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铑精炼(refining of rhodium)

除去粗铑中的杂质,产出纯铑的过程,为铂族金属精炼组成部分。包括原料溶解、精制提纯、金属制取三部分。

原料溶解   铑难溶于酸、王水和一般溶剂,须预先将其转变成易溶状态。通常的作法是将粗铑块与锌、锡、铝、铜、镍等金属在高温熔炼成合金,铑以细粒分散于合金中;将熔融合金水碎成粒,用酸溶去贱金属,得到细铑粉;再用氯化法或硫酸氢钠熔融法,使铑生成可溶盐转入溶液。

氯化法是将铑粉和氯化钠混合,装入氯化炉中通入氯气,加温至973K温度左右氯化15h,铑生成可溶氯铑酸钠。

硫酸氢钠熔融法是NaHSO4先经573K脱水,在搅拌下加入铑粉,升温至773823K,保温25h,冷却后用水浸出得硫酸铑溶液。

精制提纯   将硫酸铑转变成氯配盐溶液。根据溶液中杂 质种类及含量分别采用溶剂萃取法(见铂族金属革取分离)、离子交换法(见离子交换富集铂族金属)、沉淀法或多种方法相互配合进行精制提纯。如中国用三烷基 氧化膦萃取剂萃取分离铑中的贵金属杂质,溶剂萃取和使用阳离子交换树脂的离子交换法(除贱金属杂质)相配合的精制提纯工艺,最后能制取到纯度99.99% 的铑。沉淀法有亚硝酸钠配()合、五氨化法、三氨化法和亚硫酸铵法。

亚硝酸钠配()合法   氯铑酸盐溶液用NaOH溶液调整至pHl.5加入NaNO2溶液,煮沸,溶液颜色由深红色变为淡黄绿色,有时近无色,铑便生成Na3Rh(NO2)6。 再调整溶液至pH68,使铑以外的其他杂质生成氢氧化物沉淀,再经煮沸、冷却后过滤除去沉淀物。滤液加入硫化钠,使残余杂质生成硫化物沉淀。加入的硫化 钠要适量,过量会生成少量硫化铑进入沉淀物降低铑的直收率。将硫化钠沉淀物加热再过滤后,滤液加入氯化铵使铑生成(NH4)2NaRh(NO2)6白色沉淀。滤出的沉淀用盐酸溶解,溶解液浓缩赶硝后再加含盐酸的溶液制得纯氯铑酸盐溶液。如此重复上述操作,直至氯铑酸盐纯度达到要求。

 

反应在过量NH4Cl中进行。将沉淀物[Rh(NH3)5Cl]Cl2溶解于NaOH溶液中,杂质铱留于残渣滤出。滤液用盐酸酸化并用硝酸处理后,滤出生成的[Rh(NH3)5Cl](NO3)2溶液,将其浓缩赶硝后加入盐酸制得纯(Rh(NH3)5Cl]Cl2柠檬黄色沉淀。

三氨化法   按前述的亚硝酸钠配(络)合法制取(NH4)2Na[Rh(NO2)6]沉淀,滤出的铑盐沉淀用NaOH溶液加热溶解。往过滤后的滤液中加入NH4Cl和浓氨水,煮沸便生成[Rh(NH3)3(NO2)3]沉淀。沉淀在363368K温度下加入盐酸至完全转变为鲜黄色的纯[Rh(NH3)3Cl3]菱形结晶。

亚硫酸铵法亚硫酸铵与铑氯配离子在溶液pH6.4时生成[NH4]3[Rh(SO3)3]白色沉淀。沉淀用盐酸溶解,溶解液反复用亚硫酸铵沉淀,便能把铱除到所要求的纯度。该法对分离铑中的铂、钯、金也有效。

金属制取有氢还原和甲酸还原两种方法。

氢还原   纯铑盐低温烘干后,于773873K温度下煅烧至NH4Cl白烟排尽。煅烧物经冷却后转入还原炉中于1073K温度左右通氢还原,还原完毕在惰性气体(如氮气)中冷却至室温,即得金属铑粉。

甲酸还原   纯铑溶液用NaOH溶液调整至弱碱性,加热至沸,加入甲酸,便不断有铑黑生成。再调整浆液至pH78,煮沸,至溶液中的铑完全被还原。还原产物经冷却、过滤后,用纯水洗去铑黑中钠盐。铑黑烘干后加热通氢还原制得成品铑。

 

引用出處:http://baike.sososteel.com/doc/view/47590.html 

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Rhodium ( /ˈrdiəm/ ROH-dee-əm) is a chemical element that is a rare, silvery-white, hard and chemically inert transition metal and a member of the platinum group. It has the chemical symbol Rh and atomic number 45. Naturally-occurring rhodium is composed of only one isotope, 103Rh. It is one of the rarest precious metals and, with a price of about US$80,000/kg in 2010, is the most expensive member of that class.

Rhodium was discovered in 1803 by William Hyde Wollaston. It is found in platinum- or nickel ores together with the other members of the platinum group metals. Rhodium is mostly used as a catalyst in the three-way catalytic converter. Rhodium is inert against corrosion and most aggressive chemicals, and because of that and its rarity, rhodium is usually alloyed with platinum or palladium and applied in high-temperature and corrosion-resistive coatings. White gold is often plated with a thin rhodium layer to improve its optical impression while sterling silver is often rhodium plated for tarnish resistance. Rhodium detectors are used in nuclear reactors to measure the neutron flux level.

Rhodium (Greek rhodon (όδον) meaning "rose") was discovered in 1803 by William Hyde Wollaston, soon after his discovery of palladium. He used crude platinum ore presumably obtained from South America. His procedure involved dissolving the ore in aqua regia and neutralizing the acid with sodium hydroxide (NaOH). He then precipitated the platinum by adding ammonium chloride, NH4Cl, as ammonium chloroplatinate. Most other metals like copper, lead, palladium and rhodium were precipitated with zinc. Diluted nitric acid dissolved all but palladium and rhodium, which were dissolved in aqua regia, and the rhodium was precipitated by the addition of sodium chloride as Na3[RhCl6nH2O. After washing with ethanol, the rose red precipitate was reacted with zinc forming rhodium metal.

After the discovery the rare element had only minor applications, for example by the turn of the century rhodium-containing thermocouples were used to measure temperatures up to 1800°C.The first major application was electroplating for decorative uses and as corrosion resistant coating. The introduction of the three way catalytic converter by Volvo in 1976 increased the demand for rhodium. The previous catalytic converters used platinum or palladium while the three way catalytic converter used rhodium to reduce the amount of NOx in the exhaust.

