оксидирование

ОКСИДИРОВАНИЕ

создание оксидной пленки на поверхности изделия или заготовки в результате окислительно-восстановит. реакции. О. преим. используют для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования ди-электрич. слоев. Различают термич., хим., электрохим. (или анодные) и плазменные методы О.

Термическое О. обычно осуществляют при нагр. изделий в атмосфере, содержащей O2 или водяной пар. Например, термическое О. железа и низколегир. сталей, называемое воронением, проводят в печах, нагретых до 300–350 °C, или при непосредств. нагревании изделий на воздухе, добиваясь необходимого цвета обрабатываемой поверхности. Легир. стали термически оксидируют при более высокой температуре (400–700 °C в течение 50–60 мин. Магнитные железоникелевые сплавы (пермаллои) оксидируют при 400–800 °C в течение 30–90 мин. Термическое О. — одна из важнейших операций пла-нарной технологии; создаваемые диэлектрич. пленки защищают готовые полупроводниковые структуры от внеш. воздействий, изолируют активные области дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем. Наиб. часто термическое О. применяют при изготовлении кремниевых структур. При этом Si окисляется на глубину ок. 1 мкм при 700–1200 °C. С нач. 80-х гг. в производстве кремниевых больших интегральных схем О. проводят при повышенном (до 107 Па) давлении O2 или водяного пара (термокомпрессионное О.).

При химическом О. изделия обрабатывают растворами или расплавами окислителей (нитратов, хроматов и др.). Химическое О. используют для пассивации металлических поверхностей с целью защиты их от коррозии, а также для нанесения декоративных покрытий на черные и цветные металлы и сплавы. В производстве электровакуумных приборов его применяют для чернения масок цветных кинескопов и др. деталей с целью получения поверхности с низким коэф. отражения света и высоким коэф. теплового излучения. Химическое О. черных металлов проводят в кислотных или щелочных составах при 30–100 °C. Обычно используют смеси соляной, азотной или ортофосфорной кислот с добавками соед. Mn, Ca(NO3)2 и др. Щелочное О. проводят в растворе щелочи с добавками окислителей при 30–180 °C. Оксидные пленки на поверхности черных металлов получают также в расплавах, состоящих из щелочи, NaNO3 и NaNO2, MnO2 при 250–300 °C. После О. изделия промывают, сушат и иногда подвергают обработке в окислителях (K2Cr2O7) или промасливают.

Химическое О. применяют для обработки некоторых цветных металлов. Наиб. широко распространено химическое О. изделий из магния и его сплавов в растворах на основе K2Cr2O7. Медные или медненные изделия окисляют в составах, содержащих NaOH и K2S2O8. Иногда химическое О. используют для О. алюминия и сплавов на его основе (дуралюми-нов). В состав раствора входят H3PO4, CrO3 и фториды. Однако по качеству оксидные пленки, полученные химическим О., уступают пленкам, нанесенным методом анодирования.

Электрохимическое О., или анодное О. (анодирование; см. электрохимическая обработка металлов), деталей проводят в жидких (жидкостное О.), реже в твердых электролитах. Поверхность окисляемого материала имеет положит, потенциал. Жидкостное О. в водных и неводных растворах электролита применяют для получения защитных, декоративных покрытий и диэлектрич. слоев на поверхности металлов, сплавов и полупроводниковых материалов при изготовлении приборов со структурами металл-диэлектрик-полупроводник и СВЧ интегральных схем, оксидных конденсаторов, коммутац. плат на основе алюминия и др. Наиб. широко анодное О. используют для нанесения оксидных слоев на конструкции из А1 и его сплавов. При этом получают защитные (толщиной 0,3–15 мкм), износостойкие и электроизоляционные (2–300 мкм), цветные и эматаль-покрытия (эмалеподобные), а также тонкослойные (0,1–0,4 мкм) оксидные пленки. Для образования толстых оксидных слоев применяют в осн. растворы H2SO4 и CrO3. Тонкие оксидные пленки получают в растворах на основе H3PO4 и H3BO3. Цветное анодирование проводят в растворах, содержащих орг. кислоты (щавелевую, малеиновую, сульфосалициловую и др.). Эматаль-покрытия получают в электролитах, содержащих, как правило, CrO3. Анодирование магния и его сплавов осуществляют в растворах, содержащих NaOH, фториды, хрома-ты металлов. Анодное О. стали проводят в растворах щелочи или CrO3. Методы анодного О. получают распространение в полупроводниковой технологии, особенно для получения оксидных слоев на полупроводниках типа AIIIBV, АПВVI и т. п.

