Sebab teras mengapa rawatan permukaan diperlukan untuk ketulenan tinggi submikronserbuk mikro alumina(biasanya dengan saiz zarah antara 100nm dan 1 μm) ialah luas permukaan spesifiknya yang besar membawa kepada tenaga permukaan yang sangat tinggi. Sifat fizikal ini menyebabkan ia menunjukkan 'kesan sampingan' yang serius dalam keadaan tidak dirawat. Serbuk mikro alumina ketulenan tinggi submikron terdedah kepada penggumpalan kerana saiz zarahnya yang kecil, luas permukaan khusus yang besar dan tenaga permukaan yang tinggi, yang merupakan masalah biasa dalam penggunaannya. Untuk menyelesaikan masalah ini, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara komprehensif tiga dimensi fizik, kimia, dan teknologi, dan memilih penyelesaian penyahpolimeran yang paling sesuai.
Ini adalah kaedah teras untuk menyelesaikan masalah aglomerasi, bertujuan untuk mengubah sifat permukaan serbuk melalui kaedah kimia atau fizikal, mengurangkan tenaga permukaannya, atau memperkenalkan daya tolakan antara zarah.
① Ejen gandingan silane, ejen gandingan ester titanium, ejen gandingan ester aluminium, dll. adalah pilihan yang biasa digunakan. Mereka boleh bertindak balas dengan kumpulan hidroksil pada permukaan alumina untuk membentuk lapisan molekul organik, meningkatkan keserasian dan keterserakan mereka dalam sistem organik. Apabila memilih, perhatian harus diberikan kepada aktiviti hidrolisis dan kadar pemeluwapan agen gandingan untuk mengelakkan penggumpalan lebih teruk akibat "merapatkan" antara zarah yang disebabkan oleh tindak balas yang terlalu cepat.
② Sistem akueus penyebaran polimer: Penyebar anionik seperti natrium poliakrilat dan natrium heksametafosfat lebih disukai, yang menjana tolakan elektrostatik (kesan lapisan dua) melalui pengionan untuk menstabilkan serakan. Fasa minyak/sistem pelarut organik: Pilih dispersan dengan kumpulan alkil rantai panjang, seperti ester fosfat, natrium oleat, atau kopolimer blok berat molekul tinggi, yang terutamanya menghalang zarah daripada menghampiri melalui kesan halangan sterik.
③ Salutan bukan organik menggunakan kaedah sol gel untuk menyalut permukaan zarah alumina dengan lapisan nano SiO ₂ dan oksida lain untuk membentuk penghalang fizikal, dengan berkesan menghalang sentuhan langsung antara zarah.
Jumlah dispersant atau agen gandingan yang ditambah biasanya 0.5% -3% daripada jisim serbuk. Dos yang tidak mencukupi tidak dapat menutup permukaan zarah sepenuhnya, manakala dos yang berlebihan boleh membawa kepada penjerapan berbilang lapisan atau peningkatan kelikatan sistem, yang seterusnya menjejaskan prestasi. Cadangkan untuk menentukan dos optimum melalui eksperimen berskala kecil.
Atas dasar pengubahsuaian permukaan, digabungkan dengan proses fizikal yang sesuai, agregat yang terbentuk boleh tersebar dengan berkesan.
① Penyerakan ultrasonik menggunakan "kesan peronggaan" yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik dalam cecair untuk membentuk daya hentaman tempatan yang kuat, yang boleh memecahkan agregat lembut dengan berkesan. Sesuai untuk penyebaran buburan makmal atau kelompok kecil, kawalan suhu perlu diambil kira semasa pemprosesan untuk mengelakkan terlalu panas.
② Pengilangan bebola tenaga tinggi/pengilangan pasir dengan kuat membuka aglomerat melalui perlanggaran, ricih dan geseran antara medium pengisaran (seperti bola zirkonia) dan serbuk. Kaedah ini mempunyai kecekapan yang tinggi, tetapi ia memerlukan pengoptimuman kelajuan, nisbah bola kepada bahan, dan masa untuk mengelakkan pengisaran berlebihan yang memperkenalkan kekotoran atau merosakkan morfologi zarah.
