Baltā kausētā alumīnija mikropulvera sagatavošanas process un pielietojuma perspektīvas
Daudziem cilvēkiem varētu patikt vārds “balts kausēta alumīnija oksīda mikropulveris"Pirmajā dzirdē tas šķiet nepazīstams. Tomēr, ja pieminēsim mobilo tālruņu stikla vāciņu slīpēšanu, precīzu gultņu pulēšanu vai mikroshēmu iepakojuma materiālus, visi to atpazīs — visu šo produktu ražošana balstās uz šo šķietami nenozīmīgo balto pulveri. Šī viela nav tik maiga kā milti; tai ir augsta cietība un stabilas īpašības, kas tai rūpnieciskajā pasaulē ir ienesis "industriālo zobu" reputāciju. Mikropulvera līmeņa apstrādes sasniegšana prasa rūpīgu meistarību.
I. Sagatavošanas process: simts prasmju delikātā procesā
Baltā kausētā alumīnija oksīda mikropulvera pagatavošana nav tikai lielu gabalu malšana. Tāpat kā gatavojot izsmalcinātu Huaiyang virtuvi, katrs solis, sākot no sastāvdaļu izvēles līdz pagatavošanai, ir jāveic precīzi. Pirmais solis ir "pareizā materiāla izvēle". Galvenā izejviela baltā kausētā alumīnija oksīda pagatavošanai ir rūpnieciskais alumīnija oksīda pulveris, un šī pulvera tīrība tieši nosaka mikropulvera "izcelsmi". Iepriekš dažas rūpnīcas, lai ietaupītu naudu, izmantoja zemākas tīrības pakāpes izejvielas, kā rezultātā mikropulverī bija vairāk piemaisījumu, kas pulējot sagataves viegli izraisīja skrāpējumus. Tagad visi ir gudrāki un labprātāk tērē vairāk naudas augstas tīrības pakāpes alumīnija oksīda iegādei, nekā sabojās savu reputāciju nākamajos posmos. Vispārīgi runājot, alumīnija oksīda saturam jābūt virs 99,5%, un stingri jākontrolē tādi piemaisījumi kā dzelzs un silīcijs.
Otrais solis ir “kausēšana un kristalizācija”, “dzimšanas” brīdis.balts kausēts alumīnija oksīdsAlumīnija oksīda pulveris tiek ievietots elektriskajā loka krāsnī, kur temperatūra pārsniedz 2000 ℃ — patiesi iespaidīgs skats. Svarīgs punkts kausēšanas procesā ir dzesēšanas ātruma kontrole. Pārāk strauja dzesēšana rada nevienmērīgu kristālu daļiņu izmēru; pārāk lēna dzesēšana ietekmē ražošanas efektivitāti. Pieredzējuši amatnieki paļāvās uz pieredzi, lai ieklausītos elektriskā loka skaņā un novērotu liesmas krāsu krāsns atverē, lai spriestu par stāvokli krāsns iekšpusē. Lai gan tagad ir pieejamas intelektuālas temperatūras uzraudzības sistēmas, šī "cilvēka un krāsns integrācijas" pieredze joprojām ir nenovērtējama.
Izkausētie baltie kausētā alumīnija oksīda kristāla bloki, kuru cietība ir otrajā vietā aiz dimanta, vispirms ir "rupji jāsasmalcina", izmantojot žokļu drupinātāju. Šajā posmā daļiņas joprojām ir kā mazi oļi, tālu no mikronizētām.
Trešais solis, “sasmalcināšana un gradēšana”, ir tehnoloģijas patiesā būtība un arī visvairāk pakļauta problēmām.
Iepriekšējos gados daudzas rūpnīcas izmantoja lodīšu dzirnavas, paļaujoties uz tērauda lodīšu triecienu daļiņu malšanai. Lai gan šī metode bija vienkārša, tai bija vairākas problēmas: pirmkārt, tā viegli ieviesa dzelzs piesārņojumu; otrkārt, daļiņu forma bija neregulāra, pārsvarā leņķiska; un, treškārt, daļiņu izmēru sadalījums bija plašs, dažas daļiņas bija ļoti smalkas, bet citas - ļoti rupjas. Šī metode lielākoties ir pārtraukta augstas klases lietojumos.
