Сплавы на основе германия

Обновлено: 01.05.2025

393345 союз Советских.СоциалистическихРеспублик Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 18.Х,1971 ( 170690022-1)с присоединением заявкиПриоритет 22 с 3 сударстаенный комитет света Министров СССР по делам изобретенийи открытий ковано 10 Х 1.1 БюллетеньДК 689.783.2678278 (088.8) опубликования описания 27.Х 11.1973 вторыобретения ский Заявител Сплав обладает удельным сопротивлением9,0 - 17,0 о,к мм/м и температурным коэффициентом сопротивления в интервале темпер атур - 60 +155 С (3,0 - 5,0) 10 -1/град 5 бласти йзыскаия для изготовстеклянной изотов.ермания следу 27 - 38 Остальное ется от известованием кремышенными техпри получении методом литья. Предмет изобрете Сплав на основе германия,10 хром, отличающийся тем, что, с щения технологичности при по. водов микронных сечений метод дополнительно содержит кремни следующем соотношении компон Хром,1 - 0,5стальное емни Германий Изобретение относится кния сплавов на основе гермаления микронных проволок вляции для резистивных элемеИзвестен сплав на основеющего состава (в %):ХромГерманийПредлагаемый сплав отличйого дополнительным легирнием и бором и обладает понологическими свойствамипроводов микронных сеченийСплав содержит (в %):ХромКремнийБорГерманий аврут, С. И. Субботина, Б, В, Фа и Е. В. Шувалов СПЛАВ НА ОСНОВЕ ГЕРМА содержащий целью повычучении проом литья, он й и бор при ентов (в % ):30 - 38 0,5 - 3,0 0,1 - 0,5 Остальное

Что такое германий содержащие сплавы

Это сплавы германия с другими химическими элементами. С металлами германий образует германиды, с кремнием — непрерывный ряд твердых растворов, представляющих интерес для полупроводниковой техники. Полупроводниковые приборы (диоды, триоды, детекторы и т. д.) из сплава германия (85—99 %) с кремнием (1—15%) эксплуатируют при повышенной т-ре. Сплавы германия (30—50%) с кремнием (50—70%) и германия (0,05—45%) с бором (55—99,5%) — высокоэффективные термоэлектрические материалы.

У сплава германия (18%) с кремнием (82%), полученного восстановлением паров SiCl4 и GeCl4 в среде водорода при т-ре 1200° С, высокое электрическое сопротивление и низкий температурный коэфф. электросопротивления. Такой сплав используют для изготовления пленочных резисторов. Добавка германия в количестве 0,75% стабилизирует полупроводниковые св-ва серого олова до т-ры 60° С, добавка германия в количестве 0,35% увеличивает его твердость в два раза.

Рис. Устройство транзистора 10 германиевая пластина

Сплав алюминий (74%) — германий (21%) — кремний (3%) — железо (2%) обладает хорошей вторичной электронной эмиссией и используется для изготовления катодов электронных ламп (см. также Термоэмиссионные материалы). Некоторые германий содержащие сплавы применяют в качестве припоев; сплав алюминия (55—7 7,4 ) с германием (13,4—42,8%) и кремнием (2,0— 8,6%) — для пайки алюминия, магния и их сплавов (т-ра плавления припоев 432—577° С); сплав олова (70—80%) с кадмием (20—30%) и германием (до 5%) — для пайки алюминия и его сплавов.

Сплав золота (87—88 %) с германием (12—13%) — низкотемпературный припой в электронной технике (его т-ра плавления 356° С); используется также для покрытий на золоте (HV = 200, прочность 38,5 кгс/мм2). В вакуумных высокотемпературных припоях, применяющихся в радиоаппаратуре для соединения металлов с керамикой и состоящих из меди, золота, а также кобальта, никеля, палладия, титана или молибдена (0,1—2%), германий (8—12%) может полностью заменить золото, что наряду со снижением стоимости припоя на полпорядка понижает остаточное давление в приборе. Сплав золота (92 %) с германием (8 %), слегка расширяясь при охлаждении, хорошо заполняет форму.

Применяют его в ювелирной и зубопротезной технике для произ-ва прецизионных отливок. Бронзы, содержащие 25% Ge, растворяются только в «царской водке». Высокой стойкостью к соляной и серной к-там обладают сплавы палладий (10—65%) — серебро (15—20%) — золото (20—65%) — германий (0,5—5%). Кроме того, они отличаются высокой пластичностью, легко поддаются обработке. Сплавы олова (до 50%) с германием (до 50%) и сурьмы (до 88,5%) с германием (до 11,5%) применяют в качестве антикоррозионных покрытий, стойких в морской воде, в среде с повышенной влажностью и перем. т-рой.

Такие покрытия (практически беспористые) получают осаждением из электролитов, состоящих соответственно из NaOH, Ge02 и SnCl4 или NaOH, Na2S, Ge и Sb-Добавка германия (0,1 — 10%) улучшает прокатываемость, повышает сопротивление разрыву и твердость алюминиевых сплавов, улучшает ковкость, повышает предел текучести, сопротивление разрыву и коррозионную стойкость магниевых сплавов. Сплавы железа с германием (2—8%) отличаются высокой магнитной восприимчивостью (до 35 000 единиц СГС).

