Medžiagų mokslo srityje tigliai atlieka pagrindinį vaidmenį aukštos temperatūros procesuose, ypač nusodinimo metoduose, tokiuose kaip garinimas. Tinkamos tiglio medžiagos turi būti parenkamos atsižvelgiant į konkretų naudojamos nusodinimo medžiagos tipą. 

Fizinio nusodinimo garais (PVD) procesuose tigliai naudojami kietiems metalams ar junginiams laikyti, kurie vėliau kaitinami iki išgaravimo arba sublimacijos taško. Tai leidžia išgaruotai medžiagai kondensuotis kaip plona plėvelė ant pagrindo. Daugeliui išlydytų medžiagų reikalingas tiglio įdėklas, o tikroji tiglio įkrovimo talpa priklauso nuo įdėklo tūrio.

Dažniausios tiglių problemos ir sprendimai medžiagų nusodinimo procesuose

Cheminio suderinamumo problemos

Tigliai ir jų įdėklai turi būti parinkti atsargiai, kad būtų išvengta nepageidaujamų cheminių reakcijų esant aukštai temperatūrai. Nesuderinamos tiglio medžiagos gali korozuoti arba užteršti lydalą, o tai gali pakenkti produkto kokybei.

Rekomenduojami sprendimai:

• Tiglio įdėklų naudojimas:Tiglio išklojimas tinkama medžiaga gali užkirsti kelią cheminėms reakcijoms tarp tiglio ir išlydytos medžiagos, taip išsaugomas išgarintos medžiagos grynumas. Tačiau ne visi tigliai turi įdėklus. Išlydytam metalui, pvz., auksui (Au) išgarinti ir boro (B), kobalto (Co), chromo (Cr), geležies (Fe), germanio (Ge), paladžio (Pd) ir nikelio (Ni) nusodinimui. ), tiglio įdėklai paprastai nereikalingi.
• Tinkamų pamušalo medžiagų pasirinkimas:Priklausomai nuo išlydytos medžiagos, įdėklai pagaminti išTantalas (Ta),Nikelis (Ni),Molibdenas (Mo),Pirolitinis boro nitridas (PBN)arbaVolframas (W)dažniausiai naudojami reakcijoms sušvelninti ir tigliui apsaugoti nuo pažeidimų.
  
  

Šiluminio plėtimosi neatitikimas

Kritinė aukštos temperatūros procesų problema yra tiglio ir išlydytos medžiagos šiluminio plėtimosi neatitikimas. Kaitinant, išlydytos medžiagos paprastai plečiasi greičiau nei tiglis, darydamos spaudimą sienoms ir dėl to gali atsirasti įtrūkimų ar deformacijų. Panašiai, aušinant, medžiagai susitraukiant gali atsirasti įtempių, ypač jei tiglyje yra per daug likutinės medžiagos.

sprendimai:

• Atitinkami šiluminio plėtimosi koeficientai:Įsitikinkite, kad tiglio ir medžiagos šiluminio plėtimosi koeficientai yra suderinami, kad būtų sumažintas įtempis.
• Apriboti medžiagos kiekį:Aušinimo metu išlydytą medžiagą laikykite tik mažame baseine tiglio apačioje, kad išvengtumėte sąlyčio su šoninėmis sienelėmis, arba prieš aušinant išleiskite visą medžiagą.
• Reguliarūs patikrinimai:Po kiekvieno proceso patikrinkite, ar tiglyje nėra įtrūkimų ar konstrukcinių pažeidimų.
  

Tiglio užpildymo rekomendacijos

Tiglio užpildymo laipsnis priklauso nuo nusodinimo medžiagos tipo ir gali labai skirtis tarp sublimuojančių, išlydytų medžiagų ir cheminių junginių.

Sublimacinės medžiagos:Užpildykite tiglį iki 90 %, kad jis veiktų optimaliai. Garuojant pastovia galia arba temperatūra, garų pasiskirstymas ir greitis keičiasi sunaudojant medžiagą, tačiau sublimuojančios medžiagos (pvz., druskos) paprastai turi minimalių problemų.

Išlydytos medžiagos/nesublimuojančios medžiagos:Nesublimuojančių medžiagų rekomenduojamas užpildymo lygis yra 75 % tiglio talpos. Perpildymas gali sukelti įtrūkimus dėl tiglio ir medžiagų, pvz., aliuminio oksido, šiluminio plėtimosi skirtumo pakartotinai kaitinant.

Cheminiai junginiai:Cheminių junginių atveju geriausi rezultatai paprastai pasiekiami, kai tiglis yra pripildytas iki maždaug 50%, o medžiagos kiekis sumažėja iki maždaug 17% garuojant. Jei garų kokybė (pvz., disociacija, garų temperatūra arba greitis) yra labai svarbi, gali prireikti tolesnių koregavimų, kad būtų optimizuotas garavimo procesas.

Tiglio valymo geriausia praktika

Siekiant išvengti kryžminio užteršimo, kiekvieną tiglį rekomenduojama skirti tam tikros rūšies medžiagai šildyti. Nors kai kuriuos organinius junginius galima kruopščiai pašalinti tinkamai išvalius, kitus gali būti sunkiau pašalinti. Valymo sėkmė priklauso nuo konkretaus organinio junginio ir degimo temperatūros.

Rekomenduojama valymo procedūra:

• Mirkykite tiglį 0.1 M kalio hidroksido tirpale 15–20 minučių.
• Nuplaukite dejonizuotu vandeniu.
• 2 minučių valykite ultragarso vonioje su smulkiais ploviklio milteliais (200 šaukštai ištirpinti 60 ml vandens).
• Dar kartą kruopščiai nuplaukite dejonizuotu vandeniu.
• Panardinkite tiglį į acetoną ir valykite ultragarsu 20 minučių.
• Pakartokite procesą su izopropanoliu dar 20 minučių.
• Džiovinkite tiglį 70 °C temperatūroje mažiausiai 40 minučių arba ilgiau, jei reikia.

Arba kaitinant tiglį iki temperatūros, gerokai aukštesnės už įprastą organinių medžiagų garavimo tašką, galima savaime išsivalyti sudeginant likučius.

Individualizuotos tiglio medžiagos ir sprendimai

Dėl tinkintų tiglių formų, porų dydžių, medžiagų ar kitų specialių reikalavimų susisiekite su mumis dėl pritaikytų sprendimų.