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、半導體、PCB電路板等的表面處理。該技術用于電路板，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，其氣體介質通常采用氫氣，氫氣在運輸、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和工藝參數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，討論了各參數的作用規(guī)律，優(yōu)化還原工藝，并結合檢測結果分析了等離子體還原的機制，為等離子還原技術的其他應用提供理論指導和技術支持。
　　分別以N2、N2+冷NH3和N2+熱分解NH3作為等離子體發(fā)生氣，結合等離子體的產生原理、三種

3、氣體介質中的活性物種及物相檢測結果推出三種氣體介質的還原性強弱順序為：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，由黑色轉變?yōu)榛疑缓笞兂纱u紅色、橘紅色，這是還原產物發(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，伴隨著顆粒團聚現(xiàn)象。
　　隨

4、著設備輸出功率增大，試樣表面的還原產物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。輸出功率過大會導致還原產物重新被氧化；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，存在還原反應和氧化反應相互競爭的行為。反應時活性粒子在試樣表面發(fā)生碰撞、濺射，將能量轉移給氧化