Aplicaciones de la fibra de vidrio molida
La fibra de vidrio molida se fabrica triturando hebras crudas de fibra de vidrio utilizando equipos de trituración como un molino de martillos o un molino de bolas. La longitud media de la fibra es de 30 a 100 micras. Cuando se observa al microscopio, su área de sección transversal es cilíndrica. La fibra de vidrio molida en mi país generalmente se calibra según la longitud y el diámetro de la fibra. Por ejemplo, EMF-200 se refiere a fibras molidas con un diámetro promedio de 7,5 micrones y una longitud promedio de 80 a 110 micrones.
En la actualidad, la fibra de vidrio molida se utiliza principalmente como material de fricción de alto rendimiento en mi país. El relleno tradicional de los materiales de fricción es el amianto. Sin embargo, en el extranjero se ha informado que el amianto es cancerígeno. El mercado internacional ha boicoteado los materiales de fricción que contienen amianto en los últimos años, proporcionando un amplio mercado para el pulido de fibras de vidrio.
La fibra de vidrio molida utilizada como material de fricción se somete a un tratamiento químico superficial para acelerar la penetración de la resina y cumplir con los requisitos especiales de rendimiento del moldeo y del producto. Sus especificaciones incluyen EMF-200, EMF-250 y EMF-300, y los rangos de fluctuación de longitud de fibra correspondientes son 110-80 micrones, 80-50 micrones y 50-30 micrones.
El material de fricción añadido con fibra de vidrio molida no solo tiene un alto coeficiente de fricción, sino que también tiene durabilidad y estabilidad térmica. Cuando entra en contacto por fricción con las partes cercanas (como el rotor), solo produce un ligero ruido y provoca el desgaste de las partes frotadas. El volumen se reduce al mínimo.
Este material de fricción de alto rendimiento puede usarse ampliamente como pastillas de freno y placas de embrague para automóviles, zapatas de freno para vehículos de pasajeros y de carga, locomotoras de ferrocarril y diversas plataformas de perforación, bloques de fricción para equipos de estampado y maquinaria de ingeniería y minería, y conos para maquinaria de elevación. . Anillos de freno perfilados, etc.
La fibra de vidrio molida también se puede utilizar como relleno funcional en plástico ABS para modificar el plástico ABS y cumplir con los requisitos del procesamiento del plástico y el rendimiento de la aplicación del producto. Cuando una fábrica producía piezas como la placa inferior del controlador de programa y la placa de cubierta de una lavadora completamente automática, debido a que estaban hechas de plástico ABS puro, la placa inferior y la placa de cubierta estaban seriamente deformadas y deformadas, las dimensiones de las piezas eran inestable y los agujeros de los tornillos se deslizaron. dientes, lo que provocó que muchos productos terminados fueran desechados porque no se podían ensamblar. Posteriormente, se utilizó fibra de vidrio molida para rellenar plástico ABS para modificar el plástico: la tasa de contracción se redujo del 1% original al 2% al 0,4% al 0,5%. Al apretar los tornillos autorroscantes, los dientes no se deslizarán ni se agrietarán y se fabricarán al mismo tiempo. La superficie del tablero y las piezas son lisas, rígidas y no deformadas, y el rendimiento del procesamiento del plástico es bueno. Además, agregar fibra de vidrio molida al laminado puede mejorar la resistencia al agrietamiento y al desgaste del laminado, reducir la contracción del laminado y mejorar la resistencia laminar. Al mismo tiempo, también desempeña un cierto papel en la mejora del módulo elástico de flexión de los laminados y la compresión de moldes elásticos. Cuando se agrega al molde la mezcla de resina con fibra de vidrio molida, se pueden suavizar los defectos de la superficie exterior, redondear los bordes y esquinas de la estructura del molde y también redondear las nervaduras de refuerzo cubiertas con tela de vidrio que están preconectadas al exterior. de la estructura del molde.
Una vez curada la resina reforzada con fibra de vidrio molida, la dureza del producto es mayor y su rendimiento de expansión térmica es similar al del FRP laminado a mano reforzado con tela de vidrio, por lo que es menos probable que el producto se agriete.
El uso simultáneo de componentes tensioactivos y fibras de vidrio molidas en el sistema de resina puede mejorar su rendimiento de resistencia en húmedo, reducir la absorción de agua y aumentar la tasa de retención de resistencia en húmedo.
Diez campos de aplicación principales del polvo de sílice
El polvo de microsílice es un polvo de sílice elaborado a partir de cuarzo cristalino, cuarzo fundido, etc., y procesado mediante molienda, clasificación de precisión, eliminación de impurezas y otros procesos. Es ampliamente utilizado en laminados revestidos de cobre, selladores de plástico epoxi, materiales de aislamiento eléctrico, caucho, plásticos, revestimientos, adhesivos, piedra artificial, cerámica alveolar, cosméticos y otros campos.
1. Laminado revestido de cobre
En la actualidad, el polvo de sílice utilizado en laminados revestidos de cobre se puede dividir en polvo de sílice cristalino, polvo de sílice fundida, polvo de sílice esférico y polvo de sílice compuesto. La proporción en peso de relleno de resina en el laminado revestido de cobre es aproximadamente del 50 %, y la tasa de relleno de polvo de sílice en la resina es generalmente del 30 %, es decir, la proporción en peso de relleno de polvo de sílice en el laminado revestido de cobre es de aproximadamente 15 %. .
2. Compuesto sellador de plástico epoxi
El polvo de microsílice es el relleno más importante en los compuestos de moldeo epoxi (EMC), y representa aproximadamente entre el 60% y el 90%. La mejora del rendimiento del compuesto de moldeo epoxi debe lograrse mejorando el rendimiento del polvo de sílice. Por tanto, el tamaño de partícula, la pureza y la esfericidad del polvo de sílice son importantes. El título tiene requisitos más altos.
