Materiaalitieteen alalla upokkailla on keskeinen rooli korkean lämpötilan prosesseissa, erityisesti pinnoitustekniikoissa, kuten haihdutuspinnoituksessa. Sopivat upokkaiden materiaalit tulee valita käytetyn pinnoitusmateriaalin tyypin mukaan. 
Suomi

Fyysisessä höyrypinnoitusprosesseissa (PVD) upokkaita käytetään pitämään kiinteitä metalleja tai yhdisteitä, jotka sitten kuumennetaan haihtumis- tai sublimaatiopisteeseen. Tämä mahdollistaa höyrystyneen materiaalin tiivistymisen ohuena kalvona alustalle. Monet sulat materiaalit vaativat upokkaan vuorauksen, ja upokkaan todellinen latauskapasiteetti riippuu vuorauksen tilavuudesta.

Upokkaiden yleiset ongelmat ja ratkaisut materiaalin laskeutumisprosesseissa

Kemialliset yhteensopivuusongelmat

Upokkaat ja niiden vuoraukset on valittava huolellisesti, jotta vältetään ei-toivotut kemialliset reaktiot korkeissa lämpötiloissa. Yhteensopimattomat upokasmateriaalit voivat syövyttää tai saastuttaa sulatteen, mikä voi heikentää tuotteen laatua.

Suositellut ratkaisut:

• Upokasvuoreiden käyttö:Upokkaan vuoraaminen sopivalla materiaalilla voi estää upokkaan ja sulan materiaalin väliset kemialliset reaktiot ja säilyttää haihtuneen materiaalin puhtauden. Mutta kaikki upokkaat eivät ole varustettu vuorauksilla. Sulojen metallien, kuten kullan (Au) haihduttamiseen ja boorin (B), koboltin (Co), kromin (Cr), raudan (Fe), germaniumin (Ge), palladiumin (Pd) ja nikkelin (Ni) laskemiseen ), upokkaan vuorauksia ei yleensä tarvita.
• Sopivien vuorausmateriaalien valitseminen:Riippuen sulasta materiaalista, vuoraukset on valmistettutantaali (Ta),Nikkeli (Ni),Molybdeeni (mo),Pyrolyyttinen boorinitridi (PBN)taiVolframi (W)käytetään yleisesti reaktioiden lieventämiseen ja upokkaan suojaamiseen vaurioilta.
  
  

Lämpölaajenemisen yhteensopimattomuus

Kriittinen ongelma korkean lämpötilan prosesseissa on lämpölaajenemisen epäsopivuus upokkaan ja sulan materiaalin välillä. Kuumennuksen aikana sulat materiaalit laajenevat tyypillisesti nopeammin kuin upokas, kohdistaen painetta seiniin ja mahdollisesti aiheuttaen halkeamia tai muodonmuutoksia. Vastaavasti jäähtymisen aikana voi syntyä jännitystä materiaalin supistuessa, varsinkin jos upokkaassa on liikaa jäännösmateriaalia.

Ratkaisumme:

• Vastaavat lämpölaajenemiskertoimet:Varmista, että upokkaan ja materiaalin lämpölaajenemiskertoimet ovat yhteensopivia jännityksen minimoimiseksi.
• Materiaalimäärän rajoitus:Pidä sulaa materiaalia suljettuna pieneen altaaseen upokkaan pohjassa jäähdytyksen aikana välttääksesi kosketuksen sivuseiniin, tai tyhjennä kaikki materiaali ennen jäähdyttämistä.
• Säännölliset tarkastukset:Tarkista jokaisen prosessin jälkeen upokas halkeamien tai rakenteellisten vaurioiden varalta.
  

Upokkaan täyttösuositukset

Upokkaan täyttöaste riippuu saostusmateriaalin tyypistä, ja se voi vaihdella merkittävästi sublimoituvien materiaalien, sulaneiden materiaalien ja kemiallisten yhdisteiden välillä.

Sublimointimateriaalit:Täytä upokas 90 % kapasiteettiin optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi. Vakioteho- tai lämpötilahaihdutuksessa höyryn jakautuminen ja nopeus muuttuvat materiaalia kulutettaessa, mutta sublimoituvissa materiaaleissa (esim. suolat) on yleensä vain vähän ongelmia.

Sulat materiaalit / ei-sublimoituvat materiaalit:Sublimoitumattomien materiaalien suositeltu täyttöaste on 75 % upokkaan kapasiteetista. Ylitäyttö voi aiheuttaa halkeamia, jotka johtuvat upokkaan ja materiaalien, kuten alumiinioksidin, välisestä lämpölaajenemiserosta uudelleen lämmitettäessä.

Kemialliset yhdisteet:Kemiallisilla yhdisteillä parhaat tulokset saavutetaan tyypillisesti, kun upokas on täytetty noin 50 %:iin ja materiaalin määrä vähenee noin 17 %:iin haihdutuksen aikana. Jos höyryn laatu (esim. dissosiaatio, höyryn lämpötila tai nopeus) on kriittinen, voidaan tarvita lisäsäätöjä haihtumisprosessin optimoimiseksi.

Upokkaan puhdistuksen parhaat käytännöt

Ristikontaminaation välttämiseksi on suositeltavaa, että jokainen upokas on tarkoitettu yhden tyyppisen materiaalin lämmittämiseen. Vaikka jotkut orgaaniset yhdisteet voidaan poistaa perusteellisesti asianmukaisella puhdistuksella, toisia voi olla vaikeampi poistaa. Puhdistuksen onnistuminen riippuu tietystä orgaanisesta yhdisteestä ja polttolämpötilasta.

Suositeltu puhdistusmenetelmä:

• Liota upokas 0.1 M kaliumhydroksidiliuoksessa 15-20 minuuttia.
• Huuhtele deionisoidulla vedellä.
• Puhdista ultraäänihauteessa hienojakoisella pesuainejauheella (2 ruokalusikallista liuotettuna 200 ml:aan vettä) 60 minuuttia.
• Huuhtele uudelleen huolellisesti deionisoidulla vedellä.
• Upota upokas asetoniin ja puhdista ultraäänellä 20 minuuttia.
• Toista prosessi isopropanolilla vielä 20 minuuttia.
• Kuivaa upokas 70 °C:ssa vähintään 40 minuuttia tai tarvittaessa kauemmin.

Vaihtoehtoisesti upokkaan lämmittäminen lämpötiloihin, jotka ylittävät selvästi orgaanisten materiaalien normaalin haihtumispisteen, voi mahdollistaa itsepuhdistumisen polttamalla jäännökset pois.

Mukautetut upokasmateriaalit ja -ratkaisut

Räätälöityjä upokkaan muotoja, huokoskokoja, materiaaleja tai muita erikoisvaatimuksia varten ota yhteyttä räätälöityjä ratkaisuja varten.