Inom materialvetenskapen spelar deglar en avgörande roll i högtemperaturprocesser, särskilt i avsättningstekniker såsom förångningsbeläggning. Lämpliga degelmaterial bör väljas beroende på den specifika typ av deponeringsmaterial som används. 

I fysiska ångavsättningsprocesser (PVD) används deglar för att hålla fasta metaller eller föreningar, som sedan upphettas till punkten för avdunstning eller sublimering. Detta gör att det förångade materialet kan kondensera som en tunn film på substratet. Många smälta material kräver en degelfoder, och degelns faktiska laddningskapacitet beror på fodrets volym.

Vanliga problem och lösningar av deglar i materialavsättningsprocesser

Kemiska kompatibilitetsproblem

Deglar och deras foder måste väljas noggrant för att undvika oönskade kemiska reaktioner vid höga temperaturer. Inkompatibla degelmaterial kan korrodera eller kontaminera smältan, vilket kan äventyra produktkvaliteten.

Rekommenderade lösningar:

• Användning av Crucible Liners:Att fodra degeln med ett lämpligt material kan förhindra kemiska reaktioner mellan degeln och det smälta materialet, vilket bevarar renheten hos det förångade materialet. Men inte alla deglar är utrustade med liners. För avdunstning av smälta metaller som guld (Au) och avsättning av bor (B), kobolt (Co), krom (Cr), järn (Fe), germanium (Ge), palladium (Pd) och nickel (Ni) ), degelfoder krävs i allmänhet inte.
• Välja lämpliga fodermaterial:Beroende på det smälta materialet, liners gjorda avTantal (Ta),Nickel (Ni),Molybden (Mo),Pyrolytisk bornitrid (PBN), ellerTungsten (W)används ofta för att mildra reaktioner och skydda degeln från skador.
  
  

Termisk expansionsfel

En kritisk fråga i högtemperaturprocesser är den termiska expansionsmissanpassningen mellan degeln och det smälta materialet. Under uppvärmning expanderar smält material vanligtvis snabbare än degeln, vilket utövar tryck på väggarna och potentiellt leder till sprickor eller deformation. På liknande sätt, under kylning, kan spänningar utvecklas när materialet drar ihop sig, särskilt om det finns en överdriven mängd restmaterial i degeln.

Lösningar:

• Matchande termiska expansionskoefficienter:Se till att degelns och materialets värmeutvidgningskoefficienter är kompatibla för att minimera spänningen.
• Begränsa materialvolym:Håll smält material begränsat till en liten pool i botten av degeln under kylning för att undvika kontakt med sidoväggarna, eller ta ut allt material innan kylning.
• Regelbundna inspektioner:Efter varje process, inspektera degeln för sprickor eller strukturella skador.
  

Degelfyllningsrekommendationer

Graden till vilken en degel är fylld beror på typen av deponeringsmaterial, och det kan variera avsevärt mellan sublimeringsmaterial, smälta material och kemiska föreningar.

Sublimeringsmaterial:Fyll degeln till 90 % kapacitet för optimal prestanda. Vid konstant effekt eller temperaturförångning ändras ångfördelningen och hastigheten när materialet förbrukas, men sublimerande material (t.ex. salter) uppvisar vanligtvis minimala problem.

Smälta material/icke-sublimerande material:Rekommenderad fyllnadsnivå för icke-sublimerande material är 75 % av degelns kapacitet. Överfyllning kan leda till sprickor på grund av skillnaden i termisk expansion mellan degeln och material som aluminiumoxid vid återuppvärmning.

Kemiska föreningar:För kemiska föreningar uppnås vanligtvis de bästa resultaten när degeln är fylld till cirka 50 %, varvid materialet minskar till cirka 17 % under avdunstning. Om ångkvaliteten (t.ex. dissociation, ångtemperatur eller hastighet) är kritisk kan ytterligare justeringar krävas för att optimera förångningsprocessen.

Bästa praxis för rengöring av degel

För att undvika korskontaminering rekommenderas att varje degel är avsedd för uppvärmning av en enda typ av material. Medan vissa organiska föreningar kan tas bort ordentligt med ordentlig rengöring, kan andra vara svårare att eliminera. Rengöringens framgång beror på den specifika organiska föreningen och bränningstemperaturen.

Rekommenderad rengöringsprocedur:

• Blötlägg degeln i en 0.1 M kaliumhydroxidlösning i 15-20 minuter.
• Skölj med avjoniserat vatten.
• Rengör i ett ultraljudsbad med ett fint pulvertvättmedel (2 matskedar löst i 200 ml vatten) i 60 minuter.
• Skölj noggrant med avjoniserat vatten igen.
• Sänk ned degeln i aceton och rengör ultraljud i 20 minuter.
• Upprepa processen med isopropanol i ytterligare 20 minuter.
• Torka degeln vid 70°C i minst 40 minuter, eller längre om det behövs.

Alternativt kan uppvärmning av degeln till temperaturer långt över den normala förångningspunkten för de organiska materialen möjliggöra självrengöring genom att bränna bort rester.

Anpassade degelmaterial och lösningar

För anpassade degelformer, porstorlekar, material eller andra specialkrav, vänligen kontakta oss för skräddarsydda lösningar.