Cirkonio miltelių panaudojimo aukštos klasės tiksliam poliravimui tyrimai
Sparčiai vystantis aukštųjų technologijų pramonės šakoms, tokioms kaip elektronika ir informacinės technologijos, optikos gamyba, puslaidininkiai ir pažangi keramika, medžiagų paviršiaus apdorojimo kokybei keliami didesni reikalavimai. Visų pirma, itin tiksliai apdirbant pagrindinius komponentus, tokius kaip safyro pagrindai, optinis stiklas ir kietojo disko plokštelės, poliravimo medžiagos savybės tiesiogiai lemia apdirbimo efektyvumą ir galutinę paviršiaus kokybę.Cirkonio oksido milteliai (ZrO₂), didelio našumo neorganinė medžiaga, dėl puikaus kietumo, terminio stabilumo, atsparumo dilimui ir poliravimo savybių pamažu populiarėja aukščiausios klasės tikslaus poliravimo srityje ir tampa naujos kartos poliravimo medžiagų atstovu po cerio oksido ir aliuminio oksido.
I. Medžiagų savybėsCirkonio milteliai
Cirkonis yra balti milteliai, pasižymintys aukšta lydymosi temperatūra (maždaug 2700 °C) ir įvairiomis kristalinėmis struktūromis, įskaitant monoklininę, tetragoninę ir kubinę fazes. Stabilizuotus arba iš dalies stabilizuotus cirkonio oksido miltelius galima gauti pridedant atitinkamą kiekį stabilizatorių (pvz., itrio oksido ir kalcio oksido), kurie leidžia išlaikyti puikų fazės stabilumą ir mechanines savybes net aukštoje temperatūroje.
Cirkonio milteliaiIšskirtiniai privalumai pirmiausia atsispindi šiuose aspektuose:
Didelis kietumas ir puikios poliravimo savybės: Kietumas pagal Moso skalę yra 8,5 ar didesnis, todėl jis tinka įvairių didelio kietumo medžiagų galutiniam poliravimui.
Stiprus cheminis stabilumas: išlieka stabilus rūgštinėje arba silpnai šarminėje aplinkoje ir nėra jautrus cheminėms reakcijoms.
Puikus dispersiškumas: modifikuotas nano- arba submikroninis dydiscirkonio oksido milteliaipasižymi puikiu suspensijos gebėjimu ir takumu, todėl poliravimas tampa vienodas.
Mažas šilumos laidumas ir maža trinties žala: poliravimo metu išsiskirianti šiluma yra minimali, todėl efektyviai sumažėja terminis įtempis ir mikroįtrūkimų rizika apdirbtame paviršiuje.
II. Tipinis cirkonio oksido miltelių panaudojimas tiksliam poliravimui
1. Safyro pagrindo poliravimas
Safyro kristalai dėl savo didelio kietumo ir puikių optinių savybių yra plačiai naudojami LED lustuose, laikrodžių lęšiuose ir optoelektroniniuose prietaisuose. Cirkonio oksido milteliai, pasižymintys panašiu kietumu ir mažu pažeidžiamumu, yra ideali medžiaga safyro cheminiam mechaniniam poliravimui (CMP). Palyginti su tradiciniais...aliuminio oksido poliravimo milteliaiCirkonis žymiai pagerina paviršiaus lygumą ir veidrodinį atspalvį, išlaikant medžiagos šalinimo greitį, sumažinant įbrėžimus ir mikroįtrūkimus.
2. Optinio stiklo poliravimas
Apdorojant optinius komponentus, tokius kaip didelio tikslumo lęšiai, prizmės ir optinių skaidulų galiniai paviršiai, poliravimo medžiagos turi atitikti itin aukštus švaros ir smulkumo reikalavimus. Naudojant didelio grynumocirkonio oksido milteliaikontroliuojamas 0,3–0,8 μm dalelių dydis, naudojamas kaip galutinė poliravimo medžiaga, pasiekia itin mažą paviršiaus šiurkštumą (Ra ≤ 1 nm) ir atitinka griežtus optinių prietaisų „nepriekaištingo“ rezultato reikalavimus.
