CN111519034B - 一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法，包括表面清洗、冷酸浸泡、热酸煮、氢氧焰烧、高频感应熔炼等步骤，可以对经过弛豫铁电单晶生长后的受到轻度污染的铂金坩埚进行回收加工处理。经过冷酸与热酸配合的处理，可以有效清除铂金坩埚表面残留的单晶料；经过氢氧焰烧以及高频感应熔炼可以将进入到铂金坩埚内部的单晶杂质去除干净，最终获得较高纯的铂金料。本发明方法回收率高、铂金纯度高、加工性能好，使用本方法回收所得的铂金料加工的铂金坩埚在晶体生长过程中的漏埚率低。

Description

一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法

技术领域

本发明属于金属回收技术领域，具体涉及一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法。

背景技术

坩埚下降法是生长弛豫铁电单晶的主要方法，在每次单晶生长完成后，为取出单晶，铂金坩埚均会被剥成碎片。这些铂金坩埚的碎片表面常常残留有单晶粘料，在局部位置的铂金碎片可能还会有铂金与单晶发生腐蚀反应的反应物，甚至少量铂金碎片内部还会残留有因为停电等原因熔入的单晶杂质。这些杂质降低了铂金坩埚碎片的纯度，如果在回收处理过程中无法将这些杂质处理干净，它们将被遗留在新加工的铂金坩埚中。这些含有高含量杂质的铂金坩埚极易在晶体生长的过程中发生腐蚀渗漏，造成晶体生长失败。因而控制铂金坩埚回收料中杂质的含量，对弛豫铁电单晶的生长十分重要。

传统的铂金坩埚的回收处理办法多是通过清洗，超声波震荡等方法去除铂金坩埚表面的粘料杂质，而铂金坩埚碎片内部的杂质无法清除干净，因而无法将回收铂金中的杂质含量有效控制，一般经过大约6～7次的回收使用后，铂金坩埚的杂质含量使得晶体生长漏埚率大幅度提高，因而必须进行一次化学提纯以保证回收铂金的纯度，降低漏埚风险。然而铂金坩埚的化学提纯工艺复杂，而且料损大约为3％，因而化学提纯回收率低、成本高，单独采用这种方式并不可行，因此急需找到一种更为有效的处理方法，这对于避免坩埚渗漏、提高铂金的使用效率具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法，以克服现有技术存在的缺陷，提高铂金坩埚的回收质量，本发明从含有弛豫铁电单晶杂质的铂金坩埚碎片中回收高纯金属铂片，能够有效解决目前铂金坩埚回收技术无法将存在于铂金坩埚内部的晶体杂质处理干净的问题，可以实现将回收的铂金坩埚中杂质含量有效控制的目的，从而避免因铂金坩埚回收处理所导致的铂金纯度下降，进而影响后续单晶生长漏埚的情况。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法，包括以下步骤：

