耐热合金成分分析标准物质

合金真的有那么难消解吗？合金（alloy）是指一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物。常用的合金有哪些常用的合金包括：耐腐蚀合金、 耐热合金 、高强度不锈钢等。尽管标准不锈钢不易腐蚀，但在条件苛刻的环境中，所造成的腐蚀仍可能会导致材料中出现孔隙。由于镍可有效提高耐高温的强度，而铬，硅和铝可提供抗氧化保护。人们通过添加适当分量的铬，钼，镍和其他合金金属，用以提供全面的腐蚀防护，改进不锈钢的质量，并提高对晶界腐蚀，点蚀，缝隙腐蚀以及应力腐蚀开裂的抵抗能力。高性能的合金材料具有高耐腐蚀性，耐热性，高强度等特征，并可应用于一些条件苛刻的环境，如脱盐，原子能，半导体，太阳能电池和燃料电池等先进技术领域。消解合金样品面临的挑战分析并测试合金中元素的组成和元素的含量成为控制合金材质的关键。合金的主要成分来自矿物冶炼，以镍铁合金为例，它的生产工艺在世界范围内比较成熟的是利用红土镍矿进行火法冶炼。火法冶炼镍铁指：在高温条件下，以C（或Si）用作还原剂，对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物（如FeO）进行还原而得。除此以外，合金中还含有碳、硅、硫、磷等其他杂质，这对消解合金样品带来一定的挑战。然而在安东帕Multiwave 5000面前一切将变得非常简单安东帕Multiwave 5000系列微波消解仪试验方案仪器：Multiwave 5000，20SVT50 转子样品样品名称标准型号Hastelloy C22NiCr21Mo14WStainless Steel 1.4404EN: X2CrNiMo17-12-2Stainless Steel 1.4301EN: X5CrNi18-10FeTi 7039EN: X5CrNi18-10Ferrochrome 471EN: X5CrNi18-10Hastelloy C22是一种全能的镍铬钼钨合金，比其他的现有的镍铬钼合金拥有更好的总体抗腐蚀性能；不锈钢1.4404则更耐氯化物侵蚀，因此可在盐水环境中使用。该钢经过改良可加工，具有非常好的耐腐蚀性，通常用于建筑和建筑业，用于关键部件的应用；不锈钢1.4301具有基本的耐腐蚀性，故经常应用于日常产品中，例如橱柜、热水器、锅炉、汽车配件等；FeTi 7039和Ferrochromium 471是来自钢铁厂的工艺样品。FeCr合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢是航空、宇航、汽车、造船以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料 消解程序首先称取200mg细粉的样品至消解管中，过程中要避免由于静电吸引而弄脏容器壁。先添加HCl（盐酸），以防止样品钝化，几分钟后加入硝酸、氢氟酸。在加酸过程中，若发现有剧烈反应，应将样品在通风橱中静置待反应缓和，然后再继续添加酸。值得一提的是，并非所有种类的钢和合金样品都必须添加氢氟酸。 如果样品中含有硅，则HF的添加尤为重要。在添加了相应的酸和进行预反应之后，将容器密闭并插入转子中，开始消解程序。温度程序消解效果使用Multiwave 5000 成功地消解了200mg样品，用去离子水稀释至40 mL后，消化的溶液呈绿色（源自高Cr浓度）或呈浅黄色。 不论颜色如何，所有样品均被完全消解。