3. Materiales de aislamiento eléctrico.
El polvo de microsílice se utiliza como relleno aislante de resina epoxi para productos de aislamiento eléctrico. Puede reducir eficazmente el coeficiente de expansión lineal del producto curado y la tasa de contracción durante el proceso de curado, reducir la tensión interna y mejorar la resistencia mecánica del material aislante, mejorando y mejorando efectivamente el material aislante. Propiedades mecánicas y eléctricas.
4. caucho
El polvo de sílice tiene las ventajas de un tamaño de partícula pequeño, una gran superficie específica, buena resistencia al calor y al desgaste, y puede mejorar la resistencia al desgaste, la resistencia a la tracción y el módulo, el alto desgarro y otras propiedades de los materiales compuestos de caucho. Sin embargo, la superficie del polvo de sílice contiene una gran cantidad de Si los grupos silanol ácidos no se modifican, el polvo de sílice se dispersará de manera desigual en el caucho y los grupos ácidos reaccionarán fácilmente con aceleradores alcalinos, prolongando el tiempo de vulcanización del caucho. compuesto.
5. Plástico
El polvo de microsílice se puede utilizar como relleno en polietileno (PE), cloruro de polivinilo (PVC), polipropileno (PP), éter de polifenileno (PPO) y otros materiales en el proceso de fabricación de plásticos. Es ampliamente utilizado en construcción, automóviles, comunicaciones electrónicas, materiales aislantes, agricultura, necesidades diarias, defensa nacional e industria militar y muchos otros campos.
6. pintar
El polvo de microsílice se puede utilizar como relleno en la industria de recubrimientos. No solo puede reducir el costo de preparación de recubrimientos, sino también mejorar la resistencia a altas temperaturas, la resistencia a ácidos y álcalis, la resistencia al desgaste, la resistencia a la intemperie y otras propiedades de los recubrimientos. Puede ser ampliamente utilizado en materiales de construcción, automóviles, tuberías, ferretería, etc. Electrodomésticos y otros campos.
7. Adhesivo
Como material de relleno funcional inorgánico, el polvo de silicona puede reducir eficazmente el coeficiente de expansión lineal del producto curado y la contracción durante el curado cuando se rellena con la resina adhesiva, mejorar la resistencia mecánica del adhesivo, mejorar la resistencia al calor, la permeabilidad y el rendimiento de disipación de calor. mejorando así el efecto de anudado y sellado de la adhesión.
La distribución del tamaño de las partículas del polvo de sílice afectará la viscosidad y las propiedades de sedimentación del adhesivo, afectando así la procesabilidad del adhesivo y el coeficiente de expansión lineal después del curado.
8. Piedra de cuarzo artificial
Cuando se utiliza polvo de sílice como relleno en losas de cuarzo artificial, no solo puede reducir el consumo de resina insaturada, sino también mejorar la resistencia al desgaste, la resistencia a ácidos y álcalis, la resistencia mecánica y otras propiedades de las losas de cuarzo artificial.
9. Cerámica alveolar para automóviles.
El filtro de escape para automóviles DPF (filtro de partículas diésel) hecho de un soporte cerámico en forma de panal para la purificación de los gases de escape de los automóviles y material de cordierita para la purificación de los gases de escape de los motores diésel está hecho de alúmina, polvo de sílice y otros materiales mediante mezcla, moldeo por extrusión, secado, sinterización, etc.
10. Cosméticos
El polvo de sílice esférico tiene buena fluidez y una gran superficie específica, por lo que se utiliza en cosméticos como barras de labios, pasteles en polvo y cremas de base.
Los diferentes campos de aplicación del polvo de sílice tienen diferentes requisitos de calidad. La investigación de aplicaciones del polvo de sílice se centrará principalmente en campos de alta tecnología, como laminados revestidos de cobre de alta gama, recubrimientos de alta gama, adhesivos de alto rendimiento y materiales aislantes producidos utilizando polvo de sílice esférico como materia prima. Refinamiento y funcionalidad La especialización será la dirección principal de la aplicación de polvo de sílice en el futuro.
Continúan desarrollándose nuevos materiales de gestión térmica
El material conductor térmico es un material que mejora la distribución del calor y la eficiencia de la conducción del calor y se utiliza para garantizar la confiabilidad y la vida útil de los sistemas de equipos electrónicos. Según sus escenarios de aplicación y propiedades morfológicas, incluye principalmente películas de disipación de calor de grafito, materiales de disipación de calor conductores térmicos (tubos de calor, cámaras de vapor, etc.) y materiales de interfaz conductores térmicos (como grasa de silicona conductora térmica, gel conductor térmico, etc. .).
El desarrollo industrial de los materiales térmicamente conductores se remonta a la década de 1950, cuando los materiales térmicamente conductores eran principalmente aluminio y cobre; Desde la década de 1960 hasta la de 1970, los materiales de silicona comenzaron a desarrollarse rápidamente y aparecieron los tubos de calor. Desde la década de 1970 hasta principios del siglo XXI, los materiales de grafito se desarrollaron rápidamente y fueron ampliamente utilizados. Desde entonces, con el desarrollo de nuevas industrias como 5G y baterías eléctricas, la demanda de conductividad térmica ha aumentado y se han seguido desarrollando nuevos materiales de gestión térmica.
