Applications de la fibre de verre broyée
La fibre de verre broyée est fabriquée en broyant des brins bruts de fibre de verre à l'aide d'un équipement de concassage tel qu'un broyeur à marteaux ou un broyeur à boulets. La longueur moyenne de la fibre est de 30 à 100 microns. Lorsqu'elle est observée au microscope, sa section transversale est cylindrique. La fibre de verre broyée dans mon pays est généralement calibrée en fonction de la longueur et du diamètre de la fibre. Par exemple, EMF-200 fait référence à des fibres broyées d'un diamètre moyen de 7,5 microns et d'une longueur moyenne de 80 à 110 microns.
À l'heure actuelle, la fibre de verre broyée est principalement utilisée comme matériau de friction haute performance dans mon pays. La charge traditionnelle des matériaux de friction est l’amiante. Cependant, il a été rapporté à l’étranger que l’amiante est cancérigène. Le marché international a boycotté les matériaux de friction contenant de l'amiante ces dernières années, offrant ainsi un vaste marché pour le broyage des fibres de verre.
La fibre de verre broyée utilisée comme matériau de friction subit un traitement chimique de surface pour accélérer la pénétration de la résine et répondre aux exigences particulières en matière de performances de moulage et de performances du produit. Ses spécifications incluent EMF-200, EMF-250 et EMF-300, et les plages de fluctuation de longueur de fibre correspondantes sont de 110 à 80 microns, de 80 à 50 microns et de 50 à 30 microns.
Le matériau de friction ajouté avec de la fibre de verre broyée a non seulement un coefficient de friction élevé, mais présente également une durabilité et une stabilité thermique. Lorsqu'il entre en contact par friction avec les pièces proches (comme le rotor), il ne produit qu'un léger bruit et provoque une usure des pièces frottées. Le volume est réduit au minimum.
Ce matériau de friction haute performance peut être largement utilisé comme plaquettes de frein et disques d'embrayage pour automobiles, mâchoires de frein pour véhicules de tourisme et de marchandises, locomotives ferroviaires et diverses plates-formes de forage, blocs de friction pour équipements d'estampage et machines d'ingénierie et minières, et cônes pour machines de levage. . Anneaux de frein en forme, etc.
La fibre de verre broyée peut également être utilisée comme charge fonctionnelle dans le plastique ABS pour modifier le plastique ABS afin de répondre aux exigences de transformation du plastique et de performances d'application du produit. Lorsqu'une usine produisait des pièces telles que la plaque inférieure et la plaque de recouvrement du contrôleur de programme d'une machine à laver entièrement automatique, parce qu'elles étaient fabriquées en plastique ABS pur, la plaque inférieure et la plaque de recouvrement étaient sérieusement déformées, les dimensions des pièces étaient instable et les trous de vis ont glissé. dents, ce qui a entraîné la mise au rebut de nombreux produits finis car ils ne pouvaient pas être assemblés. Plus tard, de la fibre de verre broyée a été utilisée pour remplir le plastique ABS afin de modifier le plastique : le taux de retrait a été réduit de 1 % à 2 % à l'origine à 0,4 % à 0,5 %. Lors du serrage des vis autotaraudeuses, les dents ne glisseront pas et ne se fissureront pas, et elles seront fabriquées en même temps. La surface et les pièces du panneau sont lisses, rigides et non déformées, et les performances de traitement du plastique sont bonnes. De plus, l'ajout de fibre de verre broyée au stratifié peut améliorer la résistance aux fissures et à l'usure du stratifié, réduire le retrait du stratifié et améliorer la résistance lamellaire. Dans le même temps, il joue également un certain rôle dans l’amélioration du module élastique de flexion des stratifiés et dans la compression des moules élastiques. Lorsque le mélange de résine et de fibre de verre broyé est ajouté au moule, il peut lisser les défauts de la surface extérieure, arrondir les bords et les coins de la structure du moule, ainsi qu'arrondir les nervures de renforcement recouvertes de tissu de verre pré-connectées à l'extérieur. de la structure du moule.
Une fois la résine renforcée de fibre de verre broyée durcie, la dureté du produit est plus élevée et ses performances de dilatation thermique sont similaires à celles du FRP superposé à la main renforcé de tissu de verre, de sorte que le produit est moins susceptible de se fissurer.
L'utilisation simultanée de composants tensioactifs et de fibres de verre broyées dans le système de résine peut améliorer ses performances de résistance à l'humidité, réduire l'absorption d'eau et augmenter le taux de rétention de la résistance à l'humidité.
10 domaines d'application majeurs de la poudre de silice
La poudre de microsilice est une poudre de silice fabriquée à partir de quartz cristallin, de quartz fondu, etc., et traitée par broyage, classification de précision, élimination des impuretés et autres processus. Il est largement utilisé dans les stratifiés cuivrés, les mastics plastiques époxy, les matériaux d'isolation électrique, le caoutchouc, les plastiques, les revêtements, les adhésifs, la pierre artificielle, la céramique en nid d'abeille, les cosmétiques et d'autres domaines.
1. Stratifié cuivré
À l'heure actuelle, la poudre de silice utilisée dans les stratifiés cuivrés peut être divisée en poudre de silice cristalline, poudre de silice fondue, poudre de silice sphérique et poudre de silice composite. Le rapport pondéral de remplissage de résine dans le stratifié cuivré est d'environ 50 %, et le taux de remplissage de poudre de silice dans la résine est généralement de 30 %, c'est-à-dire que le taux pondéral de remplissage de poudre de silice dans le stratifié cuivré est d'environ 15 %. .
2. Composé d'étanchéité en plastique époxy
La poudre de microsilice est la charge la plus importante dans le composé de moulage époxy (EMC), représentant environ 60 à 90 %. L'amélioration des performances du composé de moulage époxy doit être obtenue en améliorant les performances de la poudre de silice. Par conséquent, la taille des particules, la pureté et la sphéricité de la poudre de silice sont importantes. le diplôme a des exigences plus élevées.
