鎢銅電子封裝材料電導率影響因素

除了洛氏硬度(HRB)的檢測外,電導率的檢測也是鎢銅複合材料作為電子封裝材料中必不可少的檢測項目之一。它是反應電子封裝材料導電能力的一個重要指標,也直接影響了電子封裝材料的最終使用性能。其導電能力越強,電阻就越小,反之則電阻越大。對於硬度的檢測來說,若鎢銅複合材料發生過燒,其內部的銅Cu相會滲出並導致孔洞的出現,使得整體的硬度下降;但是銅Cu相的析出卻能發生偏析現象,因而會使得硬度不會大幅度下降。以此為基礎,相關研究人員總結出最有可能影響鎢銅電子封裝材料電導率的兩方面因素,其一是含銅量,另一個就是孔隙率。

從理論上分析,鎢銅W-Cu複合材料是由W相和Cu相組成,其中W相硬度以及熔點較高,電導率較低;Cu相則相反,其硬度及熔點較低,但擁有極其優良的電導率。因此可以推斷鎢銅電子封裝材料的電導率取決於銅含量的多少,銅含量越高,相應的鎢銅複合材料電導率也就越高。從化學中的能帶理論分析,不同的金屬由於其原子有著不同的價軌道和不同的原子間距,能帶(空帶)部分重疊,構成了一個未滿的導帶,所以具有金屬性並且易導電。這樣看來,只要存在著未充滿的導帶,無論其本身是未充滿的能帶,還是由於空帶和滿帶相互重疊所形成的未充滿能帶,在外電場的作用下便會形成電子的定向流動,從而使得材料具有導電性。

在外界電場的干預下,價帶內最週邊的電子在不違反不相容原理的前提下獲得額外的少許能量而到達能帶內附近許多空的地方。與無序的熱激發明顯不同的是受電場激發的電子在與場相反的方向上獲得動量,會在晶體內產生一種集體運動,從而形成電流。在鎢銅複合材料中,由於其中的W原子和Cu原子均有這不同的價軌道和不同的原子間距,能帶(空帶)部分重疊,構成了一個未滿的導帶,所以它具有良好的導電性。對於呈二價的金屬銅來說,其價帶是滿帶,價帶與較高的空帶相交疊,滿帶中的電子能佔據空帶,所以導電性較好;而呈六價金屬鎢,其價帶呈未滿狀態,導電能力明顯不如銅相。這也很好地證明了鎢銅電子封裝材料的導電能力或者說電導率的大小取決於含銅量的高低。

另一個影響因素是孔隙率,孔隙缺陷的存在會對電子的運動起著一定的阻礙作用。因此,孔隙率越高,鎢銅電子封裝材料的電導率就越低。因為鎢銅複合材料是由兩種差別較大的金屬組成的假合金,在W和Cu顆粒之間存在著大量的介面和孔隙。有實驗表明,鎢銅複合材料的電導率與其緻密度呈正相關,緻密度越低,電導率也越低。此外,燒結溫度的控制同樣重要,發生過燒時,鎢銅材料的電導率會急劇下降。其主要包括兩個原因,其一是內部的W相發生了較為嚴重的偏析和孔洞,而且作為導電的主要介質Cu相也發生了一定程度的偏析,使得其滲透至表面,內部的Cu含量水準降低,電導率隨之降低。

鎢銅電子封裝材料

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成人禮用鎢金金幣

無論是哪個國家,都有其特殊的一天來作為本國青少年的成年禮。對於家長而言,成年人意味著自己的孩子已經擁有了可以離開自己的懷抱,去勇闖天下過屬於自己生活的能力;而對於孩子而言,成年禮則意味著成長和擔當,責任和能力,意味著他們不再是溫室裏的花朵,而是可以成為搏擊長空的雄鷹。中國的現代成人禮是為年滿十八周歲的男女舉辦的一個象徵其已成年的典禮。但不管是中國或者其他國家,為紀念這一特別的日子,家長通常都會在這一天為自己的子女送上一份有意義的禮物。
 
