סגסוגות סיליקון-בריום מיוצרות על ידי תגובה של תרכובות בריום מופחתות (כגון BaO או BaCO₃) עם סיליקון (או פרוסיליקון), באמצעותשיטה תרמית אלקטרוסיליקט, אושיטת אלומיניום-תרמית.
1. שיטה תרמית לייצור סיליקון (התכה בכבשן קשת חשמלי)
יָשִׂימוּת: מתאים לייצור תעשייתי בקנה מידה גדול, עלות נמוכה אך צריכת אנרגיה גבוהה יותר.
חומרי גלם:
מקור בריום: תחמוצת בריום (BaO) או בריום קרבונט (BaCO₃).
חומר מפחית: פרוסיליקון (FeSi75), אבקת סיליקון (Si)
חומר התכה: סיד (CaO, מווסת נזילות סיגים)
תַהֲלִיך:
ערבוב מרכיבים:
מערבבים BaO (או BaCO₃), פרוסיליקון וסיד לפי היחס הסטוכיומטרי (BaO : Si ≈ 1: 1).
הפחתה בכבשן קשת:
INתנור קשת חשמלי תלת פאזי, מחומם ל1400 ~ 1600 מעלות, BaO מופחת על ידי Si:
BaO+Si→BaSi+SiO2
ברזל (Fe) בפרוסיליקון אינו משתתף בתגובה ונכנס לסגסוגת (Fe-Ba-Si).
הפרדת זהב בסלגל:
סגסוגת סיליקון-בריום (צפופה יותר) שוקעת לתחתית הכבשן, סיגי סיליקט סיליקט (CaSiO₃) צפים למעלה.
יציקה וריסוק:
הסגסוגת הנוזלית נמזגת למטילים ולאחר הקירור נמעכת למוצרים גושים או גרגירים.
מאפיינים:
המוצר מכיל כ-30%~50% Ba, השאר - Si וכמות קטנה של Fe.
יש צורך לשלוט בבסיסיות הסיגים (CaO/SiO₂) כדי לשפר את התאוששות הבריום.
2. שיטה תרמית לייצור אלומיניום (סינתזה מתפשטת עצמית בטמפרטורה גבוהה, SHS)
בַּקָשָׁה: מתאים לייצור אצווה קטנה של SiBa בטוהר גבוה, התגובה נמרצת ודורשת בקרה קפדנית.
חומרי גלם:
מקור בריום: BaO או BaCO₃.
חומר צמצום: אבקת אלומיניום (Al).
מחולל חום: אשלגן כלורט (KClO₃, אקסותרמי עזר)
תַהֲלִיך:
ערבוב מרכיבים:
מערבבים BaO, אבקת Al וכמות קטנה של KClO₃ בהתאם ליחס הסטוכיומטרי (BaO : Al ≈ 3: 2).
תגובת סילוק:
בוער פנימהכור היתוך מגנזיוםכדי להתחיל תגובה אלונותרמית (מעל 2000 מעלות):
3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3 + כמות גדולה של חום.
הבריום (Ba) המתקבל משתלב עם סיליקון (Si) ליצירת סגסוגת BaSi.
הפרדת משקעים:
סגסוגת הבריום -הסיליקון הנוזלית שוקעת לתחתית, והסיגים Al₂O₃ צפים למעלה.
זיקוק ויציקה:
גז אינרטי (למשל Ar) מועבר דרך הסגסוגת כדי להסיר זיהומים, במידת הצורך, והמטילים נוצקים.
מאפיינים:
המוצר יכול להכיל עד 60% או יותר Ba, בדרגת טוהר גבוהה.
התגובה אלימה, נדרשים אמצעים חסיני פיצוץ, ומתאימה למחקר מעבדה או להכנת סגסוגות מיוחדות.