3. Kietojo disko plokštelės ir silicio plokštelių apdorojimas
Nuolat didėjant duomenų saugojimo tankiui, standžiųjų diskų plokštelės paviršiaus lygumo reikalavimai tampa vis griežtesni.Cirkonio milteliai, naudojamas kietųjų diskų plokštelių paviršių smulkiojo poliravimo etape, efektyviai kontroliuoja apdorojimo defektus, pagerindamas disko įrašymo efektyvumą ir tarnavimo laiką. Be to, itin tiksliai poliruojant silicio plokšteles, cirkonio oksidas pasižymi puikiu paviršiaus suderinamumu ir mažais nuostoliais, todėl jis yra vis labiau populiarėjanti cerio oksido alternatyva.
III. Dalelių dydžio ir dispersijos kontrolės įtaka poliravimo rezultatams
Cirkonio oksido miltelių poliravimo savybės yra glaudžiai susijusios ne tik su jų fiziniu kietumu ir kristaline struktūra, bet ir su dalelių dydžio pasiskirstymu bei dispersija.
Dalelių dydžio kontrolė: Pernelyg dideli dalelių dydžiai gali lengvai sukelti paviršiaus įbrėžimus, o per maži – sumažinti medžiagos pašalinimo greitį. Todėl, siekiant patenkinti skirtingus apdorojimo reikalavimus, dažnai naudojami mikromilteliai arba nanomilteliai, kurių D50 diapazonas yra nuo 0,2 iki 1,0 μm.
Dispersijos charakteristikos: geras dispersiškumas apsaugo nuo dalelių aglomeracijos, užtikrina poliravimo tirpalo stabilumą ir pagerina apdorojimo efektyvumą. Kai kurie aukštos kokybės cirkonio oksido milteliai, modifikuoti paviršiumi, pasižymi puikiomis suspensijos savybėmis vandeniniuose arba silpnai rūgštiniuose tirpaluose, išlaikydami stabilų veikimą daugiau nei dešimtis valandų.
IV. Vystymosi tendencijos ir ateities perspektyvos
Nuolat tobulėjant nanofabrikacijos technologijoms,cirkonio oksido milteliaiyra tobulinami siekiant didesnio grynumo, siauresnio dalelių dydžio pasiskirstymo ir geresnio dispersiškumo. Ateityje reikėtų atkreipti dėmesį į šias sritis:
1. Nano masto masinė gamyba ir sąnaudų optimizavimasCirkonio milteliai
Didelės grynumo miltelių gamybos kainos ir sudėtingo proceso sprendimas yra labai svarbus siekiant skatinti platesnį jų taikymą.
2. Kompozitinių poliravimo medžiagų kūrimas
Cirkonio oksido derinimas su tokiomis medžiagomis kaip aliuminio oksidas ir silicio dioksidas pagerina paviršiaus pašalinimo greitį ir valdymo galimybes.
3. Žalia ir aplinkai nekenksminga poliravimo skysčio sistema
Kurti netoksiškas, biologiškai skaidžias dispersines terpes ir priedus, siekiant padidinti jų ekologiškumą.
V. Išvada
Cirkonio oksido milteliai, pasižymintis puikiomis medžiagų savybėmis, vaidina vis svarbesnį vaidmenį aukščiausios klasės tiksliojo poliravimo srityje. Nuolat tobulėjant gamybos technologijoms ir didėjant pramonės paklausai, ...cirkonio oksido milteliaitaps plačiau paplitęs ir tikimasi, kad jis taps pagrindine naujos kartos aukštos kokybės poliravimo medžiagų atrama. Atitinkamoms įmonėms neatsilikti nuo medžiagų atnaujinimo tendencijų ir plėsti aukščiausios klasės pritaikymą poliravimo srityje bus pagrindinis kelias siekiant produktų diferenciacijos ir technologinės lyderystės.