Película gruesa de grafito
La película de grafito natural es el primer material de distribución de calor a base de grafito y el primer material de distribución de calor utilizado. El grafito en escamas con alto contenido de carbono puede obtener una película de grafito natural mediante tratamiento químico y laminado de expansión a alta temperatura. El proceso de fabricación es simple y mi país tiene abundantes reservas naturales de grafito y excelentes ventajas de costos. El problema con la película de grafito natural radica en los dos puntos siguientes: primero, como producto natural, sus láminas son propensas a sufrir defectos estructurales, lo que afectará el rendimiento de la distribución local del calor; En segundo lugar, aunque la conductividad térmica lateral del grafito natural ha superado la de la mayoría de los materiales, su conductividad térmica longitudinal no es lo suficientemente destacada y se utiliza principalmente en campos de productos de gama baja.
Grafeno
El grafeno es un nuevo material distribuidor de calor, conocido como "guerrero hexagonal", con una fuerte conductividad térmica lateral y flexibilidad. El grafeno se refiere a una sola capa de átomos de carbono. Su conductividad térmica teórica alcanza los 5300 W/m·K, lo que la convierte en una de las sustancias con mayor conductividad térmica hasta el momento. Con la mejora continua del rendimiento de los productos electrónicos, la creciente demanda de ecualización del calor ha impulsado el uso de membranas de grafeno. Además de la alta conductividad térmica, la flexibilidad de las películas de grafeno también es una propiedad importante.
Tubo de calor ultrafino
El tubo de calor tiene características de rápida ecualización de temperatura y está compuesto por un tubo metálico hueco exterior y un líquido interior de fase cambiable. Su principio de funcionamiento es igualar rápidamente la temperatura de la superficie del tubo mediante la circulación continua de cambios bifásicos de líquido y vapor en la cavidad del tubo metálico hueco. Los tubos de calor se utilizan comúnmente en varios intercambiadores de calor, refrigeradores, etc., y son los principales responsables de la rápida conducción del calor. Actualmente son el elemento conductor de calor más común y eficiente en los dispositivos de disipación de calor de productos electrónicos.
Cámara de vapor ultrafina
Las cámaras de vapor son dispositivos térmicos de alta gama y se utilizan principalmente en equipos sensibles al espesor o al peso. La cámara de vapor generalmente se compone de cobre externo y condensado interno de fase cambiable. Su estructura y principio de absorción térmica son similares a los de un tubo de calor. La diferencia es que la cámara de vapor adopta una forma de placa bidimensional. A través de los cuatro pasos de conducción, evaporación, convección y solidificación, el calor liberado por la fuente de calor puntual se distribuye uniformemente en todo el plano. El efecto de compensación del calor supera al de los materiales a base de grafito.
Materiales de interfaz térmica rellenos híbridos
Los materiales de interfaz térmica generalmente constan de dos partes: material de matriz y relleno. El material base se utiliza principalmente para garantizar que el material de interfaz térmica pueda cubrir todos los lugares donde existen espacios de aire y está hecho principalmente de polímeros fluidos. Las cargas están hechas de diversos materiales con alta conductividad térmica, como metales y óxidos metálicos, nitruros, carburos, etc., para mejorar la eficiencia de la transferencia de calor.
Materiales compuestos de cambio de fase térmicamente conductores.
Los materiales de cambio de fase conductores térmicos se utilizan principalmente en dispositivos de alto rendimiento que requieren una pequeña resistencia térmica y una alta eficiencia de conductividad térmica, con alta confiabilidad y gran seguridad. Su principio de funcionamiento es utilizar el proceso de cambio de fase para conducir calor. Cuando la temperatura alcanza el punto de cambio de fase, el material de fase conductor térmico sufrirá un cambio de fase, pasando de un estado sólido a un estado fluido, y fluirá hacia el espacio irregular entre el elemento calefactor y el radiador bajo presión.
La importancia de los polvos para la cerámica avanzada
La importancia de los polvos para la cerámica avanzada se refleja directamente en la definición que la gente tiene de cerámica avanzada.
La definición general de cerámica avanzada es: utilizar compuestos inorgánicos seleccionados o sintetizados artificialmente ultrafinos y de alta pureza como materias primas, tener una composición química precisa, tecnología de fabricación y procesamiento precisa y diseño estructural, y tener excelentes características mecánicas, acústicas, ópticas y térmicas. propiedades. Las cerámicas con propiedades eléctricas, biológicas y de otro tipo son óxidos o no óxidos compuestos de elementos metálicos (Al, Zr, Ca, etc.) y elementos no metálicos (O, C, Si, B, etc.). Están compuestos por enlaces iónicos y enlaces covalentes. Materiales cerámicos unidos entre sí.
En términos de composición química, generalmente se persiguen dos aspectos: alta pureza y proporción precisa.
En términos de alta pureza. En ocasiones, la presencia de impurezas puede afectar gravemente el rendimiento de los productos. Por ejemplo, en la alúmina de alta pureza suelen existir impurezas como silicio, calcio, hierro, sodio y potasio. La presencia de impurezas de hierro hará que el material sinterizado se vuelva negro y oscuro; las impurezas de sodio y potasio afectarán las propiedades eléctricas del material, provocando que sus propiedades eléctricas se deterioren; y las dos impurezas restantes harán que los granos del material crezcan de forma anormal durante el proceso de sinterización. En el caso de las cerámicas transparentes, el impacto de las impurezas es aún mayor. La presencia de impurezas en el polvo cerámico declarará directamente la "ceguera" de la cerámica transparente. Esto se debe a que las impurezas, como segunda fase, son muy diferentes de las propiedades ópticas del material del cuerpo cerámico, lo que a menudo provoca que los centros de dispersión y absorción reduzcan en gran medida la transmitancia de luz de la cerámica. En cerámicas de nitruro como el nitruro de silicio y el nitruro de aluminio, la presencia de impurezas de oxígeno puede provocar una disminución de la conductividad térmica.
