Тигель для драгоценных металлов: Типы и применение

Введение

Тигли из драгоценных металлов являются незаменимыми инструментами в различных высокотемпературных приложениях благодаря их превосходной устойчивости к нагреву и химической коррозии. Ниже представлен обзор типов и областей применения тиглей из драгоценных металлов:

Типы тиглей из драгоценных металлов

1. Платиновые тигли

Платиновые тигли известны своей высокой температурой плавления 1 768°C, что делает их пригодными для высокотемпературных применений. Они демонстрируют отличную устойчивость к окислению и коррозии и не вступают в реакцию с большинством материалов.

Эти свойства делают платиновые тигли незаменимыми в химическом анализе, производстве стекла, полупроводниковой промышленности и синтезе высокочистых металлов.

Похожие статьи: Драгоценные против тугоплавких: Исследование металлических тиглей

2. Золотые тигли

Золотые тигли с температурой плавления 1 064°C обладают отличной коррозионной стойкостью и хорошей теплопроводностью.

Они не вступают в реакцию с большинством химикатов, что делает их идеальными для получения фторидов и сплавов, требующих низких и умеренных температур.

3. Серебряные тигли

Серебряные тигли, которые плавятся при температуре 961,8°C, ценятся за хорошую теплопроводность и отличную химическую стойкость, особенно к фтору и его соединениям.

Они используются для подготовки образцов к анализу с участием соединений фтора и в специфических химических реакциях, где их умеренная температура плавления является преимуществом.

4. Палладиевые тигли

Палладиевые тигли имеют высокую температуру плавления 1 554,9°C и обладают отличной устойчивостью к окислению и коррозии.

Они относительно инертны в химическом отношении, что делает их пригодными для специализированных химических процессов, каталитических исследований и некоторых высокотемпературных сплавов.

5. родиевые тигли

Родиевые тигли имеют очень высокую температуру плавления 1 964°C и обладают отличной устойчивостью к окислению и коррозии.

Они очень стабильны при высоких температурах и часто используются вместе с платиной в высокотемпературных приложениях, особенно в стекольной промышленности и для некоторых химических синтезов.

6. Иридиевые тигли

Иридиевые тигли с чрезвычайно высокой температурой плавления 2 446°C известны своей превосходной устойчивостью к коррозии и окислению.

Они очень твердые и хрупкие, что делает их пригодными для использования при экстремально высоких температурах и в специализированных высокочистых химических процессах.

Области применения тиглей из драгоценных металлов

-Аналитическая химия

Тигли из драгоценных металлов - незаменимые инструменты в лабораториях для точного и аккуратного химического анализа, особенно в процессах, требующих высоких температур и устойчивости к загрязнениям. Вот некоторые распространенные области применения тиглей из драгоценных металлов в аналитической химии:

1. Гравиметрический анализ

- Тигли из драгоценных металлов используются для определения количества вещества путем измерения его массы. Они выдерживают высокие температуры, необходимые для отгона летучих веществ, оставляя анализируемое вещество для точного взвешивания.

[1]

2. Процессы сплавления

- Для пробоподготовки, сплавления с флюсами (например, боратом лития) требуются тигли, способные выдерживать высокие температуры и коррозионные условия. Платиновые тигли часто используются для сплавления геологических и минеральных образцов.

3. Озоление

- Озоление подразумевает разложение органических материалов при высоких температурах для анализа оставшегося неорганического содержимого. Тигли из драгоценных металлов обеспечивают отсутствие реакции с золой, сохраняя целостность остатка.

4. Химическое сбраживание

- Для разложения сложных матриц на более простые компоненты химическое сбраживание проводится в тиглях из драгоценных металлов, которые устойчивы к воздействию сильных кислот и окислителей, что облегчает последующий анализ.

5. Термический анализ

- Для таких методов, как термогравиметрический анализ (ТГА) и дифференциальный термический анализ (ДТА), требуются тигли, способные выдерживать циклы быстрого нагревания и охлаждения без ущерба для образца и анализа.

6. Подготовка и тестирование катализаторов

- Тигли из драгоценных металлов используются для подготовки и тестирования катализаторов, особенно при изучении реакций при высоких температурах. Их инертность гарантирует, что тигель не влияет на измеряемые каталитические свойства.