样品消解效果样品消解效果样品消解效果⬅ 向左滑动试验结论配备Rotor 20SVT50的安东帕Multiwave 5000系列微波消解仪是一种功能强大的配置，可用于对苛刻的无机基质进行快速可靠的高端样品消解。本次试验成功地证明了Multiwave 5000可以方便地在常规基础上完全消化各种钢和高性能合金。Multiwave 5000系列配备的SmartVent技术以及SVT50容器可在高温下提供更多的样品量。SmartTemp技术可确保对反应性样品进行快速可靠的温度控制，在强力排气的情况下。SmartVent检测器可通过增加排气量来快速去除蒸汽。

分析仪器在集成电路技术发展中具有非常重要的地位。它们在材料分析、工艺监控、失效分析和研发支持等方面都发挥着不可或缺的作用，为推动集成电路技术的进步提供了强有力的支持。随着技术的不断发展，分析仪器的种类和性能也在不断提高和完善，为集成电路技术的持续创新提供了有力保障。2023年11月30日，第八届分析仪器学术大会（ACAIC 2023）同期将特别举办“集成电路技术发展与分析仪器创新论坛”，诚挚邀请关心集成电路技术发展与分析仪器创新的业内外人士参会。组织机构中国仪器仪表学会分析仪器分会中国科学院半导体所集成技术中心冠名赞助上海精测半导体技术有限公司报告日程主持人：中国科学院微电子研究所李超波研究员、中国科学院半导体研究所王晓东研究员报告人简介刘慧勇，杭州士兰微电子股份有限公司先进功率系统研究院院长，在芯片行业有22年从业经验，工作内容涉及芯片的设计、制造与封装。王轶滢，上海集成电路材料研究院性能实验室总监，从事光电半导体与集成电路领域技术研发、战略研究与规划工作多年，获得多项发明专利与软件著作权。曾带领团队完成我国首款国产商用皮秒全光纤激光器，以及多款国内领先的超短脉冲光纤激光器的开发。后从事科技战略研究，研究范围包括半导体技术与产业研究、宏观及科技政策分析、科技管理机制创新等等，曾完成多项中科院、上海市及其他单位战略研究课题。现作为科研支撑骨干参与国家重大项目实施，并承担负责上海市及国家集成电路材料重大项目测试平台课题，具体筹划、组建及运营集成电路材料分析公共服务平台，支持各项技术攻关任务实施，推进集成电路材料测试的科学评价体系建设，加速促进国产化替代。郑琦，博士，毕业于江苏大学材料科学与工程学院，主要研究方向为耐热合金成分设计及高温氧化性能研究，主要运用TEM、FIB/TKD和SEM等显微表征技术研究其机制，在《MSEA》、《Rare Metals》等期刊发表论文近10篇。毕业后加入上海精测半导体技术有限公司，目前主要负责公司自研聚焦离子束/电子束双束显微镜产品应用、培训、市场推广和部分研发工作，参与国家基础科研条件与重大科学仪器设备研发项目：聚焦离子束/电子束双束显微镜，对电子显微镜的相关应用有多年的实操经验。闫方亮，中科院半导体所博士，米格实验室创始人，宽禁带半导体技术创新联盟副秘书长，全国科技装备业商会半导体专委会副秘书长、中关村芯学院高级讲师、国际半导体协会SEMI化合物半导体分技术委员会委员。曾参与多项国家973课题，重点研发计划及青年基金项目，2016年毕业后投身至半导体行业，专注半导体行业第三方共享实验室平台的建设。颜伟，来自于中国科学院半导体研究所集成技术与工程研究中心，高级工程师。2007年在南开大学物理学院取得理学学士学位，2013年在中国科学院半导体研究所取得工学博士学位。主要科研方向是：氮化镓基射频及太赫兹器件。博士毕业后在一直半导体所集成中心工作。负责包括电子束曝光系统和时域热反射测试系统在内的近10台套设备和系统的管理、维护、工艺开发和对外加工服务工作。承担国家级项目3项，参与6项。发表论文20余篇，申请专利10项。