可在鎢金金幣上刻上“魚躍龍門”、“前程似錦”之類帶有祝願的字在成人禮時將其送給子女,意喻出人頭地敦促其努力學習或遇困難時當逆流而上,可謂意義深厚,也可按定制者的需求雕刻不一樣的圖案及文字。成人禮用鎢金金幣無毒環保、經久不朽,它精美亮麗如黃金,但卻價格適宜;它手感沉重賽真金,但卻更耐磨損和腐蝕。由此可見,將鎢金金幣當做成人禮禮物送給子女是一個很好的選擇。成人禮用鎢金金幣不僅可以鍍黃金,也可以鍍銀、銅、鉑金、玫瑰金等其他的稀有金屬,以此來賦予其更時尚和漂亮的外觀。其大小、重量、表面刻字等也可按要求進行專門的定制。
成人禮用鎢金金幣
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耶誕節用鎢金塊

耶誕節是西方用以紀念耶穌誕生的日子,後在全世界流行起來。耶誕節期間,人們會互相贈送聖誕卡、聖誕禮物,親朋好友一起戴聖誕帽,裝扮聖誕樹以此來彼此分享一年中的喜樂。西方人在聖誕期間通常只用三種顏色交相輝映地去裝扮自己的房子,同時慶祝耶穌基督的生日,即紅、白和綠。紅色代表著蠟燭,象徵溫暖和希望;白色,如同外面飄著的茫茫白雪和聖誕老人的服裝;綠色就是聖誕樹的顏色。
 
耶誕節用的鎢金塊主要是在其表面雕刻聖誕老人、麋鹿、聖誕樹或者耶誕節快樂之類的文字或圖像來作為禮物贈送或者留作紀念。目的則在於紀念這一年中的美好以及對來年的祝福和希望。耶誕節用鎢金塊的重量通常視定制者的需求而定,也可專門要求鍍18K、22K、24K等等。儘管鎢金塊沒有黃金塊一樣高的保值價值,但是從收藏性、鑒賞性和實用性的角度看來,同樣精美的外觀,鎢金塊所需的價格更低,但卻更能被永久收藏。鍍金後的鎢金塊色澤亮麗,讓人愛不釋手,但不鍍金的鎢金塊也同樣具有別樣的美,深受商務人士喜愛。耶誕節用鎢金塊的大小、重量、表面刻字、雕刻圖案等可按照要求進行定制。
耶誕節用鎢金塊
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萬聖節用鎢金金幣

鎢金金幣,亦可稱之為鎢合金鍍金金幣。顧名思義是以鎢合金為金幣原材料表面鍍金製成的收藏紀念品。萬聖節是西方的鬼節,萬聖節用的鎢金金幣就是在其表面刻上一些具有萬聖節特色的骷髏頭、南瓜燈、蝙蝠等等圖樣來紀念每年的10月31日,具有極高的觀賞性。萬聖節對於西方的孩子而言,就是一個充滿無限樂趣和驚喜的節日。孩子們都會在這一天穿上各種奇怪的服飾,精心裝扮後靜靜等待夜幕的降臨。等夜晚來臨後,他們就會提上一盞南瓜燈去挨家挨戶討糖果吃,而多數人也都十分樂於款待這些可愛的孩子們。
 
萬聖節用鎢金金幣其表面不僅可以鍍黃金,讓其形同黃金般金黃亮麗,也可以在其表面鍍上鉑金或銀,也可以什麼都不鍍,保持鎢合金金屬原色,從而讓鎢金金幣增添一種清亮的美,賦予其另一種美感。由於鎢合金具有耐腐蝕、耐磨損的優秀特性,因而使得萬聖節用鎢金金幣具有極高的實用性和收藏價值,可永久保存而不朽壞。此外也可極大地避免黃金金幣因丟失、偷盜等行為造成的巨大損失。萬聖節用鎢金金幣的大小、圖案以及文字等均可根據需要來進行定制。
萬聖節用鎢金金幣
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三氧化鎢——SCR脫硝催化劑原材料 2/2

1.蜂窩式:是將TiO2、V2O5、WO3等混合物通過一種陶瓷擠出設備,製成截面為150mmX150mm,長度不等的催化劑元件,然後組裝成為截面約為2m/1m的標準模組。其系統陶制均勻,整體充滿活性成分,可使用在高塵及低塵環境中。以二氧化鈦為載體,或者通過玻璃纖維加固的二氧化鈦基板浸漬釩(V) 等活性成分形成活性材料,再與金屬板網結合。蜂窩式催化劑具有面積大、活性高;催化劑用量小;活性物質總量大;再生仍保持較高活性;回收利用率高等特點,是一種性能極高的SCR脫硝催化劑。
 
2.板式:一般以玻璃纖維加強的TiO2為基材,將WO3、V2O5等活性成份浸漬到催化劑的表面,以達到提高催化活性的目的。其系統以金屬為載體,活性成分覆蓋其表面塗層,可使用在高塵及低塵環境中。板式催化劑的面積小、催化劑體積大、煙氣通過性好,但相對於蜂窩式,其活性物質減少50%,上下模組間易堵塞。
 
3.波紋板式:非均質催化劑,以玻璃纖維和TiO2為載體,經模具擠壓成型後煆燒而成;以釩(V) 為主要活性成分,V2O5和WO3等活性物質覆蓋其表面塗層,常用於低塵環境中。值得注意的是,波紋板式表面遭到灰分等的破壞磨損後,將不能維持原催化活性。波紋板式催化劑的面積介於蜂窩式與板式之間,重量輕,對煙氣流動性很敏感; 但相較於蜂窩式活性物質減少70%,且上下子模組之間易堵塞。
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三氧化鎢——SCR脫硝催化劑原材料 1/2

SCR脫硝催化劑泛指在電廠SCR脫硝系統上的催化劑,在SCR反應中,促使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度下發生化學反應的物質。SCR脫硝催化劑的原材料主要包括貴金屬和金屬氧化物,其中貴金屬主要是以Pt,Pd,Rh和Ag等作催化劑,金屬氧化物有V2O5,WO3,MgO和NiO等,其中WO3作為抗氧化、抗毒化輔助成份。隨著SCR脫硝催化劑的深入研究,貴金屬由於其成本過高問題,很快被金屬氧化物催化劑所取代。現今使用最多的是V2O5/TiO2,V2O5-WO3/TiO2或V2O5-WO3/TiO2,被廣泛應用于傳統的SCR脫硝裝置中,具有很高的催化活性。

SCR脫硝催化劑
 
SCR脫硝催化劑根據原材料的不同,可以分為鉑系列、鈦系列、釩系列及混合型系列。最早投入使用的催化劑為鉑系列催化劑,它以氧化鋁等整體式陶瓷做載體,然而,由於鉑系列催化劑價格昂貴,且對灰分要求高,已經不在電廠煙氣SCR脫硝技術中使用。目前的SCR催化劑一般為使用TiO2載體的V2O5/WO3及MoO3等金屬氧化物。這些主要成分在催化劑中占99%以上, 而其餘微量組分在催化劑的性能上也起到重要作用。
 
SCR脫硝催化劑多為表面塗敷活性成分,其中主要活性成分為釩(V),以玻璃纖維和二氧化鈦為載體、切割、組裝和煆燒而成的,後經成型,雙面碾壓方式將載體與活性成分等物料充分混合。目前,市場上主流的脫硝催化劑結構有3種:蜂窩式、板式、波紋板式。
 
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什麼是鎢青銅?

鎢青銅是一種含鎢的非整比化合物,外貌似銅而具化學惰性。鎢青銅通常呈立方晶體或四方晶體。不溶於水,也不溶於除氫氟酸以外所有的酸,但溶於鹼性試劑。可用作一氧化碳氧化反應的催化劑和燃料電池中的除氣劑。
 
一種最簡式為 MxWO3的非化學計量化合物,其中M通常是鹼金屬,也可以是鹼土金屬、銨離子和稀土金屬離子等。x 介於 0 和 1之間。鎢青銅一般具有金屬光澤和特殊的顏色。 M 的品種和 x 數值的變化,可使它具有導體或半導體性質。結晶化學研究證明,鎢青銅實質上是鹼金屬原子插入 WO3 晶格之後而形成的固溶體。當所有的空位皆被充滿後,得到的化合物便是 MWO3 。鎢青銅的形成與鎢的可變原子價有關,如果只是部分空位被鹼金屬的原子所置換,則一部分鎢原子將由六價變為五價。
 
