Циркония ұнтағын жоғары дәлдіктегі жылтыратуда қолдану бойынша зерттеулер
Электроника және ақпараттық технологиялар, оптикалық өндіріс, жартылай өткізгіштер және озық керамика сияқты жоғары технологиялық салалардың қарқынды дамуымен материалдың бетін өңдеу сапасына жоғары талаптар қойылады. Атап айтқанда, сапфир астары, оптикалық шыны және қатты диск тақталары сияқты негізгі компоненттерді ультра дәлдікпен өңдеуде жылтырату материалының өнімділігі өңдеу тиімділігі мен соңғы бет сапасын тікелей анықтайды.Циркония ұнтағы (ZrO₂), жоғары өнімді бейорганикалық материал, тамаша қаттылығы, термиялық тұрақтылығы, тозуға төзімділігі және жылтырату қасиеттерінің арқасында жоғары дәлдіктегі жылтырату саласында бірте-бірте пайда болып, церий оксиді мен алюминий оксидінен кейінгі жылтырату материалдарының келесі буынының өкіліне айналады.
I. Материалдық қасиеттеріЦиркония ұнтағы
Циркония – жоғары балқу температурасы (шамамен 2700°C) және моноклиндік, тетрагональды және текше фазаларды қоса алғанда, әртүрлі кристалдық құрылымдары бар ақ ұнтақ. Тұрақтандырылған немесе ішінара тұрақтандырылған цирконий ұнтағын жоғары температурада да тамаша фазалық тұрақтылық пен механикалық қасиеттерді сақтауға мүмкіндік беретін тұрақтандырғыштардың (мысалы, иттрий оксиді және кальций оксиді сияқты) тиісті мөлшерін қосу арқылы алуға болады.
Циркония ұнтағының көрнекті артықшылықтары ең алдымен келесі аспектілерде көрінеді:
Жоғары қаттылық және тамаша жылтырату қабілеті: Mohs қаттылығы 8,5 немесе одан жоғары, ол әртүрлі қаттылығы жоғары материалдарды соңғы жылтыратуға жарамды.
Күшті химиялық тұрақтылық: Ол қышқыл немесе сәл сілтілі ортада тұрақты болып қалады және химиялық реакцияларға сезімтал емес.
Тамаша дисперстілігі: модификацияланған нано немесе субмикрон өлшемдіцирконий ұнтақтарыбіркелкі жылтыратуды жеңілдететін тамаша суспензия мен ағындылықты көрсетеді.
Төмен жылу өткізгіштік және төмен үйкеліс зақымдалуы: жылтырату кезінде пайда болатын жылу минималды, бұл термиялық кернеуді және өңделген беттегі микрожарықтар қаупін тиімді төмендетеді.
II. Циркония ұнтағын дәл жылтыратудағы типтік қолдану
1. Сапфир субстратты жылтырату
Сапфир кристалдары жоғары қаттылық пен тамаша оптикалық қасиеттеріне байланысты жарықдиодты чиптерде, сағат линзаларында және оптоэлектронды құрылғыларда кеңінен қолданылады. Циркония ұнтағы ұқсас қаттылықпен және төмен зақымдану жылдамдығымен сапфирді химиялық механикалық жылтырату (CMP) үшін тамаша материал болып табылады. Дәстүрлімен салыстырғандаалюминий оксидінің жылтырататын ұнтақтары, циркония материалды кетіру жылдамдығын сақтай отырып, сызаттар мен микрожарықтарды азайта отырып, беттің тегістігін және айнаның әрлеуін айтарлықтай жақсартады.
2. Оптикалық әйнекті жылтырату
Жоғары дәлдіктегі линзалар, призмалар және оптикалық талшықтардың шеткі беттері сияқты оптикалық компоненттерді өңдеу кезінде жылтырату материалдары өте жоғары тазалық пен нәзіктік талаптарына сай болуы керек. Жоғары тазалықты пайдалануцирконий оксиді ұнтағыбақыланатын бөлшектердің өлшемі 0,3-0,8 мкм соңғы жылтырату агенті ретінде оптикалық құрылғылардың қатаң «мінсіз» талаптарына жауап беретін өте төмен бетінің кедір-бұдырлығына (Ra ≤ 1 нм) қол жеткізеді.
