ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Требования промышленности к качеству метал,тик высокой чистоты и материалов для полупроводниковой техники из "Методы определения и анализа редких элементов" За два последних десятилетия очень четко выявились основные тенденции развития современной техники широкое применение в ряде областей новых материалов, главным образом редких металлов и полупроводников, и систематическое и непрерывное повышение требований к качеству этих материалов. [c.11] Атомная энергетика была одной из первых областей новой техники, которая предъявила невиданные до тех пор требования к чистоте некоторых редких металлов (уран, торий, бериллий, цирконий, ниобий, литий, висмут и др.), а также к качеству ряда материалов (например, графиту). [c.11] Трудно переоценить роль атомной энергетики в развитии металлургии редких металлов высокой чистоты без преувеличения можно отметить, что она была очень большой. Также значительно было влияние атомной энергетики на развитие методов аналитического контроля металлургических процессов и определения примесей в чистых материалах с чувствительностью, на несколько порядков превышающей старые нормы. [c.11] До 1941 г. определение примесей в металлах производилось с чувствительностью обычно не выше Ы0 % и в редких случаях до Ы0 %. В 1941 г. сотрудники Украинского филиала Гиредмета Н. С. Полуэктов и Е. В. Гернет разработали метод определения нримеси золота в металлической сурьме с чувствительностью 1-10 % (или г/т). В то время это был единственный пример определения примеси в редких и малых металлах с такой высокой чувствительностью. [c.11] Спустя 10 лет определение ряда примесей для большинства чистых металлов с чувствительностью п-10 % стало обычным явлением. [c.11] В период 1944—1951 гг. ряд институтов разработали методы определения некоторых особо вредных примесей (например, бора, гадолиния и др.) с чувствительностью ЫО —1-10 %. [c.11] Промышленность жаропрочных материалов явилась следующей областью новой техники, потребовавшей значительного количества редких и цветных металлов высокой чистоты. По сравнению с атомной энергетикой эта промышленность предъявила более скромные требования для основных вредных примесей (кадмий, висмут, мышьяк, олово, свинец, сурьма) был установлен предел в 1 10 % (т. е. 1 г/т). [c.11] Выступая на XXI съезде КПСС, академик И. В. Курчатов указал, что использование термоядерных процессов в мирных целях потребует новых материалов, среди них очень чистых металлов, для получения которых надо разработать и освоить в промышленных масштабах новые металлургические процессы. [c.12] Повышенные требования, предъявленные новой техникой к качеству металлов, вызвали значительные изменения в способах производства редких металлов в большинстве случаев пришлось даже разработать новые технологические методы их получения. [c.12] В настоящее время промышленность чистых металлов применяет довольно сложные технологические схемы, включающие получение чистых химических соединений, их восстановление до металла и способы тонкого рафинирования. Можно отметить, что в некоторых технологических схемах производства чистых металлов необходимо применять реактивы высокой чистоты, которые ранее применялись только в аналитических лабораториях, например, кислоты и щелочи марки ч. д. а. и выше, чистые инертные газы, сложные органические комплексоны (трилон А и трилон Б) и дорогостоящие реактивы (купферон, таннин и др.). [c.12] Для очистки от примесей получили широкое применение ионообменные смолы, экстракция органическими растворителями, ректификация хлоридов и других галоидных соединений, использование соединений различной валентности (например, для элементов группы редких земель) и другие способы. [c.12] В металлургической части таких схем используют новые способы получения чистых металлов, например, электролиз с жидким катодом, диссоциацию иодидов и карбонилов и ректификацию металлов в глубоком вакууме. [c.12] Широкое развитие в технологических схемах производства особо чистых металлов получили так называемые кристаллофизические методы рафинирования. Зонная плавка и ее разнообразные варианты — бестигель-ная зонная плавка, плавка в клетке , а также вытягивание монокристаллов из расплава по Чохральскому обычно завершают технологические схемы получения ультрачистых металлов для полупроводниковой техники. [c.12] Рафинирование тугоплавких металлов производят при получении компактных слитков металлокерамическими методами, при плавке в дуговых электропечах с водоохлаждаемым тиглем или в печах с нагреванием электронным пучком в глубоком вакууме. [c.12] Разнообразные и сложные технологические схемы получения чистых металлов потребовали разработки новых методов контроля процессов и готовой продукции. Применение радиоактивных изотопов ( меченых атомов ) позволило значительно упростить методы контроля и в ряде случаев исключить более длительные методы химического и спектрального анализа. Эти методы до настоящего времени еще не потеряли своего значения при анализе готовой продукции, т. е. чистых редких металлов и различных вспомогательных материалов, применяемых в полупроводниковой технике (реактивов, кварца и др.). За последнее время стали быстро развиваться методы активационного анализа, что дало возможность по ряду примесей значительно повысить чувствительность определения к сожалению, активационным анализом нельзя определять многих примесей, иногда наиболее вредных для потребителя. [c.12] В настоящей статье изложены требования промышленности к качеству материалов, применяемых в металлургии черных и цветных металлов и 15 промышленности полупроводниковых приборов, а также достигнутые в настоящее время результаты по получению таких материалов и обеспе-че шости их методами анализа иа содержание вредных примесей. [c.13] Наиболее скромные требования к чистоте металлов до недавнего времени предъявляла черная металлургия, которая является крупным потребителем редких металлов, применяя их главным образом в виде ферросплавов (титана, ванадия, вольфрама, молибдена, циркония и ниобия). Высокая стоимость большинства редких металлов ограничивала возможность применения их в черной металлургии. В настоящее время в связи со снижением отпускных цен намечается более широкое применение других редких металлов, например, мишметалла для модифицирования чугуна н церия для повышения качества спецсталей. [c.13] Особо высоких требований к качеству исходных материалов для фер-росплавов черная металлургия не предъявляет, лимитируя главным образом примеси фосфора, серы и мышьяка, определение содержания которых обеспечено необходимыми методами анализа. [c.13] Для производства жаропрочных сплавов к редким металлам (вольфрам, люлибден, титан, цирконий, ванадий, ниобий, тантал) предъявляются более жесткие требования. Содержание основного вещества должно быть не менее 99,98% содержание примесей висмута, кадмия, олова, свинца, сурьмы и мышьяка допускается не более 1-10 % каждой. В настоящее время для большинства этих примесей разработаны методы анализа с указанной чувствительностью. [c.13] Кроме редких металлов для производства жаропрочных и жаростойких сплавов нашли широкое применение никель, кобальт, марганец, хром и медь. Для конструкционных сплавов применяются алюминий, магний, бериллий и некоторые редкоземельные элементы, например, неодим. Как на сравнительно новые и очень перспективные конструкционные материалы следует указать на титан и его сплавы, обладающие наибольшей удельной прочностью и высокой коррозионной устойчивостью. [c.13] Вернуться к основной статье