Введение в черные силиконовые продукты и их применение в пескоструйной обработке
Черный силикон– это функциональный кремниевый материал со специальной структурой поверхности, получивший название благодаря своей чрезвычайно высокой способности поглощать свет и уникальной микро- и наноструктуре поверхности. В последние годы, с повышением точности обработки поверхности и требований к эксплуатационным характеристикам материалов в высокотехнологичном производстве, чёрный кремний благодаря своим превосходным физическим и химическим свойствам широко используется в фотовольтаике, оптоэлектронике, производстве полупроводников, оптических компонентов и других областях. В то же время чёрный кремний постепенно проникает в сферу пескоструйной обработки поверхностей, став новым типом пескоструйного материала с превосходными характеристиками.
Ⅰ. Основные характеристики черного силикона
Черный кремний формируется путем обработки поверхности кремния с помощью ряда технологий подготовки микро- и наноструктур (таких как реактивное ионное травление, химическое травление с использованием металла, лазерное травление и т.д.). Его поверхность представляет собой плотную конусообразную или столбчатую структуру, что может значительно снизить отражательную способность света. Отражательная способность в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах может составлять менее 1%, поэтому он имеет темно-черный цвет.
Чёрный кремний обладает не только превосходными оптическими свойствами, но и такими преимуществами, как высокая твёрдость, чистота, износостойкость и коррозионная стойкость. Структура его частиц прочна и подходит для многократных циклов высокоскоростных ударов. Он демонстрирует лучшие результаты при пескоструйной обработке, чем традиционные абразивы, такие как белый корунд, коричневый корунд, кварцевый песок и т. д.
Ⅱ. Преимущества черного силикона при пескоструйной обработке
Пескоструйная обработка — это метод обработки поверхности, при котором высокоскоростной поток песка воздействует на поверхность для очистки, удаления оксидного слоя, придания шероховатости или создания декоративного эффекта. Будучи высокоэффективным абразивом, чёрный кремний обладает очевидными преимуществами в области пескоструйной обработки:
1. Тонкий и равномерный поверхностный эффект
Частицы черного кремния имеют регулярную геометрическую структуру и стабильную морфологию. После распыления они способны формировать равномерный и устойчивый матовый эффект на поверхности изделия. Такой эффект обработки особенно подходит для таких изделий, как оптическое стекло, корпуса линз, конструкционные детали из алюминиевых сплавов и т. д., к которым предъявляются чрезвычайно высокие требования к однородности поверхности и внешнему виду.
2. Высокая твердость и ударопрочность
Твёрдость чёрного кремния по шкале Мооса достигает 8,5 и выше, что снижает вероятность разрушения при пескоструйной обработке и увеличивает срок службы. По сравнению с обычным кварцевым песком или стеклянными шариками, пескоструйная обработка чёрным кремнием более эффективна и обладает большей ударной силой, позволяя за короткое время выполнить глубокую очистку и придать шероховатость.
3. Высокая чистота и экологичность
Чистота чёрного кремния обычно превышает 99%, и он не содержит вредных примесей, таких как свободный кремний или тяжёлые металлы. Он обеспечивает низкий уровень пылеобразования в пескоструйном цехе и особенно подходит для использования в отраслях с высокими требованиями к чистоте, таких как производство электронных компонентов, медицинских приборов и корпусирование полупроводников. При этом его частицы стабильны, пылеобразование низкое, и он безопасен для здоровья операторов.
4. Возможность повторного использования и контролируемые затраты
Благодаря высокой твёрдости и структурной стабильности чёрный кремний сохраняет хороший эффект распыления после нескольких циклов, значительно снижая потери материала. В крупногабаритном автоматическом пескоструйном оборудовании чёрный кремний демонстрирует более высокую экономичность.
Ⅲ. Типичные области применения
Черные силиконовые абразивы для пескоструйной обработки широко используются в следующих областях:
Прецизионная матовая обработка поверхности оборудования: например, средняя рамка мобильного телефона высокого класса, корпус ноутбука, корпус смарт-часов и другие изделия из алюминиевого сплава;
Матирование оптического стекла: используется для матирования и декорирования линз, фильтров, оптических окон;
Детали аэрокосмической и военной техники: удаление оксидного слоя без изменения размера для улучшения адгезии покрытия;
Травление поверхности электронных корпусов: повышение точности корпуса и адгезии интерфейса;
Микропескоструйная обработка керамических и композитных материалов: придание поверхности шероховатости для повышения прочности сцепления.
4. Резюме
В связи с непрерывным развитием технологий пескоструйной обработки и стремлением обрабатывающей промышленности к повышению точности и повышению уровня защиты окружающей среды, традиционные материалы для пескоструйной обработки уже не отвечают требованиям высокотехнологичных процессов. Чёрный кремний, являясь функциональным абразивом с высокой прочностью, низким отражением, высокой чистотой и экологичностью, становится важным инновационным материалом в пескоструйной промышленности. Чёрный кремний продемонстрировал широкие перспективы применения в прецизионном производстве, оптическом матировании, обработке электронных устройств, предварительной обработке поверхностей аэрокосмического оборудования и других областях.