3. Matériaux d'isolation électrique
La poudre de microsilice est utilisée comme charge isolante en résine époxy pour les produits d’isolation électrique. Il peut réduire efficacement le coefficient de dilatation linéaire du produit durci et le taux de retrait pendant le processus de durcissement, réduire les contraintes internes et améliorer la résistance mécanique du matériau isolant, améliorant ainsi efficacement le matériau isolant. propriétés mécaniques et électriques.
4. Caoutchouc
La poudre de silice présente les avantages d'une petite taille de particules, d'une grande surface spécifique, d'une bonne résistance à la chaleur et à l'usure, et peut améliorer la résistance à l'usure, la résistance à la traction et le module, une déchirure élevée et d'autres propriétés des matériaux composites en caoutchouc. Cependant, la surface de la poudre de silice contient une grande quantité de silanol acide. Si les groupes silanol acides ne sont pas modifiés, la poudre de silice sera inégalement dispersée dans le caoutchouc et les groupes acides réagiront facilement avec les accélérateurs alcalins, prolongeant ainsi le temps de vulcanisation du caoutchouc. composite.
5. Plastique
La poudre de microsilice peut être utilisée comme charge dans le polyéthylène (PE), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polypropylène (PP), l'éther de polyphénylène (PPO) et d'autres matériaux dans le processus de fabrication des plastiques. Il est largement utilisé dans la construction, l'automobile, les communications électroniques, les matériaux isolants, l'agriculture, les nécessités quotidiennes, la défense nationale et l'industrie militaire et dans de nombreux autres domaines.
6. Peindre
La poudre de microsilice peut être utilisée comme charge dans l’industrie du revêtement. Cela peut non seulement réduire le coût de préparation des revêtements, mais également améliorer la résistance aux températures élevées, la résistance aux acides et aux alcalis, la résistance à l'usure, la résistance aux intempéries et d'autres propriétés des revêtements. Il peut être largement utilisé dans les matériaux de construction, les automobiles, les tuyaux, la quincaillerie, etc. Les appareils électroménagers et autres domaines.
7. Adhésif
En tant que matériau de remplissage fonctionnel inorganique, la poudre de silicone peut réduire efficacement le coefficient de dilatation linéaire du produit durci et le retrait pendant le durcissement lorsqu'elle est remplie de résine adhésive, améliorer la résistance mécanique de l'adhésif, améliorer la résistance thermique, la perméabilité et les performances de dissipation thermique, améliorant ainsi l'effet de nouage et d'étanchéité.
La distribution granulométrique de la poudre de silice affectera la viscosité et les propriétés de sédimentation de l'adhésif, affectant ainsi l'aptitude au traitement de l'adhésif et le coefficient de dilatation linéaire après durcissement.
8. Pierre de quartz artificielle
Lorsque la poudre de silice est utilisée comme charge dans les dalles de quartz artificiel, elle peut non seulement réduire la consommation de résine insaturée, mais également améliorer la résistance à l'usure, la résistance aux acides et aux alcalis, la résistance mécanique et d'autres propriétés des dalles de quartz artificiel.
9. Céramique en nid d'abeille pour automobile
Le filtre d'échappement automobile DPF (filtre à particules diesel) composé d'un support en céramique en nid d'abeille pour la purification des gaz d'échappement des automobiles et d'un matériau de cordiérite pour la purification des gaz d'échappement des moteurs diesel est composé d'alumine, de poudre de silice et d'autres matériaux par mélange, moulage par extrusion, séchage, frittage, etc.
10. Cosmétiques
La poudre de silice sphérique a une bonne fluidité et une grande surface spécifique, ce qui la rend utilisée dans les cosmétiques tels que le rouge à lèvres, les gâteaux en poudre et les fonds de teint.
Différents domaines d'application de la poudre de silice ont des exigences de qualité différentes. La recherche sur les applications de la poudre de silice se concentrera principalement sur les domaines de haute technologie tels que les stratifiés cuivrés haut de gamme, les revêtements haut de gamme, les adhésifs haute performance et les matériaux isolants produits à partir de poudre de silice sphérique comme matière première. Raffinement et fonctionnalité La spécialisation sera la direction principale de l'application de la poudre de silice à l'avenir.
De nouveaux matériaux de gestion thermique continuent de se développer
Le matériau conducteur thermique est un matériau qui améliore la distribution de la chaleur et l'efficacité de la conduction thermique et est utilisé pour garantir la fiabilité et la durée de vie des systèmes d'équipement électronique. Selon ses scénarios d'application et ses propriétés morphologiques, il comprend principalement un film de dissipation thermique en graphite, des matériaux de dissipation thermique conducteurs thermiques (caloducs, chambres à vapeur, etc.) et des matériaux d'interface conducteurs thermiques (tels que la graisse de silicone conductrice thermique, le gel conducteur thermique, etc. .).
Le développement industriel des matériaux thermoconducteurs remonte aux années 1950, lorsque les matériaux thermoconducteurs étaient principalement l'aluminium et le cuivre ; Dans les années 1960 et 1970, les matériaux silicones se développent rapidement et les caloducs apparaissent. Des années 1970 au début du XXIe siècle, les matériaux en graphite se sont développés rapidement et ont été largement utilisés. Depuis lors, avec le développement de nouvelles industries telles que la 5G et les batteries de puissance, la demande en conductivité thermique a augmenté et de nouveaux matériaux de gestion thermique ont continué à se développer.
