Химико-механическая полировка в Китае

Когда слышишь про химико-механическую полировку в Китае, первое, что приходит на ум — это дешёвые аналоги японских абразивных суспензий и вечные проблемы с воспроизводимостью результатов. Но за 12 лет работы с китайскими технологами я понял: главная ошибка — считать их подходы упрощёнными. Взять хотя бы ООО Далянь Синьцзиян Индустрия — их цех с постоянной температурой в 1000 м2 изначально проектировался не для массового производства, а для экспериментов с вязкостью паст под разные сплавы. Помню, как в 2018 их инженер Ван показывал журнал записей по коррозионной стойкости алюминиевых подложек — там были не только таблицы, но и карандашные пометки на полях: ?при 23°C выпадение осадка через 4 часа, пробуем ПАВ-модификацию?. Это та самая рабочая кухня, которую не найдёшь в глянцевых каталогах.

Технологические парадоксы и даляньский опыт

На их сайте https://www.xinjiyangongye.ru упоминается 102 единицы оборудования, но редко кто обращает внимание на распределение этих мощностей. Тот же цех с ЧПУ работает в две смены, при этом химико-механическая полировка выделена в отдельную линию с суточной продувкой азотом — для медных сплавов это критично. Однажды мы три недели не могли устранить белёсый налёт на полированных заготовках, пока не обнаружили, что виной всему была не стабильность pH, как мы думали, а микроскопические колебания влажности из-за незаметной трещины в трубопроводе. Такие нюансы в отчётах не отражают, но именно они определяют, будет ли партия бракована.

Кстати, про инвестиции в 90 миллионов юаней. Многие ожидают, что такие вложения автоматически означают роботизированные линии, как в Германии. Но в Даляне сознательно сохранили участок ручной калибровки абразивных дисков — для прецизионных деталей с пазами сложной геометрии это до сих пор выгоднее, чем перенастраивать робота на каждую новую конфигурацию. Их технолог Ли как-то разложил передо мной набор образцов: ?Вот этот блеск — результат автоматики, а вот этот матовый оттенок — после ручной доводки. Для медицинских имплантов разница в смачиваемости поверхности достигает 11%?.

Особенно интересно их ноу-хау с охлаждением реакционной зоны. Вместо стандартных чиллеров они используют каскадные теплообменники, что позволяет резко снижать температуру в момент прекращения химической реакции. На практике это даёт выигрыш в 2-3 микрона по равномерности слоя, но требует от операторов постоянного контроля — один раз при мне перегрели кремниевую пластину, и пришлось полностью менять состав оксидирующей добавки.

Оборудование и скрытые проблемы

Трёхкоординатные измерительные машины в сборочном цеху — это, конечно, хорошо, но главная головная боль начинается при работе с титановыми сплавами. Их абразивные головки требуют замены каждые 120 часов работы, а не 200, как заявлено в спецификациях. Причём износ идёт нелинейно — первые 70 часов стабильно, потом резкий спад качества. В ООО Далянь Синьцзиян Индустрия даже завели отдельный график превентивного обслуживания, основанный на логах вибрации.

Ещё один момент, который часто упускают — подготовка воды. Их система обратного осмоса даёт удельное сопротивление 18 МОм·см, но при сезонном цветении водорослей в местном водохранилище приходится добавлять угольные фильтры тонкой очистки. Как-то в июле 2022 из-за этого просела скорость полировки на 15% — сначала грешили на реагенты, а оказалось, дело в микроскопических органических взвесях.

Особенно показательна история с вакуумными зажимными системами. Немецкие аналоги стабильно держат давление, но для тонкостенных деталей их конструкция не подходит — возникают микро-деформации. Китайские инженеры разработали гибридный вариант с эластомерными прокладками, который хоть и требует ручной юстировки, но сохраняет геометрию с допуском до 0,8 мкм. Правда, пришлось пожертвовать скоростью — цикл полировки увеличился на 18%.

Люди и процессы

122 сотрудника — это не просто штатная единица. В цеху с постоянной температурой работают всего 14 человек, и каждый проходит полугодовое обучение по определению ?на глаз? степени помутнения рабочей жидкости. Кажется архаичным, но когда датчик мутности выходит из строя (а это случается при работе с щелочными суспензиями), такой навык спасает целую партию.

Система ротации между участками — ещё одна особенность. Операторы ЧПУ раз в квартал работают в зоне приготовления химических составов, чтобы понимать полный цикл. В 2021 это помогло выявить проблему несовместимости нового моющего средства с оксидом церия — обычный оператор заметил бы странный оттенок пены только на конечном этапе.

Кстати, про оксид церия. Его китайские поставщики часто не упоминают о фазовых превращениях при длительном хранении. Мы на собственном опыте убедились, что партия, пролежавшая на складе 8 месяцев, даёт на 30% больше царапин — пришлось разработать протокол термической активации перед использованием. Теперь это стандартная процедура в Даляне, хотя в техпаспортах такого требования нет.

Экономика и скрытые затраты

8000 м2 площади — это не только производство. Почти 400 м2 отведено под испытательные стенды, где тестируют стойкость покрытий в агрессивных средах. Причём используют не стандартные хлоридные растворы, а имитации биологических жидкостей — для медицинских заказчиков это критически важно.

Себестоимость химико-механической полировки часто рассчитывают без учёта утилизации отходов. В Даляне пошли по пути регенерации — установка ионообменных колонн окупилась за 2 года, хотя изначально считалась излишней. Зато теперь они могут работать с никель-содержащими сплавами, которые раньше отклоняли из-за экологических норм.

Любопытный момент с логистикой — расположение в зоне экономического развития даёт налоговые льготы, но усложняет доставку опасных реагентов. Пришлось разрабатывать многослойную тару, которая проходит как обычный груз. Зато теперь этот стандарт переняли и другие предприятия региона.

Перспективы и ограничения

Сейчас экспериментируют с ультразвуковым активированием процесса — пока получается сократить время цикла на 12%, но стабильность хроматического показателя падает. Видимо, нужен компромисс между скоростью и качеством.

Ещё одна проблема — кадровая. Молодые инженеры приходят с теорией, но не понимают, например, как вибрация от грузовиков за территорией завода влияет на точность измерений. Приходится восстанавливать утраченные практические навыки — вплоть до обучения определению вязкости ?на каплю?.

Если говорить о будущем химико-механической полировки в Китае — главный вызов не в технологиях, а в стандартизации. То, что в Даляне отработано до мелочей, на других заводах воспроизводится с трудом. Но их открытость к обмену опытом (тот же сайт https://www.xinjiyangongye.ru регулярно публикует технические заметки) постепенно меняет ситуацию. Возможно, через пару лет мы увидим единые отраслевые протоколы — конечно, с поправкой на местные реалии.