Kutatás a cirkónium-dioxid por alkalmazásáról a csúcskategóriás precíziós polírozásban
A csúcstechnológiás iparágak, mint például az elektronika és az informatika, az optikai gyártás, a félvezetők és a fejlett kerámiák gyors fejlődésével egyre magasabb követelményeket támasztanak az anyagfelület-megmunkálás minőségével szemben. Különösen a kulcsfontosságú alkatrészek, például zafír hordozók, optikai üveg és merevlemez-tányérok ultraprecíziós megmunkálása során a polírozóanyag teljesítménye közvetlenül meghatározza a megmunkálási hatékonyságot és a végső felületi minőséget.Cirkónium-dioxid por (ZrO₂)A nagy teljesítményű szervetlen anyag, kiváló keménységének, hőstabilitásának, kopásállóságának és polírozási tulajdonságainak köszönhetően fokozatosan jelenik meg a csúcskategóriás precíziós polírozás területén, a cerium-oxid és az alumínium-oxid után a polírozó anyagok következő generációjának képviselőjévé válva.
I. Az anyag tulajdonságaicirkónium por
A cirkónium-dioxid egy fehér por, magas olvadásponttal (körülbelül 2700 °C) és változatos kristályszerkezettel, beleértve a monoklin, tetragonális és köbös fázisokat. Stabilizált vagy részlegesen stabilizált cirkónium-dioxid port megfelelő mennyiségű stabilizátorok (például ittrium-oxid és kalcium-oxid) hozzáadásával lehet előállítani, ami lehetővé teszi, hogy kiváló fázisstabilitást és mechanikai tulajdonságokat tartson fenn még magas hőmérsékleten is.
cirkónium porkiemelkedő előnyei elsősorban a következő szempontokban tükröződnek:
Nagy keménység és kiváló polírozhatóság: 8,5-ös vagy annál magasabb Mohs-keménységgel alkalmas különféle nagy keménységű anyagok végső polírozására.
Erős kémiai stabilitás: Savas vagy enyhén lúgos környezetben stabil marad, és nem érzékeny a kémiai reakciókra.
Kiváló diszpergálhatóság: Módosított nano- vagy szubmikronos méretűcirkónium-dioxid porokkiváló szuszpenzió- és folyékonysági tulajdonságokkal rendelkeznek, ami elősegíti az egyenletes polírozást.
Alacsony hővezető képesség és csekély súrlódási károsodás: A polírozás során keletkező hő minimális, így hatékonyan csökkenti a hőfeszültséget és a mikrorepedések kockázatát a megmunkált felületen.
II. A cirkónium-dioxid por tipikus alkalmazásai a precíziós polírozásban
1. Zafír alapfelület polírozása
A zafírkristályokat nagy keménységük és kiváló optikai tulajdonságaik miatt széles körben használják LED-chipekben, óralencsékben és optoelektronikai eszközökben. A cirkóniumpor, hasonló keménységével és alacsony károsodási sebességével, ideális anyag a zafír kémiai mechanikai polírozásához (CMP). A hagyományosakhoz képestalumínium-oxid polírozó porokA cirkónium-dioxid jelentősen javítja a felület síkját és tükörsimaságát, miközben megőrzi az anyagleválasztási sebességet, csökkenti a karcolásokat és a mikrorepedések kialakulását.
2. Optikai üveg polírozása
Az optikai alkatrészek, például nagy pontosságú lencsék, prizmák és optikai szálak végfelületeinek megmunkálása során a polírozó anyagoknak rendkívül magas tisztasági és finomsági követelményeknek kell megfelelniük. Nagy tisztaságú anyagok használatacirkónium-oxid por0,3-0,8 μm szabályozott részecskemérettel, mint végső polírozószerrel, rendkívül alacsony felületi érdességet (Ra ≤ 1 nm) ér el, megfelelve az optikai eszközök szigorú „hibátlan” követelményeinek.
3. Merevlemez-tányér és szilíciumlapka-feldolgozás
Az adattárolási sűrűség folyamatos növekedésével a merevlemez-tányér felületének sík felületére vonatkozó követelmények egyre szigorúbbak.cirkónium porA merevlemez-tányérok felületének finompolírozási szakaszában használt cirkónium-oxid hatékonyan szabályozza a feldolgozási hibákat, javítva a lemezírás hatékonyságát és élettartamát. Továbbá a szilícium-ostyák ultraprecíziós polírozása során a cirkónium-oxid kiváló felületi kompatibilitást és alacsony veszteségi tulajdonságokat mutat, így egyre növekvő alternatívája a cérium-oxidnak.
III. A részecskeméret és a diszperzió szabályozásának hatása a polírozási eredményekre
A cirkónium-oxid por polírozási teljesítménye nemcsak fizikai keménységével és kristályszerkezetével függ össze, hanem jelentősen befolyásolja a részecskeméret-eloszlása és diszperziója is.
Részecskeméret-szabályozás: A túl nagy részecskeméret könnyen felületi karcolásokat okozhat, míg a túl kicsi részecskeméret csökkentheti az anyagleválasztási sebességet. Ezért gyakran használnak 0,2–1,0 μm D50 tartományú mikro- vagy nanoporokat a különböző feldolgozási követelmények kielégítésére.
Diszperziós teljesítmény: A jó diszpergálhatóság megakadályozza a részecskék agglomerációját, biztosítja a polírozó oldat stabilitását és javítja a feldolgozási hatékonyságot. Egyes csúcsminőségű cirkónium-dioxid porok felületmódosítás után kiváló szuszpenziós tulajdonságokat mutatnak vizes vagy gyengén savas oldatokban, több tucat órán át stabil működést biztosítva.
IV. Fejlődési trendek és jövőbeli kilátások
A nanotechnológia folyamatos fejlődésével,cirkónium-dioxid porokfejlesztés alatt állnak a nagyobb tisztaság, a szűkebb részecskeméret-eloszlás és a fokozott diszpergálhatóság felé. A következő területek érdemelnek figyelmet a jövőben:
1. Nanoméretű tömegtermelés és költségoptimalizáláscirkónium porok
A nagy tisztaságú porok előállításának magas költségeivel és összetett folyamatával kapcsolatos probléma megoldása kulcsfontosságú szélesebb körű alkalmazásuk előmozdításához.
2. Kompozit polírozó anyagok fejlesztése
A cirkónium-dioxid olyan anyagokkal való kombinálása, mint az alumínium-oxid és a szilícium-dioxid, javítja az eltávolítási sebességet és a felületkezelési képességeket.
3. Zöld és környezetbarát polírozófolyadék-rendszer
Nem mérgező, biológiailag lebomló diszperziós közegek és adalékanyagok fejlesztése a környezetbarát jelleg fokozása érdekében.
V. Következtetés
Cirkónium-oxid porkiváló anyagtulajdonságaival egyre fontosabb szerepet játszik a csúcskategóriás precíziós polírozásban. A gyártástechnológia folyamatos fejlődésével és az ipari kereslet növekedésével az alkalmazása...cirkónium-oxid poregyre szélesebb körben fog elterjedni, és várhatóan a következő generációs nagy teljesítményű polírozóanyagok alapvető támogatásává válik. Az érintett vállalatok számára az anyagfejlesztési trendekkel való lépéstartás és a polírozás területén a csúcskategóriás alkalmazások bővítése kulcsfontosságú lesz a termékdifferenciálás és a technológiai vezető szerep elérésében.