Film de graphite épais
Le film de graphite naturel est le premier matériau de distribution de chaleur à base de graphite et le premier matériau de distribution de chaleur utilisé. Le graphite en flocons à haute teneur en carbone peut obtenir un film de graphite naturel grâce à un traitement chimique et un laminage d'expansion à haute température. Le processus de fabrication est simple et mon pays dispose d'abondantes réserves naturelles de graphite et d'avantages de coûts exceptionnels. Le problème du film de graphite naturel réside dans les deux points suivants : premièrement, en tant que produit naturel, ses feuilles sont sujettes à des défauts structurels, qui affecteront les performances locales de distribution de chaleur ; Deuxièmement, bien que la conductivité thermique latérale du graphite naturel ait dépassé celle de la plupart des matériaux, sa conductivité thermique longitudinale n'est pas suffisamment exceptionnelle et elle est principalement utilisée dans les domaines de produits bas de gamme.
Graphène
Le graphène est un nouveau matériau de répartition de la chaleur, connu sous le nom de « guerrier hexagonal », doté d'une forte conductivité thermique latérale et d'une grande flexibilité. Le graphène fait référence à une seule couche d'atomes de carbone. Sa conductivité thermique théorique atteint 5 300 W/m·K, ce qui en fait l'une des substances ayant la conductivité thermique la plus élevée à ce jour. Avec l’amélioration continue des performances des produits électroniques, la demande croissante d’égalisation thermique a conduit à l’utilisation de membranes de graphène. Outre la conductivité thermique élevée, la flexibilité des films de graphène est également une propriété importante.
Caloduc ultra fin
Le caloduc présente des caractéristiques d'égalisation rapide de la température et est composé d'un tube métallique creux externe et d'un liquide interne à phase variable. Son principe de fonctionnement est d'égaliser rapidement la température de la surface du tube grâce à la circulation continue de changements biphasés liquide et vapeur dans la cavité du tube métallique creux. Les caloducs sont couramment utilisés dans divers échangeurs de chaleur, refroidisseurs, etc., et sont principalement responsables d'une conduction thermique rapide. Ils constituent actuellement l’élément conducteur de chaleur le plus courant et le plus efficace dans les dispositifs de dissipation thermique des produits électroniques.
Chambre à vapeur ultra fine
Les chambres à vapeur sont des dispositifs thermiques haut de gamme et sont principalement utilisées dans les équipements sensibles à l'épaisseur ou au poids. La chambre à vapeur est généralement composée de cuivre externe et de condensat interne à phase variable. Sa structure et son principe de trempage thermique sont similaires à ceux d'un caloduc. La différence est que la chambre à vapeur prend la forme d’une plaque bidimensionnelle. Grâce aux quatre étapes de conduction, d'évaporation, de convection et de solidification, la chaleur dégagée par la source de chaleur ponctuelle est répartie uniformément sur l'ensemble du plan. L'effet d'égalisation thermique dépasse celui des matériaux à base de graphite.
Matériaux d'interface thermique remplis hybrides
Les matériaux d'interface thermique sont généralement constitués de deux parties : un matériau de matrice et une charge. Le matériau de base est principalement utilisé pour garantir que le matériau d'interface thermique peut couvrir tous les endroits où existent des entrefers, et il est principalement constitué de polymères fluides. Les charges sont constituées de divers matériaux à haute conductivité thermique, tels que des métaux et des oxydes métalliques, des nitrures, des carbures, etc., pour améliorer l'efficacité du transfert de chaleur.
Matériaux composites à changement de phase thermoconducteurs
Les matériaux thermoconducteurs à changement de phase sont principalement utilisés dans les dispositifs hautes performances qui nécessitent une faible résistance thermique et une efficacité de conductivité thermique élevée, avec une fiabilité élevée et une sécurité élevée. Son principe de fonctionnement consiste à utiliser le processus de changement de phase pour conduire la chaleur. Lorsque la température atteint le point de changement de phase, le matériau de phase thermoconducteur subit un changement de phase, passant d'un état solide à un état fluide, et s'écoule sous pression dans l'espace irrégulier entre l'élément chauffant et le radiateur.
L'importance des poudres pour les céramiques avancées
L'importance des poudres pour les céramiques avancées se reflète directement dans la définition que les gens ont de la céramique avancée.
La définition générale des céramiques avancées est la suivante : utiliser des composés inorganiques de haute pureté, ultrafins, synthétisés artificiellement ou sélectionnés comme matières premières, ayant une composition chimique précise, une technologie de fabrication et de traitement précise et une conception structurelle, et ayant d'excellentes propriétés mécaniques, acoustiques, optiques et thermiques. propriétés. Les céramiques aux propriétés électriques, biologiques et autres sont des oxydes ou non-oxydes composés d'éléments métalliques (Al, Zr, Ca, etc.) et d'éléments non métalliques (O, C, Si, B, etc.). Ils sont composés de liaisons ioniques et de liaisons covalentes. Matériaux céramiques collés conjointement.
En termes de composition chimique, deux aspects sont généralement recherchés : une pureté élevée et un rapport précis.
En termes de haute pureté. La présence d’impuretés peut parfois sérieusement affecter les performances des produits. Par exemple, des impuretés telles que le silicium, le calcium, le fer, le sodium et le potassium existent souvent dans l'alumine de haute pureté. La présence d’impuretés de fer rendra le matériau fritté noir et foncé ; les impuretés de sodium et de potassium affecteront les propriétés électriques du matériau, provoquant une détérioration de ses propriétés électriques ; et les deux impuretés restantes provoqueront une croissance anormale des grains du matériau pendant le processus de frittage. Dans le cas des céramiques transparentes, l’impact des impuretés est encore plus important. La présence d'impuretés dans la poudre céramique déclarera directement la « cécité » de la céramique transparente. En effet, les impuretés, en tant que deuxième phase, sont très différentes des propriétés optiques du matériau du corps céramique, ce qui provoque souvent des centres de diffusion et d'absorption qui réduiront considérablement la transmission lumineuse de la céramique. Dans les céramiques nitrurées telles que le nitrure de silicium et le nitrure d'aluminium, la présence d'impuretés d'oxygène peut entraîner une diminution de la conductivité thermique.
