초음파 기술은 1950년대와 1960년대에 의료 분야에 적용되기 시작하여 큰 발전을 이루었습니다. 현재 초음파 기술은 의료 분야 외에도 반도체 산업, 광학 산업, 석유화학 산업 등 다양한 분야에서 성숙 단계에 있으며, 주로 초음파의 우수한 지향성과 강력한 침투력을 활용하여 세척 작업을 수행합니다.

초음파 기술은 점점 더 중요한 강화 수단으로 자리 잡고 있습니다. 위에서 언급한 응용 분야 외에도, 초음파 기술은 다른 분야에서도 뛰어난 응용 잠재력을 가지고 있으며, 앞으로도 발전 가능성이 높습니다.

초음파 강화 야금 공정의 원리:

우리 모두 알고 있듯이, 야금 공정에서 "삼전달일반응"은 공정 효율, 속도, 용량에 영향을 미치는 필수 요소이며, 야금 및 화학 생산의 전체 과정을 요약하는 개념이기도 합니다. 소위 "삼전달"은 물질 전달, 운동량 전달, 열 전달을 의미하며, "일반응"은 화학 반응 과정을 의미합니다. 본질적으로 야금 공정 개선은 "삼전달일반응"의 효율과 속도를 개선하는 것에서 시작되어야 합니다.

이러한 관점에서 초음파 기술은 질량, 운동량, 열의 전달을 촉진하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 주로 초음파의 고유한 특성에 의해 결정됩니다. 요약하자면, 야금 공정에 초음파 기술을 적용하면 다음과 같은 세 가지 주요 효과가 있습니다.

1. 캐비테이션 효과

캐비테이션 효과는 음압이 일정 값에 도달했을 때 액상(용융물, 용액 등)에 존재하는 미세 기포가 성장하고 붕괴하는 역동적인 과정을 말합니다. 액상에서 생성된 미세 기포가 성장, 파열, 소멸하는 과정에서 기포 장치 주변의 작은 공간에 핫스팟이 발생하여 고온 고압 영역이 형성되어 반응이 촉진됩니다.

2. 기계적 효과

기계적 효과는 초음파가 매질 내에서 전진할 때 발생하는 효과입니다. 초음파의 고주파 진동과 복사압은 효과적인 교반 및 유동을 형성하여 매질 유도가 전파 공간에서 진동 상태로 진입하도록 하여 물질의 확산 및 용해 과정을 가속화합니다. 기계적 효과는 캐비테이션 기포의 진동과 결합하여 고체 표면에 발생하는 강력한 제트 및 국소적인 미세 충돌을 통해 액체의 표면 장력과 마찰을 크게 감소시키고 고체-액체 계면의 경계층을 파괴하여 일반적인 저주파 기계적 교반으로는 달성할 수 없는 효과를 얻을 수 있습니다.

3、열 효과

열 효과는 특정 온도에서 변화하는 과정에서 시스템이 열을 방출하거나 흡수하는 것을 말합니다. 초음파가 매질 내에서 전파될 때, 그 에너지는 매질 입자에 의해 지속적으로 흡수되어 열에너지로 전환되고 반응 과정에서 열 전달을 촉진합니다.

초음파 기술의 독특한 효과를 통해 야금 공정에서 "삼투일반응"의 효율과 속도를 효과적으로 향상시키고, 미네랄 활성을 개선하고, 원료량을 줄이고, 반응 시간을 단축시켜 에너지 절약 및 소비 감소라는 목적을 달성할 수 있습니다.