Ho visto un rapporto del genere molto tempo fa: scienziati provenienti da Germania, Giappone e altri paesi hanno impiegato 5 anni e speso quasi 10 milioni di yuan per creare una palla realizzata in materiale di silicio-28 di elevata purezza. Questa sfera di silicio puro da 1 kg richiede lavorazione, molatura e lucidatura di altissima precisione, misurazioni di precisione (sfericità, rugosità e qualità), si può dire che sia la palla più rotonda al mondo.
Presentiamo il processo di lucidatura ultrapreciso.
01 La differenza tra levigare e lucidare
Rettifica: utilizzando particelle abrasive rivestite o pressate sull'utensile abrasivo, la superficie viene rifinita mediante il movimento relativo dell'utensile abrasivo e del pezzo sotto una certa pressione. La macinazione può essere utilizzata per lavorare vari materiali metallici e non metallici. Le forme delle superfici lavorate comprendono superfici piane, cilindriche e coniche interne ed esterne, superfici sferiche convesse e concave, filettature, superfici dentali e altri profili. La precisione di elaborazione può raggiungere IT5~IT1 e la rugosità superficiale può raggiungere Ra0,63~0,01μm.
Lucidatura: metodo di lavorazione che riduce la rugosità superficiale del pezzo mediante azione meccanica, chimica o elettrochimica per ottenere una superficie lucida e liscia.
La differenza principale tra i due è che la finitura superficiale ottenuta con la lucidatura è superiore a quella della molatura e si possono utilizzare metodi chimici o elettrochimici, mentre la molatura utilizza fondamentalmente solo metodi meccanici e la granulometria dell'abrasivo utilizzata è più grossolana di quella utilizzata per la lucidatura. lucidatura. Cioè, la dimensione delle particelle è grande.
02 Tecnologia di lucidatura ad altissima precisione
La lucidatura ad altissima precisione è l'anima della moderna industria elettronica
La missione della tecnologia di lucidatura ultraprecisa nella moderna industria elettronica non è solo quella di appiattire materiali diversi, ma anche di appiattire materiali multistrato, in modo che wafer di silicio di pochi millimetri quadrati possano formare decine di migliaia di VLSI composti da milioni di transistor. Ad esempio, il computer inventato dall’uomo è passato da decine di tonnellate a centinaia di grammi oggi, cosa che non può essere realizzata senza una lucidatura ultraprecisa.
Prendendo come esempio la produzione dei wafer, la lucidatura è l'ultima fase dell'intero processo, lo scopo è quello di migliorare i piccoli difetti lasciati dal precedente processo di lavorazione dei wafer per ottenere il miglior parallelismo. L'odierno livello dell'industria dell'informazione optoelettronica richiede requisiti di parallelismo sempre più precisi per i materiali del substrato optoelettronico come lo zaffiro e il silicio monocristallino, che hanno raggiunto il livello nanometrico. Ciò significa che anche il processo di lucidatura è entrato nel livello di ultraprecisione dei nanometri.
Quanto sia importante il processo di lucidatura ad alta precisione nella produzione moderna, i suoi campi di applicazione possono spiegare direttamente il problema, tra cui la produzione di circuiti integrati, apparecchiature mediche, ricambi auto, accessori digitali, stampi di precisione e settore aerospaziale.
La migliore tecnologia di lucidatura è padroneggiata solo da pochi paesi come gli Stati Uniti e il Giappone
Il dispositivo principale della lucidatrice è il “disco abrasivo”. La lucidatura ad altissima precisione ha requisiti quasi severi sulla composizione del materiale e sui requisiti tecnici del disco abrasivo nella lucidatrice. Questo tipo di disco in acciaio sintetizzato da materiali speciali non solo deve soddisfare la precisione a livello nanometrico del funzionamento automatico, ma deve anche avere un coefficiente di dilatazione termica accurato.
Quando la lucidatrice funziona ad alta velocità, se l'espansione termica provoca la deformazione termica del disco abrasivo, la planarità e il parallelismo del substrato non possono essere garantiti. E questo tipo di errore di deformazione termica che non può essere consentito che si verifichi non è di pochi millimetri o pochi micron, ma di pochi nanometri.
Allo stato attuale, i principali processi di lucidatura internazionali come quelli degli Stati Uniti e del Giappone possono già soddisfare i requisiti di lucidatura di precisione delle materie prime per substrati da 60 pollici (che sono di grandi dimensioni). Sulla base di ciò, hanno padroneggiato la tecnologia di base dei processi di lucidatura ad altissima precisione e hanno afferrato saldamente l'iniziativa nel mercato globale. . In effetti, la padronanza di questa tecnologia controlla in larga misura anche lo sviluppo dell’industria manifatturiera dell’elettronica.
Di fronte a un blocco tecnico così rigido, nel campo della lucidatura di ultraprecisione, il mio Paese al momento può solo condurre una ricerca personale.
Qual è il livello della tecnologia di lucidatura ultraprecisa della Cina?
In effetti, nel campo della lucidatura ad alta precisione, la Cina non è priva di risultati.
Nel 2011, il “Materiale standard per la dimensione delle particelle della microsfera di ossido di cerio e la sua tecnologia di preparazione” sviluppato dal team del Dr. Wang Qi del Centro nazionale per le scienze su scala nanometrica dell’Accademia cinese delle scienze ha vinto il primo premio del China Petroleum and Chemical Industry Premio per l'invenzione tecnologica della Federazione e relativi materiali standard con dimensioni delle particelle su scala nanometrica. Ottenuto la licenza nazionale per gli strumenti di misurazione e il certificato nazionale di sostanza standard di prima classe. L'effetto del test di produzione della lucidatura ultraprecisa del nuovo materiale a base di ossido di cerio ha superato in un colpo solo i materiali tradizionali stranieri, colmando il divario in questo campo.
Ma il dottor Wang Qi ha detto: “Ciò non significa che siamo arrivati al vertice in questo campo. Per l'intero processo è disponibile solo il liquido lucidante, ma non la lucidatrice ultraprecisa. Al massimo vendiamo solo materiali”.
Nel 2019, il gruppo di ricerca del professor Yuan Julong dell'Università di Tecnologia di Zhejiang ha creato la tecnologia di lavorazione chimico-meccanica abrasiva semifissa. La serie di lucidatrici sviluppate è stata prodotta in serie da Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. e è stata identificata come vetro per iPhone4 e iPad3 da Apple. L'unica attrezzatura di lucidatura di precisione al mondo per la lucidatura del backplane di pannelli e leghe di alluminio, oltre 1.700 lucidatrici vengono utilizzate per la produzione in serie delle lastre di vetro dell'iPhone e dell'iPad di Apple.
Il fascino della lavorazione meccanica sta proprio in questo. Per perseguire quote di mercato e profitti, devi fare del tuo meglio per raggiungere gli altri, e il leader tecnologico migliorerà e migliorerà sempre, per essere più raffinato, per competere e recuperare costantemente, e per promuovere il grande sviluppo di tecnologia umana.
Orario di pubblicazione: 08-marzo-2023
