Способ определения содержания примесей в олове

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН П 9) (И) 01 Б 25/02 ИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСК С е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Институт физики твердого тела АН СССР(56) 1. Спиваковский В,Б. Аналити-, ческая химия олова. М., Наука, 1975, с.2502. Александров Б.И., Дукин В.В, Влияние примесей на остаточное сопротивление олова. - ФММ. 1972, 9 34, с.739-749 (прототип)(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ОЛОВЕ путем измерения физических свойств металла,о т л н ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения процесса определения суммарного содержания примесейв олове высокой чистоты, измеряютскорость фазового перехода белогоолова в серое, модификацию при заданной температуре и сравнивают еесо скоростью перехода эталонов притой же температуре.Изобретение относится к контролюкачества металлов высокой чистоты ипредназначено для контроля олова высокой чистоты по суммарному содерканию примесей, в частности, приконтроле качества получаемого металла при его производстве, а такжепри исследовании свойств олова.Известен химико-аналитическийспособ определения содержания примесей в.олове (1),Однако известный способ имеетпредел чувствительности определенияна уровне 10-10и непригодендля контроля металлов более высокойст пени чистоты,15Наиболее близким к предлагаемому является способ определения содержания примесей в олове путем измерения остаточного сопротивления, Остаточноесопротивление, - физическоесвойство металла, которое зависитот содержания в нем посторонних веществ и поэтому может служить мерой при оценке чистоты металла, Хотяэкспериментальные и расчетные зна 1 ения остаточных сопротивлений неочень хорошо согласуются между собой, в настоящее время этот методпрактически единственный для оценкичистоты металлов, недоступных методам аналитической химии. ЗОДля измерения остаточного сопротивления измеряют сопротивление одного и того же образца при комнатной(293 К) 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 сжидким гелием и гелиевой криогеннойтехникой,что доступно только крупным физическим лабораториям.Цель изобретения - упрощение процесса определения суммарного содержа ния примесей в олове высокой чистоты.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения содержания примесей в олове путем из Омерения физических свойств металла,измеряют скорость фазового перехода белого олова в серое при заданной температуре и сравнивают еесо скоростями перехода эталонов при 55той же температуре.Факт влияния примесей и температуры на скорость фазового перехода ,олова известен давно. Одни примеси(ЯЬ, РЬ, В 1) тормозят, другие 60 (А 1, Еп, 6 е, Сч) ускоряют, третьи почти не влияют на скорость перехода, При значительных содержаниях примесей не могло быть однозначной зависимости скорости перехода от чис тоты металла, так как примеси разного характера могли вступать вовзаимодействие между собой, компенсировать или усиливать свое влияние.Установлено, что если в металлевысокой чисготы содержание примесей10мас.% и ниже, систему металлпримеси можно считать бесконечноразбавленным раствором, где примесиуже не взаимодействуют друг с другом, а действуют как точечные отклонения от идеальности. В этом случаевсе точечные нарушения тормозятпроцесс фазового перехода и его скорость от суммарного содержания примесей зависит монотонно.Фазовый переход имеет место притемпературак от +13,2 до -200 С,. оданако наиболее удобно производитьизмерение его скорости в интервалеот -5 до -40 ОС, так как при этихтемпературах скорость достаточно велика, а криостат на эти температурыпросто изготовить в любой лаборатории,Способ осуществляют следующим образом.Образцы исследуемого олова и эталоны с известными характеристикамипо чистоте переплавляют в глубокомвакууме в стандартной разборной кварцевой форме, При этом все образцы оказываются с одинаковой геометриеи итермической предысторией. Полученныеобразцы заракают с одной сторонызатравкой - порошком серого олова(или 1 п БЬ, или Сд Те) вдавливаниеми помещают:в криостат с заданной температурой. Когда образцы затравятся,что отчетливо видно по изменениюцвета из белого в серо-черный и увеличению объема (6 Ч = 2 бЪ), и процессперейдет в стационарный режим, производят замеры скорости фазового перехода любым методом (по линейному перемещению фронта перехода, измерением сопротивления или объема образца и т.п.), Целесообразно производить последовательно несколько измерений во времени, чтобы ошибку одного измерения исправить графическимпостроением, из которого определяютсреднюю скорость, Полученные значения средних скоростей перехода наносят на график зависимости скорос 1 ти перехода от чистоты, напримервеличины остаточного сопротивления,известного для эталонов. По значению скоростей перехода неизвестныхобразцов из графика определяют величину их остаточного сопротивления,Проверка полученного значения прямым измерением остаточного сопротивления показывает удовлетворительнуюсходимость этих результатов в пределах допустимой ошибки измерений2.П р и м е р 1. При температурео1057825 30,500 41.200 51.900 59.200 68.800 22.300 1,25 1,33 1,39 И, мм/ч 1,17 1,47 1,43 Составитель С,БеловодченкоРедактор Н.Безродная Техред Л.Микеш Корректор А. Ильин Заказ 9575/45 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 перехода для образцов олова разной чистоты с известным отношением сопротивлений , и для неизвестного обизца, Для неизвестного образца значение скорости фазового перехода равно 1,37 и соответствует значению47.500Измеряют отношение сопротивлений 4 для этого образца прямым методом. Полученное значение - 46.800, что лежит в пределах ошибки опыта. Относительная ошибка +1,5.П р 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 Скак в примере 1, которая оказывается равной 1,41 мм/ч и соответствует значению остаточного сопротивления 55-,000. Проверка прямым измерением Скорость перехода (Х) образцов олова и их остаточйое сопротивлениеприведены в таблице. 15дает значение , = 55.400. Относи"тельная ошибка - 0,8, допустимая 12. Применение предлагаемого способаконтроля олова высокой чистоты путем измерения скорости фазового прев"ращения позволяет. простыми и доступ"ными средствами оценить содержаниепримесей по аналогии с методом ос 25 таточного сопротивления, причемдляэтого не требуется сложная дорогостоящая криогенная аппаратура и жидкий гелий. Построив однажды калиб-,ровочный график зависимости скоросЗО.ти перехода .от чистоты по эталоннымобразцам, им можно пользоваться втечение многих лет,