А. С. ФЕДОРЕНКО

О. Б. ТОМИЛИН

Л. М. ЛАВРЕНКО

ХИМИЯ МАТЕРИАЛОВ СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

САРАНСК

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОРДОВСКОГО

УНИВЕРСИТЕТА

2010

УДК ...?

ББК...?

Рецензенты: ...?

Печатается по решению редакционно-издательского

совета Мордовского госуниверситета им. Н.П. Огарёва

Федоренко А.С., Томилин О.Б., Лавренко Л.М. ХИМИЯ МАТЕРИАЛОВ СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ.-

Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2010.- ...с.

ISBN..?.......

В учебном пособии даётся анализ химических свойств и требований к основным материалам (металлам, газопоглотителям, припоям, люминофорам, стёклам, керамике, газам, эмиттерам, полупроводникам, фоторезистам и др.), применяемым в производ стве электровакуумных, полупроводниковых приборов и источников света. Рассмотрены основные химические процессы технологии производства указанных материалов и изделий с их применением. Приведено описание лабораторных работ по анализу отдельных материалов и нанесению покрытий.

Изложенный в работе материал предназначен для студентов, бака- лавров, магистров и аспирантов, обучающихся по специальности «Химия» и «Светотехника и источники света»

А. ХИМИЯ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

И ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ

1. Принципы выбора и методы обработки материалов

со специальными свойствами

Принципы выбора материаловв электровакуумном (ЭВ) производ­стве и производстве источников света (ИС) [1÷7], световых приборов (СП) [8] сущест­венно отличаются от принятых в других областях техники (механические и электрические свойства, обрабатываемость, устойчивость против коррозии и др.):

1) возможность лёгкого удаления газов;

2) низкое давление паров;

3)прочность при высоких температурах;

4) значение коэффициента термического расшире­ния;

5) излучательная способность;

6) прозрачность;

7) тепло- и электропро­водность;

8) высокая электрическая прочность;

9) максимальная или минимальная электронная эмиссия;

10) незначительное катодное распыление;

11) химическая устойчивость и сродство по отношению к другим материалам и др.

Решающую роль играет чистота используемого материала, так как возгонка примесей даже в ничтожных количествах и их химическое взаимодействие с другими элементами прибора приводят к изменению их эксплуатационных характеристик и срока службы. Поэтому лёгкость обработки и стоимость материала часто играют второстепенную роль.

К материалам для СП также предъявляются ряд специальных требований: устойчивость к облучению, прозрачность, высокие коэффициенты рассеяния или отражения видимого или ультрафиолетового света и др.

Кроме того следует учитывать следующие особенности изделий ЭВ производства: 1) одновременное использование широкой номенклатуры материалов (различных металлов, стёкол, керамики, люминофоров, покрытий, газов, паров); 2) при массовом машинном производстве изделий требуется однородность (постоянство) свойств материалов и малый разброс размеров деталей с их применением.

Учитывая вышеизложенное можно сделать вывод о том, что конструирование и производство ЭВ приборов (ЭВП) и ИС требует безусловно полного знания свойств, обоснованного выбора, тщательного контроля и рациональной обработки используемых материалов (не только изготавливаемых в собственном производстве, но и у смежников).

Номенклатура материалов и процессов, применяемых в производстве ЭВП и ИС: 1) в ИС используется около 70 элементов периодической системы Менделеева Д.И.; 2) многие элементы используются в различной форме; 3) многие неорганические элементы используются в виде окислов (многие стёкла состоят из 9-15 окислов металлов), сложные поликристаллические структуры содержат десятки элементов (основных и примесных) – люминофоры, эмиттеры, мастики, припои и др.; 4) номенклатура органических и неорганических химических соединений также чрезвычайно разнообразна (полимеры, растворители, красители, люминоры, кислоты, щёлочи и др.); 5) номенклатура технологических процессов, в основу которых положены химические, физические или физико-химические преобразования материалов также чрезвычайно разнообразны: химические методы очистки (обезжиривание, травление, полирование, промывка, сушка, ультразвуковая очистка); защита поверхности; модификация свойств поверхности; нанесение различных покрытий на детали и изделия; варка стёкол и стеклоприпоев; различные методы получения кварцевого стекла и амальгам; порошковая металлургия; сварка; пайка; обезгаживание; удаление связующих веществ и др.; 6) физико-химические, фотохимические, термохимические, электронно-химические и другие процессы в изделиях также чрезвычайно разнообразны; 7) номенклатура физических процессов не менее широка, поэтому для полного знания материалов со специальными свойствами не нужно стесняться изучать и их физические свойства и физические процессы в них.

Всё вышеотмеченное требует большой самостоятельной работы студентов в изучении этой дисциплины. Главное нужно знать – широта охвата изделий, материалов и процессов по этой дисциплине существенно расширит Вашу компетентность и кругозор, подготовит Вас к работе практически на любых предприятиях, где производят и используют ЭВП и ИС, в т.ч. светодиодов.