En termes de ratio. Dans les formules de production de céramiques, la plupart du temps, il n'est pas nécessaire d'avoir un composant unique de très « haute pureté », mais certains matériaux auxiliaires, tels que des auxiliaires de frittage, sont souvent ajoutés. Dans ce cas, un dosage précis est l'exigence la plus fondamentale, car les différentes compositions et teneurs chimiques auront un impact décisif sur les performances du produit.
Composition des phases
Généralement, la poudre doit avoir autant que possible la même phase physique que le produit céramique, et aucun changement de phase ne devrait se produire pendant le processus de frittage. Bien que parfois un changement de phase puisse effectivement favoriser la densification des céramiques, dans la plupart des cas, l'apparition d'un changement de phase n'est pas propice au frittage des céramiques.
Taille et morphologie des particules
D’une manière générale, plus les particules sont fines, mieux c’est. Car selon la théorie du frittage existante, la vitesse de densité du corps est inversement proportionnelle à la taille de la poudre (ou à sa taille à une certaine puissance). Plus les particules sont petites, plus elles sont propices au frittage. Par exemple, en raison de sa surface spécifique élevée, la poudre ultrafine de nitrure d'aluminium augmentera la force motrice du frittage pendant le processus de frittage et accélérera le processus de frittage.
La meilleure fluidité de la poudre céramique de forme régulière aura un impact positif sur le moulage et le frittage ultérieurs. Le processus de granulation consiste à permettre à la poudre de former une forme sphérique sous l'action du liant, ce qui montre également indirectement que la poudre céramique sphérique joue un rôle positif dans l'amélioration de la densité de la céramique pendant les processus de moulage et de frittage.
Uniformité
L’uniformité de la poudre est facilement négligée, mais en réalité son importance est plus importante que les aspects précédents. En d’autres termes, la performance des aspects précédents est très importante pour voir son uniformité.
Il en va de même pour la taille des particules. La taille fine des particules est importante, mais si la taille moyenne des particules est seulement fine et que la répartition est inégale ou très large, cela sera extrêmement préjudiciable au frittage de la céramique. Étant donné que les particules de tailles différentes ont des vitesses de frittage différentes, les zones contenant des particules plus grossières ne seront probablement pas denses. Dans le même temps, les particules grossières peuvent également devenir le noyau d’une croissance anormale des grains. Enfin, la céramique doit non seulement être densifiée à une température plus élevée, mais présente également une microstructure inégale, ce qui affecte sérieusement ses performances.
Difficultés de traitement des céramiques transparentes
En tant que matériau de haute technologie, la céramique transparente offre de larges perspectives d'application dans les domaines de l'optique, de l'électronique, de l'aérospatiale et dans d'autres domaines. Cependant, il existe de nombreuses difficultés dans le processus de préparation des céramiques transparentes, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :
1. Fusion à haute température : La préparation de céramiques transparentes nécessite que les matières premières soient fondues en une phase vitreuse transparente à des températures élevées, généralement jusqu'à 1 700 °C ou plus. Dans ce procédé, la température et le temps de fusion doivent être contrôlés pour éviter la génération d'impuretés et la cristallisation, tout en garantissant l'uniformité et la transparence de la phase vitreuse.
2. Élimination des bulles : Lors du processus de préparation de la céramique transparente, la génération de bulles est un problème courant. Ces bulles peuvent former des défauts à l’intérieur de la céramique, affectant ses propriétés optiques et sa résistance mécanique. Afin d'éliminer les bulles, des processus et des équipements de dégazage spéciaux sont nécessaires, tels que le dégazage sous vide, la protection contre les gaz inertes, etc. Dans le processus de préparation des céramiques transparentes, l'élimination des bulles d'air est une étape clé.
3. Contrôler précisément la composition : La composition des céramiques transparentes a un impact important sur ses propriétés optiques et mécaniques. Afin de préparer des céramiques transparentes de haute qualité, le rapport des ingrédients et la pureté des matières premières doivent être contrôlés avec précision afin de garantir qu'ils restent cohérents tout au long du processus de préparation.
4. Température de frittage : La température de frittage des céramiques transparentes est cruciale pour sa densification et ses propriétés optiques. Si la température est trop élevée, la céramique cristallisera ou produira d’autres impuretés. Si la température est trop basse, le frittage sera incomplet ou la densité sera insuffisante.
5. Précision dimensionnelle : Les céramiques transparentes doivent maintenir une précision dimensionnelle élevée pendant le processus de préparation pour garantir leurs propriétés optiques et mécaniques. Cela nécessite un contrôle précis du processus de préparation, tel que la conception et le traitement des moules, la pression de moulage, etc. Dans le même temps, le taux de retrait de la céramique doit être contrôlé pendant le processus de frittage pour garantir la précision dimensionnelle du produit final.
Granulométrie des matières premières : La granulométrie des matières premières pour céramiques transparentes a un impact direct sur leur précision dimensionnelle. Si la répartition granulométrique des matières premières est inégale, la taille des produits céramiques sera instable. Par conséquent, les matières premières avec une distribution granulométrique uniforme et une granulométrie appropriée doivent être sélectionnées pendant la production et strictement examinées.
Processus de moulage : Le processus de moulage est un maillon clé qui affecte la précision dimensionnelle des céramiques transparentes. Différentes méthodes de moulage (telles que le moulage sous pression, l'extrusion, le jointoiement, etc.) ont des effets différents sur la précision dimensionnelle. Lors de la sélection du processus de moulage, une sélection raisonnable doit être effectuée en fonction de la forme du produit, des exigences de précision dimensionnelle et de la taille du lot de production.
