Edelmetalltiegel: Arten und Anwendungen

Einführung

Edelmetalltiegel sind aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit gegenüber Hitze und chemischer Korrosion unverzichtbare Werkzeuge für verschiedene Hochtemperaturanwendungen. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die Arten und Anwendungen von Edelmetalltiegeln:

Arten von Edelmetalltiegeln

1. platinhaltige Tiegel

Platin-Tiegel sind für ihren hohen Schmelzpunkt von 1.768 °C bekannt, wodurch sie sich für Hochtemperaturanwendungen eignen. Sie weisen eine ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf und sind mit den meisten Materialien nicht reaktiv.

Diese Eigenschaften machen Platintiegel unentbehrlich für die chemische Analyse, die Glasherstellung, die Halbleiterindustrie und die Synthese hochreiner Metalle.

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2. goldtiegel

Goldtiegel mit einem Schmelzpunkt von 1.064 °C bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit.

Sie reagieren mit den meisten Chemikalien nicht, was sie ideal für die Herstellung von Fluoriden und für Schmelzvorgänge macht, die niedrige bis mittlere Temperaturen erfordern.

1. silberne Tiegel

Silbertiegel, die bei 961,8 °C schmelzen, werden wegen ihrer guten Wärmeleitfähigkeit und ihrer hervorragenden chemischen Beständigkeit, insbesondere gegenüber Fluor und seinen Verbindungen, geschätzt.

Sie werden bei der Vorbereitung von Proben für Analysen mit Fluorverbindungen und bei bestimmten chemischen Reaktionen eingesetzt, bei denen ihr mäßiger Schmelzpunkt von Vorteil ist.

2. palladiumhaltige Tiegel

Palladiumtiegel haben einen hohen Schmelzpunkt von 1.554,9 °C und bieten eine ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit.

Sie sind chemisch relativ inert und eignen sich daher für spezielle chemische Prozesse, katalytische Forschung und einige Hochtemperaturschmelzen.

3. rhodiumhaltige Tiegel

Rhodiumtiegel haben einen sehr hohen Schmelzpunkt von 1.964 °C und bieten eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion.

Sie sind bei hohen Temperaturen sehr stabil und werden häufig in Verbindung mit Platin für Hochtemperaturanwendungen eingesetzt, insbesondere in der Glasindustrie und bei bestimmten chemischen Synthesen.

4) Iridium-Tiegel

Iridium-Tiegel mit einem extrem hohen Schmelzpunkt von 2.446 °C sind für ihre hervorragende Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit bekannt.

Sie sind sehr hart und spröde und eignen sich daher für extreme Hochtemperaturanwendungen und spezielle hochreine chemische Prozesse.

Anwendungen von Edelmetalltiegeln

-Analytische Chemie

Edelmetalltiegel sind unentbehrliche Hilfsmittel in Labors für präzise und genaue chemische Analysen, insbesondere bei Prozessen, die hohe Temperaturen und Beständigkeit gegen Verunreinigungen erfordern. Im Folgenden werden einige gängige Anwendungen von Edelmetalltiegeln in der analytischen Chemie aufgeführt:

1. Gravimetrische Analyse

- Edelmetalltiegel werden verwendet, um die Menge einer Substanz durch Messung ihrer Masse zu bestimmen. Sie halten den hohen Temperaturen stand, die erforderlich sind, um flüchtige Substanzen auszutreiben, so dass die analysierte Substanz für eine präzise Wägung zurückbleibt.

[1]

2. Schmelzverfahren

- Bei der Probenvorbereitung erfordert das Schmelzen mit Flussmitteln (z. B. Lithiumborat) Tiegel, die hohen Temperaturen und korrosiven Bedingungen standhalten können. Für das Aufschmelzen von geologischen und mineralischen Proben werden häufig Platin-Tiegel verwendet.

3. Veraschung

- Bei der Veraschung wird organisches Material bei hohen Temperaturen zersetzt, um den verbleibenden anorganischen Anteil zu analysieren. Edelmetalltiegel gewährleisten, dass keine Reaktion mit der Asche stattfindet und die Integrität des Rückstandes erhalten bleibt.

4. Chemischer Aufschluss

- Um komplexe Matrices in einfachere Bestandteile aufzuspalten, wird ein chemischer Aufschluss in Edelmetalltiegeln durchgeführt, die gegen starke Säuren und Oxidationsmittel resistent sind und die anschließende Analyse erleichtern.

5. Thermische Analyse

- Techniken wie die thermogravimetrische Analyse (TGA) und die Differentialthermoanalyse (DTA) erfordern Tiegel, die schnelle Aufheiz- und Abkühlzyklen verkraften können, ohne die Probe oder die Analyse zu beeinträchtigen.

6. Vorbereitung und Prüfung von Katalysatoren

- Edelmetalltiegel werden für die Vorbereitung und Prüfung von Katalysatoren verwendet, insbesondere bei der Untersuchung von Reaktionen bei hohen Temperaturen. Ihre Inertheit gewährleistet, dass der Tiegel die zu messenden katalytischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt.

