Cтраница 1
Окисление тантала и ниобия при высоких температурах идет по такому пути после первоначального роста окисла по параболическому закону. [1]
При 450 С окисление тантала не зависит от давления в интервале изменения последнего от 4 до 100 мм рт. ст., что согласуется с вагаеровским механизмом. Как установили Каугилл и Отрийгар [234], при температурах 600 - 900 С и давлении кислорода от 1 до 760 мм рт. ст. скорость окисления возрастает по боль-шей части пропорционально квадратному корню из давления кислорода. Этой закономерности соответствует механизм окисления, рассматривавшийся нами на стр. В случае ниобия взаимосвязь между скоростью окисления и давлением довольно сложна [706] и трудно поддается истолкованию. Фаосел с сотрудниками определили при температурах 400 - 900 С влияние давления кислорода на окисление ниобия [241] и тантала [201] вплоть до 40 атм; в частности, они выявили зависящий от давления пик на кривой скорости окисления ниобия при 550 - 600 С. [2]
В общих чертах характер окисления тантала аналогичен таковому для ниобия. [3]
Железо, потому что разность энтропии в случае окисления тантала не составляет настолько большой отрицательной Величины, чтобы суммарный потенциальный барьер оказался таким же высоким, как барьер, существующий для окисления железа. Эти результаты не соответствуют утверждениям Мак-Адама и Гейла [32], согласно которым тантал окисляется медленнее, чем цирконий и железо. [4]
Приведенные выше ( см. рис. 1) данные по окислению тантала при температуре 1400 соответствуют случаю, когда практически весь реагирующий газ растворяется в металле. [5]
Процесс проникает и в глубь керамики за счет диффузии продуктов окисления тантала по границам кристаллов А Оз. Наличие таких продуктов ( Ta2Os) между кристаллами керамики А-995 было установлено химическим анализом. Результаты, приведенные в монографии [178], свидетельствуют о том, что при температурах 1600 С и выше с танталом интенсивно взаимодействуют все виды окисной керамики. [6]
Однако возрастание напряженности поля в тонкой диэлектрической части зоны ускоряет и процесс окисления избыточного тантала в зоне пробоя кислородом, отщепляющимся от двуокиси марганца, что ведет к понижению границы раздела проводящей и диэлектрической частей зоны и к уменьшению тока утечки. [7]
Изображенная на рис. 14 зависимость представляет собой прямую линию, по наклону которой вычислена энергия активации для окисления тантала, равная 27 400 кал / моль. Подобный анализ данных по окислению ниобия дает энергию активации 22 800 кал / моль. [8]
Выбор тантала в качестве материала для изготовления тонкопленочных резисторов, помимо большого удельного сопротивления, объясняется следующими причинами: поверхность тантала легко покрывается пленкой окиси и становится малоактивной, хотя тантал и относится к активным металлам; тонкий прозрачный поверхностный слой окиси хорошо связан с танталом, обладает высоким сопротивлением износу и коррозии в различных атмосферных условиях и не поддается воздействию многих кислот; реакция окисления тантала легко управляется и может быть использована для регулирования толщины пленки и ее сопротивления; пятиокись тантала является хорошим диэлектриком, что позволяет использовать тантал для изготовления не только пленочных сопротивлений, но и пленочных конденсаторов. [9]
Тантал довольно хорошо сопротивляется при комнатной температуре окислению: при нагревании же выше 400 он быстро покрывается цветами побежалости и в конце концов превращается в пятиокись тантала. Окисление тантала не наблюдается, если парциальное давление кислорода меньше 20 мм рт. ст. До 300 водяные пары не действуют на тантал; при температуре 700 - 800 начинается разложение воды и выделение водорода. [10]
Тантал очень устойчив против различных химических воздействий. Слабое окисление тантала начинается только при 400 С. Тантал не растворяется во всех обычных кислотах и их смесях, за исключением смеси концентрированных плавиковой и азотной кислот, но и в этой смеси кислот при комнатной температуре он растворяется медленно. [11]
В том случае, когда необходимо получить высокостабильные пленки с большим поверхностным сопротивлением ( несколько тысяч ом на квадрат) и малым температурным коэффициентом сопротивления, применяют тантал. Применение тантала для пленочных резисторов объясняется еще и тем, что его поверхность легко покрывается пленкой окиси и становится малоактивной, хотя сам металл относится к активным; тонкий прозрачный поверхностный слой окиси хорошо связан с танталом, обладает высоким сопротивлением износу и коррозии в различных атмосферных условиях и не поддается воздействию многих кислот; реакция окисления тантала легко управляется и может быть использована для регулирования толщины пленки и ее сопротивления; пятиокись тантала является хорошим диэлектриком, что позволяет использовать его для изготовления и пленочных конденсаторов. [12]
Если, например, скорость окисления связана с диссоциацией агрессивного двухатомного газа, то надо полагать, что скорость окисления должна быть пропорциональна корню квадратному из величины давления газа. По наблюдениям Хауффе и Рамеля [233], в интервале давления от 0 01 до 0 5 мм рт. ст. константа линейной скорости пропорциональна корню квадратному из давления газообразной серы. Как установили Каугилл и Стрингер [234], скорость окисления тантала в атмосфере кислорода при температурах от 600 до 900 С и давлении кислорода от 1 до 400 мм рт. ст. пропорциональна корню квадратному из величины давления кислорода. [13]
При листах небольшой толщины операции пайки могут производиться на аппаратах для точечной или шовной сварки. При этом рекомендуется погружать соединяемые части в воду для предотвращения окисления тантала. [14]
На рис. 13 даны возведенные в квадрат величины приращения веса при окислении ниобия при 325 и 7 6 см О. Данные хорошо укладываются на прямую линию, что свидетельствует о параболической зависимости между приращением веса и временем, а следовательно, о замедлении скорости реакции, хотя для первоначальных стадий реакции наблюдается некоторое отклонение. Подобное соответствие наблюдаемого замедления окисления параболическому уравнению было найдено и в случае окисления тантала. [15]