Système de cuisson : La cuisson est une partie importante de la production de céramique transparente. Un système de cuisson approprié est crucial pour améliorer la précision dimensionnelle des céramiques transparentes. La courbe de température, le temps de cuisson, l'atmosphère de cuisson et d'autres facteurs affecteront la précision dimensionnelle des céramiques transparentes. Pendant la production, un système de tir raisonnable doit être formulé en fonction de la situation réelle, et le processus de tir doit être surveillé en temps réel pour garantir l'exécution stable du système de tir.
Équipements et outils : La précision des équipements et des outils de production affectera également la précision dimensionnelle des céramiques transparentes. Par exemple, la précision des moules, des outils de coupe, etc. affecte directement la taille des produits céramiques.
Inspection et contrôle de la qualité : Afin de garantir la précision dimensionnelle des céramiques transparentes, un système complet d'inspection et de contrôle de la qualité doit être établi pendant le processus de production.
6. Vitesse de refroidissement : Lors du processus de préparation de la céramique transparente, la vitesse de refroidissement a un impact important sur sa structure interne. Un refroidissement trop rapide peut provoquer des contraintes internes ou des fissures, tandis qu'un refroidissement trop lent peut provoquer une cristallisation ou d'autres impuretés.
Il existe de nombreuses difficultés dans le processus de préparation des céramiques transparentes, et de multiples aspects tels que les matières premières, les processus, l'équipement et l'environnement de préparation doivent être pris en compte de manière globale. Ce n'est que grâce à une innovation technologique continue et à l'accumulation d'expériences pratiques que des matériaux céramiques transparents de haute qualité peuvent être préparés.
Applications innovantes de la céramique de carbure de silicium et de la technologie d'impression 3D
Les composants céramiques pour équipements semi-conducteurs ont des exigences élevées en termes de pureté des matériaux, de précision dimensionnelle, de propriétés mécaniques, de propriétés thermiques et de propriétés électriques. Les céramiques de carbure de silicium sont un type de matériau qui a fait ses preuves sur le marché et présente d'excellentes performances pour les composants d'équipements semi-conducteurs. Il est largement utilisé dans les manipulateurs en céramique (rigidité, résistance à l'usure), les bateaux en cristal (pureté, propriétés mécaniques à haute température) et les plaques froides (conductivité thermique, rigidité). ), l'établi (précision dimensionnelle, stabilité d'exécution) et d'autres composants ont des applications importantes.
Cependant, face aux demandes du marché en matière de grande taille, de structure complexe, de cycle de fabrication court, de stabilité élevée et de faible coût, le processus de fabrication traditionnel des céramiques de carbure de silicium s'est heurté à des goulots d'étranglement. Utiliser la technologie de fabrication additive pour réaliser une percée dans la technologie de fabrication de composants céramiques pour les équipements semi-conducteurs en céramique de carbure de silicium.
Les composants en céramique de carbure de silicium d'équipement de semi-conducteur imprimés en 3D, selon différentes exigences de taille, de forme et d'usage, sont traités par impression 3D, frittage par réaction et finition pour obtenir une pureté élevée, une qualité à haute température, une conductivité thermique élevée, une résistance à haute température, une résistance au frottement et à l'usure. propriétés Excellents produits qui peuvent répondre aux besoins de nombreux scénarios d'application pour les composants céramiques dans les équipements semi-conducteurs. Cette série de produits a un cycle de production court, est standardisée et produite en série, et peut réaliser une conception structurelle différenciée plus adaptée à une production efficace et de haute qualité dans l'industrie des semi-conducteurs.
Grâce à la technologie d'impression 3D, nous pouvons concevoir et fabriquer des pièces en céramique de carbure de silicium avec une pureté élevée, une stabilité à haute température, une conductivité thermique élevée, une résistance à haute température et une excellente résistance à l'usure en fonction de différentes tailles, formes et exigences fonctionnelles. Ces composants répondent non seulement aux besoins de diverses applications, mais ont également des cycles de production courts, sont standardisés, peuvent être produits en série, peuvent réaliser une conception structurelle différenciée et sont plus adaptés aux besoins de production efficaces et de haute qualité de diverses industries.
De plus, grâce à la technologie PEP (Powder Extrusion Printing), nous pouvons fabriquer des produits céramiques et métalliques aux structures complexes grâce à « l'impression 3D + métallurgie des poudres ». Ces produits ont des performances constantes et excellentes, ce qui peut réduire efficacement le cycle de production et les coûts de production.
Le miroir spatial est un composant structurel complexe en céramique de carbure de silicium de grande taille, léger et intégré, de forme proche du filet, fabriqué par Sublimation 3D sur la base du processus PEP. La densité peut atteindre 99 % et les propriétés mécaniques sont stables. Il a efficacement favorisé le développement de satellites de télédétection et la construction d’infrastructures spatiales, qui peuvent réduire considérablement les coûts et raccourcir le cycle de R&D et de production. Il existe un énorme marché pour les satellites de télédétection, qui connaissent la croissance la plus rapide dans le domaine de l'aérospatiale commerciale.
Matériau céramique en carbure de silicium
Avec le développement de la science et de la technologie, en particulier le développement rapide des technologies énergétiques et spatiales, les matériaux doivent souvent avoir des propriétés supérieures telles que la résistance aux températures élevées, à la corrosion et à l'usure afin d'être utilisés dans des environnements de travail difficiles. Les matériaux céramiques spéciaux sont devenus à la pointe de la technologie en raison de leurs excellentes propriétés telles qu'une forte résistance à l'oxydation, une bonne résistance à l'usure, une dureté élevée, une bonne stabilité thermique, une résistance élevée à haute température, un faible coefficient de dilatation thermique, une conductivité thermique élevée et une résistance aux chocs thermiques. et la corrosion chimique. Une partie importante de la science universellement appréciée.
