Аналитический контроль в технологии материалов и изделий электронной техники. Определение хрома в сплавах

Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с расширением масштабов применения радиотехнических систем и систем телекоммуникаций. Составной частью этих систем является радиоэлектронная аппаратура (РЭА), тоже содержащая огромное количество радиокомпонентов, для изготовления которых используются современные радиоматериалы. Повышение эффективности систем и улучшение параметров РЭА невозможно без совершенствования элементной базы РЭА, разработки и освоения новых радиоматериалов. Именно радиоматериалы и радиокомпоненты стали ключевым звеном, определяющим успех многих инженерных решений при создании сложнейшей РЭА.

Материалы, используемые в электронной технике, подразделяют на электротехнические, конструкционные и специального назначения.

Огромное значение в радиотехнике имеют полупроводники, материалы, основным электрическим свойством которых является сильно выраженная электропроводность. Их применение в технике обусловлено в основном этим свойством, определяющим высокую удельную электрическую проводимость при нормальной температуре.

В основе полупроводниковых сплавов находится хром, поэтому так важно определять его качественно и количественно, так как именно доля его в сплаве определяет свойства материала.

Аналитическое изучение состава – это установление качественного и (или) количественного состава сырья, промежуточных продуктов и готовой продукции. Оценка заключается в установлении соответствия содержания компонента в основной массе вещества определенным требованиям (критериям). Управление составом состоит в использовании полученных данных для целей производства, например введение добавок реагентов или изменение условий проведения процесса в зависимости от состава сырья или полупродуктов или принятие той или иной схемы переработки сырья.

Целью данной курсовой работы является аналитический контроль в технологии материалов и изделий электронной техники и определение хрома в сплавах.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

изучить хром и его сплавы;

изучить основы аналитического контроля;

рассмотреть методы определения хрома в сплавах.

Объектом исследования химический элемент хром, а предметом аналитические методы определения элементов в сплавах.

1  Анализ хрома и его сплавов

1.1  Характеристика хрома и его сплавов

Хром в природе:

Хром встречается в виде соединений в различных минералах. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr204, богатые месторождения которого имеются на Урале и в Казахстане. Массовая доля хрома в земной коре составляет 0,03%. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах.

Хромиты (хромовые руды) – природные минеральные агрегаты, содержащие хром в концентрациях и количествах, при которых экономически целесообразно извлечение металлического хрома и его соединений. Собственно рудным компонентом являются т. наз. хромшпинелиды; по составу среди них выделяют хромит, магнохромит, алюмохромит и хромпикотит. Термин «Хромит» иногда применяется также для обозначения всей минеральной группы хромшпинелидов. В ассоциации с хромшпинелидами в хромитах постоянно встречаются серпентин, оливин, хлориты, иногда хромсодержащие гранаты. Местами с ними парагенетически связаны элементы платиновой группы. Химический состав хромитов колеблется в широких пределах – так, содержание СгО3 от 14% до 62%, FeO от 0% до 18% и более 96%; велика также амплитуда колебаний содержания окиси магния, окиси алюминия, кремнезёма. В зависимости от содержания хромшпинелидов различают вкрапленные (бедные) и массивные (богатые) хромиты. По областям применения хромиты делят на металлургические, огнеупорные и химические [12].

Свойства металла

1. Физические свойства.

Хром – серебристый металл с плотностью 7200 кг/м³. Определение температуры плавления чистого хрома представляет собой чрезвычайно трудную задачу, так как малейшие примеси кислорода или азота существенно влияют на величину этой температуры. По результатам современных измерений она равняется 1907° С. Температура кипения хрома 2671° С. Совершенно чистый (без газовых примесей и углерода) хром довольно вязок, ковок и тягуч. При малейшем загрязнении углеродом, водородом, азотом и т.д. становится хрупким, ломким и твердым.

Барыбин А. А., Сидоров В.Г. Физико-технологические основы электроники. - СПб.: Лань, 2001. - 268 с.

Бокий Г.Б. Рентгеноструктурный анализ. В 2-х т.Т.1 / Г.Б. Бокий, М.А. Порай – Кошиц. - М.: МГУ, 1964. – 490 с.

Брандон, Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля: учеб. Пособие: пер с англ. / Д. Брандон, У. Каплан. – М.: Техносфера, 2004. – 377 с.

ГОСТ 26473.10-85. Сплавы и лигатуры на основе ванадия. Методы определения хрома и ванадия [Электронный ресурс] - http://docs.cntd.ru/document/gost-26473-10-85

Методы и средства контроля. Определение элементного состава вещества: Метод. указания / Сост. Н.Г. Внукова, Г.В. Бондаренко, Г.Н. Чурилов. - Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2005. –35 с.

Миркин Л.Н. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов - М. : Гос. Изд. Физ.-мат. л-ры, 1961. - 863 с.

Морис, Ф. Микроанализ и растровая электронная микроскопия / Ф. Морис, Л. Мени, Р. М. Тиксье. - М.: Металлургия , 1985. - 392 с.

Орликов Л. Н.Технология материалов и изделий электронной техники: учебное пособие, Ч. 2 – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012 – 101 с.

Пантелеев В.Г. Мир материалов и технологий. Компьютерная микроскопия/ В.Г. Пантелеев, О.В. Егоров, Е.И. Клыкова. - М.: Техносфера, 2005. – 304 с.

Растровая электронная микроскопия и рентгеноспектральный анализ. Аппаратура, принцип работы, применение. / Сост. Ю. А. Быков, С. Д. Карпухин, М. К. Бойченко и др. Электр. Дан. - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003.

Рентгенофазовый анализ порошковых образцов: Метод. указания по лабораторной работе для студентов ИФФ / Сост. Г.Н. Чурилов, Н.Б. Булина, А.В. Кравченко. - Красноярск: КГТУ.2000. – 24с.

Степин В.В., Силаева Е.В., Курбатова В.И., Ханова Т.Ф., Барбаш Т.Л., Поносов В.И. Анализ цветных металлов и сплавов – М.: Металлургия, 1965 – 188 с.

Таиров, Ю.М. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. - СПб.: Лань, 2002. - 423с.

Татаева С.Д., Абакарова Д.А. Патент способ определения хрома в сплавах. Класс МПК-8 G01N21/78 Дата подача заявки: 1995-06-28, дата публикации патента: 10.08.1997 [Электронный ресурс] - http://www.freepatent.ru/patents/2086962

Темных, В. И. Просвечивающая и растровая электронная микроскопия: Лабораторный практикум. / В. И. Темных, Г. М. Зеер, Е. М. Артемьев и др. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. - 91 с.

Уманский, Я. С. ристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. / Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, и др. - М.: Металлургия, 1982. - 427 с.

Физическое металловедение. Т.3. Физико-механические свойства металлов и сплавов. Под ред. рист. – М.: Металлургия, 1987.– 663с.

Холодкова, Н. В., Шикова Т.Г. Технология материалов электронной техники : лаб. практикум / Н. В. Холодкова, Т. Г. Шикова ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново : ИГХТУ, 2013. - 181 с.

Шелованова, Г. Н. Материаловедение и материалы электронных средств. : Метод. указ. По лаб. работам / Г.Н. Шелованова ; Краснояр. Гос. Техн. Ун-т. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. – 55 с.

Энгель, Л., Растровая электронная микроскопия. Разрушение / Л. Энгель, Г. Клингеле - М.: Металлургия, 1986.