Ultra-presisjonspoleringspulver er viktige grunnleggende funksjonelle materialer for høy-presisjonsproduksjon. I lang tid har kjerneteknologien for høy-presisjon, lav-skade høy-end polert aluminapulver blitt monopolisert av utenlandske bedrifter, og har blitt en kritisk flaskehals som begrenser den uavhengige og kontrollerbare utviklingen av Kinas forsyningskjede for presisjonsproduksjon. Tradisjonelle innenlandsproduserte aluminiumoksydpoleringspulvere er for det meste generelle-sfæriske eller blokkformede partikler-. De lider enten av lav effektivitet, ikke oppfyller masseproduksjonskravene, eller de produserer lett mikro-riper, uklarheter, groper og andre defekter på arbeidsstykkets overflate, noe som gjør dem uegnet for behandlingsstandardene til ultra{11}}glatte underlag som wafere, safirlinser og highend touch-glass.{12}
På dette bakteppet har flakformede-aluminapoleringspulver med en unik sekskantet plate-som mikromorfologi brutt gjennom ytelsesbegrensningene til konvensjonelle slipemidler. Med sin karakteristiske plane glidende poleringsmekanisme, ensartede spenningsfordelingsegenskaper og lave-fordeler ved sliping, har de dukket opp som en viktig klasse funksjonelle pulvermaterialer innen ultra-presisjonspolering. Basert på de mikrostrukturelle egenskapene til flakformet-aluminiumoksyd, analyserer denne artikkelen systematisk poleringsmekanismen, kjerneytelsesfordelene og mainstream-applikasjonsscenarier.
Unike fordeler med flakformede-aluminapoleringspulver
Flake-formede aluminiumoksydpoleringspulvere har høy-renhet -Al₂O₃ som den krystallinske kjernefasen, og viser en vanlig sekskantet plate-lignende flakstruktur med et stort sideforhold, som skiller dem fra tradisjonelle sfæriske eller uregelmessige blokkformede{4} blokker. Deres poleringsmekanisme er basert på plan ensartet glidende mikro-sliping, i stedet for rullestiv skjæring av konvensjonelle slipemidler. Basert på denne mekanismen gir flakformet alumina følgende unike fordeler ved polering:
01 Lav-skadebehandling
Under poleringsprosessen lar de flate geometriske egenskapene til flakpartiklene dem spontant justere parallelt med arbeidsstykkets overflate, og danner omfattende kontakt -mot-flate med underlaget. I stedet for konsentrert kutting av skarpe kanter og hjørner, fjerner partiklene mikroskopiske fremspring, oksidlag og graddefekter gjennom jevn, jevn og minimal materialfjerning. Etter polering viser arbeidsstykkets overflate ingen uklarhet, ingen skjulte mikro-sprekker og ekstremt høy overflateplanhet.
02 Stabil slipeytelse
Under polering blir det påførte trykket jevnt fordelt over hele den flate overflaten av flakpartiklene, noe som ikke bare unngår lokalisert spenningskonsentrasjon som kan føre til tilfeldige riper, mikro-sprekker og andre maskineringsfeil, men reduserer også sannsynligheten for partikkelbrudd betydelig. Den slipende morfologien blir bedre bevart gjennom hele prosessen, noe som sikrer konsekvent stabil mikro-slipeytelse.
03 Stabile fysisk-kjemiske egenskaper og god slitestyrke
Flakformet-aluminiumoksyd opprettholder en Mohs-hardhet på 9,0, noe som gjør den egnet for finpolering av ulike harde og sprø materialer som safir, silisiumkarbid, silisiumskiver og optisk glass. Den viser også høy temperaturbestandighet, syre/alkali-korrosjonsbestandighet og kjemisk inerthet, og forårsaker ingen kjemisk reaksjon med underlaget under polering og ingen sekundær forurensning, noe som gjør den kompatibel med forskjellige komplekse poleringsforhold.
