מבוא למוצרי סיליקון שחור ויישומם בהתזת חול
סיליקון שחורהוא חומר סיליקון פונקציונלי בעל מבנה פני שטח מיוחד, הקרוי על שם יכולת ספיגת האור החזקה ביותר שלו ומורפולוגיית פני השטח הייחודית שלו מסוג מיקרו-ננו. בשנים האחרונות, עם שיפור דיוק טיפול פני השטח ודרישות ביצועי החומר בייצור מתקדם, סיליקון שחור נמצא בשימוש נרחב בפוטו-וולטאיקה, אופטואלקטרוניקה, מוליכים למחצה, ייצור רכיבים אופטיים ותחומים אחרים בזכות תכונותיו הפיזיקליות והכימיות המצוינות. במקביל, סיליקון שחור נכנס בהדרגה לתעשיית התזת החול פני השטח והפך לסוג חדש של חומר התזת חול בעל ביצועים מצוינים.
1. מאפיינים בסיסיים של סיליקון שחור
סיליקון שחור נוצר על ידי טיפול בפני השטח של הסיליקון באמצעות סדרה של טכנולוגיות הכנת מבנה מיקרו-ננו (כגון איכול יונים ריאקטיביים, איכול כימי בסיוע מתכת, איכול מושרה בלייזר וכו'). פני השטח שלו מציגים מבנה חרוט או עמודי צפוף, שיכול להפחית משמעותית את החזרת האור. החזרת האור בפס הנראה עד קרוב לאינפרא אדום יכולה להיות אפילו פחות מ-1%, כך שהוא נראה שחור כהה.
לסיליקון שחור יש לא רק תכונות אופטיות מצוינות, אלא גם יתרונות של קשיות גבוהה, טוהר גבוה, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה. מבנה החלקיקים שלו חזק ומתאים למחזורים מרובים בתנאי פגיעה במהירות גבוהה. הוא מתפקד טוב יותר בהתזת חול בהשוואה לחומרי שוחקים מסורתיים כמו קורונדום לבן, קורונדום חום, חול קוורץ וכו'.
2. יתרונות הסיליקון השחור בהתזת חול
התזת חול היא שיטת טיפול במשטח המשתמשת בזרימת חול במהירות גבוהה כדי לפגוע במשטח כדי להשיג ניקוי, הסרת שכבת תחמוצת, חספוס או אפקטים דקורטיביים. כחומר שוחק בעל ביצועים גבוהים, לסיליקון שחור יתרונות ברורים בתחום התזת החול:
1. אפקט משטח עדין ואחיד
המבנה הגיאומטרי של חלקיקי הסיליקון השחור הוא קבוע והמורפולוגיה יציבה. לאחר הריסוס, הם יכולים ליצור אפקט מט אחיד ועקבי על פני השטח של חומר העבודה. אפקט טיפול זה מתאים במיוחד למוצרים כגון זכוכית אופטית, בית עדשות, חלקי מבנה מסגסוגת אלומיניום וכו', בעלי דרישות גבוהות במיוחד לעקביות פני השטח ולמראה.
2. קשיות גבוהה ועמידות בפני פגיעות
קשיות מוס של סיליקון שחור גבוהה עד 8.5 ומעלה, קצב השבירה במהלך התזת חול נמוך, וחיי השירות ארוכים. בהשוואה לחול קוורץ רגיל או חרוזי זכוכית, התזת חול סיליקון שחור יעילה יותר ובעלת כוח פגיעה חזק יותר, ויכולה להשלים ניקוי עמוק וחספוס תוך זמן קצר.
3. טוהר גבוה והגנה על הסביבה
טוהר הסיליקון השחור הוא בדרך כלל מעל 99%, והוא אינו מכיל זיהומים מזיקים כגון סיליקון חופשי או מתכות כבדות. יש לו זיהום אבק נמוך בסדנת התזת חול והוא מתאים במיוחד לשימוש בתעשיות בעלות ניקיון גבוה כגון רכיבים אלקטרוניים, מכשירים רפואיים ואריזות מוליכים למחצה. יחד עם זאת, צורת החלקיקים שלו יציבה, יצירת האבק קטנה, והוא בטוח יותר לבריאות המפעילים.
4. ניתן לשימוש חוזר ובקרת עלויות
בשל קשיותו הגבוהה ויציבותו המבנית, סיליקון שחור עדיין יכול לשמור על אפקט ריסוס טוב לאחר מספר מחזורים, ובכך להפחית משמעותית את אובדן החומר. בציוד התזת חול אוטומטי בקנה מידה גדול, סיליקון שחור מציג יעילות טובה יותר.
Ⅲ. אזורי יישום אופייניים
חומרי שפשוף להתזת חול מסיליקון שחור נמצאים בשימוש נרחב בתחומים הבאים:
טיפול מט על פני השטח של חומרה מדויקת: כגון מסגרת אמצעית של טלפונים ניידים יוקרתיים, מעטפת מחשב נייד, מעטפת שעון חכם ומוצרים אחרים מסגסוגת אלומיניום;
טיפול בצביעת זכוכית אופטית: משמש לעדשות, פילטרים, מט חלונות אופטיים וקישוט;
חלקי חילוף לחלל וצבא: הסרת שכבת התחמוצת מבלי לשנות את הגודל כדי לשפר את הידבקות הציפוי;
איכול פני השטח של חבילות אלקטרוניות: שיפור דיוק האריזה והידבקות הממשק;
התזת חול מיקרוסקופית של קרמיקה וחומרים מרוכבים: טיפול חספוס פני השטח לשיפור חוזק ההדבקה.
סיכום
עם ההתפתחות המתמשכת של טכנולוגיית התזת חול והנעת תעשיית הייצור לעבר דיוק גבוה יותר והגנה על הסביבה, חומרי התזת חול מסורתיים אינם יכולים עוד לענות על הצרכים של תהליכים מתקדמים. סיליקון שחור, כחומר שוחק פונקציונלי בעל חוזק גבוה, השתקפות נמוכה, טוהר גבוה והגנה על הסביבה, הופך לחומר שדרוג חשוב בתעשיית התזת החול. בין אם בייצור מדויק, חומר מט אופטי, או בעיבוד מכשירים אלקטרוניים, טיפול מקדים בפני השטח של ציוד תעופה וחלל ותחומים אחרים, סיליקון שחור הראה אפשרויות יישום רחבות.