Rhodium is a hard, silvery, durable metal that has a high reflectance. Rhodium metal does not normally form an oxide, even when heated. Oxygen is absorbed from the atmosphere only at the melting point of rhodium, but is released on solidification. Rhodium has both a higher melting point and lower density than platinum. It is not attacked by most acids: it is completely insoluble in nitric acid and dissolves slightly in aqua regia.

Rhodium belongs to group 9 of the periodic table but has an atypical configuration in its outermost electron shells compared to the rest of the members. This can also be observed in the neighborhood of niobium (41), ruthenium (44), rhodium (45), and palladium (46).

Z 

Element 

No. of electrons/shell 

27

cobalt

2, 8, 15, 2

45

rhodium

2, 8, 18, 16, 1

77

iridium

2, 8, 18, 32, 15, 2

109

meitnerium

2, 8, 18, 32, 32, 15, 2

 

Oxidation states
of rhodium
 

+0

Rh4(CO)12

+1

RhCl(PH3)2

+2

Rh2(O2CCH3)4

+3

RhCl3, Rh2O3

+4

RhF4, RhO2

+5

RhF5, Sr3LiRhO6

+6

RhF6

Common oxidation states of rhodium is +3, but oxidation states from +0 to +6 are also observed.

Unlike ruthenium and osmium, rhodium forms no volatile oxygen compounds. The known stable oxides include Rh2O3, RhO2, RhO2·xH2O, Na2RhO3, Sr3LiRhO6 and Sr3NaRhO6.Halogen compounds are known in nearly the full range of possible oxidation states. Rhodium(III) chloride, rhodium(IV) fluoride, rhodium(V) fluoride and rhodium(VI) fluoride are some examples. The lower oxidation states are only stable if ligands are present.

 

The best-known rhodium-halogen compound is the Wilkinson's catalyst chlorotris(triphenylphosphine)rhodium(I). This catalyst is used, for example, in the hydroformylation or hydrogenation of alkenes.

Naturally-occurring rhodium is composed of only one isotope, 103Rh. The most stable radioisotopes are Rh with a half-life of 3.3 years, 102Rh with a half-life of 207 days, 102mRh with a half-life of 2.9 years, and 99Rh with a half-life of 16.1 days. Twenty other radioisotopes have been characterized with atomic weights ranging from 92.926 u (93Rh) to 116.925 u (117Rh). Most of these have half-lives shorter than an hour, except 100Rh (half-life: 20.8 hours) and 105Rh (half-life: 35.36 hours). There are also numerous meta states, the most stable being 102mRh (0.141 MeV) with a half-life of about 2.9 years and 101mRh (0.157 MeV) with a half-life of 4.34 days. (See isotopes of rhodium).

The primary decay mode before the only stable isotope, 103Rh, is electron capture and the primary mode after is beta emission. The primary decay product before 103Rh is ruthenium and the primary product after is palladium.

The industrial extraction of rhodium is complex as the metal occurs in ores mixed with other metals such as palladium, silver, platinum, and gold. It is found in platinum ores and extracted as a white inert metal which is very difficult to fuse. Principal sources are located in South Africa, in river sands of the Ural Mountains, and in North America, including the copper-nickel sulfide mining area of the Sudbury, Ontario region. Although the quantity at Sudbury is very small, the large amount of processed nickel ore makes rhodium recovery cost-effective. The main exporter of rhodium is South Africa (>80%) followed by Russia.The annual world production of this element is only about 25 tonnes and there are very few rhodium-bearing minerals. As of October 2007[update], rhodium cost approximately eight times more than gold, 450 times more than silver, and 27,250 times more than copper by weight. Rhodium's typical historical price is about $1,000/troy oz, but in recent years, it has increased to about $4500/troy oz.

In 2008, the price briefly rose above $10,000 per ounce. The economic slowdown of the 3rd quarter of 2008 pushed rhodium prices sharply back below $1,000 per ounce, but they rebounded to $2,750 by early 2010 (over twice the gold price).

Main article: Synthesis of precious metals

Rhodium is a fission product of uranium-235; therefore, each kilogram of fission products contains significant amounts of the lighter platinum group metals including rhodium. Used nuclear fuel might be a possible source for rhodium. However, the extraction is complex and expensive, and the also present radioactive isotopes of rhodium would require a storage for several half-lives of the decaying isotopes in order to reduce the radioactivity. This makes this source of rhodium unattractive and no large-scale extraction has been attempted.

The primary use of this element is in automobiles as a catalytic converter, which changes harmful emissions from the engine into less polluting gases.

 

Cross section of a metal-core converter

In 2007, 81% of the world production of rhodium was consumed to produce three-way catalytic converters.Rhodium shows some advantages over the other platinum metals in the reduction of nitrogen oxides to nitrogen and oxygen:

2 NOxx O2 + N2

The recycling of catalytic converters also became a valuable source for rhodium. In 2007, 5.7 t were extracted from this source. Compared to the 22 t which had been mined, this is a relatively high recycling rate.

Rhodium-based catalysts are used in a number of industrial processes; notably, in the automobile catalytic converters and for catalytic carbonylation of methanol to produce acetic acid by the Monsanto process. It is also used to catalyze addition of hydrosilanes to molecular double bonds, a process important in manufacture of certain silicone rubbers. Rhodium catalysts are also used to reduce benzene to cyclohexane.

The complex of a rhodium ion with BINAP gives a widely used chiral catalyst for chiral synthesis, as in the synthesis of menthol.

 

Rhodium-plated white gold wedding ring

Rhodium finds use in jewelry and for decorations. It is electroplated on white gold and platinum to give it a reflective white surface. This is known as rhodium flashing in the jewelry business. It may also be used in coating sterling silver in order to strengthen the metal against tarnish, which is silver sulfide (Ag2S) produced from the atmospheric hydrogen sulfide (H2S). Solid (pure) rhodium jewelry is very rare, because the metal has both high melting point and poor malleability (making such jewelry very hard to fabricate) rather than due to its high price. Additionally, its high cost assures that most of its jewelry usage is in the form of tiny amounts of powder (commonly called rhodium sponge) dissolved into electroplating solutions.

Rhodium has also been used for honors, or to symbolize wealth, when more commonly used metals such as silver, gold or platinum are deemed insufficient. In 1979, the Guinness Book of World Records gave Paul McCartney a rhodium-plated disc for being history's all-time best-selling songwriter and recording artist.

