Жасыл кремний карбидінің микроұнтағы: жоғары өнімді абразивтердің өсіп келе жатқан жұлдызы
Бүгін абразивті отбасындағы тағы бір маңызды ойыншы туралы талқылауды жалғастырайық—жасыл кремний карбидінің микроұнтағы... Біз, сала мамандары, оны жеке «Халк» деп атаймыз және бұл атау тым ерекше деп ойламаймыз; оның мүмкіндіктері шынымен де сол атауға сай келеді. Жақында біз ақ балқытылған алюминий оксидін мұқият талқыладық; ол әдемі және таза жұмыс жасайтын мұқият сарай шебері сияқты. Бірақ бүгінгі «Халк» шайқасқа аттанған, қиын шайқастарға маманданған және ең қиын қиындықтарды жеңетін авангард генералына көбірек ұқсайды. Неліктен ол «көтеріліп келе жатқан жұлдыз» деп аталады? Бірінші себеп - оның «беріктігі».
Жасыл кремний карбиді кәдімгі абразивтер арасында ең жоғары қаттылыққа ие, Моос қаттылығы 9,5 құрайды, бұл гауһардан сәл ғана төмен. Бұл 0,5 айырмашылықты бағаламаңызақ балқытылған алюминий оксиді; кейбір аса қатты материалдармен жұмыс істегенде, бұл үлкен өзгеріс әкеледі. Жаңа материалдар үнемі пайда болып отырады: кремний карбиді керамикасы, алюминий нитриді, сапфир әйнегі, фотоэлектрлік кремний пластиналары, цементтелген карбид — әрқайсысы алдыңғысынан қаттырақ. Кәдімгі абразивтерді қолдану тасты темір парақпен қырумен бірдей — көп еңбекті қажет етеді және тиімсіз.
Бірақ жасыл кремний карбидінің микроұнтағымен бұл өте қолайлы. Оның айқын, өткір жиектері миниатюралық гауһар кескіш құралдар сияқты жұмыс істейді, бұл қиын материалдарды тиімді түрде «шайнайды». Әсіресе фотоэлектрлік өнеркәсіпте қатты және сынғыш монокристалды және поликристалды кремний құймаларын кескенде, оның өндіріс желілерінің үлкен бөлігінде қолданылатынын көресіз. Онсыз шығындар мен өндіріс тиімділігі төмендемейді. Мұны «бір нәрсенің екіншісін бағындыруы» деп атайды.
Сонымен қатар, оның жылу өткізгіштігі шынымен де керемет.
Бұл материалдың өзі тамаша жылу өткізгіш болып табылады. Бұл ұнтақтау процестеріндегі үлкен артықшылық. Елестетіп көріңізші, жоғары жылдамдықты ұнтақтау бірден көп мөлшерде жылу шығарады. Егер бұл жылу таралмай, дайындаманың ішінде қалып қойса, бұл апатты жағдай: дайындаманың беті «жануға» және жарылуға бейім; металл бөлшектер күйіп, қаттылығын өзгертуі мүмкін; ал дәлдіктегі компоненттердің өлшемдері жылулық кеңею мен жиырылу салдарынан дәл болмауы мүмкін.
Жасыл кремний карбидінің микроұнтағы кіріктірілген «миниатюралық жылу тарату жүйесі» сияқты жұмыс істейді, жылуды ұнтақтау аймағынан тез өткізеді, өңдеу аймағының температурасын тиімді түрде төмендетеді. Бұл қызып кетуден туындаған дайындамаға келтірілетін зақымды азайтады, өңдеу сапасын қамтамасыз етеді. Бұл, әсіресе жылуға өте сезімтал материалдар мен бөлшектер үшін өте маңызды сипаттама.
Сонымен қатар, оның «өздігінен қайрау» қасиеті жұмысты үнемі өткір ұстайды.
