Металлические лодочки из прутка ПлРд 90-10: характеристики и применение
Металлические лодочки, изготовленные из прутка марки ПлРд 90-10, представляют собой изделия из палладиево-родиевого сплава, содержащего 90 % палладия и 10 % родия. Данный сплав относится к системе твёрдых растворов непрерывного ряда Pd–Rh и сохраняет гранецентрированную кубическую решётку во всём диапазоне концентраций. Пруток ПлРд 90-10 выпускается по ГОСТ 18389-73 и ТУ 48-19-46-84 в виде тянутых или холоднокатаных заготовок диаметром от 0,5 до 6,0 мм с последующей резкой и формовкой в лодочки заданной геометрии.
Лодочки из ПлРд 90-10 применяются в качестве испарителей резистивного типа в установках термического напыления, в тигельных узлах для выращивания монокристаллов, а также в качестве контейнеров для отжига в водородных печах. Сплав устойчив к окислению на воздухе до 800 C, а в восстановительной среде — до 1400 C. Температура плавления ПлРд 90-10 составляет 1550–1600 C, что обеспечивает стабильную работу лодочки при испарении металлов с температурой кипения до 2000 C.
Технические параметры сплава ПлРд 90-10
| Параметр | Значение | Единица | Условия измерения | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Содержание палладия | 90,0 0,5 | % | химический анализ | ГОСТ 12225-80 |
| Содержание родия | 10,0 0,5 | % | химический анализ | ГОСТ 12225-80 |
| Плотность | 11,9–12,1 | г/см | 20 C | — |
| Температура плавления | 1550–1600 | C | — | — |
| Предел прочности | 350–450 | МПа | 20 C, отожжённый | ГОСТ 18389-73 |
| Относительное удлинение | 15–25 | % | 20 C | ГОСТ 18389-73 |
| Твёрдость | 90–110 | HV | нагрузка 0,5 кгс | — |
Конструктивные особенности лодочек
Лодочки из ПлРд 90-10 формуются методом штамповки из прутка с последующей отжигающей термообработкой в вакууме при 900–1000 C. Толщина стенки составляет 0,3–1,0 мм в зависимости от типоразмера. Рабочая поверхность выполняется с шероховатостью Ra 1,6 мкм для равномерного растекания расплава. Кромки лодочки скруглены радиусом 0,5–1,0 мм для исключения локальных перегревов и дуговых разрядов при подаче тока.
Стандартные типоразмеры лодочек из ПлРд 90-10:
- Лодочка 30 10 5 мм — для лабораторных установок магнетронного напыления
- Лодочка 50 15 8 мм — для промышленных вакуумных установок типа УВН-2М
- Лодочка 80 20 10 мм — для испарителей установок электронно-лучевого напыления
- Лодочка 100 25 12 мм — для тигельных узлов печей CVD
- Лодочка 120 30 15 мм — для высокотемпературных печей отжига в среде водорода
Области применения
Лодочки из сплава ПлРд 90-10 востребованы в следующих отраслях:
- Микроэлектроника — испарение золота, серебра, меди в установках термического напыления для создания проводящих слоёв на кремниевых пластинах
- Оптическое производство — нанесение просветляющих и отражающих покрытий в вакуумных камерах типа ВУ-1А
- Металлургия — контейнеры для отжига тугоплавких металлов в водородных печах сопротивления
- Каталитическая химия — держатели катализаторов в реакторах при 600–900 C
- Аналитическое приборостроение — испарители в атомно-абсорбционных спектрометрах
- Стекловарение — элементы оснастки для варки оптических стёкол специального назначения
В отличие от лодочек из вольфрама и молибдена, изделия из ПлРд 90-10 не образуют хрупких оксидов и не требуют защитной атмосферы при работе на воздухе до 800 C. Ресурс непрерывной работы при испарении золота при 1400 C составляет не менее 200 часов без потери геометрии.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура лодочки из ПлРд 90-10 на воздухе?
На воздухе сплав устойчив до 800 C. В вакууме или восстановительной среде рабочая температура повышается до 1400 C без деградации структуры.
Возможно ли изготовление лодочек нестандартной геометрии из прутка ПлРд 90-10?
Да, лодочки формуются штамповкой по чертежу заказчика. Диапазон толщин стенки — 0,3–1,5 мм, максимальный размер — 150 40 20 мм.
Какой ресурс работы лодочки при испарении серебра?
При испарении серебра в вакууме 10 Па и температуре 1200 C ресурс составляет 150–180 часов. Лодочка сохраняет геометрию и не взаимодействует с расплавом.
Поставляется ли ПлРд 90-10 в виде прутка для самостоятельного изготовления лодочек?
Да, пруток поставляется диаметром 0,5–6,0 мм в отожжённом состоянии. Твёрдость — 90–110 HV, что позволяет механическую обработку и формовку без промежуточных отжигов.
