Основные области применения и решения в сфере промышленной очистки
2025-11-05
1. Очистка прецизионных компонентов в автомобильной промышленности
Чистота ключевых компонентов автомобильного двигателя напрямую определяет характеристики и срок службы всего агрегата. Многочастотная ультразвуковая система очистки, внедрённая на заводе BYD в Сиане по производству новых энергетических автомобилей, посредством совместного действия частот 28 kHz/40 kHz добивается прорывных результатов в процессе очистки блока цилиндров. Процесс использует технологию ступенчатой регулировки мощности: на начальном этапе применяется низкочастотный высокомощный режим (40 kHz, 1200 W) для удаления тяжёлых масляных загрязнений, затем переключается на высокочастотный низкомощный режим (28 kHz, 600 W) для удаления частиц микронного размера; степень удаления смазочно-охлаждающей жидкости из узкой щели шириной 0,02 мм на внутренней стенке глубокого отверстия достигает 99,7%. В сочетании с самостоятельно разработанным экологичным водным моющим средством (pH 7,5–8,5) при температуре очистки 85 °C скорость коррозии поверхности алюминиевого сплава контролируется ниже 0,002 мм/год, что значительно ниже отраслевого предельного значения 0,005 мм/год.
Интегрированная в систему вакуумная сушка решила проблему остаточной влаги при традиционной очистке. За счёт сочетанного действия отрицательного давления -0,08 MPa и циркуляции горячего воздуха (120 °C, скорость 15 m/s) время сушки внутри резьбовых отверстий головки цилиндров сократилось с 45 минут по традиционной технологии до 8 минут, а содержание остаточной влаги контролируется ниже 0,03 г/м2. По данным применения BYD, после внедрения данного решения по очистке доля переделок на сборочной линии двигателя по причинам чистоты сократилась на 72%, процент дефектов уплотнения блока цилиндров снизился с 0,65% до 0,12%, годовая экономия материальных затрат составила примерно 23 млн юаней.
Система контроля затрат характеризуется многомерной оптимизацией. Система циркуляции и фильтрации моющего средства достигает 85% коэффициента возврата за счёт точных картриджей 5 μm; в сочетании с установкой обратного осмоса (RO) себестоимость очистки одного двигателя снизилась с 32 юаней по традиционной технологии до 18,5 юаня. Оборудование выполнено по модульной конструкции и может быть совместимо с блоками цилиндров двигателей различного рабочего объёма (1,5 L–2,0 L); время переналадки контролируется в пределах 30 минут, общий коэффициент использования оборудования повышен до 89%, что на 15 процентных пунктов выше среднего по отрасли.
2. Технология безпыловой очистки в электронной полупроводниковой промышленности
Наночастичные загрязнения в процессе производства кремниевых пластин напрямую влияют на выход годных микросхем. На пекинском 12-дюймовом заводе SMIC используется процесс очистки с применением ультрачистой воды, при котором УП-SSS-класса ультрачистая вода (удельное сопротивление 18,2 МΩ·см, содержание органического углерода < 5 ppb, количество частиц < 10 шт/мл при 0,05 мкм) совместно с моющими растворами SC1/SC2 обеспечивает точное удаление загрязнений с поверхности кремниевых пластин.
Инновационный комбинированный модуль очистки с использованием мегазвука и распыления, работающий на частоте 300 кГц, создает стоячие волны, эффективно удаляющие частицы загрязнений размером менее 0,05 мкм. Степень удаления стабильно превышает 99,92 %, при этом удаётся избежать микроповреждений поверхности пластины, характерных для традиционной ультразвуковой очистки.
Различные составы моющих растворов оказывают заметное влияние на выход годных ИС. Экспериментальные данные показывают, что использование нового хелатирующего моющего средства (основной компонент — гидроксиэтилидендифосфоновая кислота, концентрация 0,5 %) позволяет снизить концентрацию металлических ионных примесей (Cu²⁺, Fe³⁺) до уровня ниже 1×10¹⁰ атомов/см², что на порядок меньше по сравнению с традиционным раствором HF. Ниже приведено сравнение влияния трёх основных моющих растворов на выход годных микросхем по технологии 28 нм.
| Тип моющего средства | Эффективность удаления частиц (%) | Остаток ионов металлов (atoms/cm²) | Скорость травления кремния (Å/min) | Повышение выхода годных микросхем (п.п.) |
| Традиционный раствор HF/H₂O | 98,3 | 8,7×10¹⁰ | 0,85 | Базовое значение |
| Хелатирующее моющее средство | 99,92 | 0,9×10¹⁰ | 0,21 | +3,2 |
| Сверхкритическая очистка CO₂ | 99,75 | 1,2×10¹⁰ | 0,05 | +2,8 |
Построение системы полного контроля чистого помещения.
