Изключително{0}}прецизните полиращи прахове са ключови фундаментални функционални материали за прецизно- производство от висок клас. Дълго време основната технология за високо-прецизни, ниско-увреждащи високо-полирани алуминиеви прахове беше монополизирана от задгранични предприятия, превръщайки се в критично тясно място, ограничаващо независимото и контролируемо развитие на китайската верига за доставки за прецизно производство. Традиционните произведени в страната прахове за полиране на двуалуминиев оксид са предимно сферични-частици или частици с форма на блок-с общо предназначение. Те страдат или от ниска ефективност, не успяват да отговорят на изискванията за масово производство, или лесно произвеждат микро-драскотини, мъгла, вдлъбнатини и други дефекти по повърхността на детайла, което ги прави неподходящи за стандартите за обработка на ултра-гладки субстрати като вафли, сапфирени лещи и високо-стъкло със сензорно покритие.
На този фон полиращите прахове от алуминиев оксид с форма на люспи с уникална микроморфология, подобна на шестоъгълна пластина-, надхвърлиха ограниченията на ефективността на конвенционалните абразиви. С техния отличителен планарен плъзгащ се полиращ механизъм, равномерно разпределение на напрежението и предимства при шлифоване с ниски-повреди, те се очертаха като важен клас функционални прахообразни материали в областта на ултра-прецизното полиране. Въз основа на микроструктурните характеристики на алуминиевия оксид с форма на люспи, тази статия систематично анализира неговия механизъм за полиране, основните предимства на производителността и основните сценарии за приложение.
Уникални предимства на полиращите прахове от алуминиев оксид с форма на люспи-
Праховете за полиране с форма на люспи-алуминиев оксид се отличават с висока{1}}чистота -Al₂O₃ като основна кристална фаза, показваща правилна шестоъгълна плоча-структура на люспи с голямо аспектно съотношение, което ги отличава от традиционните сферични или неправилни блокови-абразиви на алуминиев оксид. Механизмът им за полиране се основава на плоско равномерно плъзгащо се микро-шлайфане, а не на търкалящо се твърдо рязане на конвенционалните абразиви. Въз основа на този механизъм алуминиевият оксид с форма на люспи предлага следните уникални предимства при полирането:
01 Ниска-Обработка на щети
По време на процеса на полиране плоските геометрични характеристики на люспестите частици им позволяват спонтанно да се подредят успоредно на повърхността на детайла, образувайки обширен контакт лице-с-лице със субстрата. Вместо концентрирано рязане с остри ръбове и ъгли, частиците премахват микроскопични изпъкналости, оксидни слоеве и дефекти чрез гладко, равномерно и минимално отстраняване на материала. След полиране повърхността на детайла не показва мъгла, няма скрити микро-пукнатини и изключително висока плоскост на повърхността.
02 Стабилна производителност на смилане
По време на полирането приложеното налягане се разпределя равномерно по цялата плоска повърхност на люспестите частици, което не само избягва локализирана концентрация на напрежение, което може да доведе до произволни драскотини, микро-пукнатини и други машинни дефекти, но също така значително намалява вероятността от счупване на частиците. Абразивната морфология се запазва по-добре по време на целия процес, осигурявайки постоянно стабилно микро-производителност на смилане.
03 Стабилни физикохимични свойства и добра устойчивост на износване
Двуалуминиевият оксид с форма на люспи- поддържа твърдост по Моос от 9,0, което го прави подходящ за фино полиране на различни твърди и крехки материали като сапфир, силициев карбид, силициеви пластини и оптично стъкло. Той също така показва устойчивост на висока температура, устойчивост на киселинна/алкална корозия и химическа инертност, като не предизвиква химическа реакция със субстрата по време на полиране и няма вторично замърсяване, което го прави съвместим с различни сложни условия на полиране.
Приготвяне на полиращи прахове от алуминиев оксид с форма на люспи
В системата за ултра{0}}прецизен процес на полиране микроморфологията и структурното състояние на полиращия прах са ключови фактори, определящи ефективността на полиране. Идеалният полиращ прах трябва да притежава правилна шестоъгълна плоча-структура, без неправилни блокови, игловидни-или фрагментирани частици примеси. Повърхностите на частиците трябва да са равни, ръбовете гладки и без остри изпъкналости или дефекти от стружки. В същото време аспектното съотношение, като критичен параметър, трябва да се контролира в рамките на разумен диапазон-твърде тънките води до недостатъчна издръжливост и податливост на огъване/счупване, докато твърде дебелите компрометират предимството на планарния контакт. Това налага строги изисквания към контролируемата технология за приготвяне на прах.
