氮气+氢气

氮气（N₂） + 氢气（H₂） 是一种常见的工业混合气体，广泛应用于化工、金属处理、电子制造等领域。以下是关于这种混合气体的详细介绍：

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1. 典型混合比例

• 常见比例范围：

  • N₂（70%~99%） + H₂（1%~30%）

  • 具体比例取决于应用需求，例如：

    • 95% N₂ + 5% H₂：用于不锈钢退火保护气。

    • 75% N₂ + 25% H₂：用于某些还原性气氛热处理。

    • 90% N₂ + 10% H₂：用于半导体制造中的还原环境。

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2. 主要应用

（1）金属热处理（退火、钎焊、烧结）

• 作用：

  • N₂：提供惰性保护，防止金属氧化。

  • H₂：还原金属表面氧化物，提高表面光洁度。

• 适用材料：不锈钢、铜合金、特种钢等。

（2）半导体与电子工业

• 用途：

  • 化学气相沉积（CVD）：如氮化硅（Si₃N₄）薄膜生长。

  • 还原性环境：在高温工艺中去除氧杂质。

（3）化工与合成氨

• 氨（NH₃）合成前驱体：N₂ + 3H₂ → 2NH₃（需催化剂）。

• 氢化反应：如石油精炼中的加氢处理。

（4）食品包装（低比例H₂）

• 保鲜气调：N₂为主，少量H₂可抑制某些微生物生长（需严格控制比例）。

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3. 混合气体的优势

• 还原性强：H₂能有效去除金属或半导体表面的氧化物。

• 成本较低：相比纯氢气或氩氢混合气，N₂+H₂更经济。

• 安全性提升：N₂稀释H₂，降低爆炸风险（H₂爆炸极限4%~75%）。

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4. 注意事项

• 氢气安全：

  • H₂易燃易爆，需确保混合比例在安全范围（通常H₂<30%）。

  • 使用前需检漏，避免在密闭空间积累。

• 气体纯度：

  • 电子级应用需高纯N₂（≥99.999%）和H₂（≥99.999%）。

  • 工业级可稍低（N₂≥99.9%，H₂≥99.5%）。

• 替代方案：

  • 高还原性需求可用 Ar + H₂（更惰性，但成本高）。

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5. 类似混合气体

• N₂ + H₂ + CO：用于某些特殊热处理（如渗碳）。

• N₂ + H₂ + NH₃：用于可控氮化处理（表面硬化）。