1. 1. Введение

В области обработки материалов стремление к все более тонким размерам частиц является движущей силой технологического прогресса. Очень тонкая шлифовка необходима в различных отраслях, от высокотехнологичной электроники до фармацевтической и косметической промышленности. Среди инструментов, которые появились для удовлетворения этого спроса, циркониевые бусины, особенно с минимальным диаметром 0,02 мм, становятся все более заметными. Эти крошечные, но мощные шлифовальные среды революционизируют способ обработки материалов, предлагая уникальные преимущества в достижении сверхточечных размеров частиц с высокой точностью и эффективностью.

2. Характеристики материала 0,02 мм циркониевые бусины

2.1 высокая твердость и износостойкость

Циркония (ZrO₂) — керамический материал, известный своей необыкновенной твердостью. Это свойство наследует циркониевый бус шириной 0,02 мм, твердость Vickers обычно составляет 12-13 гпа. Эта высокая твердость позволяет им выдерживать интенсивные механические нагрузки в процессе шлифования без значительного износа или деформации. В отличие от традиционных шлифовальных сред, таких как стальные шары, которые могут подвергаться существенному износу с течением времени, циркониевые бусины сохраняют свою целостность в течение длительных периодов времени. Например, при шлифовании абразивных материалов, таких как кварцевый порошок, стальные шары могут иметь видимые признаки износа после нескольких часов работы, в то время как 0,02 мм циркониевые бусины могут сохранять свою форму и размер в течение гораздо более длительного времени, обеспечивая тем самым постоянную шлифовальную производительность.
Износостойкость этих бус еще более повышается благодаря их плотной микроструктуре. В процессе спекания циркониевый порошок уплотняется в очень плотную структуру, уменьшая количество поров и дефектов, которые потенциально могут привести к износу. Это приводит к износу, который в несколько раз ниже, чем у многих других шлифовальных сред. В тех областях применения, где решающее значение имеет долговременная стабильность шлифования, например при производстве химических веществ с высокой степенью чистоты, низкая степень износа циркониевых бус обеспечивает последовательность процесса шлифования и сохранение качества конечного продукта без ущерба для качества загрязняющих веществ, поступающих из шлифовальных сред.

2.2 высокая плотность

С плотностью около 6,0 г/см, 0,02 мм циркониевые бусины предлагают значительное преимущество с точки зрения измельчения энергии. Высокая плотность позволяет бусам создавать большую ударную силу, когда они сталкиваются с материалом, находящимся под землей. Эта усиленная сила воздействия особенно полезна при разборке жестких и твердых материалов. В горнодобывающей промышленности при переработке высокотвердых руд циркониевые бусины высокой плотности могут более эффективно разрушать рудные частицы, облегчая добычу ценных минералов.
Высокая плотность также способствует эффективной передаче кинетической энергии в процессе шлифования. Поскольку бусы перемещаются внутри шлифовального оборудования, их масса позволяет им переносить больше энергии, которая затем переносится в материал, что способствует более быстрому и эффективному уменьшению размера частиц. Это особенно важно для достижения ультра-тонких размеров частиц, требуемых в современных отраслях, где традиционные шлифовальные среды могут быть не в состоянии обеспечить необходимую энергию для эффективного шлифования на наноуровне.

2.3 химическая стабильность

Циркониевые бусины отличаются отличной химической устойчивостью, что делает их пригодными для использования в самых различных химических средах. Они очень устойчивы как к кислотным, так и щелочным растворам, что является значительным преимуществом в таких отраслях, как химическая и фармацевтическая промышленность. При производстве фармацевтических полуфабрикатов, где процесс шлифования может включать контакт с различными химическими реагентами, химическая стабильность циркониевых бусин гарантирует, что они не вступают в реакцию с обрабатываемыми материалами. Это не только защищает целостность бусины, но и предотвращает загрязнение фармацевтической продукции нежелательными химическими видами.
Кроме того, химическая стабильность циркониевых бусин позволяет использовать их в высокотемпературных химических процессах. В некоторых случаях материалы должны быть заземлены в реактивной атмосфере при повышенных температурах. Циркониевые бусины могут выдерживать эти суровые условия без разложения, обеспечивая надежное и стабильное шлифовальное решение. Эта химическая инертность также увеличивает срок службы бусины, поскольку они с меньшей вероятностью могут быть коррозионными или поврежденными химическими веществами, присутствующими в среде шлифования.

