В области материаловедения тигли играют ключевую роль в высокотемпературных процессах, особенно в методах осаждения, таких как напыление покрытий. Соответствующие материалы тиглей следует выбирать в соответствии с конкретным типом используемого материала осаждения. Основные функции тигля в различных процессах включают:

1.Физическое осаждение из паровой фазы (PVD)

В процессах PVD тигли используются для удерживания твердых металлов или соединений, которые затем нагреваются до точки испарения или сублимации. Это позволяет испаренному материалу конденсироваться в виде тонкой пленки на подложке. Многие расплавленные материалы требуют подкладки тигля, а фактическая емкость загрузки тигля зависит от объема подкладки.

2.Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

В процессах CVD тигель служит для нагрева и испарения исходного материала, что облегчает его реакцию и осаждение на подложку.

3.гальванопокрытие

В области гальваники тигли используются для плавления высокотемпературных растворителей или гальванических растворов. 

---

Распространенные проблемы и решения, связанные с тиглями в процессах осаждения материалов

Проблемы химической совместимости

Тигли и их вкладыши должны быть тщательно выбраны, чтобы избежать нежелательных химических реакций при высоких температурах. Несовместимые материалы тигля могут вызвать коррозию или загрязнение расплава, что может поставить под угрозу качество продукта.

Рекомендуемые решения:

• Использование футеровок тиглей:Футеровка тигля подходящим материалом может предотвратить химические реакции между тиглем и расплавленным материалом, сохраняя чистоту испаряемого материала. Но не все тигли оснащены футеровками. Для испарения расплавленных металлов, таких как золото (Au), и осаждения бора (B), кобальта (Co), хрома (Cr), железа (Fe), германия (Ge), палладия (Pd) и никеля (Ni), футеровки тиглей, как правило, не требуются.
• Выбор подходящих материалов для подкладки:В зависимости от расплавленного материала, вкладыши изготавливаются изТантал (Та),Никель (Ni),Молибден (Мо),Пиролитический нитрид бора (PBN)илиВольфрам (Вт)обычно используются для смягчения реакций и защиты тигля от повреждений.
  
  

Несоответствие теплового расширения

Критической проблемой в высокотемпературных процессах является несоответствие теплового расширения тигля и расплавленного материала. При нагревании расплавленные материалы обычно расширяются быстрее, чем тигель, оказывая давление на стенки и потенциально приводя к трещинам или деформации. Аналогично, при охлаждении может возникнуть напряжение, поскольку материал сжимается, особенно если в тигле имеется избыточное количество остаточного материала.

Решения:

• Соответствующие коэффициенты теплового расширения:Убедитесь, что коэффициенты теплового расширения тигля и материала совместимы, чтобы минимизировать напряжение.
• Предельный объем материала:Во время охлаждения держите расплавленный материал в небольшой лужице на дне тигля, чтобы избежать контакта с боковыми стенками, или слейте весь материал перед охлаждением.
• Регулярные проверки:После каждого процесса осматривайте тигель на предмет трещин или структурных повреждений.
  

---

 

Рекомендации по заполнению тигля

Степень заполнения тигля зависит от типа осаждаемого материала и может существенно различаться для сублимирующихся материалов, расплавленных материалов и химических соединений.

Сублимационные материалы:Заполните тигель на 90% емкости для оптимальной производительности. При испарении с постоянной мощностью или температурой распределение и скорость пара изменяются по мере потребления материала, но сублимирующие материалы (например, соли) обычно демонстрируют минимальные проблемы.

Расплавленные материалы/Несублимирующиеся материалы:Рекомендуемый уровень заполнения для несублимирующихся материалов составляет 75% от емкости тигля. Переполнение может привести к трещинам из-за разницы в тепловом расширении тигля и таких материалов, как оксид алюминия, при повторном нагревании.

Химические соединения:Для химических соединений наилучшие результаты обычно достигаются, когда тигель заполнен примерно на 50%, а материал уменьшается примерно до 17% во время испарения. Если качество пара (например, диссоциация, температура пара или скорость) имеет решающее значение, могут потребоваться дополнительные корректировки для оптимизации процесса испарения.

---

Лучшие практики очистки тигля

Чтобы избежать перекрестного загрязнения, рекомендуется, чтобы каждый тигель был предназначен для нагрева одного типа материала. В то время как некоторые органические соединения могут быть полностью удалены с помощью надлежащей очистки, другие могут быть более сложными для устранения. Успех очистки зависит от конкретного органического соединения и температуры обжига.

Рекомендуемая процедура очистки:

• Замочите тигель в 0.1 М растворе гидроксида калия на 15–20 минут.
• Промойте деионизированной водой.
• Очистите в ультразвуковой ванне с использованием мелкодисперсного моющего средства (2 столовые ложки, растворенные в 200 мл воды) в течение 60 минут.
• Тщательно промойте деионизированной водой еще раз.
• Погрузите тигель в ацетон и очистите его ультразвуком в течение 20 минут.
• Повторите процесс с изопропанолом еще 20 минут.
• Сушите тигель при температуре 70°C в течение не менее 40 минут или дольше, если необходимо.

Альтернативным вариантом является нагревание тигля до температур, значительно превышающих нормальную точку испарения органических материалов, что может обеспечить самоочищение путем сжигания остатков.

---

---

Материалы и решения для тиглей по индивидуальному заказу

Если вам требуются индивидуальные формы тиглей, размеры пор, материалы или другие особые требования, свяжитесь с нами для разработки индивидуальных решений.