Pengeringan adalah langkah utama yang membawa kepada penggumpalan sekunder. Semasa pengeringan tradisional, daya kapilari yang dihasilkan oleh penyejatan lembapan akan menarik zarah-zarah bersama-sama.
① Pengeringan beku terlebih dahulu membekukan ampaian yang mengandungi serbuk ke dalam keadaan pepejal, dan kemudian secara langsung menyublimkan ais dalam persekitaran vakum. Proses ini benar-benar mengelakkan penjanaan jambatan cecair dan daya kapilari, dan merupakan salah satu kaedah pengeringan terbaik untuk mengelakkan penggumpalan keras dan mendapatkan serbuk longgar.
② Pengeringan semburan boleh memperoleh zarah sfera dengan kecairan yang baik dengan mengatomkan buburan dan mengeringkannya dengan cepat. Kawalan tepat parameter seperti suhu udara masuk dan kelajuan pengabusan diperlukan, dan penyebar boleh ditambah ke buburan terlebih dahulu untuk membantu.
Berikut adalah kaedah yang disyorkan oleh juruteknik SAT NANO DANA berdasarkan kaedah dan peralatan pengeluaran syarikat.
| Dimensi |
Pengilangan Manik Basah |
Penghomogenan Tekanan Tinggi (HPH) |
Pengilangan Jet (Proses Kering) |
Ultrasonikasi |
| Prinsip Kerja |
Daya ricih dan hentaman daripada media pengisaran (cth., manik zirkonia/alumina). |
Penurunan tekanan serta-merta, hentaman halaju tinggi dan peronggaan. |
Perlanggaran zarah-ke-zarah berkelajuan tinggi didorong oleh udara termampat. |
Gelombang kejutan setempat dan jet mikro yang dihasilkan oleh peronggaan akustik. |
| Keupayaan Deaglomerasi |
Extreme: Mampu memecahkan kedua-dua aglomerat lembut dan aglomerat keras separa (leher tersinter). |
Kuat: Sangat berkesan untuk aglomerat lembut dan menapis gugusan sub-mikron. |
Sederhana: Terutamanya digunakan untuk memecahkan gugusan kasar dalam bentuk serbuk kering. |
Rendah hingga Sederhana: Hanya berkesan untuk aglomerat lembut/lemah; tidak berkesan untuk zarah tersinter. |
| Kawalan Ketulenan / Risiko Pencemaran |
Mencabar: Risiko haus daripada manik/pelapik. Memerlukan media alumina ketulenan tinggi dan pelapik untuk mengekalkan "Ketulenan Tinggi." |
Cemerlang: Proses tanpa media. Risiko pencemaran silang yang sangat rendah. |
Cemerlang: Tiada media pengisar digunakan. Mudah untuk menggunakan lapisan polimer atau seramik untuk mengelakkan pengambilan logam. |
Tertinggi: Kaedah bukan sentuhan (atau probe titanium ketulenan tinggi); memastikan sifar pencemaran luaran. |
| Taburan Saiz Zarah (JPA) |
Tersempit: Menyediakan tahap keseragaman saiz zarah tertinggi. |
Sempit: Keseragaman yang baik, terutamanya untuk buburan kelikatan rendah. |
Agak Luas: Kawalan yang kurang tepat ke atas pengedaran halus. |
Pembolehubah: Sangat bergantung pada keadaan awal dan kepekatan serbuk. |
| Aplikasi Biasa |
Salutan pemisah bateri li-ion, buburan penggilap CMP mewah, pes elektronik. |
Seramik halus termaju, penggilap wafer semikonduktor, salutan filem nipis khusus. |
Pengisi antara muka terma, serbuk semburan seramik, pra-pemprosesan kering bahan mentah. |
Persampelan skala makmal R&D, serakan aditif ketepatan, penyahudaraan akhir sebelum digunakan. |
