Hạt, viên và hạt đồng có độ tinh khiết cao 99,999% để bay hơi chân không

Hạt và viên đồng 99,999% là gì

Các hạt, viên và hạt đồng có độ tinh khiết cao là các nguyên liệu nguồn đồng rắn được nạp vào thuyền bay hơi chân không, nồi nấu kim loại hoặc cụm mục tiêu phún xạ để lắng đọng các màng mỏng đồng. Ký hiệu 99,999% có nghĩa là độ tinh khiết 5N - năm số chín, hoặc không quá khoảng mười phần triệu tổng tạp chất kim loại - và đó là cấp độ thường được sử dụng trong nghiên cứu quang học, điện tử và màng mỏng-trong đó các đặc tính của lớp lắng đọng được kiểm soát bởi độ tinh khiết của nguồn.

Vật liệu này được sản xuất từ ​​đồng tinh chế bằng điện phân, sau đó được xử lý thêm bằng cách nung chảy trong chân không và trong trường hợp yêu cầu mức dư lượng rất thấp thì bằng cách tinh chế theo vùng hoặc các bước hợp nhất có độ tinh khiết cao khác. Kim loại tinh chế sau đó được chuyển thành dạng hạt, dạng viên hoặc dạng hạt để có thể cân chính xác, cho vào nồi nấu kim loại hoặc thuyền với trọng lượng tích điện phù hợp và tan chảy đều mà không bị phun ra trong chu trình bay hơi.

Cấp độ tinh khiết và cách chúng được xác minh

Độ tinh khiết ở mức này không phải là nhãn hiệu mà là kết quả phân tích. Mỗi lô được đặc trưng bằng phép đo khối phổ phóng điện phát sáng, báo cáo các nguyên tố tạp chất riêng lẻ thay vì chỉ tổng số. Các nguyên tố quan trọng nhất trong nguồn bay hơi đồng là sắt, niken, kẽm, chì, natri, kali và lưu huỳnh vì chúng cùng-bay hơi với đồng hoặc làm suy giảm đặc tính điện và quang của màng. Báo cáo phân tích được gửi theo lô và nồng độ tạp chất được nêu rõ theo từng nguyên tố.

Để tham khảo, ASTM B115 xác định loại cực âm đồng điện phân tiêu chuẩn cao nhất ở mức tối thiểu 99,99% đồng, với các phần tử dư được kiểm soát chặt chẽ. Vật liệu bay hơi 5N được sản xuất từ ​​nguyên liệu thô tương đương hoặc tinh khiết hơn và được tinh chế thêm, do đó, thông số kỹ thuật về cực âm là cơ sở hữu ích để mô tả chất lượng nguyên liệu thay vì thông số kỹ thuật cho chính sản phẩm dạng hạt.

Hình thức sản phẩm, kích thước và dữ liệu vật lý

Việc phân loại màn hình quan trọng hơn những gì nó xuất hiện. Các hạt mịn và bụi bị oxy hóa nhanh chóng, ăn không đều vào lò nấu chảy và gây ra vết loang lổ, trong khi các mảnh quá khổ có thể kết nối trong nồi nấu kim loại và tan chảy không đều. Cả hai điều kiện đều thay đổi tốc độ lắng đọng, do đó, sự phân bố kích thước hạt-là một phần của thông số kỹ thuật chứ không phải là một chi tiết mang tính thẩm mỹ.

Quá trình lắng đọng và thực hành bay hơi

Đồng được lắng đọng bằng quá trình bay hơi nhiệt, bay hơi chùm tia điện tử và phún xạ. Trong quá trình bay hơi nhiệt, một chiếc thuyền-được gia nhiệt bằng điện trở hoặc một nồi nấu kim loại giữ điện tích và đồng thường được đưa đến nhiệt độ bay hơi ở khoảng 1300-1500 C trong điều kiện chân không cao. Trong quá trình bay hơi chùm tia điện tử, chùm tia tập trung vào bề mặt điện tích sao cho chỉ một lượng nhỏ nóng chảy, giúp giảm ô nhiễm nồi nấu kim loại và cải thiện khả năng kiểm soát tốc độ. Quá trình phún xạ sử dụng vật liệu làm mục tiêu chứ không phải là chất bay hơi.

Đối với cả ba tuyến, vật liệu nguồn phải được nạp đến trọng lượng nạp xác định, khử khí từ từ ở công suất thấp trước khi cửa trập mở và giữ trong chân không hoặc khí trơ giữa các lần chạy. Đồng có tính dẫn nhiệt cao, do đó việc gia nhiệt chậm và đều là rất quan trọng: việc gia nhiệt nhanh một lượng điện tích lớn có thể giải phóng khí hấp phụ đột ngột và làm xáo trộn màng.

Ứng dụng điển hình

Lớp đồng-màng mỏng và các lớp dẫn điện trong xử lý chất bán dẫn và vi điện tử.

Lớp phủ quang học, lớp phản chiếu và bộ lọc nhiễu.

Màng che chắn nhiễu điện từ trên vỏ và chất nền linh hoạt.

Kim loại hóa trang trí và chức năng của nhựa, thủy tinh và gốm sứ.

