四合院：我是雨水表哥 第197章 土法“轧”新路

虽然物资极度匮乏，但腊月二十九的北京城，年味已经弥漫在大街小巷。

不过对于实践基地的师生们而言，吸引他们的并非窗外的鞭炮与炊烟，而是车间里那块“掐丝珐琅”陶瓷电路板。

希望之火已经点燃，新的挑战又摆在眼前。

清晨的车间里，邹师傅撬开炉盖，用铁棍捅了个火心，然后又拿起个大铁钩猛烈的掏着炉灰。

随着一阵阵煤灰飞扬，一股蓝色有火苗从火心里蹿了起来。

尽管寒气未散，但大家讨论的热度却已经足以融化坚冰。

那块静静躺在工作台上的陶瓷电路板，既是里程碑，也像一面镜子，映照出手工制作的局限。

“你这‘掐丝珐琅’的思路确实是妙手回春，解决了强电环境下电路集成的大问题。”赵老师拿着那块电路板，语气欣慰中带着一丝凝重，“但大家也看到了，这手工掐丝、点釉、烧结，费时费力，一块巴掌大的板子就耗费了我们多少心血？若是想在我们那庞大的自动化系统里全面推广应用，尤其是未来需要大量同类模块时，这种效率……”

他摇了摇头，但意思不言而喻。

这话如同投入平静水面的一颗石子，瞬间激起了层层涟漪。

“赵老师说得对啊！”一位电机系的师兄接口道。

他指着旁边堆积如山的继电器和缠绕的飞线：“咱们最终是要取代那些‘乱麻’的。如果替代品本身制造起来就跟绣花一样精细缓慢，那意义就大打折扣了。工业化，讲究的就是个规模、效率和一致性。”

吴国华思索道：“确实，手工制作难以保证每块板子的铜线粗细、釉层厚度完全一致，长期运行的可靠性可能会因此打折扣。我们必须找到一种能够……嗯，能够‘批量生产’这种陶瓷电路板的方法。”

“批量生产？”汪传志挠了挠头，“这玩意儿又是陶瓷又是铜线的，还能像轧钢板一样‘轧’出来不成？”

他这本是句无心之语，却瞬间点亮了某些思路。

“等等！‘轧’出来？”钱师姐眼睛一亮，快步走到工作台前，用手指轻轻敲击着陶瓷基板，“传统的陶瓷成型，无非是注浆、干压、等静压。但我们这个需要内在的导电电路……或许，我们真的可以换个思路，不是在后期的陶瓷板上‘添加’电路，而是在成型之初，就把‘电路’做进去！”

一位来自材料系的师兄立刻受到了启发：“钱师姐的意思是……像‘打香’那样？把陶瓷粉末和铜粉按照我们设计的电路分布，混合在一起，然后用模具压制成型，最后一次性烧结成既绝缘又导电的整体？”

这个想法极具颠覆性，立刻引起了所有人的兴趣。

“粉末压制烧结？”李师兄沉吟道，“思路是好的，但难点很多。首先，铜的熔点和陶瓷的烧结温度要匹配，否则不是铜熔了流失，就是陶瓷没烧结实。其次，如何保证铜粉在压制过程中能形成连续、规整的导电通路，而不是分散的颗粒？还有，升温曲线、防止氧化……”

提到防止氧化和精确控温，另一位师兄提出了解决方案：“氧化问题可以用通入保护气氛，比如氮气来解决。至于控温，我们可以自己做一个！用电阻丝绕制一个管式炉或者箱式炉，配合调压器和热电偶，温度曲线应该比咱们现有的窑炉好控制得多！”

“自制电炉？这个可行！”王卫国点头表示支持，“材料也好找。”

然而，更大的难题接踵而至。

另一位师姐指出了关键：“就算我们有了可控气氛的电炉，那超细的、粒径均匀的铜粉从哪里来？普通的铜屑、铜末颗粒太粗，压制后无法形成致密的导电体，电阻会很大，甚至根本不导通。”

这时，王玉书师傅开了口：“粉末细还不简单？咱们自己磨！找个厚实点的铁桶，里面放上钢珠和要磨的铜料，架起来让它转！这就是个‘球磨机’嘛！无非是咱们要求磨得更细些，转它个三天三夜，还怕磨不细？”

王师傅这“土法上马”的提议，带着一股朴素的工业智慧，让众人眼前一亮。

但立刻有人提出了质疑：“球磨时间长，耗电量大且不说，磨出来的粉末如何收集？那么细的铜粉，暴露在空气中极易氧化，一旦氧化，导电性就大打折扣了。”

争论的焦点又回到粉末的制备和处理上。

就在这时，精仪系的保师兄提出了一个更为“化学”的思路：“既然得到超细铜粉这么麻烦，我们能不能换个思路？不直接用铜粉，而是先在陶瓷基板上‘长’出铜电路？”

