Osnovni razlog zašto je površinska obrada neophodna za submikronsku visoku čistoćumikro prah glinice(obično s veličinom čestica između 100 nm i 1 μm) je da njegova ogromna specifična površina dovodi do iznimno visoke površinske energije. Ovo fizičko svojstvo uzrokuje da pokazuje ozbiljne 'nuspojave' u neliječenom stanju. Submikronski mikroprah glinice visoke čistoće sklon je aglomeraciji zbog svoje male veličine čestica, velike specifične površine i visoke površinske energije, što je čest problem u njegovoj primjeni. Za rješavanje ovog problema potrebno je sveobuhvatno razmotriti tri dimenzije fizike, kemije i tehnologije te odabrati najprikladnije rješenje za depolimerizaciju.
Ovo je temeljni način rješavanja problema aglomeracije, usmjeren na promjenu površinskih svojstava praha kemijskim ili fizičkim metodama, smanjenje njihove površinske energije ili uvođenje odbojnih sila između čestica.
① Sredstvo za spajanje silana, sredstvo za spajanje estera titana, sredstvo za spajanje estera aluminija itd. često su korišteni izbori. Oni mogu reagirati s hidroksilnim skupinama na površini aluminijevog oksida kako bi formirali organski molekularni sloj, poboljšavajući njihovu kompatibilnost i disperzibilnost u organskim sustavima. Pri odabiru treba obratiti pozornost na aktivnost hidrolize i brzinu kondenzacije agensa za spajanje kako bi se izbjeglo pogoršanje aglomeracije zbog "premošćivanja" između čestica uzrokovanog prebrzom reakcijom.
② Vodeni sustav polimernog disperzanta: poželjni su anionski disperzanti kao što su natrijev poliakrilat i natrijev heksametafosfat, koji stvaraju elektrostatsko odbijanje (učinak dvostrukog sloja) putem ionizacije za stabilizaciju disperzije. Sustav uljna faza/organsko otapalo: Odaberite sredstva za raspršivanje s dugolančanim alkilnim skupinama, kao što su fosfatni esteri, natrijev oleat ili blok kopolimeri visoke molekularne težine, koji uglavnom sprječavaju približavanje čestica kroz efekte steričke smetnje.
③ Anorgansko premazivanje koristi sol gel metodu za oblaganje površine čestica glinice slojem nano SiO ₂ i drugih oksida kako bi se stvorila fizička barijera, učinkovito blokirajući izravan kontakt između čestica.
Količina dodanog sredstva za raspršivanje ili spajanje je obično 0,5% -3% mase praha. Nedovoljna doza ne može u potpunosti prekriti površinu čestica, dok prekomjerna doza može dovesti do višeslojne adsorpcije ili povećanja viskoznosti sustava, što zauzvrat utječe na performanse. Predložite određivanje optimalne doze kroz male pokuse.
Na temelju modifikacije površine, u kombinaciji s odgovarajućim fizičkim procesima, formirani agregati mogu se učinkovito raspršiti.
① Ultrazvučna disperzija koristi "učinak kavitacije" koji generiraju ultrazvučni valovi u tekućinama za stvaranje jakih lokalnih udarnih sila, koje mogu učinkovito razbiti meke agregate. Prikladno za laboratorijsku disperziju ili disperziju kaše u malim serijama, potrebno je voditi računa o kontroli temperature tijekom obrade kako bi se spriječilo pregrijavanje.
② Visokoenergetsko kuglično mljevenje/mljevenje pijeskom snažno otvara aglomerate kroz sudar, smicanje i trenje između medija za mljevenje (kao što su cirkonijeve kuglice) i praha. Ova metoda ima visoku učinkovitost, ali zahtijeva optimizaciju brzine, omjera lopte i materijala i vremena kako bi se izbjeglo prekomjerno mljevenje koje unosi nečistoće ili oštećuje morfologiju čestica.
Sušenje je ključni korak koji vodi do sekundarne aglomeracije. Tijekom tradicionalnog sušenja, kapilarna sila nastala isparavanjem vlage čvrsto će povući čestice zajedno.
① Sušenje smrzavanjem prvo smrzava suspenziju koja sadrži prah u čvrsto stanje, a zatim izravno sublimira led u vakuumskom okruženju. Ovim se postupkom u potpunosti izbjegava stvaranje tekućih mostova i kapilarnih sila te je jedna od najboljih metoda sušenja za sprječavanje čvrste aglomeracije i dobivanje rastresitog praha.
② Sušenjem raspršivanjem mogu se dobiti sferne čestice s dobrom fluidnošću raspršivanjem kaše i njezinim brzim sušenjem. Potrebna je točna kontrola parametara kao što su temperatura ulaznog zraka i brzina raspršivanja, a disperzanti se mogu dodati u kašu unaprijed kao pomoć.
Slijede metode koje preporučuje SAT NANO tehničar DANA na temelju proizvodnih metoda i opreme tvrtke.
| Dimenzija |
Mokro mljevenje kuglica |
Homogenizacija pod visokim pritiskom (HPH) |
Jet mljevenje (suhi postupak) |
Ultrazvučna obrada |
| Princip rada |
Smične i udarne sile od medija za mljevenje (npr. kuglice cirkonijevog oksida/aluminijevog oksida). |
Trenutačni pad tlaka, udar velikom brzinom i kavitacija. |
Sudari čestica na česticu velike brzine potaknuti komprimiranim zrakom. |
Lokalizirani udarni valovi i mikromlazovi generirani akustičnom kavitacijom. |
| Sposobnost deaglomeracije |
Ekstremno: Sposoban za lomljenje i mekih aglomerata i djelomičnih tvrdih aglomerata (sinterirani vratovi). |
Snažan: vrlo učinkovit za meke aglomerate i pročišćavanje submikronskih nakupina. |
Umjereno: prvenstveno se koristi za razbijanje grubih nakupina u obliku suhog praha. |
Niska do umjerena: Učinkovito samo za meke/slabe aglomerate; neučinkovit za sinterirane čestice. |
| Kontrola čistoće / rizik od kontaminacije |
Izazovno: Rizik od trošenja od perli/podstave. Zahtijeva medije visoke čistoće aluminijevog oksida i obloge za održavanje "Visoke čistoće". |
Izvrsno: proces bez medija. Izuzetno nizak rizik od unakrsne kontaminacije. |
Izvrsno: bez upotrebe medija za mljevenje. Polimerne ili keramičke obloge koje se lako nanose kako bi se spriječilo skupljanje metala. |
Najviša: beskontaktna metoda (ili sonda od titana visoke čistoće); osigurava nultu vanjsku kontaminaciju. |
| Raspodjela veličine čestica (PSD) |
Najuži: Pruža najvišu razinu ujednačenosti veličine čestica. |
Usko: Dobra ujednačenost, posebno za kaše niske viskoznosti. |
Relativno široko: Manje precizna kontrola nad finom distribucijom. |
Varijabla: Jako ovisi o početnom stanju i koncentraciji praha. |
| Tipične primjene |
Premazi za odvajanje litij-ionskih baterija, vrhunske CMP kaše za poliranje, elektronske paste. |
Napredna fina keramika, poliranje poluvodičkih ploča, specijalizirani tankoslojni premazi. |
Toplinska sučelja punila, keramički prašci u spreju, suha pretprocesiranje sirovina. |
Uzorkovanje u laboratoriju za istraživanje i razvoj, precizna disperzija aditiva, konačno odzračivanje prije upotrebe. |
