Kausēts -silikāta mikropulveris, augstas-tīrības pakāpes, ļoti viendabīgs neorganisks nemetālisks materiāls, tiek plaši izmantots elektroniskajā iepakojumā, pusvadītāju ierīcēs, augstākās klases keramikā un pārklājumos. Tā liešanas process tieši ietekmē materiāla mikrostruktūru, fizikālās īpašības un gala lietošanas rezultātus. Šajā rakstā sistemātiski tiek pētīts kausēta- silīcija dioksīda mikropulvera formēšanas process, analizēta galveno parametru ietekme uz produkta veiktspēju un iepazīstināta ar pašreizējām galvenajām liešanas tehnoloģijām un optimizācijas virzieniem.
Fusion{0}}grade silīcija mikropulvera īpašības un liešanas prasības
Kausēts-silīcija dioksīda mikropulveris ir amorfs silīcija dioksīda pulveris, kas izveidots no augstas-tīrības pakāpes kvarca, kausējot augstā-temperatūrā un ātri atdzesējot. Tam ir ārkārtīgi zems metālisku piemaisījumu (piemēram, Fe un Al) līmenis, lieliska sfēriskums un laba ķīmiskā un termiskā stabilitāte. Tās formēšanas procesam jāatbilst šādām pamatprasībām:
1. Augstas tīrības līmeņa uzturēšana: izvairīšanās no sekundārā piesārņojuma formēšanas procesā nodrošina, ka galaprodukta piemaisījumu saturs ir zem ppm līmeņa.
2. Blīvēšanas kontrole: augsta tilpuma blīvuma sasniegšana, optimizējot procesu, lai izpildītu elektroniskā iepakojuma un citu jomu zemā izplešanās koeficienta prasības.
3. Daļiņu izmēra sadalījuma kontrole: Formētajam materiālam jābūt vienmērīgam daļiņu izmēra sadalījumam, lai turpmākās apstrādes laikā uzlabotu plūstamību un piepildāmību.
Galvenie liešanas procesi saplūšanas{0}}silīcija dioksīda pulverim
1. Sausā presēšana
Sausā presēšana ir viena no visizplatītākajām silīcija dioksīda pulvera veidošanas metodēm, un tā ir piemērota vienkāršas -formas izstrādājumiem (piemēram, blīvēm un substrātiem). Process ietver:
• Pirmapstrāde: tiek veikta kausētā silīcija dioksīda pulvera virsmas modifikācija (piemēram, pievienošanas līdzekļa pievienošana), lai uzlabotu daļiņu savstarpējo saikni.
•Presēšana: veidnē tiek pielietots spiediens 50–300 MPa, lai panāktu sākotnējo blīvēšanu, veicot daļiņu pārkārtošanos un plastisko deformāciju.
• Noformēšana un saķepināšana: pēc izjaukšanas presētais zaļais korpuss parasti tiek saķepināts 1000–1200 grādu temperatūrā, lai vēl vairāk uzlabotu izturību.
Galvenie parametri: Pārmērīgs spiediens var izraisīt daļiņu lūzumu, savukārt nepietiekams spiediens samazina zaļā ķermeņa blīvumu. Piedevu izvēle tieši ietekmē noformēšanas un galīgās mehāniskās īpašības.
2. Izostatiskā presēšana
Izostatiskajai presēšanai izmanto augstspiediena šķidrumu (piemēram, eļļu vai ūdeni), lai pulverim pieliktu izotropu spiedienu (parasti 100–300 MPa). Tas ir piemērots sarežģītām formām vai{4}}augstas precizitātes detaļām. Tās priekšrocības ietver:
• Vienmērīgs blīvuma sadalījums: tas novērš sausās presēšanas virziena defektus un ir piemērots plānu -sienu vai speciālas -formas detaļu ražošanai.
• Augsts blīvēšanas potenciāls: apvienojumā ar sekojošu karstās izostatiskās presēšanas (HIP) procesu var sasniegt detaļas ar gandrīz{0}}teorētisku blīvumu.
Procesa izaicinājumi: iekārtu izmaksas ir augstas, un tiek izvirzītas stingras prasības attiecībā uz pulvera plūstamību, kas prasa granulēšanu, lai uzlabotu barības īpašības.
3. Iesmidzināšana
Iesmidzināšana ir piemērota miniaturizētām, ļoti sarežģītām silīcija mikropulvera daļām (piemēram, elektroniskā iepakojuma kronšteiniem). Process ietver:
•Izejvielas sagatavošana: silīcija dioksīda mikropulveri sajauc ar termoplastisku saistvielu (piemēram, parafīna vasku vai polietilēnglikolu) un pēc tam apstrādā ar maisītāju, veidojot viendabīgu izejvielu.
• Iesmidzināšana: izejvielu ievada veidnē 150–200 grādu temperatūrā un pēc atdzesēšanas izņem no formas, lai iegūtu zaļu ķermeni.
•Saķepināšana un saķepināšana: saistviela tiek noņemta, izmantojot šķīdinātāju vai termisko atsaistīšanu, kam seko augstas{0}}temperatūras saķepināšana blīvēšanai.
Tehniskas grūtības: Pilnīga saistvielas noņemšana ir kritiska; ogleklis vai organiskās vielas var izraisīt produkta defektus; saķepināšanas saraušanās ir precīzi jākontrolē, lai nodrošinātu izmēru precizitāti.
4. Gelcasting
Gelcasting ir gandrīz{0}}neto-formas veidošanas paņēmiens, kurā tiek izmantota monomēra polimerizācija, lai izveidotu trīsdimensiju tīkla struktūru pulvera nostiprināšanai. Tās priekšrocības ietver:
•Maza saraušanās: piemērota lielu, ļoti viendabīgu detaļu ražošanai.
• Procesa elastība: vircas cietvielu saturu (parasti 40–60 tilpuma%) var pielāgot, lai līdzsvarotu plūstamību un izturību.
Ierobežojumi: organiskie monomēri var radīt piemaisījumus, tādēļ ir nepieciešama formulas optimizācija, lai tā atbilstu augstām tīrības prasībām.
Procesu optimizācija un nākotnes tendences
Lai uzlabotu kausēta{0}}silīcija dioksīda pulvera formēšanas kvalitāti, pētnieki koncentrējas uz šādām jomām:
1. Piedevu izstrāde: Nanomēroga saķepināšanas palīglīdzekļi (piemēram, MgO un Y₂O₃) var samazināt saķepināšanas temperatūru un kavēt graudu augšanu.
2. Skaitliskā simulācija. Galīgo elementu analīzi izmanto, lai optimizētu presēšanas spiediena sadalījumu vai iesmidzināšanas kanāla dizainu, lai samazinātu defektus.
3. Zaļā apstrāde: uz ūdens balstītu saistvielu un bezspiediena saķepināšanas tehnoloģiju veicināšana samazina enerģijas patēriņu un vides piesārņojumu.
Secinājums
Izvēloties liešanas procesu kausētam -silīcija dioksīda pulverim, ir rūpīgi jāapsver produkta forma, veiktspēja un izmaksu efektivitāte. Sausā presēšana un izostatiskā presēšana ir piemērotas tradicionāliem lietojumiem, savukārt iesmidzināšana un gēla liešana piedāvā unikālas priekšrocības precīzā ražošanā. Nākotnē, attīstot jaunas materiālu sistēmas un inteliģentus procesus, kausēta -pakāpju silīcija dioksīda pulvera liešanas tehnoloģija vēl vairāk veicinās elektroniskā iepakojuma un augstākās kvalitātes{5}}ražošanas attīstību.