En términos de proporción. En las fórmulas de producción de cerámica, la mayoría de las veces no es necesario un componente único de "alta pureza", pero a menudo se añaden algunos materiales auxiliares, como coadyuvantes de sinterización. En este caso, una dosificación precisa es el requisito más básico, porque las diferentes composiciones y contenidos químicos tendrán un impacto decisivo en el rendimiento del producto.
Composición de fases
Generalmente, se requiere que el polvo tenga la misma fase física que el producto cerámico tanto como sea posible, y no se espera que ocurra un cambio de fase durante el proceso de sinterización. Aunque a veces el cambio de fase puede promover la densificación de la cerámica, en la mayoría de los casos, la aparición del cambio de fase no favorece la sinterización de la cerámica.
Tamaño y morfología de las partículas.
En términos generales, cuanto más finas sean las partículas, mejor. Porque según la teoría de sinterización existente, la velocidad de densidad del cuerpo es inversamente proporcional al tamaño del polvo (o su tamaño a una determinada potencia). Cuanto más pequeñas sean las partículas, más propicias para la sinterización. Por ejemplo, debido a su alta superficie específica, el polvo de nitruro de aluminio ultrafino aumentará la fuerza impulsora de la sinterización durante el proceso de sinterización y acelerará el proceso de sinterización.
La mejor fluidez del polvo cerámico con forma regular tendrá un impacto positivo en el posterior moldeado y sinterización. El proceso de granulación permite que el polvo adopte una forma esférica bajo la acción del aglutinante, lo que también muestra indirectamente que el polvo cerámico esférico desempeña un papel positivo en la mejora de la densidad de la cerámica durante los procesos de moldeo y sinterización.
Uniformidad
La uniformidad del polvo se pasa fácilmente por alto, pero en realidad su importancia es más importante que los aspectos anteriores. Es decir, el desempeño de los aspectos anteriores es muy importante para ver su uniformidad.
Lo mismo ocurre con el tamaño de las partículas. El tamaño de partícula fino es importante, pero si el tamaño promedio de partícula es sólo fino y la distribución es desigual o muy amplia, será extremadamente perjudicial para la sinterización de cerámica. Debido a que las partículas de diferentes tamaños tienen diferentes velocidades de sinterización, es poco probable que las áreas con partículas más gruesas sean densas. Al mismo tiempo, las partículas gruesas también pueden convertirse en el núcleo de un crecimiento anormal del grano. Finalmente, la cerámica no sólo necesita ser densificada a una temperatura más alta, sino que también tiene una microestructura desigual, lo que afecta seriamente su rendimiento.
Dificultades del proceso de la cerámica transparente
Como material de alta tecnología, la cerámica transparente tiene amplias perspectivas de aplicación en los campos de la óptica, la electrónica, la industria aeroespacial y otros. Sin embargo, existen muchas dificultades en el proceso de preparación de cerámicas transparentes, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
1. Fundición a alta temperatura: La preparación de cerámicas transparentes requiere que las materias primas se fundan en una fase de vidrio transparente a altas temperaturas, generalmente de hasta 1700 °C o más. En este proceso es necesario controlar la temperatura y el tiempo de fusión para evitar la generación de impurezas y cristalización, asegurando al mismo tiempo la uniformidad y transparencia de la fase vítrea.
2. Eliminación de burbujas: Durante el proceso de preparación de cerámicas transparentes, la generación de burbujas es un problema común. Estas burbujas pueden formar defectos en el interior de la cerámica, afectando sus propiedades ópticas y resistencia mecánica. Para eliminar las burbujas se requieren procesos y equipos de desgasificación especiales, como desgasificación al vacío, protección con gas inerte, etc. En el proceso de preparación de cerámicas transparentes, la eliminación de las burbujas de aire es un paso clave.
3. Controlar con precisión la composición: La composición de las cerámicas transparentes tiene un impacto importante en sus propiedades ópticas y mecánicas. Para preparar cerámicas transparentes de alta calidad, es necesario controlar con precisión la proporción de ingredientes y la pureza de las materias primas para garantizar que se mantengan constantes durante todo el proceso de preparación.
4. Temperatura de sinterización: La temperatura de sinterización de las cerámicas transparentes es crucial para su densificación y sus propiedades ópticas. Si la temperatura es demasiado alta, la cerámica cristalizará o producirá otras impurezas. Si la temperatura es demasiado baja, la sinterización será incompleta o la densidad será insuficiente.
5. Precisión dimensional: las cerámicas transparentes deben mantener una alta precisión dimensional durante el proceso de preparación para garantizar sus propiedades ópticas y mecánicas. Esto requiere un control preciso del proceso de preparación, como el diseño y procesamiento del molde, la presión de moldeo, etc. Al mismo tiempo, es necesario controlar la tasa de contracción de la cerámica durante el proceso de sinterización para garantizar la precisión dimensional del producto final.
Tamaño de las partículas de las materias primas: El tamaño de las partículas de las materias primas de la cerámica transparente tiene un impacto directo en su precisión dimensional. Si la distribución del tamaño de las partículas de las materias primas es desigual, el tamaño de los productos cerámicos será inestable. Por lo tanto, durante la producción se deben seleccionar y filtrar estrictamente materias primas con una distribución uniforme del tamaño de partículas y un tamaño de partícula adecuado.
Proceso de moldeo: El proceso de moldeo es un eslabón clave que afecta la precisión dimensional de las cerámicas transparentes. Los diferentes métodos de moldeo (como fundición a presión, extrusión, lechada, etc.) tienen diferentes efectos sobre la precisión dimensional. Al seleccionar el proceso de moldeo, se debe hacer una selección razonable en función de la forma del producto, los requisitos de precisión dimensional y el tamaño del lote de producción.
