Istraživanje primjene cirkonijevog praha u visokokvalitetnom preciznom poliranju
S brzim razvojem visokotehnoloških industrija poput elektronike i informacijske tehnologije, optičke proizvodnje, poluvodiča i napredne keramike, postavljaju se veći zahtjevi na kvalitetu obrade površine materijala. Posebno kod ultraprecizne obrade ključnih komponenti poput safirnih podloga, optičkog stakla i ploča tvrdih diskova, performanse materijala za poliranje izravno određuju učinkovitost obrade i konačnu kvalitetu površine.Cirkonij u prahu (ZrO₂), visokoučinkoviti anorganski materijal, postupno se pojavljuje u području visokokvalitetnog preciznog poliranja zbog svoje izvrsne tvrdoće, toplinske stabilnosti, otpornosti na habanje i svojstava poliranja, postajući predstavnik sljedeće generacije materijala za poliranje nakon cerijevog oksida i aluminijevog oksida.
I. Materijalna svojstvaCirkonij u prahu
Cirkonij je bijeli prah s visokom točkom taljenja (približno 2700 °C) i raznim kristalnim strukturama, uključujući monoklinske, tetragonske i kubne faze. Stabilizirani ili djelomično stabilizirani cirkonijev prah može se dobiti dodavanjem odgovarajućih količina stabilizatora (kao što su itrijev oksid i kalcijev oksid), što mu omogućuje održavanje izvrsne fazne stabilnosti i mehaničkih svojstava čak i na visokim temperaturama.
cirkonijev prahIzvanredne prednosti se prvenstveno ogledaju u sljedećim aspektima:
Visoka tvrdoća i izvrsna sposobnost poliranja: S Mohsovom tvrdoćom od 8,5 ili više, pogodan je za završno poliranje raznih materijala visoke tvrdoće.
Snažna kemijska stabilnost: Ostaje stabilan u kiselim ili blago alkalnim okruženjima i nije podložan kemijskim reakcijama.
Izvrsna disperzibilnost: Modificirani nano- ili submikronskicirkonijev prahpokazuju izvrsnu suspenziju i protočnost, što omogućuje ujednačeno poliranje.
Niska toplinska vodljivost i mala oštećenja od trenja: Toplina koja se stvara tijekom poliranja je minimalna, što učinkovito smanjuje toplinsko naprezanje i rizik od mikropukotina na obrađenoj površini.
II. Tipične primjene cirkonijevog praha u preciznom poliranju
1. Poliranje safirne podloge
Safirni kristali, zbog svoje visoke tvrdoće i izvrsnih optičkih svojstava, široko se koriste u LED čipovima, lećama za satove i optoelektroničkim uređajima. Cirkonij u prahu, sa sličnom tvrdoćom i niskom stopom oštećenja, idealan je materijal za kemijsko-mehaničko poliranje (CMP) safira. U usporedbi s tradicionalnimpraškovi za poliranje od aluminijevog oksida, cirkonij značajno poboljšava ravnost površine i zrcalni sjaj uz održavanje brzine uklanjanja materijala, smanjujući ogrebotine i mikropukotine.
2. Poliranje optičkog stakla
Pri obradi optičkih komponenti kao što su visokoprecizne leće, prizme i čeone površine optičkih vlakana, materijali za poliranje moraju ispunjavati izuzetno visoke zahtjeve čistoće i finoće. Korištenjem visoke čistoćecirkonijev oksid u prahus kontroliranom veličinom čestica od 0,3-0,8 μm kao završnim sredstvom za poliranje postiže izuzetno nisku hrapavost površine (Ra ≤ 1 nm), zadovoljavajući stroge "besprijekorne" zahtjeve optičkih uređaja.
3. Obrada ploča tvrdog diska i silicijskih pločica
S kontinuiranim povećanjem gustoće pohrane podataka, zahtjevi za ravnošću površine ploča tvrdog diska postaju sve stroži.cirkonijev prah, koji se koristi u fazi finog poliranja površina ploča tvrdog diska, učinkovito kontrolira nedostatke obrade, poboljšavajući učinkovitost pisanja na disk i vijek trajanja. Nadalje, pri ultrapreciznom poliranju silicijskih pločica, cirkonijev oksid pokazuje izvrsnu kompatibilnost s površinom i svojstva niskih gubitaka, što ga čini rastućom alternativom ceriju.
Ⅲ. Utjecaj veličine čestica i kontrole disperzije na rezultate poliranja
Performanse poliranja cirkonijevog oksida usko su povezane ne samo s njegovom fizičkom tvrdoćom i kristalnom strukturom, već su značajno pod utjecajem i raspodjele veličine čestica i disperzije.
Kontrola veličine čestica: Prevelike veličine čestica mogu lako uzrokovati ogrebotine na površini, dok premale mogu smanjiti brzinu uklanjanja materijala. Stoga se mikro- ili nano-prašci s rasponom D50 od 0,2 do 1,0 μm često koriste za zadovoljavanje različitih zahtjeva obrade.
Performanse disperzije: Dobra disperzibilnost sprječava aglomeraciju čestica, osigurava stabilnost otopine za poliranje i poboljšava učinkovitost obrade. Neki visokokvalitetni cirkonijev prah, nakon modifikacije površine, pokazuju izvrsna svojstva suspenzije u vodenim ili slabo kiselim otopinama, održavajući stabilan rad više od desetaka sati.
IV. Trendovi razvoja i budući izgledi
S kontinuiranim napretkom tehnologije nanofabrikacije,cirkonijev prahse unapređuju prema većoj čistoći, užoj raspodjeli veličine čestica i poboljšanoj disperzibilnosti. Sljedeća područja zaslužuju pozornost u budućnosti:
1. Masovna proizvodnja i optimizacija troškova nanorazmjeracirkonijev prah
Rješavanje problema visokih troškova i složenog procesa pripreme visokočistoćih prahova ključno je za promicanje njihove šire primjene.
2. Razvoj kompozitnih materijala za poliranje
Kombiniranje cirkonija s materijalima poput aluminijevog oksida i silicijevog dioksida poboljšava brzinu uklanjanja i mogućnosti kontrole površine.
3. Zeleni i ekološki prihvatljiv sustav tekućina za poliranje
Razviti netoksične, biorazgradive disperzijske medije i aditive za poboljšanje ekološke prihvatljivosti.
V. Zaključak
Prah cirkonijevog oksida, sa svojim izvrsnim svojstvima materijala, igra sve važniju ulogu u visokokvalitetnom preciznom poliranju. S kontinuiranim napretkom u proizvodnoj tehnologiji i rastućom potražnjom u industriji, primjenacirkonijev oksid u prahupostat će rašireniji i očekuje se da će postati ključna podrška za sljedeću generaciju visokoučinkovitih materijala za poliranje. Za relevantne tvrtke, praćenje trendova nadogradnje materijala i širenje vrhunskih primjena u području poliranja bit će ključni put do postizanja diferencijacije proizvoda i tehnološkog vodstva.