X80管线钢在西北盐渍土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为

采用电化学测试、扫描电镜观察、表面能谱分析及X射线衍射等方法研究了原始态(焊态)与650℃×3 h退火态X80管线钢在西北盐渍土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为与机理,分析了退火处理及腐蚀时间等因素对X80管线钢极化曲线的影响。结果表明:退火态X80管线钢的耐蚀性远低于原始态的,这主要与组织发生改变有关;随着浸泡时间的延长,两种状态X80管线钢的腐蚀倾向是先增大后减小,腐蚀速率呈现出先减小再增大的趋势,但总的腐蚀速率呈增大趋势,点蚀敏感性增加,其阴极过程均为氧的去极化反应;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,Cl-浓度对X80管线钢的腐蚀起主导作用。     

Q235钢在冀北地区的大气腐蚀行为

对Q235钢在冀北地区(唐山市、秦皇岛市、廊坊市、承德市和张家口市)进行暴露1 a的大气腐蚀试验,对比了Q235钢在不同城市的腐蚀速率,研究了5个城市中心位置(安各庄、天马、霸州、隆城、万全)大气环境中的Cl-沉积率、SO2含量及湿度对Q235钢腐蚀速率的影响,并观察了腐蚀产物形貌.结果表明:Q235钢的腐蚀速率从东南方向至西北方向逐渐降低;Cl-沉积率较低,对腐蚀速率的影响较小,SO2含量对腐蚀速率的影响大于Cl-的,空气相对湿度的影响最大;Q235钢在安各庄站的腐蚀速率较快,表面腐蚀产物主要为对基体保护作用较小的片状γ-FeOOH,在霸州和天马站的腐蚀速率次之,腐蚀产物主要为团簇状α-FeOOH,在万全和隆城站的腐蚀速率较慢,表面腐蚀产物主要为棉絮状的α-FeOOH,对基体的保护作用较大.     

柔性石墨材料硫含量对金属电化学腐蚀影响的试验研究

该文通过柔性石墨材料-金属间电化学腐蚀试验与缝隙腐蚀试验研究,探讨柔性石墨材料的硫含量对金属电化学腐蚀速率的影响。     

流动腐蚀方式对石英光纤湿腐蚀特性的影响

为了获得光滑的腐蚀光纤表面,本文从光纤腐蚀的传质及动力学特性出发,设计了一种流动腐蚀光纤装置.采用质量百分比浓度为12.5％的氢氟酸(HF)溶液,研究了石英光纤的组成成分、腐蚀剂温度和流速对腐蚀速率以及腐蚀后光纤表面形貌的影响.实验结果及理论分析表明:光纤腐蚀速率和表面粗糙度受化学反应速率和传质速率控制;由于光纤纤芯与包层成分不同,导致纤芯腐蚀速率高于包层腐蚀速率;在静态腐蚀条件下,腐蚀速率随温度呈非线性增长,且腐蚀后光纤表面粗糙;在流动腐蚀条件下,光纤腐蚀速率提高,并与温度呈线性关系,腐蚀后光纤表面粗糙度随流速的增加呈现出先减小后增大的趋势;在流速为0.75 L/min时,获得了光滑的腐蚀光纤表面.     

新锆合金包壳的碘致应力腐蚀研究

研究了应力腐蚀裂纹生长与碘浓度、温度及晶粒尺寸的关系，利用直流电压降测量裂纹长度的方法，对不同成分和不同取向的新锆合金，在不同的碘浓度和温度下进行了应力腐蚀裂纹生长的监测试验，并对应力腐蚀断口形貌进行了观察。结果表明：对于同种材料在相同的碘浓度下，随着温度的升高，裂纹的扩展速率加快。对于同种材料在相同的温度下，在饱和碘浓度前，随着碘浓度的增大，裂纹的扩展速率加快，达到饱和碘浓度时，对裂纹扩散速率的影响不大。晶粒尺寸大小对裂纹扩展速率也有影响。     

油井采出液成分与温度对Q235钢腐蚀行为的影响

采用称重法研究了油井采出液成分与温度对Q235钢腐蚀行为的影响;运用极化曲线和滞后环等电化学方法结合SEM和XRD等方法,研究了Q235钢的腐蚀机理。结果表明:采出液中Cl-、SO42-对腐蚀速率影响较大,而HCO3-、Ca2+影响较小;随着Cl-、SO42-浓度的增大试验钢的腐蚀速率增大;随着HCO3-浓度的增大试验钢的腐蚀速率先增大后减小;Ca2+浓度很小时,对试验钢的腐蚀速率没有明显的影响,但当Ca2+质量浓度达到240 mg.L-1时,腐蚀速率迅速降低;在80℃之前,试验钢的腐蚀速率随温度升高而加快;试验钢的腐蚀机理为垢下腐蚀。     

应力腐蚀及腐蚀开裂

本文介绍了在IPVRC－8次会议上发表的四篇有关应力腐蚀开裂方面的文章，其中两篇介绍的是埋藏在地下的管线，裂纹扩展速率的研究，一篇介绍了一种特殊的应力腐蚀，另一篇介绍了芬兰对贮氨容器的监测状况。     

AZ61镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为研究

镁合金因其良好的性能得到广泛的应用,但其较差的耐蚀性限制了其应用范围.从AZ61镁合金在NaCl溶液中的腐蚀形貌和腐蚀速率着手,研究了腐蚀时间和NaCl浓度对AZ61镁合金腐蚀行为的影响.实验表明,随着腐蚀时间的延长,AZ61镁合金的腐蚀速率减小.随着氯化钠浓度的增加,相同时间内AZ61镁合金的腐蚀速率增加,腐蚀程度加重.这主要是由于溶液中的Cl-破坏镁合金表面形成的保护膜,高的Cl-浓度加速镁合金腐蚀的缘故.     

