Способ определения содержания примесей в олове

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19! (!!) 3(5!) G 01 N 25/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3427540/18-25 (22) 26.04.82 (46) 30.11.83. Бюл. 9 44 (72) A Ä.Стыркас (71) Институт физики твердого тела

AH СССР (53) 536..42(088.8) (56) 1. Спиваковский В.Б. Аналити-, ческая химия олова. М., Наука, 1975, с.250..

2. Александров Б.И., Дукин В.В.

Влияние примесей на остаточное сопротивление олова. - ФММ. 1972, В 34, с.739-749 (прототип) ° (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРХАННА ПРИМЕСЕЙ В ОЛОВЕ путем измерения физических свойств металла, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса определения суммарного содержания примесей в олове высокой чистоты, измеряют скорость фазового перехода белого олова в серое, модификацию при заданной температуре и сравнивают ее со скоростью перехода эталонов при той же температуре.

1057825

Изобретение относится к контролю качества металлов высокой чистоты и предназначено для контроля олова высокой чистоты по суммарному содер>канию примесей, в частности, при контроле качества получаемого ме- 5 талла при его производстве, а также при исследовании свойств олова.

Известен химико-аналитический способ определения содержания примесей в.олове (1) .

Однако известный способ имеет предел чувствительности определения на уровне 10 4 -10 Ъ и непригоден д;ra контроля металлов более высокой ст пени чистоты, 15

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения содержания примесей в олове путем изме-. рения остаточного сопротивления, Остаточное сопротивление, — физическое свойство металла, которое зависит от содержания в нем посторонних веществ„ и поэтому может служить мерой при оценке чистоты металла. Хотя экспериментальные и расчетные значения остаточных сопротивлений не очень хорошо согласуются между собой, в настоящее время этот метод практически единственный для оценки чистоты металлов, недоступных методам аналитической химии. ЗО

Для измерения остаточного сопротивления измеряют сопротивление одного и того -же образца при комнатной (293 K) и гелиевой (4,2 К и ниже) температурах прямым методом с применением контактов или бесконтактным методом по закручиванию нитей с образцом в переменном магнитном поле (2) .

Однако такой способ сложен в экспериментальном отношении и труднодоступен, так как требует работы с жидким гелием и гелиевой криогенной техникой, что доступно только крупным физическим лабораториям.

Цель изобретения — упро:цение процесса определения суммарного содержа- 5 ния примесей в олове высокой чистоты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения содержания примесей в олове путем из- Я мерения физических свойств металла, измеряют скорость фазового перехода белого олова в серое при заданной температуре и сравнивают ее со скоростями перехода эталонов при 55 той же температуре.

Факт влияния примесей и температуры на скорость фазового перехода .олова известен давно. Одни примеси (Sb, РЬ, Bi) тормозят, другие ьо (AP, Zn, Ge, Cu) ускоряют, третьи почти не влияют на скорость перехода.

При значительных содержаниях примесей не могло быть однозначной зависимости скорости перехода от чис- 65 тоты металла, так как примеси разного характера могли вступать во взаимодействие между собой, компенсировать или усиливать свое влияние.

Установлено, что если в металле высокой чисготы содержание примесей

10 4 мас.% и ниже, систему металл примеси можно считать бесконечно разбавленным раствором, где примеси уже не взаимодействуют друг с другом, а действуют как точечные отклонения от идеальности. В этом случае все точечные нарушения тормозят процесс фазового перехода и его скорость от суммарного содержания примесей зависит монотонно.

Фазовый переход имеет место при температурак от +13,2 до -200 С,. одо нако наиболее удобно производить. измерение его скорости в интервале от -5 до -40ОС, так как при этих температурах скорость достаточно велика, а криостат на эти температуры просто изготовить в любой лаборатории, Способ осуществляют следующим образом.

Образцы исследуемого олова и эталоны с известными характеристиками по чистоте переплавляют в глубоком вакууме в стандартной разборной кварцевой форме. При этом все образцы оказываются с одинаковой геометриеи и термической предысторией. Полученные образцы зара>кают с одной стороны затравкой — порошком серого олова (или In Sb, или Cd Те) вдавливанием и помещают:в криостат с заданной температурой. Когда образцы затравятся, что отчетливо видно по изменению цвета из белого в серо-черный и увеличению объема (hV = 26%), и процесс перейдет в стационарный режим, произ водят замеры скорости фазового перехода. любым методом (по линейному перемещению фронта перехода, измерением сопротивления или объема образца и т.п.). Целесообразно производить последовательно несколько изме.рений во времени, чтобы ошибку одного измерения исправить графическим построением, из которого определяют среднюю скорость. Полученные значения средних скоростей перехода наносят на график зависимости скорос1ти перехода от чистоты, например величины остаточного сопротивления, известного для эталонов. По значению скоростей перехода неизвестных образцов из графика определяют величину их ос.таточного сопротивления.

Проверка полученного значения прямым измерением остаточного сопротивления показывает удовлетворительную сходимость =-»òèõ результатов в пределах допустимой ошибки измерений

*2%.

Пример 1. При температуре о

-10,1 С измеряют скорость фазового

1057825

30.500 41.200 51.900 59.200 68.800

22.300

1,25 1,33 1,39

W мм/ч 1, 17

1,47

1,43

Составитель С.Беловодченко

Редактор Н.Безродная Техред Л.Микеш Корректор A. Ильин

Заказ 9575/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 перехода для образцов олова разной чистоты с известным отношением сопротивлений, и для неизвестного об изца. Для неизвестного образца значение скорости фазового перехода равно 1,37 и соответствует значению

47.500 ° Измеряют отношение сопротивлений )"4 для этого образца прямым методом. Полученное значение — 46.800, что лежит в пределах ошибки опыта. Относительная ошибка

+1, 5Ъ.

H p и м е р 2. Олово из партии, взятой для примера 1, подвергают дополнительной очистке. Измеряют среднюю скорость фазового превращения полученного. образца при -10,1 С,,как в примере 1, которая оказывается- равной 1,41 мм/ч и соответствует значению остаточного сопротивления

55-.000. Проверка прямым измерением

Скорость перехода (W) образцов олова и их остаточйое сопротивление ., приведены в таблице.

15 дает значение /, = 55.400. Относительная ошибка — 0,8%, допустимая12Ъ.

Применение предлагаемого способа контроля олова высокой чистоты путем измерения скорости фазового прев" ращения позволяет. простыми и доступными средствами оценить содержание примесей по аналогии с методом ос25 таточного сопротивления, причем для этого не требуется сложная дорогостоящая криогенная аппаратура и жидкий гелий. Построив однажды калибровочный график зависимости скорос30.ти перехода .от чистоты по эталонным образцам, им можно пользоваться в течение многих лет.