Recerca sobre l'aplicació de la pols de zircònia en el polit de precisió d'alta gamma
Amb el ràpid desenvolupament d'indústries d'alta tecnologia com l'electrònica i la tecnologia de la informació, la fabricació òptica, els semiconductors i la ceràmica avançada, s'estan imposant requisits més elevats a la qualitat del processament de la superfície del material. En particular, en el mecanitzat d'ultraprecisió de components clau com ara substrats de safir, vidre òptic i plats de disc dur, el rendiment del material de poliment determina directament l'eficiència del mecanitzat i la qualitat final de la superfície.Pols de zircònia (ZrO₂), un material inorgànic d'alt rendiment, està emergint gradualment en el camp del polit de precisió d'alta gamma a causa de la seva excel·lent duresa, estabilitat tèrmica, resistència al desgast i propietats de polit, convertint-se en un representant de la propera generació de materials de polit després de l'òxid de ceri i l'òxid d'alumini.
I. Propietats dels materialspols de zircònia
La zircònia és una pols blanca amb un punt de fusió alt (aproximadament 2700 °C) i una varietat d'estructures cristal·lines, incloent-hi fases monoclíniques, tetragonals i cúbiques. La pols de zircònia estabilitzada o parcialment estabilitzada es pot obtenir afegint quantitats adequades d'estabilitzadors (com ara òxid d'itri i òxid de calci), cosa que li permet mantenir una excel·lent estabilitat de fase i propietats mecàniques fins i tot a altes temperatures.
pols de zircòniaEls avantatges destacats de es reflecteixen principalment en els aspectes següents:
Alta duresa i excel·lent capacitat de polit: amb una duresa Mohs de 8,5 o superior, és adequat per al polit final d'una varietat de materials d'alta duresa.
Forta estabilitat química: roman estable en ambients àcids o lleugerament alcalins i no és susceptible a reaccions químiques.
Excel·lent dispersabilitat: mida nanomètrica o submicrònica modificadapols de zircòniapresenten una excel·lent suspensió i fluïdesa, facilitant un polit uniforme.
Baixa conductivitat tèrmica i danys per fricció: la calor generada durant el poliment és mínima, cosa que redueix eficaçment l'estrès tèrmic i el risc de microesquerdes a la superfície processada.
II. Aplicacions típiques de la pols de zircònia en el polit de precisió
1. Poliment de substrat de safir
Els cristalls de safir, a causa de la seva alta duresa i excel·lents propietats òptiques, s'utilitzen àmpliament en xips LED, lents de rellotge i dispositius optoelectrònics. La pols de zircònia, amb la seva duresa similar i la seva baixa taxa de danys, és un material ideal per al poliment químic-mecànic (CMP) del safir. En comparació amb els tradicionalspols de poliment d'òxid d'alumini, la zircònia millora significativament la planitud de la superfície i l'acabat mirall alhora que manté les taxes d'eliminació de material, reduint les ratllades i les microesquerdes.
2. Polit de vidre òptic
En el processament de components òptics com ara lents d'alta precisió, prismes i cares finals de fibra òptica, els materials de poliment han de complir uns requisits de neteja i finesa extremadament alts. Ús d'alta puresapols d'òxid de zirconiamb una mida de partícula controlada de 0,3-0,8 μm com a agent de poliment final aconsegueix una rugositat superficial extremadament baixa (Ra ≤ 1 nm), complint els estrictes requisits "impecables" dels dispositius òptics.
3. Processament de plats de disc dur i oblies de silici
Amb l'augment continu de la densitat d'emmagatzematge de dades, els requisits de planitud de la superfície del plat del disc dur són cada cop més estrictes.pols de zircònia, utilitzat en l'etapa de poliment fi de les superfícies del plat del disc dur, controla eficaçment els defectes de processament, millorant l'eficiència d'escriptura al disc i la vida útil. A més, en el poliment d'ultraprecisió de les oblies de silici, l'òxid de zirconi presenta una excel·lent compatibilitat superficial i propietats de baixa pèrdua, cosa que el converteix en una alternativa creixent al cèria.
III. L'efecte de la mida de les partícules i el control de la dispersió en els resultats del poliment
El rendiment de poliment de la pols d'òxid de zirconi està estretament relacionat no només amb la seva duresa física i estructura cristal·lina, sinó que també està significativament influenciat per la distribució i dispersió de la mida de les partícules.
Control de la mida de les partícules: Les mides de partícula excessivament grans poden causar fàcilment ratllades superficials, mentre que les massa petites poden reduir les taxes d'eliminació de material. Per tant, sovint s'utilitzen micropols o nanopols amb un rang D50 de 0,2 a 1,0 μm per satisfer els diferents requisits de processament.
Rendiment de dispersió: una bona dispersibilitat evita l'aglomeració de partícules, garanteix l'estabilitat de la solució de poliment i millora l'eficiència del processament. Algunes pols de zircònia d'alta gamma, després de la modificació superficial, presenten excel·lents propietats de suspensió en solucions aquoses o dèbilment àcides, mantenint un funcionament estable durant més de desenes d'hores.
IV. Tendències de desenvolupament i perspectives de futur
Amb l'avanç continu de la tecnologia de nanofabricació,pols de zircònias'estan millorant cap a una major puresa, una distribució de mida de partícula més estreta i una dispersibilitat millorada. Les àrees següents mereixen atenció en el futur:
1. Producció en massa i optimització de costos a nanoescalapols de zircònia
Abordar l'alt cost i la complexitat del procés de preparació de pols d'alta puresa és clau per promoure la seva aplicació més àmplia.
2. Desenvolupament de materials de poliment compostos
La combinació de zircònia amb materials com l'alúmina i la sílice millora les taxes d'eliminació i les capacitats de control de la superfície.
3. Sistema de fluids de poliment ecològic i respectuós amb el medi ambient
Desenvolupar mitjans de dispersió i additius no tòxics i biodegradables per millorar el respecte al medi ambient.
V. Conclusió
pols d'òxid de zirconi, amb les seves excel·lents propietats materials, està jugant un paper cada cop més important en el polit de precisió d'alta gamma. Amb els avenços continus en la tecnologia de fabricació i la creixent demanda de la indústria, l'aplicació depols d'òxid de zirconies generalitzarà i s'espera que esdevingui un suport bàsic per a la propera generació de materials de polit d'alt rendiment. Per a les empreses rellevants, mantenir-se al dia de les tendències de millora de materials i ampliar les aplicacions d'alta gamma en el camp del polit serà un camí clau per aconseguir la diferenciació del producte i el lideratge tecnològic.