Та хэт нарийн ширхэгтэй металл нунтаг үйлдвэрлэлийг эзэмшмээр байна уу? Наашаа хар.

Өнөөгийн дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн салбарт хэт нарийн ширхэгтэй металл нунтаг нь олон тооны өндөр технологийн үйлдвэрлэлийн үндсэн материал болсон. Металл 3D хэвлэх (нэмэлт үйлдвэрлэл) болон сансрын хөдөлгүүрт зориулсан дулааны хаалт бүрээс, электрон эд ангиудын дамжуулагч мөнгөн оо, эмнэлгийн суулгацад зориулсан титан хайлш нунтаг зэрэг өргөн хүрээтэй бөгөөд чухал хэрэглээ юм. Гэсэн хэдий ч өндөр чанартай, хүчилтөрөгч багатай, бөмбөрцөг хэлбэрийн хэт нарийн ширхэгтэй металл нунтаг үйлдвэрлэх нь технологийн маш хэцүү асуудал юм. Нунтаг үйлдвэрлэх янз бүрийн технологийн дотроос өндөр температурт металлын усыг атомжуулах нь өвөрмөц давуу талтай тул улам бүр анхаарал татаж байна. Гэхдээ энэ үнэхээр цуурхал шиг "сайн" гэж үү? Хариултыг олохын тулд энэ нийтлэл нь түүний зарчим, давуу тал, сорилт, хэрэглээг нарийвчлан судлах болно.

1. Хэт нарийн металл нунтаг: Орчин үеийн аж үйлдвэрийн "үл үзэгдэх булангийн чулуу"

Тоног төхөөрөмжийг шалгахын өмнө хэт нарийн ширхэгтэй металл нунтаг яагаад ийм чухал болохыг ойлгох хэрэгтэй.

(1) Тодорхойлолт ба стандартууд:

Ихэвчлэн 1 микроноос 100 микрон хүртэл ширхэгийн хэмжээтэй металл нунтагыг нарийн ширхэгтэй нунтаг гэж үздэг бол 20 микроноос бага хэмжээтэй (бүр дэд микроны түвшинд хүртэл) ширхэгтэй нунтагыг "хэт нарийн" эсвэл "бичил нарийн" нунтаг гэж нэрлэдэг. Эдгээр нунтаг нь маш том өвөрмөц гадаргуугийн талбайг эзэмшдэг тул задгай материалд байдаггүй гадаргуугийн нөлөө, жижиг хэмжээтэй эффект, квант нөлөөллийг бий болгодог.

(2) Хэрэглээний үндсэн талбарууд:

Нэмэлт үйлдвэрлэл (3D хэвлэх): Энэ бол хэт нарийн ширхэгтэй металл нунтаг хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй салбар юм. Лазер эсвэл электрон цацраг нь нунтаг давхаргыг дараалан хайлуулж, сансар огторгуй, эмнэлгийн (жишээ нь, хип үе, шүдний титэм) болон хэвний үйлдвэрүүдэд зориулсан нарийн төвөгтэй геометрийн хэсгүүдийг нарийн үйлдвэрлэдэг. Нунтагны урсах чадвар, ширхэгийн хэмжээ, бөмбөрцөг байдал нь хэвлэсэн хэсгийн нарийвчлал, гүйцэтгэлийг шууд тодорхойлдог.

Металл шахах хэлбэр (MIM): Хэт нарийн ширхэгтэй металл нунтагыг холбогчоор хольж, хэвэнд шахаж хэлбэр дүрс үүсгэдэг. Энэхүү "ногоон хэсэг" нь утасны SIM тавиур, галт зэвсгийн гох, цагны хайрцаг зэрэг өндөр эзэлхүүнтэй, өндөр нарийвчлалтай, маш нарийн төвөгтэй жижиг эд ангиудыг гаргахын тулд салгах, задлах ажил хийдэг.

Дулаан шүрших технологи: Нунтаг нь өндөр температурт дөл эсвэл плазмын урсгалд орж, хайлуулж, дараа нь элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, исэлдэлтэнд тэсвэртэй бүрээсийг бий болгохын тулд субстратын гадаргуу дээр өндөр хурдтайгаар цацдаг. Хөдөлгүүрийн ир, тос дамжуулах хоолой гэх мэт өргөн хэрэглэгддэг.

Бусад салбарууд: Мөн электроникийн үйлдвэрт зориулсан дамжуулагч зуурмаг, химийн үйлдвэрт зориулсан катализатор, батлан ​​​​хамгаалах салбарт эрчим хүчний материалууд орно.

