การวิจัยการประยุกต์ใช้ผงเซอร์โคเนียในการขัดเงาความแม่นยำสูง
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น อิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีสารสนเทศ การผลิตออปติคัล เซมิคอนดักเตอร์ และเซรามิกขั้นสูง ความต้องการด้านคุณภาพของการแปรรูปพื้นผิววัสดุจึงสูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดเฉือนชิ้นส่วนสำคัญที่มีความแม่นยำสูง เช่น แผ่นซับสเตรตแซฟไฟร์ กระจกออปติคัล และจานดิสก์ ประสิทธิภาพของวัสดุขัดเงาจะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการตัดเฉือนและคุณภาพพื้นผิวขั้นสุดท้ายโดยตรงผงเซอร์โคเนีย (ZrO₂)วัสดุอนินทรีย์ประสิทธิภาพสูง กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในสาขาการขัดเงาความแม่นยำสูงระดับไฮเอนด์ เนื่องจากมีความแข็งที่ยอดเยี่ยม มีเสถียรภาพทางความร้อน ทนทานต่อการสึกหรอ และมีคุณสมบัติในการขัดเงา จึงกลายมาเป็นตัวแทนของวัสดุขัดเงาแห่งยุคถัดไป รองจากเซเรียมออกไซด์และอะลูมิเนียมออกไซด์
I. คุณสมบัติของวัสดุผงเซอร์โคเนีย
เซอร์โคเนียเป็นผงสีขาวที่มีจุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 2700°C) และมีโครงสร้างผลึกหลากหลายรูปแบบ เช่น เฟสโมโนคลินิก เฟสเตตระโกนัล และเฟสคิวบิก ผงเซอร์โคเนียที่เสถียรหรือเสถียรบางส่วนสามารถผลิตได้โดยการเติมสารทำให้เสถียรในปริมาณที่เหมาะสม (เช่น อิตเทรียมออกไซด์และแคลเซียมออกไซด์) ซึ่งช่วยให้เซอร์โคเนียคงความเสถียรของเฟสและคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมแม้ในอุณหภูมิสูง
ผงเซอร์โคเนียข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของเราจะสะท้อนให้เห็นในประเด็นต่อไปนี้เป็นหลัก:
มีความแข็งสูงและความสามารถในการขัดเงาที่ยอดเยี่ยม: ด้วยความแข็ง Mohs 8.5 ขึ้นไป จึงเหมาะสำหรับการขัดเงาขั้นสุดท้ายของวัสดุที่มีความแข็งสูงหลากหลายชนิด
ความเสถียรทางเคมีที่แข็งแกร่ง: ยังคงความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่างเล็กน้อย และไม่ไวต่อปฏิกิริยาทางเคมี
การกระจายตัวที่ยอดเยี่ยม: ปรับเปลี่ยนขนาดนาโนหรือซับไมครอนผงเซอร์โคเนียมีคุณสมบัติการแขวนลอยและการไหลที่ดีเยี่ยม ช่วยให้ขัดเงาได้สม่ำเสมอ
การนำความร้อนต่ำและความเสียหายจากแรงเสียดทานต่ำ: ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการขัดมีน้อยมาก ช่วยลดความเครียดจากความร้อนและความเสี่ยงของรอยแตกร้าวขนาดเล็กบนพื้นผิวที่ผ่านการประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
II. การใช้งานทั่วไปของผงเซอร์โคเนียในการขัดแบบละเอียด
1. การขัดพื้นผิวแซฟไฟร์
คริสตัลแซฟไฟร์มีความแข็งสูงและคุณสมบัติทางแสงที่ยอดเยี่ยม จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในชิป LED เลนส์นาฬิกา และอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ผงเซอร์โคเนียมีความแข็งใกล้เคียงกันและมีอัตราความเสียหายต่ำ จึงเป็นวัสดุที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขัดแซฟไฟร์ด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP) เมื่อเปรียบเทียบกับคริสตัลแซฟไฟร์แบบดั้งเดิมผงขัดอะลูมิเนียมออกไซด์เซอร์โคเนียช่วยปรับปรุงความเรียบของพื้นผิวและผิวกระจกได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ยังคงรักษาอัตราการขจัดวัสดุ ลดรอยขีดข่วนและรอยแตกร้าวเล็กๆ
2. การขัดกระจกออปติคอล
ในการประมวลผลส่วนประกอบออปติคัล เช่น เลนส์ความแม่นยำสูง ปริซึม และปลายด้านใยแก้วนำแสง วัสดุขัดเงาต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความสะอาดและความละเอียดที่สูงมาก การใช้วัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูงผงเซอร์โคเนียมออกไซด์ด้วยขนาดอนุภาคควบคุมที่ 0.3-0.8 μm ในฐานะสารขัดเงาขั้นสุดท้าย ทำให้มีความหยาบของพื้นผิวต่ำมาก (Ra ≤ 1 nm) ตอบสนองข้อกำหนด "ไร้ที่ติ" ที่เข้มงวดของอุปกรณ์ออปติก
