Cercetare privind aplicarea pulberii de zirconiu în lustruirea de precizie de înaltă calitate
Odată cu dezvoltarea rapidă a industriilor de înaltă tehnologie, cum ar fi electronica și tehnologia informației, fabricarea de produse optice, semiconductorii și ceramica avansată, se impun cerințe mai mari privind calitatea prelucrării suprafeței materialelor. În special, în prelucrarea ultra-precizie a componentelor cheie, cum ar fi substraturile de safir, sticla optică și platourile de hard disk, performanța materialului de lustruire determină direct eficiența prelucrării și calitatea finală a suprafeței.Pulbere de zirconiu (ZrO₂), un material anorganic de înaltă performanță, apare treptat în domeniul lustruirii de precizie de înaltă performanță datorită durității sale excelente, stabilității termice, rezistenței la uzură și proprietăților de lustruire, devenind un reprezentant al următoarei generații de materiale de lustruire după oxidul de ceriu și oxidul de aluminiu.
I. Proprietățile materialelorPulbere de zirconiu
Zirconia este o pulbere albă cu un punct de topire ridicat (aproximativ 2700°C) și o varietate de structuri cristaline, inclusiv faze monoclinice, tetragonale și cubice. Pulberea de zirconie stabilizată sau parțial stabilizată poate fi obținută prin adăugarea unor cantități adecvate de stabilizatori (cum ar fi oxidul de ytriu și oxidul de calciu), permițându-i să mențină o stabilitate de fază excelentă și proprietăți mecanice chiar și la temperaturi ridicate.
Pulbere de zirconiuAvantajele remarcabile ale se reflectă în principal în următoarele aspecte:
Duritate ridicată și capacitate excelentă de lustruire: Cu o duritate Mohs de 8,5 sau mai mare, este potrivit pentru lustruirea finală a unei varietăți de materiale cu duritate ridicată.
Stabilitate chimică puternică: Rămâne stabil în medii acide sau ușor alcaline și nu este susceptibil la reacții chimice.
Dispersabilitate excelentă: Dimensiuni modificate nano sau submicronicepulberi de zirconiuprezintă o suspensie și o fluiditate excelente, facilitând lustruirea uniformă.
Conductivitate termică scăzută și deteriorare prin frecare redusă: Căldura generată în timpul lustruirii este minimă, reducând eficient stresul termic și riscul de microfisuri pe suprafața prelucrată.
II. Aplicații tipice ale pulberii de zirconiu în lustruirea de precizie
1. Lustruirea substratului de safir
Cristalele de safir, datorită durității lor ridicate și proprietăților optice excelente, sunt utilizate pe scară largă în cipuri LED, lentile de ceas și dispozitive optoelectronice. Pulberea de zirconiu, cu duritatea sa similară și rata scăzută de deteriorare, este un material ideal pentru lustruirea chimico-mecanică (CMP) a safirului. Comparativ cu lustruirea tradițională...pulberi de lustruit cu oxid de aluminiu, zirconia îmbunătățește semnificativ planeitatea suprafeței și finisajul oglindă, menținând în același timp ratele de îndepărtare a materialului, reducând zgârieturile și microfisurile.
2. Lustruirea sticlei optice
În prelucrarea componentelor optice, cum ar fi lentilele de înaltă precizie, prismele și capetele fibrelor optice, materialele de lustruire trebuie să îndeplinească cerințe extrem de ridicate de curățenie și finețe. Utilizarea unor materiale de înaltă puritatepulbere de oxid de zirconiuCu o dimensiune controlată a particulelor de 0,3-0,8 μm ca agent de lustruire finală, se obține o rugozitate a suprafeței extrem de scăzută (Ra ≤ 1 nm), îndeplinind cerințele stricte de „impecabilitate” ale dispozitivelor optice.
3. Platou de hard disk și procesare a waferelor de silicon
Odată cu creșterea continuă a densității de stocare a datelor, cerințele privind planeitatea suprafeței platoului hard disk-ului devin din ce în ce mai stricte.Pulbere de zirconiu, utilizat în etapa de lustruire fină a suprafețelor platourilor hard disk-urilor, controlează eficient defectele de procesare, îmbunătățind eficiența de scriere a discului și durata de viață a acestuia. În plus, în lustruirea ultra-precisă a napolitanelor de siliciu, oxidul de zirconiu prezintă o compatibilitate excelentă a suprafeței și proprietăți cu pierderi reduse, ceea ce îl face o alternativă din ce în ce mai populară la ceriu.
III. Efectul dimensiunii particulelor și al controlului dispersiei asupra rezultatelor lustruirii
Performanța de lustruire a pulberii de oxid de zirconiu este strâns legată nu numai de duritatea sa fizică și structura cristalină, ci este influențată semnificativ și de distribuția și dispersia dimensiunii particulelor.
Controlul dimensiunii particulelor: Dimensiunile excesiv de mari ale particulelor pot provoca cu ușurință zgârieturi la suprafață, în timp ce dimensiunile prea mici pot reduce ratele de îndepărtare a materialului. Prin urmare, micropulberile sau nanopulberile cu un interval D50 de 0,2 până la 1,0 μm sunt adesea utilizate pentru a îndeplini diferite cerințe de procesare.
Performanța de dispersie: O bună dispersabilitate previne aglomerarea particulelor, asigură stabilitatea soluției de lustruire și îmbunătățește eficiența procesării. Unele pulberi de zirconiu de înaltă calitate, după modificarea suprafeței, prezintă proprietăți excelente de suspensie în soluții apoase sau slab acide, menținând o funcționare stabilă timp de peste zeci de ore.
IV. Tendințe de dezvoltare și perspective de viitor
Odată cu avansarea continuă a tehnologiei de nanofabricare,pulberi de zirconiusunt modernizate pentru o puritate mai mare, o distribuție mai restrânsă a dimensiunii particulelor și o dispersabilitate îmbunătățită. Următoarele domenii necesită atenție în viitor:
1. Producția de masă și optimizarea costurilor la nanoscalăPulberi de zirconiu
Abordarea costului ridicat și a procesului complex de preparare a pulberilor de înaltă puritate este esențială pentru promovarea aplicării lor pe scară largă.
2. Dezvoltarea materialelor compozite de lustruire
Combinarea zirconiei cu materiale precum alumina și silicea îmbunătățește ratele de îndepărtare și capacitățile de control al suprafeței.
3. Sistem de fluide de lustruire ecologic și ecologic
Dezvoltarea de medii de dispersie și aditivi netoxici și biodegradabili pentru a spori respectul pentru mediu.
V. Concluzie
Pulbere de oxid de zirconiu, cu proprietățile sale excelente ale materialului, joacă un rol din ce în ce mai important în lustruirea de precizie de înaltă calitate. Odată cu progresele continue ale tehnologiei de fabricație și creșterea cererii industriale, aplicareapulbere de oxid de zirconiuva deveni mai răspândit și se așteaptă să devină un suport esențial pentru următoarea generație de materiale de lustruire de înaltă performanță. Pentru companiile relevante, ținerea pasului cu tendințele de modernizare a materialelor și extinderea aplicațiilor de înaltă performanță în domeniul lustruirii vor fi o cale cheie către atingerea diferențierii produselor și a poziției de lider tehnologic.