Плазменное О. проводят в кислородсодержащей низкотемпературной плазме, образуемой с помощью разрядов постоянного тока, ВЧ и СВЧ разрядов. Таким способом получают оксидные слои на поверхности кремния, полупроводниковых соед. типа AIIIBV при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем, при создании туннельных переходов на основе пленок Nb и Pb в крио-электронных интегральных схемах, а также для повышения светочувствительности серебряно-цезиевых фотокатодов. Разновидность плазменного О. — ионно-плазменное О., проводимое в высокотемпературной кислородсодержащей плазме СВЧ или дугового разряда в вакууме (ок. 1 Па) и температуре обрабатываемой поверхности не выше 430 °C. При таком способе О. ионы плазмы достигают поверхности изделия с энергиями, достаточными для их проникновения в поверхностный слой и частичного его распыления. Качество оксидных пленок, полученных этим методом, сравнимо с качеством пленок, выращенных при термическом О., а по некоторым параметрам превосходит их.

Лит.: Донован Р.-П., Смит А.-М., Берри Б.-М., Основы технологии кремниевых интегральных схем. Окисление, диффузия — эпитаксия, пер. с англ., М., 1969; Лайнер В. И., Защитные покрытия металлов, М., 1974; Технология тонких пленок. Справочник, пер. с англ., т. 1–2, М., 1977; Справочник по электрохимии, под ред. Л. М. Сухотина, Л., 1981.

Ю. Н. Ивлиев

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. Оксидирование — (нем. oxydieren — окислять, от греч. oxýs — кислый) преднамеренное окисление поверхностного слоя металлических изделий. Образующиеся в результате О. окисные пленки (см. Окалина) предохраняют изделия от коррозии (См. Большая советская энциклопедия
  2. оксидирование — -я, ср. тех. Действие по знач. глаг. оксидировать. Малый академический словарь
  3. оксидирование — Целенаправленное промышленное окисление поверхности металлических изделий. Образующаяся в результате оксидирования окалина предохраняет изделия от коррозии, служит электроизоляцией, является основой для нанесения защитных покрытий – лаков, красок... Техника. Современная энциклопедия
  4. оксидирование — Оксид/и́р/ова/ни/е [й/э]. Морфемно-орфографический словарь
  5. оксидирование — орф. оксидирование, -я Орфографический словарь Лопатина
  6. оксидирование — ОКСИДИРОВАНИЕ см. Оксидировать. Толковый словарь Кузнецова
  7. оксидирование — ОКСИД’ИРОВАНИЕ, оксидирования, мн. нет, ср. (спец.). Действие по гл. оксидировать; поверхностное окисление металлов. Толковый словарь Ушакова
  8. Оксидирование — Или поверхностное окисление металлов — употребляется для практических целей (предохранение от внешних влияний) или же с целью придать поверхности предмета ту или иную окраску. Очень часто неправильно называют... Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  9. ОКСИДИРОВАНИЕ — ОКСИДИРОВАНИЕ (от нем. oxydieren — окислять) — преднамеренное окисление поверхности металлов и полупроводниковых материалов химическим, электрохимическим (анодирование) или другим способом. Большой энциклопедический словарь
  10. оксидирование — оксидирование ср. Процесс действия по гл. оксидировать Толковый словарь Ефремовой