(1)将经过单晶生长后的铂金坩埚碎片压平，将粘附于铂金坩埚碎片上的单晶粘料杂质去除，然后将铂金坩埚碎片用去离子水清洗并晾干；

(2)将经过步骤(1)清洗后的铂金坩埚碎片放入氢氟酸溶液中浸泡150～200小时，用清水清洗后在去离子水中超声波清洗，以去除铂金坩埚碎片表面大部分的杂质；

(3)将经过步骤(2)处理后的铂金坩埚碎片放入稀盐酸中，加热略沸煮150～200小时后清洗，将铂金坩埚碎片表面的杂质完全清洗干净；

(4)将经过步骤(3)处理后的铂金坩埚碎片用氢氧焰灼烧，去除经过单晶长时间高温生长后熔入铂金坩埚碎片内部的单晶杂质；

(5)将经过步骤(4)处理后的铂金坩埚碎片采用高频感应熔炼进行物理提纯，最终获得高纯度的铂金回收料，以用于下一批次的铂金坩埚加工。

进一步地，步骤(2)所述的氢氟酸溶液中氢氟酸与去离子水的体积比为1:1，浸泡过程中每隔24小时翻动铂金坩埚碎片一次。

进一步地，步骤(2)中超声波清洗工艺为：室温，频率30～40KHz，清洗时间5～30分钟。

进一步地，步骤(3)中所述的稀盐酸为1.0-2.0mol/L盐酸。

进一步地，步骤(3)中所述的加热略沸温度不超过100℃。

进一步地，步骤(5)中采用高频感应熔炼进行物理提纯0～3小时。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明克服了传统铂金坩埚碎片回收办法只能将碎片表面粘粘的杂质清除，而无法将铂金与晶体的反应物以及熔解在铂金碎片内部的杂质彻底清除的问题。采用氢氧焰灼烧的方法可以通过氢氧焰的温度促使铂金与晶体的反应物发生分解，从而去除杂质。氢氧焰灼烧的方法成本低、易操作、回收处理效率高，但是由于灼烧时形成的熔池小、温度低而无法将铂金坩埚碎片的回收纯度提高到高纯度。使用高频感应熔炼的方法是通过高温将回收碎片完全熔化，使用磁搅拌在熔池内形成强烈的对流，将杂质上浮于熔池表面并通过高温促使其分解、挥发，达到纯化铂金的目的。高频感应熔炼的熔池大、温度高、提纯效果好，可以获得纯度很高的铂金回收料。但是由于高频感应熔炼设备价格高、操作复杂，熔炼成本高，因而无法长时间使用、处理效率低。因而对于高杂质含量的铂金回收料无法直接通过高频感应熔炼处理干净，需要进行提纯预处理。

鉴于氢氧焰灼烧和高频感应熔炼两种纯化方法各自的优缺点，本发明采用氢氧焰灼烧加高频感应熔炼的方法提纯铂金。对于未发生腐蚀漏埚的较为干净的铂金坩埚回收碎片，仅使用氢氧焰灼烧即可将少量杂质物去除干净，到达纯化效果，这样处理效果直接、成本低；对于发生腐蚀漏埚的、杂质含量高的铂金坩埚回收碎片，则先利用氢氧焰灼烧成本低、易操作、回收处理效率高的特点进行预处理，将回收碎片的纯度提高到中等纯度后，再利用高频感应熔炼的熔池大、温度高、提纯效果好的特点，最终将铂金坩埚碎片表面的反应物杂质以及碎片内部的熔解杂质含量控制在较低的范围内，获得高纯回收铂金料，实现铂金坩埚回收过程无需化学提纯的目标。

附图说明

图1是本发明的工序流程图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细描述：

一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法，包括以下步骤：

(1)将经过单晶生长后的铂金坩埚碎片压平以便于后续清洗，用硬毛刷或氧化铝陶瓷棒将粘附于铂金坩埚碎片上的单晶粘料等杂质轻轻去除，然后将铂金坩埚碎片用去离子水清洗、晾干；

(2)将经过步骤(1)清洗后的铂金坩埚碎片放入氢氟酸溶液中浸泡150～200小时，用清水清洗后在去离子水中超声波清洗，具体为：室温，频率30～40KHz，清洗时间5～30分钟，可去除铂金坩埚碎片表面大部分的杂质，所述的氢氟酸溶液氢氟酸与去离子水的比例为1:1，浸泡过程中应每隔24小时翻动铂金坩埚碎片一次，以保证酸泡效果；

(3)将经过步骤(2)处理后的铂金坩埚碎片放入稀盐酸中，所述的盐酸为1.0-2.0mol/L盐酸，加热略沸煮150～200小时后清洗，可以将铂金坩埚碎片表面的杂质完全清洗干净；其中热盐酸略沸腾，微微冒泡即可，温度不要超过100℃，同时应防止烧干；

