Tutkimus zirkoniumoksidijauheen käytöstä huippuluokan tarkkuuskiillotuksessa
Korkean teknologian teollisuudenalojen, kuten elektroniikan ja tietotekniikan, optisen valmistuksen, puolijohteiden ja edistyneen keramiikan, nopean kehityksen myötä materiaalien pintakäsittelyn laadulle asetetaan korkeampia vaatimuksia. Erityisesti keskeisten komponenttien, kuten safiirisubstraattien, optisen lasin ja kiintolevyjen, erittäin tarkassa koneistuksessa kiillotusmateriaalin suorituskyky määrää suoraan koneistuksen tehokkuuden ja lopullisen pinnan laadun.Zirkoniumoksidijauhe (ZrO₂), erittäin suorituskykyinen epäorgaaninen materiaali, on vähitellen nousemassa korkealaatuisten tarkkuuskiillotusten alueelle erinomaisen kovuuden, lämmönkestävyyden, kulutuskestävyyden ja kiillotusominaisuuksiensa ansiosta, ja siitä on tulossa seuraavan sukupolven kiillotusmateriaalien edustaja ceriumoksidin ja alumiinioksidin jälkeen.
I. Materiaalin ominaisuudetZirkoniumoksidijauhe
Zirkoniumoksidi on valkoinen jauhe, jolla on korkea sulamispiste (noin 2700 °C) ja useita kiderakenteita, mukaan lukien monokliiniset, tetragonaaliset ja kuutiolliset faasit. Stabiloitua tai osittain stabiloitua zirkoniumoksidijauhetta voidaan saada lisäämällä sopivia määriä stabilointiaineita (kuten yttriumoksidia ja kalsiumoksidia), mikä mahdollistaa erinomaisen faasistabiilisuuden ja mekaanisten ominaisuuksien säilyttämisen myös korkeissa lämpötiloissa.
Zirkoniumoksidijauhen erinomaiset edut näkyvät pääasiassa seuraavissa näkökohdissa:
Korkea kovuus ja erinomainen kiillotuskyky: Mohsin kovuuden ollessa 8,5 tai enemmän, se soveltuu erilaisten erittäin kovien materiaalien loppukiillotukseen.
Vahva kemiallinen stabiilius: Se pysyy stabiilina happamassa tai hieman emäksisissä ympäristöissä eikä ole altis kemiallisille reaktioille.
Erinomainen dispergoituvuus: Modifioitu nano- tai submikronikokoinenzirkoniumoksidijauheetomaavat erinomaisen suspensio- ja juoksevuusominaisuuksia, mikä helpottaa tasaista kiillotusta.
Alhainen lämmönjohtavuus ja vähäiset kitkavauriot: Kiillotuksen aikana syntyvä lämpö on minimaalista, mikä vähentää tehokkaasti lämpöjännitystä ja mikrohalkeamien riskiä käsitellyllä pinnalla.
II. Zirkoniumoksidijauheen tyypillisiä käyttötarkoituksia tarkkuuskiillotuksessa
1. Safiirialustan kiillotus
Safiirikiteitä käytetään laajalti LED-siruissa, kellonlinsseissä ja optoelektronisissa laitteissa niiden korkean kovuuden ja erinomaisten optisten ominaisuuksien ansiosta. Zirkoniumoksidijauhe, jolla on samanlainen kovuus ja alhainen vaurioaste, on ihanteellinen materiaali safiirin kemialliseen mekaaniseen kiillotukseen (CMP). Verrattuna perinteiseen...alumiinioksidin kiillotusjauheetZirkoniumoksidi parantaa merkittävästi pinnan tasaisuutta ja peilikiiltoa säilyttäen samalla materiaalinpoistonopeuden ja vähentäen naarmuja ja mikrohalkeamia.
2. Optisen lasin kiillotus
Optisten komponenttien, kuten tarkkuuslinssien, prismojen ja optisten kuitujen päätypintojen, käsittelyssä kiillotusmateriaalien on täytettävä erittäin korkeat puhtaus- ja hienousvaatimukset. Käyttämällä erittäin puhdasta materiaaliazirkoniumoksidijauhejonka kontrolloitu hiukkaskoko on 0,3–0,8 μm viimeisenä kiillotusaineena, saavutetaan erittäin alhainen pinnan karheus (Ra ≤ 1 nm) ja täytetään optisten laitteiden tiukat "virheettömyys"-vaatimukset.