“长出来？”众人好奇地望向他。

“对！”保师兄越说越兴奋，“我们可以先烧制出带有预设电路凹槽的陶瓷基板。然后，利用化学镀铜的方法，在那些凹槽里，通过化学反应还原出铜单质，沉积填充，形成电路！”

“化学镀铜？”一位有化工背景的程老师若有所思，“我好像在一些外文资料上看到过类似的概念。但难点在于，陶瓷表面是惰性的，不具备‘自催化’能力，无法引发铜离子的还原沉积。”

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喜欢四合院：我是雨水表哥请大家收藏：()四合院：我是雨水表哥全本小说网更新速度全网最快。保师兄显然有所准备：“我们可以先对陶瓷基板进行‘活化’处理！比如，先用氯化亚锡溶液浸泡，使陶瓷表面吸附一层锡离子，然后再用氯化钯溶液处理，钯离子会被锡离子还原成钯原子，牢牢吸附在陶瓷表面。这些钯原子就是后续化学镀铜的催化中心！”

他详细解释道：“有了催化中心，再把基板放入含有铜离子，比如硫酸铜和还原剂，比如甲醛的镀液中，在合适的温度和PH值下，铜离子就会在催化点上被还原成铜原子，逐渐沉积长大，最终填满整个凹槽！”

这个方案听起来非常“高大上”，仿佛一下子从手工作坊跃升到了精密化学的层面。

然而，程老师却道：“这个思路理论上可行，但实际操作问题很多。首先，氯化亚锡、氯化钯这些药品昂贵且不易获取。其次，甲醛作为还原剂，有毒，操作需极度小心，车间环境也不适合。再者，化学镀铜的沉积速度通常很慢，要填满凹槽需要很长时间。最后，镀液配方复杂，温度、浓度、PH值稍有波动，就可能沉积不上，或者沉积层疏松、粗糙，导电性能差。工艺稳定性是个大问题。”

“而且，”钱师姐补充道，“就算沉积成功了，后续如何清洗、如何防止残留化学品腐蚀，都是麻烦事。”

就在化学法似乎陷入僵局时，提出“打香”思路的那位材料系师兄再次发言。

“沉积慢……”他喃喃道，忽然眼睛一亮，“既然化学法核心是得到铜，那我们不如把思路再放大点？干脆建一个大点的化学沉淀池！不是沉积在基板上，而是直接在溶液里通过氧化还原反应，把铜离子变成超细、超纯的铜粉！这样得到的粉末，绝对够细！够纯！然后再用这种超细铜粉去做‘打香’胚体，或者干脆用别的办法成型！”

这个“一步到位”制取超细铜粉的想法，听起来颇具诱惑力。

“想法很大胆，”程老师沉吟道，“但实现起来，困难重重。首先，需要大量的酸来溶解铜原料，得到铜盐溶液。然后需要选择合适的还原剂，控制反应温度、浓度、pH值、搅拌速度……任何一个参数的微小波动，都可能导致粉末粒度、形貌的巨大差异，甚至直接变成粒状沉淀或者根本无法还原。这比镀液控制更难！而且，大量使用酸和还原剂，成本高，污染大，废液处理也是问题。”

“还有，”李师兄补充道，“就算得到了超细铜粉，如何过滤、洗涤、干燥？粉末越细，越容易氧化，也越容易板结团聚，前功尽弃。”

讨论似乎陷入了僵局，各种方法都有其闪光点，但又都伴随着难以逾越的技术障碍或成本瓶颈。

空气中弥漫着一种焦灼的思虑。

“咳，”青工张涛，清了清嗓子，有些犹豫地开口，“各位老师，同学，我有个想法，不知道对不对，咱们绕来绕去，又是磨粉，又是烧炉子，又是泡药水，是不是把事情想复杂了？”

他指了指车间外面：“咱们轧钢厂是干什么的？咱们最拿手的就是用轧机，把钢锭、钢坯轧成各种形状的钢材啊！既然这个电路，就是一条条样式不同的铜线条，咱们能不能直接开个模，把铜‘轧’成电路？”

“轧制电路？！”这个想法过于石破天惊，以至于现场出现了几秒钟的寂静。

“哈哈，张大哥，你这想法够野！”钱师姐最先反应过来，笑着摇头，“但是不行啊。咱们厂的轧机，那是为钢铁准备的，力大势沉，一轧下去，铜片直接压成铜箔了，而且精度根本控制不了。电路要求的是微米级别的精度和复杂的图形，轧机干不了这精细活。”

“就是，轧机威力太大，是干粗活的。”有人附和。

张涛却坚持道：“那咱们能不能试制一个小号的、功率小、精度高的‘轧机’，专门用来轧这种精细电路？”

“专门造一台精密轧机？”邹章元师傅摇头，“要轧出复杂精细的电路图形，对轧辊模具的要求就是噩梦，雕刻成本极高，磨损也快。”