Кристаллы магн. сплава марганец (9,7—31,1%) — алюминий (15,1-20,6%) — германий (42,6—51,6%) характеризуются высокой кристаллической анизотропией, индукцией насыщения (3600 гс) и коэрцитивной силой (2200 а), могут использоваться в качестве датчиков направления магн. поля, а также в системах автоматизации. Некоторые германий содержащие сплавы обладают сверхпроводимостью.

Так, у сплава ниобий (18%) — германий (5%) — титан (77%) критическое поле 1250 гс при токе 10 а и диаметре проволоки 0,25 мм и критическое поле 450 гс при токе 70 а и том же диаметре. Введение германия в сплавы урана и алюминия, используемые как ядерное горючее, подавляет образование алюминида UAl₄, придающего хрупкость сплаву, улучшая тем самым способность сплава к горячей прокатке. Добавка германия (15%) повышает т-ру размягчения халькогенидных стекол, их пропускную способность в инфракрасной области. Большинство Г. с. получают металлургическими методами.

Германий содержащие сплавы

Германий (Получение Минералы)

(Germanium; от лат. Germania — Германия), Ge — хим. элемент IV группы периодической системы элементов; ат. н. 32, ат. м. 72,59. Серебристо-серое вещество с металлическим блеском. В хим. соединениях проявляет степени окисления + 2 и +4.

Соединения со степенью окисления +4 более стойки. Природный германий состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 70 (20,55%), 72 (27,37%), 73(7, 67%) и 74 (36,74%) и одного радиоактивного изотопа с массовым числом 76 (7,67%) и периодом полураспада 2 • 106 лет. Искусственно (с помощью различных ядерных реакций) получено много радиоактивных изотопов; наибольшее значение имеет изотоп 71 Ge с периодом полураспада 11,4 дня.

Существование и св-ва германия (под названием «экасилиций») предсказал в 1871 рус ученый Д. И. Менделеев. Однако лишь в 1886 нем. химик К. Винклер обнаружил в минерале аргиродите неизвестный элемент, св-ва к-рого совпадали со св-вами «экасилиция». Начало пром. произ-ва германий относится к 40-м гг. 20 в., когда он получил применение в качестве полупроводникового материала. Содержание германия в земной коре (1—2) 10 -4 %.

Германий относится к рассеянным элементам и редко встречается в виде собственных минералов. Известно семь минералов, в к-рых его концентрация больше 1 %, среди них: германит Cu2 (Сu, Ge, Ga, Fe, Zn)2 • (S, As)4X X (6,2-10,2% Ge), рениерит (Cu, Fe)2 (Cu, Fe, Ge, Ga, Zn)2 X X (S, As)4 (5,46-7,80% Ge) и аргиродит Ag8GeS6 (3/55—6,93% Ge). Г. накапливается также в каустобиолитах (гумусовых углях, горючих сланцах, нефти). Стойкая при обычных условиях кристаллическая модификация Г. имеет кубическую структуру типа алмаза, с периодом а = 5,65753 A (Gel).

Германий это

Плотность германия (т-ра 25° С) 5,3234 г/см3, tпл 937,2° С; t_кип 2852° С; теплота плавления 104,7 кал/г, теплота сублимации 1251 кал/г, теплоемкость (т-ра 25° С) 0,077 кал/г • град; коэфф. теплопроводности, (т-ра 0° С) 0,145 кал/см • сек • град, температурный коэфф. линейного расширения (т-ра 0—260° С),5,8 х 10-6 град -1 .

При плавлении германий уменьшается в объеме (примерно на 5,6%), плотность его увеличивается на 4% ч При высоком давлении алмазо-подобная модификация. Германий претерпевает полиморфные превращения, образуя кристаллические модификации: тетрагональную структуру типа B-Sn (GeII), объемноцентрированную тетрагональную структуру с периодами α = 5,93 А, с = 6,98 A (GeIII) и объемноцентрированную кубическую структуру с периодом α = 6,92 A(GeIV). Эти модификации по сравнению с GeI отличаются большими плотностью и электропроводностью.

Аморфный германий может быть получен в виде пленок (толщиной примерно 10—3 см) при конденсации пара. Плотность его меньше плотности кристаллического Г. Структура энергетических зон в кристалле Г. обусловливает его полупроводниковые св-ва. Ширина запрещенной зоны Г. равна 0,785 эв (т-ра 0 К), удельное электрическое сопротивление (т-ра 20° С) 60 ом · см и с повышением т-ры значительно понижается по экспоненциальному закону.

Примеси придают Г. т. н. примесную проводимость электронного (примеси мышьяка, сурьмы, фосфора) или дырочного (примеси галлия, алюминия, индия) типа. Подвижность носителей зарядов в Г. (т-ра 25° С) для электронов — около 3600 см2/в сек, для дырок — 1700 см2/в · сек, собственная концентрация носителей зарядов (т-ра 20° С) 2,5 . 10 13 см-3. Г. диамагнитен. При плавлении переходит в металлическое состояние.

Германий очень хрупок, твердость его по Моосу 6,0, микротвердость 385 кгс/мм2, предел прочности на сжатие (т-ра 20° С) 690 кгс/см2. С повышением т-ры твердость снижается, выше т-ры 650° С он становится пластичным, поддается мех. обработке. Германий практически инертен к воздуху, кислороду и к неокисляющим электролитам (если нет растворенного кислорода) при т-ре до 100° С.

