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SF6氣體已有百年歷史,它是法國兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體,1940年前后,美國軍方將其用于曼哈頓計(jì)劃(核軍事)。
SF6是強(qiáng)電負(fù)性氣體,它的分子極易吸附自由電子而形成質(zhì)量大的負(fù)離子,削弱氣體中碰撞電離過程,因此其電氣絕緣強(qiáng)度很高,在均勻電場中約為空氣絕緣強(qiáng)度的2.5倍。SF6氣體在t≈2000K時(shí)出現(xiàn)熱分解高峰,因此在交流電弧電流過零時(shí),SF6對(duì)弧道的冷卻作用比空氣強(qiáng)得多,其滅弧能力約為空氣的100倍。電子捕獲檢測器也是一種離子化檢測器,它是一個(gè)有選擇性的高靈敏度的檢測器,它只對(duì)具有電負(fù)性的物質(zhì),如含鹵素、硫、磷、氮的物質(zhì)有信號(hào),物質(zhì)的電負(fù)性越強(qiáng),也就是電子吸收系數(shù)越大,檢測器的靈敏度越高,而對(duì)電中性(無電負(fù)性)的物質(zhì),如烷烴等則無信號(hào)。由于SF6氣體具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣性能以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性,它從20世紀(jì)50年代末開始被用作高壓斷路器的滅弧介質(zhì)。在超高壓和特高壓斷路器中,SF6作為滅弧介質(zhì),已取代油,并已大量取代了壓縮空氣。
制備
1、直接合成法 經(jīng)凈化后的氟(含HF≤0.5%)和硫反應(yīng)生成六氟化硫及少量的S2F10、SF4、SF2和S2F2。因此,為保證六氟化硫的純度和質(zhì)量,對(duì)出廠的六氟化硫國際電工委i員會(huì)(IEC)及許多國家均制定了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并要求生產(chǎn)廠家在供貨時(shí)提供生物試驗(yàn)無毒證明書。經(jīng)水洗、堿洗除去絕大部分雜質(zhì)氣體,再經(jīng)熱解爐分解S2F10成SF6和SF4(300~350℃),然后經(jīng)堿洗進(jìn)一步除去雜質(zhì),凈化后的SF6氣體經(jīng)硅膠及分子篩干燥器干燥后,制得六氟化硫產(chǎn)品。
將硫、二氯化LIU、一氯化硫、二liu化碳或硫化氫等加入到無水氟化氫中,以鎳為陽極進(jìn)行電解即可制得六氟化硫?;蚍土蛑苯臃磻?yīng)制備六氟化硫。還可以金屬氧化物為催化劑于300℃下用空氣氧化四氟化liu,或者在500~2000℃使氟化硫熱解。
純凈的SF6氣體雖然無毒,但在工作場所要防止SF6氣體的濃度上升到缺氧的水平。SF6氣體的密度大約是空氣的五倍、SF6氣體如有泄漏必將沉積于低洼處,如電纜溝中。濃度過大會(huì)出現(xiàn)使人窒息的危險(xiǎn),設(shè)計(jì)戶內(nèi)通風(fēng)裝置時(shí)要考慮到這一情況。
高壓擊穿技術(shù)。
Dian擊穿技術(shù)是從SF6在電力上的典型應(yīng)用——作為絕緣氣體應(yīng)用在GIS開關(guān)柜中演變而來的。其工作原理是根據(jù)SF6氣體絕緣的特性,從置于被檢測空氣中的高壓電極間Dian壓的變化來判斷空氣中是否含有SF6氣體。用途:可用于有色金屬的冶煉和鑄造工藝,也可用于鋁及其合金熔融物的脫氣和純化。因其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,成本低,檢測精度相對(duì)高的特點(diǎn)。
高純六氟化硫的應(yīng)用
六氟化硫的使用可以增加設(shè)備運(yùn)行的安全性、縮小設(shè)備體積、延長設(shè)備壽命。近幾年,國家大力發(fā)展基礎(chǔ)電力行業(yè),給六氟化硫廠家?guī)砹撕艽蟮氖袌鰴C(jī)遇。
高純六氟化硫(純度在99.99%以上),國內(nèi)需求非常旺盛,而且附加值較高。
高純六氟化硫主要用于半導(dǎo)體工業(yè)中作清洗氣體。
六氟化硫的成本只有NF3的幾分之一,近年來,各公司以廉價(jià)的SF6取代以往CVD工藝中作為清洗氣體的NF3的新技術(shù)正被廣泛研究。
該技術(shù)在大幅降低液晶產(chǎn)品加工中占相當(dāng)比例的CVD氣體成本的同時(shí),還顯示出了極i佳的環(huán)保前景,近年來用量有明顯的提高。
據(jù)權(quán)i威機(jī)構(gòu)預(yù)測,2010年我國將成為僅次于美國的世界第二大集成電路市場,總需求量約為500億美元。目前國內(nèi)使用高純六氟化硫作為蝕刻氣的生產(chǎn)線約有50條左右預(yù)計(jì)。2016年將達(dá)到700噸左右,
國內(nèi)使用六氟化硫作為蝕刻氣的生產(chǎn)線有近50條,在未來的五年預(yù)計(jì)將有20條至30條新線建成。每年約消耗高純六氟化硫?yàn)?00噸左右。除在上面的合成過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外,另外,在氣體的充裝過程中還可能混入少量的空氣、水分、和礦物油等雜質(zhì),這些雜質(zhì)均帶有或會(huì)產(chǎn)生一定的毒性物質(zhì)。而國內(nèi)高純六氟化硫產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求,半導(dǎo)體廠家所用高純產(chǎn)品大部分依賴進(jìn)口,這給高純六氟化企業(yè)提供更多的發(fā)展機(jī)遇。