Sistema de cocción: La cocción es una parte importante en la producción de cerámica transparente. Un sistema de cocción adecuado es crucial para mejorar la precisión dimensional de las cerámicas transparentes. La curva de temperatura, el tiempo de cocción, la atmósfera de cocción y otros factores afectarán la precisión dimensional de las cerámicas transparentes. Durante la producción, se debe formular un sistema de disparo razonable en función de la situación real y el proceso de disparo debe monitorearse en tiempo real para garantizar la ejecución estable del sistema de disparo.
Equipos y herramientas: la precisión de los equipos y herramientas de producción también afectará la precisión dimensional de la cerámica transparente. Por ejemplo, la precisión de los moldes, herramientas de corte, etc. afecta directamente al tamaño de los productos cerámicos.
Inspección y control de calidad: para garantizar la precisión dimensional de las cerámicas transparentes, se debe establecer un sistema completo de inspección y control de calidad durante el proceso de producción.
6. Velocidad de enfriamiento: Durante el proceso de preparación de cerámicas transparentes, la velocidad de enfriamiento tiene un impacto importante en su estructura interna. Un enfriamiento demasiado rápido puede provocar tensiones internas o grietas, mientras que un enfriamiento demasiado lento puede provocar cristalización u otras impurezas.
Existen muchas dificultades en el proceso de preparación de cerámicas transparentes y es necesario considerar de manera integral múltiples aspectos, como las materias primas, los procesos, los equipos y el entorno de preparación. Sólo mediante la innovación tecnológica continua y la acumulación de experiencia práctica se pueden preparar materiales cerámicos transparentes de alta calidad.
Aplicaciones innovadoras de cerámicas de carburo de silicio y tecnología de impresión 3D
Los componentes cerámicos para equipos semiconductores tienen altos requisitos en términos de pureza del material, precisión dimensional, propiedades mecánicas, propiedades térmicas y propiedades eléctricas. Las cerámicas de carburo de silicio son un tipo de material probado en el mercado y que tiene un rendimiento excelente para componentes de equipos semiconductores. Se utiliza ampliamente en manipuladores cerámicos (rigidez, resistencia al desgaste), botes de cristal (pureza, propiedades mecánicas de alta temperatura) y placas frías (conductividad térmica, rigidez). ), el banco de trabajo (precisión dimensional, estabilidad de ejecución) y otros componentes tienen aplicaciones importantes.
Sin embargo, ante las demandas del mercado de gran tamaño, estructura compleja, ciclo de fabricación corto, alta estabilidad y bajo costo, el proceso de fabricación tradicional de cerámicas de carburo de silicio ha encontrado cuellos de botella. Utilice tecnología de fabricación aditiva para lograr un gran avance en la tecnología de fabricación de componentes cerámicos para equipos semiconductores cerámicos de carburo de silicio.
Los componentes cerámicos de carburo de silicio de equipos semiconductores impresos en 3D, de acuerdo con diferentes requisitos de tamaño, forma y propósito, se procesan mediante impresión 3D, sinterización por reacción y acabado para obtener alta pureza, alta calidad de temperatura, alta conductividad térmica, resistencia a altas temperaturas, fricción y resistencia al desgaste. propiedades Excelentes productos que pueden satisfacer las necesidades de muchos escenarios de aplicación para componentes cerámicos en equipos semiconductores. Esta serie de productos tiene un ciclo de producción corto, está estandarizada y se produce en masa, y puede lograr un diseño estructural diferenciado que es más adecuado para una producción eficiente y de alta calidad en la industria de semiconductores.
A través de la tecnología de impresión 3D, podemos diseñar y fabricar piezas cerámicas de carburo de silicio con alta pureza, estabilidad a altas temperaturas, alta conductividad térmica, resistencia a altas temperaturas y excelente resistencia al desgaste de acuerdo con diferentes tamaños, formas y requisitos funcionales. Estos componentes no solo satisfacen las necesidades de diversas aplicaciones, sino que también tienen ciclos de producción cortos, están estandarizados, pueden producirse en masa, pueden realizar diseños estructurales diferenciados y son más adecuados para las necesidades de producción eficientes y de alta calidad de diversas industrias.
Además, basándonos en la tecnología PEP (Powder Extrusion Printing), podemos fabricar productos cerámicos y metálicos con estructuras complejas mediante “impresión 3D + pulvimetalurgia”. Estos productos tienen un rendimiento excelente y constante, lo que puede reducir eficazmente el ciclo de producción y los costos de producción.
El espejo espacial es un componente estructural complejo cerámico de carburo de silicio de diseño integrado, liviano y de gran tamaño, con forma casi neta, fabricado por Sublimation 3D basado en el proceso PEP. La densidad puede llegar al 99% y las propiedades mecánicas son estables. Ha promovido eficazmente el desarrollo de satélites de teledetección y la construcción de infraestructura espacial, lo que puede reducir significativamente los costos y acortar el ciclo de investigación y desarrollo y de producción. Existe un enorme espacio de mercado para los satélites de teledetección, que son los de más rápido crecimiento en el campo aeroespacial comercial.
Material cerámico de carburo de silicio
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, especialmente el rápido desarrollo de la tecnología energética y espacial, a menudo se requiere que los materiales tengan propiedades superiores, como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste, para poder usarse en entornos de trabajo hostiles. Los materiales cerámicos especiales se han vuelto de vanguardia debido a sus excelentes propiedades, como fuerte resistencia a la oxidación, buena resistencia al desgaste, alta dureza, buena estabilidad térmica, alta resistencia a altas temperaturas, pequeño coeficiente de expansión térmica, alta conductividad térmica y resistencia al choque térmico. y corrosión química. Una parte importante de la ciencia que es valorada universalmente.
