Bakıryüzeyinde yoğun ve stabil bir içsel pasivasyon tabakası oluşturmanın zor olması nedeniyle alüminyum ve nikel gibi metallerden farklıdır. Bu nedenle açıkta kalan bakır yüzeyi havadaki oksijen ve su buharı tarafından sürekli olarak oksitlenecek ve korozyona uğrayacaktır. Bakır tozunun parçacık boyutu ne kadar küçük ve spesifik yüzey alanı ne kadar büyük olursa, bakır oksit (Cu2O) ve bakır oksit (Cu2O) gibi ürünleri üretmek için hızla oksitlenmesi o kadar kolay olur.bakır oksit (CuO). Bu oksit yalıtım katmanı, bakır tozunun iletkenliğini önemli ölçüde azaltır ve parçacık sinterleme bağlantısını engeller, bu da iletken macunun performansının düşmesine neden olur. Özellikle fotovoltaik hücrelerin ön elektrotunun sinterleme işlemi sırasında (çoğunlukla 500 °C'yi aşan yüksek sıcaklıklar gerektirir), bakır tozu korunmazsa ciddi şekilde oksitlenecek ve iyi bir metal iletken ağ oluşturamayacaktır. Ayrıca yüksek sıcaklık ve yüksek nemli ortamlarda oksit tabakasının büyümesi de zamanla iletkenliğin bozulmasına neden olarak cihazın ömrünü etkileyebilir. Bu nedenle bakır tozunun yüzey oksidasyonunun engellenmesi, iletkenliğini, sinterleme aktivitesini ve uzun vadeli stabilitesini korumak için çok önemlidir.
Araştırmacılar ve mühendisler, bakır tozunun oksidasyona yatkın olması sorununu çözmek için çeşitli yüzey antioksidan tedavi teknikleri geliştirdiler. Bakır tozunun yüzeyinde fiziksel veya kimyasal bir koruyucu katman oluşturmak, oksijen temasını engelleyebilir veya aktif bölgeleri pasifleştirebilir, böylece oksidasyonun oluşmasını yavaşlatabilir veya hatta önleyebilir. Ana yöntemler arasında organik kaplama koruması, inorganik kaplama, kendiliğinden pasivasyonlu alaşım modifikasyonu ve yüzey azaltıcı pasivasyon işlemi yer alır. Aşağıdaki metinde yüzey azaltıcı pasivasyon işlemi ayrı ayrı anlatılmaktadır.
Yüzey küçültme ve aktivasyon pasivasyon tedavisi
Kimyasal indirgeme işlemi: Yüzey indirgeme, bakır tozu hazırlandıktan sonra veya oluşan oksit tabakasını çıkarmak ve yüzeyi hemen pasifleştirmek için kullanımdan önce yapılabilir. Yaygın olarak kullanılan yöntem, ıslatma işlemi için bakır tozu süspansiyonuna organik asitler (formik asit, sitrik asit), hidrazin, fosfor asit vb. gibi hafif indirgeyici maddelerin eklenmesidir. Örneğin, pH'ı 1 – 5'e ayarlamak için %0,1 – %2 organik asit (sitrik asit gibi) çözeltisine nano bakır tozu ekleyin, karıştırın ve bekletin, ardından yüzeydeki bakır oksit çözülüp çıkarılabilir ve ardından filtrelenip kurutulabilir. Bu adım, tozun oksijen içeriğini önemli ölçüde azaltabilir. Ancak açıkta kalan taze yüzeyler yeniden oksidasyona yatkındır ve acil pasivasyon koruması gerektirir. Bunun için indirgeme işlemini korozyon inhibitörleriyle birleştirerek "iki aşamalı indirgeme pasifleştirme yöntemi" oluşturulabilir: önce oksit katmanını bir indirgeyici maddeyle çıkarın ve ardından yüzey aktif bölgeleri hemen organik moleküllerle işgal edin. Zheng Nanfeng ve diğerleri. yenilikçi bir yöntem bildirdi: yüzey düzenleyici madde olarak format kullanılarak bakırın hidrotermal işlenmesi. Format, yalnızca yüzey oksitlerini uzaklaştırmak için indirgeyici bir madde olarak görev yapmakla kalmaz, aynı zamanda bakır (110) yüzeyini koordineli bir biçimde yeniden yapılandırarak