Перспективные направления развития и технологические прорывы в области микропорошка белого корунда
Войдя в цех высокоточной обработки в Шэньчжэне, Ли Гун забеспокоился о микроскопе — на поверхности партии керамических подложек, используемых для линз литографических машин, были обнаружены царапины наноразмерного уровня. После замены недавно разработанного низконатриевого материалабелый корундовый микропорошокПосле обработки полировальной жидкостью от производителя царапины чудесным образом исчезли. «Этот порошок словно имеет глаза и „кусает“ только неровности, не повреждая поверхность!» Он невольно хлопнул себя по лбу и восхитился. Эта сцена отражает технологическую трансформацию, которую переживает индустрия микропорошка белого корунда. Когда-то пыльные «промышленные зубы» превращаются в «наноскальпели» для высокотехнологичного производства.
1. Текущие проблемы отрасли: Микропорошковая промышленность на перепутье трансформации
Мировой рынок микропорошка белого корунда, похоже, переживает бум – Китай, как крупнейший производитель, обеспечивает более 60% мирового производства, а объем рынка превысит 10 миллиардов долларов в 2022 году. Но когда вы заходите на завод в Гунъи, провинция Хэнань, руководители качают головой, глядя на запасы: «Недорогие товары не продаются, а товары премиум-класса не производятся». Это выявляет две основные дилеммы в отрасли:
Избыточные производственные мощности в нижнем ценовом сегменте: традиционные микропорошковые продукты сильно гомогенизированы, попали в водоворот ценовой войны, и рентабельность упала ниже 10%.
Предложение товаров премиум-класса недостаточно:Микропорошок полупроводникового качестваСтрана по-прежнему зависит от импорта, и продукция одного международного производителя с чистотой 99,99% продается по цене до 500 000 юаней за тонну, что в 8 раз выше, чем у отечественной продукции.
Более серьезной проблемой является то, что экологическая проблема усугубляется. В прошлом году старый завод в Цзибо, провинция Шаньдун, был оштрафован на 1,8 миллиона юаней за превышение допустимых норм выбросов отопительных газов в печи для обжига. Начальник горько усмехнулся: «Затраты на охрану окружающей среды съедают прибыль, но если не установить новое оборудование, придется закрыться!» 8 Когда конечные потребители начали требовать сертификаты углеродного следа, эра экстенсивного производства вступила в обратный отсчет.
2. Технологические прорывы: Идут четыре сражения.
(1) Наноразмерная подготовка: борьба за превращение «микропорошка» в «мелкодисперсный порошок»
Конкуренция по размеру частиц: ведущие компании достигли массового производства микропорошков размером менее 200 нанометров, что всего на один диаметр больше, чем у нового коронавируса (около 100 нанометров).
Прорыв в технологии дисперсии: запатентованный компанией Hanshou Jincheng процесс гидравлической седиментационной классификации решает проблему агломерации частиц путем добавления композитного диспергатора, уменьшая дисперсию размеров частиц одной и той же партии продукции с ±30% до ±5%.
Контроль морфологии: Сферизация позволяет заменить трение скольжения микропорошком, и частота повреждений при полировке снижается на 70%.6. Инженер из японской компании описал это так: «Это как заменить гравий стеклянными бусинами, и вероятность появления царапин естественным образом резко снижается».
(2) Революция низкого содержания натрия: чистота определяет ценность
В полупроводниковой промышленности очень не любят ионы натрия – загрязнение натрием размером с крупинку соли может разрушить целую кремниевую пластину. Белый корундовый порошок с низким содержанием натрия (содержание Na2O ≤ 0,02%) стал очень востребованным товаром:
Модернизация технологии дуговой плавки: применяется плавка в инертном газе, что увеличивает степень испарения натрия на 40%.
План замещения сырья: каолин используется вместо боксита, а содержание натрия естественным образом снижается более чем на 60%.
Несмотря на то, что цена этого типа продукции в 3 раза выше, чем у обычного порошка, она находится в дефиците. Линия по производству низкосолевого порошка, недавно запущенная на заводе в провинции Цзянси, имеет заказы до 2026 года.
(3)Экологичное производствомудрость, продиктованная необходимостью защиты окружающей среды
Переработка сырья: Технология переработки отходов шлифовальных кругов позволяет увеличить степень переработки отходов порошка до 85%, снижая затраты на 4000 юаней за тонну.
Технологическая революция: технология производства сухих порошков полностью заменяет влажный метод, а сброс сточных вод сводится к нулю. Предприятия провинции Хэнань внедрили систему рекуперации отработанного тепла, и потребление энергии снизилось на 35%.
Переработка твердых отходов: Завод в Ляочэне, провинция Шаньдун, перерабатывает отходы шлака в огнеупорные строительные материалы, что приносит ему ежегодный доход в размере 2 миллионов юаней. Руководитель пошутил: «Раньше защита окружающей среды была способом купить безопасность, а теперь это новый способ заработать деньги».
(4) Интеллектуальное производство: скачок в точности, основанный на данных
В цифровом цехе компании Zhengzhou Xinli на большом экране в режиме реального времени отображается кривая распределения размеров частиц микропорошка. «Система сортировки с использованием искусственного интеллекта может динамически регулировать параметры воздушного потока, благодаря чему процент годной продукции возрастает с 82% до 98%», — сказал технический директор, указывая на работающее оборудование. 6. Онлайн-мониторинг лазерного анализатора размеров частиц в сочетании с алгоритмом машинного обучения позволяет получать обратную связь второго уровня о колебаниях качества, полностью отказываясь от традиционного режима «постпроверочного контроля».
3. Поле боя будущего: впечатляющая трансформация от шлифовальных кругов к щепкам.
следующий «золотая трасса«Раскрывается» микропорошок белого корунда:
Упаковка полупроводников: используется для утонения и полировки кремниевых пластин, ежегодный темп роста мирового спроса составляет более 25%.
Новая энергетическая область: в качестве материала для покрытия сепаратора литиевых батарей, улучшает термостойкость и ионную проводимость.
Биомедицина: нанополировка керамических реставраций зубов с требуемой точностью 0,1 микрона.
Эволюция белого корундового микропорошка — это микрокосм модернизации китайской промышленности. Когда старый завод в Цзибо использовал 3D-печать для восстановления системы циркуляции в печи для обжига, и когда команда из Китайской академии наук вырастила в лаборатории монокристаллические микросферы оксида алюминия, исход этой «микрометровой войны» определялся уже не текущими производственными мощностями, а тем, кто сможет определить краеугольный камень будущего производства с нанометровой точностью.