Las cerámicas de carburo de silicio son un material nuevo que apenas ha comenzado a desarrollarse en los últimos veinte años. Sin embargo, debido a su alta resistencia, alta dureza, resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas particularmente excelentes, se ha desarrollado y utilizado rápidamente en las industrias petroquímica y metalúrgica. Maquinaria, aeroespacial, microelectrónica, automóviles, acero y otros campos, y muestran cada vez más ventajas que otras cerámicas especiales no pueden igualar.
El rápido desarrollo de la defensa nacional moderna, la energía nuclear y la tecnología espacial, así como la industria del automóvil y la ingeniería marina, ha impuesto exigencias cada vez mayores a materiales como los revestimientos de las cámaras de combustión de cohetes, las palas de los motores de turbinas de aviones, los componentes estructurales de los reactores nucleares, los Cojinetes neumáticos de velocidad y piezas de sellos mecánicos. Es necesario desarrollar una variedad de nuevos materiales estructurales de alto rendimiento.
Las cerámicas de carburo de silicio (SiC) tienen excelentes propiedades, como resistencia a altas temperaturas, fuerte resistencia a la oxidación, buena resistencia al desgaste, buena estabilidad térmica, pequeño coeficiente de expansión térmica, alta conductividad térmica, alta dureza y resistencia al choque térmico y la corrosión química. Por eso, ha demostrado su talento en muchos campos y es cada vez más valorado por la gente.
Por ejemplo,
Las cerámicas de SiC se han utilizado ampliamente en diversos contenedores y tuberías resistentes a la corrosión en la industria petroquímica;
Se ha utilizado con éxito como diversos cojinetes, herramientas de corte y componentes de sellos mecánicos en la industria de maquinaria;
También se considera el material candidato más prometedor en las industrias aeroespacial y automotriz para la futura fabricación de turbinas de gas, toberas de cohetes y componentes de motores.
Los materiales cerámicos de carburo de silicio tienen excelentes propiedades como alta resistencia a altas temperaturas, fuerte resistencia a la oxidación a altas temperaturas, buena resistencia al desgaste, buena estabilidad térmica, pequeño coeficiente de expansión térmica, alta conductividad térmica, alta dureza, resistencia al choque térmico y resistencia a la corrosión química. Se utiliza cada vez más en automóviles, industria mecánica y química, protección del medio ambiente, tecnología espacial, electrónica de la información, energía y otros campos. Se ha convertido en una cerámica estructural insustituible con excelentes prestaciones en muchos campos industriales.
Principales áreas de aplicación de la cerámica de SiC
(1)Abrasivos (2) Materiales refractarios (3)Desoxidantes (4)Aspecto militar (5) Electricistas y electricistas (6) Piezas resistentes al desgaste y a altas temperaturas (7) Aplicación de cerámicas de carburo de silicio en la preparación de nuevos materiales energéticos (8) El material preferido para los componentes cerámicos de precisión utilizados en máquinas de fotolitografía (9) Aplicación de filtración de cerámicas de carburo de silicio
7 categorías de equipos de clasificación en seco y sus principios de funcionamiento.
Plano de diseño del sistema clasificador de aire.
La función de la clasificación es controlar el avance del proceso de trituración y el tamaño de partícula del producto final. La clasificación seca es una clasificación que se logra con gas (generalmente aire) como medio. Se utiliza en zonas de escasez hídrica y áridas, y cuando el proceso no permite la presencia de agua. , la clasificación en seco es la única opción. En zonas muy frías, la aplicación de clasificación en seco tampoco se ve afectada. La clasificación en seco ahorra mucha agua y elimina el problema de la deshidratación posterior en la clasificación en húmedo. Es un método eficaz de clasificación que ahorra energía.
Los equipos de clasificación en seco comunes incluyen un clasificador de aire de doble impulsor, un clasificador de vórtice O-Sepa, un separador ciclónico, un clasificador de turbina, un clasificador de sedimentación por gravedad, un clasificador inercial y un clasificador de chorro.
1. Clasificador de aire de doble impulsor
El clasificador de aire de doble impulsor utiliza los principios de sedimentación por gravedad y sedimentación centrífuga para clasificar, y el tamaño de partícula del producto puede ser tan fino como -40 μm.
2. Clasificador de corrientes parásitas tipo O-Sepa
La estructura principal de la máquina incluye una placa esparcidora, un impulsor, un conducto de aire primario, un conducto de aire secundario, un conducto de aire terciario, palas guía y carcasa, etc.
3. Separador ciclónico
El separador ciclónico es un equipo típico de clasificación y sedimentación centrífuga seca. Su cuerpo principal consta de un cilindro superior y un cono truncado inferior. Se inserta un tubo central a lo largo del eje central de arriba a abajo en la parte superior del cilindro, y hay una salida de producto grueso en la parte inferior del cono truncado. El material de alimentación ingresa tangencialmente desde la parte superior del cilindro cerca de la circunferencia exterior con el flujo de aire y está restringido por la forma de la cámara de clasificación para formar un movimiento giratorio. Las partículas de material producen un movimiento de sedimentación centrífugo radial en el flujo de aire. Las partículas gruesas se sedimentan centrífugamente a una velocidad más rápida, se acercan a la pared del cilindro y luego se deslizan a lo largo de la pared del cilindro y se descargan desde el fondo. Las partículas finas tienen una velocidad de sedimentación centrífuga lenta, se suspenden cerca del eje y luego ingresan al tubo central con el flujo de aire y se descargan hacia arriba. Existen muchos productos mejorados en aplicaciones prácticas para adaptarse a diferentes requisitos de clasificación y obtener un mayor rendimiento de clasificación. La clasificación del tamaño de partícula del separador ciclónico está relacionada con su especificación (diámetro del cilindro). Cuanto más pequeña sea la especificación, más fino será el tamaño de partícula de clasificación.