Понастоящем основните техники за приготвяне на алуминиев оксид с форма на люспи включват метод на разтопена сол, метод на хидротермален синтез, метод на калциниране при висока-температура в твърдо- състояние и метод на сол-гел. Тези четири основни процеса се различават значително по механизмите за растеж на кристалите, възможностите за контрол на морфологията и производителността на продукта, като директно определят целостта на люспите, еднородността на аспектното съотношение и степента на чистота на полиращия прах.
01 Метод с разтопена сол
Методът на разтопената сол е основният процес за промишлено-производство в мащаб на прахове за полиране на алуминиев оксид с форма на люспи с много правилна форма. Обикновено разтворимите алуминиеви соли (като алуминиев сулфат) се смесват със соли с ниска -точка на топене- (като натриев сулфат или калиев сулфат) и се нагряват, за да се образува разтопена солева стопилка, в която източникът на алуминий се разтваря, дифундира и кристализира. Чрез контролиране на параметри като температура, време и добавки, растежът на алуминиев оксид по специфични кристални равнини се насърчава, за да се образува структура на люспи.
Този метод се отличава с прост процес, контролируема морфология-позволяваща прецизен контрол върху размера на частиците, дебелината и аспектното съотношение-и добра диспергируемост, което го прави подходящ за области като полиране и перлени пигменти, които изискват висока ефективност на праха. В момента представителен производител е германската Merck & Co. Въпреки това, някои разтопени соли (напр. соли, съдържащи флуорид-) могат да бъдат токсични и летливите вещества могат да корозират оборудването на пещта или да замърсят околната среда. Освен това са необходими стъпки след -калциниране, като измиване с вода и филтриране, за да се отстрани разтопената сол, генерирайки отпадъчни води и увеличавайки екологичните разходи.
Понастоящем представителните компании, произвеждащи алуминиев оксид с форма на люспи, използвайки тази технология, включват германската Merck, въпреки че като световен-водещ производител на перлени пигменти, те го използват предимно като субстрат за перлени пигменти в козметика, автомобилни покрития и подобни приложения. В Китай университетът Минджианг също е произвел перлени пигментни субстрати от алуминиев оксид с форма на люспи-с параметри на ефективност, сравними с продуктите на Merck, използващи тази технология, и е завършил подготовката в мащаб от сто-килограма-и валидирането на процеса на масово производство.
02 Метод на синтероване в твърдо{1}} състояние
При високи температури скоростите на растеж на различните кристални равнини на кристалите от алуминиев оксид варират. Методът за-синтероване в твърдо състояние включва високо{2}}температурно синтероване на прекурсори на алуминиев оксид (като алуминиев хидроксид или алуминиев прах) с добавяне на добавки за регулиране на темповете на растеж на различни кристални равнини, като по този начин се получава алуминиев оксид с форма на люспи-. Обикновено добавките,-съдържащи флуор, реагират с предшественика на двуалуминиев оксид, за да образуват газообразни междинни съединения. Тези съединения адсорбират по-малко върху (0001) кристалната равнина, причинявайки по-бавен растеж по оста c-, докато (1010) кристалната равнина расте относително по-бързо, насърчавайки равнинното разширение на кристала и в крайна сметка образувайки морфология на люспи.
Този метод предлага ниска цена и висока ефективност, което го прави подходящ за широко{0}}производство. Понастоящем серията PWA на японската Fujimi Corporation от калцинирани люспи -Al₂O₃, серията WCA на корпорацията Micro Abrasives на САЩ от люспи -Al₂O₃ и пластините CeramNex™ AP10 на японската DIC Corporation-като -Al2O₃ се произвеждат по този метод. Въпреки това, тъй като синтероването има тенденция да причинява агломерация и добавките могат да въведат примеси, продуктите от този метод се използват главно като-полиращи материали с общо предназначение.