Ultra-precīzi pulēšanas pulveri ir galvenie funkcionālie materiāli augstas kvalitātes-precīzai ražošanai. Jau ilgu laiku aizjūras uzņēmumi ir monopolizējuši augstas-precizitātes, zema{4}}bojājuma augstas kvalitātes{5}}pulētu alumīnija oksīda pulveru pamattehnoloģiju, kļūstot par kritisku sašaurinājumu, kas ierobežo neatkarīgu un kontrolējamu Ķīnas precīzās ražošanas piegādes ķēdes attīstību. Tradicionālie vietējā ražojuma alumīnija oksīda pulēšanas pulveri pārsvarā ir vispārīgas -nolūka sfēriskas vai bloka{8} formas daļiņas. Tās vai nu cieš no zemas efektivitātes, neatbilst masveida ražošanas prasībām, vai arī viegli rada mikro-skrāpējumus, miglošanos, bedrītes un citus defektus uz sagataves virsmas, padarot tos nepiemērotus īpaši gludu substrātu, piemēram, vafeļu, safīra lēcu un augstas{12}}skāriena stikla, apstrādes standartiem.
Uz šī fona pārslveida{0}}alumīnija oksīda pulēšanas pulveri ar unikālu sešstūrainu plāksni{1}}līdzīgi mikromorfoloģijai ir pārvarējuši tradicionālo abrazīvu veiktspējas ierobežojumus. Pateicoties raksturīgajam plakanajam bīdāmajam pulēšanas mehānismam, vienmērīgajiem sprieguma sadalījuma raksturlielumiem un zemajām -bojājumu slīpēšanas priekšrocībām, tie ir kļuvuši par svarīgu funkcionālo pulvermateriālu klasi ultra-precīzas pulēšanas jomā. Pamatojoties uz pārslveida -alumīnija oksīda mikrostrukturālajām īpašībām, šajā rakstā ir sistemātiski analizēts tā pulēšanas mehānisms, galvenās veiktspējas priekšrocības un galvenie pielietojuma scenāriji.
Pārslveida{0}}alumīnija oksīda pulēšanas pulveru unikālās priekšrocības
Pārslu -formas alumīnija oksīda pulēšanas pulveriem ir augstas-tīrības pakāpes -Al₂O3 kā kodola kristāliskā fāze, kam ir regulāra sešstūra plāksnīte- līdzīga pārslu struktūra ar lielu malu attiecību, kas atšķir tos no tradicionālajiem sfēriskiem vai neregulāriem bloka{4} abrazīvās formas alumīnija oksīds. To pulēšanas mehānisms ir balstīts uz plakanu, vienmērīgu bīdāmu mikro-slīpēšanu, nevis parasto abrazīvu stingru griešanu. Pamatojoties uz šo mehānismu, pārslveida{8}}alumīnija oksīds piedāvā šādas unikālas priekšrocības pulēšanai:
01 Zema-bojājumu apstrāde
Pulēšanas procesa laikā pārslu daļiņu plakanās ģeometriskās īpašības ļauj tām spontāni izlīdzināties paralēli sagataves virsmai, veidojot plašu saskari ar pamatni. Tā vietā, lai koncentrētu griešanu ar asām malām un stūriem, daļiņas noņem mikroskopiskus izvirzījumus, oksīda slāņus un urbuma defektus, nodrošinot gludu, vienmērīgu un minimālu materiālu noņemšanu. Pēc pulēšanas apstrādājamā priekšmeta virsmai nav miglas, nav slēptu mikro-plaisu un ļoti augsta virsmas līdzena.
02 Stabila slīpēšanas veiktspēja
Pulēšanas laikā pielietotais spiediens tiek vienmērīgi sadalīts pa visu pārslu daļiņu plakano virsmu, kas ne tikai novērš lokālu sprieguma koncentrāciju, kas var izraisīt nejaušas skrāpējumus, mikro-plaisas un citus apstrādes defektus, bet arī ievērojami samazina daļiņu lūzuma iespējamību. Abrazīvā morfoloģija tiek labāk saglabāta visā procesā, nodrošinot nemainīgi stabilu mikro-slīpēšanas veiktspēju.
03 Stabilas fizikāli ķīmiskās īpašības un laba nodilumizturība
Pārslu -formas alumīnija oksīds saglabā Mosa cietību 9,0, padarot to piemērotu dažādu cietu un trauslu materiālu, piemēram, safīra, silīcija karbīda, silīcija plāksnīšu un optiskā stikla smalkai pulēšanai. Tam ir arī augsta temperatūras izturība, izturība pret skābju/sārmu koroziju un ķīmiskā inerce, neizraisot ķīmisku reakciju ar substrātu pulēšanas laikā un neizraisot sekundāru piesārņojumu, padarot to saderīgu ar dažādiem sarežģītiem pulēšanas apstākļiem.
