1. تعريف وخصائص المواد المعدنية عالية النقاء
المواد المعدنية عالية النقاء هي مواد معدنية ذات مستويات عالية للغاية من النقاء (عادة ما تكون أعلى من 99.999 ٪). تشمل خصائصها الرئيسية بنية بلورية كاملة للغاية ، ومحتوى شوائب منخفض للغاية والتوصيل الكهربائي والحراري الممتاز. إن إعداد المواد المعدنية عالية النقاء يتطلب الأمر وعادة ما يتضمن خطوات عملية متعددة ، مثل صهر الفراغ والتنقية الكهروكيميائية ، لضمان درجة عالية من النقاء.
2. مجالات التطبيق للمواد المعدنية عالية النقاء
تستخدم المواد المعدنية عالية النقاء على نطاق واسع في العديد من المجالات ، والتي تعد صناعة الإلكترونيات واحدة من مجالات التطبيق الرئيسية. في عملية تصنيع الدوائر المتكاملة ، يمكن أن يضمن استخدام المعادن العالية لأن المادة الأساسية موثوقية الأجهزة الإلكترونية والأداء العالي. يستخدم المجال الطبي أيضًا التوافق الحيوي للمعادن عالية النقاء لإعداد زراعة المعادن عالية النقاء ، مثل المفاصل الاصطناعية والمواد التصالحية للأسنان. بالإضافة إلى ذلك ، في مجال الإلكترونيات الضوئية ، تلعب تصنيع أشباه الموصلات ، والخلايا الشمسية ، وما إلى ذلك ، أن المواد المعدنية عالية النقاء تلعب دورًا مهمًا ولها قيمة تطبيق مهمة. في الوقت نفسه ، طرحت حقول التطبيق هذه المتطلبات العالية للغاية على نقاء واستقرار المواد المعدنية عالية النقاء ، والتي تعزز التطوير المستمر والابتكار لتكنولوجيا تحضير المواد المعدنية العالية.
ثانياً ، نظرة عامة على تكنولوجيا ذوبان الفراغ
1. Vacuum ذوبان المبدأ الأساسي
يعتبر ذوبان الفراغ طريقة مهمة لإعداد المعادن ، والمبدأ الأساسي هو وضع عينات معدنية في بيئة فراغ عالية أو منخفضة للغاية ، من خلال تسخين ذوبان المعادن ثم التبريد والتصلب ، من أجل الحصول على محتوى عالي النقاء من المواد المعدنية. يتمثل جوهر العملية في استخدام بيئة الفراغ لتجنب رد فعل المعدن مع الأكسجين والنيتروجين وغيرها من الشوائب في الهواء ، مما يقلل من خلط الشوائب. لا يتطلب ذوبان الفراغ بيئة عملية نقية للغاية فحسب ، بل يتطلب أيضًا التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط والمعلمات الأخرى لضمان نقاء وتوحيد المادة المعدنية.
2. تصنيف وخصائص ذوبان الفراغ
يمكن تقسيم ذوبان الفراغ إلى ذوبان القوس الفراغي ، وذوبان تحريض الفراغ وذوبان شعاع الإلكترون الفراغي وفقًا لخصائص العملية المختلفة ومجالات التطبيق. ذوبان قوس الفراغ هو استخدام تأثير درجات الحرارة العالي القوس الكهربائي لعملية ذوبان عينة المعادن. يستخدم ذوبان الحث الفراغي مبدأ التدفئة الحثية لتوليد تيار التعريفي على سطح العينات المعدنية من خلال الحث الكهرومغناطيسي للتسخين وإذابةها. ذوبان شعاع الإلكترون الفراغي هو شعاع إلكترون عالي الطاقة مباشرة على سطح العينات المعدنية سيتم تسخينها وعملية ذاب. الأنواع المختلفة من طرق ذوبان الفراغ لها خصائصها الخاصة ، ولكن جميعها في بيئة فراغ عالية لتحقيق نقاء ذوبان المعادن. أصبحت تقنية ذوبان الفراغ واحدة من أهم الوسائل لإعداد المعادن عالية النقاء بسبب عملية التحضير النقي للغاية والخصائص الممتازة للمواد المعدة.