3. Производственный процесс 0,02 мм циркониевых бусин

3.1 подготовка сырья

Процесс изготовления 0,02 мм циркониевых бус начинается с выбора порошка циркониевой высокой чистоты. Чистота циркониевого порошка имеет решающее значение, поскольку примеси могут существенно влиять на свойства конечного продукта. Высокая-чистота циркония порошок, как правило, с чистотой 99% или выше, является предпочтительным. Этот порошок часто получают из высококачественных циркониевых руд, которые обрабатываются с помощью ряда мер химической очистки для удаления таких примесей, как железо, кремний и алюминий.
Помимо чистоты, тщательно контролируется распределение порошка цирконии по размеру частиц. Порошковые частицы должны быть тонкими и иметь одинаковый размер для обеспечения единообразной спекания и эксплуатационных характеристик конечных бус. Передовые методы обработки порошка, такие как распылительная сушка и фрезерование шаров, часто используются для достижения желаемого распределения частиц по размеру. Например, распылительная сушка может привести к образованию частиц порошкового сферического циркония с узким распределением по размеру, которые идеально подходят для последующих процессов формования и спекания.

3.2 формовка

Как только сырье будет готово, следующий шаг заключается в формировании циркониевой порошок в бусинку-как формы. Одним из распространенных методов литья является литье под давлением. В этом процессе циркониевый порошок смешивается с подходящим связующим веществом для повышения его прочности и прочности. Затем смесь вводится в полость плесени под высоким давлением. Форма имеет сферическую или ближнюю сферическую форму, соответствующую желаемой форме циркониальных бус.
Другим методом формования является изостатическое прессование. При изостатическом давлении циркониевый порошок помещается в гибкую форму и подвергается единообразному давлению со всех сторон. Этот метод особенно полезен для производства бусины с высокой плотностью и однородной структурой, поскольку однородное давление обеспечивает равномерное уплотнение порошка. Однако изостатическое прессование может быть более трудоемким и дорогостоящим по сравнению с формованием под давлением, особенно для крупномасштабного производства.

3.3 спекание под давлением

После формовки зеленые тела (предварительно спелые циркониевые бусины) подвергаются процессу спекания при высокой температуре. Спекание является важным шагом в производстве циркониевых бусин, так как оно уплотняет бусины и улучшает их механические свойства. Температура спекания для циркониевых бусин обычно находится в диапазоне 1400-1600 градусов. При таких высоких температурах частицы цирконии соединяются, устраняя поры и увеличивая плотность бусины.
Процесс спекания также влияет на кристальную структуру цирконии. Циркония существует в различных стадий кристалла, и соответствующая термическая обработка во время спекания может стабилизировать желаемую стадию кристалла, как правило, тетрагональную или кубическую фазу, что связано с лучшими механическими свойствами. Скорость нагрева и охлаждения во время спекания тщательно контролируется во избежание образования трещин или других дефектов бусины. Например, медленная скорость нагрева может способствовать равномерному распределению тепла внутри бус, уменьшая тепловое напряжение, которое может привести к растрескиванию.

3.4 послепроцессорная обработка

После спекания циркониевые бусины могут пройти послепроцессорные этапы для дальнейшего повышения их качества. Одним из наиболее распространенных этапов последующей обработки является поверхностная полировка. Полировка может устранить любые поверхностные неровности или дефекты на бусях, улучшая их сферичность и гладкость. Это важно для обеспечения равномерного перемещения бусины внутри шлифовального оборудования и снижения потерь энергии из-за трения.
Еще одна послепроцессорная операция может включать сортировку по качеству. Бусы сортируются в зависимости от их размера, формы и плотности, чтобы гарантировать, что для использования выбираются только бусы с постоянным качеством. Автоматическая сортировочная техника, такая как оптические сортировочные машины и сепараторы на основе плотности, может использоваться для эффективного разделения бусины в соответствии с их качественными параметрами.