(4)将经过步骤(3)处理后的铂金坩埚碎片用氢氧焰灼烧，去除经过单晶长时间高温生长后熔入铂金坩埚碎片内部的单晶杂质；防止使用还原性的气氛灼烧铂金，造成铂金的还原脆化；

(5)将经过步骤(4)处理后的铂金坩埚碎片采用高频感应熔炼进行物理提纯0～3小时，保证熔解进铂金坩埚碎片内部的单晶杂质充分挥发，以提高铂金纯度，最终获得纯度较高的铂金回收料，可用于下一批次的铂金坩埚加工。

下面将结合本发明的工序流程图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

对于未发生腐蚀漏埚的铂金坩埚进行回收：

(1)将铂金坩埚碎片压平并剪成长度基本一致的长条。在去离子水中用硬毛刷刷拭铂金坩埚碎片表面，尽量将粘于表面的杂质清除干净，如果有较硬的单晶杂质，可以使用氧化铝陶瓷杆轻轻将其戳掉，对于无法清除的切不可强行去除，以防止铂金的损失。清洗完毕后用去离子水再次冲洗、晾干。

(2)将经过步骤(1)清洗后的铂金坩埚碎片放入1:1的氢氟酸溶液中浸泡150小时，浸泡过程中应每隔24小时翻动铂金坩埚碎片一次，以保证酸泡效果。浸泡结束后用硬毛刷清洗杂质，再用去离子水超声波清洗，具体为：室温，频率40KHz，清洗时间5分钟，然后晾干。

(3)将经过步骤(2)处理后的铂金坩埚碎片放入1.0mol/L的稀盐酸中，加热略沸，根据铂金坩埚的清洁程度选择酸煮时间为150小时。酸煮过程中需控制酸液温度，保持热盐酸略沸腾，微微冒泡即可，温度不要超过100℃，同时当酸液不足时应及时补充以防烧干。酸煮后的铂金坩埚碎片表面的杂质可轻松的清洗干净。

(4)将经过步骤(3)处理后的部分铂金坩埚碎片用氢氧焰灼烧，只需灼烧有杂质残留痕迹的位置。通过灼烧去除经过单晶长时间高温生长后熔入铂金坩埚碎片内部的单晶杂质。

由于本实例回收的坩埚杂质含量少，经过清洗和氢氧焰灼烧后，铂金碎片外部和内部的杂质含量均得到有效清除。EDS成分分析结果显示，经过本实例的回收处理后，铂金坩埚回收料纯度达到99.9at％。

实施例2

对于发生轻微腐蚀漏埚的铂金坩埚进行回收：

(1)将铂金坩埚碎片压平并剪成长度基本一致的长条。在去离子水中用硬毛刷刷拭铂金坩埚碎片表面，尽量将粘于表面的杂质清除干净，如果有较硬的单晶杂质，可以使用氧化铝陶瓷杆轻轻将其戳掉，对于无法清除的切不可强行去除，以防止铂金的损失。清洗完毕后用去离子水再次冲洗、晾干；

(2)将经过步骤(1)清洗后的铂金坩埚碎片放入1:1的氢氟酸溶液中浸泡180小时，浸泡过程中应每隔24小时翻动铂金坩埚碎片一次，以保证酸泡效果。浸泡结束后用硬毛刷清洗杂质，再用去离子水超声波清洗，具体为：室温，频率35KHz，清洗时间20分钟，然后晾干。

(3)将经过步骤(2)处理后的铂金坩埚碎片放入1.5mol/L的稀盐酸中，加热略沸，根据铂金坩埚的清洁程度选择酸煮时间为180小时。酸煮过程中需控制酸液温度，保持热盐酸略沸腾，微微冒泡即可，温度不要超过100℃，同时当酸液不足时应及时补充以防烧干。

(4)将经过步骤(3)处理后的铂金坩埚碎片用氢氧焰灼烧，对发生腐蚀漏埚位置的铂金坩埚碎片进行重点灼烧，保证去除明显的单晶杂质残留。通过灼烧去除经过单晶长时间高温生长后熔入铂金坩埚碎片内部的单晶杂质。酸煮后的铂金坩埚碎片表面的杂质可较为轻松的清洗干净。