Жақсы абразивтер «бір реттік» өнім емес; олар ұзақ уақытқа жарамды болуы керек. Дегенменжасыл кремний карбидінің бөлшектеріқатты және сынғыш болғандықтан, ұнтақтау күшінің әсерінен күңгірт бөлшектер ыдырап, жұмысын жалғастыру үшін жаңа, өткір жиектерді ашады. Бұл сипаттама «өздігінен өткірлену» деп аталады.
Бұл механикалық қарындашты қолдануға ұқсас; ол күңгірттенген кезде, сіз оны қайтадан басасыз, сонда сурет салуды жалғастыру үшін жаңа қарындаш пайда болады. Бұл бүкіл өңдеу кезінде оның кесу қабілеті уақыт өте келе күңгірттенбей, салыстырмалы түрде жаңа және күшті болып қалатынын білдіреді. Өңдеу тиімділігі тұрақты, ал дайындаманың бетінің сапасы біркелкі, бұл басында сапасы жақсарып, кейін нашарлайтын жағдайды болдырмайды. Бұл қазіргі заманғы, ірі көлемді, автоматтандырылған өндіріс үшін өте маңызды.
Сізге шынайы оқиғаны айтып берейін.
Өткен жылы жоғары өнімді қозғалтқыш форсункаларын шығаратын зауыт маған хабарласты. Олардың форсункалары өте жоғары қаттылықтағы арнайы керамикадан жасалған. Өңдеу үшін кәдімгі абразивтерді пайдалану тым тиімсіз және қымбат болды, немесе бетінің сапасы төмен болды, көбінесе микрожарықтар пайда болды. Кейінірек олар ұсақтап тегістеу және жылтырату үшін жасыл кремний карбидінің микроұнтағын қолданып көрді, нәтижесі бірден болды. Тиімділік 30-40%-ға артып қана қоймай, ең бастысы, микроскоп астында дайындама бетіндегі зақымдану қабаты көрінбеді, ал өнімділік деңгейі күрт өсті. Кейінірек олардың бастығы: «Жұмыс қиын болмаған сияқты; біз тек дұрыс жабдықты таңдамадық», - деп қынжылды.
Көріп отырсыз ба, бұл «Халктың» күші - оның сараптама саласында ол басқалар шеше алмайтын мәселелерді шеше алады.
Әрине, бұл «авангард генералдың» өзіндік ерекшеліктері жоқ емес. Қатты болғанымен, беріктігі салыстырмалы түрде нашар, бұл оны сынғыш етеді. Сондықтан, кейбір жоғары беріктікке ие материалдармен, мысалы, белгілі бір болаттармен жұмыс істегенде, ол ақ балқытылған алюминий оксиді сияқты жақсы жұмыс істемеуі мүмкін. Сонымен қатар, оның изумруд жасыл түсі аз мөлшерде қоспалардан туындайды; аса химиялық тазалықты қажет ететін жартылай өткізгіш жылтырату процестерінде тіпті таза материалдар қажет болуы мүмкін. Бірақ бұл оның қатты және сынғыш материалдарды өңдеудегі басым рөлін төмендетпейді.
Неліктен ол «көтеріліп келе жатқан жұлдыз» болып саналады? Қазіргі және болашақ салалық үрдістерге қараңызшы: үшінші буын жартылай өткізгіштері (кремний карбиді, галлий нитриді), фотоэлектрлік жаңа энергия, аэроғарыштық керамика, жоғары сапалы оптикалық әйнек... осы күн шығу салаларының көпшілігі қатты және сынғыш негізгі өңдеу материалдарына сүйенеді. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағы - бұл күрделі мәселелерді шешуге арналған ең қолайлы және тиімді құралдардың бірі.
Оның әлеуеті осы жоғары технологиялық салалармен қатар өсіп келеді. Бұл салалар дамыған сайын, жоғары өнімді жасыл кремний карбидінің микроұнтағына деген сұраныс үздіксіз болады. Біздің абразивті өнеркәсібіміз де оның бөлшектерін біркелкі ету және бетін өңдеуді жақсарту жолдарын үнемі зерттеп келеді, осылайша ол осы перспективалы дәуірде одан да жарқырай алады.