ثالثًا ، التكنولوجيا الرئيسية في ذوبان الفراغ
1. تقنية التحكم في البيئة الفراغية
تشمل تكنولوجيا التحكم في بيئة الفراغ بشكل أساسي صيانة الفراغ العالية والتحكم في الغاز. في ذوبان الفراغ ، يعد الحفاظ على بيئة فراغ عالية الأساس لضمان ارتفاع نقاء المواد المعدنية. تتم صيانة الفراغ العالية من خلال مضخة الفراغ المتقدمة وتكنولوجيا الختم لضمان أن تكون عملية الانصهار داخل تركيز غاز النظام منخفضة للغاية. يعد التحكم الدقيق للغاز ضروريًا لمنع شوائب الغاز الخارجية من دخول المادة المعدنية. من خلال إدخال الغازات الخاملة أو خلطات الغاز في غرفة الانصهار ومراقبتها في الوقت الفعلي باستخدام معدات المراقبة عبر الإنترنت مثل مطيافات الكتلة ، يمكن التحكم في تكوين الغازات بشكل فعال ، مما يساعد على تجنب تفاعلات الأكسدة وعمليات التلوث الأخرى ويضمن ارتفاع نقاء المعدن.
2. معدات الذوبان ومعلمات العملية تكنولوجيا التحكم
يعد الفرن الكهربائي أحد المعدات الأساسية للذوبان الفراغي ، مما يؤثر بشكل مباشر على تسخين وتبريد المعدن في عملية الانصهار. من الأهمية بمكان تصميم بنية الفرن بشكل معقول لضمان تسخين عينات المعادن بالتساوي. يمكن أن يضمن نظام التحكم في الفرن المتقدم استقرار درجة حرارة المعدن أثناء الانصهار والتصلب من خلال التحكم في درجة الحرارة بدقة. يؤثر معدل التبريد بشكل مباشر على معدل نمو البلورة وهيكل الشبكة. عن طريق ضبط معدل التبريد ، يمكن التحكم في حجم وشكل البلورات المعدنية ، وبالتالي تحسين الخواص الميكانيكية والتجانس الهيكلي للمواد المعدنية. معدل التبريد الذي يمكن التحكم فيه للغاية هو معلمة عملية رئيسية في تقنية ذوبان الفراغ.
3. تقنية فصل الخبث السائل وتنقية
في عملية ذوبان الفراغ ، قد يكون هناك بعض الخبث الصلب غير قابل للذوبان في المعدن المنصهر ، مثل الأكاسيد ، الادراج وما إلى ذلك. تهدف عملية فصل وتنقية الخبث السائل إلى إزالة الشوائب من المعدن المنصهر لتحسين نقاء المعدن. من خلال التصميم المعقول لهيكل الفرن ، يمكن أن يجعل هذه الخبث السائل والمعادن فصلًا فعالًا ، والطرق الشائعة لاستخدام الإعصار والمجال المغناطيسي وغيرها من المعدات لفصل سائل الخبث عن المعدن.
4. التكنولوجيا وتنقية التكنولوجيا
يتم التكرير الكيميائي من خلال إضافة كمية مناسبة من عامل التخفيض ، وعامل الأكسدة والمواد الكيميائية الأخرى ، بحيث الشوائب في المعدن المنصهر وتفاعله ، وتشكيل الغازات المتطايرة أو الذوبان في الخبث ، وتحقق في النهاية إزالة الشوائب. يتطلب التكرير الكيميائي قياسًا دقيقًا والتحكم في كمية المواد الكيميائية المضافة وظروف التفاعل لضمان تأثير التكرير.
