常壓等離子體還原氧化銅工藝的研究.pdf

1、射流型常壓等離子體還原方法由于其具有清潔、高效、設(shè)備簡單和對材料性能影響小等一系列優(yōu)點，被廣泛用于高分子、金屬、半導(dǎo)體、PCB電路板等的表面處理。該技術(shù)用于電路板，可以解決銅板使用前必須去除氧化皮的問題。將該技術(shù)代替電鍍前的活化處理，既高效又環(huán)保。常壓等離子還原技術(shù)還可以用于陶瓷與金屬的連接。但是用于還原過程的射流型等離子體，其氣體介質(zhì)通常采用氫氣，氫氣在運(yùn)輸、貯存和使用過程中存在許多安全隱患，同時對于等離子體還原的機(jī)理研究較少。因此本

2、文旨在尋找一種能夠代替氫氣的氣體作為等離子體發(fā)生氣，利用掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）等手段研究了氣體介質(zhì)和工藝參數(shù)對常壓等離子體還原CuO的微觀形貌、相組成和元素分布的影響，討論了各參數(shù)的作用規(guī)律，優(yōu)化還原工藝，并結(jié)合檢測結(jié)果分析了等離子體還原的機(jī)制，為等離子還原技術(shù)的其他應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
　　分別以N2、N2+冷NH3和N2+熱分解NH3作為等離子體發(fā)生氣，結(jié)合等離子體的產(chǎn)生原理、三種

3、氣體介質(zhì)中的活性物種及物相檢測結(jié)果推出三種氣體介質(zhì)的還原性強(qiáng)弱順序為：N2+熱分解NH3＞N2+冷NH3＞N2。
　　等離子體還原時間對CuO還原有重要影響：隨著還原時間延長還原產(chǎn)物Cu的相對含量先增加后減少，70s時的含量最高，為34.38％；試樣表面的顏色隨還原時間發(fā)生明顯變化，由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑缓笞兂纱u紅色、橘紅色，這是還原產(chǎn)物發(fā)生變化引起的；隨還原時間的增加，試樣表面的顆粒熔融現(xiàn)象加劇，伴隨著顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　隨

4、著設(shè)備輸出功率增大，試樣表面的還原產(chǎn)物Cu的相對含量先增加后減少，而中間相Cu2O的含量則逐漸增加；當(dāng)輸出功率較小時，試樣表面呈現(xiàn)棕紅色，隨著功率增大，試樣表面的紅色變深。輸出功率過大會導(dǎo)致還原產(chǎn)物重新被氧化；在功率增大過程中，試樣表面的顆粒熔融聚集，冷卻時表面留下細(xì)小孔洞，新相從聚集體表面形成然后表面被融化。
　　在等離子體還原過程中，存在還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)相互競爭的行為。反應(yīng)時活性粒子在試樣表面發(fā)生碰撞、濺射，將能量轉(zhuǎn)移給氧化