Контроль качества цветных металлов и их сплавов

Полупроводниковые материалы

Полупроводниковыми материалами называют боль­шую группу веществ, которые по своей электропро­водности занимают промежуточное положение между проводниками (металлами) и диэлектриками. К полу­проводниковым материалам относятся 12 элементов III, IV, V и VI групп периодической системы Д. И. Менде­леева: бор, углерод (алмазоподобный), кремний, гер­маний, олово, фосфор, мышьяк, сурьма, сера, селен, теллур и йод, являющиеся простыми полупроводника­ми, а также ряд неорганических соединений: карбиды кремния, арсениды, сульфиды и оксиды, представля­ющие собой сложные полупроводниковые материалы.

Наибольшее применение в полупроводниковой тех­нике для изготовления выпрямителей, усилителей, фо­тоэлементов и других приборов получили германий, кремний, селен и некоторые их соединения.

Германий — редкий металл серого цвета, плот­ность его 5,35 г/см³, температура плавления 936°С, тем­пература кипения 2850°С. Соединения германия полу­чают из побочных материалов, выделяющихся при переработке руд цветных металлов и золы от сжигания некоторых видов углей. Свободный металл восстанав­

ливают из диоксида германия углем или водородом. Как полупроводниковый материал германий подверга­ется тщательной очистке и применяется для изготовле­ния выпрямителей, усилителей, в радио- и телевизионной технике, в радиолокации, а также для изготовления де­талей счетно-вычислительных машин.

Кремний — один из самых распространенных в земной коре элементов; плотность его 2,33 г/см³, темпе­ратура плавления 1420°С, температура кипения 3300° С.

Свободный кремний получают прокаливанием мел­кого белого песка в среде магния. В полупроводниковой технике кремний применяют для изготовления фотоэле­ментов, усилителей и выпрямителей. Благодаря высокой теплостойкости область применения кремния расши­ряется.

Селен — малораспространенный элемент в приро­де; температура плавления его 217°С, температура ки­пения 685°С.

Селен получают из продуктов, выделяющихся при производстве серной кислоты, электролитическом рафи­нировании цветных металлов и т. д. В полупроводнико­вой технике селен применяется для изготовления вы­прямителей и фотоэлементов; соединения селена ис­пользуются в электронике. Селеновые выпрямители — основные полупроводниковые приборы, получившие мас­совое применение.

Цветные металлы и их сплавы выпускаются в виде чушек и слитков или готовых изделий, получаемых лить­ем или обработкой давлением. Качество чушек и слит­ков контролируется по внешнему виду, размерам, хи­мическому составу, микроструктуре, макроструктуре и специальным свойствам. Внешний вид и размеры чушек и слитков цветных металлов должны отвечать опреде­ленным требованиям, установленным.ГОСТами. При контроле внешнего вида производится визуальный ос­мотр каждой чушки или слитка. Ломаные чушки и чушки, имеющие на своей поверхности рыхлости, шла­ковые и другие инородные включения и наплывы, при контроле отбраковываются. Размеры чушек, как прави­ло, не устанавливают, так как они предназначены для последующего переплава, а размеры слитков, предназ­наченных для обработки давлением, подвергают выбо­рочному контролю. Контроль размеров производится с точностью до 1 мм.

Определение химического состава — основной вид контроля качества цветных металлов. При отклонении содержания легирующих элементов и примесей от норм, установленных ГОСТом, данный металл считается бра­кованным. Химический состав цветных металлов и спла­вов определяют как химическим, так и спектральным анализом. Пробы для анализа отбираются из жидкого металла и от затвердевших чушек после разливки. Потребитель проверяет химический состав металла от чушек, отобранных выборочно насверливанием струж­ки для пробы. Методы отбора проб и проведе­ния химического или спектрального анализа цветных металлов определены «оответствующими стандар­тами.

В зависимости от назначения металлов их химиче­ский состав может характеризоваться и содержанием газов.

Наряду с химическим и спектральным анализами при оценке химического состава некоторых видов цветных металлов и сплавов применяют косвенные методы конт­роля. Так, чистоту алюминия как проводникового мате­риала определяют измерением его электросопротивле­ния, которое изменяется в зависимости от количества содержащихся примесей. При контроле макрострукту­ры чушек и слитков устанавливают наличие в металле шлаков, оксидов и других посторонних включений, а также раковин различного происхождения, что дает ос­нование считать его браком. Оценка микроструктуры производится осмотром излома чушек или специально вырезанных из слитков и подготовленных продольных и поперечных образцов.

Контроль специальных свойств осуществляется для металлов и сплавов, имеющих специфическое назначе­ние. Например, при изготовлении из слитков меди или алюминия проводников электрического тока как спе­циальное свойство определяют их электросопротивле­ние. В ряде случаев могут контролироваться магнитные свойства, коррозионная стойкость

Дата добавления: 2015-06-27