Эдгээр өндөр чанартай програмууд нь металл нунтагны ширхэгийн хэмжээ, бөмбөрцөг, хүчилтөрөгчийн агууламж, урсах чадвар, илт нягтрал зэрэгт маш хатуу шаардлага тавьдаг.

2. Нунтаг үйлдвэрлэх олон төрлийн технологи: Усны атомжуулалт яагаад онцгой байдаг вэ?

Металл нунтаг үйлдвэрлэх үндсэн технологиуд нь физик арга (жишээ нь: атомжуулах), химийн арга (жишээ нь: химийн уурын хуримтлуулах, багасгах), механик арга (жишээ нь, бөмбөлөгт тээрэмдэх) гэж хувааж болно. Тэдгээрийн дотроос атомжуулалт нь үйлдвэрлэлийн өндөр үр ашигтай, харьцангуй хяналттай өртөгтэй, үйлдвэрлэлийн хэмжээнд үйлдвэрлэхэд тохиромжтой тул үндсэн арга юм.

Ашигласан орчинд үндэслэн атомжуулалтыг хийн атомжилт, усны атомжилт гэж хуваадаг.

Хийн атомжуулалт: Хайлсан металлын урсгалд цохиулж, нунтаг болон хатуурдаг нарийн дусал болгон задлахад өндөр даралттай инертийн хий (жишээ нь аргон, азот) ашигладаг. Давуу талууд нь нунтаг өндөр бөмбөрцөг, хүчилтөрөгчийн агууламжийг сайн хянах боломжтой. Сул тал нь нарийн төвөгтэй тоног төхөөрөмж, хийн өндөр өртөг, эрчим хүчний өндөр зарцуулалт, хэт нарийн ширхэгтэй нунтаг үйлдвэрлэхэд бага гарц юм.

Усны атомжуулалт: Өндөр даралтын усны урсгалыг хагалах орчин болгон ашигладаг. Уламжлалт усны атомжуулалт нь хурдан хөргөх хурдтай учраас хүчилтөрөгчийн агууламж өндөртэй жигд бус нунтаг (хавгархай эсвэл бөмбөрцөг хэлбэртэй) үүсгэдэг бөгөөд ихэвчлэн металлурги, гагнуурын материал зэрэг хэлбэр нь чухал биш салбарт ашиглагддаг.

Өндөр температурт металлын усыг атомжуулах технологи нь усыг атомжуулах өндөр үр ашгийг хийн атомжилтын өндөр чанартай ухаалаг хослуулсан уламжлалт ус атомчлалд суурилсан томоохон шинэчлэл юм.

3. Өндөр температурт металлын усыг атомжуулах нунтаг үйлдвэрлэх машиныг задлах: Энэ нь хэрхэн ажилладаг вэ?

Өндөр хүчин чадалтай, өндөр температурт ус атомчлагчийн дизайны үндсэн философи нь: металл дуслыг аль болох сайтар атомчилж, устай холбогдохоос өмнө бөмбөрцөг хэлбэртэй байлгах явдал юм.

Түүний ажлын явцыг дараах үндсэн алхмуудаар нэгтгэн дүгнэж болно.

（1） Хайлах ба хэт халах: Металл эсвэл хайлшийн түүхий эдийг вакуум эсвэл хамгаалалтын уур амьсгалын дор дунд давтамжийн индукцийн зууханд хайлуулж, хайлах цэгээсээ хол өндөр температурт халаана ("хэт халсан" төлөв, ихэвчлэн 200-400 ° C өндөр). Өндөр температур нь хайлсан металлын зуурамтгай чанар, гадаргуугийн хурцадмал байдлыг ихээхэн бууруулдаг бөгөөд энэ нь дараагийн нарийн болон бөмбөрцөг нунтаг үүсэх гол урьдчилсан нөхцөл юм.

（2）Удирдагч ба тогтвортой цутгах: Хайлсан металл нь доод талын чиглүүлэгч хошуугаар тогтвортой урсгал үүсгэдэг. Энэ урсгалын тогтвортой байдал нь нунтаг ширхэгийн хэмжээг жигд хуваарилахад маш чухал юм.

（3）Өндөр даралтын атомжуулалт: Энэ бол технологийн цөм юм. Металлын урсгал нь янз бүрийн өнцгөөс хэд хэдэн хэт өндөр даралттай (100 МПа ба түүнээс дээш) усны тийрэлтэт урсгалаар атомжуулах цорго дээр тодорхой нөлөөлнө. Усны хэт өндөр даралт нь тийрэлтэт онгоцонд асар их кинетик энерги өгдөг бөгөөд энэ нь бага зуурамтгай чанар, гадаргуугийн хүчдэл багатай хэт халсан металлын урсгалыг маш нарийн дусал болгон хувиргах чадвартай.