Стойкий к действию соляной и разбавленной серной к-т; медленно растворяется в концентрированных серной и азотной к-тах при нагревании (образующаяся при этом пленка двуокиси замедляет растворение), хорошо растворяется в «царской водке», в растворах гипохлоритов или гидроокисей щелочных металлов (при наличии перекиси водорода), в расплавах щелочей, перекисей, нитратов и карбонатов щелочных металлов.

Выше т-ры 600° С окисляется на воздухе и в токе кислорода, образуя с кислородом окись GeO и двуокись (GeО₂). Окись германия— темно-серый порошок, возгоняющийся при т-ре 710° С, незначительно растворяется в воде с образованием слабой германитной к-ты (H2GeO₂), соли к-рой (германиты) малостойки. В к-тах GeO легко растворяется с образованием солей двухвалентного Г. Двуокись германия— порошок белого цвета, существует в нескольких полиморфных модификациях, сильно различающихся по хим. св-вам: гексагональная модификация двуокиси сравнительно хорошо растворяется в воде (4,53 zU при т-ре 25° С), растворах щелочей и к-т, тетрагональная модификация практически нерастворима в воде и инертна к к-там.

Растворяясь в щелочах, двуокись и ее гидрат образуют соли метагерманатной (H₂GeO₃) и ортогерманатной (H₄GeO₄) к-т — германаты. Германаты щелочных металлов растворяются в воде, остальные германаты практически нерастворимы; свежеосажденные растворяются в минеральных к-тах. Г. легко соединяется с галогенами, образуя при нагревании (около т-ры 250° С) соответствующие тетрагалогениды — не солеобразные соединения, легко гидролизующиеся водой. Известны сульфиды Г.— темно-коричневый (GeS) и белый (GeS₂).

Соединения с другими элементами

Для германия характерны соединения с азотом — коричневый нитрид (Ge₃N₄) и черный нитрид (Ge₃N₂), отличающийся меньшей хим. стойкостью. С фосфором Г. образует малостойкий фосфид (GeP) черного цвета. С углеродом не взаимодействует и не сплавляется, с кремнием образует непрерывный ряд твердых растворов.

Для германий, как аналога углерода и кремния, характерна способность образовывать германоводороды типа GenH2n + 2 (германы), а также твердые соединения типов GeH и GeH2 (гермены). Германий образует металлические соединения (германиды) и сплавы со мн. металлами. Извлечение Г. из сырья заключается в получении богатого германиевого концентрата, а из него — вещества высокой чистоты.

В пром. масштабе германий получают из тетрахлорида, используя при очистке его высокую летучесть (для выделения из концентрата), малую растворимость в концентрированной соляной к-те и высокую растворимость в органических растворителях (для очистки от примесей). Часто для обогащения используют высокую летучесть низших сульфида и окисла Г., к-рые легко сублимируются.

Для получения полупроводникового германий применяют направленную кристаллизацию и зонную перекристаллизацию. Монокристаллический германий получают вытягиванием из расплава. В процессе выращивания Г. легируют спец. добавками, регулируя те или иные св-ва монокристалла. Г. поставляют в виде слитков длиной 380— 660 мм и поперечным сечением до 6,5 см2.

Германий применяют в радиоэлектронике и электротехнике как полупроводниковый материал для изготовления диодов и транзисторов. Из него изготовляют линзы для приборов инфракрасной оптики, дозиметры ядерных излучений, анализаторы рентгеновской спектроскопии, датчики, использующие эффект Холла, преобразователи энергии радиоактивного распада в электрическую.

Германий используют в микроволновых аттенюаторах, термометрах сопротивления, эксплуатируемых при т-ре жидкого гелия. Пленка Г., нанесенная на рефлектор, отличается высокой отражательной способностью, хорошей коррозионной стойкостью. Сплавы германия с некоторыми металлами, отличающиеся повышенной стойкостью к кислым агрессивным средам, используют в приборостроении, машиностроении и металлургии.

Сплавы германия с золотом образуют низкоплавкую эвтектику и расширяются при охлаждении. Двуокись Г. применяют для изготовления спец. стекол, характеризующихся высоким коэфф. преломления и прозрачностью в инфракрасной части спектра, стеклянных электродов и термисторов, а также эмалей и декоративных глазурей. Германаты используют в качестве активаторов фосфоров и люминофоров.

Германий это простое вещество серо-белого цвета и имеет твердые характеристики как для метала .

Содержание в земной коре 7.10—4% по массе . относится к рассеянным элементам , из за сваей реакционной способности к окислению в свободном состоянии как чистый метал не встречается.

Нахождение германия в природе

Минералы содержащие германий

Плюмбогерматит (PbGeGa)₂SO₄(OH)₂+H2O содержание до 8.18 %
германит Cu(GeFeGa)(SAs)₄ содержит от 6 до 10% германия .
яргиродит AgGeS₆ содержит от 3.65 до 6.93 % германия .
рениерит Cu₃(FeGeZn)(SAs)₄ содержит от 5.5 до 7.8% германия .

В некоторых странах получение германия является побочным продуктом переработки некоторых руд таких как цинк-свинец-медь . Также германий получают в производстве кокса , а также в золе бурого угля с содержанием от 0.0005 до 0.3% и в золе каменных углей с содержанием от 0.001 до 1 -2 % .