Many opponents of fiat money advocate the use of rhodium in high-value coins. The Free Competition in Currency Act sponsored by United States Representative Ron Paul would legalize private minting of rhodium, among other precious metals.

 

Rhodium foil and wire

Rhodium is used as an alloying agent for hardening and improving the corrosion resistance of platinum and palladium. These alloys are used in furnace windings, bushings for glass fiber production, thermocouple elements, electrodes for aircraft spark plugs, and laboratory crucibles. Other uses include:

  • It is also used as a filter in mammography systems because of the characteristic X-rays it produces.
  • Rhodium is also used to coat some parts of high-quality fountain pens due to its high reflectance, as well as it's chemical and mechanical resistance. These pens include Graf von Faber-Castell[42] and Caran D'ache.
  • Rhodium neutron detectors are used in Combustion Engineering Nuclear Reactors to measure neutron flux levels – a method that requires a digital filter to determine the current neutron flux level, as there are three signals generated: immediate, a few seconds later, and a minute later, each with its own signal level, and all three are combined in the rhodium detector signals. The three Palo Verde nuclear reactors each have 305 rhodium neutron detectors, 61 detectors on each of 5 vertical levels, providing an accurate 3-D "picture" of reactivity and allowing fine tuning to most economically burn the nuclear fuel.

Being a noble metal, pure rhodium is inert. However, chemical complexes of rhodium can be reactive. Median lethal dose (LD50) for rats is 12.6 mg of rhodium chloride (RhCl3) per kilogram of body weight.[45] Rhodium compounds can strongly stain human skin. The element plays no biological role in humans. If used in elemental form rather than as compounds, the metal is harmless.

 

引用出處:http://en.wikipedia.org/wiki/Rhodium

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摘要纠错编辑摘要

铑,原子序数45,原子量102.9055,元素名来自希腊文,原意是“玫瑰”。1803年英国化学家和物理学家沃拉斯顿从粗铂中分离出两种新元素铑和钯。铑在地壳中的含量为十亿分之一,常与其它铂系元素一起分散于冲积矿床和砂积矿床中。天然稳定同位素只有铑103。

铑-概述

    

铑为银白色金属熔点1966°C,沸点3727°C,密度12.4克/厘米3;表面光亮,质极硬耐磨,有稳定的电阻和良好的导电、导热性。铑很不活泼,能耐酸和王水的侵蚀,高温时能与浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠反应;铑与氯、溴可在高温下反应;能与熔融的酸式盐、氰化物、碱金属过氧化物反应;铑有形成配位化合物的强烈倾向,还有良好的催化性能;铑的化合物多呈鲜艳的玫瑰红色。纯铑用于制电触头、印刷电路、高强度弹簧、电极等;金属镀铑可形成坚硬、耐磨、永久光亮的表;铑还是氢化反应的良好催化剂。

铑-性质

    

元素名称:铑
体积弹性模量:GPa 380
原子化焓:kJ /mol @25℃ 556.5
热容:J /(mol? K) 24.98
导电性:10^6/(cm ?Ω  ) 0.211
导热系数:W/(m?K)150

铑粉
 熔化热:(千焦/摩尔)  21.50
汽化热:(千焦/摩尔)    493.0
原子体积:(立方厘米/摩尔)  8.3
元素在宇宙中的含量:(ppm)  0.0006
元素符号:Rh
元素英文名称:
元素类型:金属元素
元素在太阳中的含量:(ppm)  0.002
地壳中含量:(ppm) 0.0002
相对原子质量:102.9
原子序数:45
质子数:45
中子数: 同位素:
摩尔质量:103
原子半径:
所属周期:5
所属族数:VIII
电子层排布: 2-8-18-16-1
氧化态:Main  Rh+3
other  Rh-1, Rh0, Rh+1, Rh+2, Rh+4, Rh+5, Rh+6
晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。
晶胞参数:
a = 380.34 pm
b = 380.34 pm
c = 380.34 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
莫氏硬度:6 
声音在其中的传播速率:(m/S)

4700电离能 (kJ /mol)  纯银镀铑袖扣
M - M+ 720
M+ - M2+ 1744
M2+ - M3+ 2997
M3+ - M4+ 4400
M4+ - M5+ 6500
M5+ - M6+ 8200
M6+ - M7+ 10100
M7+ - M8+ 12200
M8+ - M9+ 14200
M9+ - M10+ 22000 

发现人:武拉斯顿    发现年代:1803~1804年
发现过程:1803~1804年,英国的武拉斯顿,在提炼钯铂的废渣的玫瑰色盐里发现有铑的存在。

铑-元素描述

    

银白色金属,质极硬,耐磨,也有相当的延展性。密度12.4克/厘米3。熔点1966±3℃,沸点3727±100℃。化合价2、4和6。第一电离能7.46电子伏特。在中等的

蓝色仿钻镀铑戒指温度下,它也能抵抗大多数普通酸(包括王水在内)。在200~600℃可与热浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠和游离卤素起化学反应。不与许多熔融金属,如以及熔融的碱起反应。
元素来源:存在于铂矿中,在精炼过程中可以集取而制得。
元素用途:可用来制造加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等。也常镀在探照灯和反射镜上。还用来作为宝石的加光抛光剂和电的接触部件。
元素辅助资料:
铑属铂系元素。铂系元素几乎完全成单质状态存在,高度分散在各种矿石中,例如原铂矿、硫化镍铜矿、磁铁矿等。铂系元素几乎无例外地共同存在,形成天然合金。在含铂系元素矿石中,通常以铂为主要成分,而其余铂系元素则因含量较小,必须经过化学分析才能被发现。由于都与铂共同组成矿石,因此它们都是从铂矿提取铂后的残渣中发现的。它们中除铂和钯外,不但不溶于普通的酸,而且不溶于王水。铂很易溶于王水,钯还溶于热硝酸中。所有铂系元素都有强烈形成配位化合物的倾向。

铑-发现

    

1803到1804年,在武拉斯顿发现钯不久,他将天然铂矿溶解在王水中,加入氢氧化钠溶液,中和过剩的酸,再加入氯化铵(NH4Cl),使铂沉淀为铂氯化铵((NH4)2[PtCl4]),再加入氰化汞,使钯沉淀为氰化钯,滤去沉淀后,往滤液中加入盐酸,除去过量的氰化汞,并把溶液蒸发至干,

氯化铑出现一种暗红色沉淀,分析证明是由一种新金属和钠的氯化物形成的盐Na3RhCl6?18H2O。因这种新金属的具有玫瑰的艳红色,就以希腊文中玫瑰rhodon命名它为rhodium。

