2.5. Sticle metalice

Sticlele sunt materiale amorfe obţinute prin răcirea fără cristalizare a unei topituri. Dacă materialele sunt de natură metalică (metale sau aliaje) se numesc sticle metalice.

Starea solidă cristalină a metalelor se obţine prin răcirea lentă a topiturilor lor când se formează iniţial germeni de cristale care cresc apoi în timp. Prin răcirea rapidă, cu 10⁵ - 10^{10 o}C/s, a topiturii unui metal se împiedică formarea germenilor de cristalizare precum şi creşterea acestora şi se creează condiţiile obţinerii metalelor în stare amorfă, a sticlelor metalice.

Trăsătura predominantă a sticlelor metalice este dezordinea în aranjamentul atomilor. Forma amorfă a metalelor a fost evidenţiată în 1960 de P. Duwez, prin răcirea ultrarapidă a aliajului aurului cu 20% Si şi numai peste 10 ani au apărut primele staţii pilot pentru obţinerea metalelor amorfe.

Astăzi se obţin metale amorfe prin:

Metoda răcirii ultrarapide a topiturilor metalice;

Îngheţarea straturilor superficiale topite prin energii concentrate. Metoda se bazează pe topirea superficială a unui metal pe adâncimi de zeci de microni, cu ajutorul unei energii concentrate (laser, bombardament ionic sau cu alte particule) şi răcirea rapidă pentru realizarea stării amorfe;

Depuneri de straturi subţiri în stare amorfă pe materiale suport. Se poate realiza prin procedee fizice sau chimice, evaporarea în vid a unor aliaje cu componente amorfizoare şi condensarea pe suprafeţe suport la temperaturi inferioare celor favorabile cristalizării. Procesul durează câteva pico-secunde, răcirea făcându-se cu o viteza de 10^{13 o}C/s. Procesul este laborios, necesită instalaţii de mare complexitate, prezintă dezavantajul impurificării şi neuniformităţii oglinzilor precum şi al vitezelor mici de depunere. Straturile amorfe se pot realiza pe cale chimică prin electrodepunere, folosind anod de cupru sau de nichel de puritate ridicată şi catod de cupru. Calitatea depunerii depinde de compoziţia şi de calitatea electrolitului, de densitatea de curent şi de temperatură. Aşa s-au obţinut straturi amorfe Co – Ni – P cu depuneri uniforme dar nu întotdeauna reproductibile. Depuneri uniforme, selective, rezistente la coroziune se pot obţine prin depunerea chimică, autocatalitică, dintr-o soluţie, fără folosirea curentului electric. Operaţia necesită păstrarea constantă a pH-ului şi a temperaturii mediului. Prin acest procedeu s-au obţinut straturi amorfe Co-P. Oxidarea anodică este o altă posibilitate de obţinere a unor straturi amorfe de oxizi metalici.

Lipsa cristalinităţii conferă metalelor amorfe deosebite proprietăţi electrice, magnetice, mecanice şi rezistenţă la coroziune ceea ce face ca aceste materiale să fie utilizate în practică; având pierderi mici la remagnetizare ele se utilizează la fabricarea transformatoarelor electrice de mare putere, la fabricarea senzorilor pentru detectarea curentului continuu. În domeniul electronicii, se utilizează la fabricarea capetelor magnetice audio şi video, a miezurilor magnetice pentru componente inductive din alimentatoarele de putere, a dispozitivelor anti-furt, a magnetometrelor, a traductoarelor de cuplu etc. Sub formă de fibre sau benzi se folosesc pentru obţinerea de materiale compozite cu caracteristici mecanice specifice, utilizate în construcţia de maşini şi în electrotehnică. Straturile peliculare de materiale metalice amorfe depuse pe suprafaţa unor piese măresc spectaculos rezistenţa acestora la coroziune şi la uzură, făcându-le apte de a fi utilizate în industria chimică, în medii puternic corozive sau ca scule aşchietoare.