Дослідження застосування порошку цирконію у високоякісному прецизійному поліруванні
Зі швидким розвитком високотехнологічних галузей, таких як електроніка та інформаційні технології, оптичне виробництво, напівпровідники та передова кераміка, до якості обробки поверхні матеріалів пред'являються підвищені вимоги. Зокрема, при надточній обробці ключових компонентів, таких як сапфірові підкладки, оптичне скло та пластини жорстких дисків, характеристики полірувального матеріалу безпосередньо визначають ефективність обробки та кінцеву якість поверхні.Порошок цирконію (ZrO₂), високоефективний неорганічний матеріал, поступово з'являється в галузі високоякісного прецизійного полірування завдяки своїй чудовій твердості, термостабільності, зносостійкості та полірувальним властивостям, стаючи представником наступного покоління полірувальних матеріалів після оксиду церію та оксиду алюмінію.
I. Властивості матеріалівПорошок цирконію
Цирконій — це білий порошок з високою температурою плавлення (приблизно 2700°C) та різноманітними кристалічними структурами, включаючи моноклінні, тетрагональні та кубічні фази. Стабілізований або частково стабілізований порошок цирконію можна отримати, додавши відповідну кількість стабілізаторів (таких як оксид ітрію та оксид кальцію), що дозволяє йому підтримувати чудову фазову стабільність та механічні властивості навіть за високих температур.
Порошок цирконіюВидатні переваги відображаються, перш за все, в таких аспектах:
Висока твердість та чудова полірувальна здатність: завдяки твердості за шкалою Мооса 8,5 або вище, він підходить для остаточного полірування різноманітних високотвердих матеріалів.
Висока хімічна стабільність: залишається стабільним у кислому або слаболужному середовищі та не схильний до хімічних реакцій.
Відмінна диспергованість: Модифіковані нано- або субмікронніпорошки цирконіюдемонструють чудову суспендованість та плинність, що сприяє рівномірному поліруванню.
Низька теплопровідність та низький рівень пошкоджень від тертя: Тепло, що утворюється під час полірування, мінімальне, що ефективно зменшує термічне напруження та ризик появи мікротріщин на обробленій поверхні.
II. Типове застосування порошку цирконію для прецизійного полірування
1. Полірування сапфірової підкладки
Кристали сапфіру, завдяки своїй високій твердості та чудовим оптичним властивостям, широко використовуються в світлодіодних мікросхемах, лінзах годинників та оптоелектронних пристроях. Порошок цирконію, з подібною твердістю та низьким рівнем пошкодження, є ідеальним матеріалом для хіміко-механічного полірування (ХМП) сапфіру. Порівняно з традиційними...полірувальні порошки з оксиду алюмінію, цирконій значно покращує площинність поверхні та дзеркальну поверхню, зберігаючи при цьому швидкість видалення матеріалу, зменшуючи подряпини та мікротріщини.
2. Полірування оптичного скла
Під час обробки оптичних компонентів, таких як високоточні лінзи, призми та торцеві поверхні оптичних волокон, полірувальні матеріали повинні відповідати надзвичайно високим вимогам до чистоти та тонкості шліфування. Використання високочистих матеріалівпорошок оксиду цирконіюз контрольованим розміром частинок 0,3-0,8 мкм як кінцевим полірувальним агентом досягає надзвичайно низької шорсткості поверхні (Ra ≤ 1 нм), що відповідає суворим вимогам до «бездоганності» оптичних пристроїв.
3. Обробка пластин жорсткого диска та кремнієвих пластин
Зі зростанням щільності зберігання даних вимоги до площинності поверхні пластин жорсткого диска стають дедалі суворішими.Порошок цирконію, який використовується на етапі тонкого полірування поверхонь пластин жорсткого диска, ефективно контролює дефекти обробки, покращуючи ефективність запису на диск та термін служби. Крім того, при надточному поліруванні кремнієвих пластин оксид цирконію демонструє чудову сумісність з поверхнею та низькі втрати, що робить його зростаючою альтернативою церію.
Ⅲ. Вплив розміру частинок та контролю дисперсії на результати полірування
Полірувальні властивості порошку оксиду цирконію тісно пов'язані не лише з його фізичною твердістю та кристалічною структурою, але й суттєво залежать від розподілу розмірів частинок та їх дисперсії.
Контроль розміру частинок: Надмірно великі розміри частинок можуть легко спричинити подряпини на поверхні, тоді як занадто малі можуть знизити швидкість видалення матеріалу. Тому для задоволення різних вимог обробки часто використовуються мікропорошки або нанопорошки з діапазоном D50 від 0,2 до 1,0 мкм.
Дисперсійні властивості: Добра дисперсійність запобігає агломерації частинок, забезпечує стабільність полірувального розчину та підвищує ефективність обробки. Деякі високоякісні порошки цирконію після модифікації поверхні демонструють чудові суспензійні властивості у водних або слабокислих розчинах, підтримуючи стабільну роботу протягом десятків годин.
IV. Тенденції розвитку та перспективи на майбутнє
З постійним розвитком технології нанофабрикації,порошки цирконіювдосконалюються в напрямку вищої чистоти, вужчого розподілу частинок за розміром та покращеної диспергованості. Наступні області заслуговують на увагу в майбутньому:
1. Масове виробництво та оптимізація витрат у наномасштабіПорошки цирконію
Вирішення проблеми високої вартості та складного процесу приготування високочистих порошків є ключовим для сприяння їх ширшому застосуванню.
2. Розробка композитних полірувальних матеріалів
Поєднання цирконію з такими матеріалами, як оксид алюмінію та кремнезем, покращує швидкість видалення матеріалу та можливості контролю поверхні.
3. Екологічно чиста система полірувальних рідин
Розробити нетоксичні, біорозкладні дисперсійні середовища та добавки для підвищення екологічності.
V. Висновок
Порошок оксиду цирконію, завдяки своїм чудовим властивостям матеріалу, відіграє дедалі важливішу роль у високоякісному прецизійному поліруванні. З постійним удосконаленням виробничих технологій та зростанням попиту в галузі, застосуванняпорошок оксиду цирконіюстане більш поширеним, і очікується, що він стане основною опорою для наступного покоління високопродуктивних полірувальних матеріалів. Для відповідних компаній відстеження тенденцій оновлення матеріалів та розширення високоякісних застосувань у галузі полірування буде ключовим шляхом до досягнення диференціації продукції та технологічного лідерства.