Zirkonio hautsaren aplikazioari buruzko ikerketa goi-mailako zehaztasun-leuntzean
Elektronika eta informazio-teknologia, fabrikazio optikoa, erdieroaleak eta zeramika aurreratuak bezalako goi-teknologiako industrien garapen azkarrarekin, eskakizun handiagoak ezartzen ari dira materialen gainazalaren prozesamenduaren kalitatean. Bereziki, zafiro substratuen, beira optikoaren eta disko gogorreko plateren bezalako osagai gakoen mekanizazio ultra-zehatzean, leuntzeko materialaren errendimenduak zuzenean zehazten du mekanizazio-eraginkortasuna eta azken gainazalaren kalitatea.Zirkonio hautsa (ZrO₂), errendimendu handiko material ez-organikoa, pixkanaka agertzen ari da goi-mailako zehaztasun-leuntzearen arloan, bere gogortasun bikainagatik, egonkortasun termikoagatik, higadura-erresistentziagatik eta leuntzeko propietateengatik, zerio oxidoaren eta aluminio oxidoaren ondoren hurrengo belaunaldiko leuntzeko materialen ordezkari bihurtuz.
I. Materialen propietateakZirkonia hautsa
Zirkonioa urtze-puntu altua (2700 °C inguru) duen hauts zuria da eta hainbat kristal-egitura ditu, besteak beste, fase monoklinikoak, tetragonalak eta kubikoak. Egonkortutako edo partzialki egonkortutako zirkonio-hautsa lor daiteke egonkortzaile kopuru egokiak gehituz (adibidez, itrio oxidoa eta kaltzio oxidoa), fase-egonkortasun eta propietate mekaniko bikainak mantentzeko aukera emanez tenperatura altuetan ere.
Zirkonia hautsa-ren abantaila nabarmenak batez ere alderdi hauetan islatzen dira:
Gogortasun handia eta leuntzeko gaitasun bikaina: 8,5eko edo gehiagoko Mohs gogortasunarekin, hainbat gogortasun handiko material azken leuntzeko egokia da.
Egonkortasun kimiko handia: Ingurune azido edo apur bat alkalinoetan egonkor mantentzen da eta ez da erreakzio kimikoekiko sentikorra.
Dispersatzeko gaitasun bikaina: nano edo submikroi tamainako aldaketazirkonia hautsakSuspentsio eta jariakortasun bikaina erakusten dute, leuntze uniformea erraztuz.
Eroankortasun termiko baxua eta marruskadura-kalte txikia: Leuntzean sortzen den beroa minimoa da, eta horrek tentsio termikoa eta prozesatutako gainazalean mikroarrailak izateko arriskua murrizten ditu.
II. Zirkonio hautsaren aplikazio tipikoak zehaztasun leuntzean
1. Zafiro substratuaren leuntzea
Zafiro kristalak, gogortasun handia eta propietate optiko bikainak direla eta, oso erabiliak dira LED txipetan, erloju-lenteetan eta gailu optoelektronikoetan. Zirkonio hautsa, antzeko gogortasunarekin eta kalte-tasa txikiarekin, zafiroaren leuntze kimiko mekanikorako (CMP) material aproposa da. Tradizionalarekin alderatuta...aluminio oxidozko leuntzeko hautsak, zirkoniak gainazalaren lautasuna eta ispilu-akabera nabarmen hobetzen ditu, materiala kentzeko tasak mantenduz, marradurak eta mikropitzadurak murriztuz.
2. Beira optikoa leuntzea
Osagai optikoen prozesamenduan, hala nola, zehaztasun handiko lenteak, prismak eta zuntz optikoen muturrak, leuntzeko materialek garbitasun eta fintasun eskakizun oso altuak bete behar dituzte. Purutasun handiko materialak erabilizzirkonio oxido hautsa0,3-0,8 μm-ko partikula-tamaina kontrolatuarekin, azken leuntze-agente gisa, gainazaleko zimurtasun oso baxua lortzen du (Ra ≤ 1 nm), gailu optikoen "akatsik gabeko" eskakizun zorrotzak betez.