c (6 × 2) üst yapıya sahip bir koordinasyon pasivasyon katmanı oluşturur. Bu katman, O ₂ ve Cl ⁻ gibi aşındırıcı parçacıkların dahili bakır metaline girmesini etkili bir şekilde engelleyebilen bakır format koordinasyon dimer ve O ² ⁻'den oluşur. Bu temelde, koordinasyon katmanı tarafından tamamen kaplanmayan yüzey kusurlarını doldurarak daha fazla modifikasyon için az miktarda alkil tiyol molekülü dahil edildi ve bakır yüzeyinin antioksidan performansı üç kat artırıldı. Bu "format+tiyol" yüzey kimyasal modifikasyon yöntemi, oda sıcaklığında uygulanabilir ve bakır tozuna süper güçlü antioksidan kapasite kazandırırken iletkenliğini ve termal iletkenliğini neredeyse hiç azaltmaz. Günümüzde bu teknolojiye dayalı olarak modifiye edilen bakır tozu, antioksidan bakır macununun kilogram seviyesinde hazırlama deneylerinde başarıyla kullanılmakta olup, baskılı iletken hatlar ve elektromanyetik ekranlama gibi alanlarda uygulanabilmektedir. Bu başarı, indirgeme koruması elde etmek için yüzey ligandlarının ustaca tasarlanmasıyla, bakırın gümüşün yerini alması için yeni bir strateji sağlanabileceğini göstermektedir.
Koruyucu atmosfer ve plazma işlemi: Bakır tozunun yüzey aktivasyonu ve korunması için kimyasal yöntemlerin yanı sıra fiziksel yöntemler de kullanılmaktadır. Örneğin, bakır macununun sinterleme işlemi sırasında indirgeyici bir atmosferin (%5 hidrojen içeren nitrojen, formik asit buharı vb. gibi) kullanılması, bakırın yüksek sıcaklıkta oksidasyonunu önleyebilir ve artık oksit filmlerinin çıkarılmasına yardımcı olabilir. Ayrıca, bakır tozunun yüzeyini işlemek, yüzeyi anında azaltmak/temizlemek ve inert gaz plazması altında bir pasivasyon malzemesi tabakası biriktirmek için plazmanın kullanılmasına ilişkin bir araştırma da bulunmaktadır. Buna ek olarak, kendi kendini koruyan sinterleme teknolojisi olarak adlandırılan, bakır hamuruna, sinterleme sırasında ısıtıldığında indirgeyici gazlara ayrışan veya koruyucu kalıntılar oluşturan bazı katkı maddelerinin eklenmesi anlamına gelir. Örneğin, organik aminler, alkoksitler vb. yüksek sıcaklıklarda amonyak ve aldehitlere ayrışabilir, bu da bakır parçacıklarını korumak ve sinterleme bağlantılarını tamamlamak için yerel olarak bir mikro indirgeme ortamı oluşturabilir. Bu yöntemin amacı, kritik sinterleme aşaması sırasında bakırın oksitlenmesini önlemek için bulamaç formülasyonuna bir "antioksidan" katmaktır.
Bakır tozunun iletken macunlarda ve elektronik ambalajlarda uygulama olanakları geniştir, ancak oksidasyon, laboratuvar başarıları ile gerçek ürünler arasındaki ana engel olmuştur. Son çalışmalar, organik kaplama, inorganik kaplama, kendi kendine pasivasyonlu alaşımlama ve yüzey indirgeyici pasifleştirme gibi çeşitli stratejilerin, bakır tozunun antioksidan özelliklerini önemli ölçüde geliştirebildiğini ve geniş bir işlem penceresi içinde mükemmel iletkenliği korumasını sağladığını göstermiştir. Farklı yöntemlerin kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve belirli uygulamalar için seçilmeleri veya birleştirilmeleri gerekir.
SAT NANO en iyi tedarikçidirbakır tozuÇin'de nanotoz ve mikron tozu sunabiliriz, herhangi bir sorunuz varsa lütfen sales03@satnano.com adresinden bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
