Að skipta út silfri fyrir kopar í rafskautum úr keramikþéttum: Tvíhliða samfelld spúttunarlína Zhenhua Vacuum hefur náð stöðugri fjöldaframleiðslu í 14 ár.

Í framleiðslu á keramikþéttum eru rafskaut hefðbundið framleidd með prentun á silfurpasta og síðan þurrkun og sintrun. Þar sem silfurpasta inniheldur hátt hlutfall af silfri og framleiðir tiltölulega þykk rafskautslag er heildarnotkun silfurs umtalsverð, sem gerir sveiflur í silfurverði að beinum þáttum sem hafa áhrif á kostnað við rafskautsefni.

Undanfarna tvo áratugi hefur viðvarandi hækkun silfurverðs orðið óhjákvæmileg breyta fyrir framleiðendur keramikþétta. Miðað við alþjóðlegt meðalverð á silfri á ári var meðalverð silfurs um það bil 3.350 RMB/kg árið 2008 og hækkaði í um 9.190 RMB/kg árið 2025 — sem er um það bil 2,7-föld hækkun á 17 árum.

Auk mikils kostnaðar við silfur hafa takmarkanir hefðbundinnar silfurpastaferlis einnig orðið sífellt augljósari. Prentun, þurrkun og sintun fela í sér mörg ferlisskref, mikla efnismeðhöndlun og handvirkar aðgerðir. Á sama tíma eru sífellt strangari umhverfiskröfur og eftirspurn eftir sjálfvirkri framleiðslu að knýja framleiðendur til að endurmeta bæði rafskautsefni og útfellingarferli, með áherslu á að draga úr silfurnotkun, stytta ferliskeðjuna og ná fram mjög sjálfvirkri fjöldaframleiðslu.

Þótt iðnaðurinn treysti enn að miklu leyti á vinnslu silfurpasta, höfðu Zhenhua Vacuum og viðskiptavinur þess þegar byrjað að kanna aðferðina „að koma í staðinn fyrir kopar í stað silfurs“.

Að hugsa fram í tímann: Eftirspurn viðskiptavina var á undan markaðnum

Árið 2008, þegar alþjóðlega fjármálakreppan gekk yfir markaði og óvissa jókst, hóf leiðandi innlendur framleiðandi hágæða keramikþétta að meta hugsanleg langtímaáhrif sveiflna í hráefnisverði og umbreytinga á framleiðsluferlum áður en hækkandi silfurverð hafði skapað beinan kostnaðarþrýsting.

Viðskiptavinurinn innleiddi því hagræðingu rafskautsferla í langtíma framleiðslustefnu sína: að draga úr ósjálfstæði við silfur og áhættu á sveiflum í silfurverði, en viðhalda jafnframt afköstum og áreiðanleika vörunnar; og á sama tíma að færa rafskautsframleiðslu frá handvirkri og hálfhandvirkri starfsemi yfir í sjálfvirka, stöðlaða fjöldaframleiðslu til að bæta samræmi vörunnar, stöðugleika ferla og langtíma framboðsgetu.

Viðskiptavinurinn hafði samband við Zhenhua Vacuum til að kanna sameiginlega nýja tæknilega leið: Væri hægt að nota annað efni til að framleiða keramikþéttir, á meðan nýtt útfellingarferli og sjálfvirkur framleiðslubúnaður gætu gert kleift að framleiða mikið magn af rafskautum til langs tíma?

Snemmbúnar rannsóknir: Endurgerð rafskautsferlisins með kopar

Í upphafi verkefnisins var engin viðurkennd lausn tiltæk. Varaefnið þurfti að bjóða upp á góða rafleiðni og hagkvæmni, en jafnframt að bjóða upp á framúrskarandi viðloðun húðunar og langtímaáreiðanleika. Nýja ferlið þurfti einnig að vera samhæft sjálfvirkri framleiðslu.

Eftir margar umferðir tæknilegrar mats kom kopar í ljós sem raunhæfur kostur. Rafleiðni þess er nálægt rafleiðni silfurs og efniskostnaður er mun lægri. Hins vegar er kopar viðkvæmur fyrir oxun við hækkað hitastig, sem þýðir að ekki var hægt að endurtaka hefðbundna silfurpastaferlið. Útfellingaraðferðin, ferlisbreyturnar og framleiðslubúnaðurinn þurfti að vera nýþróaður.

Á þeim tíma voru engin þekkt dæmi um fjöldaframleiðslu á koparrafskautum fyrir keramikþétta á innlendum vettvangi. Efni, ferlistækni og þróun búnaðar þurftu öll að byrja frá grunni. Í stað þess að bíða eftir að efnislausnin yrði kláruð, kom Zhenhua Vacuum að verkefninu frá upphafi og vann náið með viðskiptavininum að því að ákvarða tæknilega leiðina. Sýnishornstilraunir, staðfesting á húðun og þróun fjöldaframleiðsluferlisins voru framkvæmd samhliða verkfræði búnaðarins, sem gerði útfellingarferlinu og framleiðslulínunni kleift að þróast saman.

