Оксидування

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Оксидува́ння — створення (як правило, хімічним чи електрохімічним способом) на поверхні металевих виробів оксидної плівки. Підвищує корозійну стійкість, стійкість проти зношування та електроізоляційні властивості виробів, надає їм декоративного вигляду.

Види оксидування[ред.ред. код]

Термічне оксидування здебільшого здійснюють при нагріванні виробів в атмосфері, що містить кисень чи водяну пару. Наприклад, термічне оксидування заліза й низьколегованих сталей, що називається воронуванням, проводять у пічах, нагрітих до 300-350 °C, чи при безпосередньому нагріванні виробів на повітрі, до отримання необхідного кольору оброблюваної поверхні. Леговані сталі термічно оксидують при вищій температурі (400-700 °C протягом 50-60 хв. Магнітні залізонікелеві сплави (пермалої) оксидують при 400-800 °C протягом 30-90 хв. Термічне оксидування — одна з найважливіших операцій планарної технології; створювані діелектричні плівки захищають готові напівпровідникові структури від зовнішнього впливу, ізолюють активні області дискретних напівпровідникових приладів та інтегральних схем. Найчастіше термічне оксидування застосовують при виготовленні кремнієвих структур. При цьому кремній окислюється на глибину близько 1 мкм при 700-1200 °C. З початку 80-х рр. в виробництві кремнієвих великих інтегральних схем оксидування проводять при підвищеному (до 107 Па) тиску кисню чи водяної пари (термокомпресійне оксидування).

При хімічному оксидуванні вироби обробляють розчинами чи розплавами окисників (нітратів, хроматів та ін.). Хімічне оксидування використовують для пасивування металевих поверхонь з метою захисту їх від корозії, а також для нанесення декоративних покриттів на чорні й кольорові метали та сплави. У виробництві електровакуумних приладів його застосовують для чорнення масок кольорових кінескопів та ін. деталей з метою отримання поверхні з низьким коефіцієнтом відображення світла й високим коефіцієнтом теплового випромінювання. Хімічне оксидування чорних металів проводять в кислотних чи лужних сумішах при 30-100 °C. Зазвичай використовують суміші соляної, азотної чи ортофосфорної кислот с додаванням сполук Mn, Ca(NO3)2 та ін. Лужне оксидування проводять у розчині лугу з додаванням окисників при 30-180 °C. Оксидні плівки на поверхні чорних металів отримують також у розплавах, що складаються з лугу, NaNO3 і NaNO2, MnO2 при 250-300 °C. Після оксидування вироби промивають, сушать та інколи піддають обробці в окисниках (біхромат калію) або промаслюють. Хімічне оксидування застосовують для обробки деяких кольорових металів. Найпоширеніше хімічне оксидування виробів з магнію та його сплавів у розчинах на основі біхромата калію. Мідні чи оміднені вироби окислюють у сумішах, що містять NaOH и K2S2O8. Іноді хімічне оксидування використовують для оксидуваня алюмінію та сплавів на його основі (дуралюмінів). До складу розчину входять Н3РО4, CrO3 і фториди. Але за якістю оксидні плівки, отримані хімічним оксидуванням, поступаються плівкам, нанесеним методом анодування.

Електрохімічне оксидування, або анодне оксидування (анодування), деталей проводять у рідких (рідинне оксидування), рідше в твердих, електролітах. Поверхня окислюваного матеріалу має додатній потенціал. Рідинне оксидування в водних і неводних розчинах електроліту застосовують для отримання захистних, декоративних покриттів і діелектричних шарів на поверхні металів, сплавів і напівпровідникових матеріалів при виготовленні пристроїв зі структурами метал-діелектрик-напівпровідник і НВЧ інтегральних схем, оксидних конденсаторів, комутаційних плат на основі алюмінію та інших металів. Найширше використовують анодне оксидування для нанесення оксидних шарів на конструкції з Al та його сплавів. При цьому отримують захисні (товщиною 0,3-15 мкм), зносостійкі й електроізоляційні (2-300 мкм), кольорові й ематаль-покриття (емалеподібні), а також тонкошарові (0,1-0,4 мкм) оксидні плівки. Для утворення товстих оксидних шарів застосовують здбільшого розчини сірчаної кислоты й CrO3. Тонкі оксидні плівки отримують в розчинах на основі Н3РО4 та Н3ВО3. Кольорове анодування проводять у розчинах, що містять органічні кислоти (щавелеву, малеїнову, сульфосаліцилову та ін.). Ематаль-покриття отримують в електролітах, що містять, як правило, CrO3. Анодування магнію і його сплавів здійснюють у розчинах, які мість NaOH, фториди, хромати металів. Анодне оксидування сталі проводять в розчинах лугу чи CrO3. Методи анодного оксидування розповсюджені в напівпровідниковій технології, особливо для отримання оксидних шарів на напівпровідниках типу AIIIBV, AIIBVI і т.п.

Плазмове оксидування проводять в кисневмісній низькотемпературній плазмі, утворюваній за допомогою розрядів постійного струму, ВЧ і НВЧ розрядів. Таким способом отримують оксидні шари на поверхні кремнію, напівпровідникових сполук типу AIIIBV при виготовленні напівпровідникових пристроїв та інтегральних схем, при створенні тунельнх переходів на основі плівок ніобію і свинцю в кріоелектроних інтегральних схемах, а також для підвищення світлочутливості срібно-цезієвих фотокатодів. Різновид плазмового оксидування — іонно-плазмове оксидування, що проводиться в високотемпературній кисневмісній плазмі НВЧ чи дугового розряду в вакуумі (близько 1 Па) і температурі оброблюваної поверхні не вище 430 °C. При такому способі оксидування іони плазми досягають поверхні виробу з енергіями, достатніми для їх проникнення в поверхневий шар і часткового його розпилення. Якість оксидних плівок, отриманих цим методом, порівнюється з якістю плівок, вирощених при термічному оксидуванні, а за деякими параметрами перевершує їх.


Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.