Бакарразликује се од метала као што су алуминијум и никл по томе што је тешко формирати густ и стабилан унутрашњи пасивациони слој на његовој површини. Због тога ће изложена површина бакра бити континуирано оксидована и кородирана кисеоником и воденом паром у ваздуху. Што је мања величина честица и већа специфична површина бакарног праха, лакше је брзо оксидирати да би се произвели производи као што су бакров оксид (Цу2О) ибакар оксид (ЦуО). Овај оксидни изолациони слој значајно смањује проводљивост бакарног праха и отежава везу за синтеровање честица, што резултира деградацијом перформанси проводљиве пасте. Нарочито током процеса синтеровања предње електроде фотонапонских ћелија (које често захтевају високе температуре веће од 500 ℃), ако бакарни прах није заштићен, он ће бити озбиљно оксидован и неће моћи да формира добру металну проводну мрежу. Поред тога, у окружењима са високом температуром и високом влажношћу, раст оксидног слоја такође може проузроковати погоршање проводљивости током времена, што утиче на животни век уређаја. Због тога је инхибиција површинске оксидације бакарног праха кључна за одржавање његове проводљивости, активности синтеровања и дугорочне стабилности.
Истраживачи и инжењери развили су различите технике површинског антиоксидативног третмана како би се позабавили проблемом бакарног праха који је склон оксидацији. Изградња физичког или хемијског заштитног слоја на површини бакарног праха може блокирати контакт кисеоника или пасивизирати активна места, чиме се успорава или чак спречава оксидација. Главне методе укључују органску заштиту премаза, неоргански премаз, самопасивирајућу модификацију легуре и третман пасивизацијом редукције површине. Следећи текст посебно представља третман пасивизације смањења површине.
Површинска редукција и активациона пасивизација третмана
Третман хемијском редукцијом: Површинска редукција се може извршити након припреме бакарног праха или пре употребе да би се уклонио генерисани слој оксида и одмах пасивирала површина. Уобичајена метода је додавање благих редукционих агенаса као што су органске киселине (мравља киселина, лимунска киселина), хидразин, фосфорна киселина итд. у суспензију бакарног праха за третман намакањем. На пример, додајте нано бакарни прах у 0,1% – 2% раствор органске киселине (као што је лимунска киселина) да бисте подесили пХ 1 – 5, промешајте и одстојите, а затим се површински бакарни оксид може растворити и уклонити, а затим филтрирати и осушити. Овај корак може значајно смањити садржај кисеоника у праху. Међутим, изложене свеже површине су склоне реоксидацији и захтевају тренутну заштиту од пасивизације. За ово се може формирати „метода редукционе пасивизације у два корака” комбиновањем редукционог третмана са инхибиторима корозије: прво уклоните оксидни слој помоћу редукционог средства, а затим одмах заузмите површински активна места са органским молекулима. Зхенг Нанфенг и др. пријавио иновативну методу: хидротермални третман бакра коришћењем формата као агенса за координацију површине. Формат не само да делује као редукционо средство за уклањање површинских оксида, већ и реконструише површину бакра (110) у координисаном облику, формирајући координациони пасивациони слој са ц (6 × 2) надградњом. Овај слој се састоји од координационог димера бакар-формата и О²⁻, који може ефикасно да блокира корозивне честице као што су О₂ и Цл⁻ да уђу у унутрашњи метал бакра. На основу тога, уведена је мала количина молекула алкил тиола за даљу модификацију, попуњавање површинских дефеката који нису били у потпуности покривени координационим слојем, а антиоксидативни учинак површине бакра је побољшан за три реда величине. Ова метода хемијске модификације површине „формат+тиол“ може се применити на собној температури, дајући бакру у праху супер јак антиоксидативни капацитет, а да притом готово не смањује његову проводљивост и топлотну проводљивост. Тренутно се бакарни прах модификован на основу ове технологије успешно користи у експериментима припреме на нивоу килограма антиоксидативне бакарне пасте и може се применити у областима као што су штампане проводне линије и електромагнетна заштита. Ово достигнуће указује да се генијалним дизајнирањем површинских лиганада за постизање редукционе заштите може обезбедити нова стратегија да бакар замени сребро.
Заштитна атмосфера и третман плазмом: Поред хемијских метода, за површинску активацију и заштиту бакарног праха користе се и физичка средства. На пример, коришћење редукционе атмосфере (као што је азот који садржи 5% водоника, пара мравље киселине, итд.) током процеса синтеровања бакарне пасте може спречити високотемпературну оксидацију бакра и помоћи у уклањању резидуалних оксидних филмова. Такође постоји истраживање употребе плазме за третирање површине бакарног праха, тренутно смањење/чишћење површине и таложење слоја пасивирајућег материјала испод плазме инертног гаса. Поред тога, такозвана технологија самозаштите синтеровања се односи на додавање неких адитива у бакарну пасту, који се разлажу у редукционе гасове или формирају заштитне остатке када се загревају током синтеровања. На пример, органски амини, алкоксиди, итд. могу се разложити у амонијак и алдехиде на високим температурама, што може локално да створи окружење за микро редукцију да заштити честице бакра и потпуне везе за синтеровање. Идеја ове методе је да се у формулацију суспензије угради "антиоксидант" како би се спречило оксидовање бакра током критичне фазе синтеровања.
Изгледи примене бакарног праха у проводним пастама и електронским паковањима су широки, али је оксидација била главна препрека између лабораторијских достигнућа и стварних производа. Недавне студије су показале да различите стратегије као што су органски премаз, неоргански премаз, самопасивирајуће легирање и пасивизација са смањењем површине могу значајно побољшати антиоксидативна својства бакарног праха, омогућавајући му да одржи одличну проводљивост унутар широког прозора процеса. Различите методе имају своје предности и недостатке и потребно их је одабрати или комбиновати за специфичне примене.
САТ НАНО је најбољи добављачбакарни праху Кини, можемо понудити нанопрашак и микронски прах, ако имате било какво питање, слободно нас контактирајте на салес03@сатнано.цом