性質:稀土鎢青銅 M0.1WO3 為藍紫色粉末, M 為稀土元素,具有立方晶體結構。 釔鎢青銅YxWO3 則具有立方晶體和四方晶體兩種結構。鋰和鈉、鋰和鉀還可形成混合鎢青銅,如 NaxLiyWO3 和 KxLiyWO3,其中 x 可小到 0.13, x+y 可高達 0.51。通常前者為立方晶體,後者為六角形晶體。
 
結構:鎢青銅結構有四方晶系和斜方晶系兩種,前者單元原胞都含有10個[BO6]氧八面體,它們沿C軸方向共角相連。另一類為斜方晶系的鎢青銅型結構可視為沿四方單胞的對角線進一步畸變而造成。如Ba2NaNb5O15為斜方鎢青銅型結構。
 
製備:鎢青銅一般採用氫氣還原、電解還原、氣相沉積、熔融或固態反應的方法製備,其中以固態反應最易實現。

鎢青銅結構
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硬質合金球齒製備工藝優化

硬質合金球齒的組要組成成分為碳化鎢WC+鈷Co,WC為硬質相,Co為軟質粘結相。二者相輔相成,使得硬質合金球齒相比于普通材料球齒有更高的硬度、耐磨性以及衝擊韌性,從而極大地提升了鑽掘速度,提高了整體的工作效率,也延長了工具的使用壽命。為了更好地改善硬質合金球齒的綜合性能,主要可以通過兩個方面進行優化,其一是對硬質合金原材料本身的優化(晶粒細化、結構優化、微量元素添加),另一個是最製備生產工藝的優化,主要包括低壓熱等靜壓、淬火-時效處理以及對齒形的優化等幾個方面。

硬質合金球齒燒結後會存在一定的孔隙和內部缺陷,從而使得球齒的韌性和強度下降。相關研究人員經過大量的實驗研究,將熱等靜壓技術成功地運用於硬質合金球齒的生產中。熱等靜壓技術(Hot Isostatic Pressing,簡稱HIP)指的是將製品放置於密閉的容器中,向製品施加各向同等的壓力,同時施以高溫,在高溫高壓的作用下,使製品燒結緻密化。此外,熱等靜壓還可以直接參與粉末成型,粉末裝入包套中(模具),包套可以採用金屬或陶瓷製作(低碳鋼、Ni、Mo、玻璃等),然後使用氮氣N2、氬氣Ar氛圍,使粉末直接加熱加壓燒結成型的粉末冶金工藝。但是熱等靜壓所需設備成本較高、生產率也相對較低,因此又出現了低壓熱等靜壓技術(LP-HIP)。其將除蠟和燒結緻密化在爐內一次性完成,結合真空燒結在較低溫度和壓力下,以氬氣Ar作為介質進行熱等靜壓。該方法簡化了工序,節約了能耗,避免了工件在生產終於空氣直接接觸而發生難以控制的碳含量變化,極大地消除了硬質合金球齒內部的殘餘孔隙,細化了晶粒,有效消除了熱等靜壓下出現粗晶、鈷池等缺陷,顯著提高了硬質合金球齒的力學性能。

而淬火-時效處理的主要原理是粘結相的Co在一定條件下能夠發生同素異構的轉變,常溫下其呈密排六方結構ε-Co,可塑性較差,而當溫度上升其可轉變為面心立方結構α-Co,具有很好的可塑性。在淬火加熱的過程中,Co粘結相發生溶解轉變後快速冷卻至室溫,使α-Co得以保留。在經過時效處理,可使得硬質合金球齒中的過飽和空位移至晶界或位錯等處而消失,從而減少了點陣畸變,鬆弛了高應力區域,使得整體的抗彎強度得到顯著的提升。目前較為常見的並已投入生產的幾種淬火-時效處理技術有真空油淬-自然時效、真空氣淬-回火法,其能在維持硬質合金球齒其他性能的基礎上,提高球齒的硬度和衝擊韌性。