4. Применение 0,02 мм циркониевых бусин

4.1 электронная промышленность

В электронной промышленности 0,02 мм циркониевые бусины играют жизненно важную роль в производстве различных компонентов. При производстве полупроводниковых материалов, таких как силиконовые вафли и нитрид Галлия (ган) субстраты, требуется ультра-тонкая шлифовка для достижения точных поверхностей и размеров частиц. Циркониевые бусины используются в процессах шлифования и полировки для устранения дефектов поверхности, снижения шерохости поверхности и достижения наностральной плоскостности, требуемой для высокопроизводительных полупроводниковых приборов.
Например, при производстве интегральных схем поверхность кремниевой ваферы должна быть чрезвычайно гладкой для обеспечения надлежащего функционирования электронных компонентов. Циркониевые бусины 0,02мм с высокой твердостью и износостойкостью могут эффективно измельчать и полировать поверхность кремниевой ваферы, уменьшая ее неровность до нескольких нанометров. Этот высокоточный процесс шлифования необходим для повышения производительности и надежности интегральных схем.
Циркониевые бусины также используются в производстве электронных паст, таких как серебряные пасты и проводящие клеи. Эти пассы используются в сборке электронных компонентов, и их размер частиц и качество дисперсии напрямую влияют на электропроводность и адгезионные свойства. Циркониевые бусины 0,02мм могут измельчать сырье паст до ультра-мелкодисперсных частиц размеров, обеспечивая равномерную дисперсию и отличную электрическую производительность.

4.2 фармацевтическая промышленность

В фармацевтической промышленности размер частиц в лекарствах является решающим фактором, влияющим на наркотики#39;s эффективность и биодоступность. 0,02мм циркониевые бусины широко используются в супер тонкой шлифовке фармацевтического сырья. Например, при производстве труднорастворяемых лекарственных средств, например некоторых гидрофобных препаратов, уменьшение размера частиц до наноскала может значительно повысить скорость их растворения и поглощения в организме.
Циркониевые бусины используются на высокоточных мокрых шлифовальных фабриках для измельчения наркотических веществ в жидкой среде. Высокая плотность и высокая твердость бусины позволяют эффективно сокращать размер частиц, в то время как их химическая стабильность гарантирует, что они не загрязняют лекарственные продукты. Кроме того, небольшой размер циркониевых бус 0,02мм позволяет осуществлять точный контроль за процессом шлифования, обеспечивая единообразный размер частиц препарата и соответствие строгим стандартам качества фармацевтической промышленности.

4.3 косметическая промышленность

Косметическая промышленность требует высококачественное сырье с тонкими частицами размеров для обеспечения гладкости, текстуры и стабильности конечных продуктов. 0,02мм циркониевые бусины используются при шлифовании различных косметических ингредиентов, таких как пигменты, наполнители и активные ингредиенты. При производстве высококачественной косметики, такой как роскошный фундамент и тени для глаз, размер частиц пигментов должен быть очень тонким, чтобы достичь гладкой и естественной отделки.
Циркониевые бусины могут эффективно измельчать пигменты до размеров наноскала, что приводит к более равномерному распределению цветов и более тонкой текстуре. Кроме того, высокая износостойкость бусин гарантирует, что они не вводят примеси в косметические продукты, сохраняя высокое качество и безопасность косметики. Использование циркониевых бус диаметром 0,02 мм также позволяет эффективно производить косметику, поскольку они могут достичь желаемого размера частиц за более короткий срок по сравнению с традиционными методами шлифования.