Les céramiques de carbure de silicium sont un nouveau matériau qui n’a commencé à se développer qu’au cours des vingt dernières années. Cependant, en raison de sa résistance élevée, de sa dureté élevée, de sa résistance à la corrosion et de sa résistance aux températures élevées, il a été rapidement développé et utilisé dans les industries pétrochimiques et métallurgiques. Les machines, l'aérospatiale, la microélectronique, l'automobile, l'acier et d'autres domaines présentent de plus en plus d'avantages que d'autres céramiques spéciales ne peuvent égaler.
Le développement rapide des technologies modernes de défense nationale, d'énergie nucléaire et spatiale, ainsi que de l'industrie automobile et de l'ingénierie maritime, a imposé des exigences de plus en plus élevées en matière de matériaux tels que les revêtements des chambres de combustion des fusées, les aubes des turbomachines d'avion, les composants structurels des réacteurs nucléaires, les matériaux de haute qualité. roulements pneumatiques de vitesse et pièces de garniture mécanique. Une variété de nouveaux matériaux structurels hautes performances doivent être développés.
Les céramiques en carbure de silicium (SiC) ont d'excellentes propriétés telles qu'une résistance élevée à haute température, une forte résistance à l'oxydation, une bonne résistance à l'usure, une bonne stabilité thermique, un faible coefficient de dilatation thermique, une conductivité thermique élevée, une dureté élevée et une résistance aux chocs thermiques et à la corrosion chimique. C’est pourquoi elle a montré ses talents dans de nombreux domaines et est de plus en plus appréciée par les gens.
Par exemple,
Les céramiques SiC ont été largement utilisées dans divers conteneurs et tuyaux résistants à la corrosion dans l'industrie pétrochimique ;
Il a été utilisé avec succès comme divers roulements, outils de coupe et composants de garnitures mécaniques dans l'industrie des machines ;
Il est également considéré comme le matériau candidat le plus prometteur dans les industries aérospatiale et automobile pour la fabrication future de turbines à gaz, de tuyères de fusée et de composants de moteurs.
Les matériaux céramiques en carbure de silicium ont d'excellentes propriétés telles qu'une résistance élevée à haute température, une forte résistance à l'oxydation à haute température, une bonne résistance à l'usure, une bonne stabilité thermique, un faible coefficient de dilatation thermique, une conductivité thermique élevée, une dureté élevée, une résistance aux chocs thermiques et une résistance à la corrosion chimique. Il est de plus en plus largement utilisé dans l'automobile, l'industrie mécanique et chimique, la protection de l'environnement, la technologie spatiale, l'électronique d'information, l'énergie et d'autres domaines. Elle est devenue une céramique structurelle irremplaçable et présentant d’excellentes performances dans de nombreux domaines industriels.
Principaux domaines d'application des céramiques SiC
(1) Abrasif (2) Matériaux réfractaires (3) Désoxydant (4) Aspect militaire (5) Électriciens et électriciens (6) Pièces résistantes à l'usure et à haute température (7) Application de céramiques de carbure de silicium dans la préparation de nouveaux matériaux énergétiques (8) Le matériau préféré pour les composants céramiques de précision utilisés dans les machines de photolithographie (9) Application de filtration de céramiques en carbure de silicium
7 catégories d'équipements de classification sèche et leurs principes de fonctionnement
Schéma d'implantation du système de classification d'air
La fonction de la classification est de contrôler la progression du processus de concassage et la granulométrie du produit final. La classification sèche est une classification réalisée avec du gaz (généralement de l'air) comme milieu. Il est utilisé en cas de pénurie d'eau et dans les zones arides, et lorsque le processus ne permet pas la présence d'eau. , le classement à sec est la seule option. Dans les régions très froides, l’application du nivellement à sec n’est pas non plus affectée. La classification sèche permet d'économiser beaucoup d'eau et élimine le problème de déshydratation ultérieure lors de la classification humide. Il s'agit d'une méthode efficace de classification des économies d'énergie.
L'équipement de classification sèche commun comprend un classificateur d'air à double turbine, un classificateur à vortex O-Sepa, un séparateur à cyclone, un classificateur à turbine, un classificateur à sédimentation par gravité, un classificateur inertiel et un classificateur à jet.
1. Classificateur d'air à double turbine
Le classificateur d'air à double turbine utilise les principes de sédimentation par gravité et de sédimentation centrifuge pour classer, et la taille des particules du produit peut atteindre -40 μm.
2. Classificateur à courants de Foucault de type O-Sepa
La structure principale de la machine comprend une plaque d'épandage, une roue, un conduit d'air primaire, un conduit d'air secondaire, un conduit d'air tertiaire, des pales et une coque de guidage, etc.
3. Séparateur cyclonique
Le séparateur cyclone est un équipement typique de sédimentation et de classification centrifuge sèche. Son corps principal est constitué d'un cylindre supérieur et d'un cône tronqué inférieur. Un tube central est inséré le long de l'axe central de haut en bas en haut du cylindre, et il y a une sortie de produit grossier au bas du cône tronqué. Le matériau d'alimentation entre tangentiellement depuis la partie supérieure du cylindre près de la circonférence extérieure avec le flux d'air et est limité par la forme de la chambre de classification pour former un mouvement tourbillonnant. Les particules de matériau produisent un mouvement de sédimentation centrifuge radial dans le flux d'air. Les particules grossières se déposent par centrifugation à une vitesse plus rapide, se rapprochent de la paroi du cylindre, puis glissent le long de la paroi du cylindre et sont évacuées par le bas. Les fines particules ont une vitesse de sédimentation centrifuge lente, sont suspendues près de l'axe, puis pénètrent dans le tube central avec le flux d'air et sont évacuées vers le haut. Il existe de nombreux produits améliorés dans des applications pratiques pour s'adapter aux différentes exigences de classement et obtenir des performances de classement plus élevées. La granulométrie de classification du séparateur cyclone est liée à ses spécifications (diamètre du cylindre). Plus la spécification est petite, plus la taille des particules de classification est fine.