铑是一种类似于铝的青白色金属,质硬而脆,具有较强的反射能力,加热状态下特别柔软。铑的化学稳定性好。铑的抗氧化性很好,在空气中能长期保持光泽。在高温下铑与氧气作用生成挥发性的氧化物,增加它的蒸发速度。但铑在加热时会蒙上一层黑色氧化膜,而当温度超过1200℃时氧化膜会消失。铑对酸(浓硫酸除外)、王水、以及的耐腐蚀性较高。的高温强度很好,但冷塑性加工性能稍差。

铑是由英国化 学家威尔亚姆.沃尔拉斯统(William Hyde Wollaston)于1803年发现的。他是在发现钯后很快就发现了铑。沃尔拉斯统先是把粗铂溶解于王水中,然后用苛性纳NaOH中和过剩的酸,并从中 和溶液中沉积出了含氯化铵的铂和含氰化汞的钯,之后将滤渣用盐酸处理,为避免氰化汞过剩,要使其干透。用酒精处理过的残渣乃是呈现为深红色的铑盐与钠盐粉 未,将这种粉未在氢气流中加热便可产出铑。铑由镍生产的副产品获得。亦可在铂矿中发现,在一些铂合金中用作催化剂

铑-主要用途

    

铑的主要用途是用作高质量科学仪器的防磨涂料和催化剂,铑合金用于生产热电偶。也用于镀在车前灯反射镜,电话中继器,钢笔尖等。

汽车制造业是铑的最大用户。目前汽车制造业中铑的主要用途

珍珠母贝镀铑戒指是汽车尾气催化剂。其它消耗铑的工业部门是玻璃制造业,镶牙合金制造业,珠宝制品业。而随着燃料电池技术的不断发展和燃料电池汽车技术的逐步成熟,汽车工业的用铑量将持续增加。

铂族金属合金有很多重要的工业用途。过去主要是制造蒸馏釜以浓缩铅室法制得稀硫酸,也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。在19世纪中叶,俄国曾制造铂铱合金币在市场上流通。目前,铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。铂铑合金对熔融的玻璃具有特别的抗蚀性,可用于制造生产玻璃纤维的坩埚。铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力,被用作电接点合金,这是铂的主要用途之一。

由于铂化学性质稳定,纯铂、铂铑合金或铂铱合金制造的实验器皿如坩埚、电极、电阻丝等是化学实验室的必备物。铂钴合金是一种可加工的磁能积高的硬磁材料。铂和铂合金广泛用于制造各种首饰特别是镶钻石的戒指、表壳和饰针。铂或钯的合金也可作牙科材料。铂、钯和铑可作电镀层,常用于电子工业和首饰加工中。近年来涂钌和铂的钛阳极代替了电解槽中的石墨阳极,提高了电解效率,并延长电极寿命,是氯碱工来中一项重要的技术改进,为钌在工业上使用开辟了新途径。锇铱合金可制造笔尖和唱针。钯合金还用于制造氢气净化材料和高温钎焊焊料等。在化学工业中还使用包铂设备。

引用出處:http://www.hudong.com/wiki/%E9%93%91

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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隨著各種電子產品的推陳出新,除了整體產品輕、薄、短、小等基 本需求外,通常在高功能、高傳輸、高效率等條件操作下,各種晶片、元件(例如CPU等)皆需在正常操作溫度下,方可發揮其效能,然而元件在操作時會產生 熱,如不將廢熱移除,會使得元件溫度提高,效率降低進而損傷元件,因此整體產品或元件之散熱功率需求將愈來愈高。

將廢熱藉由熱傳導方式,從元件傳至散熱片(Heat Sink), 再經由熱對流或熱輻射方式使熱散失,此方法可有效地降低元件溫度,然而,在熱經由電子元件表面傳導至散熱片時,電子元件及散熱片表面均非平 坦、光滑,使兩者間無法完全貼合而產生縫隙,空氣為熱的不良導體,介面間產生縫隙時會使熱傳效率大幅降低,因此需要熱介面材料來填補縫隙,以增進熱傳效 率。

熱介面材料廣義的定義為介於發熱源與散熱器材的中間介質,除了一般常見的介於晶片與散熱鰭片間的 TIM(Thermal Interface Materials)或PCM(Phase Change Materials),還包含LED散熱基板的MCPCB(Metal Core PCB)中的介電絕緣導熱層。在電子產品之散熱途徑中,熱介面材料為散熱功率高低之關鍵材料。

熱介面材料發展現狀
一般高分子材料之熱傳導值皆落在0.2 W/mK左右,因此要提升材料的熱傳導值便需加入高導熱的陶瓷粉體、奈米碳管、奈米石墨片(Graphene)等。

使用奈米碳管做為高導熱粉體添加於樹脂中,始終未能得到令人滿意的熱傳導值提升效果,推究其因,第一為碳管的長徑比 (Aspect Ratio)不足,第二為碳管在表面處理或分散過程中,碳管缺陷增多,導致本身熱傳導值下降,但大部分原因在於碳管與樹脂間相容性差,兩者間介面熱阻過 大,聲子在傳熱時易被散射,整體材料熱傳導特性無法提升。美國Georgia Institute of Technology 便將CNT做表面處理,降低粉體與樹脂間介面熱阻,以提升熱介面材料之熱傳導值,主要先將多層的奈米碳管(MWCNT)經由微波(Microwave)或 紫外線及臭氧(UV/Ozone)方式處理,再與環氧樹脂(Epoxy)做成複合材料。


圖二、CNT-polymer組成物的製備過程,使用雙面PI膠帶做為轉移層

為了使奈米碳管與樹脂的介面相容性更好,而使用了微波(Microwave)或紫外線/臭氧(UV/Ozone)的 方式來處理碳管,其處理結果可先從水滴的接觸角(Contact Angles of Water Droplets)測試得知(表一),未處理前的奈米碳管水滴接觸角為156°,經由微波處理後水滴接觸角為72°, UV/Ozone處理過後則是無法測到水滴接觸角,此結果指出UV/Ozone比微波處理能更有效將碳管表面官能基化(Carboxyl or Hydroxyl Groups)。

在表二中整理了不同處理方法的熱導係數,其測量方法為非接觸式的雷射閃光法(Contact-free Laser Flash Method, LFA 447)。由此可知,經由微波處理後,碳管複合材料有較高的熱導係數(2.6 W/mK),其主因是微波處理可純化碳管,且將部分碳管表面官能基化而使其與樹脂有較好的相容性;雖然經由UV/Ozone處理過的碳管有更多的官能基, 但也破壞了碳管的大部分表面而缺陷增多,使CNT本身熱傳導值大幅降低。