3. การประมวลผลแผ่นฮาร์ดไดรฟ์และเวเฟอร์ซิลิกอน
เนื่องจากความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูลเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ข้อกำหนดด้านความเรียบของพื้นผิวจานฮาร์ดไดรฟ์จึงเข้มงวดยิ่งขึ้นเรื่อยๆผงเซอร์โคเนียใช้ในขั้นตอนการขัดผิวจานดิสก์ฮาร์ดไดรฟ์อย่างละเอียด ช่วยควบคุมข้อบกพร่องในการประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเขียนข้อมูลและยืดอายุการใช้งาน นอกจากนี้ ในการขัดเวเฟอร์ซิลิคอนด้วยความแม่นยำสูง เซอร์โคเนียมออกไซด์ยังแสดงความเข้ากันได้ของพื้นผิวที่ดีเยี่ยมและคุณสมบัติการสูญเสียต่ำ ทำให้เป็นทางเลือกใหม่ที่กำลังเติบโตแทนซีเรีย
Ⅲ. ผลของการควบคุมขนาดอนุภาคและการกระจายตัวต่อผลการขัด
ประสิทธิภาพการขัดเงาของผงเซอร์โคเนียมออกไซด์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดไม่เพียงแต่กับความแข็งทางกายภาพและโครงสร้างผลึกเท่านั้น แต่ยังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการกระจายและการกระจายขนาดอนุภาคอีกด้วย
การควบคุมขนาดอนุภาค: ขนาดอนุภาคที่ใหญ่เกินไปอาจทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวได้ง่าย ในขณะที่ขนาดเล็กเกินไปอาจลดอัตราการกำจัดวัสดุ ดังนั้น ผงไมโครหรือผงนาโนที่มีช่วง D50 อยู่ระหว่าง 0.2 ถึง 1.0 ไมโครเมตรจึงมักถูกนำมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการในการประมวลผลที่แตกต่างกัน
ประสิทธิภาพการกระจายตัว: การกระจายตัวที่ดีช่วยป้องกันการเกาะตัวของอนุภาค ช่วยให้สารละลายขัดเงามีความเสถียร และเพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผล ผงเซอร์โคเนียคุณภาพสูงบางชนิด หลังจากการปรับสภาพพื้นผิวแล้ว จะแสดงคุณสมบัติการแขวนลอยที่ดีเยี่ยมในสารละลายน้ำหรือสารละลายกรดอ่อนๆ โดยคงประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรได้นานกว่าหลายสิบชั่วโมง
IV. แนวโน้มการพัฒนาและแนวโน้มในอนาคต
ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการผลิตระดับนาโนผงเซอร์โคเนียกำลังได้รับการยกระดับให้มีความบริสุทธิ์สูงขึ้น การกระจายขนาดอนุภาคที่แคบลง และการกระจายตัวที่ดีขึ้น ประเด็นต่อไปนี้ควรได้รับความสนใจในอนาคต:
1. การผลิตจำนวนมากและการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนในระดับนาโนผงเซอร์โคเนีย
การจัดการกับต้นทุนที่สูงและกระบวนการที่ซับซ้อนในการเตรียมผงที่มีความบริสุทธิ์สูงถือเป็นกุญแจสำคัญในการส่งเสริมการใช้งานในวงกว้าง
2. การพัฒนาวัสดุขัดเงาแบบคอมโพสิต
การรวมเซอร์โคเนียเข้ากับวัสดุ เช่น อะลูมินาและซิลิกา ช่วยเพิ่มอัตราการขจัดและความสามารถในการควบคุมพื้นผิว
3. ระบบน้ำยาขัดเงาสีเขียวและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
พัฒนาสื่อกระจายและสารเติมแต่งที่ไม่เป็นพิษและย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อเพิ่มความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
V. บทสรุป
ผงเซอร์โคเนียมออกไซด์ด้วยคุณสมบัติของวัสดุที่ยอดเยี่ยม จึงมีบทบาทสำคัญเพิ่มมากขึ้นในการขัดเงาความแม่นยำสูงระดับไฮเอนด์ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการผลิตและความต้องการของอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้น การประยุกต์ใช้ผงเซอร์โคเนียมออกไซด์จะแพร่หลายมากขึ้น และคาดว่าจะกลายเป็นปัจจัยหลักในการสนับสนุนวัสดุขัดเงาประสิทธิภาพสูงรุ่นต่อไป สำหรับบริษัทที่เกี่ยวข้อง การก้าวให้ทันเทรนด์การอัปเกรดวัสดุและการขยายการใช้งานระดับไฮเอนด์ในสาขาการขัดเงา จะเป็นเส้นทางสำคัญสู่การสร้างความแตกต่างให้กับผลิตภัณฑ์และความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยี