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各行业对制氮机氮气纯度指标的要求?

2024-12-29

1. 半导体制造

晶圆制造环节:外延、扩散、氧化、离子注入等关键工序需要纯度高达 99.9999%甚至更高的氮气。在这些高温、高能量的工艺环境下,高纯度氮气如同坚实的护盾,防止晶圆被氧化,确保半导体器件的性能稳定和高良品率。例如,在离子注入工艺中,氮气中的任何微量杂质都可能导致注入离子偏离预定位置,从而严重影响芯片的电学性能。电子级多晶硅的生产同样离不开高纯度氮气的保护,它能有效防止多晶硅在生产过程中被氧化或受到其他杂质的污染。

电子封装领域:电子元件的封装过程对氮气纯度要求通常在 99.99%以上。高纯度氮气作为保护气体,可防止封装材料在高温下氧化,提高封装的可靠性和稳定性。以球栅阵列封装(BGA)和芯片级封装(CSP)为例,高纯度氮气为封装过程创造了无氧环境,确保封装质量。

2. 液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)制造

该行业所使用的氮气常用于电子产品封装、烧结、退火、还原、储存等,应用于波峰焊、回流焊、水晶、压电、电子陶瓷、电子铜带、电池、电子合金材料等行业,根据用途不同,纯度要求有所变化,通常不低于 99.9%,部分采用 99.99% 纯度,甚至使用氮气纯化设备制取纯度大于 99.9995%、露点低于 -65℃的高品质氮气。

 

冶金、金属加工行业(≥99.999%)

1.钢铁冶金

炼钢过程:在一般炼钢工艺中,如转炉炼钢,氮气可用于搅拌钢水、防止钢水氧化、保护炉衬等,此时氮气纯度要求在 99.5%以上。氮气通过喷枪吹入钢水中,起到搅拌和脱碳的作用。在连铸过程中,高纯度氮气能有效防止钢水二次氧化,提高铸坯质量。对于特殊钢和合金钢的生产,氮气纯度要求更高,通常在 99.9%以上。例如,在不锈钢的生产中,高纯度氮气可以防止铬等合金元素被氧化,保证不锈钢的耐腐蚀性。

金属热处理:在金属的淬火、回火、退火等热处理过程中,氮气作为保护气体,纯度一般要求在 99.9%以上。在真空热处理中,高纯度氮气可以在炉内形成惰性气氛,保护金属零件在高温下不被氧化,同时还可以起到冷却的作用。

2.有色金属冶金

该行业所使用的氮气常用于退火保护气氛、烧结保护气氛、氮化处理、洗炉及吹扫用气等。应用于金属热处理、粉末冶金、磁性材料、铜加工、金属丝网、镀锌线、半导体、粉末还原等领域。通过变压吸附制氮机制取到纯度大于99.9%的氮气,通过和氮气纯化设备的联合使用纯度大于99.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。

 

煤炭行业

在煤炭开采过程中,氮气可用于灭火、防止瓦斯爆炸等。对于灭火和防止瓦斯爆炸,氮气纯度要求在 97%以上。高纯度氮气可以降低煤层中的氧气含量,防止煤炭自燃和瓦斯爆炸。例如,在煤矿井下灭火中,通过向火区注入高纯度氮气,可以迅速降低火区内的氧气含量,达到灭火的目的。

石油行业

石油开采:在石油开采过程中,氮气可用于油井压裂、驱油等。对于油井压裂,氮气纯度要求在 95%以上。高纯度氮气可以增加油井的产量,提高石油的采收率。例如,在水力压裂过程中,加入氮气可以降低压裂液的密度,提高压裂效果。

石油储存和运输:在石油储存和运输过程中,氮气可用于防止油品氧化、爆炸和挥发。氮气纯度要求在 99%以上。例如,在油品储存罐中,充入氮气可以防止油品氧化和挥发,提高储存的安全性。在石油管道输送中,氮气可以用于吹扫和置换,确保管道内的介质不被污染。

 

汽车轮胎行业

在汽车轮胎的生产过程中,氮气可用于轮胎的充气。与普通空气相比,高纯度氮气可以提高轮胎的稳定性和耐磨性,降低轮胎的滚动阻力,节省燃油消耗。氮气纯度要求在 95%以上。例如,在高性能轮胎的生产中,充入高纯度氮气可以提高轮胎的性能和使用寿命。

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