Met de snelle ontwikkeling van de opto-elektronica, de productie van halfgeleiders en de precisie-optica is de marktvraag naar de kwaliteit van het werkstukoppervlak het tijdperk van vlakheid op sub-nanometer- of zelfs atomair niveau ingegaan. Als een van de meest gebruikte polijstschuurmiddelen heeft aluminiumoxide (korund) een Mohs-hardheid van 9 (fase), de tweede na diamant en siliciumcarbide, waardoor het de overgrote meerderheid van harde en brosse materialen effectief kan verwerken. Belangrijker nog is dat door de kristalfase, zuiverheid, deeltjesgrootte en vorm nauwkeurig te controleren, het mogelijk is om meerdere doelen te bereiken, variërend van snelle materiaalverwijdering tot schadevrij spiegelpolijsten, waarbij de optimale balans wordt gevonden tussen "hardheid" en "taaiheid" (dwz snijefficiëntie en oppervlaktebescherming).
Sleutelfactoren die de polijstprestaties van aluminiumoxide beïnvloeden
De polijstprestaties van aluminiumoxide worden niet door één enkele factor bepaald; het is eerder het resultaat van de gecombineerde werking van kristalvorm, morfologie, deeltjesgrootte en sinterproces.
01 Kristalfase: het synergetische effect van fase-, fase- en gemengde kristallen
‑Al₂O₃, algemeen bekend als korund, heeft de meest stabiele structuur, de hoogste hardheid (Mohs 9) en een sterke chemische inertie.-Het is onoplosbaar in water, zuren en alkaliën. Het is geschikt voor het slijpen en grof polijsten van ultraharde substraten zoals saffier en siliciumcarbide en biedt een hoge verwijderingssnelheid.
‑Al₂O₃, ook wel geactiveerd aluminiumoxide genoemd, heeft een lagere hardheid (Mohs 6–8), maar een groot specifiek oppervlak en een hoge reactiviteit. De faseovergangstemperatuur is laag (ongeveer 600 graden), het vormt niet gemakkelijk harde agglomeraten en vergemakkelijkt de bereiding van deeltjes op nanoschaal met een extreem smalle deeltjesgrootteverdeling. Het is geschikt voor precisiepolijsten met strenge eisen voor oppervlaktebeschadiging en biedt een uitstekende oppervlakteafwerking.
Voor gespecialiseerde toepassingen hebben toonaangevende bedrijven in de sector schuurmiddelen met gemengd kristalaluminiumoxide ontwikkeld. Door de verhouding tussen fase en fase aan te passen, kan een composietschuurmiddel op maat worden gemaakt om een bepaalde snijkracht te leveren, terwijl de fase wordt gebruikt om de oppervlaktekwaliteit na het polijsten te verbeteren, waardoor het geschikt wordt voor speciale precisiepolijsttoepassingen.
02 Micromorfologie: van "rollende slijtage" tot "glijdende slijtage"
Traditionele schuurmiddelen zijn meestal onregelmatig hoekig of bolvormig. Hoewel deeltjes met scherpe randen en hoeken een hoge initiële snijkracht bieden, veroorzaken ze gemakkelijk willekeurige krassen en worden ze voornamelijk gebruikt voor ruw polijsten. Bolvormig aluminiumoxide biedt een goede vloeibaarheid, uitstekende dispergeerbaarheid en een oppervlak dat vrij is van scherpe randen, waardoor microkrassen effectief worden vermeden en het geschikt is voor fijn polijsten.
Flake-aluminiumoxide is een hoogwaardig functioneel micropoeder dat de afgelopen jaren op de markt is gekomen. Het behoort tot ‑Al₂O₃ en heeft een duidelijk lamellair structureel kenmerk met een hoge aspectverhouding. De radiale afmeting varieert doorgaans van 5 tot 50 μm, en de dikte ligt doorgaans tussen 100 en 500 nm. Goed ontwikkelde kristallen kunnen ook een regelmatige hexagonale morfologie vertonen. Tijdens het polijstproces liggen de vlakke oppervlakken van de deeltjes parallel aan het werkstukoppervlak, waardoor een glijdend schuureffect ontstaat in plaats van de rollende slijtage van conventionele schuurmiddelen. Deze eigenschap brengt drie grote voordelen met zich mee: ① minder krassen-het vermijden van willekeurige schade veroorzaakt door deeltjestips; ② uniforme drukverdeling-waardoor de deeltjes minder vatbaar zijn voor breuken en de slijtvastheid aanzienlijk verbeteren; ③ hoge efficiëntie-de slijpdruk wordt effectief omgezet in snijkracht, waardoor de productopbrengst met 10–15% kan worden verhoogd (bijvoorbeeld bij het polijsten van optische lenzen).
03 Deeltjesgrootte: het ‘dubbelsnijdende zwaard’ dat de verwijderingssnelheid en oppervlakteruwheid bepaalt
De deeltjesgrootte is een van de meest gevoelige variabelen die de polijstprestaties beïnvloeden:
Coarse size (>5 μm): hoge snijkracht, gebruikt voor snelle verspaning (bijv. ruw polijsten), maar resulteert in een hoge oppervlakteruwheid en een diep beschadigde laag.
Submicrongrootte (0,1–1 μm): brengt de verwijderingssnelheid en de oppervlaktekwaliteit in evenwicht, waardoor dit de reguliere keuze is voor precisiepolijsten (bijvoorbeeld saffier- en wafelfijnpolijsten).
Nano-formaat (<100 nm): leverages volume effects and surface effects to achieve atomic‑level flatness (Ra < 0.3 nm), but the removal rate is relatively low, mainly used for final finishing.
04 Sintergraad en additieven
Door de sintertemperatuur en -tijd te regelen, kunnen de dichtheid en de korrelgrootte van het aluminiumoxide-keramiek worden aangepast. Additieven (bindmiddelen) beïnvloeden de houdkracht van de slijpkorrels in het gereedschap, hun plaatsing en het zelfslijpgedrag en beïnvloeden daarmee indirect de hardheid en de levensduur van het polijstgereedschap.