3. Kiintolevylevyjen ja piikiekkojen käsittely
Tiedontallennustiheyden jatkuvan kasvun myötä kiintolevyjen pinnan tasoisuutta koskevat vaatimukset tiukentuvat.Zirkoniumoksidijauhe, jota käytetään kiintolevyjen pintojen hienokiillotusvaiheessa, hallitsee tehokkaasti käsittelyvirheitä, parantaen levyn kirjoitustehokkuutta ja käyttöikää. Lisäksi piikiekkojen erittäin tarkassa kiillotuksessa zirkoniumoksidilla on erinomainen pinnan yhteensopivuus ja alhaiset häviöt, mikä tekee siitä kasvavan vaihtoehdon ceriumoksidille.
Ⅲ. Hiukkaskoon ja dispersion hallinnan vaikutus kiillotustuloksiin
Zirkoniumoksidijauheen kiillotuskyky liittyy läheisesti paitsi sen fyysiseen kovuuteen ja kiderakenteeseen, myös sen hiukkaskokojakaumaan ja dispersioon.
Hiukkaskoon hallinta: Liian suuret hiukkaskoot voivat helposti aiheuttaa pintanaarmuja, kun taas liian pienet hiukkaset voivat vähentää materiaalinpoistonopeutta. Siksi käytetään usein mikro- tai nanojauheita, joiden D50-alue on 0,2–1,0 μm, erilaisten käsittelyvaatimusten täyttämiseksi.
Dispersiokyky: Hyvä dispergoituvuus estää hiukkasten agglomeraation, varmistaa kiillotusliuoksen stabiilisuuden ja parantaa prosessointitehokkuutta. Jotkut korkealaatuiset zirkoniumoksidijauheet osoittavat pinnan muokkaamisen jälkeen erinomaisia suspensio-ominaisuuksia vesipitoisissa tai heikosti happamissa liuoksissa, säilyttäen vakaan toiminnan yli kymmeniä tunteja.
IV. Kehitystrendit ja tulevaisuudennäkymät
Nanoteknologian jatkuvan kehityksen myötä,zirkoniumoksidijauheetkehitetään kohti korkeampaa puhtautta, kapeampaa hiukkaskokojakaumaa ja parannettua dispergoituvuutta. Seuraaviin alueisiin on kiinnitettävä huomiota tulevaisuudessa:
1. Nanomittakaavan massatuotanto ja kustannusten optimointiZirkoniumoksidijauheet
Korkean puhtauden jauheiden valmistuskustannusten ja monimutkaisen prosessin ratkaiseminen on avainasemassa niiden laajemman käytön edistämisessä.
2. Komposiittikiillotusmateriaalien kehittäminen
Zirkoniumoksidin yhdistäminen alumiinioksidin ja piidioksidin kaltaisiin materiaaleihin parantaa poistonopeutta ja pinnan hallintaominaisuuksia.
3. Vihreä ja ympäristöystävällinen kiillotusnestejärjestelmä
Kehitä myrkyttömiä, biohajoavia dispersiomateriaaleja ja lisäaineita ympäristöystävällisyyden parantamiseksi.
V. Johtopäätös
Zirkoniumoksidijauheerinomaisten materiaaliominaisuuksiensa ansiosta sillä on yhä tärkeämpi rooli korkealaatuisessa tarkkuushionnassa. Valmistusteknologian jatkuvan kehityksen ja alan kysynnän kasvaessa sen käyttö...zirkoniumoksidijauhetulee yleistymään, ja sen odotetaan tulevan keskeiseksi tukijaksi seuraavan sukupolven korkean suorituskyvyn kiillotusmateriaaleille. Asiaankuuluville yrityksille materiaalien päivitystrendien tahdissa pysyminen ja huippuluokan sovellusten laajentaminen kiillotusalalla on keskeinen tie tuotedifferointiin ja teknologiseen johtajuuteen.