Baltojo lydyto aliuminio oksido mikromiltelių paruošimo procesas ir taikymo perspektyvos
Daugeliui žmonių pavadinimas gali pasirodyti „balti lydyto aliuminio oksido mikromilteliai„iš pradžių tai gali atrodyti nepažįstama. Tačiau jei paminėsime mobiliųjų telefonų stiklų dangtelių šlifavimą, tikslių guolių poliravimą ar lustų pakavimo medžiagas, visi tai atpažins – visų šių produktų gamyba remiasi šiais, atrodytų, nereikšmingais baltais milteliais. Ši medžiaga nėra tokia švelni kaip miltai; ji pasižymi dideliu kietumu ir stabiliomis savybėmis, todėl pramonės pasaulyje pelnė „pramoninių dantų“ reputaciją. Norint pasiekti mikromiltelių lygio apdorojimą, reikia kruopštaus meistriškumo.
I. Paruošimo procesas: šimtas įgūdžių subtiliame procese
Baltojo lydyto aliuminio oksido mikromiltelių paruošimas nėra vien didelių gabalų malimas. Kaip ir ruošiant rafinuotą Huaiyang virtuvę, kiekvienas žingsnis – nuo ingredientų parinkimo iki gaminimo – turi būti atliekamas tiksliai. Pirmasis žingsnis yra „tinkamos medžiagos pasirinkimas“. Pagrindinė žaliava baltojo lydyto aliuminio oksido gamybai yra pramoniniai aliuminio oksido milteliai, o šių miltelių grynumas tiesiogiai lemia mikromiltelių „kilmę“. Anksčiau kai kurios gamyklos, norėdamos sutaupyti pinigų, naudojo mažesnio grynumo žaliavas, todėl mikromilteliai turėjo daugiau priemaišų, kurios poliruojant ruošinius lengvai subraižydavo. Dabar visi yra protingesni ir mieliau išleidžia daugiau pinigų didelio grynumo aliuminio oksidui pirkti, nei sugadina savo reputaciją vėlesniuose etapuose. Apskritai aliuminio oksido kiekis turi būti didesnis nei 99,5 %, o priemaišos, tokios kaip geležis ir silicis, turi būti griežtai kontroliuojamos.
Antrasis žingsnis yra „lydymas ir kristalizacija“, „gimimo“ akimirkabaltas lydytas aliuminio oksidasAliuminio oksido milteliai dedami į elektrinę lanko krosnį, kurioje temperatūra pakyla iki daugiau nei 2000 ℃ – išties įspūdingas vaizdas. Svarbiausias lydymo proceso aspektas yra aušinimo greičio valdymas. Per greitas aušinimas lemia nevienodą kristalų dalelių dydį; per lėtas aušinimas turi įtakos gamybos efektyvumui. Patyrę meistrai, klausydamiesi elektros lanko garso ir stebėdami liepsnos spalvą krosnies angoje, rėmėsi patirtimi, kad galėtų įvertinti krosnies viduje esančią būseną. Nors dabar yra išmaniųjų temperatūros stebėjimo sistemų, ši „žmogaus ir krosnies integracijos“ patirtis išlieka neįkainojama.
Išlydyti balti aliuminio oksido kristalų blokai, kurių kietumas nusileidžia tik deimantui, pirmiausia turi būti „grubiai susmulkinti“ naudojant žandikaulio trupintuvą. Šiame etape dalelės vis dar yra kaip maži akmenukai, toli gražu ne mikronizuotos.
Trečiasis žingsnis, „smulkinimas ir lyginimas“, yra tikroji technologijos esmė ir kartu labiausiai linkusi į problemas.
Ankstesniais metais daugelis gamyklų naudojo rutulinius malūnus, kuriuose dalelės sumalamos plieniniais rutuliais. Nors šis metodas buvo paprastas, jis turėjo keletą problemų: pirma, jis lengvai užteršdavo geležimi; antra, dalelių forma buvo netaisyklinga, dažniausiai kampuota; ir trečia, dalelių dydžio pasiskirstymas buvo platus – kai kurios dalelės buvo labai smulkios, o kitos – labai stambios. Šis metodas buvo palaipsniui atsisakytas aukštos klasės įrenginiuose.