在一個熱介面材料中,熱導值除了決定於所填充之粒子與基材本身之熱導值,也決定填充粒子在基材中所占的體積比;除此之外,填充粒子的粒徑分布與在基材中的分散情形,對材料整體之熱導值也扮演著重要的角色。
而粒子在基材中的分布情形,假設當不同大小的顆粒自由落下時,每個粒子可到達離底部的最低位子(圖八),粉體粒徑對熱導值之影響如圖九所示。

在粒子體積分率為40%、45%、50%時,粒徑分布越大,所得到的熱導值也越高,但是在體積比為55%時, 卻不是 粒徑分布最大的有著最高的熱導值,這是因為一開始在粒徑分布增大時,粒子間的碰觸機會增加而增多了熱傳通路,因而熱傳時的阻值隨之降低,進而提高熱導值; 相對地,粒徑分布的增加,也伴隨著熱傳粉體之可接觸面積減少,以及在材料表面粒子填充數目的減少,這些不利因素使得在體積比為55% 時,熱導值並不會隨著粒徑分布的增大而增大。


圖九、粉體填充體積分率為50%時,粒徑分布對於熱傳導值的影響

熱介面材料市場趨勢
由於矽氧烷類較一般有機樹脂有較好的耐溫性及抗化性,而導熱粉體仍是以氧化鋁成本最低,所以目前市場上構成熱介面材料主要還是以矽氧烷類及氧化鋁為大宗。

市面上熱介面材料大致可分為有一定形狀之固體狀(如Pad)、無定形液體狀(如Grease)兩類,固體狀主要應用 於如LCD TV民生用品上,價格是最主要競爭方向,材料本身之熱傳導值、低硬度、耐燃性或絕緣性等機能,也是主要之附加價值;液體狀熱介面材料則朝可薄膜塗佈化、低 黏度化及不油膩沾黏等特性發展。目前市場動向、需求發展如表七至表九所示……以上內容為重點摘錄,如欲詳細全文請見原文

作者:林振隆/工研院材化所
本文節錄自「工業材料雜誌283期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=8684

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帝 人化成跨入高熱傳導性PC樹脂的市場,研發出業界最高熱傳導率等級的PC樹脂。新技術係搭配特殊的石墨,除了可兼顧PC樹脂原本的剛性及強度以外,熱傳導 性也比以往的產品提高至10~100倍,該公司的產品項目除了一般性的PC樹脂以外,尚有難燃性PC樹脂的產品項目。目前以LED照明及OA機器為主,展 開推廣販售,期望可在3年後達到10億日幣的營業規模。 

近年PC及智慧型手機等可攜式機器對於高機能及小型化的需求,由中央運算裝置(CPU)等熱源的所發散的熱量大幅增 加。另外,隨著LED照明、屋外廣告看板、液晶電視等光源的正式普及採用,散熱對策遂成為製造商產品研發時最重要的課題。舊有樹脂產品的弱點為散熱性不 佳,該款高熱傳導性樹脂可大幅提高樹脂產品的散熱性能,可擴大應用至對於散熱特性有高度需求的照明、電子、汽車、OA機器等領域。

該公司採用特殊的石墨為填料,研發出三種一般型的產品,再加搭配特殊石墨及難燃劑,可兼具熱傳導性及難燃性的難燃性 產品項目共三種,合計六款產品。使用獨家搭配技術,將特殊石墨呈均一分散,可同時維持與以往產品相同的機械特性,還可實現高熱傳導率。通常PC樹脂的熱傳 導率為0.1~0.2W/m.K,帝人化成所研發出的一般類型產品熱傳導率為4~11W/m.K,難燃類型為1~4 W/m.K,難燃類型產品還通過美國安全檢查規格(UL)94的V-O(1.8mm)。

該公司產品的優勢除了高熱傳導特性以外,相較於多用於散熱材料的Aluminum die casting等金屬材料,其優點為可提高機器的輕量化及高設計自由度。已應用於螢光燈、Down Light、散熱風扇、Lamp Holder等LED相關照明的部分用途,目前已展開客戶端的樣品出貨,期望可早日達到實用化的目標。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz. 

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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二十年前,切削液曾是非常便宜,在大多數加工過程的成本中,其所占比例不到3%。以至沒有誰會對此多加注意。可是,現在不一樣了,切削液在車間生產成本中所占比例上升為15%,這就不得不引起生產經營者的極大關注。

特別是那些含油的切削液已經成為一項很大的支出。更重要的是它的排放污染環境,國外環保部門要監控這些混合製劑的處理。而且,許多國家和地區也把它們劃歸為危險廢物,如果其中含有油和某些合金,還要採取更為嚴厲的控制措施。

再 有,許多高速加工工序加了切削液會產生煙霧,環保部門也限制切削液煙霧釋放量要在允許範圍內,職業安全和職工健康管理部門為了降低切削液煙霧排放允許值, 正在考慮一項諮詢委員會的建議。其中包括制定比較高的切削液的價格政策。因此,越來越多的廠家開始採用乾切,以避免這筆費用和與切削液處理相關連的麻煩。

以 前,金屬加工行業使用切削液已形成"習慣",所以推廣乾式切削的主要障礙是這種習慣勢力,他們認為切削液是取得良好加工表面、提高刀具壽命所必須的。也有 許多人認為變濕切為乾切,費用可能會更高。其實兩種看法都不對。對於多數金切件,乾切應該是"標準加工環境"。在高速下乾車、乾銑淬硬材料不僅可能,而且 更經濟。

關鍵是要知道如何正確地選擇刀具、機床和切削方法。儘管切削液在有些場合還是需要的,可是研究表明:由於今天的刀具材料有了很 大 發展,情況也在不斷的變化。新的硬質合金牌號特別是那些塗層牌號,在高速、高溫的情況下不用切削液,切削效率更高。事實上,對於間斷切削,切削區溫度越 高,越不適合用切削液。

先來看看銑削,假定 切削液能克服高速旋轉的銑刀引起的離心力,那它在到達切削區之前也就已經蒸發了,它的冷卻效果是很小的甚至沒有。而應用切削液刀具會產生溫度的激烈變化, 銑刀刀片自工件切出時冷卻,再切入時溫度又上升。儘管在乾切削時也有類似的加熱和冷卻迴圈產生,但是加了切削液這種溫度變化要大得多。溫度急劇變化在刀片 中產生應力,會導致裂紋的產生。

