旁边的工具架上,堆着一小筐更换下来的阀芯,个个被腐蚀得面目全非,有的甚至出现了蜂窝状的穿孔。
“看到问题了?”
李科长顺着吕辰的目光,苦笑道,“氢氟酸,特别是高温高浓度的氢氟酸,是‘什么都吃’的。不锈钢?几个月就穿孔。特种合金?贵得吓人,也只能撑一两年。这些阀门、泵、管道,每时每刻都在被腐蚀,腐蚀下来的金属离子就直接污染了试剂。”
他拿起一个报废的阀芯,表面布满了麻点:“就这个小小的阀芯,用的是含钼镍基合金,一个就要上百元。这条生产线每年光更换阀门配件就要花几万元,这还是次要的。关键是腐蚀产物污染试剂,让我们的产品纯度卡在ppb级,很难再往上突破。”
谢凯用笔记本快速记录着,同时问道:“不能用塑料或陶瓷吗?”
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“塑料耐腐蚀,但强度不够,高温下易变形,而且可能析出有机杂质。陶瓷……”
李科长顿了顿,“氧化铝陶瓷我们试过,氢氟酸专吃铝元素,不行。其他陶瓷要么太脆,要么加工难度大,一直没有找到合适的。”
参观继续,来到分析检测中心,这里是全厂最洁净的区域,进入前需要换防尘服、经过风淋室。
实验室内,技术人员正在操作各种仪器,原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱、气相色谱、颗粒计数器……,每一个数据都被认真记录在案。
这里的许多工具都是一次性的,不锈钢长柄勺只用来取一次样,小型储罐用完即弃,连石英烧杯也是限定使用次数后就要报废。
“没办法。”
李科长解释道,“高纯试剂的检测,本身就是最容易被污染的环节。工具重复使用,哪怕清洗得再干净,也可能有残留。我们也想让所有接触最终产品的工具,都是一次性使用。但这成本太高了,只能折中,限定使用次数,严格清洗流程。”
李科长补充道:“这还只是检测环节。到了实际使用环节,芯片制造厂需要将试剂从储罐输送到工艺设备,中间要经过几十米甚至上百米的管道、十几个阀门、多个过滤器……,每一个接口、每一个弯头、每一个垫片,都可能成为污染源。”
参观结束,回到会议室时,三人的心情都有些沉重。
技术难度比想象中更大,这不仅仅是配方和工艺问题,而是整个材料、设备、工程体系的系统性问题。
“现在你们明白我们的痛点了。”
李科长给大家倒上茶,语气诚恳,“按‘星河计划’的要求提供样品,我们能做到。实验室精心制备,用最干净的容器封装,ppt级的纯度可以挑战。但要说连续化、大规模稳定生产,保证每一批、每一瓶都达到这个标准……”
他摇摇头:“设备材质、管道阀门、甚至一个聚四氟乙烯垫片的老化,都会成为最后那‘零点几个9’的拦路虎。”
会议室陷入了短暂的沉默。
窗外传来试剂厂特有的轻微泵机声,远处铁路上火车驶过的
过了一会儿,吕辰忽然开口:“李科长,您刚才提到陶瓷……,贵厂有没有试过氮化硅或者氧化锆陶瓷?”
李科长愣了一下:“氮化硅?氧化锆?听说过,但国内很少有厂家生产,特别是能加工成复杂形状的。怎么,你们有门路?”
宋颜教授和谢凯对视一眼,眼中都露出了光芒。
“我们红星所有一个工业陶瓷和冶金材料研究中心。”
吕辰坐直身体,语气变得兴奋起来,“正在系统研究氮化硅、碳化硅、氧化锆等一系列高性能工程陶瓷。其中氮化硅陶瓷,硬度高、耐磨、耐高温,更重要的是,它对大多数酸碱,包括氢氟酸,都有极好的耐腐蚀性!”
李科长猛地站起身:“你说的是真的?氮化硅耐氢氟酸?”
“千真万确。”
吕辰从公文包里拿出几份资料,“这是我们的实验数据。氮化硅在40%氢氟酸、80°C条件下浸泡1000小时,腐蚀速率小于0。01毫米每年。氧化锆的表现同样出色。”
李科长几乎是抢过资料,迅速翻阅起来。
他的手指微微颤抖,眼镜后的眼睛睁得老大。
“这,这如果属实,简直是革命性的!”
他抬起头,声音激动,“氢氟酸腐蚀是我们高纯试剂生产最大的痛点!如果阀门、泵体、管道能用这种陶瓷制造,污染问题就解决了一大半!”
宋颜教授适时提出了合作请求:“李科长,我们可不可以提供一批氮化硅、氧化锆陶瓷的小型样件,如阀芯、管道接头、勺具、烧杯等,给你们试用。在实际生产环境中测试一下它们的耐腐蚀性能、对试剂纯度的影响。如果效果理想,我们可以进一步合作,研发定制化的陶瓷化工设备。”
“好!太好了!”
李科长连连点头,“我们立即安排试用!不过,光我们试剂厂用还不够。”