Šiuo metu labiausiai paplitęs metodas yra oro srovės malimas. Principas gana įdomus: stambios dalelės yra greitinamos didelio greičio oro srautu, todėl jos susiduria ir trinasi viena į kitą, taip jas sutraiškydamos. Visas procesas vyksta uždaroje sistemoje, į ją beveik neįterpiant priemaišų. Dar svarbiau, kad reguliuojant oro srauto slėgį ir klasifikatoriaus greitį, galutinį dalelių dydį galima kontroliuoti gana tiksliai. Gerai atlikus darbus, galima gauti sferines arba beveik sferines daleles, kurios pasižymi geru takumu, todėl jos labiau tinka tiksliam poliravimui. Tačiau oro srovės malūnai nėra panacėja. Įrangos susidėvėjimas gali sukelti metalo užterštumą, o klasifikatoriaus rato tikslumas lemia dalelių dydžio pasiskirstymo plotį. Lankiausi gerai veikiančioje įmonėje, kur jų rūšiavimo ratų apvalumas kas savaitę tikrinamas naudojant tikslius prietaisus; bet koks nedidelis nuokrypis nedelsiant ištaisomas arba pakeičiamas. Gamybos vadovas pasakė: „Tai kaip automobilio padangos: jei dinaminis balansas sutrikęs, automobilis nevažiuos sklandžiai.“
Paskutinis žingsnis yra „priemaišų pašalinimas ir paviršiaus apdorojimas“. Susmulkinti milteliai turi būti plaunami rūgštimi arba apdorojami aukštoje temperatūroje, kad būtų pašalintas laisvas geležis ir priemaišos iš paviršiaus. Kai kuriais atvejais taip pat reikalingas paviršiaus modifikavimas, pavyzdžiui, padengimas silano rišamąja medžiaga, kad milteliai galėtų tolygiau pasiskirstyti dervose ar dažuose, išvengiant aglomeracijos. Viso proceso metu pastebėsite, kad nuo rūdos iki miltelių pavertimo kiekvienas žingsnis yra kova su kietumu, grynumu ir dalelių dydžiu. Bet kokie proceso sutrumpinimai galiausiai atsispindės produkto savybėse.
II. Taikymo perspektyvos: puikus etapas mažiems milteliams
Jei paruošimo procesas yra „vidinių įgūdžių ugdymas“, tai taikymo perspektyvos yra „išsiveržimas į pasaulį“. Baltojo lydyto aliuminio oksido mikromiltelių pasaulis tampa vis platesnis.
Pirmasis svarbus etapas – tikslumaspoliravimas ir šlifavimasTai tradicinis jo stiprumas, tačiau reikalavimai tampa vis griežtesni. Pavyzdžiui, mobiliųjų telefonų stiklo, safyro substratų ir silicio plokštelių poliravimui dabar reikalingas nanometrų lygio paviršiaus šiurkštumas. Dėl to baltojo lydyto aliuminio oksido mikromilteliai turi būti itin vienodo dydžio (griežtai kontroliuojamas D50), be didelių dalelių, kurios keltų problemų; dalelės turi būti labai kietos, tačiau turėti tinkamas „savaiminio galandimo“ savybes – dilimo metu jos turi gebėti atidengti naujus aštrius kraštus, kad išlaikytų nuolatinį poliravimo gebėjimą; ir jos turi gerai suderinamos su poliravimo suspensijomis.
Trečioji potenciali rinka – kompozicinių medžiagų armavimas. Į inžinerinius plastikus, gumą ar metalo pagrindo kompozicines medžiagas įmaišius baltų lydytų aliuminio oksido mikromiltelių, galima žymiai pagerinti medžiagos atsparumą dilimui, kietumą ir šilumos laidumą. Pavyzdžiui, šis pritaikymas tiriamas kai kuriose automobilių variklių dilimui atspariose dalyse ir aukščiausios klasės elektronikos gaminių korpusuose. Svarbiausia čia yra „sąsajos sujungimo“ problema – mikromilteliai ir matricos medžiaga turi „tvirtai sukibti“, o tai grąžina mus prie paviršiaus apdorojimo procesų svarbos. Ketvirtoji pažangiausia kryptis – 3D spausdinimo medžiagos. 3D spausdinimo technologijose, tokiose kaip selektyvus lazerinis sukepinimas (SLS), balti lydyti aliuminio oksido mikromilteliai gali būti naudojami kaip armavimo fazė, sumaišyti su metalo arba keramikos milteliais, siekiant spausdinti sudėtingų formų dilimui atsparias dalis. Tai kelia visiškai naujų iššūkių mikronizuotų miltelių tekėjimui, tūriniam tankiui ir dalelių dydžio pasiskirstymui – vienodas miltelių sluoksnis yra būtinas norint užtikrinti spausdinimo tikslumą.
