綠色碳化矽(SiC)是一種合成的超硬磨料。 「綠色」代表其高純度(超過99%),與黑色碳化矽相比,其晶體更銳利、更硬,但也更脆。
綠色碳化矽的特性:
極高的硬度:莫氏硬度為 9.5,這使其能夠輕鬆刮傷和切割玻璃(莫氏硬度約為 5.5)。
鋒利而易碎的晶體: 晶粒在使用過程中會斷裂形成新的鋒利邊緣,這種特性稱為 自銳性。這確保了切割性能的穩定性。
高導熱性: 有助於散發拋光過程中產生的熱。
它在玻璃拋光過程中的作用
必須了解的是,製造過程中的「拋光」通常包括兩個不同的階段,而綠色碳化矽主要用於第一個階段:
1. 主要用途: 研磨(或打磨)
這是最終精細拋光前的關鍵步驟 。研磨的目的是去除明顯的表面損傷,形成平整的表面,並為最終拋光做好準備。
功能: 綠色碳化矽可進行 微切割 或 微破碎。其鋒利堅硬的顆粒如同無數微型鑿子,機械地從玻璃表面去除材料。
製程: 將粉末與水混合形成漿料。將此漿料送入玻璃工件和一塊平板研磨板(通常由鑄鐵或錫製成)之間。隨著研磨板旋轉,懸浮的碳化矽顆粒會磨損玻璃表面。
使用的粒度: 依序使用一系列粒度的砂紙。
粗砂粒(例如 F400、F500): 用於快速去除材料和整平。
中等粒度(例如,F800、F1000): 用於去除粗粒度留下的刮痕。
細砂粒(例如 F1200、F1500): 用於形成光滑、半透明的表面,帶有非常細小的刮痕,以便進行最後的拋光。
2. 應用範圍有限: 精細拋光
雖然可以使用極細等級的綠色碳化矽(例如 W7、W5)進行初步拋光,但很少 用於 獲得真正的光學級光潔度。即使是細小的碳化矽顆粒,其機械切削作用也會留下微觀的「霧狀」痕跡或表面下損傷。
與其他常用玻璃拋光磨料的比較
| 磨料 | 硬度 | 主要機制 | 最適合 | 優點和缺點 |
|---|---|---|---|---|
| 綠色碳化矽 | 9.5 | 機械微切割 | 搭接和包邊 | 優點: 切割速度極快,材料去除效率高,成本效益高。 缺點: 可能造成表面下損傷。 |
| 氧化鈰(CeO₂) | 約6-7 | 化學機械拋光(CMP) | 最終光學拋光 | 優點: 成像清晰透亮,無刮痕。 缺點:成像 速度較慢,價格較高。 |
| 氧化鋁(Al₂O₃) | 9.0 | 機械微切割 | 一般研磨 | 優點: 比碳化矽更軟,不易造成深層刮痕。 缺點: 切削效率較低,磨損更快。 |
| 鑽石 | 10 | 機械微切割 | 硬質材料,快速研磨 | 優點: 最堅硬、切割力最強的刀具。 缺點: 價格昂貴,如果操作不當可能會造成很深的刮痕。 |
綠色碳化矽在玻璃拋光上的優缺點
優勢:
高效率: 切割玻璃速度非常快,是材料去除的理想選擇。
經濟實惠: 在研磨階段提供了性能和價格的良好平衡。
性能穩定: 自銳特性可維持穩定的切削速度。
適用範圍廣:提供多種標準化粒度規格。
應用最佳實踐
依序使用不同粒度的砂紙: 務必依序使用不同粒度的砂紙(例如,400目 -> 600目 -> 1000目)。跳過某些步驟會留下很深的刮痕,去除起來非常費時。
適當的漿料濃度: 充分混合的漿料可確保均勻切割,並防止粉末沉澱。
壓力和轉速: 最佳壓力和轉速至關重要。壓力過大會導致開裂;轉速過小則會導致加工速度緩慢。
清潔度:每次更換砂紙粒度時,必須 徹底清潔工件和設備 ,以防止較大的散落砂粒造成污染。