4. Clasificador de turbina
El clasificador de turbina es uno de los equipos de clasificación ultrafina en seco más utilizados en la actualidad. Utiliza el principio de clasificación por sedimentación centrífuga. Su principal componente de trabajo es la turbina (rueda niveladora), que está equipada con muchas palas para formar un espacio radial.
5. Equipos de clasificación de sedimentación por gravedad seca.
El principal equipo de clasificación de sedimentación por gravedad seca incluye clasificadores por gravedad de tipo flujo horizontal, tipo flujo vertical y tipo flujo meandro, etc., todos los cuales se utilizan en la etapa ultrafina.
6. Equipos de clasificación por inercia seca.
Los principales equipos de clasificación inercial seca incluyen clasificadores inerciales lineales, curvos, de rejilla y tipo K, con tamaños de partículas de punto de corte que van desde 0,5 a 50 μm.
7. Clasificador de chorro
El clasificador de chorro es un equipo de clasificación seco ultrafino que utiliza tecnología de chorro, principio de inercia y efecto Coanda. La tecnología Jet se utiliza para alimentar materiales, lo que permite que las partículas de alimentación obtengan la velocidad de entrada necesaria y permite que el flujo de aire produzca mejor un efecto Coanda. El efecto Coanda se produce cuando hay fricción superficial entre un fluido (líquido o gas) y la superficie del objeto por el que fluye, lo que hace que el fluido disminuya su velocidad. Siempre que la curvatura de la superficie del objeto no sea demasiado grande, según el principio de Bernoulli en mecánica de fluidos, la desaceleración de la velocidad del flujo hará que el fluido sea absorbido en la superficie del objeto.
Cinco tipos comunes de métodos de modificación de la arcilla caolín
En el proceso de aplicación del caolín, la modificación es un método de procesamiento profundo importante. Se basa en los grupos activos del caolín (incluidos los grupos de alcohol de aluminio, los grupos funcionales de silanol, etc.) y cambia las características del proceso del caolín mediante métodos mecánicos, físicos y químicos. , para cumplir con los requisitos de su aplicación en la producción en diversos campos e industrias.
1. Modificación térmica
La modificación térmica elimina principalmente parte o la totalidad del -OH de la superficie del caolín mediante calcinación a alta temperatura, cambiando así las propiedades de la superficie del caolín y haciéndolo más blanco, mejor aislante y estable térmicamente. Aplicarlo como masilla sobre revestimientos, caucho, plásticos y pinturas puede mejorar el rendimiento de los productos correspondientes.
2. Modificación ácido-base
La modificación ácida significa que durante el proceso de calcinación del caolín, el entorno químico del Al en el proceso de cambio de fase es diferente, lo que hace que el Al que contiene tenga reactividad ácida. La modificación alcalina significa que durante el proceso de calcinación del caolín, el entorno químico del Si es diferente durante el proceso de cambio de fase. El SiO2 del caolín se calcina a alta temperatura para activarlo, de modo que el silicio activado del caolín reaccione con sustancias alcalinas para lograr el propósito de modificación.
Después de la modificación ácido-base, el tamaño de los poros del caolín aumenta, la distribución de los poros es más concentrada y el área de superficie específica aumenta considerablemente. El uso de caolín modificado ácido-base como relleno puede mejorar el rendimiento de estanqueidad al aire de los materiales compuestos.
3. Modificación de superficie
La modificación de la superficie se refiere al proceso de recubrir algunas sustancias orgánicas o inorgánicas en la superficie de las partículas de caolín mediante adsorción física o química, modificando así el caolín. Actualmente es el método de modificación del caolín más importante. Los modificadores de superficie de uso común incluyen principalmente agentes de acoplamiento de silano, silicona (aceite) o resina de silicona, tensioactivos y ácidos orgánicos.
El agente de acoplamiento de silano es el modificador de superficie más utilizado y eficaz para las cargas de caolín. El proceso de tratamiento es relativamente simple. Generalmente, se agregan polvo de caolín y un agente de acoplamiento de silano preparado a la máquina de modificación para el tratamiento del recubrimiento de superficies. El proceso se puede realizar de forma continua o por lotes.
Después de la modificación de la superficie, el caolín tiene buena hidrofobicidad y lipofilicidad, mejor dispersión en la matriz polimérica, es menos probable que se aglomere y tiene mejor compatibilidad con el polímero. El caolín con revestimiento superficial se utiliza como relleno para rellenar plásticos, caucho y otros polímeros con el fin de mejorar las propiedades mecánicas y las propiedades de barrera a los gases de los plásticos y compuestos de caucho.
4. Modificación de intercalación
Debido a su estructura especial, el caolín tiene enlaces de hidrógeno entre capas y fuertes enlaces covalentes dentro de las capas, y los dos lados de las capas son, respectivamente, la capa atómica del tetraedro de silicio-oxígeno y la capa de hidroxilo del octaedro de aluminio-oxígeno, por lo que solo hay una pocos altamente polares. En las capas de caolín sólo se pueden insertar sustancias con un peso molecular pequeño, como DMSO, formamida (FA), acetato de potasio, hidracina, etc. Otras macromoléculas orgánicas requieren dos o más intercalaciones para entrar en las capas de caolín. Además, este último debe introducirse en la capa de caolín mediante desplazamiento o arrastre del precursor.
La tecnología de modificación de intercalación es una tecnología de modificación de la superficie del caolín que se usa ampliamente en la preparación de caolín a nanoescala. Después de la intercalación, aumenta la distancia entre las capas de caolín. Después de la intercalación y el pelado, el tamaño de las partículas de caolín es menor y el área de superficie específica es mayor. El uso de caolín que primero se intercala y luego se despega como relleno para mejorar la estanqueidad al aire de los materiales compuestos es actualmente un método importante para mejorar la estanqueidad al aire de los materiales compuestos.
