Вступ до чорних кремнієвих виробів та їх застосування в піскоструминній обробці
Чорний силікон– це функціональний кремнієвий матеріал зі спеціальною структурою поверхні, названий так завдяки своїй надзвичайно сильній здатності поглинати світло та унікальній мікро-нано морфології поверхні. В останні роки, з покращенням точності обробки поверхні та вимог до експлуатаційних характеристик матеріалів у високоякісному виробництві, чорний кремній широко використовується у фотоелектричній техніці, оптоелектроніці, напівпровідниках, виробництві оптичних компонентів та інших галузях завдяки своїм чудовим фізичним та хімічним властивостям. Водночас чорний кремній поступово увійшов у галузь піскоструминної обробки поверхонь і став новим типом піскоструминного матеріалу з чудовими експлуатаційними характеристиками.
Ⅰ. Основні характеристики чорного кремнію
Чорний кремній утворюється шляхом обробки поверхні кремнію за допомогою серії технологій підготовки мікро-наноструктур (таких як реактивне іонне травлення, хімічне травлення з використанням металу, лазерно-індуковане травлення тощо). Його поверхня має щільну конічну або стовпчасту структуру, що може значно зменшити відбивну здатність світла. Відбивна здатність у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах може бути навіть менше 1%, тому він має темно-чорний вигляд.
Чорний кремній не тільки має чудові оптичні властивості, але й переваги високої твердості, високої чистоти, зносостійкості та стійкості до корозії. Його структура частинок міцна та придатна для багаторазових циклів в умовах високошвидкісного удару. Він краще підходить для піскоструминної обробки, ніж традиційні абразиви, такі як білий корунд, коричневий корунд, кварцовий пісок тощо.
Ⅱ. Переваги чорного кремнію в піскоструминній обробці
Піскоструминна обробка – це метод обробки поверхні, який використовує високошвидкісний потік піску для впливу на поверхню з метою очищення, видалення оксидного шару, надання шорсткості або декоративного ефекту. Як високопродуктивний абразив, чорний кремній має очевидні переваги в галузі піскоструминної обробки:
1. Дрібний та рівномірний поверхневий ефект
Геометрична структура чорних кремнієвих частинок є регулярною, а морфологія стабільною. Після напилення вони можуть утворювати рівномірний та стабільний матовий ефект на поверхні заготовки. Такий ефект обробки особливо підходить для таких виробів, як оптичне скло, корпуси лінз, конструкційні деталі з алюмінієвих сплавів тощо, до яких пред'являються надзвичайно високі вимоги до консистенції поверхні та зовнішнього вигляду.
2. Висока твердість та ударостійкість
Твердість за шкалою Мооса чорного кремнію сягає 8,5 або вище, коефіцієнт поломки під час піскоструминної обробки низький, а термін служби довгий. Порівняно зі звичайним кварцовим піском або скляними намистинами, піскоструминна обробка чорного кремнію є ефективнішою та має сильнішу ударну силу, що дозволяє завершити глибоке очищення та надання шорсткості за короткий час.
3. Висока чистота та захист навколишнього середовища
Чистота чорного кремнію зазвичай перевищує 99% і не містить шкідливих домішок, таких як вільний кремній або важкі метали. Він має низьке забруднення пилом у піскоструминному цеху та особливо підходить для використання у галузях з високими вимогами до чистоти, таких як виробництво електронних компонентів, медичних приладів та напівпровідникової упаковки. Водночас форма його частинок стабільна, утворення пилу невелике, і він безпечніший для здоров'я операторів.
4. Багаторазовий та контрольований за вартістю
Завдяки високій твердості та структурній стабільності, чорний кремній може зберігати хороший ефект розпилення після кількох циклів, що значно зменшує втрати матеріалу. У великомасштабному автоматичному піскоструминному обладнанні чорний кремній демонструє кращу економічність.
Ⅲ. Типові області застосування
Чорні кремнієві абразиви для піскоструминної обробки широко використовуються в таких галузях:
Прецизійна матова обробка поверхні апаратного забезпечення: така як середня рамка високоякісного мобільного телефону, корпус ноутбука, корпус смарт-годинника та інші вироби з алюмінієвого сплаву;
Обробка оптичного скла матуванням: використовується для лінз, фільтрів, оптичних віконних матів та декору;
Аерокосмічні та військові деталі: видалення оксидного шару без зміни розміру для покращення адгезії покриття;
Травлення поверхні електронної упаковки: покращення точності упаковки та адгезії до інтерфейсу;
Мікропіскоструминна обробка керамічних та композитних матеріалів: обробка поверхні шорстким покриттям для підвищення міцності зчеплення.
Ⅳ. Підсумок
Зі постійним розвитком технології піскоструминної обробки та рухом обробної промисловості до підвищення точності та захисту навколишнього середовища, традиційні матеріали для піскоструминної обробки більше не можуть задовольнити потреби високоякісних процесів. Чорний кремній, як функціональний абразив з високою міцністю, низьким рівнем відбиття, високою чистотою та захистом навколишнього середовища, стає важливим модернізованим матеріалом у піскоструминній промисловості. Чи то в точному виробництві, оптичному маті, чи в обробці електронних пристроїв, попередній обробці поверхні аерокосмічного обладнання та інших галузях, чорний кремній демонструє широкі перспективи застосування.