Исследование применения циркониевого порошка в высокоточной полировке
В условиях стремительного развития высокотехнологичных отраслей, таких как электроника и информационные технологии, оптическое производство, производство полупроводников и высококачественной керамики, к качеству обработки поверхности материалов предъявляются всё более высокие требования. В частности, при сверхточной обработке ключевых компонентов, таких как сапфировые подложки, оптическое стекло и пластины жёстких дисков, характеристики полирующего материала напрямую определяют эффективность обработки и качество конечной поверхности.Порошок диоксида циркония (ZrO₂), высокопроизводительный неорганический материал, постепенно выходит на рынок высокоточной полировки благодаря своей превосходной твердости, термостойкости, износостойкости и полирующим свойствам, становясь представителем следующего поколения полировальних материалов после оксида церия и оксида алюминия.
I. Свойства материалаЦиркониевый порошок
Диоксид циркония — белый порошок с высокой температурой плавления (около 2700 °C) и различными кристаллическими структурами, включая моноклинную, тетрагональную и кубическую. Стабилизированный или частично стабилизированный порошок диоксида циркония может быть получен путем добавления соответствующего количества стабилизаторов (например, оксида иттрия и оксида кальция), что позволяет ему сохранять превосходную фазовую стабильность и механические свойства даже при высоких температурах.
Циркониевый порошокВыдающиеся преимущества в первую очередь отражаются в следующих аспектах:
Высокая твердость и превосходная полируемость: твердость по шкале Мооса составляет 8,5 и выше, что позволяет использовать его для окончательной полировки различных материалов высокой твердости.
Высокая химическая стабильность: сохраняет стабильность в кислых или слабощелочных средах и не подвержен химическим реакциям.
Отличная диспергируемость: модифицированный нано- или субмикронный размерциркониевые порошкиобладают превосходной суспензией и текучестью, что способствует равномерной полировке.
Низкая теплопроводность и низкий уровень трения: тепло, выделяемое во время полировки, минимально, что эффективно снижает термическое напряжение и риск образования микротрещин на обрабатываемой поверхности.
II. Типичные области применения циркониевого порошка при прецизионной полировке
1. Полировка сапфировой подложки
Кристаллы сапфира, благодаря своей высокой твёрдости и превосходным оптическим свойствам, широко используются в светодиодных чипах, линзах для часов и оптоэлектронных устройствах. Порошок диоксида циркония, обладающий аналогичной твёрдостью и низкой степенью разрушения, является идеальным материалом для химико-механической полировки (ХМП) сапфира. По сравнению с традиционнымиполировальные порошки на основе оксида алюминияцирконий значительно улучшает плоскостность и зеркальность поверхности, сохраняя при этом скорость съема материала, уменьшая царапины и микротрещины.
2. Полировка оптического стекла
При обработке оптических компонентов, таких как высокоточные линзы, призмы и торцевые поверхности оптических волокон, полировальные материалы должны соответствовать высочайшим требованиям к чистоте и тонкости обработки.порошок оксида цирконияс контролируемым размером частиц 0,3-0,8 мкм в качестве окончательного полирующего агента достигает чрезвычайно низкой шероховатости поверхности (Ra ≤ 1 нм), отвечающей строгим требованиям «безупречности» оптических приборов.
3. Обработка пластин жесткого диска и кремниевых пластин
В связи с непрерывным ростом плотности хранения данных требования к плоскостности поверхности пластин жесткого диска становятся все более строгими.Циркониевый порошок, используемый на этапе тонкой полировки поверхностей пластин жёстких дисков, эффективно устраняет дефекты обработки, повышая эффективность записи и срок службы диска. Кроме того, при сверхточной полировке кремниевых пластин оксид циркония демонстрирует превосходную совместимость с поверхностью и низкие потери, что делает его растущей альтернативой оксиду церия.
3. Влияние размера частиц и контроля дисперсности на результаты полировки
Эффективность полирования порошка оксида циркония тесно связана не только с его физической твердостью и кристаллической структурой, но также существенно зависит от распределения размеров его частиц и дисперсности.
Контроль размера частиц: слишком большой размер частиц может легко привести к появлению царапин на поверхности, а слишком маленький — снизить скорость удаления материала. Поэтому для удовлетворения различных технологических требований часто используются микропорошки или нанопорошки с диапазоном D50 от 0,2 до 1,0 мкм.
Эффективность диспергирования: Хорошая диспергируемость предотвращает агломерацию частиц, обеспечивает стабильность полировального раствора и повышает эффективность обработки. Некоторые высококачественные циркониевые порошки после модификации поверхности демонстрируют превосходные суспензионные свойства в водных или слабокислых растворах, сохраняя стабильную работу в течение десятков часов.
IV. Тенденции развития и перспективы на будущее
Благодаря постоянному развитию технологий нанопроизводства,циркониевые порошкимодернизируются в сторону более высокой чистоты, более узкого распределения размеров частиц и лучшей дисперсности. В будущем следует обратить внимание на следующие области:
1. Массовое производство и оптимизация затрат наномасштабовЦиркониевые порошки
Решение проблемы высокой стоимости и сложности процесса получения высокочистых порошков имеет ключевое значение для содействия их более широкому применению.
2. Разработка композиционных полирующих материалов
Сочетание циркония с такими материалами, как оксид алюминия и диоксид кремния, повышает скорость удаления материала и возможности контроля поверхности.
3. Экологичная и безопасная для окружающей среды система полировки
Разработать нетоксичные, биоразлагаемые дисперсионные среды и добавки для повышения экологичности.
V. Заключение
Порошок оксида цирконияБлагодаря своим превосходным свойствам, материал играет всё более важную роль в высокоточной полировке. Благодаря постоянному развитию производственных технологий и растущему спросу в отрасли, применениепорошок оксида цирконияБудет получать всё большее распространение и, как ожидается, станет основой для следующего поколения высокопроизводительных полировальников. Для соответствующих компаний соответствие тенденциям модернизации материалов и расширение высокотехнологичных приложений в области полирования станет ключевым путём к достижению дифференциации продукции и технологического лидерства.