Brzi razvoj u oblastima informatike i optoelektronike promovisao je kontinuirano ažuriranje tehnologije hemijsko-mehaničkog poliranja (CMP). Pored opreme i materijala, nabavka ultra-preciznih površina više zavisi od dizajna i industrijske proizvodnje visokoefikasnih abrazivnih čestica, kao i od pripreme odgovarajuće polirne suspenzije. A sa kontinuiranim poboljšanjem tačnosti i efikasnosti obrade površina, zahtjevi za visokoefikasne materijale za poliranje također postaju sve veći i veći. Cerijum dioksid se široko koristi u preciznoj obradi površina mikroelektronskih uređaja i preciznih optičkih komponenti.
Prašak za poliranje na bazi cerijum oksida (VK-Ce01) ima prednosti snažne sposobnosti rezanja, visoke efikasnosti poliranja, visoke tačnosti poliranja, dobrog kvaliteta poliranja, čistog radnog okruženja, niskog zagađenja, dugog vijeka trajanja itd., te se široko koristi u optičkom preciznom poliranju i CMP-u itd., gdje zauzima izuzetno važno mjesto.
Osnovna svojstva cerijum oksida:
Cerij, također poznat kao cerijum oksid, je oksid cerijuma. U ovom trenutku, valencija cerijuma je +4, a hemijska formula je CeO2. Čisti proizvod je bijeli teški prah ili kubni kristal, dok je nečisti proizvod svijetložuti ili čak ružičasti do crvenkasto-smeđi prah (jer sadrži tragove lantana, prazeodimijuma itd.). Na sobnoj temperaturi i pritisku, cerijum je stabilan oksid cerijuma. Cerijum također može formirati Ce2O3 sa +3 valencom, koji je nestabilan i formiraće stabilan CeO2 sa O2. Cerijum oksid je slabo rastvorljiv u vodi, alkalijama i kiselinama. Gustoća je 7,132 g/cm3, tačka topljenja je 2600℃, a tačka ključanja je 3500℃.
Mehanizam poliranja cerijum oksida
Tvrdoća čestica CeO2 nije visoka. Kao što je prikazano u donjoj tabeli, tvrdoća cerijum oksida je mnogo niža od tvrdoće dijamanta i aluminijum oksida, a također je niža od tvrdoće cirkonijum oksida i silicijum oksida, koji su ekvivalentni željeznom oksidu. Stoga tehnički nije izvodljivo depolirati materijale na bazi silicijum oksida, kao što su silikatsko staklo, kvarcno staklo itd., cerijumom niske tvrdoće samo sa mehaničkog stanovišta. Međutim, cerijum oksid je trenutno preferirani prašak za poliranje za poliranje materijala na bazi silicijum oksida ili čak materijala od silicijum nitrida. Može se vidjeti da poliranje cerijum oksidom ima i druge efekte osim mehaničkih. Tvrdoća dijamanta, koji je često korišten materijal za brušenje i poliranje, obično ima praznine kisika u rešetki CeO2, što mijenja njegova fizička i hemijska svojstva i ima određeni utjecaj na svojstva poliranja. Često korišteni praškovi za poliranje cerijum oksida sadrže određenu količinu drugih rijetkih zemnih oksida. Prazeodimijum oksid (Pr6O11) također ima plošno centriranu kubičnu rešetkastu strukturu, što je pogodno za poliranje, dok drugi lantanoidni oksidi rijetkih zemalja nemaju sposobnost poliranja. Bez promjene kristalne strukture CeO2, može s njim formirati čvrsti rastvor unutar određenog raspona. Kod visokočistog nano-cerijum oksidnog praha za poliranje (VK-Ce01), što je veća čistoća cerijum oksida (VK-Ce01), veća je sposobnost poliranja i duži vijek trajanja, posebno za tvrdo staklo i kvarcne optičke leće tokom dugog perioda. Prilikom cikličkog poliranja, preporučljivo je koristiti visokočistoćni cerijum oksidni prah za poliranje (VK-Ce01).
Nanošenje praška za poliranje cerijum oksida:
Prašak za poliranje od cerijum oksida (VK-Ce01), koji se uglavnom koristi za poliranje staklenih proizvoda, uglavnom se koristi u sljedećim oblastima:
1. Naočale, poliranje staklenih leća;
2. Optičko sočivo, optičko staklo, sočivo itd.;
3. Staklo ekrana mobilnog telefona, površina sata (vrata sata), itd.;
4. LCD monitor svih vrsta LCD ekrana;
5. Štrasi, vrući dijamanti (čestitke, dijamanti na farmerkama), rasvjetne kugle (luksuzni lusteri u velikoj dvorani);
6. Kristalni zanati;
7. Djelomično poliranje žada
Trenutni derivati cerijum oksida za poliranje:
Površina cerijum oksida je dopirana aluminijumom kako bi se značajno poboljšalo poliranje optičkog stakla.
Odjel za istraživanje i razvoj tehnologije kompanije UrbanMines Tech. Limited predložio je da su miješanje i modifikacija površine čestica za poliranje glavne metode i pristupi za poboljšanje efikasnosti i tačnosti CMP poliranja. Budući da se svojstva čestica mogu podesiti miješanjem višekomponentnih elemenata, stabilnost disperzije i efikasnost poliranja polirne suspenzije mogu se poboljšati modifikacijom površine. Priprema i performanse poliranja CeO2 praha dopiranog TiO2 mogu poboljšati efikasnost poliranja za više od 50%, a istovremeno se površinski defekti smanjuju za 80%. Sinergijski efekat poliranja CeO2, ZrO2 i SiO2·2CeO2 kompozitnih oksida; stoga je tehnologija pripreme dopiranih mikro-nano kompozitnih oksida cerija od velikog značaja za razvoj novih materijala za poliranje i diskusiju o mehanizmu poliranja. Pored količine dopiranja, stanje i distribucija dopanta u sintetiziranim česticama također uveliko utiču na njihova površinska svojstva i performanse poliranja.
Među njima, sinteza polirajućih čestica sa strukturom oblaganja je atraktivnija. Stoga je odabir sintetičkih metoda i uslova također vrlo važan, posebno onih metoda koje su jednostavne i isplative. Koristeći hidratizirani cerijum karbonat kao glavnu sirovinu, čestice za poliranje cerijum oksida dopirane aluminijem sintetizirane su mokrom mehanohemijskom metodom čvrste faze. Pod djelovanjem mehaničke sile, velike čestice hidratiziranog cerijum karbonata mogu se cijepati na fine čestice, dok aluminijum nitrat reaguje sa amonijačnom vodom formirajući amorfne koloidne čestice. Koloidne čestice se lako vežu za čestice cerijum karbonata, a nakon sušenja i kalcinacije, dopiranje aluminijem može se postići na površini cerijum oksida. Ova metoda je korištena za sintezu čestica cerijum oksida sa različitim količinama dopiranja aluminijem, a njihove performanse poliranja su okarakterizirane. Nakon što je odgovarajuća količina aluminija dodana na površinu čestica cerijum oksida, negativna vrijednost površinskog potencijala bi se povećala, što je zauzvrat stvorilo jaz između abrazivnih čestica. Postoji jače elektrostatičko odbijanje, što potiče poboljšanje stabilnosti abrazivne suspenzije. Istovremeno, međusobna adsorpcija između abrazivnih čestica i pozitivno nabijenog mekog sloja putem Coulombove privlačnosti također će biti pojačana, što je korisno za međusobni kontakt između abraziva i mekog sloja na površini poliranog stakla i potiče poboljšanje brzine poliranja.