Výzkum aplikace prášku zirkonie při vysoce přesném leštění
S rychlým rozvojem high-tech odvětví, jako je elektronika a informační technologie, optická výroba, polovodiče a pokročilá keramika, se kladou vyšší požadavky na kvalitu zpracování povrchu materiálů. Zejména při ultrapřesném obrábění klíčových součástí, jako jsou safírové substráty, optické sklo a plotny pevných disků, výkon leštícího materiálu přímo určuje účinnost obrábění a konečnou kvalitu povrchu.Prášek zirkonie (ZrO₂), vysoce výkonný anorganický materiál, se díky své vynikající tvrdosti, tepelné stabilitě, odolnosti proti opotřebení a lešticím vlastnostem postupně prosazuje v oblasti vysoce přesného leštění a stává se zástupcem další generace lešticích materiálů po oxidu ceričitém a oxidu hlinitém.
I. Materiálové vlastnostiZirkonový prášek
Zirkon je bílý prášek s vysokým bodem tání (přibližně 2700 °C) a řadou krystalových struktur, včetně monoklinických, tetragonálních a kubických fází. Stabilizovaný nebo částečně stabilizovaný prášek zirkonie lze získat přidáním vhodného množství stabilizátorů (jako je oxid yttritý a oxid vápenatý), což mu umožňuje zachovat vynikající fázovou stabilitu a mechanické vlastnosti i při vysokých teplotách.
Zirkonový prášekJeho vynikající výhody se projevují především v následujících aspektech:
Vysoká tvrdost a vynikající leštitelnost: S Mohsovou tvrdostí 8,5 nebo vyšší je vhodný pro finální leštění různých vysoce tvrdých materiálů.
Silná chemická stabilita: Zůstává stabilní v kyselém nebo mírně zásaditém prostředí a není náchylný k chemickým reakcím.
Vynikající dispergovatelnost: Modifikované nano- nebo submikronové částicezirkonové práškyvykazují vynikající suspenzi a tekutost, což usnadňuje rovnoměrné leštění.
Nízká tepelná vodivost a nízké poškození třením: Teplo generované během leštění je minimální, což účinně snižuje tepelné namáhání a riziko mikrotrhlin na opracovaném povrchu.
II. Typické aplikace prášku zirkonie při přesném leštění
1. Leštění safírového substrátu
Safírové krystaly se díky své vysoké tvrdosti a vynikajícím optickým vlastnostem široce používají v LED čipech, čočkách hodinek a optoelektronických zařízeních. Prášek zirkonie je s podobnou tvrdostí a nízkou mírou poškození ideálním materiálem pro chemicko-mechanické leštění (CMP) safíru. Ve srovnání s tradičními...lešticí prášky z oxidu hlinitéhoZirkonium výrazně zlepšuje rovinnost a zrcadlový lesk povrchu a zároveň zachovává rychlost úběru materiálu, čímž snižuje škrábance a mikrotrhliny.
2. Leštění optického skla
Při zpracování optických součástek, jako jsou vysoce přesné čočky, hranoly a čelní plochy optických vláken, musí lešticí materiály splňovat extrémně vysoké požadavky na čistotu a jemnost. Použití vysoce čistých materiálůprášek oxidu zirkoničitéhos kontrolovanou velikostí částic 0,3-0,8 μm jako finálním lešticím prostředkem dosahuje extrémně nízké drsnosti povrchu (Ra ≤ 1 nm) a splňuje tak přísné požadavky na „bezchybnost“ optických zařízení.
3. Zpracování plotny pevného disku a křemíkových destiček
S neustálým nárůstem hustoty ukládání dat se požadavky na rovinnost povrchu ploten pevných disků stávají stále přísnějšími.Zirkonový prášek, používaný ve fázi jemného leštění povrchů ploten pevných disků, účinně kontroluje vady při zpracování, čímž zlepšuje efektivitu zápisu na disk a životnost. Navíc při ultra přesném leštění křemíkových destiček vykazuje oxid zirkoničitý vynikající povrchovou kompatibilitu a nízké ztráty, což z něj činí rostoucí alternativu k ceriu.
3. Vliv velikosti částic a řízení disperze na výsledky leštění
Lešticí výkon práškového oxidu zirkoničitého úzce souvisí nejen s jeho fyzikální tvrdostí a krystalovou strukturou, ale je také významně ovlivněn distribucí velikosti částic a disperzí.
Kontrola velikosti částic: Příliš velké velikosti částic mohou snadno způsobit poškrábání povrchu, zatímco příliš malé částice mohou snížit rychlost úběru materiálu. Proto se pro splnění různých požadavků na zpracování často používají mikroprášky nebo nanoprášky s rozsahem D50 od 0,2 do 1,0 μm.
Disperzní vlastnosti: Dobrá dispergovatelnost zabraňuje aglomeraci částic, zajišťuje stabilitu lešticího roztoku a zlepšuje účinnost zpracování. Některé vysoce kvalitní prášky zirkonie po modifikaci povrchu vykazují vynikající suspenzní vlastnosti ve vodných nebo slabě kyselých roztocích a udržují stabilní provoz po dobu více než desítek hodin.
IV. Trendy vývoje a výhled do budoucna
S neustálým pokrokem v technologii nanofabrikace,zirkonové práškyse modernizují směrem k vyšší čistotě, užšímu rozdělení velikosti částic a lepší dispergovatelnosti. V budoucnu si zaslouží pozornost následující oblasti:
1. Hromadná výroba a optimalizace nákladů v nanoměřítkuZirkonové prášky
Řešení problému vysokých nákladů a složitého procesu přípravy vysoce čistých prášků je klíčem k podpoře jejich širšího použití.
2. Vývoj kompozitních leštících materiálů
Kombinace zirkoničitého s materiály, jako je oxid hlinitý a oxid křemičitý, zlepšuje rychlost úběru a kontrolu povrchu.
3. Zelený a ekologický systém leštících kapalin
Vyvíjet netoxická, biologicky odbouratelná disperzní média a přísady pro zvýšení šetrnosti k životnímu prostředí.
V. Závěr
Prášek oxidu zirkoničitéhoDíky svým vynikajícím materiálovým vlastnostem hraje stále důležitější roli ve vysoce přesném leštění. S neustálým pokrokem ve výrobních technologiích a rostoucí poptávkou v průmyslu se aplikaceprášek oxidu zirkoničitéhose rozšíří a očekává se, že se stane základní oporou pro příští generaci vysoce výkonných leštících materiálů. Pro příslušné společnosti bude udržení kroku s trendy v oblasti modernizace materiálů a rozšiřování špičkových aplikací v oblasti leštění klíčovou cestou k dosažení produktové diferenciace a technologického vedoucího postavení.