屈芙蓉，中国科学院微电子研究所高级工程师，毕业于于北京理工大学光电工程系。长期从事微电子工艺和装备研发相关工作，成功研制多台套集成电路装备，如：ICP、RIE、PECVD、ALD、PVD、超高真空系统及桌面式曝光机等。作为项目负责人/课题负责人，主持中科院重大科研仪器研制项目、国家重点研发、基金重大仪器等项目研制，主要从事微纳加工新原理设备与材料制备的研究。先后获得中科院集成电路系列科教融合设备研发及实践教育教学成果特等奖、北京市科技三等奖。关于ACAIC 2023第八届中国分析仪器学术大会（ACAIC 2023）定于2023年11月28-30日在浙江杭州召开。主题为“分析仪器创新进展、挑战及对策”，将邀请科技管理人员、院士、知名学者和青年科技工作者参会并作学术报告。会议包括：大会特邀报告、分会邀请报告、专题报告与讨论、论文墙报展讲、仪器展商/公司交流会等。同期还将举行分析仪器、关键部件展览。会议规模预计超过500人。主办单位：中国仪器仪表学会分析仪器分会承办单位：浙江大学生物医学工程与仪器科学学院中国计量大学计量测试工程学院专题论坛：1、体外诊断仪器创新论坛2、质谱仪器创新论坛3、色谱仪 器创新 论坛 4、热分析与量热仪器创新论坛 5、集成电路技术发展与分析仪器创新论坛6、科研仪器技术创新与标准化论坛7、电子显微镜创新论坛8、生命科学仪器创新论坛 9、生物光学成像技术创新论坛10、科学仪器在临床中的转化应用论坛11、分析仪器关键部件创新进展论坛详细信息请见：第八届中国分析仪器学术大会（ACAIC 2023）通知（第二轮） 报名参会点击或扫描二维码报名参会会议地址杭州太虚湖假日酒店参会赞助联系孙立桐（电话：15801142901，微信同号；邮箱：slt@fxxh.org.cn）

钴是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属，钴（Co）原子序数为27，位于元素周期表第八族，原子量为58.93，它的主要物理、化学参数与铁、镍接近，属铁族元素。钴是一种高熔点和稳定性良好的磁性硬金属。它是制造耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，广泛用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。因此，它是一种重要的战略物资。 钴产业链主要由上游钴矿石的开采、选矿，中游冶炼加工以及下游终端应用组成。下游消费方面，虽然钴应用领域广泛，高温合金、硬质合金和磁性材料等领域都有钴的身影，但有约60% 的钴用在电池领域。 上游钴矿：单独钴矿床一般分为砷化钴矿床、硫化钴矿床和钴土矿矿床三类。钴除单独矿床外，大量分散在夕卡岩型铁矿、钒钛磁铁矿、热液多金属矿、各种类型铜矿、沉积钴锰矿、硫化铜镍矿、硅酸镍矿等矿床中，其品位虽低，但规模往往较大，是提取钴的主要来源。我国钴资源主要分布在甘肃、山东、云南、青海、河北及山西。 中游冶炼：钴中游冶炼的一大特点是中游冶炼产品众多，存在多条加工链条，如“钴精矿-硫酸钴 -四氧化三钴”、“ 钴精矿-氯化钴-四氧化三钴”、“钴精矿-氯化钴-碳酸钴-四氧化三钴”、“钴精矿-氯化钴-碳酸钴-钴粉”和“钴精矿-氯化钴-草酸钴-钴粉”等。这些钴产品中，硫酸钴和氯化钴是最为重要的中间品。其中，硫酸钴亦可直接应用于生产 3C 使用的钴酸锂电池。四氧化三钴则是最为重要的偏下游产品主要用于锂电池正极材料和磁性材料，用于新能源汽车的锂动力电池 。