Окисление и соединения

Германий как металл очень устойчив к действию кислорода воздуха , кислорода , воды некоторых кислот , разбавленной серной и соляной кислоты . Но сконцентрированной серной кислотой реагирует очень медленно.

Германий реагирует с азотной кислотой HNO₃ и царской водкой , медленно реагирует едкими щелочами с образованием соли германата , но при добавлении перекиси водорода H₂O₂ реакция протекает очень быстро.

При воздействии высоких температур свыше 700 °С германий легко окисляется на воздухе с образованием GeO₂ , легко вступает в реакцию с галогенами , получая при этом тетрагалогениты .
с водородом , кремнием , азотом и углеродом не вступает в реакцию.

Применение германия

Полупроводниками могут быть различные вещества . К ним относятся простые вещества : бор , углерод ( графит или алмаз ) , кремний , германий , олово . Собственная их электропроводность их электропроводность чрезвычайно мала и практически не может быть использована . Полупроводники используются в виде ультра чистых веществ , к которым специально добавляют незначительное количество веществ , повышающих электропроводность полупроводниковой системы и придающих ей определённый характер требуемой данной конструкции.

Ультрачистый германий

В ультрачистом германии процент примесей не должен превышать в среднем 10—7% по массе
Германий очень высокой чистоты для полупроводниковой техники получают , используя специальные методы . Они заключаются в предварительном получении германия , максимально освобождённого от примесей химическими методами . Затем германий доводят до ультрачистого состояния методом зонной плавки.

Германий как полупроводниковый материал , в основном используется в виде монокристаллов для изготовления диодов , транзисторов , фотодиодов и фоторезисторов . также из него делают линзы для приборов ИК- излучений , датчики Холла , в производстве термометров сопротивления которые эксплуатируются при температуре жидкого гелия He.

Сплавы германия с золотом обладают высокой прочностью и используются в ювелирном и зубопротезном деле . Некоторые сплавы германия применяются как припои с золотом , кремнием и алюминием .

Так же германий нашёл широкое применение для производства оптоволокна все знают что он служить для передачи информации с большими скоростями , что сразу стало использоваться в интернете , между городами и даже странами протянулись своеобразные информационные кабеля.

Лит: Ломашов И. П. Германий и кремний — важнейшие полупроводниковые материалы.

Код ссылки

Похожие патенты

Сплав на основе меди

Номер патента: 471396

. А, Горячева, А. В. ЧернЛ, Б. Злотин, В. Л. ОЮ, ф. Шевакин и В, фаучно-исследовательскв и обработки цветных В, М. Розенберг, К.вскии,Яблон 1) Заявитель иту НОВЕ МЕДИ 82,5 кг/мм0% от меди Предел упругостиЭлектропроводность едназначен для пзужпняшпх деталей,Предлагаемьш сплав готовления токоведуших работающих прп 250 С.,005 - 0,04 Остальное После старения сплавсвойства.ТвердостьПредел прочностиПредел текучестиОтносительное удлинетеет следуюш 40 45 0,8 в 1,2 0,4 - 0,6 0,7 в 1,1 0,3 - 0,6 ,005 - 0,04 Остальное 310 кг/мма 100 кг/мма93 кг/мме 2 8% НВ 00,26 3050 кг/мм Модуль упругости при 20 С Известен сплав на основе меди, содержащии никель, кремний, алюминий и магний. Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что с целью повышения.

Сплав на основе железа

Номер патента: 1404545

Способ изготовления изделий из жаропрочных аустенитных сплавов на основе системы железо-никель-хром

Номер патента: 1615198

. при температурах 900 - 920 С обусловлено тем, что сплавы данного класса проявляют эффект сверхпластичности в этом интервале температур, когда удельные усилия значительно меньше, 3 Ь чем при обычной деформации, Скор ные режимы соответствуют приведе в известном способе.Реким обработкина твердый растСпособ Марк мате риал175 570460 335 330 320 260 нитной стали ЭП(ХМ 45 МВТИР-ИД) стандартного химического состава. Заготовки обрабатывают на твердый раст:,вор по режиму; нагрев в камерной печи 5 8600 при 1000 С, выдержка 1 ч, охлаждение в масле.Затем заготовки подвергают предварительной горячей осадке в изотермическом штамповом блоке УИЦИБ между плоскими бойками на гидравлическом прессе усилием 160 тс до степени 50 Х, Скорость деформации.

Сплав на основе железа

Номер патента: 485172

. 0,3, креме 0,06,ать т сод рганец не бод ,5 хром не бо би ни сплавентов (адюдьт 32%, желе м стныи свойс по дедуюшие ма тав име индукци 0 аточная рцитивна 0,8 тд 88 ка/ижмадо 1ние в сид имадьная магнит 4 000 дж/мз естный спда тзот меет невыс охую шдифу а итно/и,свойства и кие магнитныемость,МедьТитанЖедезот до 0,5,й не более штны Ос Коэ Ма энерги Од,ка 10 минИ ность поля кой те нагрев охдажд 0 оС),в маги 160 кпри оптимадьном соминий 8,2 %, ни-.. Редактор Л. Лашкова Техред С. Габовца, Корректор И, Гоксич,Иад, а. 1044 Тираж 740. Подписное Заказ 4955 Ц 11 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий Москва, 113035, Раушскаи иаб., 4 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 б вас, прн 550 С -.