5. Modificación mecanoquímica
El método de modificación mecanoquímica utiliza esencialmente energía mecánica para activar partículas y modificadores de superficie para lograr el propósito de convertir la energía mecánica en energía química. Esto se puede lograr mediante una fuerte agitación mecánica, impacto, molienda, etc., o con la ayuda de una fuerza mecánica externa. La superficie de las partículas de polvo está recubierta con una capa de partículas de polvo más finas o funcionales. El método de modificación química mecánica utiliza diferentes máquinas y procesos de modificación, por lo que los efectos de modificación del polvo también son diferentes.
La conductividad térmica de los materiales de interfaz térmica está relacionada con los rellenos.
Los materiales de interfaz térmica no solo se utilizan ampliamente para la disipación de calor de equipos electrónicos, sino que también tienen una demanda cada vez mayor en comunicaciones 5G, vehículos de nueva energía, etc. Además, también tienen amplias perspectivas de aplicación en los campos de equipos militares y aeroespaciales.
Como tipo de material térmicamente conductor, la conductividad térmica es naturalmente el indicador técnico más importante de los materiales de interfaz térmica. Los materiales de interfaz térmica comúnmente utilizados son principalmente tipos rellenos, que se preparan principalmente llenando una matriz polimérica con cargas de alta conductividad térmica.
Normalmente, la conductividad térmica inherente de la matriz polimérica es relativamente baja (aproximadamente 0,2 W/(m·K)). Por lo tanto, la conductividad térmica del material de interfaz térmica suele estar determinada por el relleno.
Los diferentes tipos tienen diferente conductividad térmica.
Las cargas térmicamente conductoras de uso común se pueden dividir principalmente en: cargas metálicas térmicamente conductoras, cargas térmicamente conductoras de material de carbono y cargas inorgánicas térmicamente conductoras.
Los metales tienen buena conductividad térmica y alta conductividad térmica, por lo que son un relleno conductor térmico de uso común. Las cargas metálicas térmicamente conductoras de uso común incluyen principalmente polvo de oro, polvo de plata, polvo de cobre, polvo de aluminio, polvo de zinc, polvo de níquel y aleaciones de bajo punto de fusión.
Los materiales de carbono generalmente tienen una conductividad térmica extremadamente alta, incluso mejor que las cargas metálicas. La conductividad térmica inherente del relleno de carbono agregado es uno de los parámetros más importantes que determina la conductividad térmica de los compuestos poliméricos a base de carbono. Los materiales de carbono comúnmente utilizados incluyen grafito, nanotubos de carbono, grafeno, grafito expandido, fibra de carbono y negro de humo. Entre ellos, los nanotubos de carbono tienen una conductividad térmica de 3100-3500W/(m·K) y el grafeno tiene una conductividad térmica de 2000-5200W/(m·K), lo que los convierte en candidatos prometedores para aplicaciones de gestión térmica.
Las cargas cerámicas no sólo tienen una buena conductividad térmica, sino que también tienen una conductividad eléctrica relativamente baja. Actualmente son los rellenos más utilizados. Las cargas cerámicas de uso común incluyen principalmente óxidos y nitruros. Los óxidos incluyen Al2O3, ZnO, MgO, etc.; Los nitruros incluyen: AlN, BN, etc.
Diferentes formas, diferente conductividad térmica.
Los rellenos conductores térmicos vienen en varias formas, como esféricas, irregulares, fibrosas y escamosas. En comparación con los materiales de dimensión cero, los materiales unidimensionales (como nanotubos de carbono, fibras de carbono, etc.) y materiales bidimensionales (como grafeno, nitruro de boro hexagonal, alúmina escamosa, etc.) con relaciones de aspecto ultra altas pueden usarse en El área de contacto más grande formada entre rellenos proporciona un camino más amplio para la transmisión de fonones, reduce la resistencia térmica del contacto de la interfaz y favorece la construcción de una red conductora térmica en el sistema. Sin embargo, dado que los rellenos esféricos no provocan un aumento brusco de la viscosidad a niveles elevados de llenado, son los más utilizados en la industria.
Diferentes tamaños, diferente conductividad térmica.
El tamaño del relleno térmicamente conductor también tiene un impacto significativo en la conductividad térmica del compuesto térmicamente conductor.
Cuando el relleno es de un solo tamaño y la cantidad de relleno es la misma, la conductividad térmica de los compuestos rellenos con rellenos de gran tamaño de partículas tiende a ser mayor que la de los compuestos rellenos con rellenos de pequeño tamaño de partículas. Esto se debe a que hay menos contacto de interfaz entre partículas grandes. La resistencia térmica de la interfaz es baja. Sin embargo, el tamaño de partícula no puede ser demasiado grande, de lo contrario, las cargas no pueden formar un empaquetamiento compacto, lo que no favorece la formación de trayectorias conductoras térmicas.
Diferentes grados de modificación de la superficie tienen diferente conductividad térmica.
Para resolver el problema de la resistencia térmica interfacial, la funcionalización química superficial de los rellenos se considera un método eficaz. La funcionalización química superficial de los rellenos puede formar puentes covalentes que mejoran la adhesión interfacial y minimizan la dispersión de fonones interfaciales al interconectar las interfaces partícula-resina y partícula-partícula. Para mejorar la conductividad térmica de los compuestos poliméricos se han aplicado tratamientos superficiales a diferentes rellenos como nanotubos de nitruro de boro, grafeno, etc.
Diferente pureza y diferente conductividad térmica.
Las impurezas en el relleno no sólo afectarán las propiedades eléctricas del material de la interfaz térmica, sino que también tendrán un cierto impacto en el rendimiento del proceso.