Nghiên cứu về cảm biến, máy dò và màng mỏng trong phòng thí nghiệm-trong đó độ tinh khiết của màng là biến số đang được nghiên cứu.

Công việc khoa học về chất xúc tác và bề mặt-yêu cầu bề mặt đồng sạch.

Xử lý, đóng gói và kiểm soát chất lượng

Độ tinh khiết chỉ được bảo quản nếu vật liệu được bảo vệ sau khi sản xuất. Quy trình tiêu chuẩn là đóng gói các hạt hoặc viên trong các thùng chứa sạch, khô, kín - túi giấy chân không hoặc-chai chứa đầy khí trơ - có số lô và báo cáo phân tích được tham chiếu trên nhãn. Các thùng chứa chỉ được mở ở khu vực sạch sẽ, việc xử lý được thực hiện bằng găng tay thay vì dùng tay trần và các thùng chứa-đã qua sử dụng một phần được đóng kín lại trong khí trơ. Nên tránh tiếp xúc với các dụng cụ bằng thép, bề mặt mạ-kẽm và môi trường chứa clorua-vì mỗi loại đều là nguồn gây ô nhiễm chính xác mà loại được mua để loại trừ.

Kiểm tra chất lượng trước khi gửi đi thường bao gồm phân tích hóa học của lô, kiểm tra trực quan về ô nhiễm oxit, cặn và chất bôi trơn, phân tích sàng lọc phần kích thước và xác minh trọng lượng nạp của các đơn vị đóng gói. Giấy chứng nhận phân tích kết quả về thành phần-theo- tạp chất của thành phần phải được gửi kèm theo mỗi lô hàng để kỹ sư phủ có thể so sánh hiệu suất của màng với độ tinh khiết của nguồn.

Điểm kiểm tra và những cạm bẫy thường gặp

Kiểm tra xem giấy chứng nhận có báo cáo các thành phần tạp chất riêng lẻ chứ không chỉ là con số về độ tinh khiết tổng thể.

Xác nhận phần kích thước-hạt và hàm lượng hạt mịn có thể chấp nhận được trước khi đặt hàng; cả hai đều ảnh hưởng đến hành vi bay hơi.

Kiểm tra sự biến màu bề mặt, điều này cho thấy quá trình oxy hóa và sẽ làm tăng lượng khí thoát ra trong buồng.

Xác minh tính toàn vẹn của bao bì và bầu không khí trơ bên trong container trước khi chấp nhận lô hàng.

Không trộn vật liệu từ các lô hoặc cấp độ tinh khiết khác nhau trong một nồi nấu nếu khả năng tái tạo màng là quan trọng.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Đồng 99,999% có nghĩa là gì?
Nó có nghĩa là độ tinh khiết 5N: ít nhất 99,999% đồng với tổng tạp chất kim loại trong khu vực từ 10 phần triệu trở xuống. Con số này được thiết lập bằng cách phân tích các thành phần tạp chất riêng lẻ chứ không phải bằng mô tả cấp danh nghĩa.

Hỏi: Sự khác biệt giữa hạt, viên và ngũ cốc là gì?
Các hạt được bắn không đều, các viên được nén hoặc gia công thành các mảnh có trọng lượng được kiểm soát và các hạt là các phần được sàng lọc mịn hơn. Sự lựa chọn phụ thuộc vào hình dạng của nồi nấu kim loại hoặc thuyền và vào mức độ chính xác của trọng lượng điện tích phải được tái tạo.

Hỏi: Tại sao kích thước hạt lại quan trọng đối với sự bay hơi?
Các hạt mịn dễ bị oxy hóa và có thể gây ra sự lắng đọng và lắng đọng không ổn định, trong khi các mảnh quá khổ có thể kết dính và tan chảy không đều. Một phần kích thước được kiểm soát mang lại tốc độ bay hơi ổn định và màng có thể lặp lại.

Hỏi: Nên bảo quản vật liệu như thế nào?
Trong các thùng chứa sạch, khô, kín trong điều kiện chân không hoặc khí trơ, chỉ mở ở khu vực sạch sẽ và được xử lý bằng găng tay. Đậy kín các bộ phận-hộp đựng đã qua sử dụng và giữ vật liệu tránh xa các bề mặt thép, mạ kẽm-và môi trường chứa clorua-.

Hỏi: Nhiệt độ bay hơi chân không nào được sử dụng cho đồng?
Sự bay hơi nhiệt của đồng thường được thực hiện với điện tích giữ ở khoảng 1300-1500 C trong điều kiện chân không cao. Sự bay hơi của chùm tia điện tử chỉ làm tan chảy bề mặt điện tích, giúp kiểm soát tốc độ tốt hơn và ít tương tác với nồi nấu hơn.

Hỏi: Kỹ thuật phân tích nào xác nhận độ tinh khiết 5N?
Phép đo khối phổ phóng điện phát sáng là phương pháp thông thường, được hỗ trợ bởi các kỹ thuật phân tích vết khác theo yêu cầu. Báo cáo liệt kê từng nguyên tố tạp chất để người dùng có thể đánh giá nguy cơ-đồng bay hơi vào màng.