AISI 316L和SAF 2205不锈钢在含溴醋酸溶液中腐蚀行为的研究

用化学浸泡法对奥氏体不锈钢316L和双相不锈钢SAF2205在含溴醋酸溶液中的腐蚀行为进行了研究，并观察了腐蚀形貌。结果发现：随着温度和Br^-浓度的增加，腐蚀速率增大，点蚀程度加剧；随着浸泡时间的增加，不锈钢AISI316L的腐蚀速率迅速降低，而不锈钢SAF2205的腐蚀速率缓慢增大，72h后，两者腐蚀速率的变化都很小；醋酸环境下，Cr比Br^-对两种不锈钢的点蚀危害性更大。在含Cl^-醋酸溶液中加入少量Br^-，对腐蚀有一定的抑止作用，而在含Br^-醋酸溶液中加入少量Cr^-，并没有严重的有害影响。     

腐蚀对金属材料断口的影响

本文通过对45钢不同状态的断口进行腐蚀,使用扫描电子显微镜(SEM)观察其断口形貌变化,发现:随着腐蚀时间的延长,对于退火态和正火态以及回火态的断口的断裂特征将逐渐消失;而腐蚀对淬火态的断口形貌影响较小。     

宽波段全息-离子束刻蚀光栅的设计及工艺

设计和制作了一种在同一基底上具有多闪耀角的宽波段全息-离子束刻蚀光栅。提出了组合形成宽波段全息-离子束刻蚀光栅的分区设计方法,优化了3种闪耀角混合的宽波段全息光栅设计参数,并利用反应离子束刻蚀装置对该光刻胶掩模进行刻蚀图形转移,采用分段、分步离子束刻蚀技术开展了获得不同闪耀角的离子束刻蚀实验。最后在同一光栅基底上分区制作了位相相同,并具有9,18,29°3个不同闪耀角,口径为60mm×60mm,使用波段为200~900nm的宽波段全息光栅。衍射效率测试结果显示其在使用波段的最低衍射效率超过30%,最高衍射效率超过50%,实验结果与理论计算结果基本符合。与其它方式制作的宽波段光栅相比,采用宽波段全息-离子束刻蚀光栅不但工艺成熟,易于控制光栅槽形,而且光栅有效面积尺寸较大,便于批量复制。     

应用于MOEMS器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究

介绍了以K9玻璃为基体材料MOEMS器件的湿法刻蚀工艺。选择了光刻胶,铬,氮化硅,ITO等多种材料作为基底材料抗腐蚀的掩膜,利用多种不同成分的刻蚀剂进行了对比刻蚀试验,研究了刻蚀环境温度对保护膜的影响。对比与分析了多种试验结果并对其适用范围进行了适当的评价。     

Mechanical vibration assisted plasma etching for etch rate and anisotropy improvement

A novel plasma etching principle for etch rate and anisotropy improvement is proposed. A substrate vibration mechanism has been used to increase plasma collision energy and realize a better gas flow in the plasma etching reactor, as well as ultrasonic cleaning effects at the low vacuum. An reactive ion etching (RIE) system with an anode fixed to an ultrasonically vibrating support is used to demonstrate the principle. Two vibration frequencies of 28 and 38 kHz are applied to the substrate by changing vibration units, with vibration amplitudes of 13 and 9.3 μm, respectively. Etching experiments upon silicon substrates are performed by using SF₆ gas with and without vibration. Vibration effects on etch rate and anisotropy are examined by SEM micrographs at cleaved cross-section of the etching holes. At present, the system is confirmed to have a maximum etch rate improvement of 78% from its original without vibration.     

闪耀全息光栅离子束刻蚀工艺模拟及实验验证

依据特征曲线法推导了非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程,结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序,并通过实验数据分析并优化了非晶体材料刻蚀速率与离子束入射角的关系方程,最后利用离子束刻蚀实验对所开发的离子束刻蚀模拟程序进行了实验验证.调节掩模与基底材料的刻蚀速率比为2∶1至1∶2,制作了线密度为1 200 1/mm,闪耀角为～8.6°,非闪耀角为34°～98°的4种闪耀光栅,与刻蚀模拟程序的结果进行对比,模拟误差＜5％;控制离子束刻蚀时间为6～14 min,制作了线密度为1 200 1/mm,闪耀角为～8.6°,顶角平台横向尺寸为0～211 nm的6种光栅,与刻蚀模拟程序的模拟结果进行对比,模拟误差＜1％.比较实验及离子束刻蚀模拟结果表明,离子束刻蚀模拟程序获得的模拟刻蚀轮廓曲线与实际刻蚀轮廓曲线的误差＜5％;模拟刻蚀截止点与实际刻蚀截止点误差＜1％.实验表明,提出的模拟方程可以准确地描述不同工艺过程和工艺参数对最终刻蚀结果的影响,进而可预知和控制离子束刻蚀过程.     