III. Iššūkiai ir ateitis: kliūtys ir proveržiai
Nors perspektyvos daug žadančios, išlieka daug iššūkių. Didžiausia kliūtis yra aukštos klasės produktai. Pavyzdžiui, kalbant apie aukštos klasės baltojo lydyto aliuminio oksido mikronizuotus miltelius, naudojamus lustų poliravimui (CMP), vietiniai produktai vis dar atsilieka nuo aukščiausios klasės produktų iš Japonijos ir Vokietijos pagal partijos stabilumą ir didelių dalelių kontrolę. Vienos puslaidininkinių medžiagų įmonės pirkimų direktorius man pasakė: „Ne tai, kad mes nepalaikome vietinių produktų, tiesiog negalime sau leisti rizikuoti. Jei viena partija turi problemų, gali tekti išmesti visas gamybos linijos plokšteles, o tai sukeltų didžiulius nuostolius.“
To priežastys yra sudėtingos: pirma, aukščiausios klasės šlifavimo ir rūšiavimo įranga vis dar importuojama; mūsų įranga atsilieka tikslumu ir ilgaamžiškumu. Antra, procesų valdymo tikslumas yra nepakankamas; dažnai vis dar remiamasi patyrusių technikų patirtimi, o duomenimis pagrįstas ir išmanus valdymas nėra iki galo realizuotas. Trečia, bandymų metodai yra netinkami; pavyzdžiui, tikslus dalelių, mažesnių nei 0,5 mikrometro, skaičiavimas ir greita statistinė atskirų dalelių morfologijos analizė – ši aukščiausios klasės bandymų įranga taip pat dažniausiai atkeliauja iš užsienio. Tačiau nereikia būti pernelyg pesimistiškam. Nemažai šalies įmonių vejasi. Vienos bendradarbiauja su universitetais, kad ištirtų dalelių smulkinimo mechanizmą oro srovės malime, teoriškai optimizuodamos proceso parametrus; kitos daug investuoja į išmaniųjų gamybos linijų, kuriose visi pagrindiniai proceso parametrai stebimi internetu ir automatiškai reguliuojami, kūrimą; dar kitos kuria naujas paviršiaus modifikavimo technologijas, kad mikronizuoti milteliai geriau veiktų skirtingose taikymo srityse.
Manau, kad būsimos plėtros tendencijos judės keliomis kryptimis: Pritaikymas: mikronizuotų miltelių su skirtingais dalelių dydžiais, formomis ir paviršiaus savybėmis pritaikymas pagal konkrečius klientų poreikius – „vienodo dydžio visiems“ metodo era baigėsi. Pažangi gamyba: gamybos proceso optimizavimas realiuoju laiku naudojant daiktų internetą, didžiuosius duomenis ir dirbtinį intelektą, siekiant užtikrinti partijos stabilumą. Žalioji gamyba: energijos suvartojimo ir taršos mažinimas, pavyzdžiui, energijos taupymo optimizavimas smulkinimo procese ir atliekų miltelių perdirbimas bei pakartotinis panaudojimas. Taikymo inovacijos: bendradarbiavimo su vartotojų klientais gilinimas, siekiant kurti programas naujose srityse, pavyzdžiui, naujų energijos akumuliatorių separatorių dangų ir 5G keraminių filtrų apdorojimas.
Istorija apiebaltas lydytas aliuminio oksidasMikronizuoti milteliai yra Kinijos gamybos pramonės transformacijos ir modernizavimo mikrokosmosas. Nuo pradinio paprasto ir grubaus „sumalti ir parduoti“ iki dabartinių rafinuotų „sistemų sprendimų“ šis kelias truko dešimtmečius. Tai rodo, kad tikrasis konkurencingumas slypi ne išteklių turėjime, o giliame medžiagų supratime ir visiškoje procesų kontrolėje. Kiekvienų mikromiltelių dalelių dydžio, formos ir grynumo kontrolė bei kiekvieno gamybos proceso optimizavimas reikalauja kantrybės ir, dar labiau, gilaus pagarbaus jausmo.
Kai mūsų balti lydyto aliuminio oksido mikromilteliai gali ne tik poliruoti laikrodžio stiklą, bet ir nušlifuoti drožlę; ne tik sustiprinti ugniai atsparią plytą, bet ir paremti pažangiausias technologijas, mes iš tikrųjų perėjome nuo „gamybos“ prie „intelektualios gamybos“. Ši sauja baltų miltelių ne tik perteikia pramonės tikslumą, bet ir šalies pagrindinių medžiagų pramonės gylį bei atsparumą. Kelias į priekį ilgas, bet kryptis aiški – siekti aukštesnių tikslų, atkreipti dėmesį į detales ir įgyvendinti praktinius sprendimus.