1. הגדרה ומאפיינים של חומרים מתכתיים בעלי טוהר גבוה
חומרי מתכת בעלי טוהר גבוה הם חומרי מתכת עם רמות טוהר גבוהות במיוחד (בדרך כלל מעל 99.999%). המאפיינים העיקריים שלו כוללים מבנה גביש שלם ביותר, תכולת טומאה נמוכה מאוד ומוליכות חשמלית ותרמית מעולה. הכנת חומרים מתכתיים בעלי טוהר גבוה היא תובענית ובדרך כלל כוללת שלבי תהליכים מרובים, כגון התכת ואקום וטיהור אלקטרוכימי, כדי להבטיח דרגה גבוהה של טוהר.
2. אזורי יישום לחומרים מתכתיים בעלי טוהר גבוה
חומרי מתכת טוהר גבוהה נמצאים בשימוש נרחב בתחומים רבים, מתוכם תעשיית האלקטרוניקה היא אחד מתחומי היישום העיקריים. בתהליך ייצור המעגלים המשולב, השימוש במתכות טוהר גבוה כחומר הבסיסי יכול להבטיח את האמינות והביצועים הגבוהים של מכשירים אלקטרוניים. התחום הרפואי משתמש גם בתאימות הביולוגית של מתכות טוהר גבוה להכנת שתלים מתכתיים בעלי טוהר גבוה, כמו מפרקים מלאכותיים וחומרים משקמים שיניים. בנוסף, בתחום האופטו-אלקטרוניקה, ייצור מוליכים למחצה, תאים סולאריים וכו ', חומרי מתכת טוהרים גבוהים ממלאים גם הם תפקיד חשוב ויש להם ערך יישום חשוב. במקביל, שדות יישומים אלה גם הציגו דרישות גבוהות במיוחד על טוהר, יציבות ומוליכות של חומרי מתכת בעלי טוהר גבוה, המקדמים את ההתפתחות והחדשנות המתמשכת של טכנולוגיית הכנת חומרי מתכת גבוהה.
שנית, סקירת טכנולוגיית היתוך הוואקום
1. עיקרון בסיסי להמיס
התכה ואקום היא שיטה חשובה להכנת מתכת, העיקרון הבסיסי הוא למקם את דגימות המתכת בוואקום גבוה או בסביבת לחץ נמוך מאוד, דרך חימום ההיתוך המתכת ואז קירור והתמצקות, על מנת להשיג תכולת טווח גבוהה, עם חומרי מתכת. ליבת התהליך היא להשתמש בסביבת הוואקום כדי להימנע מהמתכת המגיבה עם חמצן, חנקן וזיהומים אחרים באוויר, ובכך להפחית את ערבוב הזיהומים. נמס ואקום לא רק דורש סביבת תהליכים טהורה ביותר, אלא גם שליטה מדויקת על הטמפרטורה, הלחץ והפרמטרים האחרים כדי להבטיח את טוהר האחידות של חומר המתכת.
2. סיווג ומאפיינים של התכה ואקום
ניתן לחלק את התכה של ואקום להיתוך קשת ואקום, היתוך אינדוקציה ואקום ולהיתוך קרני אלקטרונים ואקום בהתאם למאפייני תהליכים שונים ואזורי יישום. התכה של קשת ואקום היא השימוש באפקט טמפרטורה גבוהה של קשת חשמלית של תהליך ההיתוך של מדגם המתכת. התכה של אינדוקציה ואקום משתמשת בעקרון חימום האינדוקציה כדי לייצר זרם אינדוקציה על פני דגימות מתכת באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית לחימום ולהמיס אותם. התכה של קרני אלקטרונים ואקום היא קרן אלקטרונים בעלת אנרגיה גבוהה ישירות על פני דגימות המתכת תהיה מחוממת ומומסת. לסוגים שונים של שיטות התכה של ואקום יש מאפיינים משלהם, אך כולם נמצאים בסביבת ואקום גבוהה כדי לממש את טוהר ההיתוך המתכת. טכנולוגיית התכה ואקום הפכה לאחד האמצעים החשובים ביותר להכנת מתכות טוהר גבוה בגלל תהליך ההכנה הטהור ביותר שלה והתכונות המצוינות של החומרים המוכנים.
שלישית, טכנולוגיית המפתח בהיתוך הוואקום
1. טכנולוגיית בקרת סביבת ואקום
טכנולוגיית בקרת סביבת ואקום כוללת בעיקר תחזוקה גבוהה ואקום ובקרת גז. בהיתוך ואקום, שמירה על סביבת ואקום גבוהה היא הבסיס להבטיח את הטוהר הגבוה של חומרי מתכת. תחזוקת ואקום גבוהה היא באמצעות משאבת ואקום מתקדמת וטכנולוגיית איטום כדי להבטיח שתהליך ההיתוך בתוך ריכוז הגז של המערכת יהיה נמוך מאוד. בקרת גז מדויקת חיונית כדי למנוע כניסה של זיהום גז חיצוני לחומר המתכת. על ידי הצגת גזים אינרטיים או תערובות גז לתא ההיתוך ומעקב אחר זמן אמת באמצעות ציוד ניטור מקוון כמו ספקטרומטרים המוניים, ניתן לשלוט על הרכב הגזים ביעילות, מה שמסייע להימנע מתגובות חמצון ותהליכי זיהום אחרים ומבטיח טוהר גבוה של המתכת.
2. ציוד התכה ופרמטרים של תהליכים טכנולוגיית בקרת
תנור חשמלי הוא אחד מציוד הליבה של התכה ואקום, המשפיע ישירות על חימום וקירור מתכת בתהליך ההיתוך. זה מאוד קריטי לתכנן את מבנה הכבשן באופן סביר כדי להבטיח שדגימות המתכת מחוממות באופן שווה. מערכת בקרת תנור מתקדמת יכולה להבטיח את יציבות הטמפרטורה של המתכת במהלך התכה והתמצקות על ידי שליטה מדויקת בטמפרטורה. קצב הקירור משפיע ישירות על קצב גידול הגביש ומבנה הסריג. על ידי התאמת קצב הקירור, ניתן לשלוט בגודל וצורתם של גבישי המתכת, ובכך לשפר את התכונות המכניות וההומוגניות המבנית של חומר המתכת. קצב קירור שניתן לשליטה מאוד הוא פרמטר תהליך מפתח בטכנולוגיית התכה של ואקום.
3. טכנולוגיית הפרדה וטיהור של נוזל נוזלים
בתהליך התכה של ואקום, יתכן שיש מעט דחוס מוצק במתכת המותכת, כמו תחמוצות, תכלילים וכן הלאה. תהליך ההפרדה והטיהור של נוזלי הסיגים נועד להסיר את הזיהומים מהמתכת המותכת כדי לשפר את טוהר המתכת. באמצעות התכנון הסביר של מבנה הכבשן, יכול להפוך את ההפרדה האפקטיבית של נוזל ומתכת, שיטות נפוצות לשימוש בציקלון, שדה מגנטי וציוד אחר כדי להפריד בין נוזל הסיגים מהמתכת.
4. טכנולוגיית זיקוק וטיהור
הזיקוק הכימי הוא באמצעות תוספת של כמות מתאימה של חומר צמצום, חומר מחמצן וחומרים כימיים אחרים, כך שהזיהום במתכת המותכת ותגובתו, היווצרות גזים נדיפים או מומסים בסיגים, ובסופו של דבר מבינים את הסרת הזיהומים. זיקוק כימי דורש מדידה ובקרה מדויקת בכמות הכימיקלים שנוספו ותנאי התגובה כדי להבטיח את השפעת הזיקוק.