Pašlaik galvenā metode ir gaisa strūklas malšana. Princips ir diezgan interesants: rupjas daļiņas tiek paātrītas ar ātrgaitas gaisa plūsmu, kā rezultātā tās saduras un berzējas viena pret otru, tādējādi tās sasmalcinot. Viss process notiek slēgtā sistēmā, gandrīz neieviešot piemaisījumus. Vēl svarīgāk ir tas, ka, regulējot gaisa plūsmas spiedienu un klasifikatora ātrumu, galīgo daļiņu izmēru var kontrolēt relatīvi precīzi. Pareizi izpildot, var iegūt sfēriskas vai gandrīz sfēriskas daļiņas ar labu plūstamību, kas padara tās piemērotākas precīzai pulēšanai. Tomēr gaisa strūklas dzirnavas nav panaceja. Iekārtu nodilums var izraisīt metāla piesārņojumu, un klasifikatora riteņa precizitāte nosaka daļiņu izmēru sadalījuma platumu. Es apmeklēju labi strādājošu uzņēmumu, kur viņu šķirošanas riteņi katru nedēļu tiek pārbaudīti uz apaļumu, izmantojot precīzijas instrumentus; jebkura neliela novirze tiek nekavējoties labota vai nomainīta. Ražošanas vadītājs teica: "Tas ir kā automašīnas riepām; ja dinamiskais balanss ir izjaukts, automašīna nedarbosies vienmērīgi."
Pēdējais solis ir “piemaisījumu noņemšana un virsmas apstrāde”. Pulverizētais pulveris ir jāmazgā ar skābi vai jāapstrādā augstā temperatūrā, lai no virsmas noņemtu brīvo dzelzi un piemaisījumus. Dažiem īpašiem pielietojumiem ir nepieciešama arī virsmas modifikācija, piemēram, pārklāšana ar silāna saistvielu, lai pulveris varētu vienmērīgāk izkliedēties sveķos vai krāsās, novēršot aglomerāciju. Visā procesā, sākot no rūdas līdz pulverim, jūs atklāsiet, ka katrs solis ir cīņa pret cietību, tīrību un daļiņu izmēru. Jebkuri procesa saīsinājumi galu galā atspoguļosies produkta veiktspējā.
II. Pielietojuma perspektīvas: liels solis maziem pulveriem
Ja sagatavošanas process ir “iekšējo prasmju attīstīšana”, tad pielietojuma perspektīvas ir “ieiešana pasaulē”. Baltā kausētā alumīnija oksīda mikropulvera pasaule kļūst arvien plašāka.
Pirmais svarīgais posms ir precizitātepulēšana un slīpēšanaTā ir tā tradicionālā stiprā puse, taču prasības kļūst arvien stingrākas. Piemēram, mobilo tālruņu stikla, safīra substrātu un silīcija plākšņu pulēšanai tagad ir nepieciešams virsmas raupjums nanometru līmenī. Tas izvirza stingras prasības baltajam kausētajam alumīnija oksīda mikropulverim: daļiņu izmēram jābūt ārkārtīgi vienmērīgam (stingri kontrolēts D50), bez lielām daļiņām, kas rada problēmas; daļiņām jābūt ar augstu cietību, bet atbilstošām "pašasinošām" īpašībām — tām jāspēj nodiluma laikā atklāt jaunas asas malas, lai saglabātu nepārtrauktu pulēšanas spēju; un tām jābūt labai saderībai ar pulēšanas suspensijām.
Trešais potenciālais tirgus ir kompozītmateriālu stiegrošana. Balta kausēta alumīnija oksīda mikropulvera pievienošana inženiertehniskajām plastmasām, gumijai vai metāla bāzes kompozītmateriāliem var ievērojami uzlabot materiāla nodilumizturību, cietību un siltumvadītspēju. Piemēram, dažas nodilumizturīgas detaļas automobiļu dzinējos un augstas klases elektronisko izstrādājumu korpusi tiek pētīti kā pielietojums. Šeit galvenā problēma ir "saskarnes savienošana" — mikropulverim un matricas materiālam ir "jābūt stingri savienotiem", kas mūs atgriež pie virsmas apstrādes procesu nozīmes. Ceturtais progresīvais virziens ir 3D drukāšanas materiāli. 3D drukāšanas tehnoloģijās, piemēram, selektīvajā lāzera sintēzes (SLS), baltu kausētu alumīnija oksīda mikropulveri var izmantot kā stiegrošanas fāzi, sajaucot to ar metāla vai keramikas pulveriem, lai drukātu nodilumizturīgas detaļas ar sarežģītām formām. Tas rada pilnīgi jaunus izaicinājumus mikronizēta pulvera plūstamībai, tilpuma blīvumam un daļiņu izmēra sadalījumam — vienmērīgs pulvera slānis ir būtisks, lai nodrošinātu drukas precizitāti.
