近日，我校绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室郭占成教授团队在制备近零膨胀近零夹杂物因瓦合金箔方面取得重大突破，该研究成果为解决我国FMM“卡脖子”材料提供了关键技术基础。国外Journal of Materials Chemistry C以封面论文形式发表了该研究成果，论文第一作者是博士研究生任为，通讯作者郭占成。
OLED显示器是我国显示屏高速增长的电子产品。精细金属掩模板（FMM）是OLED显示器生产中的重要部件，每平方英寸面积上密布了近千个规则形状的微孔。在显示器生产中，借助FMM的掩蔽，不同种类的有机发光材料分别蒸镀沉积到屏幕上形成规则点阵，由于蒸镀过程多次对孔和温度的变化，要求FMM微孔边界精度达到1微米以下和材料膨胀系数小于1.5x10-6。FMM是采用厚度30微米以下因瓦合箔（64%Fe-36%Ni）化学刻蚀生产的，我国已掌握了刻蚀技术，但用于FMM生产的因瓦合金箔完全受制于国外，目前世界范围内FMM基材供应完全由日本日立公司垄断。由于FMM孔边界精度要求达到1微米以下，这就要求因瓦合金母材不仅夹杂物含量近零，而且夹杂物小于1微米，传统冶炼方法很难达到这一水平。即便日立公司的因瓦合金箔产品，刻蚀良率也不足10%，这就导致FMM的成本相当高，原因主要是夹杂物含量难于近零和夹杂物大小难于完全小于1微米。
郭占成教授团队另辟蹊径，采用旋转阴极辊水溶液电化学沉积方法成功制备了近零夹杂物的因瓦合金箔带。电化学沉积理论上可以避免夹杂物的问题，但由于Fe2+和Ni2+离子电化学沉积电位的不同及在水溶液中扩散系数的差异，要获得按因瓦合金成分连续稳定电沉积条件相当难。研究团队发挥工匠精神，经过5年多的不懈努力，于2022年终于突破了脉冲电沉积因瓦合金箔的关键工艺技术参数。然而，虽然脉冲电积沉因瓦合金箔宏观上成分、夹杂物数量和大小可达到FMM基材的要求，但由于微观上呈纳米晶且成分不很均匀，并含有电解液带入的微量S元素和Cl元素，膨胀系数仍比FMM要求高一个数量级。研究人员又经过两年的努力，掌握了电沉积因瓦合金箔的热处理技术，获得了微观成分均匀、晶粒长大和避免二次夹杂物形成的控制条件，成功制备了近零夹杂物、热膨胀系数达到1x10-6因瓦合金箔样品。
（供图：冶金国重）
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