تحقیق در مورد کاربرد پودر زیرکونیا در پولیش کاری دقیق و با دقت بالا
با توسعه سریع صنایع پیشرفته مانند الکترونیک و فناوری اطلاعات، تولید نوری، نیمه‌هادی‌ها و سرامیک‌های پیشرفته، الزامات بالاتری برای کیفیت پردازش سطح مواد در نظر گرفته می‌شود. به طور خاص، در ماشینکاری فوق دقیق اجزای کلیدی مانند زیرلایه‌های یاقوت کبود، شیشه نوری و صفحات هارد دیسک، عملکرد ماده صیقل‌دهنده مستقیماً راندمان ماشینکاری و کیفیت سطح نهایی را تعیین می‌کند.پودر زیرکونیا (ZrO₂)، یک ماده معدنی با کارایی بالا، به دلیل سختی عالی، پایداری حرارتی، مقاومت در برابر سایش و خواص صیقل‌دهی، به تدریج در زمینه صیقل‌کاری دقیق و با دقت بالا در حال ظهور است و پس از اکسید سریم و اکسید آلومینیوم، به نماینده‌ای از نسل بعدی مواد صیقل‌دهنده تبدیل می‌شود.
I. خواص موادپودر زیرکونیا
زیرکونیا پودری سفید رنگ با نقطه ذوب بالا (تقریباً ۲۷۰۰ درجه سانتیگراد) و ساختارهای کریستالی متنوع، از جمله فازهای مونوکلینیک، تتراگونال و مکعبی است. پودر زیرکونیای پایدار شده یا تا حدی پایدار شده را می‌توان با افزودن مقادیر مناسبی از پایدارکننده‌ها (مانند اکسید ایتریم و اکسید کلسیم) به دست آورد که به آن اجازه می‌دهد حتی در دماهای بالا، پایداری فازی و خواص مکانیکی عالی خود را حفظ کند.
پودر زیرکونیامزایای برجسته آن در درجه اول در جنبه‌های زیر منعکس می‌شود:
سختی بالا و قابلیت صیقل‌کاری عالی: با سختی موس ۸.۵ یا بالاتر، برای صیقل‌کاری نهایی انواع مواد با سختی بالا مناسب است.
پایداری شیمیایی قوی: در محیط‌های اسیدی یا کمی قلیایی پایدار می‌ماند و مستعد واکنش‌های شیمیایی نیست.
پراکندگی عالی: اصلاح‌شده در اندازه نانو یا زیر میکرونپودرهای زیرکونیاسوسپانسیون و جریان‌پذیری عالی از خود نشان می‌دهد و پرداخت یکنواخت را تسهیل می‌کند.
رسانایی حرارتی پایین و آسیب ناشی از اصطکاک کم: گرمای تولید شده در حین پولیش حداقل است و به طور موثر تنش حرارتی و خطر ایجاد ریزترک‌ها را در سطح فرآوری شده کاهش می‌دهد.
دوم. کاربردهای معمول پودر زیرکونیا در پولیش دقیق
۱. پرداخت زیرلایه یاقوت کبود
کریستال‌های یاقوت کبود، به دلیل سختی بالا و خواص نوری عالی، به طور گسترده در تراشه‌های LED، لنزهای ساعت و دستگاه‌های اپتوالکترونیکی استفاده می‌شوند. پودر زیرکونیا، با سختی مشابه و میزان آسیب کم، ماده‌ای ایده‌آل برای پرداخت مکانیکی شیمیایی (CMP) یاقوت کبود است. در مقایسه با روش‌های سنتیپودرهای پولیش اکسید آلومینیومزیرکونیا به طور قابل توجهی صافی سطح و پرداخت آینه‌ای را بهبود می‌بخشد و در عین حال نرخ حذف مواد را حفظ می‌کند و خراش‌ها و ریزترک‌ها را کاهش می‌دهد.
۲. پرداخت شیشه اپتیکی
در پردازش قطعات نوری مانند لنزهای با دقت بالا، منشورها و سطوح انتهایی فیبر نوری، مواد صیقل‌دهنده باید الزامات تمیزی و ظرافت بسیار بالایی را برآورده کنند. استفاده از مواد با خلوص بالاپودر اکسید زیرکونیومبا اندازه ذرات کنترل‌شده ۰.۳-۰.۸ میکرومتر به عنوان عامل پرداخت نهایی، زبری سطح بسیار کمی (Ra ≤ ۱ نانومتر) ایجاد می‌کند و الزامات سختگیرانه «بی‌نقص» دستگاه‌های نوری را برآورده می‌سازد.
