Смартфон қаптамаларын, ұшақ мұқабаларын және құрылыс перделерін жасайтын шеберханада айна тегіс.алюминий пластинасаусақ ізіне төзімді, сызаттарға төзімді, тіпті жұмбақ өңдеуден өткеннен кейін түсі өзгеретін «ақылды теріге» айналуы мүмкін. Бұл алюминий бетін өңдеу технологиясының сиқыры – физикалық, химиялық немесе биологиялық құралдар арқылы алюминий бетінде әртүрлі функционалды «молекулярлық құрыштар» жасалады, бұл қарапайым металдардың ерекше өміршеңдік сәулеленуіне мүмкіндік береді.
Неліктен бетті өңдеу қажет?
Алюминий «ешқашан тот баспайтын металл» ретінде белгілі болғанымен, оның табиғи сипаттамаларында үш негізгі кемшіліктер бар:
Коррозияға бейім: Ылғалды ортада алюминий алюминий оксидінің қорғаныс қабатын қалыптастыру үшін оттегімен әрекеттеседі, бірақ қышқыл немесе сілтілі орта бұл табиғи тосқауылды зақымдауы мүмкін.
Тозуға төзімділігі нашар: таза алюминийдің қаттылығы тек HV15-20 (болатта HV40-60) және күнделікті үйкеліс кезінде сызаттар пайда болуы мүмкін.
Эстетикалық шектеулер: өңделмеген алюминий беті күңгірт және жылтырлығы жоқ, бұл жоғары дизайн талаптарын қанағаттандыруды қиындатады.
Беттік өңдеу технологиясы алюминий бетінде 0,1-500 мкм функционалды жабынды қалыптастыру, оны коррозияға төзімділік, тозуға төзімділік және безендіру сияқты сипаттамалармен қамтамасыз ету арқылы осы мәселелерді шешуге бағытталған. Жыл сайын дүние жүзінде 200 миллион тоннадан астам алюминий беттік өңдеуден өтіп, 300 миллиард АҚШ долларынан астам өндіріс құнын жасайды.
Негізгі бетті өңдеу технологияларын толық талдау
Анодизация: электролиз сиқыры «броньды» жасайды
Принцип: Алюминий материалын күкірт қышқылының электролитіне батырыңыз және электрлендірілгеннен кейін бетінде 10-200 мкм алюминий тотығы керамикалық қабатын жасаңыз.
Техникалық көрсеткіштер
HV300-ге дейінгі қаттылықпен микро масштабты ұяшық құрылымын қалыптастыру (15 есеге өсті)
200-ден астам түске бояуға болады (мысалы, iPhone үшін градиент көк).
Тұз спрейінің коррозияға төзімділігі 2000 сағатқа дейін (қарапайым алюминий пластина тек 500 сағат).
Өтініш жағдайы
Аэроғарыш: Boeing 787 фюзеляжының анодталған терісін өңдеу ультракүлгін қартаюға төзімділігін үш есе жақсартады.
Ғимарат пердесінің қабырғасы: Alucobond композиттік панелі анодталған пленка қалыңдығы 50 мкм, қызмет ету мерзімі 50 жылдан астам.
Электрлік қаптау: Металл жабындарының шекаралық интеграциясы
Принцип: Электрохимиялық тұндыру арқылы алюминий бетінде никель, хром, қалайы және басқа металл қабаттары жабылады.
Инновациялық серпіліс:
Наноэлектрлік қаптау: Жапония жеңіл субстраттың артықшылығын сақтау үшін қалыңдығы небәрі 1 мкм болатын ультра жұқа жабындарды жасайды.
Құрама электропландау: қаттылықты HV1000 дейін арттыру үшін қаптау ерітіндісіне алмас бөлшектерін қосу.
Қоршаған ортаны алмастыру: Цианидсіз электрокаптау процесі ауыр металдардың шығарындыларын 90%-ға азайтады.
Қолдану сценарийлері
Автокөлік компоненттері: 800 ℃ дейінгі жоғары температураға төтеп бере алатын никель қабатымен қапталған Tesla батарея науасы.
Электрондық өнімдер: мыс қабатымен қапталған MacBook қабығы, жылу өткізгіштігі 40%-ға жақсарды.
Микродоғалық тотығу (MAO): керамикалық жабындарға арналған «атомдық пеш».
Техникалық принцип: Жоғары вольтты электр өрісі кезінде алюминий бетінде плазмалық разряд пайда болып, 10-200 мкм керамикалық қабат түзеді.
Өнімділік артықшылықтары:
Тозуға төзімділік: Тозу жылдамдығы 5 × 10 ⁻⁷ мм ³/N · м (анодизацияның 1/5) дейін төмен.
Оқшаулау өнімділігі: бұзылу кернеуі 2000В/мм дейін (болаттан 10 есе).