類似的情況 在車削中也會出現,例如用非塗層硬質合金,在速度高於130m/min時,車削中碳鋼,刀尖切入工件不到40秒,然後暴露在冷卻液中,就能很明顯地表現出 熱衝擊的損害。這種熱衝擊加快了月牙窪磨損和後面磨損,從而大大地縮短刀具壽命。對於大多數車削加工,乾切通常能延長刀具壽命。

然而,對於鑽削則是另一種情況。鑽削時切削液是必要的,因為它提供了潤滑和從孔中沖出切屑。沒有切削液,切屑可能粘在孔內,並且表面粗糙度平均值(Ra)可能達到濕鑽時的兩倍。在這種情況下,切屑液也能減少所需的機床扭矩,因為鑽頭邊緣上與孔壁接觸的點得到潤滑。

儘管塗層鑽頭也能夠起到類似切削液的潤滑效果,塗層還能減少切削力並能使磨擦阻力趨向最小。從總的效果來看,目前還不能完全代替切削液。用哪種型號的切削液要根據具體情況,潤滑性切削液用於低速加工難加工材料以及表面粗糙度要求較高時比較好。

而冷卻能力較高的切削液,可以增強易切削材料高速加工性能,可以用於有產生積屑瘤傾向或有嚴格的尺寸公差的情況下。

可是許多時候用了切削液取得了某些效果,但它需要很高的額外費用,也帶來非常有害的環境污染,這是不值得的。應該看到,現代的切削刀具能承受更高的切削熱,具備高速切削所需的性能。必要時可以用壓縮空氣從切削區吹走熱的切屑,以取代切削液。
▇ 在乾式切削中刀具材料的選用...............................................................................

1. 高速乾式切削最好的塗層是氮鋁鈦

現 今,切削液通常不再必要的重要原因是有了塗層。它們通過抑制從切削區到刀片(刀具)的熱傳導來減緩溫度的衝擊。塗層的作用就象一層熱屏障,因為它有比刀具 基體和工件材料低得多的熱傳導係數。因此,這些刀具吸收的熱量較少,能承受較高的切削溫度。無論是車削還是銑削,塗層刀具都允許採用更高效的切削參數,而 不會降低刀具壽命。

塗層厚度在2到18μm 之間,它在刀具性能方面起著重要的作用。較薄的塗層比厚的塗層在衝擊切削時,經受溫度變化的性能要好,這是因為較薄的塗層應力較小,不易產生裂紋。在快速 冷卻和加熱時,厚的塗層就象玻璃杯極快地加熱冷卻一樣,容易碎掉。用薄塗層刀片進行乾式切削可以延長刀具壽命高達40%,這就是物理塗層常用來塗圓形刀具 和銑刀片的原因。PVD塗層往往塗得比化學塗層要薄,與輪廓結合得較牢固。另外,PVD塗層可以在低得多的溫度下沉積在硬質合金上,因此,它們更多地應用 於非常鋒利的刃口及大的正前角銑刀、車刀。

雖 然塗層材料氮化鈦,在所有塗層刀具中佔有80%。然而在高速乾式切削的情況下,最好的PVD塗層是氮鋁鈦(TiAlN),它的性能在高溫連續切削時,優於 氮化鈦四倍,例如用於高速車削。TiAlN塗層對於處在較高的熱應力條件下的刀具,也勝過其他塗層。象乾式銑削及那些小直徑孔的深孔鑽削切削液難以到達的 部位。

TiAlN在切削溫度下比TiN更 硬,且具有熱穩定性,PVD塗層利用了它的抗化學磨損性能,它的硬度高達維氏3500度,它的工作溫度高達1470°F(800℃)。材料科學家推測:這 些性質可歸功於非結晶的氧化鋁薄膜,它是當高溫時塗層表面中的一些鋁氧化後,在切屑/刀具介面上形成的。

這項研究特意選用超薄多層PVD塗層,這種沉積過程產生的塗層由上百層組成,每一層僅有幾個納米厚。而一般的PVD塗層的沉積物只有幾層微米級厚度的塗層。

儘 管PVD塗層有很多優點,但是對於加工大多數黑色金屬,CVD塗層仍然是更受歡迎。在CVD加工過程中,沉積溫度比較高有助於提高結合強度,並且允許基體 中有較高的鈷含量,這樣刀刃的韌性好,提高抗塑性變形的能力。由於CVD塗層比PVD塗層厚,就要求在它們的刃口處進行鈍化,以防止塗層剝落,同時也能有 助於提高刀具的抗磨損性能。允許採用進給量可達0.035英寸/轉(0.9mm/r)。

CVD 是在刀具上沉積一層有用的氧化鋁的過程,這是人們熟知的最耐熱和抗氧化的塗層。氧化鋁是不良導體,它把刀具與切削變形而生成的熱量隔開,促使熱量流到切屑 中。這是一種極好的CVD塗層材料,主要用於在乾切時使用的硬質合金車刀。它在高速切削時還能保護基體,是最好的抗磨料磨損和月牙窪磨損的塗層。

塗 層刀片有較長的刀具壽命,它在乾式銑削比濕式銑削更穩定。更高切削速度會使切削溫度進一步升高。例如,在14000轉/分和1575英寸/分(40m /min)的切削速度下乾式切削加工鑄鐵,能把刀具前面的切削區加熱到600°~700℃。其金屬切除率就類似於銑削鋁,這時在鑄鐵上產生的溫度就高於常 規刀具。
2. 金屬陶瓷、陶瓷、CBN、PCD的選用

切 削速度越高就要求刀具材料更耐磨,還要求具有較高的熱硬性。金屬陶瓷、立方氮化硼以及兩種適合精細加工需要的陶瓷--氧化鋁和氮化矽(現代術語"陶瓷"包 含氧化鋁和氮化矽,而不象過去單指氧化鋁),它們的應用日漸普及。聚晶金剛石是另一種乾式切削情況下使用的刀具材料。在所有這些材料中,它們都有較高的紅 硬性和耐磨性,需要權衡考慮的是脆性較大。

 ◆. 金屬陶瓷
是 一種先進的硬質合金。金屬陶瓷比常規硬質合金能承受更高的切削溫度,但是缺乏硬質合金的耐衝擊性、在中型到重型加工時的韌性、以及在低速大進給時的強度。 金屬陶瓷在小的和不變的負荷時,也象常規硬質合金那樣,有差不多的刀刃強度。但是它在高切削速度下的耐高溫和耐磨性能更好,持續時間更長,加工的工件表面 更光潔。當用於加工軟的和粘性的材料時,它也有較好的抗積屑瘤性能,表面質量很好。