Сплав на основе хрома

Номер патента: 532646

. основе хрома кий, предназначен для конструк щих в окислительной среде, и н особыми тепловыми свойствами низким постоянным коэффициент ческого расширения, позволяюш зовать сплав в технике точного стр оения. иль алым тентом тче кого оласти норма ирени те т 20 перат ры,я этог и ти предлаг полла но вв ни ы рутений и лантан, пр м исполприбор след м соотношен компо0,5 0,1 нтов, в вес,%: 5,02,0 ении Тант го приборостроения, проческих инструментов иВ последнее время вкой новых и более качедля турбин и двигателеиния получили распростракотемпературные сплавьжанием хрома, напримерв вес,%;ТитанВанадийИттрийХром нение этого сплава в техникеЭаказ 5457/190 Тираж 764 Подписное ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и.

Коррозионно-стойкий сплав на основе германия

Изобретение относится к области разработки прецизионных сплавов с особыми физико-химическими свойствами - сплава на основе германия, предназначенного для получения пленок и покрытий, работающих в агрессивных средах, в частности в морской воде. Пленки и покрытия из предлагаемого сплава могут применяться в качестве коррозионно-стойких элементов систем управления в прецизионном приборостроении, в виде тонких резистивных пленок и покрытий схемных элементов сопротивления, работающих при воздействии агрессивных сред.

Основные требования к резистивным материалам предъявляются к их временной и температурной стабильности, а также адгезионной и когезионной прочности наносимых пленок и покрытий. Определяющим фактором при этом является структура сплава, ее устойчивость к временным и температурным воздействиям при работе в агрессивных средах.

Известны сплавы на основе германия, прежде всего для литья микропроводов [1], в том числе с высокой коррозионной стойкостью [2, 3]. Однако в силу специфики процесса литья микропроводов эти сплавы непригодны для получения тонких пленок и покрытий методами гетерофазного переноса [4], т.к. не обеспечивают требуемой для этих методов адгезии и когезионной прочности наносимых пленок и покрытий. Кроме того, как показали проведенные нами испытания, другие известные аналоги являются нестойкими при длительном агрессивном воздействии морской воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является сплав по авторскому свидетельству 406937 (МКИ C22C 31/00), содержащий компоненты (мас.%):

Хром	26-31
Никель	10-14
Кремний	1-2
Германий	Остальное

Известный сплав обладает недостаточной коррозионной стойкостью в морской воде, а также не обеспечивает высокую адгезионную и когезионную прочность наносимых пленок и покрытий.

Техническим результатом изобретения является достижение высокой коррозионной стойкости в морской воде и повышение адгезионной и когезионной прочности наносимых пленок и покрытий.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемый сплав на основе германия, содержащий хром, дополнительно содержит цирконий и церий при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Хром	20-25
Цирконий	5-9
Церий	0,1-0,9
Германий	Остальное

В связи с отсутствием теоретических предпосылок о легировании сплавов при достаточно большом содержании легирующих элементов соотношение компонентов в предлагаемом сплаве подбиралось экспериментальным методом итераций.

Экспериментально установлено, что при содержании в сплаве хрома менее 20% его коррозионная стойкость в морской воде очень низкая, при количестве хрома более 25% не удается наладить устойчивость процесса нанесения покрытий - технологичность сплава весьма низкая.

Введение циркония в количестве 5-9% обеспечивает существенное измельчение структуры и появление наноразмерных выделений (размером от 30 до 150 нм). Это обеспечивает, во-первых, существенное улучшение технологических свойств при нанесении покрытий: получены пленки методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления [5] толщиной от 20 до 100 мкм, имеющих высокую адгезию к металлическим подложкам (сталь, титан и др.) Во-вторых, достигается высокая коррозионная стойкость в морской воде.

При содержании циркония менее 5% этого эффекта не наблюдается, при содержании циркония более 9% не удается получить нанокристаллическую структуру и обеспечить тем самым высокую адгезионную прочность [6].

Однако из-за наличия неметаллических включений (оксиды германия) покрытие имеет низкую когезионную прочность, приводящую к охрупчиванию покрытий.

Эффективным раскислителем для сплавов системы германий-хром является церий, будучи введенным в малых количествах (от 0,1 до 0,9%), обеспечивает практически полное удаление оксидов и обеспечивает тем самым высокую когезионную прочность покрытий.

При меньшем чем 0,1% количестве церия этот эффект не наблюдается; при количестве церия более 0,9% он выделяется в виде самостоятельной фазы и снижает адгезионную прочность покрытия.