Pārslu{0}}alumīnija oksīda pulēšanas pulveru sagatavošana
Ultra{0}}precīzās pulēšanas procesa sistēmā pulēšanas pulvera mikromorfoloģija un struktūras stāvoklis ir galvenie faktori, kas nosaka pulēšanas veiktspēju. Ideālam pulēšanas pulverim ir jābūt ar regulāru sešstūrainu plāksnīšu struktūru, bez neregulārām blokainām, adatām{3}}vai sadrumstalotām piemaisījumu daļiņām. Daļiņu virsmām jābūt līdzenām, malām gludām un bez asām šķembām vai šķembu defektiem. Tajā pašā laikā malu attiecība kā kritisks parametrs ir jākontrolē saprātīgā diapazonā-pārāk plāns rada nepietiekamu stingrību un uzņēmību pret liecēm/lūzumiem, savukārt pārāk biezs mazina plakanā kontakta priekšrocības. Tas nosaka stingras prasības kontrolējamai pulvera sagatavošanas tehnoloģijai.
Pašlaik galvenie pārslveida{0} alumīnija oksīda sagatavošanas paņēmieni ietver izkausētā sāls metodi, hidrotermālās sintēzes metodi, cietvielu augstas temperatūras kalcinēšanas metodi un sol-gela metodi. Šie četri galvenie procesi ievērojami atšķiras pēc kristāla augšanas mehānismiem, morfoloģijas kontroles iespējām un produkta veiktspējas, tieši nosakot pārslu integritāti, malu attiecības viendabīgumu un pulēšanas pulvera tīrības pakāpi.
01 Izkausētā sāls metode
Izkausētā sāls metode ir galvenais process rūpnieciskai{0}}ļoti regulāru pārslu-formas alumīnija oksīda pulēšanas pulveru ražošanai. Parasti šķīstošos alumīnija sāļus (piemēram, alumīnija sulfātu) sajauc ar zemas -kušanas- sāļiem (piemēram, nātrija sulfātu vai kālija sulfātu) un karsē, veidojot izkausētu sāls kausējumu, kurā alumīnija avots izšķīst, izkliedējas un kristalizējas. Kontrolējot tādus parametrus kā temperatūra, laiks un piedevas, tiek veicināta alumīnija oksīda augšana pa noteiktām kristāla plaknēm, veidojot pārslu struktūru.
Šai metodei ir vienkāršs process, kontrolējama morfoloģija-, kas ļauj precīzi kontrolēt daļiņu izmēru, biezumu un malu attiecību-un labu izkliedējamību, padarot to piemērotu tādām jomām kā pulēšana un perlamutra pigmenti, kuriem nepieciešama augsta pulvera veiktspēja. Pašlaik Vācijas Merck & Co ir reprezentatīvs ražotājs. Tomēr daži izkausēti sāļi (piem., fluoru{7}}saturoši sāļi) var būt toksiski, un gaistošas vielas var korozēt krāsns aprīkojumu vai piesārņot vidi. Turklāt ir jāveic pēc-kalcinēšanas darbības, piemēram, ūdens mazgāšana un filtrēšana, lai noņemtu izkausēto sāli, radot notekūdeņus un palielinot vides izmaksas.
Pašlaik reprezentatīvi uzņēmumi, kas ražo pārslveida{0}} alumīnija oksīdu, izmantojot šo tehnoloģiju, ir Vācijas Merck, lai gan kā pasaulē vadošais pērļu pigmentu ražotājs to galvenokārt izmanto kā substrātu perlamutra pigmentiem kosmētikā, automobiļu pārklājumos un līdzīgos lietojumos. Ķīnā Mindzjanas universitāte ir arī ražojusi pārslveida- alumīnija oksīda perlamutra pigmenta substrātus ar veiktspējas parametriem, kas ir salīdzināmi ar Merck produktiem, izmantojot šo tehnoloģiju, un ir pabeigusi simts -kilogramu- mēroga sagatavošanas un masveida ražošanas procesa validāciju.
02 Cietvielu saķepināšanas metode
Augstās temperatūrās alumīnija oksīda kristālu dažādu kristāla plakņu augšanas ātrums atšķiras. Cietvielu saķepināšanas metode ietver alumīnija oksīda prekursoru (piemēram, alumīnija hidroksīda vai alumīnija oksīda pulvera) saķepināšanu augstā temperatūrā, pievienojot piedevas, lai regulētu dažādu kristāla plakņu augšanas ātrumu, tādējādi iegūstot pārslu formas alumīnija oksīdu. Parasti fluoru{5}}saturošas piedevas reaģē ar alumīnija oksīda prekursoru, veidojot gāzveida starpproduktu savienojumus. Šie savienojumi mazāk adsorbējas (0001) kristāla plaknē, izraisot lēnāku augšanu gar c- asi, savukārt (1010) kristāla plakne aug salīdzinoši ātrāk, veicinot kristāla plakanu izplešanos un galu galā veidojot pārslu morfoloģiju.
Šī metode piedāvā zemas izmaksas un augstu efektivitāti, padarot to piemērotu liela mēroga{0}}ražošanai. Pašlaik Japānas Fujimi Corporation PWA sērija pārslu kalcinētai -Al₂O₃, ASV Micro Abrasives Corporation WCA sērija pārslu -Al₂O₃ un Japānas DIC Corporation CeramNex™ AP10 plāksne tiek ražota, izmantojot šo -Al₃{6}}Al₃ līdzīgu metodi. Tomēr, tā kā saķepināšana mēdz izraisīt aglomerāciju un piedevas var radīt piemaisījumus, ar šo metodi iegūtos produktus galvenokārt izmanto kā vispārējus -pulēšanas materiālus.