4. Classificateur à turbine
Le classificateur à turbine est actuellement l'un des équipements de classification secs ultra-fins les plus largement utilisés. Il utilise le principe de la classification par sédimentation centrifuge. Son principal élément de travail est la turbine (roue niveleuse), qui est équipée de nombreuses pales pour former un espace radial.
5. Équipement de classification par sédimentation sèche par gravité
Le principal équipement de classification par sédimentation gravitaire sèche comprend des classificateurs gravimétriques à écoulement horizontal, à écoulement vertical et à écoulement sinueux, etc., qui sont tous utilisés dans l'étape ultra-fine.
6. Équipement de classification à inertie sèche
Les principaux équipements de classification inertielle sèche comprennent des classificateurs inertiels linéaires, courbes, à persiennes et de type K, avec des tailles de particules de coupure allant de 0,5 à 50 μm.
7. Classificateur de jets
Le classificateur à jet est un équipement de classification sec ultra-fin qui utilise la technologie à jet, le principe d'inertie et l'effet Coanda. La technologie Jet est utilisée pour l'alimentation des matériaux, ce qui permet aux particules alimentaires d'obtenir la vitesse d'entrée nécessaire et au flux d'air de mieux produire un effet Coanda. L'effet Coanda se produit lorsqu'il y a une friction superficielle entre un fluide (liquide ou gaz) et la surface de l'objet qu'il traverse, provoquant un ralentissement du fluide. Tant que la courbure de la surface de l'objet n'est pas trop grande, selon le principe de Bernoulli en mécanique des fluides, le ralentissement de la vitesse d'écoulement entraînera l'adsorption du fluide sur la surface de l'objet.
Cinq types courants de méthodes de modification de l'argile kaolin
Dans le processus d'application du kaolin, la modification est une méthode de traitement en profondeur importante. Il est basé sur les groupes actifs du kaolin (y compris les groupes alcool d'aluminium, les groupes fonctionnels silanol, etc.) et modifie les caractéristiques du processus du kaolin par des méthodes mécaniques, physiques et chimiques. , pour répondre à ses exigences d'application en production dans divers domaines et industries.
1. Modification thermique
La modification thermique élimine principalement une partie ou la totalité des -OH de la surface du kaolin par calcination à haute température, modifiant ainsi les propriétés de surface du kaolin et lui donnant une blancheur plus élevée, une meilleure isolation et une meilleure stabilité thermique. Son application comme charge sur les revêtements, le caoutchouc, les plastiques et les peintures peut améliorer les performances des produits correspondants.
2. Modification acido-basique
La modification acide signifie que pendant le processus de calcination du kaolin, l'environnement chimique de l'Al dans le processus de changement de phase est différent, ce qui confère à l'Al qu'il contient une réactivité acide. La modification alcaline signifie que pendant le processus de calcination du kaolin, l'environnement chimique du Si est différent pendant le processus de changement de phase. Le SiO2 dans le kaolin est calciné à haute température pour l'activer, de sorte que le silicium activé dans le kaolin réagisse avec les substances alcalines pour atteindre l'objectif de modification.
Après modification acido-basique, la taille des pores du kaolin augmente, la répartition des pores est plus concentrée et la surface spécifique est considérablement augmentée. L’utilisation de kaolin modifié acido-basique comme charge peut améliorer les performances d’étanchéité à l’air des matériaux composites.
3. Modification des surfaces
La modification de surface fait référence au processus de revêtement de certaines substances organiques ou inorganiques sur la surface des particules de kaolin par adsorption physique ou chimique, modifiant ainsi le kaolin. C'est actuellement la méthode de modification la plus importante du kaolin. Les modificateurs de surface couramment utilisés comprennent principalement les agents de couplage silane, la silicone (huile) ou la résine de silicone, les tensioactifs et les acides organiques.
L'agent de couplage silane est le modificateur de surface le plus couramment utilisé et le plus efficace pour les charges de kaolin. Le processus de traitement est relativement simple. Généralement, de la poudre de kaolin et un agent de couplage au silane préparé sont ajoutés à la machine de modification pour le traitement de revêtement de surface. Le procédé peut être réalisé en continu ou par lots.
Après modification de surface, le kaolin présente une bonne hydrophobie et lipophile, une meilleure dispersion dans la matrice polymère, est moins susceptible de s'agglomérer et présente une meilleure compatibilité avec le polymère. Le kaolin enduit en surface est utilisé comme charge pour remplir les plastiques, le caoutchouc et d'autres polymères afin d'améliorer les propriétés mécaniques et les propriétés de barrière aux gaz des plastiques et des composites de caoutchouc.
4. Modification des intercalations
En raison de sa structure particulière, le kaolin a des liaisons hydrogène entre les couches et de fortes liaisons covalentes à l'intérieur des couches, et les deux côtés des couches sont respectivement la couche atomique du tétraèdre silicium-oxygène et la couche hydroxyle de l'octaèdre aluminium-oxygène, il n'y a donc qu'un quelques-uns très polaires. Seules des substances de faible poids moléculaire peuvent être insérées dans les couches de kaolin, telles que le DMSO, le formamide (FA), l'acétate de potassium, l'hydrazine, etc. D'autres macromolécules organiques nécessitent deux ou plusieurs intercalations pour pénétrer dans les couches de kaolin. De plus, ce dernier doit être inséré dans la couche de kaolin par déplacement ou entraînement du précurseur.
La technologie de modification par intercalation est une technologie de modification de surface du kaolin largement utilisée dans la préparation de kaolin à l’échelle nanométrique. Après intercalation, la distance entre les couches de kaolin augmente. Après intercalation et pelage, la taille des particules de kaolin est plus petite et la surface spécifique est plus grande. L'utilisation de kaolin d'abord intercalé puis décollé comme charge pour améliorer l'étanchéité à l'air des matériaux composites est actuellement une méthode importante pour améliorer l'étanchéité à l'air des matériaux composites.