（4）Нислэг ба бөмбөрцөгжилт: Буталсан металлын бичил дуслууд нь атомчлах цамхагийн ёроолд хүрэх хугацаандаа гадаргуугийн хурцадмал байдлын нөлөөн дор төгс бөмбөрцөг болж агших хангалттай хугацаатай байдаг. Уг төхөөрөмж нь атомжуулах цамхаг доторх агаар мандал (ихэвчлэн азот гэх мэт хамгаалалтын хийгээр дүүрдэг) болон нислэгийн зайг нарийн хянах замаар дусал бөмбөрцөгжилтийн оновчтой орчинг бүрдүүлдэг.

（5）Хурдан хатуурах ба цуглуулах: Бөмбөрцөг хэлбэрийн дуслууд нь доорх усан хөргөлттэй цуглуулах саванд унахдаа хурдан хатуурч, хатуу бөмбөрцөг нунтаг үүсгэдэг. Усгүйжүүлэх, хатаах, шигших, холих гэх мэт дараагийн процессууд нь эцсийн бүтээгдэхүүнийг өгдөг.

4. Өндөр температурт усыг атомжуулах "Ашиг тус": Давуу талуудын цогц шинжилгээ.

Энэ нь маш нарийн нунтаг үйлдвэрлэхэд олон өвдөлтийн цэгүүдийг шийддэг тул "сайн" гэж тооцогддог.

1. Маш өндөр хэт нарийн нунтаг нунтаг: Энэ бол түүний хамгийн чухал давуу тал юм. Усны хэт өндөр даралт болон металлын хэт халалтын технологийн хослол нь 15-25μm-ийн зайд зорилтот хэт нарийн ширхэгтэй нунтагуудын гарцыг уламжлалт хийн атомжуулалтаас хэд дахин нэмэгдүүлж, нэгжийн үйлдвэрлэлийн зардлыг эрс бууруулдаг.

2. Маш сайн нунтаг бөмбөрцөг: Хэт халах нь хайлсан металлын гадаргуугийн хурцадмал байдлыг бууруулж, оновчтой атомжуулах процессын үр дүнд нунтаг бөмбөрцөг нь хийн атомжуулсан нунтагтай маш ойрхон бөгөөд 3D хэвлэх болон MIM-ийн шаардлагыг бүрэн хангадаг.

3. Харьцангуй хүчилтөрөгчийн агууламж: Усыг орчин болгон ашиглах нь исэлдэлтийн эрсдэлийг дагуулдаг хэдий ч оновчтой хушууны дизайн хийх, атомжуулах камерыг хамгаалалтын хийгээр дүүргэх, зохих антиоксидант нэмэх зэрэг арга хэмжээ нь хүчилтөрөгчийн агууламжийг бага түвшинд (олон хайлшийн хувьд 500 ppm-ээс доош) үр дүнтэй хянаж, хэрэглээний ихэнх хэрэгцээг хангадаг.

4. Үйлдвэрлэлийн зардлын мэдэгдэхүйц давуу тал: Үнэтэй инертийн хий ашиглан хийн атомжуулахтай харьцуулахад усны өртөг бараг байхгүй. Тоног төхөөрөмжийн хөрөнгө оруулалт болон ашиглалтын эрчим хүчний зарцуулалт нь ижил хэмжээтэй хийн атомжуулах төхөөрөмжөөс бага байдаг нь томоохон аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд эдийн засгийн үндэслэлийг санал болгодог.

5. Өргөн материалын дасан зохицох чадвар: Төмөр, никель, кобальт суурилсан хайлшаас зэсийн хайлш, хөнгөн цагааны хайлш, цагаан тугалганы хайлш гэх мэт нунтаг үйлдвэрлэхэд тохиромжтой, энэ нь хүчтэй уян хатан чанарыг илтгэнэ.

5. Олны анхаарлын төвд байгаа сүүдэр: Түүний бэрхшээл, хязгаарлалтыг бодитойгоор харах нь

Ямар ч технологи төгс байдаггүй; Өндөр температурт усны атомжуулалт нь дараахь хязгаарлалттай бөгөөд үүнийг даван туулахад бэрхшээлтэй байдаг.

