Onderzoek naar de toepassing van zirkoniumoxidepoeder bij hoogwaardig precisiepolijsten
Met de snelle ontwikkeling van hightechindustrieën zoals elektronica en informatietechnologie, optische productie, halfgeleiders en geavanceerde keramiek, worden er hogere eisen gesteld aan de kwaliteit van de oppervlaktebewerking van materialen. Met name bij de ultraprecieze bewerking van belangrijke componenten zoals saffiersubstraten, optisch glas en harde schijfplaten, bepalen de prestaties van het polijstmateriaal direct de bewerkingsefficiëntie en de uiteindelijke oppervlaktekwaliteit.Zirkoniapoeder (ZrO₂), een anorganisch materiaal met hoge prestaties, komt geleidelijk op in het veld van hoogwaardig precisiepolijsten vanwege zijn uitstekende hardheid, thermische stabiliteit, slijtvastheid en polijsteigenschappen. Het is een vertegenwoordiger van de volgende generatie polijstmaterialen na ceriumoxide en aluminiumoxide.
I. Materiaaleigenschappen vanZirkoniapoeder
Zirkonia is een wit poeder met een hoog smeltpunt (ongeveer 2700 °C) en een verscheidenheid aan kristalstructuren, waaronder monoklinische, tetragonale en kubische fasen. Gestabiliseerd of gedeeltelijk gestabiliseerd zirkoniapoeder kan worden verkregen door toevoeging van geschikte hoeveelheden stabilisatoren (zoals yttriumoxide en calciumoxide), waardoor het uitstekende fasestabiliteit en mechanische eigenschappen behoudt, zelfs bij hoge temperaturen.
ZirkoniapoederDe opmerkelijke voordelen van komen vooral tot uiting in de volgende aspecten:
Hoge hardheid en uitstekende polijsteigenschappen: Met een Mohs-hardheid van 8,5 of hoger is het geschikt voor het eindpolijsten van diverse materialen met een hoge hardheid.
Sterke chemische stabiliteit: Het blijft stabiel in zure of licht alkalische omgevingen en is niet gevoelig voor chemische reacties.
Uitstekende dispergeerbaarheid: gemodificeerd nano- of submicronformaatzirkoniapoedersvertonen een uitstekende suspensie en vloeibaarheid, waardoor een uniforme polijsting mogelijk is.
Lage thermische geleidbaarheid en lage wrijvingsschade: De hitte die tijdens het polijsten ontstaat, is minimaal, waardoor thermische spanningen en het risico op microscheuren in het bewerkte oppervlak effectief worden verminderd.
II. Typische toepassingen van zirkoniumoxidepoeder bij precisiepolijsten
1. Saffier substraat polijsten
Saffierkristallen worden vanwege hun hoge hardheid en uitstekende optische eigenschappen veel gebruikt in ledchips, horlogelenzen en opto-elektronische apparaten. Zirkoniumoxidepoeder, met zijn vergelijkbare hardheid en lage beschadigingssnelheid, is een ideaal materiaal voor het chemisch-mechanisch polijsten (CMP) van saffier. Vergeleken met traditioneelaluminiumoxide polijstpoedersZirkonia verbetert de vlakheid van het oppervlak en de spiegelgladde afwerking aanzienlijk, terwijl de materiaalverwijderingssnelheid gelijk blijft en krassen en microscheuren worden verminderd.
2. Polijsten van optisch glas
Bij de verwerking van optische componenten zoals zeer nauwkeurige lenzen, prisma's en eindvlakken van optische vezels moeten polijstmaterialen voldoen aan extreem hoge eisen op het gebied van reinheid en fijnheid.zirkoniumoxidepoedermet een gecontroleerde deeltjesgrootte van 0,3-0,8 μm als laatste polijstmiddel bereikt een extreem lage oppervlakteruwheid (Ra ≤ 1 nm), wat voldoet aan de strenge "foutloze" eisen van optische apparaten.
3. Harde schijf- en siliciumwaferverwerking
Naarmate de gegevensopslagdichtheid toeneemt, worden de eisen aan de vlakheid van het schijfoppervlak van harde schijven steeds strenger.Zirkoniapoeder, gebruikt in de fijnpolijstfase van harde schijfoppervlakken, controleert effectief verwerkingsfouten, verbetert de schrijfefficiëntie en levensduur van schijven. Bovendien vertoont zirkoniumoxide bij het ultraprecieze polijsten van siliciumwafers een uitstekende oppervlaktecompatibiliteit en lage verlieseigenschappen, waardoor het een groeiend alternatief is voor ceriumoxide.
Ⅲ. Het effect van deeltjesgrootte en dispersiecontrole op polijstresultaten
De polijstprestaties van zirkoonoxidepoeder hangen niet alleen nauw samen met de fysieke hardheid en de kristalstructuur, maar worden ook aanzienlijk beïnvloed door de deeltjesgrootteverdeling en -dispersie.
Controle van de deeltjesgrootte: Te grote deeltjes kunnen gemakkelijk krassen op het oppervlak veroorzaken, terwijl te kleine deeltjes de materiaalafname kunnen verminderen. Daarom worden vaak micropoeders of nanopoeders met een D50-bereik van 0,2 tot 1,0 μm gebruikt om aan verschillende verwerkingsvereisten te voldoen.
Dispersieprestaties: Goede dispergeerbaarheid voorkomt deeltjesagglomeratie, waarborgt de stabiliteit van de polijstoplossing en verbetert de verwerkingsefficiëntie. Sommige hoogwaardige zirkoniumoxidepoeders vertonen, na oppervlaktemodificatie, uitstekende suspensie-eigenschappen in waterige of zwak zure oplossingen, waardoor ze gedurende tientallen uren stabiel blijven.
IV. Ontwikkelingstrends en toekomstperspectieven
Met de voortdurende vooruitgang van de nanofabricatietechnologie,zirkoniapoedersworden geüpgraded naar een hogere zuiverheid, een smallere deeltjesgrootteverdeling en een verbeterde dispergeerbaarheid. De volgende gebieden verdienen in de toekomst aandacht:
1. Massaproductie en kostenoptimalisatie van nanoschaalZirkoniapoeders
Het aanpakken van de hoge kosten en het complexe proces voor het bereiden van poeders met een hoge zuiverheidsgraad is essentieel om een bredere toepassing ervan te bevorderen.
2. Ontwikkeling van composietpolijstmaterialen
Door zirkonia te combineren met materialen zoals aluminiumoxide en siliciumdioxide worden de verwijderingssnelheden en de oppervlaktecontrole verbeterd.
3. Groen en milieuvriendelijk polijstvloeistofsysteem
Ontwikkel niet-giftige, biologisch afbreekbare dispersiemedia en additieven om de milieuvriendelijkheid te verbeteren.
V. Conclusie
Zirkoniumoxidepoeder, met zijn uitstekende materiaaleigenschappen, speelt een steeds belangrijkere rol in hoogwaardig precisiepolijsten. Met voortdurende vooruitgang in productietechnologie en de stijgende vraag vanuit de industrie, wordt de toepassing vanzirkoniumoxidepoederzal steeds wijdverspreider worden en naar verwachting een belangrijke ondersteuning worden voor de volgende generatie hoogwaardige polijstmaterialen. Voor relevante bedrijven zal het bijhouden van de trends in materiaalupgrades en het uitbreiden van hoogwaardige toepassingen in de polijstsector een belangrijke weg zijn naar productdifferentiatie en technologisch leiderschap.