Биологиялық үйлесімділік: жасанды буын имплантациясында қолдану үшін медициналық сертификатталған.
Шекаралық қолданбалар:
Медициналық құрал-жабдықтар: Германия B Braun хирургиялық аспаптары 99,9% бактерияға қарсы әсері бар бетінде МАО бояуымен қапталған.
Ғарыш аппаратының оқшаулауы: NASA Al ₂ O ∝ – TiO ₂ композиттік керамикалық қабатын әзірледі, 2000 ℃ температураға төзімді.
Химиялық конверсиялық пленка: жасыл өндіріске арналған «көрінбейтін қалқан».
Техникалық ерекшеліктері: Электр қуатын қажет етпейді, бөлме температурасындағы ерітіндіде қорғаныс пленкасын жасаңыз.
Типтік процесс:
Хроматты түрлендіру: тамаша коррозияға төзімді, бірақ алты валентті хром канцерогенді (Еуропалық Одақ тыйым салған).
Фосфат хроматты түрлендіру: Фордтың өндірістік желісінде толығымен қолданылатын хромсыз және экологиялық таза балама шешім.
Силанды өңдеу: металл тұздарын органосилан молекулаларымен ауыстыру ағынды суларды тазарту шығындарын 70%-ға азайтады.
Бұзатын жаңа технологиялық революция
Нано жабын: молекулалық деңгейде дәлдік қорғанысы
Гарвард университеті әзірлеген «биомиметикалық лотос жапырағы эффектісі» жабыны 160 градус жанасу бұрышына ие және су тамшылары автоматты түрде ағып кетеді.Қалыңдығы 200 нм болатын Германиядан BASF нанокерамикалық жабыны құм мен қиыршық тастың әсеріне төтеп бере алады.
Өзін-өзі емдейтін жабын: материалдардың «өзін-өзі қалпына келтіруі».
Жапониядағы Kansai Coatings 24 сағат бойы қалпына келтіруге мүмкіндік беретін сызаттар орындарында жөндеу агенттерін шығаратын микрокапсула өзін-өзі емдеу жүйесін әзірледі.
Қытай ғылым академиясының Хэфэй материалтану және технология институты жылу әсерінен автоматты түрде жөнделетін термиялық әсер ететін жабынды жасап шығарды.
Түсті өзгертетін интеллектуалды жабын: «ойлай алатын» бет
Жарық өткізгіштігі кернеу бойынша реттелетін (1% -80%) Израильден Gentex электрохромдық шыны
Германиядан келген Merck электронды сия технологиясы алюминий тақталардағы беттік үлгілердің динамикалық ауысуына қол жеткізеді.
Өнеркәсіптік қолданбаның панорамасы
Тұрмыстық электроника: дәл шеберліктің көрмесі
Huawei Mate сериясының жақтауы қалыңдығы небәрі 0,6 мм болатын микро доғалық тотығу+PVD жабындысын қабылдайды.Samsung Galaxy S24 Ultra жақтауы HV900 қаттылығы бар алмас тәрізді көміртекті пленканы (DLC) пайдаланады.
Жаңа энергетикалық көліктер: жеңіл салмақ пен қауіпсіздікті теңестіру
BYD пышақ батареясы науасы анодтаушы+эпоксидті шайырлы жабынды қабылдайды, UL94 V-0 отқа төзімді.
BMW iX шассиінің құрышы керамизацияланған силанмен қапталған, ол салмақты 30%-ға азайтады және соққыға төзімді.
Архитектуралық перде қабырғасы: қалалық эстетиканың технологиялық көрінісі
Дубайдағы Бурдж-Халифаның сыртқы қабырғалары 50 жылға дейін ауа-райына төзімділікпен фторкөміртекпен қапталған.
Шанхай орталық ғимаратының мұнара тәжі жаңбырмен жуудан кейінгі шаңды кетіру үшін фотокатализді өздігінен тазартатын жабынды пайдаланады.
Болашақ трендтер мен қиындықтар
Жасыл өндірісті трансформациялау
Биологиялық негізді түрлендіру агенті: дәстүрлі химиялық заттарды ауыстыру үшін өсімдік сығындыларын пайдалану
Төмен температурада плазмалық өңдеу: энергия шығыны 50%-ға азайды, ағынды суларды ағызу жоқ.
Көп функциялы интеграция
Бір қабатта супергидрофобты, бактерияға қарсы және өткізгіш үшеуін зерттеу және дамыту
Созылатын электронды жабын: 300% созылу жылдамдығымен де өткізгіштікті сақтайды.
Интеллектуалды даму
Сенсорды біріктірілген жабын: материалдың денсаулық жағдайын нақты уақыттағы бақылау.
Жарыққа жауап беретін түс өзгертетін жабын: УК қарқындылығына сәйкес түс тереңдігін автоматты түрде реттейді.
Жіберу уақыты: 09 сәуір 2025 ж