Pētījums par cirkonija pulvera pielietojumu augstas klases precīzā pulēšanā
Līdz ar straujo augsto tehnoloģiju nozaru, piemēram, elektronikas un informācijas tehnoloģiju, optiskās rūpniecības, pusvadītāju un progresīvas keramikas, attīstību materiālu virsmas apstrādes kvalitātei tiek izvirzītas augstākas prasības. Jo īpaši galveno komponentu, piemēram, safīra substrātu, optiskā stikla un cieto disku disku, īpaši precīzā apstrādē pulēšanas materiāla veiktspēja tieši nosaka apstrādes efektivitāti un galīgo virsmas kvalitāti.Cirkonija pulveris (ZrO₂), augstas veiktspējas neorganisks materiāls, pateicoties tā lieliskajai cietībai, termiskajai stabilitātei, nodilumizturībai un pulēšanas īpašībām, pakāpeniski parādās augstas klases precīzās pulēšanas jomā, kļūstot par nākamās paaudzes pulēšanas materiālu pārstāvi pēc cērija oksīda un alumīnija oksīda.
I. Materiālās īpašībasCirkonija pulveris
Cirkonijs ir balts pulveris ar augstu kušanas temperatūru (aptuveni 2700 °C) un dažādām kristāliskām struktūrām, tostarp monoklīniskām, tetragonālām un kubiskām fāzēm. Stabilizētu vai daļēji stabilizētu cirkonija pulveri var iegūt, pievienojot atbilstošu stabilizatoru daudzumu (piemēram, itrija oksīdu un kalcija oksīdu), kas ļauj tam saglabāt izcilu fāzes stabilitāti un mehāniskās īpašības pat augstā temperatūrā.
Cirkonija pulverisizcilās priekšrocības galvenokārt atspoguļojas šādos aspektos:
Augsta cietība un lieliska pulēšanas spēja: Ar Mosa cietību 8,5 vai augstāku tā ir piemērota dažādu augstas cietības materiālu galīgajai pulēšanai.
Spēcīga ķīmiskā stabilitāte: tā saglabā stabilitāti skābā vai viegli sārmainā vidē un nav pakļauta ķīmiskām reakcijām.
Lieliska disperģējamība: modificēts nano vai submikrona izmēracirkonija pulveriuzrāda izcilu suspensijas spēju un plūstamību, veicinot vienmērīgu pulēšanu.
Zema siltumvadītspēja un mazi berzes radīti bojājumi: pulēšanas laikā radītais siltums ir minimāls, efektīvi samazinot termisko spriegumu un mikroplaisu risku uz apstrādātās virsmas.
II. Cirkonija pulvera tipiskie pielietojumi precīzā pulēšanā
1. Safīra pamatnes pulēšana
Safīra kristāli, pateicoties to augstajai cietībai un lieliskajām optiskajām īpašībām, tiek plaši izmantoti LED mikroshēmās, pulksteņu lēcās un optoelektroniskajās ierīcēs. Cirkonija pulveris ar līdzīgu cietību un zemu bojājumu pakāpi ir ideāls materiāls safīra ķīmiskai mehāniskai pulēšanai (ĶMP). Salīdzinot ar tradicionālajiemalumīnija oksīda pulēšanas pulveriCirkonija dioksīds ievērojami uzlabo virsmas līdzenumu un spoguļapdari, vienlaikus saglabājot materiāla noņemšanas ātrumu, samazinot skrāpējumus un mikroplaisas.
2. Optiskā stikla pulēšana
Optisko komponentu, piemēram, augstas precizitātes lēcu, prizmu un optisko šķiedru gala virsmu, apstrādē pulēšanas materiāliem jāatbilst ārkārtīgi augstām tīrības un smalkuma prasībām. Izmantojot augstas tīrības pakāpescirkonija oksīda pulverisar kontrolētu daļiņu izmēru 0,3–0,8 μm kā galīgo pulēšanas līdzekli sasniedz ārkārtīgi zemu virsmas raupjumu (Ra ≤ 1 nm), atbilstot stingrajām optisko ierīču “nevainojamības” prasībām.
