Изследване на приложението на циркониев прах във висококачествено прецизно полиране
С бързото развитие на високотехнологични индустрии като електроника и информационни технологии, оптично производство, полупроводници и усъвършенствана керамика, се поставят по-високи изисквания към качеството на обработката на повърхността на материалите. По-специално, при ултрапрецизната обработка на ключови компоненти като сапфирени подложки, оптично стъкло и плочи на твърди дискове, производителността на полиращия материал директно определя ефективността на обработката и качеството на крайната повърхност.Циркониев прах (ZrO₂), високоефективен неорганичен материал, постепенно се появява в областта на висококачественото прецизно полиране, благодарение на отличната си твърдост, термична стабилност, износоустойчивост и полиращи свойства, превръщайки се в представител на следващото поколение полиращи материали след цериевия оксид и алуминиевия оксид.
I. Материални свойства наЦиркониев прах
Цирконият е бял прах с висока точка на топене (приблизително 2700°C) и разнообразие от кристални структури, включително моноклинни, тетрагонални и кубични фази. Стабилизиран или частично стабилизиран циркониев прах може да се получи чрез добавяне на подходящи количества стабилизатори (като итриев оксид и калциев оксид), което му позволява да поддържа отлична фазова стабилност и механични свойства дори при високи температури.
Циркониев прахИзключителните предимства се отразяват предимно в следните аспекти:
Висока твърдост и отлична полираща способност: С твърдост по Моос от 8,5 или по-висока, той е подходящ за окончателно полиране на различни материали с висока твърдост.
Силна химическа стабилност: Остава стабилен в киселинни или леко алкални среди и не е податлив на химични реакции.
Отлична диспергируемост: Модифицирани нано- или субмикронни размерициркониеви праховепроявяват отлична суспензия и течливост, което улеснява равномерното полиране.
Ниска топлопроводимост и ниски повреди от триене: Топлината, генерирана по време на полирането, е минимална, което ефективно намалява термичното напрежение и риска от микропукнатини по обработваната повърхност.
II. Типични приложения на циркониев прах при прецизно полиране
1. Полиране на сапфирен субстрат
Сапфирените кристали, поради високата си твърдост и отличните си оптични свойства, се използват широко в LED чипове, лещи за часовници и оптоелектронни устройства. Циркониевият прах, със своята подобна твърдост и ниска степен на повреди, е идеален материал за химико-механично полиране (CMP) на сапфир. В сравнение с традиционните...полиращи прахове от алуминиев оксид, цирконият значително подобрява плоскостта на повърхността и огледалния блясък, като същевременно поддържа скоростта на отстраняване на материал, намалявайки драскотините и микропукнатините.
2. Полиране на оптично стъкло
При обработката на оптични компоненти, като високопрецизни лещи, призми и челни повърхности на оптични влакна, полиращите материали трябва да отговарят на изключително високи изисквания за чистота и финост. Използването на високочисти материали...циркониев оксид на прахС контролиран размер на частиците от 0,3-0,8 μm като краен полиращ агент постига изключително ниска грапавост на повърхността (Ra ≤ 1 nm), отговаряйки на строгите изисквания за „безупречност“ на оптичните устройства.
3. Обработка на твърд диск и силициеви пластини
С непрекъснатото увеличаване на плътността на съхранение на данни, изискванията за плоскост на повърхността на твърдите дискове стават все по-строги.Циркониев прах, използван във фазата на фино полиране на повърхностите на плочите на твърдия диск, ефективно контролира дефектите при обработката, подобрявайки ефективността на запис на диска и експлоатационния живот. Освен това, при ултрапрецизното полиране на силициеви пластини, циркониевият оксид показва отлична повърхностна съвместимост и свойства с ниски загуби, което го прави нарастваща алтернатива на церия.
Ⅲ. Влиянието на размера на частиците и контрола на дисперсията върху резултатите от полирането
Полиращите характеристики на циркониевия оксид на прах са тясно свързани не само с неговата физическа твърдост и кристална структура, но също така са значително повлияни от разпределението на размера на частиците и дисперсията им.
Контрол на размера на частиците: Прекалено големите размери на частиците могат лесно да причинят драскотини по повърхността, докато твърде малките могат да намалят скоростта на отстраняване на материал. Поради това, микропрахове или нанопрахове с диапазон на D50 от 0,2 до 1,0 μm често се използват за посрещане на различни изисквания за обработка.
Дисперсионни характеристики: Добрата диспергируемост предотвратява агломерацията на частиците, осигурява стабилност на полиращия разтвор и подобрява ефективността на обработката. Някои висококачествени циркониеви прахове, след модификация на повърхността, показват отлични суспендиращи свойства във водни или слабо киселинни разтвори, поддържайки стабилна работа в продължение на десетки часове.
IV. Тенденции в развитието и бъдещи перспективи
С непрекъснатото развитие на технологиите за нанофабрикация,циркониеви праховесе усъвършенстват към по-висока чистота, по-тясно разпределение на размера на частиците и подобрена диспергируемост. Следните области заслужават внимание в бъдеще:
1. Масово производство и оптимизация на разходите в наномащабЦиркониеви прахове
Справянето с високата цена и сложния процес на приготвяне на високочисти прахове е ключово за насърчаване на по-широкото им приложение.
2. Разработване на композитни полиращи материали
Комбинирането на цирконий с материали като алуминиев оксид и силициев диоксид подобрява скоростта на отстраняване и възможностите за контрол на повърхността.
3. Зелена и екологична система за полиране
Разработване на нетоксични, биоразградими дисперсионни среди и добавки за подобряване на екологичността.
V. Заключение
Циркониев оксид на прах, с отличните си материални свойства, играе все по-важна роля във висококачественото прецизно полиране. С непрекъснатия напредък в производствените технологии и нарастващото търсене в индустрията, приложението нациркониев оксид на прахще стане по-широко разпространен и се очаква да се превърне в основна подкрепа за следващото поколение високопроизводителни полиращи материали. За съответните компании, следенето на тенденциите за подобряване на материалите и разширяването на висок клас приложения в областта на полирането ще бъде ключов път към постигане на продуктова диференциация и технологично лидерство.