3. Қатты диск пластинасын және кремний пластинасын өңдеу
Деректерді сақтау тығыздығының үздіксіз ұлғаюымен қатты диск тақтасының бетінің тегістігіне қойылатын талаптар барған сайын қатаң бола түсуде.Циркония ұнтағы, қатты диск тақтасының беттерін жақсы жылтырату сатысында қолданылады, өңдеу ақауларын тиімді басқарады, дискінің жазу тиімділігін және қызмет мерзімін жақсартады. Сонымен қатар, кремний пластинкаларын ультра дәлдікпен жылтырату кезінде цирконий оксиді тамаша беттік үйлесімділік пен төмен жоғалту қасиеттерін көрсетеді, бұл оны церияға өсіп келе жатқан балама етеді.
Ⅲ. Бөлшектердің мөлшері мен дисперсияны бақылаудың жылтырату нәтижелеріне әсері
Цирконий оксиді ұнтағының жылтырату өнімділігі оның физикалық қаттылығы мен кристалдық құрылымымен тығыз байланысты, сонымен қатар оның бөлшектерінің мөлшерінің таралуы мен дисперсиясы да айтарлықтай әсер етеді.
Бөлшектердің өлшемін бақылау: тым үлкен бөлшектердің өлшемдері беткі сызаттар оңай тудыруы мүмкін, ал тым кішкентай материалды кетіру жылдамдығын төмендетуі мүмкін. Сондықтан әртүрлі өңдеу талаптарын қанағаттандыру үшін жиі D50 диапазоны 0,2-ден 1,0 мкм-ге дейінгі микроұнтақтар немесе наноұнтақтар қолданылады.
Дисперсиялық өнімділік: Жақсы дисперстілік бөлшектердің агломерациясын болдырмайды, жылтырату ерітіндісінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді және өңдеу тиімділігін арттырады. Кейбір жоғары сапалы цирконий ұнтақтары беттік модификациядан кейін сулы немесе әлсіз қышқыл ерітінділерде ондаған сағаттан астам тұрақты жұмысты сақтай отырып, тамаша суспензия қасиеттерін көрсетеді.
IV. Даму тенденциялары және болашаққа болжам
Нанофабрика технологиясының үздіксіз дамуымен,цирконий ұнтақтарыжоғарырақ тазалыққа, тар бөлшектердің мөлшерін бөлуге және жақсартылған дисперстілікке қарай жаңартылуда. Болашақта келесі бағыттар назар аударуды қажет етеді:
1. Нано-масштабты жаппай өндіру және шығындарды оңтайландыруЦиркония ұнтақтары
Тазалығы жоғары ұнтақтарды дайындаудың жоғары құны мен күрделі процесін шешу оларды кеңінен қолдануды ынталандырудың кілті болып табылады.
2. Композиттік жылтырату материалдарын жасау
Цирконияны алюминий тотығы және кремнезем сияқты материалдармен біріктіру кетіру жылдамдығын және бетті басқару мүмкіндіктерін жақсартады.
3. Жасыл және экологиялық таза жылтырататын сұйықтық жүйесі
Экологиялық тазалықты арттыру үшін улы емес, биологиялық ыдырайтын дисперсиялық орталар мен қоспаларды әзірлеу.
V. Қорытынды
Цирконий оксиді ұнтағы, өзінің тамаша материал қасиеттерімен жоғары дәлдіктегі жылтыратуда барған сайын маңызды рөл атқарады. Өндіріс технологиясының үздіксіз жетістіктерімен және өнеркәсіптік сұраныстың өсуімен қолдануцирконий оксиді ұнтағыкеңірек таралады және ол өнімділігі жоғары жылтырату материалдарының келесі буынының негізгі тірегі болады деп күтілуде. Тиісті компаниялар үшін материалды жаңарту тенденцияларына ілесу және жылтырату саласындағы жоғары деңгейлі қосымшаларды кеңейту өнімді саралау мен технологиялық көшбасшылыққа жетудің негізгі жолы болады.