۳. پردازش صفحه هارد دیسک و ویفر سیلیکونی
با افزایش مداوم تراکم ذخیره‌سازی داده‌ها، الزامات مربوط به صافی سطح پلاتر هارد دیسک به طور فزاینده‌ای سختگیرانه‌تر می‌شود.پودر زیرکونیاکه در مرحله صیقل‌کاری دقیق سطوح پلاتر هارد دیسک استفاده می‌شود، به طور مؤثر نقص‌های پردازش را کنترل می‌کند و راندمان نوشتن دیسک و عمر مفید را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، در صیقل‌کاری فوق‌العاده دقیق ویفرهای سیلیکونی، اکسید زیرکونیوم سازگاری سطحی عالی و خواص اتلاف کم را از خود نشان می‌دهد و آن را به جایگزینی رو به رشد برای سریا تبدیل می‌کند.
Ⅲ. تأثیر اندازه ذرات و کنترل پراکندگی بر نتایج پولیش
عملکرد صیقل‌دهی پودر اکسید زیرکونیوم نه تنها به سختی فیزیکی و ساختار کریستالی آن مرتبط است، بلکه به طور قابل توجهی تحت تأثیر توزیع و پراکندگی اندازه ذرات آن نیز قرار دارد.
کنترل اندازه ذرات: اندازه ذرات بیش از حد بزرگ می‌تواند به راحتی باعث ایجاد خراش‌های سطحی شود، در حالی که اندازه‌های خیلی کوچک می‌توانند نرخ حذف مواد را کاهش دهند. بنابراین، میکروپودرها یا نانوپودرهایی با محدوده D50 از 0.2 تا 1.0 میکرومتر اغلب برای برآورده کردن نیازهای مختلف پردازش استفاده می‌شوند.
عملکرد پراکندگی: پراکندگی خوب از تجمع ذرات جلوگیری می‌کند، پایداری محلول پولیش را تضمین می‌کند و راندمان پردازش را بهبود می‌بخشد. برخی از پودرهای زیرکونیای مرغوب، پس از اصلاح سطح، خواص تعلیق عالی در محلول‌های آبی یا اسیدی ضعیف از خود نشان می‌دهند و عملکرد پایدار را برای بیش از ده‌ها ساعت حفظ می‌کنند.
چهارم. روندهای توسعه و چشم‌انداز آینده
با پیشرفت مداوم فناوری نانوساخت،پودرهای زیرکونیابه سمت خلوص بالاتر، توزیع اندازه ذرات باریک‌تر و پراکندگی بیشتر ارتقا می‌یابند. حوزه‌های زیر در آینده توجه بیشتری را می‌طلبند:
۱. تولید انبوه و بهینه‌سازی هزینه در مقیاس نانوپودرهای زیرکونیا
پرداختن به هزینه بالا و فرآیند پیچیده تهیه پودرهای با خلوص بالا، کلید ارتقای کاربرد گسترده‌تر آنهاست.
۲. توسعه مواد صیقل‌دهنده کامپوزیت
ترکیب زیرکونیا با موادی مانند آلومینا و سیلیس، میزان حذف و قابلیت‌های کنترل سطح را بهبود می‌بخشد.
۳. سیستم سیال پولیش سبز و سازگار با محیط زیست
توسعه‌ی محیط‌های پخش‌کننده و افزودنی‌های غیرسمی و زیست‌تخریب‌پذیر برای افزایش سازگاری با محیط زیست.
نتیجه گیری
پودر اکسید زیرکونیومبا خواص عالی مواد خود، نقش فزاینده‌ای در پرداخت دقیق سطح بالا ایفا می‌کند. با پیشرفت‌های مداوم در فناوری تولید و افزایش تقاضای صنعت، کاربردپودر اکسید زیرکونیومگسترده‌تر خواهد شد و انتظار می‌رود به پشتیبانی اصلی برای نسل بعدی مواد پرداخت با عملکرد بالا تبدیل شود. برای شرکت‌های مرتبط، همگام شدن با روندهای ارتقاء مواد و گسترش کاربردهای سطح بالا در حوزه پرداخت، مسیری کلیدی برای دستیابی به تمایز محصول و رهبری فناوری خواهد بود.