4.4 производство чернил и красок

В чернильной и краской промышленности дисперсия и размер частиц пигментов и смол имеют решающее значение для качества конечных продуктов. 0,02мм циркониевые бусины используются в процессах шлифования и дисперсии для разрушения пигментных агрегатов и достижения равномерного дисперсии пигментов в смоловой матрице. Это приводит к чернилами и красками с лучшей цветовой прочностью, блеском и стабильностью.
Например, при производстве автомобильных красок, требующих высокого качества отделки и долговременной долговечности, использование циркониевых бус диаметром 0,02 мм может обеспечить тонкую дисперсию пигментных частиц, что приводит к гладкой и даже краской пленки. Высокая плотность циркониевых бус обеспечивает необходимую энергию для разрушения жестких пигментных агрегатов, в то время как их химическая стабильность гарантирует, что они не реагируют с чернилами или красками компонентов.

5. Проблемы и будущие события

5.1 производственные проблемы

Одной из основных проблем в производстве 0,02 мм циркониевых бус является высокая стоимость сырья и сложный производственный процесс. Высокая чистота циркония порошок является относительно дорогим, а точность литья и высокая температура спекания процессов требует специального оборудования и высокого потребления энергии. Кроме того, выход бусин высокого качества может быть относительно низким, особенно при производстве бусин такого небольшого диаметра. Совершенствование производственного процесса с целью снижения затрат и повышения урожайности бусин высокого качества является постоянным направлением исследований.
Другой проблемой является контроль над bead' однородность по размеру и форме s. Поскольку диаметр бусины крайне невелик, даже незначительные различия в производственном процессе могут привести к значительным различиям в размерах и форме бусины. Это может повлиять на производительность бусины в процессе шлифования, так как неединообразные бусины могут привести к неравномерному износу и непоследовательным результатам шлифования. Для решения этой проблемы необходимо разработать более точные методы производства и методы контроля качества.

5.2 будущие изменения

В будущем исследования, скорее всего, будут направлены на дальнейшее улучшение характеристик циркониевых бус диаметром 0,02 мм. Это может быть связано с разработкой новых материалов на основе цирконии с улучшенными свойствами, такими как более высокая прочность и более высокая термостойкость. Например, исследователи могут изучить возможность добавления других элементов или соединений в цирконию для создания композитных материалов с улучшенными характеристиками.
Внедрение нанотехнологий в производство циркониевых бусин может также привести к новым разработкам. Наноструктурированные циркониевые бусины с уникальными наносвойствами могут предложить еще более высокую производительность шлифования и химическую стабильность. Кроме того, ожидается, что развитие более эффективных и экологически безопасных производственных процессов, таких, как использование возобновляемых источников энергии в процессе спекания, позволит уменьшить воздействие производства циркониевых бусин на окружающую среду.
Что касается сферы применения, то по мере появления новых отраслей и технологий спрос на циркониевые бусины диаметром 0,02 мм, вероятно, будет расти. Например, в новой области наномедицины, где разрабатываются сверхтонкие системы доставки лекарств, циркониевые бусины могут найти новое применение в производстве наноносителей наркотиков. Высокая точность измельчения 0,02мм циркониевых бус может быть использована для производства препарата-нагруженных наночастиц с точными размерами и контролируемыми свойствами выброса.

6. Iii. Выводы и рекомендации

Циркониевые бусины 0,02мм для мелкого шлифования представляют собой значительный прогресс в области обработки материала. Благодаря своим уникальным характеристикам материала, сложному производственному процессу и широкому спектру применения в таких отраслях, как электроника, фармацевтика, косметика, краски и краски, эти крошечные бусины играют решающую роль в создании условий для производства высококачественной продукции с сверхтонкими размерами частиц. Хотя в обрабатывающей промышленности существуют проблемы, текущие исследования и разработки, вероятно, приведут к дальнейшему повышению производительности и эффективности производства этих бус. Поскольку технология продолжает развиваться, ожидается, что 0,02 - мм циркониевые бусины найдут еще более широкое применение в новых отраслях, стимулируя инновации и прогресс в переработке материалов.