Источник испарения

Предыдущие рассуждения свидетельствуют о том, что для эффективного покрытия необходим высокотемпературный источник испарения. Для многих материалов единственный способ — металлизация в вакууме. Однако требование высокого нагрева вносит дополнительные осложнения как в случае применения алюминия, так и других металлов. При непрерывной металлизации нельзя использовать вольфрамовые нити из-за непродолжительности срока их службы и значительного теплоизлучения. При контакте алюминия с проволокой происходит растворение вольфрама. Этого можно избежать, применяя в качестве нагревателей вольфрамовые лодочки с жидким алюминием. Можно также подавать жидкий алюминий на горячий вольфрам со скоростью, равной скорости испарения. Однако такой способ приводит к большим колебаниям в скорости испарения; кроме того, внутри камеры увеличивается площадь теплоизлучающих и неиспаряющих поверхностей. Чтобы добиться стабильной температуры нагрева, необходимо применять большую массу жидкого алюминия, стабилизующую скорость испарения.

При нагреве выше 1200° жидкий алюминий приобретает свойства идеального раствора. Его собственные окислы растворяются в металле. Несмотря на то, что другие окислы кажутся более стойкими, огнеупорные изделия, изготовленные из них, требуют таких связующих материалов, которые сами растворимы в алюминии. Двуокись циркония обладает достаточной стойкостью против восстановления жидким алюминием в вакууме, но только в стабилизованном состоянии с добавками окиси магния или извести. Последние же восстанавливаются алюминием в вакууме, что приводит к разрушению стенок тиглей. Углеродистые материалы растворяются в алюминии с образованием карбидов алюминия. Карбиды алюминия закрывают поверхность жидкого металла, снижая ее температуру. Всплывание карбидов на поверхность уменьшает площадь возможного испарения и увеличивает площадь холостого теплоизлучения на подслой. При добавке циркония к алюминию на поверхности графитового тигля образуется слой циркониевого карбида, который не восстанавливается алюминием. Таким образом, графитовый тигель служит резервуаром для жидкого алюминия, а карбид циркония имеет защитное значение. При этом обнаружены два преимущества: во-первых, карбид циркония хорошо смачивается жидким алюминием, что улучшает передачу тепла при испарении, и, во-вторых, при повреждении слоя карбида происходит автоматическое его восстановление. В расплаве всегда имеется достаточное количество циркония, которое реагирует с обнажившейся поверхностью графитового тигля; продукты взаимодействия закрывают повреждение. Действительный механизм образования защитного слоя имеет ступенчатый характер. Сначала алюминий взаимодействует с графитом, образующийся карбид алюминия растворяется в металле и реагирует с цирконием. Карбид циркония тяжелее, чем жидкий алюминий, поэтому он осаждается на стенках тигля.

Используя графитовые тигли и добавляя цирконий в жидкий алюминий, можно испарить последний при более высокой температуре в течение нескольких часов.