钴产品工艺流程图 电池级氧化钴主要用于锂离子电池正极材料钴酸锂的生产,其性能对钴酸锂材料性能,继而对电池的充放容量、使用寿命等有重要影响。用于电池的氧化钴除了严格的化学成分要求外,对物理指标,特别是粒度组成与分布和松装密度,有特别的要求。以碳酸盐沉淀制备前驱体,氧化煅烧后制备氧化钴的合成工艺为例： 试验结果表明，不同钴量与碳酸盐配比、晶型改变剂的选择、温度、反应时间、钴溶液浓度等都会对碳酸钴的粒度、形貌产生影响。除此之外，现有研究认为，钴盐前驱体颗粒形貌决定着钴粉颗粒形貌，后者对前者有很大的依赖性和继承性。图一：碳酸钴低倍（左）和高倍（右）表面形貌 扫描电镜作为材料表征利器，可以很好的用来观察碳酸钴颗粒粒度和表面特征；如图一所示，采用赛默飞Apreo2场发射扫描电镜拍摄。 Apreo 2具有业内最强的低电压超高分辨性能，分辨率可达到0.8nm（1kV），可以呈现材料最表面的真实形貌衬度，同时兼具高质量成像和多功能分析性能于一体，是科研和生产质控必不可少的理想分析平台。利用Apreo 2仓室内ETD探头，统计碳酸钴粒径，并获得其颗粒形态呈球形；同时在低电压800V条件下，利用镜筒内高分辨形貌探测器T2观察到碳酸钴表面呈不规则的台阶状。 再经过高温煅烧、干燥，即可获得电池级氧化钴原料。同样利用Apreo 2进行观察，发现氧化钴粒径大小近似于碳酸钴，如图二-a；进一步放大，其呈不规则分布，且表面光滑，如图二-b；Apreo 2镜筒内可同时放置3个探测器，再分别利用镜筒内成分探测器T1和形貌探测器T2观察样品表面，如图二-c和图二-d，获得氧化钴成分分布和一次颗粒表面特征。图二：不同探测下氧化钴形貌特征图 氧化钴作为重要的原材料，主要用来合成电池正极材料钴酸锂。钴酸锂(LiCoO2)是开发最早，应用最广的正极材料，其具备生产工艺难度低、工作电压高、释放电流稳定、循环寿命长的优点，但在高电压下LiCoO2晶格内部应力增大，引起结构坍塌和剧烈的界面副反应会导致电池性能不可逆恶化，因此需要对钴酸锂材料进行改性以提高其电化学性能。 表面包覆改性是通过表层包覆一层其他材料，从而能够抑制材料表层产生缺陷，提高材料结构的稳定性，改善在高电压下钴酸锂材料由于相变产生缺陷影响材料结构和电池性能的改性方法，其中大部分种类氧化物、各种导电石墨材料、无机酸盐中的磷酸盐和钛酸盐等都是被大量研究的包覆材料。 对于钴酸锂正极表面包覆物的观察，是分析改性后材料性能优劣的重要方法。利用Apreo 2在低电压下优异的表现能力，结合高灵敏度T1探测器，清晰观察到颗粒表面的包覆物分布状态，如下图三；而T2探测器主要用于观察颗粒表面形貌细节。图三：钴酸锂成分分布（左）和形貌特征图（右） 电池材料是钴的最主要消费材料之一，中国电池行业金属钴的消费量占中国金属钴总消费的60%左右。在电池材料生产中，用钴量大的主要是锂离子电池材料正极材料钴酸锂和三元材料，其他使用分别用在储氢合金、球镍等。虽然钴酸锂在电池行业正极材料中有被替代的风险，但是新能源汽车带动锂电池的需求增长和三元材料的使用，使钴在锂离子电池行业的需求量将会继续上升。参考文献1.钴产业链介绍--兴业经济研究咨询股份有限公司，20172.刘诚.电池级氧化钴的研制[J].有色金属,20023.董贵有 韩厚坤 王朝安 张志平 曲鹏.碳酸钴原料粒度对钴粉形貌影响的研究[J].硬质合金,20214.刘巧云 祁秀秀 郝卫强.锂电池用正极材料钴酸锂改性研究进展[J].电源技术,20225.徐爱东、杨晓菲. 全球钴市场现状[J].中国钴业分会报，20106.全球钴市场开启“扫货”模式[J].现代矿业,20187.钴产业链全景图-粉体网，2021