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Tecnologia de fabricação e aplicação da folha de berílio
O berílio apresenta características como baixa densidade, alta resistência, alto módulo de elasticidade, alta transmitância de raios X e alta velocidade de propagação do som; por isso, é utilizado em instrumentos de análise aeroespacial, circuitos integrados de grande escala (LSI) e componentes de sistemas de áudio. Neste artigo, vamos dar uma olhada na tecnologia de fabricação e na aplicação da folha de berílio.
Tecnologia de fabricação e aplicação da folha de berílio
Método de fabricação da folha de berílio
Existem três métodos de fabricação de folhas de berílio.
1. Método de laminação a quente
Primeiramente, o lingote de berílio fundido a vácuo é fatiado, triturado e peneirado para formar um pó de berílio uniforme. Em seguida, o pó de berílio é laminado a quente a vácuo para formar uma chapa bruta. Esse método de metalurgia do pó é utilizado como método de preparação do tarugo de berílio laminado a quente, pois os grãos cristalinos do lingote fundido a vácuo são grossos, frágeis e difíceis de processar plasticamente.
Quando a peça bruta de berílio é aquecida, a fim de evitar oxidação, a mistura de impurezas e o resfriamento causado pelo rolo na superfície do berílio, ela deve ser envolvida em ferro-doce e laminada em uma chapa com espessura de 1 a 2 mm a uma temperatura de cerca de 800 ℃. A chapa é então laminada a quente a 400 a 500 graus Celsius para formar uma folha de berílio com espessura de 0,0075 a 0,500 mm.
Esse tipo de folha de berílio é feita de pó fino de berílio com cerca de 1 μm, por isso é resistente. No entanto, devido à oxidação que ocorre quando o berílio é transformado em pó, sua pureza é a mais baixa entre as folhas de berílio preparadas pelos três métodos descritos neste artigo.
2. Método de fusão a vácuo, lingote e laminação direta
Primeiramente, o lingote é cortado em pedaços de aproximadamente 220 x 200 × 90 mm, envolto em aço inoxidável e, em seguida, laminado em uma faixa de temperatura de 790 a 980 ℃ para produzir chapas de berílio com espessura de cerca de 5 mm.
Durante a laminação a quente, uma temperatura muito alta causará crescimento de grãos, e uma temperatura muito baixa deixará uma estrutura cristalina colunar quando o lingote de berílio for fundido. Portanto, é importante escolher uma temperatura adequada para produzir uma estrutura uniforme e fina, sem anisotropia.
A folha de berílio com 5 mm de espessura mencionada acima é laminada a uma temperatura que varia de 650 °C a 780 °C para produzir uma folha de berílio com espessura de 0,0075 mm a 0,254 mm. A folha de berílio preparada por esse método apresenta grãos cristalinos grandes e baixa pureza. No entanto, ela possui pureza superior à da folha de berílio preparada por laminação a quente.
3. Método de evaporação a vácuo
Coloque o substrato e o lingote de berílio em um forno de evaporação a vácuo, aqueça o substrato a 400 a 500 ℃, depois derreta o lingote de berílio com um feixe de elétrons para vaporizar o berílio sobre o substrato e, em seguida, retire-o do forno. Em seguida, separe o substrato e o berílio para obter uma película de berílio depositada por vapor.
Essa película de berílio depositada por vaporização pode ser usada como placa vibratória do alto-falante e em algumas peças complexas. Se o substrato for moldado no formato da peça a ser produzida, é possível obter uma película de berílio depositada por vapor com o formato da peça, podendo ser utilizada diretamente como peça, sem necessidade de processamento.
No entanto, como a película de berílio depositada por vaporização possui uma estrutura cristalina colunar, o ar e o gás hélio vazam pela fresta, por isso é difícil utilizá-la como janela de transmissão de raios X.
Por meio do processamento térmico da película depositada por vapor, é possível alcançar o objetivo de destruir a estrutura cristalina colunar e produzir uma folha de berílio que não apresente vazamento de ar nem de hélio.
O método de evaporação a vácuo apresenta as seguintes vantagens:
1. Como a folha de berílio é fabricada diretamente a partir de lingotes de berílio por evaporação a vácuo, sua pureza é maior do que a das folhas de berílio produzidas pelo método de laminação a quente e fusão a vácuo seguida de laminação direta do lingote.
2. Fabricação de folha fina de berílio por meio de um processo simples.
3. Como é utilizada como matéria-prima a película de berílio depositada por vaporização, preparada com grãos finos, a folha de berílio produzida apresenta boa resistência e alongamento, tornando-se um material resistente.
Aplicação da Folha de Berílio
Janela de transmissão para radiação de acelerador
Espera-se que a folha de berílio seja utilizada como fonte de raios X para litografia por raios X e como material de janela para a transmissão de raios X gerados por luz SR.
Análise de raios X por dispersão de energia
O analisador de raios X de energia dispersiva é equipado com um microscópio eletrônico e pode ser facilmente ramificado, por isso a demanda tem aumentado nos últimos anos. Quanto mais fino for o material da janela de transmissão de raios X utilizado no dispositivo, maior será a transmitância de raios X e maior será a sensibilidade de análise de elementos que emitem luz fluorescente de raios X, como B, C e N, com comprimentos de onda longos. Portanto, a janela de transmissão de raios X utiliza a folha de berílio de cerca de 10 μm.
Tubo de raios X e tubo de câmera de raios X
Tanto os tubos de raios X quanto os tubos de câmera de raios X utilizam folha de berílio como material da janela de transmissão.
A placa vibratória do alto-falante
A velocidade de propagação do som no irídio é maior do que a de outros metais. Quanto maior a velocidade do som, maior a frequência de ressonância do alto-falante e maior a faixa de sons que podem ser ouvidos na região dos agudos. Por isso, o berílio tem sido utilizado como placa vibratória do alto-falante.
Conclusão
Agradecemos por ler nosso artigo e esperamos que ele ajude você a compreender melhor a tecnologia de fabricação e a aplicação da folha de berílio. Se desejar saber mais sobre o metal berílio, recomendamos que visite Stanford Advanced Materials (SAM) para obter mais informações.
Como fornecedora mundial de produtos de berílio, a Stanford Advanced Materials (SAM) possui mais de duas décadas de experiência na fabricação e venda de metal de berílio, oferecendo folhas de berílio de alta qualidade para atender às necessidades de P&D e produção dos clientes. Por isso, estamos confiantes de que a SAM será seu fornecedor preferido de produtos de berílio e seu parceiro de negócios.
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