Способ контроля растекаемости расплавов металлов

 

Изобретение относится к области исследования растекаемости жидких расплавов. Цель изобретения - повышение точности определения растекаемости в тонких слоях, упрощение и ускорение нахождения оптимальных толпщн расплава и металлизирующей пленки . На огнеупорную горизонтально расположенную подложку наносят металлизирующую пленку переменной толщины, на нее наносят серию полос исследуемого металла с разными толщинами и после изотермической выдержки измеряют ширину растекшейся зоны в зависимости от толщины металлизирующей подложки . 2 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (511 4 G 01 N 11/00

И

" %i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 729

) (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3928066/31-25 (22) 11.07.85 (46) 15,06.87. Бюл. 11- 22 (71) Харьковский государственный университет им. А.М.Горького (72) И.П.Гребенник (53) 532. 137(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 785956, кл. G 01 N 11/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

И- 1281604, кл. G 01 N 11/00, 26.06.84. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСТЕКАЕМОСТИ

РАСПЛАЬОВ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к области исследования растекаемости жидких расплавов. Цель изобретения — повышение точности определения растекаемости в тонких слоях, упрощение и ускорение нахождения оптимальных толщин расплава и металлизирующей пленки. На огнеупорную горизонтально расположенную подложку наносят металлизирующую пленку переменной толщины, на нее наносят серию полос исследуемого металла с разными толщинами и после изотермической выдержки измеряют ширину растекшейся зоны в зависи-. (0 мости от толщины металлизирующей подложки. 2 ил.

1317321

35 разом.

На огнеупорную подложку 1 наносят . металлизирующую пленку 2 переменной толщины, используя, например, термическое испарение и конденсацию на пластинку иэ стекла, кварца или ситалла. Затем на поверхность металлической пленки через щель или систему щелей напыляют пленку исследуемого металла 3 в виде полосы постоянной толщины и ширины (на фиг.1 изображена одна полоса), растекаемость которого определяется. Для этого тоже используют термическое испарение и конденсацию металла через щель, расположенную так, чтобы нанесенная на первый металл полоса располагалась вдоль направления изменения тол щины металлизирующей пленки.

После этого помещают металлиэированную огнеупорную подложку с нанесенными на нее полосами в печь и

50

55 устанавливают температуру выше иссле-: дуемого металла, контролируют измеИзобретение относится к способам контроля физико-химических свойств жидких расплавов и может быть использовано в обработке металлизированных поверхностей диэлектриков расплавами, 5 нанесении жидкофазных покрытий, спекании ультрадисперсных порошков в присутствиИ жидкой фазы и других научнотехнических экспериментах, использующих тонкопленочные системы, напри- 1О мер в пленочной электронике, планарной технологии, порошковой металлургии.

Цель изобретения — повышение точности определения растекаемости в тонких слоях, упрощение и ускорение нахождения оптимальных толщин расплава и металлизирующей пленки.

На фиг. 1 изображена огнеупорная подложка, нанесенная на нее металлизирующая пленка переменной толщины h(z), имеющая линейный размер между противоположными краями, равный L и показана одна из нанесенных полос

25 исследуемого металла, растекаемость которого контролируется; на фиг.2 кривые зависимости растекаемости х от толщины подложки h при различных временах растекания, включая кривую полного растекания, полученные при ЗО определении растекаемости одной из полос (система галлий — сплав серебро-галлий).

Способ реализуется следующим обнение ширины растекшейся полосы в разных точках z включая 0 и L (фиг. 1), соответствующие разным толщинам 9(z) металлизирующей пленки, строят графики x=f(h) для всех полос с различными толщинами h,.

По графикам определяют оптимальНые условия растекаемости — толщину металлизирующей пленки % металла и толщину h, растекающейся полосы (фиг. 1), которым соответствует максимальное растекание х „, (фиг.2).

При конкретной реализации разработанного способа контроля растекаемости в.тонкопленочной системе жидкий галлий - сплав AgGa.

На поверхность тонкой пленки сплава переменной толщины, изменяющейся в пределах 10-50 нм, наносили через щели шириной х, =0,03 см полосы галлия длиной 1.=8 см разной толщины

h (50-100 нм), располагая их вдоль направления изменения толщины пленки сплава AgGa. Изотермическую выдержку проводили до прекращения растекания во всех точках полосы. Измерения х=Г(Ъ) проводили как после полного растекания, так и при других (меньших) временах растекания.

Вид полученных зависимостей х=й(%) для полосы Ga толщиной h,=70 нм приведены на фиг.2. Аналогичные зависимости получали и для полос с другими толщннами h На основании полученных зависимостей из проведенных экспериментов определяли оптимальные условия растекаемости галлия по поверхности металлизирующих пленок сплавов AgGa: толщина металлизирующей пленки q, равная 20 нм, и толщина растекающейся полосы галлия h,, равная 70 нм.

При этих толщинах слоев расплава и подложки наблюдается максимальная растекаемость х галлия по сплаву AgGa. Максимальное растекание происходило на величину х

:- 120 -1,43 ° 10 см=О,il7 см. Из приведенных на фиг. 2 кривых 4,5 и 6 видно, что определить условия растекаемости можно и за более короткое время, чем время полного растекания (положение максимумов на кривых х=

=S(>) почти не смещается). Но для большей точности все же предпочтительным является установление оптимальных условий растекания иэ кривой полного растекания 7.

131732

Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с прототипом, обладает высокой точностью определения условий растекаемости и пригоден, в основном, для тонких пленок.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ контроля растекаемости расплавов металлов, заключающийся в том, что на пластину из огнеупорного материала методом испарения и конденсации наносят металлизирующую пленку, на которую затем наносят исследуемый металл при поддержании температуры подложки, равной температуре плавления исследуемого металла, и регистрируют перемещение границы расплавленного металла, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения растекаемости в тонких слоях, упрощения и ускорения нахождения оптимальных толщин расплава и металлизирующей пленки, наносят металлизирующую пленку переменной толщины, а исследуемый металл наносят в виде серии раэнотолщинных полос, сохраняя постоянство толщины вдоль каждой полосы, при этом располагают полосы вдоль направления изменения толщины металлизирующей пленки, а изотермическую выдержку осуществляют до прекращения растекания расплава металла, 15.измеряют ширину растекающейся зоны в каждой точке полосы в зависимости от толщины металлизирующей пленкиподложки и определяют оптимальную толщину исследуемого металла и

20 степень его растекаемости.

1317321

_#_ Ю ФО Рог. 2

Составитель В.Вощанкин

Редактор В.Ковтун Техред А.Кравчук Корректор С Иекмар

Заказ 2415/38 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035„ Москва,, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие„ r.Óæãoðoä, ул.Проектная, ц