Благородные металлы

Группу благородных металлов (серебро, платина, палладий, зо­лото) составляют металлы, обладающие наибольшей химической стойкостью к условиям окружающей среды и действию агрессив­ных сред (кислот, щелочей). Основные свойства благородных металлов приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Основные свойства благородных металлов

Серебро Ag. Серебро – белый блестящий металл со следующими свойствами:

- самый электропроводный металл (удельное электрическое сопро­тивление при нормальной температуре ρ = 0,016 мкОм·м);

- имеет высокие механические свойства (предел прочности при ра­стяжении σ_р = 200 МПа, относительное удлинение при разрыве ∆l/l примерно 50%), что позволяет промышленно изготавливать про­водники различного диаметра, включая микропровода диаметром 20 мкм и менее;

- при вжигании или напылении образует прочные покрытия на диэлектриках;

- при повышенных температурах и влажности атомы серебра миг­рируют по поверхности и внутрь диэлектрика, вызывая нарушение работы устройства;

- химическая стойкость ниже, чем у других благородных металлов;

- образует окислы с высокой электропроводностью;

- образует пленки сернистых соединений Ag₂S с повышенным удельным сопротивлением, что требует защиты серебряных покрытий лака­ми или тонким слоем более стойкого металла, например палладия;

- остродефицитный материал.

Серебро применяется в широкой номенклатуре контактов в ап­паратуре разных мощностей. Высокие значения удельных теплоем­кости, теплопроводности и электрической проводимости серебра обес­печивают по сравнению с другими металлами наименьший нагрев кон­тактов и быстрый отвод теплоты от контактных точек. Серебро применяют также для непосредственного нанесения на диэлектрики, в качестве электродов, в производстве керамических и слюдяных конденсаторов. Для этого применяют метод вжигания или испарения в вакууме. Серебром покрывают внутренние поверхности волноводов для получе­ния слоя высокой проводимости. С этой же целью серебрению подвер­гают проводники высокочастотных катушек. Ag входит в состав при­поев.

Платина Pt. Платина – светло-серый металл со следующими свой­ствами:

- не соединяется с кислородом;

- наиболее химически стойкий (устойчив к большинству кислот);

- имеет высокую пластичность (предел прочности при растяже­нии после отжига σ_p примерно 150 МПа, относительное удлинение при разрыве ∆l/l 30...32%);

- легко поддается механической обработке;

- образует спаи с легкоплавкими стеклами благодаря близости коэффициентов линейного расширения;

- редко применяется по причине высокой стоимости.

Платину используют как материал для сеток в мощных генера­торных лампах, при изготовления термопар в паре с платинородием для измерения высоких температур (до 1600°С), для особо тон­ких нитей (диаметром примерно 1 мкм) в подвижных системах элек­трометров. Платина входит в состав проводящих паст, вжигая ко­торые на монолитные керамические конденсаторы, получают элек­троды.

Вследствие малой твердости платина редко используется для кон­тактов в чистом виде, но служит основой для некоторых контактных сплавов. Наиболее распространенными являются сплавы платины с иридием; они не окисляются, имеют высокую твердость, малый меха­нический износ, допускают большую частоту включений, однако доро­ги и применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую надежность контактов.

Палладий Pd. Палладий – белый пластичный металл, по многим свойствам близкий к платине, в ряде случаев служит его замените­лем, так как дешевле ее в 4–5 раз. Использование палладия в электровакуумной технике обусловлено его способностью интенсив­но поглощать водород. Последний в отличие от других газов диффун­дирует в палладий при сравнительно низких температурах (150–300°С) и избыточном давлении 0,015–0,1 МПа, а затем вновь выделяется в чистом виде при нагревании палладия в вакууме до температур 350–500°С. Твердый палладий поглощает более чем 850-кратный объем водорода по отношению к собственному объему. Выделенным из палла­дия чистым водородом наполняют некоторые типы газоразрядных при­боров.

Благодаря высокой проницаемости для водорода его приме­няют в электровакуумной технике для очистки водорода.

Золото Аu. Золото – металл желтого цвета со следующими свой­ствами:

- имеет высокую пластичность (относительное удлинение при раз­рыве ∆l/l 40%), что позволяет получать фольгу толщиной 0,08 мкм и менее (это в 250 раз тоньше человеческого волоса);

- коррозионную стойкость к образованию сернистых пленок при комнатной температуре и при нагревании;

- химическую стойкость.

Золото в чистом виде и в виде сплавов с платиной, серебром, ни­келем, цирконием, имеющими повышенную твердость, хорошую эро­зионную и коррозионную стойкость, применяют для изготовления прецизионных контактов, малогабаритных реле, электродов фото­элементов, для вакуумного напыления тонких пленок полупровод­никовых и гибридно-пленочных интегральных схем, золочения кон­тактных поверхностей электронных ламп СВЧ, корпусов микросхем.

Тонкие пленки золота применяются в качестве полупрозрачных электродов в фоторезисторах и полупроводниковых фотоэлементах, а также в качестве межсоединений и контактных площадок в пленочных микросхемах. В последнем случае из-за плохой адгезии к диэлект­рическим подложкам пленки золота наносят обычно с адгезионным под­слоем (чаще всего хрома). В контактах золота с алюминием происходит постепенное образование ряда интерметаллических соединений, обла­дающих повышенным удельным сопротивлением и хрупкостью. Поэто­му контакты тонких пленок золота и алюминия ненадежны.