Að lokum völdu báðir aðilar segulspúttunartækni (PVD) sem kjarnatækni. Húðin sem er sett á yfirborðið veitir sterka viðloðun við undirlagið og gerir kleift að setja koparrafskautslag beint á keramikyfirborðið án þess að nota lífræna bindiefnið sem notað er í silfurpasta. Þetta útrýmir þörfinni fyrir leysiefni og tilheyrandi uppgufun, en fjarlægir einnig háhitasintrunarskrefið, sem leiðir til hreinni og umhverfisvænni þurrvinnslu samanborið við hefðbundna blautvinnslu.

Til að bæta skilvirkni útfellingar og framleiðslugetu þróaði Zhenhua tvíhliða framleiðslulínu fyrir samfellda spúttunarferlið. Þegar keramikhlutarnir komast inn í lofttæmiskerfið er hægt að húða báðar hliðar án þess að snúa þeim handvirkt við, á meðan stöðugur efnisflutningur tengir einstök ferlisstig saman. Þessi þurrvinnslulausn kemur í stað margra blautvinnsluskrefa eins og „silfurpastaprentun → þurrkun → sintrun“, sem einfaldar heildarferliskeðjuna og bætir samræmi milli lota og framleiðsluhagkvæmni.

Árið 2012 var búnaðurinn afhentur með góðum árangri. Verkefnið tók um það bil tvö ár, frá upphaflegum tæknilegum umræðum og þróun ferla til gangsetningar og innleiðingar framleiðslulínunnar.

Langtíma staðfesting: 14 ár af samfelldri fjöldaframleiðslu

Frá og með september 2026 er tvíhliða samfellda spúttunarlínan, sem afhent var árið 2012, enn í notkun hjá viðskiptavininum og styður við stöðuga fjöldaframleiðslu. Þó að lausnin „kopar í stað silfurs“ uppfylli kröfur um einsleitni húðunar, sjálfvirkni ferla og framleiðslu í miklu magni, dregur hún verulega úr þörf fyrir eðalmálminn silfur og lækkar kostnað við rafskautsefni, en samræmist einnig kröfum um hreinni og umhverfisvænni framleiðslu. Eftir 14 ára samfellda notkun hefur búnaðurinn veitt langtíma staðfestingu á ferlinu og búnaðarlausninni hvað varðar kostnaðarhagkvæmni, húðunargæði, framleiðsluáreiðanleika og stöðugleika í fjöldaframleiðslu.

Á þeim tíma var innlend iðnaður enn á frumstigi þess að skilja og tileinka sér kopar-rafskautsleiðina, þar sem flestir framleiðendur héldu áfram að reiða sig á vinnslu silfurpasta. Á undanförnum árum hefur vaxandi kostnaðarþrýstingur vegna silfurpasta hins vegar hraðað umbreytingu iðnaðarins í átt að „kopar í stað silfurs“, sem gerir spúttunarbúnað að sífellt eftirsóttari lausn fyrir framleiðslu á keramikþéttum. Sama tæknilega stefna hefur þróast frá því að vera snemma framsýn könnun yfir í að vera aðaláhersla í iðnaðinum í dag - með 14 ára framleiðsluprófun á milli.

Fyrir viðskiptavininn hefur ávinningurinn verið langtíma. Auk þess að lækka efniskostnað beint, útrýmdi framleiðslukerfið næmi þess fyrir sveiflum í silfurverði 14 árum á undan stórum hluta greinarinnar. Viðskiptavinurinn fékk einnig snemma forskot í umhverfissamræmi og sjálfvirkni framleiðslu. Þó að margir framleiðendur hafi ekki fyrr en á undanförnum árum byrjað að standa frammi fyrir auknum þrýstingi frá silfurverði og umbreytingum á ferlum, hefur þessi viðskiptavinur þegar viðhaldið stöðugri framleiðslu með tækninni í 14 ár.

Þetta verkefni var ein af fyrstu notkunum Zhenhua Vacuum á tvíhliða samfelldri spúttunartækni fyrir framleiðslu á flísarkeramikþéttum. Miðað við innlenda iðnaðarumhverfið árið 2012, þá var farsæl verkfræðileg innleiðing þess bylting í markaðssetningu kopar-rafskautstækni. Það sýndi fram á framsýna nálgun Zhenhua Vacuum á ferlaþróun og tækniinnleiðingu. Með þróun búnaðar, farsælli afhendingu og 14 ára stöðugri fjöldaframleiðsluprófun, tryggði verkefnið Zhenhua Vacuum sterka stöðu sem frumkvöðull í húðun keramikþétta, en veitti jafnframt verðmæta langtímareynslu fyrir síðari þróun búnaðar, ferlabestun og stöðugar umbætur.