5. Modification mécanochimique
La méthode de modification mécanochimique utilise essentiellement l'énergie mécanique pour activer des particules et des modificateurs de surface afin d'atteindre l'objectif de convertir l'énergie mécanique en énergie chimique. Ceci peut être réalisé par une forte agitation mécanique, un impact, un broyage, etc., ou à l'aide d'une force mécanique externe. La surface des particules de poudre est recouverte d'une couche de particules de poudre plus fines ou fonctionnelles. La méthode de modification mécanique et chimique utilise différentes machines et processus de modification, de sorte que les effets de modification de la poudre sont également différents.
La conductivité thermique des matériaux d'interface thermique est liée aux charges
Les matériaux d'interface thermique sont non seulement largement utilisés pour la dissipation thermique des équipements électroniques, mais connaissent également une demande croissante dans les communications 5G, les véhicules à énergie nouvelle, etc. En outre, ils ont également de larges perspectives d'application dans les domaines des équipements militaires et de l'aérospatiale.
En tant que type de matériau thermiquement conducteur, la conductivité thermique est naturellement l'indicateur technique le plus important des matériaux d'interface thermique. Les matériaux d'interface thermique couramment utilisés sont principalement des types chargés, qui sont principalement préparés en remplissant une matrice polymère avec des charges à haute conductivité thermique.
Habituellement, la conductivité thermique inhérente de la matrice polymère est relativement faible (environ 0,2 W/(m.K)). Par conséquent, la conductivité thermique du matériau d’interface thermique est souvent déterminée par la charge.
Différents types ont une conductivité thermique différente
Les charges thermiquement conductrices couramment utilisées peuvent être principalement divisées en : charges thermiquement conductrices métalliques, charges thermiquement conductrices en carbone et charges thermiquement conductrices inorganiques.
Les métaux ont une bonne conductivité thermique et une conductivité thermique élevée, ils constituent donc une charge conductrice thermique couramment utilisée. Les charges métalliques thermoconductrices couramment utilisées comprennent principalement la poudre d'or, la poudre d'argent, la poudre de cuivre, la poudre d'aluminium, la poudre de zinc, la poudre de nickel et les alliages à bas point de fusion.
Les matériaux carbonés ont généralement une conductivité thermique extrêmement élevée, encore meilleure que les charges métalliques. La conductivité thermique inhérente de la charge de carbone ajoutée est l'un des paramètres les plus importants qui déterminent la conductivité thermique des composites polymères à base de carbone. Les matériaux carbonés couramment utilisés comprennent le graphite, les nanotubes de carbone, le graphène, le graphite expansé, la fibre de carbone et le noir de carbone. Parmi eux, les nanotubes de carbone ont une conductivité thermique de 3 100 à 3 500 W/(m·K) et le graphène a une conductivité thermique de 2 000 à 5 200 W/(m·K), ce qui en fait des candidats prometteurs pour les applications de gestion thermique.
Les charges céramiques ont non seulement une bonne conductivité thermique, mais également une conductivité électrique relativement faible. Ce sont actuellement les charges les plus utilisées. Les charges céramiques couramment utilisées comprennent principalement des oxydes et des nitrures. Les oxydes comprennent Al2O3, ZnO, MgO, etc. ; les nitrures comprennent : AlN, BN, etc.
Différentes formes, différentes conductivités thermiques
Les charges thermoconductrices se présentent sous diverses formes telles que sphériques, irrégulières, fibreuses et feuilletées. Par rapport aux matériaux zéro dimensionnels, les matériaux unidimensionnels (tels que les nanotubes de carbone, les fibres de carbone, etc.) et les matériaux bidimensionnels (tels que le graphène, le nitrure de bore hexagonal, l'alumine feuilletée, etc.) avec des rapports d'aspect ultra-élevés peuvent être utilisé dans La plus grande zone de contact formée entre les charges offre un chemin plus large pour la transmission des phonons, réduit la résistance thermique de contact d'interface et est propice à la construction d'un réseau conducteur thermique dans le système. Toutefois, comme les charges sphériques n’entraînent pas d’augmentation brutale de la viscosité à des niveaux de remplissage élevés, elles sont les plus utilisées dans l’industrie.
Différentes tailles, différentes conductivités thermiques
La taille de la charge thermiquement conductrice a également un impact significatif sur la conductivité thermique du composite thermiquement conducteur.
Lorsque la charge est d'une seule taille et que la quantité de remplissage est la même, la conductivité thermique des composites remplis de charges de grande taille de particules a tendance à être supérieure à celle des composites remplis de charges de petite taille de particules. En effet, il y a moins de contact d’interface entre les grosses particules. La résistance thermique de l'interface est faible. Cependant, la taille des particules ne peut pas être trop grande, sinon les charges ne peuvent pas former un tassement serré, ce qui n'est pas propice à la formation de chemins conducteurs thermiques.
Différents degrés de modification de surface ont une conductivité thermique différente
Afin de résoudre le problème de la résistance thermique interfaciale, la fonctionnalisation chimique de surface des charges est considérée comme une méthode efficace. La fonctionnalisation chimique de surface des charges peut former des ponts covalents qui améliorent l'adhésion interfaciale et minimisent la diffusion des phonons interfaciales en interconnectant les interfaces particule-résine et particule-particule. Pour améliorer la conductivité thermique des composites polymères, des traitements de surface ont été appliqués à différentes charges telles que les nanotubes de nitrure de bore, le graphène, etc.
Pureté différente et conductivité thermique différente
Les impuretés présentes dans la charge affecteront non seulement les propriétés électriques du matériau d'interface thermique, mais auront également un certain impact sur les performances du processus.