在高精度制造领域——公差缩小到5微米以下，表面光洁度接近光学级——我们所依赖的工具必须超越传统。几十年来，钢材和花岗岩一直是计量台上的主流材料。但随着半导体设备、航空航天光学和医疗微器件等行业不断迈向精度要求极高的领域，即使是热漂移或微小的磨损也会引入不可接受的误差，一种新型的参考工具正在兴起：它们并非由金属或石材制成，而是由先进的工程陶瓷打造。
在 ZHHIMG，我们已经超越了仅仅提供这些服务。陶瓷直尺或者陶瓷方尺产品。我们正在重新定义直尺的概念——将超稳定的陶瓷材料与尖端设计相结合，包括我们突破性的定制陶瓷气浮尺，该解决方案完全消除了机械接触，同时实现了纳米级的重复精度。
为什么选择陶瓷？答案要从分子层面说起。与钢（会随温度显著膨胀）或花岗岩（尽管稳定性好，但仍存在孔隙和不均匀性）不同，工程陶瓷，例如氧化锆增韧氧化铝 (ZTA) 和氮化硅，具有近乎零孔隙率、极高的硬度（1400–1800 HV）以及低至 3–4 µm/m·°C 的热膨胀系数。这意味着 ZHHIMG 的陶瓷直尺即使在温度剧烈变化的情况下也能保持其几何形状，而传统工具在这种温度下会发生几微米的变形。
但仅仅材料还不够。真正使我们的陶瓷尺脱颖而出的是其制造精度。我们在 ISO 5 级洁净室中采用金刚石研磨、子孔径抛光和激光干涉测量验证，实现了 500 毫米范围内优于 0.8 微米的直线度公差——不仅在交付时进行验证，而且还记录在可追溯至 NIST 和 PTB 标准的完整校准报告中。陶瓷方尺通过电子自准直进行垂直度测试，确保角度保持在 1 角秒以内（100 毫米处偏差约为 0.5 微米）。
这些并非理论参数，而是客户在实际操作中必须考虑的因素，因为他们再也无法承受任何妥协。一家领先的极紫外光刻组件供应商现在完全使用我们的陶瓷直尺来校准反射镜支撑架。“钢尺在长时间曝光循环中会变形，”他们的首席计量师告诉我们，“花岗岩尺会沾染颗粒。而陶瓷尺呢？它已经稳定运行了18个月——无需重新校准。”
然而，即使是完美的几何形状也可能因接触而受损。用尺子在表面上拖动，就可能造成微划痕、油膜干扰或弹性变形——尤其是在软金属或抛光光学元件上。而这正是 ZHHIMG 的创新之处——定制陶瓷气浮尺。
这并非一块钻有孔的普通陶瓷直尺。它是一个完全工程化的气浮系统，运用计算流体动力学设计，可在整个尺身长度上提供均匀的层流气流。当充入洁净干燥的空气（或在敏感环境下使用氮气）时，尺身会悬浮在工件上方 5-10 微米处——在保持完美对准的同时，避免了物理接触。其结果如何？可实现真正的非接触式测量，用于验证平面度、直线度或台阶高度，重复精度可达 ±0.2 微米。
瑞士一家量子计算实验室现在使用一根600毫米的定制陶瓷气浮标尺来检测超导芯片载体。“任何接触——即使是用软触针——都会引入应力，从而改变量子比特的性能，”他们的工艺工程师解释说。“这根气浮陶瓷标尺无需接触部件即可提供我们所需的参考。它已成为我们任务的关键所在。”
实现这一切的关键在于ZHHIMG将材料科学、精密加工和计量技术完美融合。许多供应商将陶瓷视为结构部件，而我们则将其优化为测量工具。我们的陶瓷方尺设计包括倒角边缘以防止崩边、哑光背面以减少检测照明下的眩光，以及用于自动化视觉系统的可选基准标记。对于洁净室应用，表面抛光至Ra < 0.02 µm，以最大程度地减少颗粒粘附。
由于每个应用场景都各不相同，我们不相信一刀切的解决方案。需要带有嵌入式真空通道的陶瓷直尺来固定薄晶圆进行检测吗？我们已经制造出来了。需要……方尺需要带有与三坐标测量机探针尖端对齐的通孔？没问题。想要定制带集成压力传感器和数字水平反馈的陶瓷气浮尺？我们已经在一家顶级航空航天客户处进行beta测试了。
行业认可随之而来。在2025年全球先进计量展望报告中，中兴国际计量研究院（ZHHIMG）被誉为唯一一家提供全系列认证陶瓷基准工具（包括浮动式）的公司，这些工具具备完整的几何验证和数字化溯源功能。更重要的是，市场应用正在加速：我们超过60%的陶瓷标尺订单来自那些此前认为此类工具“过于复杂”的行业——直到他们亲身体验了其带来的差异。
一家生产神经植入物的医疗器械初创公司，从使用钢制方尺改用我们的陶瓷方尺后，一次合格率提升了22%。他们的质量保证经理说：“以前的方尺会在钛合金外壳上留下细小的划痕。我们之前都没意识到这个问题，直到换了陶瓷方尺才发现。现在，每个零件都能一次性通过外观和尺寸检查。”
因此，在评估下一次计量升级时，请问问自己：我当前的直尺是在增加不确定性，还是在消除不确定性？
如果您的工艺流程处于可检测性的极限，那么陶瓷或许能为您提供解决方案——它并非新奇之物，而是必需品。在 ZHHIMG，我们不仅生产陶瓷直尺、陶瓷方尺或陶瓷直刃工具，更致力于在每一微米的精度中注入信心。
发布时间：2025年12月31日