氩气是工业上比较容易获取、价格便宜的稀有气体,应用范围极广,从几块钱一根的电焊条到几百亿造价的芯片厂都离不开它。它的核心优势是惰性(几乎不与任何物质反应)和导热性适中。
基于这两个特性,氩气的主要应用可以分成以下四大场景:
一、金属加工与制造(用量大)
这是氩气消耗量大的领域,主要利用其隔绝空气的功能。
焊接保护:焊接铝、不锈钢、钛合金时,氩气喷在焊点周围,能瞬间把氧气、氮气赶走,防止金属被氧化烧穿。TIG焊(钨极惰性气体保护焊)用的就是纯氩。
冶炼:在不锈钢和特种钢的“氩氧脱碳”(AOD,氩氧脱碳法)工艺中,吹入氩气能降低二氧化碳分压,生产出高纯度的低碳不锈钢。
切割:配合等离子切割机,高速氩气流能把金属熔化并吹走,切出比火焰切割更光洁的边缘。
二、电子与半导体(对纯度要求较高)
芯片工厂对氩气的纯度要求极高(99.999%以上),这里利用的是物理轰击和绝对无氧环境。
单晶硅生长:拉晶炉里必须充满氩气,否则高温硅会跟氧气反应成二氧化硅,整炉硅料就报废了。
溅射镀膜:这是芯片制造的关键步骤。在高电压下,氩气被电离成氩离子,高速撞击靶材(如铝、铜、钛),将原子打出来沉积在硅片上形成导电膜。因为氩气是惰性的,它只负责“撞”而不参与反应。
三、照明与窗饰(传统但耳熟能详)
灯泡填充:白炽灯里充氩气,可以减缓钨丝在高温下的蒸发,灯泡用久了发黑就是密封失效、氩气跑光了。
中空玻璃:两层玻璃之间充入氩气,利用它比空气密度大、导热慢的特性来保温隔音。现在家装的高端门窗很多都标配氩气填充。
四、科研与检测
检漏:氦质谱检漏仪会用氩气做辅助气源。
气相色谱:常作为载气,带着样品气体在色谱柱里跑。
文物保存:博物馆里一些氧化极快的文物(如湿千年、干万年,干千年、湿万年、其实是怕接触空气),会保存在充满氩气的特制展柜里。
五、日常消费品
食品保鲜:红酒开瓶器利用氩气压住酒液表面,防止氧化变酸。高档薯片袋顶部充的也是氩气或氮气,但氩气比氮气密度大、下沉效果好,能更好保护酥脆食品。
如果看到有人拿焊枪在冒白烟,多半是在用氩气;
如果是在造芯片,那用的几乎必定是氩气;
如果家里换了新窗户,标签上写着充氩气,那确实不是噱头。
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