Forskning på bruk av zirkoniumpulver i avansert presisjonspolering
Med den raske utviklingen av høyteknologiske industrier som elektronikk og informasjonsteknologi, optisk produksjon, halvledere og avansert keramikk, stilles det høyere krav til kvaliteten på materialoverflatebehandling. Spesielt i ultrapresisjonsmaskinering av nøkkelkomponenter som safirsubstrater, optisk glass og harddiskplater, bestemmer ytelsen til poleringsmaterialet direkte maskineringseffektiviteten og den endelige overflatekvaliteten.Zirkoniumpulver (ZrO₂), et høytytende uorganisk materiale, dukker gradvis opp innen feltet avansert presisjonspolering på grunn av sin utmerkede hardhet, termiske stabilitet, slitestyrke og poleringsegenskaper, og blir en representant for neste generasjon poleringsmaterialer etter ceriumoksid og aluminiumoksid.
I. Materialegenskaper tilZirkoniumoksidpulver
Zirkoniumoksid er et hvitt pulver med høyt smeltepunkt (omtrent 2700 °C) og en rekke krystallstrukturer, inkludert monokliniske, tetragonale og kubiske faser. Stabilisert eller delvis stabilisert zirkoniumoksidpulver kan oppnås ved å tilsette passende mengder stabilisatorer (som yttriumoksid og kalsiumoksid), slik at det opprettholder utmerket fasestabilitet og mekaniske egenskaper selv ved høye temperaturer.
ZirkoniumpulverDe enestående fordelene gjenspeiles først og fremst i følgende aspekter:
Høy hardhet og utmerket poleringsevne: Med en Mohs-hardhet på 8,5 eller høyere er den egnet for sluttpolering av en rekke materialer med høy hardhet.
Sterk kjemisk stabilitet: Den forblir stabil i sure eller svakt alkaliske miljøer og er ikke utsatt for kjemiske reaksjoner.
Utmerket dispergerbarhet: Modifisert nano- eller submikronstørrelsezirkoniumpulverhar utmerket suspensjon og flyteevne, noe som muliggjør jevn polering.
Lav varmeledningsevne og lav friksjonsskade: Varmen som genereres under polering er minimal, noe som effektivt reduserer termisk stress og risikoen for mikrosprekker på den bearbeidede overflaten.
II. Typiske bruksområder for zirkoniumpulver i presisjonspolering
1. Polering av safirsubstrat
Safirkrystaller, på grunn av sin høye hardhet og utmerkede optiske egenskaper, er mye brukt i LED-brikker, klokkelinser og optoelektroniske enheter. Zirkoniumpulver, med sin lignende hardhet og lave skaderate, er et ideelt materiale for kjemisk-mekanisk polering (CMP) av safir. Sammenlignet med tradisjonellepoleringspulver av aluminiumoksid, forbedrer zirkonia overflatens flathet og speilblankhet betydelig, samtidig som den opprettholder materialfjerningshastigheten og reduserer riper og mikrosprekker.
2. Optisk glasspolering
Ved bearbeiding av optiske komponenter som høypresisjonslinser, prismer og endeflater på optiske fibre, må poleringsmaterialer oppfylle ekstremt høye krav til renslighet og finhet. Ved bruk av høy renhetzirkoniumoksidpulverMed en kontrollert partikkelstørrelse på 0,3–0,8 μm som et avsluttende poleringsmiddel oppnås ekstremt lav overflateruhet (Ra ≤ 1 nm), og oppfyller dermed de strenge «feilfrie» kravene til optiske enheter.
3. Harddiskplate og silikonskiverbehandling
Med den kontinuerlige økningen i datalagringstetthet blir kravene til flathet på harddiskplateoverflaten stadig strengere.Zirkoniumpulver, som brukes i finpoleringsfasen av harddiskplateoverflater, kontrollerer effektivt prosesseringsdefekter, forbedrer diskskrivingseffektiviteten og levetiden. Videre viser zirkoniumoksid utmerket overflatekompatibilitet og lave tapsegenskaper i ultrapresisjonspolering av silisiumskiver, noe som gjør det til et voksende alternativ til ceria.
Ⅲ. Effekten av partikkelstørrelse og dispersjonskontroll på poleringsresultater
Poleringsevnen til zirkoniumoksidpulver er nært knyttet ikke bare til dets fysiske hardhet og krystallstruktur, men påvirkes også betydelig av dets partikkelstørrelsesfordeling og dispersjon.
Kontroll av partikkelstørrelse: For store partikkelstørrelser kan lett forårsake riper på overflaten, mens for små kan redusere materialfjerningshastigheten. Derfor brukes ofte mikropulver eller nanopulver med et D50-område på 0,2 til 1,0 μm for å oppfylle ulike prosesseringskrav.
Dispersjonsytelse: God dispergerbarhet forhindrer partikkelagglomerering, sikrer stabiliteten til poleringsløsningen og forbedrer prosesseringseffektiviteten. Noen avanserte zirkoniumpulvere viser, etter overflatemodifisering, utmerkede suspensjonsegenskaper i vandige eller svakt sure løsninger, og opprettholder stabil drift i over dusinvis av timer.
IV. Utviklingstrender og fremtidsutsikter
Med den kontinuerlige utviklingen av nanofabrikasjonsteknologi,zirkoniumpulveroppgraderes mot høyere renhet, smalere partikkelstørrelsesfordeling og forbedret dispergerbarhet. Følgende områder fortjener oppmerksomhet i fremtiden:
1. Masseproduksjon og kostnadsoptimalisering av nanoskalaZirkoniumpulver
Å håndtere de høye kostnadene og den komplekse prosessen med å fremstille pulver med høy renhet er nøkkelen til å fremme bredere anvendelse.
2. Utvikling av komposittpoleringsmaterialer
Kombinasjonen av zirkoniumoksid med materialer som alumina og silika forbedrer fjerningshastigheten og overflatekontrollegenskapene.
3. Grønt og miljøvennlig poleringsvæskesystem
Utvikle giftfrie, biologisk nedbrytbare dispersjonsmedier og tilsetningsstoffer for å forbedre miljøvennligheten.
V. Konklusjon
Zirkoniumoksidpulver, med sine utmerkede materialegenskaper, spiller en stadig viktigere rolle innen avansert presisjonspolering. Med kontinuerlige fremskritt innen produksjonsteknologi og økende etterspørsel fra industrien, har bruken avzirkoniumoksidpulvervil bli mer utbredt, og det forventes at det vil bli en sentral støtte for neste generasjon av høytytende poleringsmaterialer. For relevante selskaper vil det å holde tritt med trendene innen materialoppgradering og utvide avanserte applikasjoner innen poleringsfeltet være en viktig vei til å oppnå produktdifferensiering og teknologisk lederskap.