Мойочный цех, спроектированный в соответствии со стандартом ISO 14644-1 класса 1, обеспечивает вертикальный однонаправленный поток воздуха при помощи модулей FFU (Фильтр-вентилятор) со скоростью 0,45 м/с ± 20 %, при этом количество воздухообменов достигает 500 раз в час, а перепад статического давления в помещении поддерживается на уровне 15 Па.
Передача кремниевых пластин осуществляется с использованием системы OHT (Подвесной транспорт) в сочетании с установками контроля AMC (Молекулярные загрязнители воздуха), которые поддерживают концентрацию кислотных газов в помещении ниже 0,1 ppb.
Операторы проходят через воздушный душ (скорость потока 25 м/с, длительность — 30 с) и используют антистатические костюмы с поверхностным сопротивлением 10⁶ – 10⁹ Ω, что обеспечивает двойную защиту и минимизирует риск загрязнения, вызванного человеческим фактором.
3．Применение специальных моющих средств в авиационно-космической промышленности
Очистка титановый сплавов деталей авиационных двигателей сталкивается с серьёзными техническими трудностями. В процессе очистки лопаток двигателя самолёта C919 компании COMAC используется моющее средство, усиленное наночастицами: за счёт механического полировочного эффекта керамических наночастиц размером 0,1 мкм и эмульгирующего действия поверхностно-активных веществ достигается степень удаления прокатного масла (основной компонент — сложные эфиры жирных кислот) с поверхности сплава TC4 до 99,8 %.Данное средство имеет стабильный показатель pH = 8,0 ± 0,2.По результатам испытаний NACE TM0177 в тумане солевого раствора (5 % NaCl, 35 °C, 1000 ч) скорость коррозии титана составила 0,0008 мм/год, что соответствует наивысшему уровню требований стандарта AMS 2759F.
Испытания на коррозионную стойкость продемонстрировали многомерную надёжность. В циклических испытаниях при переменной температуре (от −55 °C до 120 °C, 100 циклов) на очищенных образцах титана не наблюдалось точечной коррозии, трещин и иных дефектов; изменение шероховатости поверхности (Ra) < 0,02 мкм.В испытаниях на коррозию под напряжением (нагрузка 350 МПа, кипящий 3,5 % раствор NaCl) время до разрушения превышало 2000 ч, что значительно выше стандартного требования авиационных материалов (1000 ч).Данная технология очистки успешно прошла сертификацию Airbus ABD0031 и стала первым в Китае моющим средством для титановых сплавов, получившим международное признание в области лётной годности.
Технологические трудности были преодолены в трёх ключевых направлениях.
① С учётом чувствительности титана к водородному охрупчиванию моющее средство имеет бесхлорную формулу (Cl⁻ < 5 ppm) и температуру раствора ≤ 60 °C, что позволяет ограничить увеличение содержания водорода ≤ 0,0015 %.
② Добавление 0,05 % силиконового пеногасителя позволяет удерживать высоту пены < 20 мм (по GB/T 13173-2008), решая проблему остаточной пены при распылительной очистке.
③ Разработанный низкотемпературный процесс очистки при 45 °C снижает энергопотребление на 43 % по сравнению с традиционным (80 °C) и предотвращает повреждение оксидной плёнки титана.
Международная сертификация формирует технологический барьер.
Данное моющее средство прошло сертификацию по американскому авиационно-космическому стандарту AMS 1526B и получило разрешение на применение при очистке титановых элементов фюзеляжа самолёта Боинг 787.Содержание летучих органических соединений (VOCs) при 25 °C составляет менее 35 г/л, что соответствует экологическим требованиям стандарта ЕС CEC L-33-T-82.Таким образом, продукт стал одним из немногих моющих средств, одновременно соответствующих авиационным стандартам Китая、США и Европейского Союза.
