Разработка способа получения ультрадисперсных порошков молибдена азотно-водородным восстановлением парамолибдата аммония

• Автор: Едренникова, Елена Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Аналитический обзор источником состояние вопроса

1.1 Структура и области использования молибдена и молибденовой продукции

1.2 Технология молибдена

1.2.1 Способы получения металлического молибдена

1.2.1.1 Физикохимия и технология восстановления гриоксида молибдена водородом

1.2.1.2 Восстановление парамолибдата аммония водородом

1.2.1.3 Получение молибдена из галогенидов

1.2.1.4 Получение молибдена из карбонила

1.2.1.5 Металлотермические способы восстановления молибдена из оксидов

1.2.2 Порошковая металлургия молибдена

1.3 Перспективы развития способов управляемого совершенствования структуры и свойств порошков молибдена
1.3.1 Современные методы получения нанопорошков
1.4 Задачи исследования
2 Исследование физикохимических особенностей восстановления парамолибдата аммония в азотноводородных средах
2.1 Исследование особенностей разложения парамолибдата аммония в азотноводородных средах
2.1.1 Специальная экспериментальная установка
2.1.2 Методика эксперимента
3 Изучение процесса получения ультрадисперсных порошков молибдена высокой чистоты восстановлением парамолибдата аммония в азотноводородных средах
3.1 Особенности процесса многостадийной кристаллизационной очистки парамолибдата аммония
3.2 Исследование кинетики процесса восстановления парамолибдата аммония в азотноводородных средах
3.2.1 Специальная экспериментальная установка
3.2.2 Методика эксперимента
3.2.3 Кинетические параметры и особенности восстановления
3.3 Оптимизация параметров процесса
3.3.1 Методика получения ультрадисперсных порошков молибдена высокой чистоты
4 Исследование механизма формирования ультрадисперсных порошков молибдена в процессе азотноводородного восстановлении парамолибдата аммония
4.1 Теоретические модели превращений в системе газтвердое тело
4.2 Исследование механизма превращения зерен
4.2.1 Методика эксперимента
4.2.2 Особенности формирования ультрадисперсной целевой фазы
5 Структура и свойства порошков молибдена
5.1 Определение химического состава порошков
5.1.1 Определение химического состава методом рентгенофазового анализа РФА
5.1.2 Определение химического состава методом ренпеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС
5.1.3 Определение химического состава методом электронной ожеспектроскопии ЭОС
5.1.4 Полный химический анализ методом искровой массспектрометрии
5.1.5 Определение газообразующих примесей
5.2 Определение структуры порошков
5.2.1 Определение структуры и химического состава методами растровой электронной микроскопии РЭМ и энергодисперсионной спектрометрии
5.2.2 Определение структуры методом просвечивающей электронной микроскопии ПЭМ
5.2.3 Определение структуры методом атомносиловой микроскопии АСМ
5.3 Технологические свойства
6 Разработка технологической схемы процесса получения ультрадисперсных порошков молибдена высокой чистоты восстановлением парамолибдата аммония в азотноводородных средах
6.1 Разработка схемы экспериментальной установки получения порошков молибдена
6.2 Разработка технологической схемы
6.2.1 Описание технологической схемы
6.2.2 Материальный баланс предлагаемой технологической схемы 1
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В последние годы существенно возросла потребность микро и оптоэлектроники в высокочистых порошках молибдена М, в частности для производства распыляемых мишеней длянанесения тонких пленок на оптические стекла, получения слоев с заданными свойствами . Не смотря на то, что металлические мишени относятся к довольно узкому сегменту рынка, эта область интересна тем, что здесь концентрируются новейшие разработки в области металловедения и металлообработки. Всевозрастающие требования к материалам для распыления катодам в основном предъявляются к двум параметрам чистоте и однородности морфологии. Чистота оказывает существенное влияние на эксплуатационные и временные характеристики получаемых пленок и слоев. Среди примесей, оказывающих наибольшее отрицательное влияние на качество слоев а, следовательно, микросхем и приборов отмечают уран, торий, примеси щелочных и щелочноземельных металлов, примеси внедрения. В современных магнетронах подложка, на которую наносится слой, находится в статическом состоянии, поэтому резко возрастают требования к структуре металла и гомогенности зерна и примесей по всему объему материала мишени, иначе невозможно получить однородные характеристики. В технологии производства микросхем, среди многообразия категорий функциональных слоев, молибденовые слои используют в качестве проводящих и барьерных. Ультрадисперсные монофракционные порошки молибдена применяются для изготовления ряда ответственных деталей и металлизации корпусов электронных приборов, для получения катализаторов на основе молибдена и молибденовых покрытий и других специальных целей , . В ряде прикладных задач, таких как оптическая диагностика в термоядерных реакторах и оптические системы, рассчитанные на длительную эксплуатацию в космосе, предъявляются повышенные требования по устойчивости зеркал к физическому распылению потоком высокоэнергетических частиц в вакууме при наличии радиационного фона. Молибден является перспективным материалом, соответствующим требованиям, которые предъявляются к металлическим зеркалам, использующимся в качестве оптических элементов в таких условиях , . В настоящее время активно развиваются технологии лазерного синтеза объемных изделий ЗЭпрототипирование, преимуществом которых является сокращение сроков проектирования и создания макетов новой техники. Проблема получения объмных микрокристаллических материалов и тонкодисперсных порошков металлов, сплавов и соединений, предназначенных для различных областей техники, продолжает оставаться актуальной и широко обсуждается в современной научнотехнической литературе. Объмные микрокристаллические материалы можно получать непосредственно из объемных крупнозернистых и аморфных материалов или же методами порошковой технологии включая компактирование прессование и спекание из тонкодисисрсных порошков. Послойное селективное лазерное спекание СЛС перспективный метод синтеза объемных изделий с градиентными свойствами из ультрадисперсных порошков металлов в частности, VI группы для металлургической, авиационнокосмической

и других отраслей промышленности. СЛСтехнологии нанопорошковых материалов позволяют получать конструкционные материалы с высокой прочностью, твердостью и износостойкостью при достаточно большой пластичности. Повышение требований к качеству молибденовых металлических порошков, основными показателями которого являются чистота и дисперсность, обуславливают необходимость разработки способов их получения, открывающих перспективы управляемого совершенствования структуры и свойств порошков. Анализ научнотехнической и патентной информации показал, что основным промышленным способом производства молибдена является восстановление чистого триоксида молибдена водородом, в результате которого получают порошкообразный металл, перерабатываемый затем в компактные заготовки методами порошковой металлургии или плавкой , . Этим этапом определяются свойства получающегося порошка, такие как средний размер зрен, удельная поверхность и чистота. Вышеназванные методы получения имеют ряд недостатков и ограничений.