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氬氣是工業上比較容易獲取、價格便宜的稀有氣體,應用范圍極廣,從幾塊錢一根的電焊條到幾百億造價的芯片廠都離不開它。它的核心優勢是惰性(幾乎不與任何物質反應)和導熱性適中。
基于這兩個特性,氬氣的主要應用可以分成以下四大場景:
一、金屬加工與制造(用量大)
這是氬氣消耗量大的領域,主要利用其隔絕空氣的功能。
焊接保護:焊接鋁、不銹鋼、鈦合金時,氬氣噴在焊點周圍,能瞬間把氧氣、氮氣趕走,防止金屬被氧化燒穿。TIG焊(鎢極惰性氣體保護焊)用的就是純氬。
冶煉:在不銹鋼和特種鋼的“氬氧脫碳”(AOD,氬氧脫碳法)工藝中,吹入氬氣能降低二氧化碳分壓,生產出高純度的低碳不銹鋼。
切割:配合等離子切割機,高速氬氣流能把金屬熔化并吹走,切出比火焰切割更光潔的邊緣。
二、電子與半導體(對純度要求較高)
芯片工廠對氬氣的純度要求極高(99.999%以上),這里利用的是物理轟擊和絕對無氧環境。
單晶硅生長:拉晶爐里必須充滿氬氣,否則高溫硅會跟氧氣反應成二氧化硅,整爐硅料就報廢了。
濺射鍍膜:這是芯片制造的關鍵步驟。在高電壓下,氬氣被電離成氬離子,高速撞擊靶材(如鋁、銅、鈦),將原子打出來沉積在硅片上形成導電膜。因為氬氣是惰性的,它只負責“撞”而不參與反應。
三、照明與窗飾(傳統但耳熟能詳)
燈泡填充:白熾燈里充氬氣,可以減緩鎢絲在高溫下的蒸發,燈泡用久了發黑就是密封失效、氬氣跑光了。
中空玻璃:兩層玻璃之間充入氬氣,利用它比空氣密度大、導熱慢的特性來保溫隔音。現在家裝的高端門窗很多都標配氬氣填充。
四、科研與檢測
檢漏:氦質譜檢漏儀會用氬氣做輔助氣源。
氣相色譜:常作為載氣,帶著樣品氣體在色譜柱里跑。
文物保存:博物館里一些氧化極快的文物(如濕千年、干萬年,干千年、濕萬年、其實是怕接觸空氣),會保存在充滿氬氣的特制展柜里。
五、日常消費品
食品保鮮:紅酒開瓶器利用氬氣壓住酒液表面,防止氧化變酸。高檔薯片袋頂部充的也是氬氣或氮氣,但氬氣比氮氣密度大、下沉效果好,能更好保護酥脆食品。
如果看到有人拿焊槍在冒白煙,多半是在用氬氣;
如果是在造芯片,那用的幾乎必定是氬氣;
如果家里換了新窗戶,標簽上寫著充氬氣,那確實不是噱頭。
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