--Производство стекла

В стекольном производстве тигли из драгоценных металлов полезны для производства высокочистого стекла и оптических волокон, где устойчивость к высоким температурам и химической коррозии имеет решающее значение. Их уникальные свойства обеспечивают целостность и качество стекла на различных этапах производства.

1. Плавление и рафинирование

- Тигли из драгоценных металлов используются для плавления сырья и рафинирования стекла путем удаления примесей. Благодаря высоким температурам плавления и инертности материал тигля не смешивается со стеклом, сохраняя целостность расплава.

2. Производство специального стекла

- Для производства специальных стекол, таких как боросиликатное, свинцовое и кварцевое стекло высокой чистоты, необходимы тигли из платины или платиновых сплавов. Эти стекла требуют точного контроля над процессом плавления для достижения определенных оптических и физических свойств.

3. Производство оптических волокон

- При производстве оптических волокон сохранение чистоты стекла имеет решающее значение. Платиновые тигли используются для расплавления материалов преформ, поскольку они не содержат примесей и выдерживают высокие температуры, необходимые для волоконной вытяжки.

-Полупроводниковая промышленность

Эти тигли также находят применение в полупроводниковой промышленности, особенно в процессах, требующих высокой чистоты среды и роста монокристаллов. Они необходимы для поддержания целостности и чистоты полупроводниковых материалов.

1. Рост кристаллов

- Чугуны из платины и платиновых сплавов необходимы для процесса Чохральского, используемого для выращивания монокристаллов кремния, германия и других полупроводниковых кристаллов. Высокая температура плавления и химическая инертность платины предотвращают загрязнение во время роста кристаллов, обеспечивая высокую чистоту кристаллов.

[2]

2. Процессы легирования

- При легировании полупроводников, когда примеси намеренно вводятся для изменения электрических свойств, используются тигли из драгоценных металлов для расплавления и смешивания материалов без внесения дополнительных загрязнений.

3. Эпитаксиальный рост

- При эпитаксиальном выращивании слоев, когда слои полупроводниковых материалов осаждаются на подложку, тигли из драгоценных металлов обеспечивают чистоту исходных материалов и качество эпитаксиальных слоев.

4. Оксидирование и отжиг

- Высокотемпературные процессы, такие как окисление и отжиг, используемые для изменения свойств полупроводниковых пластин, выигрывают от применения платиновых тиглей благодаря их способности выдерживать высокие температуры и агрессивные среды.

--Другие области применения

Помимо полупроводниковой промышленности, тигли из драгоценных металлов находят критическое применение в ряде других высокотемпературных и высокочистых процессов.

1. Синтез металлов высокой чистоты: Тигли для драгоценных металлов необходимы для производства и аффинажа металлов высокой чистоты, обеспечивая отсутствие загрязнений в ходе высокотемпературных процессов.

2. Каталитические исследования: Эти тигли используются для изучения и разработки катализаторов, особенно в реакциях, протекающих при высоких температурах и в суровых химических средах.

3. Термический анализ: Тигли из драгоценных металлов используются в дифференциальном термическом анализе (ДТА) и термогравиметрическом анализе (ТГА), где материалы изучаются при контролируемых температурных условиях.

Заключение

Таким образом, тигли из драгоценных металлов, обладающие высокими температурами плавления, химической инертностью и устойчивостью к коррозии, играют важную роль в аналитической химии, производстве стекла, обработке полупроводников и синтезе металлов высокой чистоты. Выбор типа тигля зависит от конкретных требований каждого приложения, что подчеркивает универсальность и важность этих инструментов в передовой обработке материалов и исследованиях. Для получения дополнительной информации о продукции из драгоценных металлов и качественных тиглях, пожалуйста, обратитесь к Stanford Advanced Materials (SAM).

Ссылки:

[1] Khatkar, Rahul & Nagpal, Suman. (2023). Традиционные и передовые подходы к обнаружению фтора в воде: обзор. Экологический мониторинг и оценка. 195. 10.1007/s10661-022-10888-x.

[2] J. Friedrich, Methods for Bulk Growth of Inorganic Crystals: Crystal Growth, Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, Elsevier, 2016, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128035818010109