III. Izaicinājumi un nākotne: vājās vietas un izrāvieni
Lai gan perspektīvas ir daudzsološas, joprojām pastāv daudzas problēmas. Lielākā problēma ir augstas klases produktos. Piemēram, augstas klases baltā kausētā alumīnija mikronizētā pulvera, ko izmanto mikroshēmu pulēšanai (CMP), ražošanā vietējie produkti joprojām atpaliek no augstākās klases produktiem no Japānas un Vācijas partijas stabilitātes un lielu daļiņu kontroles ziņā. Pusvadītāju materiālu uzņēmuma iepirkumu direktors man teica: "Ne jau tāpēc, ka mēs neatbalstām vietējos produktus, bet gan tāpēc, ka mēs vienkārši nevaram atļauties uzņemties risku. Ja vienai partijai rodas problēma, visas ražošanas līnijas plāksnes, iespējams, būs jāizmet, radot milzīgus zaudējumus."
Iemesli tam ir sarežģīti: pirmkārt, augstas klases slīpēšanas un šķirošanas iekārtas joprojām ir atkarīgas no importa; mūsu iekārtas atpaliek precizitātes un izturības ziņā. Otrkārt, procesa vadības precizitāte ir nepietiekama; bieži vien tā joprojām ir atkarīga no pieredzējušu tehniķu pieredzes, pilnībā neīstenojot datu vadītu un intelektuālu vadību. Treškārt, testēšanas metodes ir nepietiekamas; piemēram, precīza daļiņu, kas mazākas par 0,5 mikrometriem, skaitīšana un atsevišķu daļiņu morfoloģijas ātra statistiskā analīze — arī šīs augstas klases testēšanas iekārtas lielākoties nāk no ārzemēm. Tomēr nav jābūt pārāk pesimistiskiem. Vairāki vietējie uzņēmumi cenšas panākt. Daži sadarbojas ar universitātēm, lai pētītu daļiņu saspiešanas mehānismu gaisa strūklas malšanā, teorētiski optimizējot procesa parametrus; citi iegulda lielus līdzekļus intelektuālu ražošanas līniju būvniecībā, kur visi galvenie procesa parametri tiek uzraudzīti tiešsaistē un automātiski pielāgoti; vēl citi izstrādā jaunas virsmas modifikācijas tehnoloģijas, lai mikronizētais pulveris labāk darbotos dažādos pielietojuma scenārijos.
Es uzskatu, ka turpmākās attīstības tendences virzīsies vairākos virzienos: Pielāgošana: Mikronizētu pulveru pielāgošana ar dažādiem daļiņu izmēriem, formām un virsmas īpašībām atbilstoši konkrētām klientu vajadzībām — “vienas pieejas” ēra ir beigusies. Inteliģenta ražošana: Ražošanas procesa optimizācija reāllaikā, izmantojot lietu internetu, lielos datus un mākslīgo intelektu, lai nodrošinātu partijas stabilitāti. Zaļā ražošana: Enerģijas patēriņa un piesārņojuma samazināšana, piemēram, enerģijas taupīšanas optimizācija drupināšanas procesā un atkritumu pulvera pārstrāde un atkārtota izmantošana. Lietojumprogrammu inovācijas: Sadarbības padziļināšana ar lejupējiem klientiem, lai izstrādātu lietojumprogrammas jaunās jomās, piemēram, pārklājumus jauniem enerģijas akumulatoru separatoriem un 5G keramikas filtru apstrādi.
Stāsts parbalts kausēts alumīnija oksīdsMikronizēts pulveris ir Ķīnas ražošanas nozares pārveides un modernizācijas mikrokosmoss. No sākotnējās vienkāršās un rupjās “sasmalciniet un pārdodiet” līdz pašreizējiem rafinētajiem “sistēmu risinājumiem” šis ceļš ir prasījis gadu desmitiem. Tas mums liecina, ka patiesa konkurētspēja nav resursu īpašumā, bet gan dziļā materiālu izpratnē un galīgā procesu kontrolē. Katra mikropulvera daļiņu izmēra, formas un tīrības kontrole, kā arī katra ražošanas procesa optimizēšana prasa pacietību un, vēl jo vairāk, dziļu bijību.
Kad mūsu baltais kausētā alumīnija oksīda mikropulveris var ne tikai pulēt pulksteņa stiklu, bet arī sasmalcināt šķembu; ne tikai stiprināt ugunsizturīgo ķieģeli, bet arī atbalstīt jaunākās tehnoloģijas, tad mēs patiesi esam pārgājuši no “ražošanas” uz “inteliģento ražošanu”. Šī sauja baltā pulvera sevī ietver ne tikai rūpniecības precizitāti, bet arī valsts pamatmateriālu rūpniecības dziļumu un noturību. Ceļš uz priekšu ir garš, bet virziens ir skaidrs — tiekties augstāk, pievērst uzmanību detaļām un ieviest praktiskus risinājumus.