1. Өндөр идэвхтэй металлын хувьд: Титан хайлш, тантал, ниоби зэрэг исэлдэхэд маш их өртөмтгий идэвхтэй металлуудын хувьд усны орчинд исэлдэх эрсдэл өндөр хэвээр байгаа нь хэт бага хүчилтөрөгчийн агууламжтай нунтаг (жишээлбэл, <200 ppm) үйлдвэрлэхэд хүндрэл учруулдаг. Эдгээр материалууд нь одоогийн байдлаар инертийн хийн атомжуулалт эсвэл плазмын эргэлтийн электродын процесс (PREP) зэрэг технологийн салбар юм.

2. "Хиймэл дагуулын" үзэгдэл: Атомжуулалтын явцад аль хэдийн хатуурсан эсвэл хагас хатуурсан жижиг нунтаг нь том дусалд нөлөөлж, тэдгээрт наалдаж, "хиймэл дагуулын бөмбөг" үүсгэдэг бөгөөд энэ нь нунтаг урсах, тархах чадварт нөлөөлдөг. Процессын параметрүүдийг оновчтой болгох замаар багасгах шаардлагатай.

3. Процессын хяналтын нарийн төвөгтэй байдал: Тогтвортой чанарын нунтаг үйлдвэрлэхийн тулд металлын хэт халалтын температур, усны даралт, усны урсгалын хурд, цоргоны бүтэц, агаар мандлын хяналт зэрэг техникийн өндөр саад тотгорыг илэрхийлдэг 协同 (xietong:协同 зохицуулалт) нарийн хяналтыг шаарддаг.

4. Усны дахин боловсруулалт ба цэвэршүүлэх: Томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлд үр ашигтай усны эргэлтийн хөргөлтийн систем, бохир ус цэвэрлэх систем шаардлагатай бөгөөд энэ нь туслах байгууламжид төвөгтэй байдлыг нэмж өгдөг.

6. Дүгнэлт: Энэ үнэхээр тийм сайн уу?

Хариулт нь: Мэргэшсэн чиглэлээрээ, тийм ээ, энэ нь үнэхээр "сайн" юм.

Өндөр температурт металлын усыг атомжуулах нунтаг үйлдвэрлэх машин нь бусад бүх нунтаг үйлдвэрлэх технологийг орлуулах зорилгогүй юм. Үүний оронд энэ нь өндөр үр ашиг, хямд өртөг, өндөр чанарын хооронд маш сайн тэнцвэрийг бий болгож, хэт нарийн ширхэгтэй бөмбөрцөг хэлбэртэй металл нунтагуудын зах зээлийн өсөн нэмэгдэж буй эрэлтийг ихээхэн хангадаг техникийн шийдэл болж үйлчилдэг.

Хэрэв таны үндсэн зорилго бол зэвэрдэггүй ган, багажны ган, өндөр температурт хайлш, кобальт-хромын хайлш, зэс хайлш гэх мэт материалаас хэт нарийн ширхэгтэй нунтаг үйлдвэрлэх бөгөөд 3D хэвлэлт, MIM, дулааны шүрших гэх мэт хэрэглээнд зориулагдсан бөгөөд танд зардлын хяналтад өндөр шаардлага байгаа бол өндөр температурт ус атомжуулах технологи нь эргэлзээгүй, сонирхолтой сонголт юм. Энэ нь хэт нарийн ширхэгтэй металлын нунтаг үйлдвэрлэлийг "эзэмших" боломжийг бүрдүүлдэг.

Гэсэн хэдий ч, хэрэв таны бүтээгдэхүүн титан хайлш эсвэл бусад идэвхтэй металлын нунтаг бол дээд түвшний сансар огторгуйн хэрэглээнд хүчилтөрөгчийн агууламжийг дээд зэргээр хянах шаардлагатай бол илүү үнэтэй инертийн хийн атомжуулалт эсвэл плазмын атомжуулалтын технологи зэрэг бусад сонголтыг авч үзэх хэрэгтэй.

Дүгнэж хэлэхэд, өндөр температурт металл ус атомжуулах нунтаг үйлдвэрлэх машин нь орчин үеийн нунтаг металлургийн технологийг хөгжүүлэхэд чухал амжилт юм. Энэ нь чанар, өртөг хоёрын хоорондох уламжлалт 矛盾 (maodun: зөрчилдөөн)-ийг шийдвэрлэхийн тулд шинэлэг сэтгэлгээг ашигладаг бөгөөд энэ нь өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх өөр нэг хүчирхэг хөдөлгүүр болж байна. Сонгохдоо материалын шинж чанар, бүтээгдэхүүний шаардлага, технологийн давуу болон сул талуудыг бүрэн ойлгох нь хамгийн ухаалаг шийдвэр гаргах, хэт нарийн ширхэгтэй металлын нунтаг үйлдвэрлэлийг жинхэнэ "эзэн эзэмших" түлхүүр юм.