Tembagaberbeda dengan logam seperti aluminium dan nikel karena sulit membentuk lapisan pasivasi intrinsik yang padat dan stabil pada permukaannya. Oleh karena itu, permukaan tembaga yang terbuka akan terus teroksidasi dan terkorosi oleh oksigen dan uap air di udara. Semakin kecil ukuran partikel dan semakin besar luas permukaan spesifik bubuk tembaga, semakin mudah teroksidasi dengan cepat untuk menghasilkan produk seperti tembaga oksida (Cu2O) danoksida tembaga (CuO). Lapisan insulasi oksida ini secara signifikan mengurangi konduktivitas bubuk tembaga dan menghalangi sambungan sintering partikel, sehingga menurunkan kinerja pasta konduktif. Terutama pada proses sintering elektroda depan sel fotovoltaik (seringkali memerlukan suhu tinggi melebihi 500 ℃), jika bubuk tembaga tidak dilindungi, maka akan teroksidasi parah dan tidak dapat membentuk jaringan konduktif logam yang baik. Selain itu, di lingkungan bersuhu tinggi dan kelembapan tinggi, pertumbuhan lapisan oksida juga dapat menyebabkan penurunan konduktivitas seiring waktu, sehingga memengaruhi masa pakai perangkat. Oleh karena itu, menghambat oksidasi permukaan bubuk tembaga sangat penting untuk menjaga konduktivitas, aktivitas sintering, dan stabilitas jangka panjang.
Para peneliti dan insinyur telah mengembangkan berbagai teknik perawatan antioksidan permukaan untuk mengatasi masalah bubuk tembaga yang rentan terhadap oksidasi. Membangun lapisan pelindung fisik atau kimia pada permukaan bubuk tembaga dapat memblokir kontak oksigen atau mempasifkan situs aktif, sehingga memperlambat atau bahkan mencegah terjadinya oksidasi. Metode utama meliputi perlindungan pelapisan organik, pelapisan anorganik, modifikasi paduan pasivasi mandiri, dan perlakuan pasivasi reduksi permukaan. Teks berikut memperkenalkan perlakuan pasivasi reduksi permukaan secara terpisah.
Pengurangan permukaan dan perawatan pasivasi aktivasi
Perawatan reduksi kimia: Reduksi permukaan dapat dilakukan setelah persiapan bubuk tembaga atau sebelum digunakan untuk menghilangkan lapisan oksida yang dihasilkan dan segera mempasifkan permukaan. Metode yang umum digunakan adalah dengan menambahkan zat pereduksi ringan seperti asam organik (asam format, asam sitrat), hidrazin, asam fosfat, dll. ke dalam suspensi bubuk tembaga untuk perlakuan perendaman. Misalnya, tambahkan bubuk tembaga nano ke dalam larutan asam organik 0,1% – 2% (seperti asam sitrat) untuk mengatur pH 1 – 5, aduk dan diamkan, kemudian oksida tembaga permukaan dapat dilarutkan dan dihilangkan, lalu disaring dan dikeringkan. Langkah ini dapat mengurangi kandungan oksigen dalam bubuk secara signifikan. Namun, permukaan baru yang terbuka rentan terhadap oksidasi ulang dan memerlukan perlindungan pasivasi segera. Untuk ini, "metode dua langkah pasivasi reduksi" dapat dibentuk dengan menggabungkan perlakuan reduksi dengan inhibitor korosi: pertama-tama hilangkan lapisan oksida dengan zat pereduksi, dan kemudian segera tempati situs aktif permukaan dengan molekul organik. Zheng Nanfeng dkk. melaporkan metode inovatif: pengolahan hidrotermal tembaga menggunakan format sebagai zat koordinator permukaan. Format tidak hanya bertindak sebagai zat pereduksi untuk menghilangkan oksida permukaan, tetapi juga merekonstruksi permukaan tembaga (110) dalam bentuk terkoordinasi, membentuk lapisan pasivasi koordinasi dengan superstruktur c (6 × 2). Lapisan ini terdiri dari dimer koordinasi format tembaga dan O ² ⁻, yang secara efektif dapat memblokir partikel korosif seperti O ₂ dan Cl ⁻ memasuki logam tembaga internal. Atas dasar ini, sejumlah kecil molekul alkil tiol diperkenalkan untuk modifikasi lebih lanjut, mengisi cacat permukaan yang tidak sepenuhnya tertutup oleh lapisan koordinasi, dan kinerja antioksidan pada permukaan tembaga ditingkatkan tiga kali lipat. Metode modifikasi kimia permukaan "format + tiol" ini dapat diterapkan pada suhu kamar, memberikan bubuk tembaga kapasitas antioksidan super kuat namun hampir tidak mengurangi konduktivitas dan konduktivitas termalnya. Saat ini, bubuk tembaga yang dimodifikasi berdasarkan teknologi ini telah berhasil digunakan dalam percobaan persiapan pasta tembaga antioksidan tingkat kilogram, dan dapat diterapkan di bidang seperti garis konduktif cetak dan pelindung elektromagnetik. Pencapaian ini menunjukkan bahwa dengan merancang ligan permukaan secara cerdik untuk mencapai perlindungan reduksi, strategi baru dapat diberikan bagi tembaga untuk menggantikan perak.
Atmosfir pelindung dan pengolahan plasma: Selain metode kimia, cara fisik juga digunakan untuk aktivasi permukaan dan perlindungan bubuk tembaga. Misalnya, penggunaan atmosfer pereduksi (seperti nitrogen yang mengandung 5% hidrogen, uap asam format, dll.) selama proses sintering pasta tembaga dapat mencegah oksidasi tembaga pada suhu tinggi dan membantu menghilangkan sisa lapisan oksida. Ada juga eksplorasi penggunaan plasma untuk mengolah permukaan bubuk tembaga, langsung mengurangi/membersihkan permukaan dan menyimpan lapisan bahan pasivasi di bawah plasma gas inert. Selain itu, apa yang disebut teknologi sintering perlindungan diri mengacu pada penambahan beberapa bahan tambahan pada pasta tembaga, yang terurai menjadi gas pereduksi atau membentuk residu pelindung saat dipanaskan selama sintering. Misalnya, amina organik, alkoksida, dll. dapat terurai menjadi amonia dan aldehida pada suhu tinggi, yang secara lokal dapat menciptakan lingkungan reduksi mikro untuk melindungi partikel tembaga dan menyelesaikan sambungan sintering. Ide dari metode ini adalah untuk memasukkan "antioksidan" ke dalam formulasi bubur untuk mencegah tembaga teroksidasi selama tahap sintering kritis.
Prospek penerapan bubuk tembaga dalam pasta konduktif dan kemasan elektronik sangat luas, namun oksidasi telah menjadi kendala utama antara pencapaian laboratorium dan produk sebenarnya. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa berbagai strategi seperti pelapisan organik, pelapisan anorganik, paduan pasivasi mandiri, dan pasivasi reduksi permukaan dapat secara signifikan meningkatkan sifat antioksidan bubuk tembaga, sehingga memungkinkannya mempertahankan konduktivitas yang sangat baik dalam jangka waktu proses yang luas. Metode yang berbeda mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing, dan perlu dipilih atau digabungkan untuk aplikasi tertentu.
SAT NANO adalah pemasok terbaikbubuk tembagadi Tiongkok, kami dapat menawarkan bubuk nano dan bubuk mikron, jika Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami di sales03@satnano.com