Сплавы из предложенных составов и прототипа выплавлялись в индукционной печи типа «УПИ-120-2» с рабочей частотой 880 кГц в алундовых тиглях. Масса слитка составляла 1 кг. После получения слиток измельчался на щековой дробилке типа ДЛЩ до фракции 3-5 мм, после чего измельчался до фракции 50 мкм на дезинтеграторной установке типа «ДЕЗИ-15». Оперативный контроль фракционного состава порошков проводился с использованием классификатора типа «ИГ-6У», анализатора ситового типа «А-20» и лазерного анализатора частиц типа «ЛАСКА-1К». Из полученного порошка были получены покрытия методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления на установке типа «ДИМЕТ-3». В качестве подложки применялась сталь типа Х15Ю5. Толщина полученных покрытий варьировалась от 20 до 100 мкм. Испытания на коррозионную стойкость проводились по ГОСТу 9.908.-86. Испытания на адгезионную и когезионную прочность проводились клеевым методом. Клеевой метод является наиболее простым при количественной оценке прочности покрытия. Для проведения измерения прочность клея должна превышать или быть сравнимой с прочностью сцепления покрытия к подложке. Свойства сплавов предложенных составов по механическим характеристикам и коррозионной стойкости в морской воде существенно превосходят известные аналоги.

Результаты испытаний предлагаемого коррозионно-стойкого сплава в сравнении с прототипом и составами сплава за пределами предлагаемого сплава приведены в таблице 1.

1. Е.Я.Бадинтер и др. "Литой микропровод и его свойства". - Изд. «Штинца», г.Кишинев, 1973 г., стр.234.

2. Авторское свидетельство №393345

3. Авторское свидетельство №5847363.

4. В.С.Клубникин (редакция). Труды 5-й международной конференции «Пленки и покрытия 98», 1998 г., стр.20.

5. А.Ф.Васильев, Д.А.Геращенков, М.А.Юрков «Износо- и коррозионно-стойкие наноструктурированные покрытия с регулируемой твердостью, получаемые методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления». Сборник докладов 2-го международного научно-технического симпозиума «Наноструктурные функциональные покрытия и материалы для промышленности» в рамках Харьковской нанотехнологической Ассамблеи, 2007.

6. Р.А.Андриевский. Наноматериалы: концепция, современные проблемы // Российский химический журнал, 2002, XLVI, №5, стр.50.

1. Коррозионно-стойкий сплав на основе германия, содержащий хром, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром	20,0-25,0
Цирконий	5,0-9,0
Церий	0,1-0,9
Германий	остальное

2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что он используется для получения нанокристаллической структуры с размерами частиц от 30 до 150 нм в наносимом покрытии.

МПК / Метки

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Сплавы германия со многими металлами обладают полупроводниковыми свойствами и применяются для изготовления кристаллических детекторов, выдерживающих высокое обратное напряжение; сплав с серебром применяется для контактных устройств. Сплавы эти сохраняют цвет золота и обладают способностью расширяться при охлаждении. [2]

Сплавы германия применяются в зубоврачебной технику и ювелирном деле. [3]

Сплав германия с оловом в незначительном количестве выделяется при электролизе щелочных оксалатных растворов. Осаждение наблюдается только при температурах, больших или равных 50 С, но невелико даже при 80 С. Повышение температуры электролита приводит к увеличению как содержания германия в сплаве, так и его выхода по току. Беспористое покрытие толщиной 8 мк с 10 - 51 % германия образуется при электролизе раствора, содержащего NaOH ( 90 г-л 1); Sn ( 45 н - 4 5 г-л-1); при 0 005 - 0 015 а-слг 2 65 С. [4]

Сплав германия с магнием ( так называемый германнд магния) взаимодействует с разбавленным раствором серной кислоты с выделением германа и некоторого количества высших германиевых водородов ( дигер. [5]

Сплавы германия с никелем ( Ge: NisC5: 3) образуются при электролизе растворов, содержащих ( NH4) 2C2O4 ( 33 г); ( NH4) tSO4 ( 25 г); NH4OH ( 130 мл); германий ( IV) и соли никеля. [6]

Сплав германия с оловом в незначительном количестве выделяется при электролизе щелочных оксалатных растворов. Осаждение наблюдается только при температурах, больших или равных 50 С, но невелико даже при 80 С. Повышение температуры электролита приводит к увеличению как содержания германия в сплаве, так и его выхода по току. Беспористое покрытие толщиной 8 мк с 10 - 51 % германия образуется при электролизе раствора, содержащего NaOH ( 90 г-л 1); Sn ( 45 - - 4 5 г-л 1); при 0 005 - 0 015 а-см 2 65 СС. [7]

Сплав германия с серебром был осажден из цианистой ванны, в которой на 5 атомов серебра приходится 1 атом германия. [8]

У сплава германия ( 18 %) с кремнием ( 82 %), полученного восстановлением паров SiCl4 и GeCl4 в среде водорода при т-ре 1200 С, высокое электрическое сопротивление и низкий температурный коэфф. Такой сплав используют для изготовления пленочных резисторов. [9]

Получение сплавов германия с кремнием вполне осуществимо несмотря на серьезные технологические трудности, возникающие вследствие различия в коэффициентах сжатия этих элементов и связанные с образован-лем трещин и изломов, для устранения которых требуется очень медленное и регулируемое охлаждение. Сплавы, получаемые в настоящее время, обладают как электронной, так и дырочной проводимостями и имеют удельное сопротивление, достигающее 200 ом см, а подвижность носителей тока не превышает 400 см 11в сек. Температура затвердевания сплавов разного состава монотонно изменяется в зависимости от состава от 1420 С для чистого кремния до 940 С для чистого германия. [10]

Для сплава германия с теллуром при содержании около 50 % Те Шуберт и Фрик особенно отчетливо выявляют с помощью реактива Адлера [ реактив 20, гл. [11]

