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Tecnología de fabricación y aplicación de la lámina de berilio
El berilio presenta características como baja densidad, alta resistencia, alto módulo de elasticidad, alta transmitancia de rayos X y una elevada velocidad de propagación del sonido, por lo que se utiliza en instrumentos de análisis aeroespaciales, circuitos integrados a gran escala (LSI) y componentes de sistemas de audio. En este artículo, vamos a analizar la tecnología de fabricación y las aplicaciones de la lámina de berilio.
Tecnología de fabricación y aplicaciones de la lámina de berilio
Método de fabricación de la lámina de berilio
Existen tres métodos de fabricación de la lámina de berilio.
1. Método de laminación en caliente
En primer lugar, el lingote de berilio fundido al vacío se corta en láminas, se tritura y se tamiza para obtener un polvo de berilio uniforme. A continuación, el polvo de berilio se lamina en caliente al vacío para formar una pieza en bruto. Este método de metalurgia de polvos se utiliza como método de preparación de la pieza en bruto de berilio laminada en caliente, ya que los granos cristalinos del lingote fundido al vacío son gruesos, frágiles y difíciles de procesar plásticamente.
Cuando se calienta la pieza en bruto de berilio, para evitar la oxidación, la mezcla de impurezas y el enfriamiento repentino causado por el rodillo en la superficie del berilio, debe envolverse con hierro dulce y laminarse hasta obtener una lámina con un espesor de entre 1 y 2 mm a una temperatura de unos 800 ℃. A continuación, la lámina se lamina en caliente a una temperatura de entre 400 y 500 grados Celsius para formar una lámina de berilio con un espesor de entre 0,0075 y 0,500 mm.
Este tipo de lámina de berilio está compuesta por polvo fino de berilio de aproximadamente 1 μm, por lo que es resistente. Sin embargo, debido a la oxidación que se produce al convertir el berilio en polvo, su pureza es la más baja de entre las láminas de berilio preparadas mediante los tres métodos descritos en este artículo.
2. Método de fundición al vacío, lingote y laminación directa
En primer lugar, el lingote se corta en piezas de aproximadamente 220 × 200 × 90 mm, se envuelve en acero inoxidable y, a continuación, se lamina a una temperatura comprendida entre 790 y 980 ℃ para producir láminas de berilio con un espesor de unos 5 mm.
Durante el laminado en caliente, una temperatura demasiado alta provocará el crecimiento de los granos, mientras que una temperatura demasiado baja dará lugar a una estructura cristalina columnar al fundirse el lingote de berilio. Por lo tanto, es importante elegir una temperatura adecuada para obtener una estructura uniforme y fina sin anisotropía.
La lámina de berilio de 5 mm de espesor mencionada anteriormente se lamina a una temperatura que oscila entre los 650 °C y los 780 °C para producir una lámina de berilio con un espesor de entre 0,0075 mm y 0,254 mm. La lámina de berilio preparada mediante este método presenta granos cristalinos grandes y una pureza baja. No obstante, su pureza es mayor que la de la lámina de berilio preparada mediante laminado en caliente.
3. Método de evaporación al vacío
Se colocan el sustrato y el lingote de berilio en un horno de evaporación al vacío, se calienta el sustrato a una temperatura de entre 400 y 500 ℃, a continuación se funde el lingote de berilio con un haz de electrones para vaporizar el berilio sobre el sustrato y, finalmente, se retira del horno. A continuación, se separan el sustrato y el berilio para obtener una película de berilio depositada por vapor.
Esta película de berilio depositada por vaporización puede utilizarse como placa vibratoria del altavoz y para algunas piezas complejas. Si el sustrato se moldea con la forma de la pieza que se desea fabricar, se obtiene una película de berilio depositada por vapor con dicha forma, que puede utilizarse directamente como pieza sin necesidad de procesamiento adicional.
Sin embargo, dado que la película de berilio depositada por vapor tiene una estructura cristalina columnar, el aire y el helio se escapan por los huecos, por lo que resulta difícil utilizarla como ventana de transmisión de rayos X.
Mediante el tratamiento térmico de la película depositada por vapor, se consigue destruir la estructura cristalina columnar y se puede producir una lámina de berilio que no presenta fugas de aire ni de helio.
El método de evaporación al vacío presenta las siguientes ventajas:
1. Dado que la lámina de berilio se fabrica directamente a partir de lingotes de berilio mediante evaporación al vacío, su pureza es mayor que la de las láminas de berilio fabricadas mediante el método de laminado en caliente y fundición al vacío con laminado directo de lingotes.
2. Permite fabricar láminas finas de berilio mediante un proceso sencillo.
3. Dado que se utiliza como materia prima la película de berilio depositada por vaporización, preparada con granos finos, la lámina de berilio resultante presenta una buena resistencia y elongación, lo que la convierte en un material tenaz.
Aplicaciones de la lámina de berilio
Ventana de transmisión para radiación de aceleradores
Se prevé que la lámina de berilio se utilice como fuente de rayos X para la litografía por rayos X y como material para ventanas de transmisión de rayos X generados por luz SR.
Análisis de rayos X por dispersión de energía
El analizador de rayos X de dispersión de energía está equipado con un microscopio electrónico y permite realizar ramificaciones con facilidad, por lo que la demanda ha ido en aumento en los últimos años. Cuanto más fino es el material de la ventana de transmisión de rayos X utilizado en el dispositivo, mayor es la transmitancia de los rayos X y mayor es la sensibilidad de análisis de elementos ligeros fluorescentes a los rayos X, como el B, el C y el N, con longitudes de onda largas. Por lo tanto, la ventana de transmisión de rayos X utiliza una lámina de berilio de unos 10 μm.
Tubo de rayos X y tubo de cámara de rayos X
Tanto los tubos de rayos X como los tubos de cámaras de rayos X utilizan lámina de berilio como material de la ventana de transmisión.
La placa vibratoria del altavoz
La velocidad de propagación del sonido en el iridio es mayor que en otros metales. Cuanto mayor es la velocidad del sonido, mayor es la frecuencia de resonancia del altavoz y más amplio es el rango de sonidos que se pueden percibir en la región de los agudos. Por ello, el berilio se ha utilizado como placa vibratoria del altavoz.
Conclusión
Gracias por leer nuestro artículo; esperamos que te ayude a comprender mejor la tecnología de fabricación y las aplicaciones de la lámina de berilio. Si deseas saber más sobre el metal de berilio, te recomendamos que visites Stanford Advanced Materials (SAM) para obtener más información.
Como proveedor mundial de productos de berilio, Stanford Advanced Materials (SAM) cuenta con más de dos décadas de experiencia en la fabricación y venta de metal de berilio, y ofrece láminas de berilio de alta calidad para satisfacer las necesidades de I+D y producción de los clientes. Por ello, estamos convencidos de que SAM se convertirá en su proveedor y socio comercial de referencia para los productos de berilio.
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