Le leghe di silicio-bario vengono prodotte facendo reagire composti ridotti di bario (come BaO o BaCO₃) con silicio (o ferrosilicio), utilizzandoMetodo termico dell'elettrosilicato, Ometodo termico-dell'alluminio.
1. metodo termico per la produzione del silicio (fusione in un forno elettrico ad arco)
Applicabilità: Adatto per produzioni industriali su larga scala, basso costo ma maggiore consumo energetico.
Materie prime:
Fonte di bario: ossido di bario (BaO) o carbonato di bario (BaCO₃).
Agente riducente: ferrosilicio (FeSi75), polvere di silicio (Si)
Agente di fusione: calce (CaO, regola la fluidità delle scorie)
Processo:
Miscelazione degli ingredienti:
Mescolare BaO (o BaCO₃), ferrosilicio e calce secondo il rapporto stechiometrico (BaO : Si ≈ 1 : 1).
Riduzione in forno ad arco:
INforno elettrico ad arco trifase, riscaldato a1400~1600 gradi, BaO viene ridotto di Si:
BaO+Si→BaSi+SiO2
Il ferro (Fe) nel ferrosilicio non partecipa alla reazione e va nella lega (Fe-Ba-Si).
Separazione dell'oro dalle scorie:
La lega di silicio-bario (più densa) affonda sul fondo del forno, le scorie di silicato di calcio (CaSiO₃) galleggiano verso l'alto.
Colata e frantumazione:
La lega liquida viene colata in lingotti e, dopo il raffreddamento, frantumata in prodotti in pezzi o granulari.
Caratteristiche:
Il prodotto contiene circa il 30%~50% di Ba, il resto - Si e una piccola quantità di Fe.
L'alcalinità delle scorie (CaO/SiO₂) deve essere controllata per migliorare il recupero del bario.
2. metodo termico per la produzione di alluminio (sintesi autopropagante ad alta temperatura, SHS)
Applicazione: Adatto per la produzione di piccoli lotti di SiBa ad elevata purezza, la reazione è vigorosa e richiede un controllo rigoroso.
Materie prime:
Fonte di bario: BaO o BaCO₃.
Agente riducente: polvere di alluminio (Al).
Generatore di calore: clorato di potassio (KClO₃, ausiliario esotermico)
Processo:
Miscelazione degli ingredienti:
Mescolare BaO, Al in polvere e una piccola quantità di KClO₃ secondo il rapporto stechiometrico (BaO: Al ≈ 3: 2).
Reazione di calcinazione:
Bruciandocrogiolo di magnesioper avviare una reazione alluminotermica (sopra i 2000 gradi):
3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3 + una grande quantità di calore.
Il bario (Ba) risultante si combina con il silicio (Si) per formare la lega BaSi.
Separazione della sedimentazione:
La lega di silicio liquido-bario affonda sul fondo e le scorie Al₂O₃ galleggiano verso l'alto.
Affinazione e fusione:
Un gas inerte (ad esempio Ar) viene fatto passare attraverso la lega per rimuovere le impurità, se necessario, e i lingotti vengono fusi.
Caratteristiche:
Il prodotto può contenere fino al 60% o più di Ba, con un elevato grado di purezza.
La reazione è violenta, sono necessarie misure antideflagranti, ed è adatta per ricerche di laboratorio o per la preparazione di leghe speciali.