3. Disko gogorraren platera eta siliziozko obleak prozesatzea
Datuen biltegiratze-dentsitatea etengabe handitzen ari den heinean, disko gogorraren plateraren gainazalaren lautasunaren eskakizunak gero eta zorrotzagoak dira.Zirkonia hautsaDisko gogorreko plateraren gainazalen leuntze finean erabilia, prozesatzeko akatsak eraginkortasunez kontrolatzen ditu, diskoaren idazketa-eraginkortasuna eta zerbitzu-bizitza hobetuz. Gainera, siliziozko obleak leuntzeko ultra-zehaztasun handian, zirkonio oxidoak gainazaleko bateragarritasun bikaina eta galera txikiko propietateak erakusten ditu, eta horrek zeriaren alternatiba gero eta handiagoa bihurtzen du.
3. Partikula-tamainaren eta dispertsio-kontrolaren eragina leuntze-emaitzetan
Zirkonio oxido hautsaren leuntze-errendimendua ez dago soilik bere gogortasun fisikoarekin eta kristal-egiturarekin lotuta, baizik eta bere partikula-tamainaren banaketak eta sakabanaketak ere eragin handia du.
Partikula-tamainaren kontrola: Partikula-tamaina handiegiek erraz sor ditzakete gainazaleko marradurak, eta txikiegiek, berriz, materiala kentzeko tasak murriztu ditzakete. Hori dela eta, 0,2 eta 1,0 μm arteko D50 tarteko mikrohautsak edo nanohautsak erabili ohi dira prozesatzeko eskakizun desberdinak betetzeko.
Dispertsio-errendimendua: Dispertsio onak partikula-aglomerazioa eragozten du, leuntzeko soluzioaren egonkortasuna bermatzen du eta prozesatzeko eraginkortasuna hobetzen du. Goi-mailako zirkonio-hauts batzuek, gainazala aldatu ondoren, esekidura-propietate bikainak erakusten dituzte ur-soluzioetan edo azido ahuletan, funtzionamendu egonkorra mantenduz dozenaka ordu baino gehiagoz.
IV. Garapen-joerak eta etorkizuneko ikuspegia
Nanofabrikazio teknologiaren etengabeko aurrerapenarekin,zirkonia hautsakpurutasun handiagoa, partikula-tamaina banaketa estuagoa eta dispertsagarritasun hobea lortzeko hobetzen ari dira. Etorkizunean arreta merezi duten arlo hauek merezi dute:
1. Nanoeskalako ekoizpen masiboa eta kostuen optimizazioaZirkonio hautsak
Purutasun handiko hautsak prestatzeko kostu handiari eta prozesu konplexuari aurre egitea funtsezkoa da haien aplikazio zabalagoa sustatzeko.
2. Leuntzeko Material Konposatuen Garapena
Zirkonia alumina eta silizea bezalako materialekin konbinatzeak kentze-tasak eta gainazalaren kontrol-gaitasunak hobetzen ditu.
3. Leuntzeko fluido sistema berde eta ingurumena errespetatzen duena
Ingurumenarekiko errespetua hobetzeko, toxikoak ez diren eta biodegradagarriak diren dispertsio-euskarriak eta gehigarriak garatzea.
V. Ondorioa
Zirkonio oxido hautsa, bere material-propietate bikainak direla eta, gero eta garrantzi handiagoa hartzen ari da goi-mailako zehaztasun-leuntzean. Fabrikazio-teknologian etengabeko aurrerapenekin eta industriaren eskaera gero eta handiagoarekin, honen aplikazioazirkonio oxido hautsagero eta hedatuago bihurtuko da, eta hurrengo belaunaldiko errendimendu handiko leuntze-materialen oinarrizko euskarri bihurtzea espero da. Enpresa garrantzitsuentzat, materialen hobekuntza-joerekin erritmoari eustea eta leuntze-arloan goi-mailako aplikazioak zabaltzea izango da produktuen bereizketa eta lidergo teknologikoa lortzeko bide nagusia.