常見的硬質合金球齒多為圓頭形和彈頭形。圓頭形的球齒在鑽掘的過程中容易發生鈍化,而彈頭形的齒冠較為尖細,在一些衝擊載荷較高或者破碎較硬岩層的情況下,容易由於基體強度不足而發生破碎。因此,改進硬質合金球齒的齒形也成為了相關研究人員和學者的研究方向之一。硬質合金耐鈍球齒的由球冠形體和近似圓錐體兩部分組成。在破岩的過程中球冠形體進行球形壓模破碎,近似圓錐體則進行楔形壓模破碎,二者相輔相成得到了良好的破岩效果。其具有較快的鑽速、抗衝擊、不易鈍化,在一些鑽進深度或長度較大的情況下,它擁有良好的自銳性,不需提鑽對鑽頭進行處理,提高了整體的破岩和挖掘效率。

硬質合金球齒

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三氧化鎢晶體結構影響硬質合金性能

三氧化鎢的化學計量數雖然看起來簡單,但是它的相轉變與結構扭曲比較複雜,理想的情況下,三氧化鎢為[WO6]八面體,鎢為正離子W6+位於八面體的中心,氧為負離子O2分佈在八面體的每個頂角,通過共用頂角的形式構成立體異構體。但是實際情況下,三氧化鎢因為鎢離子W6+容易偏離中心的位置,使得八面體發生形變,形成:四方晶體(α-WO3),穩定溫度區間為T>740℃;正交晶系(β-WO3),穩定溫度區間為740℃>T>330℃;單斜晶系(γ-WO3),穩定溫度區間為330℃>T>17℃;三斜晶系(δ-WO3),穩定溫度區間為17℃>T>-43℃;和單斜晶系(ε-WO3),穩定溫度區間為-43℃>T這五種結構。

以下為三氧化鎢的電鏡照片,檢測設備:ICP-AES光譜儀,轉靶X射線衍射儀,TSM-6360 LV掃描電子顯微鏡,MICROPLUS鐳射衍射粒度分析儀。

ICP-AES光譜儀測定氧化鎢SEM

一定的條件下六方向的三氧化鎢(h-WO3)同樣能以穩定的形式存在,當退火的溫度超過400℃時便會轉換為單斜晶系(γ-WO3)。被應用於光電領域所研究的三氧化鎢納米與三氧化鎢塊狀會有所不同,其主要區別為相轉變溫度出現明顯的下降,因此造成特殊情況下會出現部分納米結構的正交晶系(β-WO3)的三氧化鎢,並且能在室溫下穩定存在。

總之三氧化鎢具有多種晶體結構,晶體結構的轉換都會對其性能造成影響,甚至會使其性能發生很大的改變,三氧化鎢的晶體結構會在很大程度上影響硬質合金的性能。但是也正因為如此,使得三氧化鎢具有多種特性,能廣泛應用於生活中的許多領域。

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抗硫氧化特性的三氧化鎢脫硝催化劑

氮氧化物主要以NO和NO2的形式存在,作為當今大氣主要污染物之一,引發酸雨、光化學煙霧、臭氧層空洞等,損害人類的健康。目前,世界上應用最廣泛、最成熟的煙氣脫硝技術是SCR脫硝技術,其主要成分是五氧化二釩。一種具有抗硫氧化特性,提高使用壽命,降低脫硝成本的三氧化鎢脫硝催化劑製備方法,其步驟如下:

1. 按照一定比例計算和稱取需要偏釩酸銨、高氯酸鋇和鎢酸銨和二氧化鈦的用量,備用;
2.將偏釩酸銨、高氯酸鋇化和鎢酸銨加入草酸溶液,製成浸潰液,其中偏釩酸銨與草酸溶液物質的量之比為1:2;
3.將二氧化鈦加入到步驟2所製備的浸潰液中,進行活性組分的負載,使得二氧化鈦品質與浸潰液體積之比為Ig:1ml,再將之放入水浴鍋內加熱至70°C攪拌、蒸幹;
4.步驟3蒸幹後得到的樣品放入乾燥箱中於105°C下烘12小時,而後放入馬弗爐中,在500℃條件下焙燒5小時,反應完畢後取出研磨、篩分成40-60目顆粒狀,即得到三氧化鎢脫硝催化劑。

該方法制得的脫硝催化劑具有良好的孔隙結構,可保證NO的脫除率在95%以上;另外改進釩鈦基選擇性催化還原脫硝催化劑,使其具有抗硫氧化特性,提高催化劑使用壽命,降低脫硝成本。

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