較好的高溫硬度來自配料時加入的鈦的化合物。金屬陶瓷是硬質合金的一種型式,它含有堅硬的鈦基化合物(碳化鈦、碳氮化鈦和氮化鈦),粘結劑是鎳或鎳鉬。由於金屬型粘結劑的溫度局限性,典型的金屬陶瓷牌號,在加工的材料硬度超過HRC40時,不具備足夠高的熱硬性。

金屬陶瓷比起塗層和非塗層硬質合金,對斷裂和進給引起的壓力更加敏感。因此,它最好用於高精度工件和表面質量要求較高時。理想的加工工序是切削那些連續的表面。

車 削碳鋼時,進給量的上限通常是0.025英寸/轉(0.635mm/r)。一般用途的銑削,可以在高的主軸速度、中等進給量的條件下進行。如果滿足這些條 件,在大量生產時金屬陶瓷能長時間地保持鋒利的切削刃。如果金屬陶瓷是在傳統的切削速度和進給量下使用,比起硬質合金刀具能改善了刀具壽命和表面質量,也 能提高生產率,對於切削合金鋼時其提高幅度為20%,對於切削碳鋼、不銹鋼和軟鐵時為50%。


 ◆. 陶瓷
陶瓷刀具類似於金屬陶瓷,它比硬質合金有更高的化學穩定性,可在高的切削速度下進行加工並持續較長的時間。純氧化鋁可以耐非常高的溫度,但是它的強度和韌性很低,工作條件如果不好,容易破碎。

為了減低陶瓷對破碎的敏感性,在企圖改善其韌性、提高耐衝擊性能時,加入了氧化鋯或加入碳化鈦與氮化鈦的混合物。儘管加入了這些添加劑,但是陶瓷的韌性比硬質合金還是低得多。

另一個提高氧化鋁陶瓷韌性的方法是在材料中加入結晶紋理或碳化矽晶須,通過這些特殊的平均起來僅有1納米直徑,20微米長很結實的晶須,相當程度地增加了陶瓷的韌性、強度和抗熱衝擊性能。在組成上,晶須可高達30%。

象氧化鋁一樣,氮化矽比硬質合金有更高的熱硬性。它耐高溫與機械衝擊的性能也比較好。與氧化鋁陶瓷相比它的缺點是在加工鋼時它的化學穩定性不很好。可是,用氮化矽陶瓷可在1450英尺/分(442m/min)或更高的速度下加工灰鑄鐵。

雖然使用陶瓷刀加工效率可以很高,但是應用必須正確。例如,陶瓷刀具不能用於加工鋁,而對灰鑄鐵、球墨鑄鐵、淬硬鋼和某些未淬硬鋼、耐熱合金則特別適合。可是對這些材料而言,應用得成功還有賴於開始切削之前刀具刃口外觀的準備、機器和裝備的穩定性和選用最佳的加工參數。


 ◆. CBN
CBN 是一種非常硬的刀具材料,通常最好用來加工硬度高於RC48的材料,它有極好的高溫硬度--高達2000℃,儘管比硬質合金要脆得多,比陶瓷耐熱性和化學 的穩定性要差,但是它比陶瓷刀具有較高的衝擊強度和抗破碎性能。對於切削淬硬金屬時,機床剛性可以稍差。此外,一些特製的CBN刀具能抵禦高功率粗加工的 切屑負荷,間斷切削的衝擊以及精加工時的磨損和切削熱。

對於要求嚴格的零件,應對設備進行適當的調整,以提高機器和裝備的剛性。刃口倒鈍應足夠大以防止微觀剝落和使刀具基體上有一定厚度的CBN層,這就能使刀具在高速、重負荷、劇烈的間斷負荷下工作。這些特點使CBN成為粗加工淬硬鋼和珠光體灰鑄鐵所選用的刀具材料。

刀 具帶有一薄層CBN是比較脆弱的,但是它用於加工淬硬的鐵合金又是比較好的刀具材料。CBN具有低的導熱係數和高的壓縮強度,經受得了由於高切削速度和負 前角產生的切削熱。在切削區內由於較高的溫度使工件材料軟化,有助於切屑的形成。負的幾何角度加強了刀具,穩定了切削刃,改善了刀具壽命和允許在小於 0.010英寸(0.254mm)的淺切深下進行加工。

在乾式車削淬硬工件的情況下,由於CBN刀具可以加工出小於16微英寸(0.4μm)的表面質量,並能控制±0.0005英寸(0.0127mm)的精度,因此常用它取代磨削工序。

CBN刀具很適合淬硬車削和高速銑削加工。而對於這個應用範圍,陶瓷和CBN是重疊的。因此,進行成本效益分析是非常必要的,以確定哪一種材料將提供最好的效果。


 ◆. PCD刀具
聚晶金剛石作為最硬的刀具材料,它是最耐磨的。它的硬度和耐磨性來自各金剛石晶體間無一定方位的粘結,這種晶體方位各異的排列抑制了裂紋的擴展。使用時,將PCD小片粘結到硬質合金刀片上,這可增加它的強度和抗衝擊性能,其刀具壽命是硬質合金的100倍。

然而,某些性能限制了它在很多加工工序的使用。其一是PCD對黑色金屬中鐵的親和力,引起化學反應,這種刀具材料只能用於加工非鐵零件。其二是PCD不能經受切削區超過600℃的高溫。因此,它不能切韌性、高延展性材料。

PCD刀具特別適於加工有色金屬,特別是對摩擦很厲害的高矽鋁合金。採用鋒利的切削刃和大正前角高效切削這些材料,使切削壓力和積屑瘤達到最小。
▇ 刃口強化、刀具幾何參數與排屑 .........................................................................