Для коллекторных сплавов германия га-типа чаще всего применяют чистый индий; в случае же больших площадей коллектора к индию для улучшения смачиваемости добавляют 3 - 5 % цинка, 1 - 3 % золота или 2 - 3 % серебра. [12]

Введение в сплавы германия значительно повышает их сопротивление коррозии. [13]

Электролитическое получение сплавов германия с кобальтом, образующихся в условиях, примерно, аналогичных условиям образования сплавов Ge-Ni, изучено недостаточно. [14]

Обширно применение сплавов германия в ювелирном деле, зубоврачебной технике и стекольном производстве. Сплавы, содержащие германий ( алюминиевые, магниевые и др.), характеризуются высокой прочностью и устойчивостью. Стекла, содержащие германий, отличаются большой тугоплавкостью и прочностью. Введение окиси германия в оптическое стекло повышает показатель преломления и дисперсию стекла. Германий по своим свойствам напоминает кремний. [15]

Заявка

Т. А. Лаврут, С. И. Субботина, Б. В. Фармаковский, Е. В. Шувалов

МПК / Метки

Реферат: Свойства сплавов кремний-германий и перспективы Si1-xGex производства

3. Методы производства кремний-германиевых сплавов. Трудности производства.

3.2 Дислокации в местах концентрационных флуктуаций

3.3 Дефекты роста при выращивании по Чохральскому

3.4 Взаимодействие сплавов с кислородом

При развёртывании производства новых электронных приборов на полупроводниковой основе отдача от инвестиций носит кумулятивный характер: на каждом этапе внедрение новых технологий невозможно без производственной базы, созданной ранее. Поэтому имеет смысл максимально использовать имеющееся оборудование, совершенствуя его под постоянно меняющиеся требования рынка. Такой подход позволяет без огромных разовых вложений работать на современном уровне, его используют большинство современных фирм, таких как Intel, Sony, Toshiba, IBM. Одна из сторон метода – использование материалов с новыми свойствами, позволяющих использовать для своей обработки широко распространённые, налаженные и окупившие себя технологии.

Кремний-германиевые сплавы в настоящее время стали получать весьма широкое распространение в качестве материалов для изготовления СВЧ-приборов и интегральных схем. Замечательные свойства этих сплавов (особенно содержащих германий в малых концентрациях) позволяют создавать устройства с параметрами, превосходящими устройства на GaAs основе. При этом их стоимость немногим выше, чем классических приборов на основе кремния, а все наработанные производственные процессы для Si применимы и для SiGe.

Несмотря на то, что последние разработки в этой области являются know-how фирм-производителей полупроводниковых приборов, многие ранние исследования доступны в печати или в электронном виде. Часть из них – классические работы, сделанные на заре развития полупроводниковой промышленности – в 50-х годах ХХ века, часть – работы 1996 – 2001 годов. На их основе можно проследить перспективы внедрения новых материалов на предприятиях России. Данный реферат есть попытка изучения этих перспектив.

Часть 1. Свойства сплавов SiGe

Фазовая диаграмма системы кремний-германий

Кремний и германий являются химическими аналогами. Оба этих элемента кристаллизуются в алмазоподобную структуру. Тип химической связи у них схож, как и размерный фактор (постоянная решетки Si равна 5,44 A, Ge – 5,66 A). Столь высокое сходство этих элементов позволяет им образовывать непрерывный ряд твёрдых растворов по принципу изовалентного замещения, свойства которых непрерывно меняются.

Энтальпия смешения для системы Ge-Si положительна и составляет приблизительно 2,2 ккал/моль. Это означает, что для пары германий-кремний корректно приближение регулярных растворов. Хотя прецизионные исследования и показывают тенденцию к расслоению при низких температурах, но явного распада не обнаружено. Видимо, это связано с небольшой энтальпией смешения и малой диффузионной подвижностью атомов при низкой температуре.

Постоянная решетки сплавов германий-кремний от состава по данным рентгеноструктурного анализа меняется практически линейно (закон Вегарда), обнаруживая слабое отрицательное отклонение. Кривая проходит ниже линейной зависимости. Это свидетельствует о том, что раствор германий-кремний близок к идеальному раствору, и превалирующим факторам в изменении параметра решетки является размерный фактор.

Подобные данные, равно как и характер зависимости прочности от состава, плотности от состава и т.п. делают возможным довольно точное предсказание характеристик сплавов германия и кремния в зависимости от содержания в них составляющих сплав элементов.

Параметры решётки и ширина запрещённой зоны сплавов SiGe

Для изучения зависимости постоянной решётки, плотности и ширины запрещённой зоны авторами [1] была приготовлена серия германиево-кремниевых сплавов путём гомогенизации при высокой температуре. Проверка сплавов на гомогенность осуществлялась рентгенографическим методом, а химический состав определялся путём анализа на германий полярографическим методом, дающим, если кремний является единственной примесью, точность не хуже 1%.

