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磁控溅射原理:锆靶在被溅射的靶极(阴极)与阳极之间加一个正交磁场和电场,在高真空室中充入所需要的惰性气体(通常为Ar气),磁铁在靶材料表面形成250~350高斯的磁场,同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下,Ar气电离成正离子和电子,靶上加有一定的负高压,从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率,在阴极附近形成高密度的等离子体,Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面,以很高的速度轰击靶面,使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。 磁控溅射一般分为二种:支流溅射和射频溅射,其中支流溅射设备原理简单,在溅射金属时,其速率也快。而射频溅射的使用范围更为广泛,除可溅射导电材料外,也可溅射非导电的材料,同时还司进行反应溅射制备氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射频的频率提高后就成为微波等离子体溅射,常用的有电子回旋共振(ECR)型微波等离子体溅射。
我们曾在多种农药设备上进行过工业锆的应用研究,如在农药反应罐中进行了锆的实际应用与挂片试验。农药水解反应的条件为:20%硫酸+甲萘胺;温度220-250℃;15个大气压(1520kPa),一个流程时间为7h,在此条件下设备腐蚀严重,1mm厚普通钢板,反应后即腐蚀穿孔。原采用罐内搪12- 14mm厚的铅层为防腐层,则易污染环境,铅的抗腐蚀也较差,一个搪铅反应罐,仅能使用50-60批料即穿孔漏液。锆挂片试验条件为:生产介质20%硫酸+甲萘胺;生产200-250℃;压力14-15个大气(1419- 1520kPa)。结果表明,随时间增加,锆母材与焊缝区氧含量稍有增加,但增加速度较缓,对锆的力学性能未引起恶化。而氢含量却在这种介质腐蚀中逐渐下降,可减少脆性,对锆有利,年腐蚀率仅为 0.024-0.04mm/a。
锆的表面易形成一层氧化膜,具有光泽,故外观与钢相似。有耐腐蚀性,但是溶于氢氟酸和王水;高温时,可与非金属元素和许多金属元素反应,生成固体溶液化合物。锆 锆单质
的可塑性好,易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体,可用作储氢材料。锆的耐蚀性比钛好,接近铌、钽。锆与铪是化学性质相似、又共生在一起的两个金属,且含有物质。地壳中锆的含量居第19位,几乎与铬相等。自然界中具有工业价值的含锆矿物,主要有锆英石及斜锆石。
锆是一种稀有金属,具有惊人的抗腐蚀性能、的熔点、的硬度和强度等特性,被广泛用在航空航天、、核反应、原子能领域。本次"神六"上使用的抗腐蚀性、耐高的钛产品,其抗腐蚀性能远不如锆,其熔点1600度左右,而锆的熔点则在1800度以上,二氧化锆的熔点更是高达2700度以上,所以锆作为航空航天材料,其各方面的性能大大于钛。
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