3. Cietā diska šķīvja un silīcija vafeļu apstrāde
Tā kā datu glabāšanas blīvums nepārtraukti pieaug, prasības cieto disku plākšņu virsmas līdzenumam kļūst arvien stingrākas.Cirkonija pulveris, ko izmanto cieto disku plākšņu virsmu smalkās pulēšanas posmā, efektīvi kontrolē apstrādes defektus, uzlabojot disku rakstīšanas efektivitāti un kalpošanas laiku. Turklāt, īpaši precīzā silīcija plākšņu pulēšanā, cirkonija oksīdam ir lieliska virsmas saderība un zemi zudumi, padarot to par arvien pieaugošu alternatīvu cērija oksīdam.
III. Daļiņu izmēra un dispersijas kontroles ietekme uz pulēšanas rezultātiem
Cirkonija oksīda pulvera pulēšanas īpašības ir cieši saistītas ne tikai ar tā fizikālo cietību un kristālisko struktūru, bet arī ar tā daļiņu izmēru sadalījumu un dispersiju.
Daļiņu izmēra kontrole: Pārāk lieli daļiņu izmēri var viegli izraisīt virsmas skrāpējumus, savukārt pārāk mazi daļiņu izmēri var samazināt materiāla noņemšanas ātrumu. Tāpēc, lai apmierinātu dažādas apstrādes prasības, bieži tiek izmantoti mikropulveri vai nanopulveri ar D50 diapazonu no 0,2 līdz 1,0 μm.
Dispersijas veiktspēja: laba disperģējamība novērš daļiņu aglomerāciju, nodrošina pulēšanas šķīduma stabilitāti un uzlabo apstrādes efektivitāti. Daži augstas klases cirkonija pulveri pēc virsmas modifikācijas uzrāda lieliskas suspensijas īpašības ūdens vai vāji skābos šķīdumos, saglabājot stabilu darbību vairāk nekā desmitiem stundu.
IV. Attīstības tendences un nākotnes perspektīvas
Līdz ar nepārtrauktu nanofabricēšanas tehnoloģiju attīstību,cirkonija pulveritiek uzlabotas, lai panāktu augstāku tīrību, šaurāku daļiņu izmēra sadalījumu un uzlabotu disperģējamību. Nākotnē uzmanība jāpievērš šādām jomām:
1. Nano mēroga masveida ražošana un izmaksu optimizācijaCirkonija pulveris
Augstas tīrības pakāpes pulveru sagatavošanas augsto izmaksu un sarežģītā procesa risināšana ir būtiska, lai veicinātu to plašāku pielietojumu.
2. Kompozītmateriālu pulēšanas materiālu izstrāde
Cirkonija oksīda apvienošana ar tādiem materiāliem kā alumīnija oksīds un silīcija dioksīds uzlabo noņemšanas ātrumu un virsmas kontroles iespējas.
3. Zaļa un videi draudzīga pulēšanas šķidruma sistēma
Izstrādāt netoksiskus, bioloģiski noārdāmus dispersijas līdzekļus un piedevas, lai uzlabotu videi draudzīgumu.
V. Secinājums
Cirkonija oksīda pulveris, pateicoties tā lieliskajām materiāla īpašībām, ieņem arvien svarīgāku lomu augstas klases precīzā pulēšanā. Līdz ar nepārtrauktu ražošanas tehnoloģiju attīstību un pieaugošo pieprasījumu nozarē, tā pielietojumscirkonija oksīda pulveriskļūs plašāk izplatīts, un tiek sagaidīts, ka tas kļūs par galveno atbalstu nākamās paaudzes augstas veiktspējas pulēšanas materiāliem. Attiecīgajiem uzņēmumiem materiālu modernizācijas tendenču ievērošana un augstas klases pielietojumu paplašināšana pulēšanas jomā būs galvenais ceļš uz produktu diferenciācijas un tehnoloģiskās līderpozīcijas sasniegšanu.