Forberedelse av flakformede-aluminapoleringspulver
I ultra-presisjonspoleringsprosesssystemet er mikromorfologien og den strukturelle tilstanden til poleringspulveret nøkkelfaktorer som bestemmer poleringsytelsen. Et ideelt poleringspulver må ha en vanlig sekskantet plate-lignende struktur, fri for uregelmessige blokker, nållignende- eller fragmenterte urenhetspartikler. Partikkeloverflatene skal være flate, kanter glatte og fri for skarpe grader eller flisdefekter. Samtidig må sideforholdet, som en kritisk parameter, kontrolleres innenfor et rimelig område-for tynt fører til utilstrekkelig seighet og mottakelighet for bøyning/brudd, mens for tykk kompromitterer fordelen med plan kontakt. Dette stiller strenge krav til kontrollerbar pulverprepareringsteknologi.
For tiden inkluderer hovedfremstillingsteknikkene for flakformet alumina metoden med smeltet salt, hydrotermisk syntesemetode, fast-høy-temperaturkalsineringsmetode og sol-gelmetoden. Disse fire mainstream-prosessene skiller seg betydelig ut i krystallvekstmekanismer, morfologikontrollevner og produktytelse, som direkte bestemmer flakintegriteten, sideforholdets ensartethet og renhetsgraden til poleringspulveret.
01 Smeltet saltmetode
Den smeltede saltmetoden er hovedprosessen for industriell-skalaproduksjon av svært vanlige flakformede-aluminapoleringspulver. Vanligvis blandes løselige aluminiumsalter (som aluminiumsulfat) med lavt-smeltepunkt-salter (som natriumsulfat eller kaliumsulfat) og varmes opp for å danne en smeltet saltsmelte, der aluminiumskilden løses opp, diffunderer og krystalliserer. Ved å kontrollere parametere som temperatur, tid og tilsetningsstoffer, fremmes veksten av alumina langs spesifikke krystallplan for å danne en flakstruktur.
Denne metoden har en enkel prosess, kontrollerbar morfologi-som tillater presis kontroll over partikkelstørrelse, tykkelse og sideforhold-og god dispergerbarhet, noe som gjør den egnet for felt som polering og perleskimrende pigmenter som krever høy pulverytelse. For tiden er Tysklands Merck & Co. en representativ produsent. Noen smeltede salter (f.eks. salter som inneholder fluor-) kan imidlertid være giftige, og flyktige stoffer kan korrodere ovnsutstyr eller forurense miljøet. I tillegg kreves det etter-kalsineringstrinn som vannvask og filtrering for å fjerne det smeltede saltet, generere avløpsvann og øke miljøkostnadene.
Foreløpig inkluderer representative selskaper som produserer flakformet alumina ved hjelp av denne teknologien Tysklands Merck, men som en verdensledende-produsent av perleskimrende pigmenter bruker de det først og fremst som et substrat for perleskimrende pigmenter i kosmetikk, bilbelegg og lignende applikasjoner. I Kina har Minjiang University også produsert flakformede-aluminiumoksyd perleskimrende pigmentsubstrater med ytelsesparametere som kan sammenlignes med Mercks produkter ved bruk av denne teknologien, og har fullført forberedelse av hundre-kilogram-skala og masseproduksjonsprosessvalidering.
02 Solid State-Sintringsmetode
Ved høye temperaturer varierer veksthastighetene til forskjellige krystallplan av aluminakrystaller. Fast-sintringsmetoden involverer høy-temperatursintring av alumina-forløpere (som aluminiumhydroksid eller aluminiumoksidpulver) med tilsetning av tilsetningsstoffer for å regulere veksthastigheten til forskjellige krystallplan, og dermed produsere flakformet alumina. Vanligvis reagerer fluorholdige tilsetningsstoffer- med alumina-forløperen for å danne gassformige mellomforbindelser. Disse forbindelsene adsorberer mindre på (0001) krystallplanet, og forårsaker langsommere vekst langs c-aksen, mens (1010) krystallplanet vokser relativt raskere, fremmer plan utvidelse av krystallen og danner til slutt en flakmorfologi.
Denne metoden tilbyr lave kostnader og høy effektivitet, noe som gjør den egnet for stor{0}skala produksjon. For tiden produseres Japans Fujimi Corporations PWA-serie av flakkalsinert -Al₂O₃, USAs Micro Abrasives Corporations WCA-serie med flak -Al₂O₃ og Japans DIC Corporations CeramNex™ AP10₃-plate {{6}O-lignende med denne metoden. Men fordi sintring har en tendens til å forårsake agglomerering og tilsetningsstoffer kan introdusere urenheter, brukes produkter fra denne metoden hovedsakelig som generelle-poleringsmaterialer.