儘管近幾年物理的進步與應用開發,用金屬陶瓷、陶瓷、CBN和PCD製造的刀具仍然是比硬質合金要脆得多,不能經受太多的壓力,因此用這些材料製造的刀具必須結合其特點進行設計,即對它加強支撐、分散壓力。

這一點很重要。例如,為了要改變磨削力的方向,使力從切削刃往裏向著刀體,切削刃必須經過加工——刃口準備。有這樣三種刃口準備而且其大小還要適當:T型刃帶、強化、T型刃帶強化。


 ◆. T型刃帶
就是一個倒棱--在刃口上磨出的窄的平面,以取代較脆弱而鋒利的刀刃。刀具設計者的一個重要任務就是要找出最小的平面寬度和能賦予刀刃適當強度和壽命的角度;因為大的寬度和加強刀片的角度無疑會增切削力。

 ◆. 強 化
就是圓整一下鋒利的刃口。雖然強化不象T型刃帶那們有棱有角,但是強化對用於精加工的先進的刀片材料效果很好。這些強化刀具應該用於淺切深、低速進給、並保持切削壓力最小。

 ◆. T型刃帶強化
當強化用於倒棱的前面與後面相交處時,也能加強T型刃帶。在應用中,微小的剝落發生時(就象用陶瓷刀粗車鋼),強化能分散這些點上的壓力,沒有使倒棱變大而加強了刀具刃口。

刀 具設計者除了針對工件確定最適合的刀具刃口外,還必須優化刀具的幾何角度和排除切屑能力。通過增加後角來減小切削力和對刀具的壓力,也降低了切削區的溫 度。要使正前角盡可能地大,這樣由於較好的剪切作用能減少切削力。寬闊的容屑槽有助於切屑的排除,尤其是對鑽削和螺紋加工。

另 一個使切削力降低的方法是在高速下切削。為了提高效率,寧可在很高的主軸速度下,把大的進給量減小,而不用增加進給量的方式。此外,現在的銑刀比五年前要 精確得多,銑床和車床的機械穩定性、剛性也更高了,因而排除了可能的振動。所有這些都有利於脆的、較硬和耐磨的刀具材料的應用。

應 用能抗高溫刀具的另一個有利因素是切屑形成有極高的效率。例如切削鑄鐵,熱量使切削區的材料成為可塑體,這樣就降低了切削區工件材料的強度。其結果是比普 通粗加工金屬切除率增加三倍。因為進給速度很高,刀具對金屬材料切除得非常快,以至大量的熱量停留在切屑中,沒有時間傳到工件和使它變形。儘管切削溫度很 高,工件溫升卻很小,比起在常規用量下切削所得到的工件精度也要高。

用低軸向力精加工也能使工件、夾具、機床靜變形最小化。這樣的工序要求利用粗齒銑刀,低進給和銑刀高轉速。由於夾持工件所需夾緊力小,工裝夾具可以簡單。對於棱形工件有較寬敞的銑刀通道。
▇ 乾式切削需要考慮的事項 .....................................................................................

採用乾式切削加工時,選定正確的機床和恰當的裝備是很重要的。因為速度特別快,材料又常常較硬,乾式切削加工時切削溫度很高,機床必須剛性足、馬力大。

在加工中心上進行乾式切削之前,操作者應該儘量保持其工具伸出長度較短,主軸是處在剛度最佳的情況下,還要考慮機床的速度、額定功率。

談 到車床工近淨成型(nearnet shape)的和淬硬的零件,刀具轉塔可以對著機床剛性強的方向進行加工,因為這個方向的長導軌能把切削力分散。設計得好的機床,能直接在短導軌上分散這 些切削力,並且刀架由最少的零件組成,卻能移動和支撐刀具。在相對於柔性更重視精度時,則應該考慮用螺栓將一組刀具直接固定在橫拖板上避免回轉分度機構。

熱穩定性對精度是非常關鍵的。一些製造商採用軟體提高了他們的加工中心的精度,這些軟體補償了溫度的影響。然而,控制溫度應該從有效地排除熱切屑開始,因此要排除密封的工作區內部重要的熱源。

優秀的機床設計,機床裏沒有那些能聚集切屑的窪坑和高臺。用排屑螺旋與傳送器儘快將切屑排出機床外,而不用切削液協助沖走。如果排屑出了問題,用壓縮空氣取代液體。

為了保護滾珠絲杠、導軌,伸縮套管,防護罩、密封條和灰塵收集器還是需要的。如果需要一台乾切削的機床,可以把原來設計好的機床從濕式切削操作轉變為乾式切削操作,通常也是比較便宜。需要添加的灰塵收集器和空氣傳送系統,比濕式切削加工相應的油霧收集器和冷卻泵稍微貴些。

乾式切削加工操作成本也是比較低的,因為它避免了冷卻液的管理和處理費用,其次是壓縮空氣耗電比冷卻泵要少。因此,乾式切削的應用會越來越廣泛。

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
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日 本東京大學野田優準教授與研究所學生長谷川馨發表聲明,指其開發出 可穩定地製作粗度比原先大三倍的高科技材料-筒狀碳素分子「奈米碳管」的方式。研究團隊發現將奈米碳管延長後,碳管就會變粗的現象。如果粗型的碳管能夠量 產的話,便能夠大量萃取出可治療患部的蛋白質並注入體內,或是用於新世代電子元件材料加工用途方面,希望早日能夠確立此新技術。

 


圖說:鐵粒子隨著時間而聚集變大,奈米碳管因而變粗

奈 米碳管的新製法是將碳元素做成的薄片捲成筒狀,成為「單層奈米碳管」。然後在氧化鋁(alumina)材料表面灑 滿直徑約2奈米的鐵粒子,再加入乙烯氣體並加熱至攝氏800度。將鐵粒子當作觸媒,奈米碳管便從一顆顆粒子的表面,像是草皮一樣生長出來,約十分鐘的時間 就能達到平均0.8公厘的長度。

如以電子顯微鏡來觀察奈米碳管,發現其根部的直徑最大達到5奈米程度,尖端部分的直徑平均則為1.7奈米,因此可得知隨著奈米碳管的成長,其根部便會膨脹;而以往的奈米碳管則是如同吸管般、以相同的粗度延展。

奈米碳管的根部之所以會膨脹的原因,推測是由於基板上的鐵粒子因高溫而聚集、奈米碳管因此就在變大的粒子上持續不斷地成長。如果能夠控制溫度使鐵粒子保持一定大小的話,就有可能量產製作直徑最大達10奈米水準的單層奈米碳管。

研究團隊製作的奈米碳管,有一部分的側面被壓碎且形成重疊的兩片所謂「石墨烯」(Graphene)薄片,而石墨烯則是被視為新世代電子元件中相當重要的材料。

奈米碳管除了單層外,另還有兩層、三層、多層等類型。構造單純的單層奈米碳管雖然受到注目,但是缺點為粗度平均只有1.5奈米、有著過細的問題。如果為了要使奈米碳管變粗而使用大粒的鐵粒子作為觸媒的話,就沒辦法製作出單層的奈米碳管了。

  資料來源: 日經產業新聞/材料世界網編譯


 

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