(5)将经过步骤(4)处理后的铂金坩埚碎片采用高频感应熔炼进行物理提纯，熔炼时间为1.5小时。熔炼结束后获得杂质含量较低的铂金坩埚回收料。

EDS成分分析结果显示，经过本实例的回收处理后，铂金坩埚回收料纯度达到99.9at％。

实施例3

对于发生严重腐蚀漏埚的铂金坩埚进行回收：

(1)将铂金坩埚碎片压平并剪成长度基本一致的长条。在去离子水中用硬毛刷刷拭铂金坩埚碎片表面，尽量将粘于表面的杂质清除干净，如果有较硬的单晶杂质，可以使用氧化铝陶瓷杆轻轻将其戳掉，对于无法清除的切不可强行去除，以防止铂金的损失。清洗完毕后用去离子水再次冲洗、晾干。

(2)将经过步骤(1)清洗后的铂金坩埚碎片放入1:1的氢氟酸溶液中浸泡200小时，浸泡过程中应每隔24小时翻动铂金坩埚碎片一次，以保证酸泡效果。浸泡结束后用硬毛刷清洗杂质，再用去离子水超声波清洗，具体为：室温，频率30KHz，清洗时间30分钟，然后晾干。

(3)将经过步骤(2)处理后的铂金坩埚碎片放入2.0mol/L的稀盐酸中，加热略沸，根据铂金坩埚的清洁程度选择酸煮时间为200小时。酸煮过程中需控制酸液温度，保持热盐酸略沸腾，微微冒泡即可，温度不要超过100℃，同时当酸液不足时应及时补充以防烧干。酸煮后的铂金坩埚碎片表面的杂质可清洗干净。

(4)将经过步骤(3)处理后的所有铂金坩埚碎片均使用氢氧焰灼烧，特别是对发生腐蚀漏埚位置的铂金坩埚碎片进行重点灼烧，保证去除明显的单晶杂质残留。通过灼烧去除经过单晶长时间高温生长后熔入铂金坩埚碎片内部的单晶杂质；

(5)将经过步骤(4)处理后的铂金坩埚碎片采用高频感应熔炼进行物理提纯，熔炼时间为3小时。

EDS成分分析结果显示，经过本实例的回收处理后，铂金坩埚回收料纯度达到99.9at％。

作为本发明的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，也是本发明的保护范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种弛豫铁电单晶生长用铂金坩埚的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将经过单晶生长后的铂金坩埚碎片压平，将粘附于铂金坩埚碎片上的单晶粘料杂质去除，然后将铂金坩埚碎片用去离子水清洗并晾干；

(2)将经过步骤(1)清洗后的铂金坩埚碎片放入氢氟酸溶液中浸泡150～200小时，用清水清洗后在去离子水中超声波清洗，超声波清洗工艺为：室温，频率30～40KHz，清洗时间5～30分钟；以去除铂金坩埚碎片表面大部分的杂质；其中，氢氟酸溶液中氢氟酸与去离子水的体积比为1:1，浸泡过程中每隔24小时翻动铂金坩埚碎片一次；

(3)将经过步骤(2)处理后的铂金坩埚碎片放入1.0-2.0mol/L的稀盐酸中，加热略沸煮150～200小时后清洗，所述的加热略沸温度不超过100℃，将铂金坩埚碎片表面的杂质完全清洗干净；

(4)将经过步骤(3)处理后的铂金坩埚碎片用氢氧焰灼烧，去除经过单晶长时间高温生长后熔入铂金坩埚碎片内部的单晶杂质；

(5)将经过步骤(4)处理后的铂金坩埚碎片采用高频感应熔炼进行物理提纯0～3小时，进行物理提纯，最终获得高纯度的铂金回收料，以用于下一批次的铂金坩埚加工。

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