轧制的思路似乎走入了死胡同。

然而，钱师姐却盯着地面，手指无意识地在空中划动着，仿佛在勾勒什么。

突然，她猛地抬起头，豁然开朗。

“等等！张大哥的话提醒了我！”钱师姐声音激动，“我们不一定非要轧制纯铜电路！我们之前纠结于铜的纯度和氧化，是因为我们总想着要得到高纯度的导电体。但如果，我们接受一定程度的‘不纯’呢？”

她快步走到黑板前，拿起粉笔，一边画一边快速说道：“我们把几个思路融合一下！刚才有人提到氧化铜，但是大家可能没有注意到，氧化铜脆，容易球磨成粉。然后，我们不追求在烧结前得到纯铜，而是把氧化铜粉末和碳粉按一定比例混合！碳是还原剂！”

她画了一个简单的示意图：“然后，我们采用‘打香’的思路，但不是用陶瓷粉和铜粉混合，而是用陶瓷粉，以及氧化铜与碳的混合粉，把它们一次成型！”

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喜欢四合院：我是雨水表哥请大家收藏：()四合院：我是雨水表哥全本小说网更新速度全网最快。她的笔在黑板上重重一顿：“我们借鉴轧机的思路，但不是轧铜，而是轧‘胚体’！我们设计制造一台小型的、对辊压力可精确控制的‘轧胚机’！它的入口，投入的是均匀混合的陶瓷粉末、以及氧化铜与碳的混合粉末流；它的出口，利用精密的模具对辊，直接‘轧’出已经复合好的、带有预设电路图形的陶瓷电路板胚体！胚体内部，电路部分就是氧化铜和碳粉的混合物！”

她越说越快，思路如泉涌：“然后，我们将这个复合胚体，送入我们自制的气氛保护电炉中进行烧结！在高温下，碳会夺取氧化铜中的氧，生成二氧化碳气体跑掉，同时将氧化铜还原成铜单质！而这个还原过程，就发生在陶瓷基体内部预设的电路凹槽或者说电路体内！由于被陶瓷基体包裹、限制，还原出来的铜无法自由流动，只能原地形成致密的、与陶瓷基体紧密结合的铜电路！”

“妙啊！！”程老师忍不住喝彩，“这叫……‘原位还原烧结’！一次轧制成型，一次烧结同时完成陶瓷基板烧结和电路金属化！把最麻烦的粉末制备、精密填充和高温防氧化问题，通过材料和工艺设计，巧妙地整合在一个步骤里解决了！”

“太好了！”吴国华兴奋地接话，“而且，既然是一次轧制成型，理论上我们完全可以设计模具，同时轧制正反两面的电路，甚至实现简单的层间互连！”

“对对对！轧胚机！这个名字好！”汪传志挥舞着拳头，“咱们就造它一台！”

牛师傅哈哈大笑：“绕了半天，还是回到咱们轧钢厂的老本行上来了！不过这次轧的不是钢，是‘泥巴’！这机器结构相对简单，压力要求远低于钢铁轧机，咱们自己绝对能搞出来！”

“工艺路线算是初步明确了！”钱师姐总结道，一脸振奋，“接下来，咱们分头行动，攻克几个关键设备和技术点：第一，改造或建造一台可用的球磨机，用于制备氧化铜粉和陶瓷粉。第二，设计建造那台核心的‘轧胚机’，包括精密模具对辊的设计加工。第三，搭建一台可精确控温、能通保护气氛的‘土电炉’。第四，也是前提，我们需要一个专门的氧化炉，用来把铜原料氧化成易于研磨的氧化铜。”

“任务很重，时间很紧。”赵老师沉声道，“但我们没有退路。这套‘轧胚-原位还原烧结’方案，是目前看来最具工业化潜力的方向。”

“干吧！”李师兄挽起袖子，“趁着过年这几天，厂里清净，咱们正好甩开膀子大干一场！先把氧化炉和球磨机弄出来！”

说着撸起袖子就要去干活，其他同学也磨拳擦掌，迫不及待。

“没错！”王卫国环视众人，目光坚定，“思路越辩越明，方法越讨论越清晰。我们现在有了一个值得全力投入的新方向。这不仅仅是解决一块电路板的生产问题，这是在探索一条属于我们自己的、土洋结合、低成本高效率的工业自动化基础部件制造之路！行动起来！”

没有更多的动员，联合课题组的成员们自动分成了几个小组。

有人围着工人师傅，开始讨论球磨机的具体结构和所需材料；有人跟着钱师姐和吴国华，开始绘制轧胚机的原理草图；有人则与李师兄一起，核算电炉的功率、耐火材料以及气氛供应方案。

攻坚克难的磅礴动力一下子就燃烧起来，车间里，敲打声、讨论声、绘图声再次响起。

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