Sissejuhatus musta räni toodetesse ja nende rakendamisse liivapritsimisel
Must ränion funktsionaalne ränimaterjal spetsiaalse pinnastruktuuriga, mis on nime saanud oma äärmiselt tugeva valguse neeldumisvõime ja ainulaadse mikro-nano pinnamorfoloogia järgi. Viimastel aastatel on pinnatöötluse täpsuse ja materjalide jõudlusnõuete paranemisega tipptasemel tootmises musta räni laialdaselt kasutatud fotogalvaanikas, optoelektroonikas, pooljuhtides, optiliste komponentide tootmises ja muudes valdkondades tänu oma suurepärastele füüsikalistele ja keemilistele omadustele. Samal ajal on must räni järk-järgult sisenenud pinna liivapritsi tööstusesse ja sellest on saanud uut tüüpi liivapritsimaterjal, millel on suurepärased omadused.
II. Musta räni põhiomadused
Must räni saadakse räni pinna töötlemisel mitmete mikro-nanostruktuuride ettevalmistamise tehnoloogiate abil (näiteks reaktiivne ioonsöövitus, metalliga abistatav keemiline söövitus, laserindutseeritud söövitus jne). Selle pinnal on tihe koonuse- või sammasstruktuur, mis võib valguse peegelduvust oluliselt vähendada. Peegeldusvõime nähtavas kuni lähiinfrapunakiirguse vahemikus võib olla isegi alla 1%, seega on see välimuselt tumemust.
Mustal ränil pole mitte ainult suurepärased optilised omadused, vaid ka kõrge kõvadus, kõrge puhtusaste, kulumiskindlus ja korrosioonikindlus. Selle osakeste struktuur on tugev ja sobib mitmeks tsükliks kiirete löögitingimuste korral. See toimib liivapritsimisel paremini kui traditsioonilised abrasiivid, nagu valge korund, pruun korund, kvartsliiv jne.
II. Musta räni eelised liivapritsimisel
Liivapritsimine on pinnatöötlusmeetod, mille puhul kasutatakse pinna puhastamiseks, oksiidikihi eemaldamiseks, karedamaks muutmiseks või dekoratiivsete efektide saavutamiseks kiiret liivavoolu. Mustal ränil kui suure jõudlusega abrasiivil on liivapritsimise valdkonnas ilmsed eelised:
1. Peen ja ühtlane pinnaefekt
Musta räniosakeste geomeetriline struktuur on korrapärane ja morfoloogia stabiilne. Pärast pihustamist võib see töödeldava detaili pinnale moodustada ühtlase ja järjepideva mati efekti. See töötlusefekt sobib eriti hästi selliste toodete jaoks nagu optiline klaas, läätsekorpus, alumiiniumisulamist konstruktsiooniosad jne, mille pinna konsistentsi ja välimuse nõuded on äärmiselt kõrged.
2. Kõrge kõvadus ja löögikindlus
Musta räni Mohsi kõvadus on 8,5 või kõrgem, purunemiskiirus liivapritsimisel on madal ja kasutusiga pikk. Võrreldes tavalise kvartsliiva või klaashelmestega on musta räni liivapritsimine tõhusam ja tugevama löögijõuga ning võimaldab lühikese ajaga sügavpuhastust ja karestamist.
3. Kõrge puhtusaste ja keskkonnakaitse
Musta räni puhtusaste on tavaliselt üle 99% ja see ei sisalda kahjulikke lisandeid, nagu vaba räni või raskmetallid. Liivapritsitöökojas on sellel madal tolmureostus ja see sobib eriti hästi kasutamiseks kõrge puhtusastmega tööstusharudes, nagu elektroonikakomponendid, meditsiiniseadmed ja pooljuhtide pakendid. Samal ajal on selle osakeste kuju stabiilne, tolmu teke on väike ja see on operaatorite tervisele ohutum.
4. Korduvkasutatav ja kulude poolest kontrollitav
Tänu oma kõrgele kõvadusele ja struktuurilisele stabiilsusele säilitab must räni ka pärast mitut tsüklit hea pihustusefekti, vähendades oluliselt materjali kadu. Suuremahulistes automaatsetes liivapritsimisseadmetes on must räni ökonoomsem.
III. Tüüpilised rakendusalad
Musta räni liivapritsiga abrasiive on laialdaselt kasutatud järgmistes valdkondades:
Täppisriistvara pinna matttöötlus: näiteks tipptasemel mobiiltelefoni keskraam, sülearvuti kest, nutikella kest ja muud alumiiniumisulamist tooted;
Optilise klaasi jäätumine: kasutatakse läätsede, filtrite, optiliste akende mattide ja kaunistuste jaoks;
Lennundus- ja sõjandusdetailid: oksiidikihi eemaldamine ilma suurust muutmata, et parandada katte haardumist;
Elektroonilise pakendi pinna söövitamine: parandab pakendi täpsust ja liidese haardumist;
Keraamiliste ja komposiitmaterjalide mikroliivapritsimine: pinna karestamine liimimistugevuse suurendamiseks.
III. Kokkuvõte
Liivapritsi tehnoloogia pideva arengu ja töötleva tööstuse liikumisega suurema täpsuse ja keskkonnakaitse poole ei suuda traditsioonilised liivapritsimaterjalid enam tipptasemel protsesside vajadusi rahuldada. Must räni kui funktsionaalne abrasiiv, millel on suur tugevus, madal peegeldus, kõrge puhtusaste ja keskkonnakaitse, on muutumas oluliseks täiendusmaterjaliks liivapritsi tööstuses. Olgu see siis täppistöötluses, optilise mati peal või elektroonikaseadmete töötlemisel, kosmoseseadmete pinna eeltöötluses ja muudes valdkondades, on must räni näidanud laialdasi rakendusvõimalusi.