Ширина запрещенной зоны определялась оптическим методом на образцах, имеющих одинаковую толщину, равную 0,50 мм. Ширина запрещенной зоны была принята равной энергии, соответствующей величине поглощения, которой обладает германий при принятой ширине запрещенной зоны (0,72 ЭВ). В этой точке коэффициент абсорбции был равен 22,7 см -1 . Все абсорбционные кривые имели наклон, подобный наклону кривой для чистого германия. Хотя наклон этих кривых, полученных для поликристаллических образцов, несколько отличается от кривых для монокристаллических образцов, было получено достаточное количество данных на поликристаллических образцах, показывающих, что общий вид кривой, приведенной на рис.2 заметно не изменился бы, если все эти данные были бы получены на монокристаллических образцах.

Код ссылки

Похожие патенты

Способ термической обработки направленно-кристаллизованных эвтектических + сплавов на основе системы никель-хром-алюминий

Номер патента: 1695700

Способ термической обработки направленно кристаллизованных эвтектических + сплавов на основе системы никель-хром-алюминий по авт. св. СССР 1347498, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к высокотемпературной солевой и газовой коррозии, после гомогенизации проводят дробеструйную обработку поверхности.

Способ изготовления изделий из жаропрочных аустенитных сплавов на основе системы железо-никель-хром

Номер патента: 1615198

Электролитический способ получения сплава рений-никель-хром

Номер патента: 126272

. г/.г перрената калия, 10 - 25 г/л хрсмового ангидрида, 50 - 150 г/л сернокислого никеля, 40 г/л сернокислого аммония, 75 г/л серной кислоты, при катодной плотности тока 40 - 100 а/дма и температуре 75 с применением нерастворимых платиновых и растворимых никель-хромовых анодов,В настоящее время сплав рений - никель - хром получают термическим способом, путем сплавления компонентов. Такой способ требует применения высокой температуры, вызывает загрязнение сплава примесями и приводит к потерям ценных металлов.Предлагаемый электролитический способ обеспечивает получение сплава высокой чистоты при более низкой температуре, что упрощает ведение процесса.Для получения тройного сплава рений в никель в в состав электролита вводят 40 - 50 г/л.

Способ электролитического получения сплава железо—никель—хром

Номер патента: 210601

. фер- гидщппыпрс уре ри р 1 дной дл-. Известсн способ электролитического осаждения сплава железо в никель в , близкого по составу к нержавеющей хромоникелевой стали Х 18 Н 9 из электролита, содержащего хромокалиевые квасцы, сернокислый никель и сернокислое железо.Для увеличения буферной емкости электр.- лита, повышения рН гидратообразования хрома и увеличения толщины покрытия предложено в электролит вводить гликоколь при слсдующем соотношении компонентов, г/л;хромокалиевые квасцы 255 в 3 сернокислый никель 56 - 140 сернокислое железо 30 - 84 гликоколь 150 в 2 и процесс вести при рН 2,0 - 2,2 температуре 20 - 30 С и катодной плотности тока 7 - 10 а/дм-.Содержание хрома в сплаве колеблется от 15 до 350/О, никеля - от 10 до 8%. Осадки.

Способ химического осаждения сплава никель-хром

Номер патента: 262576

. с целью получения равномерных по толщине, беспористых осадков сплава, обладающих высокой коррозионной стойкостью, в качестве солей никеля и хрома используют хлористый никель и хлорный хром и в раствор вводят фтористый аммоний при следующем соотношении компонентов, гг; 7 - 10 15 - 20 7 - 10 хлористый никельхлорный хром25 гипофосфит натрия (калия)лимоннокислый натрий(калий)фтористый аммонийи процесс ведут при рН 4,0 - 4,530 ре 86 - 92 С. 7 - 10 5 - 7 и температуИзобретение относится к способам химического осаждения металлов и сплавов,Известен способ химического осаждениясплава никель - хром из раствора, содержащего ацетаты никеля и хрома, лимоннокислыйнатрий (калий), гипофосфит натрия (калия).Для получения равномерных по толщинеслоя.

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ГЕРМАНИЯ Советский патент 1973 года по МПК C22C28/00

Изобретение относится к области разработки сплавов на основе гер мания, предназначенных для работы в агрессивных средах, в частности, в серной и соляной кислотах.

Для контроля параметров агрессивных сред микрообъемов (температуры, концентрации и т. д.) целесообразно использовать провода диаметром менее 20 мкм.

Известен сплав на основе германия, содержащий, %:

Известный сплав, хотя и обладает повышенной коррозионной стойкостью в кислых средах, однако, ввиду значительной хрупкости, неприемлем для изготовления проволоки.

Для повышения технологических свойств при сохранении высокой коррозионной стойкости в соляной и серной кислотах предлагаемый сплав дополнительно содержит никель и кремний при следующем соотношении компонентов, %:

Из предложенного сплава можно изготавливать провода диаметром 3-16 мкм в стеклянной изоляции методом литья из жидкой фазы.

Показатель коррозии сплава, в серной кислоте0,05-0,06

в соляной кислоте0,07

Сплав рекомендуется применять

вместо 10 вольфрама и молибдена.

Сплав на основе германия, включающий хром, отличающийся тем, что, с целью повышения технологических свойств при сохранении высокой коррозионной стойкости, он дополнительно содержит никель и кремний при следующем соотношении компонентов, %:

1- 2 Кремний Германий

остальное

Заявка

Е. Выдревич, В. И. Вахрамеев, Т. А. Лаврут, Т. А. Курбанова, С. И. Субботина, Б. В. Фармаковский, Е. В. Шувалов

Сплав на основе германия

Читайте также: