Ra = 0,63 мкм).The utility model relates to the field of production of high-purity substances for high-tech materials science and is intended for casting vitreous boron (III) oxide with a reduced content of residual water obtained by decomposition of boric acid used in growing single crystals, for example, gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP ), indium arsenide (InAs), barium β-borate (β-BaBO). The technical result of the utility model is that the surface of the working cavity of the mold allows measuring the content of residual water in casting by removal and further processing of the IR-Fourier spectra without additional grinding of the surfaces of the casting. Also, the technical result is the use of cheap structural materials compared to platinum. In addition, the unloading of the casting is greatly simplified. The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed mold for casting glassy boron (III) oxide with a reduced residual water content, in the form of a stainless steel cylinder with a working recess, characterized in that the working recess and EET cylindrical configuration with a rounded inner edge, a radius of curvature which is equal to the height of the cylindrical recess, and the recesses of the working surface is covered with the titanium nitride layer 2-15 microns thick and has a surface roughness corresponding to the class of 8 (Ra = 0,63 m).

Description

Полезная модель относится к области получения высокочистых веществ для наукоемкого материаловедения и предназначена для отливки стекловидного оксида бора(III) с пониженным содержанием остаточной воды, полученного путем разложения борной кислоты, используемого при выращивании монокристаллов, например, арсенида галлия (GaAs), фосфида галлия (GaP), арсенида индия (InAs), β-бората бария (β-BaB₂O₄).The utility model relates to the field of obtaining high-purity substances for high-tech materials science and is intended for casting vitreous boron (III) oxide with a reduced content of residual water obtained by decomposition of boric acid used in growing single crystals, for example, gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP ), indium arsenide (InAs), barium β-borate (β-BaB ₂ O ₄ ).

Известен патент, описывающий способ и устройство получения высокочистого безводного оксида бора(III), включающий стадию отливки расплава оксида бора(III) в литейную форму из платины, имеющей цилиндрическое рабочее углубление, и установленную на весах для контроля массы отлитого расплава (CN 101428341 А, опубл.: 13.05.2009.). Решение выбрано за прототип.A patent is known that describes a method and device for producing high-purity anhydrous boron (III) oxide, which includes the step of casting boron (III) oxide melt into a platinum mold having a cylindrical working recess, and mounted on a scale to control the mass of the molten melt (CN 101428341 A, publ.: May 13, 2009.). The solution is chosen for the prototype.

Технической проблемой прототипа является использование дорогой платины. Кроме того, известно, что платиновая фольга, вследствие низкой теплоемкости, подвержена высокому нагреву расплавленным веществом, что приводит к хорошей смачиваемости и прилипанию застывшего оксида бора(III), а это значительно усложняет процедуру выгрузки отливки и повышает вероятность загрязнения продукта конструкционным материалом формы.The technical problem of the prototype is the use of expensive platinum. In addition, it is known that platinum foil, due to its low heat capacity, is subject to high heating by the molten substance, which leads to good wettability and adhesion of solidified boron (III) oxide, which greatly complicates the process of unloading the casting and increases the likelihood of contamination of the product with the structural material of the mold.

При использовании массивной формы из платины эти недостатки устраняются, однако многократно возрастает цена формы для отливки. Кроме того геометрические особенности цилиндрической конфигурацией рабочего углубления формы по прототипу значительно усложняют выгрузку отливки.When using a massive mold from platinum, these disadvantages are eliminated, however, the price of the mold for casting increases many times. In addition, the geometric features of the cylindrical configuration of the working cavity of the mold according to the prototype significantly complicate the unloading of the casting.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.The objective of the utility model is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом полезной модели является то, что поверхность рабочего углубления формы позволяет проводить измерение содержания остаточной воды в отливке после ее выгрузки из формы путем измерения и дальнейшей обработке ИК-Фурье спектров без дополнительной шлифовки поверхностей отливки.The technical result of the utility model is that the surface of the working cavity of the mold allows measurement of the residual water content in the casting after it is unloaded from the mold by measuring and further processing the IR-Fourier spectra without additional grinding of the casting surfaces.

Также техническим результатом является использование дешевых по сравнению с платиной конструкционных материалов.Also the technical result is the use of cheap structural materials compared to platinum.

Кроме того, значительно упрощается выгрузка отливки.In addition, the unloading of the casting is greatly simplified.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлена форма для отливки стекловидного оксида бора(III) с пониженным содержанием остаточной воды, в виде цилиндра из нержавеющей стали с рабочим углублением, отличающаяся тем, что рабочее углубление имеет цилиндрическую конфигурацию со скругленной внутренней кромкой, радиус скругления которой равен высоте цилиндрического углубления, а поверхность рабочего углубления покрыта слоем нитрида титана толщиной 2-15 мкм и имеет шероховатость, соответствующую 8 классу (Ra = 0,63 мкм).The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed form for casting glassy boron oxide (III) with a reduced residual water content in the form of a stainless steel cylinder with a working recess, characterized in that the working recess has a cylindrical configuration with a rounded inner edge, radius the rounding of which is equal to the height of the cylindrical recess, and the surface of the working recess is covered with a layer of titanium nitride with a thickness of 2-15 μm and has a roughness corresponding to class 8 (Ra = 0.63 μm).

Полезная модель поясняется чертежом (фиг.), на котором показана форма для отливки стекловидного оксида бора(III) с пониженным содержанием остаточной воды.The utility model is illustrated by a drawing (Fig.), Which shows a mold for casting vitreous boron (III) oxide with a reduced content of residual water.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Изобретение представляет собой цельную цилиндрическую форму, выполненную из нержавеющей стали, отличающуюся тем, что рабочее углубление имеет цилиндрическую конфигурацию со скругленной внутренней кромкой, радиус скругления которой равен высоте цилиндрического углубления, а поверхность рабочего углубления имеет покрытие из нитрида титана толщиной 2-15 мкм и шероховатость, соответствующую 8 классу (Ra = 0,63 мкм) (см. чертеж).The invention is an integral cylindrical shape made of stainless steel, characterized in that the working recess has a cylindrical configuration with a rounded inner edge, the radius of rounding of which is equal to the height of the cylindrical recess, and the surface of the working recess has a titanium nitride coating of 2-15 μm thickness and a roughness corresponding to class 8 (Ra = 0.63 μm) (see drawing).

Такая форма существенно облегчает процедуру выгрузки отливки за счет отсутствия прилипания застывшего вещества к стенкам формы, и делает отливки пригодными для непосредственного (без дополнительной обработки и подготовки поверхностей) измерения содержания остаточной воды в отливке после ее герметизации в осушенной среде, с помощью ИК-Фурье спектроскопии.This form greatly facilitates the process of unloading the casting due to the absence of adhesion of the solidified substance to the walls of the mold, and makes the castings suitable for direct (without additional processing and surface preparation) measuring the content of residual water in the casting after it has been sealed in a dried environment using IR Fourier spectroscopy .

Полезная модель используется для отливки стекловидного оксида бора(III) с пониженным содержанием остаточной воды, который является продуктом проведения процесса вакуумной сушки при температуре 900°С. После завершения процесса сушки расплав оксида бора(III) в условиях вакуума выливают в полезную модель. Наличие у полезной модели химически стойкого по отношению к расплаву оксида бора(III) покрытия из нитрида титана обеспечивает отсутствие загрязнений отливки конструкционными материалами формы, а также препятствует прилипанию застывшего вещества к стенкам формы, что существенно облегчает процедуру выгрузки отливки. Кроме того простота выгрузки отливки обеспечивается геометрическими особенностями рабочего углубления формы. Особенности поверхности рабочего углубления формы позволяют получать отливки стекловидного оксида бора(III), пригодные для непосредственного (без дополнительной обработки и подготовки поверхностей) измерения содержания остаточной воды в отливке, после ее герметизации в осушенной среде, с помощью ИК-Фурье спектроскопии (А.С. СССР SU 569917).The utility model is used for casting vitreous boron (III) oxide with a reduced content of residual water, which is a product of the vacuum drying process at a temperature of 900 ° C. After the drying process is completed, the melt of boron (III) oxide under vacuum is poured into a utility model. The presence of a titanium nitride coating chemically resistant to the melt of boron (III) oxide in the utility model ensures that the casting is not contaminated with structural materials of the mold, and also prevents the solidified material from sticking to the mold walls, which greatly facilitates the process of unloading the casting. In addition, the ease of unloading of the casting is ensured by the geometric features of the working cavity of the mold. The surface features of the working cavity of the mold allow to obtain glassy boron (III) oxide castings suitable for direct (without additional processing and surface preparation) measurement of the residual water content in the casting, after it has been sealed in a dried medium, using IR Fourier spectroscopy (A.C. USSR USSR 569917).

Claims

A mold for casting vitreous boron (III) oxide with a reduced residual water content, made in the form of a stainless steel cylinder with a working recess, characterized in that the working recess has a cylindrical configuration with a rounded inner edge, the radius of which is equal to the height of the cylindrical recess, while on the surface of the working recess, a coating of titanium nitride is made in the form of a layer with a thickness of 2-15 μm, and the surface roughness of the working recess corresponds to class 8 and is R a = 0.63 μm.