Pesquisa sobre a aplicação de pó de zircônia em polimento de precisão de alta qualidade
Com o rápido desenvolvimento de indústrias de alta tecnologia, como eletrônica e tecnologia da informação, manufatura óptica, semicondutores e cerâmicas avançadas, requisitos mais elevados estão sendo impostos à qualidade do processamento da superfície dos materiais. Em particular, na usinagem de ultraprecisão de componentes-chave, como substratos de safira, vidro óptico e discos de disco rígido, o desempenho do material de polimento determina diretamente a eficiência da usinagem e a qualidade final da superfície.Pó de zircônia (ZrO₂), um material inorgânico de alto desempenho, está emergindo gradualmente no campo de polimento de precisão de alta qualidade devido à sua excelente dureza, estabilidade térmica, resistência ao desgaste e propriedades de polimento, tornando-se um representante da próxima geração de materiais de polimento depois do óxido de cério e do óxido de alumínio.
I. Propriedades do material dePó de zircônia
A zircônia é um pó branco com alto ponto de fusão (aproximadamente 2700 °C) e uma variedade de estruturas cristalinas, incluindo fases monoclínicas, tetragonais e cúbicas. Pó de zircônia estabilizado ou parcialmente estabilizado pode ser obtido pela adição de quantidades adequadas de estabilizantes (como óxido de ítrio e óxido de cálcio), permitindo que mantenha excelente estabilidade de fase e propriedades mecânicas mesmo em altas temperaturas.
Pó de zircôniaAs vantagens excepcionais da se refletem principalmente nos seguintes aspectos:
Alta dureza e excelente capacidade de polimento: com uma dureza Mohs de 8,5 ou superior, é adequado para polimento final de uma variedade de materiais de alta dureza.
Forte estabilidade química: permanece estável em ambientes ácidos ou ligeiramente alcalinos e não é suscetível a reações químicas.
Excelente dispersibilidade: nano ou submicrométrico modificadopós de zircôniaapresentam excelente suspensão e fluidez, facilitando o polimento uniforme.
Baixa condutividade térmica e baixo dano por atrito: o calor gerado durante o polimento é mínimo, reduzindo efetivamente o estresse térmico e o risco de microfissuras na superfície processada.
II. Aplicações típicas do pó de zircônia no polimento de precisão
1. Polimento de substrato de safira
Cristais de safira, devido à sua alta dureza e excelentes propriedades ópticas, são amplamente utilizados em chips de LED, lentes de relógios e dispositivos optoeletrônicos. O pó de zircônia, com sua dureza semelhante e baixa taxa de danos, é um material ideal para polimento químico-mecânico (CMP) de safira. Comparado ao polimento tradicionalpós de polimento de óxido de alumínio, a zircônia melhora significativamente a planura da superfície e o acabamento espelhado, mantendo as taxas de remoção de material, reduzindo arranhões e microfissuras.
2. Polimento de vidro óptico
No processamento de componentes ópticos, como lentes de alta precisão, prismas e extremidades de fibras ópticas, os materiais de polimento devem atender a requisitos extremamente elevados de limpeza e finura. Utilizando materiais de alta purezapó de óxido de zircôniocom um tamanho de partícula controlado de 0,3-0,8 μm como agente de polimento final, atinge rugosidade de superfície extremamente baixa (Ra ≤ 1 nm), atendendo aos rigorosos requisitos de “perfeição” dos dispositivos ópticos.
3. Processamento de discos rígidos e wafers de silício
Com o aumento contínuo na densidade de armazenamento de dados, os requisitos para a planura da superfície do prato do disco rígido estão se tornando cada vez mais rigorosos.Pó de zircônia, utilizado na etapa de polimento fino de superfícies de discos rígidos, controla eficazmente defeitos de processamento, melhorando a eficiência de gravação em disco e a vida útil. Além disso, no polimento ultrapreciso de wafers de silício, o óxido de zircônio apresenta excelente compatibilidade de superfície e propriedades de baixa perda, tornando-se uma alternativa crescente à céria.
Ⅲ. O efeito do tamanho das partículas e do controle da dispersão nos resultados do polimento
O desempenho de polimento do pó de óxido de zircônio está intimamente relacionado não apenas à sua dureza física e estrutura cristalina, mas também é significativamente influenciado pela distribuição e dispersão do tamanho das partículas.
Controle do Tamanho de Partículas: Partículas excessivamente grandes podem facilmente causar arranhões na superfície, enquanto partículas muito pequenas podem reduzir as taxas de remoção de material. Portanto, micropós ou nanopós com D50 entre 0,2 e 1,0 μm são frequentemente utilizados para atender a diferentes requisitos de processamento.
Desempenho de Dispersão: A boa dispersibilidade previne a aglomeração de partículas, garante a estabilidade da solução de polimento e melhora a eficiência do processamento. Alguns pós de zircônia de alta qualidade, após modificação da superfície, apresentam excelentes propriedades de suspensão em soluções aquosas ou levemente ácidas, mantendo uma operação estável por mais de dezenas de horas.
IV. Tendências de Desenvolvimento e Perspectivas Futuras
Com o avanço contínuo da tecnologia de nanofabricação,pós de zircôniaestão sendo aprimorados para maior pureza, distribuição mais estreita do tamanho de partículas e dispersibilidade aprimorada. As seguintes áreas merecem atenção no futuro:
1. Produção em massa e otimização de custos em nanoescalaPós de zircônia
Abordar o alto custo e o processo complexo de preparação de pós de alta pureza é fundamental para promover sua aplicação mais ampla.
2. Desenvolvimento de Materiais de Polimento Compostos
A combinação de zircônia com materiais como alumina e sílica melhora as taxas de remoção e a capacidade de controle de superfície.
3. Sistema de fluido de polimento ecológico e ecológico
Desenvolver meios de dispersão e aditivos não tóxicos e biodegradáveis para aumentar a compatibilidade ambiental.
V. Conclusão
Pó de óxido de zircônio, com suas excelentes propriedades materiais, desempenha um papel cada vez mais importante no polimento de precisão de alta qualidade. Com os avanços contínuos na tecnologia de fabricação e a crescente demanda da indústria, a aplicação depó de óxido de zircôniose tornará mais difundido e espera-se que se torne um suporte essencial para a próxima geração de materiais de polimento de alto desempenho. Para empresas relevantes, acompanhar as tendências de atualização de materiais e expandir aplicações de ponta na área de polimento será um caminho fundamental para alcançar a diferenciação de produtos e a liderança tecnológica.