-Glasherstellung

In der Glasherstellung sind Edelmetalltiegel nützlich für die Herstellung von hochreinem Glas und optischen Fasern, bei denen die Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und chemische Korrosion entscheidend ist. Ihre einzigartigen Eigenschaften gewährleisten die Unversehrtheit und Qualität des Glases in den verschiedenen Produktionsstufen.

1. Schmelzen und Läutern

- Edelmetalltiegel werden zum Schmelzen von Rohstoffen und zum Läutern des Glases durch Entfernen von Verunreinigungen verwendet. Ihr hoher Schmelzpunkt und ihre Inertheit sorgen dafür, dass sich das Tiegelmaterial nicht mit dem Glas vermischt und die Integrität der Schmelze erhalten bleibt.

2. Herstellung von Spezialglas

- Für die Herstellung von Spezialgläsern wie Borosilikat, Bleiglas und hochreinem Quarzglas sind Tiegel aus Platin oder Platinlegierungen unerlässlich. Diese Gläser erfordern eine präzise Steuerung des Schmelzprozesses, um bestimmte optische und physikalische Eigenschaften zu erzielen.

3. Herstellung optischer Fasern

- Bei der Herstellung von Lichtwellenleitern ist die Reinheit des Glases entscheidend. Platinschmelztiegel werden zum Schmelzen der Vorformmaterialien verwendet, da sie keine Verunreinigungen einbringen und den hohen Temperaturen standhalten, die für das Ziehen der Fasern erforderlich sind.

-Halbleiterindustrie

Diese Tiegel werden auch in der Halbleiterindustrie verwendet, insbesondere bei Prozessen, die eine hochreine Umgebung und das Wachstum von Einkristallen erfordern. Sie sind für die Erhaltung der Integrität und Reinheit von Halbleitermaterialien unerlässlich.

1. Kristallzüchtung

- Tiegel aus Platin und Platinlegierungen sind für das Czochralski-Verfahren zur Züchtung von Einkristallen aus Silizium, Germanium und anderen Halbleitern unerlässlich. Der hohe Schmelzpunkt und die chemische Inertheit von Platin verhindern Verunreinigungen während des Kristallwachstums und gewährleisten hochreine Kristalle.

[2]

2. Dotierungsverfahren

- Bei der Dotierung von Halbleitern, bei der absichtlich Verunreinigungen eingebracht werden, um die elektrischen Eigenschaften zu verändern, werden Edelmetalltiegel verwendet, um die Materialien zu schmelzen und zu mischen, ohne zusätzliche Verunreinigungen einzubringen.

3. Epitaxiales Wachstum

- Beim epitaktischen Schichtwachstum, bei dem Schichten aus Halbleitermaterialien auf einem Substrat abgeschieden werden, gewährleisten Edelmetalltiegel die Reinheit der Ausgangsmaterialien und die Qualität der epitaktischen Schichten.

4. Oxidation und Ausglühen

- Hochtemperaturprozesse wie Oxidation und Glühen, die zur Veränderung der Eigenschaften von Halbleiterscheiben eingesetzt werden, profitieren von der Verwendung von Platintiegeln, da diese hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen standhalten können.

-Andere allgemeine Verwendungen

Neben der Halbleiterindustrie finden Edelmetalltiegel auch in verschiedenen anderen Hochtemperatur- und Hochreinheitsprozessen wichtige Anwendungen.

1. Synthese hochreiner Metalle: Edelmetalltiegel sind für die Herstellung und Veredelung von hochreinen Metallen unverzichtbar, da sie sicherstellen, dass bei Hochtemperaturprozessen keine Verunreinigungen auftreten.

2. Katalytische Forschung: Diese Tiegel werden bei der Untersuchung und Entwicklung von Katalysatoren eingesetzt, insbesondere bei Reaktionen, die hohe Temperaturen und eine raue chemische Umgebung erfordern.

3. Thermische Analyse: Edelmetalltiegel werden in der Differentialthermoanalyse (DTA) und der thermogravimetrischen Analyse (TGA) eingesetzt, wo Materialien unter kontrollierten Temperaturbedingungen untersucht werden.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Edelmetalltiegel aufgrund ihrer hohen Schmelzpunkte, ihrer chemischen Inertheit und ihrer Korrosionsbeständigkeit in der analytischen Chemie, der Glasherstellung, der Halbleiterverarbeitung oder der Synthese hochreiner Metalle unverzichtbar sind. Die Wahl des Tiegeltyps hängt von den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab, was die Vielseitigkeit und Bedeutung dieser Werkzeuge für die moderne Materialverarbeitung und -forschung unterstreicht. Weitere Edelmetallprodukte und Qualitätstiegel finden Sie bei Stanford Advanced Materials (SAM).

Referenz:

[1] Khatkar, Rahul & Nagpal, Suman. (2023). Konventionelle und fortschrittliche Nachweismethoden für Fluorid in Wasser: ein Überblick. Umweltüberwachung und -bewertung. 195. 10.1007/s10661-022-10888-x.

[2] J. Friedrich, Methods for Bulk Growth of Inorganic Crystals: Crystal Growth, Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, Elsevier, 2016, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128035818010109