离子刻蚀技术现状与未来发展

目前国内外出现的几种离子刻蚀技术--等离子体刻蚀、反应离子束刻蚀、离子束铣、聚焦离子束刻蚀等分别作了详细介绍,并指出今后离子刻蚀技术的发展方向。     

电感耦合等离子体(ICP)深刻蚀的模型与模拟

为对交替复合深刻蚀过程进行工艺仿真,本文利用鞘层近似模型,以离子辅助刻蚀和直接粒子刻蚀的组合来实现交替复合深刻蚀过程中的刻蚀步骤,辅以各向同性钝化过程,对电感耦合等离子体深刻蚀（硅片）进行了建模.本文采用单一的二维廓线＂线算法＂模型实现对刻蚀材料的区分,进而实现了对电感耦合等离子体深刻蚀的二维模拟和三维带状显示.其优点是相比元胞及混合模型算法统一,运行效率高、速度快,且模拟结果与实验相比较为理想.     

HfO2薄膜的离子束刻蚀特性研究

实验研究了HfO₂薄膜特性以及掩模材料AZ1350以Ar为工作气体下的离子束的刻蚀特性.给出了离子能量、离子束流密度和离子束入射角等因素与刻蚀速率的关系曲线,用最小二乘法拟合了上述因素与刻蚀斜率的函数关系方程;分析了光刻胶和基片在刻蚀过程中随刻蚀深度的变化对图形转移精度的影响,用AFM的Tapping模式测量了刻蚀前后HfO₂薄膜表面质量的变化.结果表明刻蚀速率与离子能量的平方根,及速流密度成正比,并随离子束入射角变化而变化;与刻蚀前相比,刻蚀工艺降低了因HfO₂薄膜刻蚀深度的增加引起图形转移精度下降,因此提高刻蚀选择比是获得高分辨率图形的前提.研究结果已应用到了在HfO₂/SiO₂多层膜衍射光栅的制作中.     

K9玻璃亚表面损伤的分步腐蚀法测量

为了消除HF酸差动腐蚀法测试中环境因素对测试精度的影响,提出了HF酸分步腐蚀法,并引入修正系数Ki来对不同腐蚀阶段的环境变化做适当的修正以提高测量精度。采用HF酸分步腐蚀法测量了固结磨料抛光垫（FAP）研磨后K9玻璃的亚表面损伤层深度,并与HF酸差动腐蚀速率法和磁流变抛光斑点法的测量结果进行了对比研究。结果显示,用本文提出的方法测量得到的亚表面损伤层深度为3.479 μm,其他两种测量方法测得的结果分别为0.837 μm和2.82 μm。测量结果表明,分步腐蚀法的测量精度更高,其结果更加符合实际情况。另外测试中引入了实验校正系数Ki,很大程度上减少了操作环境及重复操作带来的累积误差。     

基于玻璃湿法刻蚀的微流控器件加工工艺研究

介绍了以玻璃为基体材料的微加工工艺流程,重点研究了玻璃湿法刻蚀工艺,选择多种不同成分的刻蚀剂进行了对比性刻蚀试验,同时研究了刻蚀温度、搅拌方式和清洗间隔时间等多种刻蚀条件对刻蚀效果的影响,研究主要以高刻蚀速率的深度刻蚀以及高表面质量的毛细管道刻蚀两种典型应用为目标。对比与分析了多种试验结果并对其适用范围进行了适当的评价,为基于玻璃材质的微流控器件加工工艺提供了基本选择方案及实际经验曲线。     

Improving the etching performance of high-aspect-ratio contacts by wafer temperature control: Uniform temperature design and etching rate enhancement

A novel wafer temperature control system using direct expansion cycles is developed to improve etching performance. This system enables rapid temperature control of a wafer with low power consumption. In a previous report, we confirmed that the etching rate and mask selectivity of high-aspect-ratio contact etching could be increased by around 6% and 14%, respectively, by controlling the temperature of the wafer during the etching process. In this study, an advanced wafer temperature control system that realizes not only rapid response but also uniform wafer cooling is developed, and a new etching process that controls O₂ gas flow rate as well as wafer temperature during etching is evaluated to decrease the etching rate depression of high-aspect-ratio contact etching. As a result, a rate of wafer temperature change of 1 °C/s and uniformity of ±0.7% with a coefficient of performance exceeding 3 is achieved over a wafer with a diameter of 300 mm during the etching process. Furthermore, etching rate depression in C₄F₆/Ar/O₂ plasma is decreased from 14.4% to 7.8% for a sample with a diameter of 100 nm and aspect ratio of 30.