Rychlý rozvoj v oblasti informatiky a optoelektroniky podpořil neustálou modernizaci technologie chemicko-mechanického leštění (CMP). Kromě zařízení a materiálů je získávání ultra-vysoce přesných povrchů více závislé na návrhu a průmyslové výrobě vysoce účinných abrazivních částic, jakož i na přípravě odpovídající lešticí suspenze. A s neustálým zlepšováním požadavků na přesnost a účinnost povrchového zpracování se zvyšují i požadavky na vysoce účinné lešticí materiály. Oxid ceričitý se široce používá při přesném obrábění povrchů mikroelektronických zařízení a přesných optických součástek.
Lešticí prášek na bázi oxidu ceričitého (VK-Ce01) má výhody silné řezné schopnosti, vysoké lešticí účinnosti, vysoké přesnosti leštění, dobré kvality leštění, čistého provozního prostředí, nízkého znečištění, dlouhé životnosti atd. A je široce používán v oblasti optického přesného leštění a CMP atd., kde zaujímá mimořádně důležité místo.
Základní vlastnosti oxidu ceričitého:
Cerie, také známá jako oxid ceričitý, je oxid ceričitý. V tomto okamžiku je valenční číslo ceričitého +4 a chemický vzorec je CeO2. Čistý produkt je bílý těžký prášek nebo kubický krystal a nečistý produkt je světle žlutý nebo dokonce růžový až červenohnědý prášek (protože obsahuje stopová množství lanthanu, praseodymu atd.). Při pokojové teplotě a tlaku je cerie stabilním oxidem ceričitým. Cer může také tvořit Ce2O3 s valenčním číslo +3, který je nestabilní a s O2 tvoří stabilní CeO2. Oxid ceričitý je mírně rozpustný ve vodě, zásadách a kyselinách. Hustota je 7,132 g/cm3, bod tání je 2600 °C a bod varu je 3500 °C.
Leštící mechanismus oxidu ceričitého
Tvrdost částic CeO2 není vysoká. Jak je uvedeno v tabulce níže, tvrdost oxidu ceričitého je mnohem nižší než tvrdost diamantu a oxidu hlinitého a také nižší než tvrdost oxidu zirkoničitého a oxidu křemičitého, které jsou ekvivalentní oxidu železitému. Proto není technicky proveditelné odleštit materiály na bázi oxidu křemičitého, jako je silikátové sklo, křemenné sklo atd., ceriem s nízkou tvrdostí pouze z mechanického hlediska. Oxid ceričitý je však v současné době preferovaným lešticím práškem pro leštění materiálů na bázi oxidu křemičitého nebo dokonce materiálů z nitridu křemičitého. Je zřejmé, že leštění oxidem ceričitým má kromě mechanických účinků i další účinky. Tvrdost diamantu, který je běžně používaným brusným a lešticím materiálem, má obvykle v mřížce CeO2 kyslíková místa, což mění jeho fyzikální a chemické vlastnosti a má určitý vliv na lešticí vlastnosti. Běžně používané lešticí prášky na bázi oxidu ceričitého obsahují určité množství dalších oxidů vzácných zemin. Oxid praseodymu (Pr6O11) má také plošně centrovanou kubickou mřížkovou strukturu, která je vhodná pro leštění, zatímco jiné lanthanoidní oxidy vzácných zemin nemají lešticí schopnost. Může s CeO2 tvořit pevný roztok v určitém rozmezí, aniž by se změnila krystalová struktura. U lešticího prášku na bázi nano-oxidu ceričitého (VK-CeO1) s vysokou čistotou platí, že čím vyšší je čistota oxidu ceričitého (VK-CeO1), tím větší je lešticí schopnost a delší je životnost, zejména u tvrdého skla a křemenných optických čoček po dlouhou dobu. Při cyklickém leštění se doporučuje použít lešticí prášek na bázi oxidu ceričitého s vysokou čistotou (VK-CeO1).
Aplikace lešticího prášku z oxidu ceričitého:
Lešticí prášek z oxidu ceričitého (VK-Ce01), používaný hlavně k leštění skleněných výrobků, se používá hlavně v následujících oblastech:
1. Brýle, leštění skleněných čoček;
2. Optická čočka, optické sklo, čočka atd.;
3. Sklo displeje mobilního telefonu, povrch hodinek (dvířka hodinek) atd.;
4. LCD monitor všech druhů LCD obrazovek;
5. Kamínky, žhavé diamanty (karty, diamanty na džínách), světelné koule (luxusní lustry ve velkém sále);
6. Křišťálové řemesla;
7. Částečné leštění nefritu
Současné leštící deriváty oxidu ceričitého:
Povrch oxidu ceričitého je dopován hliníkem, aby se výrazně zlepšila leštěnost optického skla.
Oddělení technologického výzkumu a vývoje společnosti UrbanMines Tech. Limited navrhlo, že smíchávání a modifikace povrchu leštících částic jsou hlavními metodami a přístupy ke zlepšení účinnosti a přesnosti leštění CMP. Vlastnosti částic lze totiž upravit smícháním vícesložkových prvků a modifikací povrchu lze zlepšit stabilitu disperze a lešticí účinnost lešticí suspenze. Příprava a lešticí výkon prášku CeO2 dopovaného TiO2 může zlepšit lešticí účinnost o více než 50 % a zároveň se povrchové vady sníží o 80 %. Synergický lešticí efekt kompozitních oxidů CeO2, ZrO2 a SiO2·2CeO2; proto má technologie přípravy dopovaných mikro-nano kompozitních oxidů ceriu velký význam pro vývoj nových lešticích materiálů a diskusi o mechanismu leštění. Kromě množství dopování také stav a distribuce dopantu v syntetizovaných částicích výrazně ovlivňuje jejich povrchové vlastnosti a lešticí výkon.
Mezi nimi je atraktivnější syntéza leštících částic s plátovací strukturou. Proto je velmi důležitý i výběr syntetických metod a podmínek, zejména těch, které jsou jednoduché a nákladově efektivní. S použitím hydratovaného uhličitanu ceričitého jako hlavní suroviny byly leštící částice oxidu ceričitého dopovaného hliníkem syntetizovány mokrou mechanochemickou metodou v pevné fázi. Působením mechanické síly lze velké částice hydratovaného uhličitanu ceričitého štěpit na jemné částice, zatímco dusičnan hlinitý reaguje s amoniakovou vodou za vzniku amorfních koloidních částic. Koloidní částice se snadno přichytí na částice uhličitanu ceričitého a po vysušení a kalcinaci lze na povrchu oxidu ceričitého dosáhnout dopování hliníkem. Tato metoda byla použita k syntéze částic oxidu ceričitého s různým množstvím dopování hliníkem a byl charakterizován jejich lešticí výkon. Po přidání vhodného množství hliníku na povrch částic oxidu ceričitého se zvýšila záporná hodnota povrchového potenciálu, což následně vytvořilo mezeru mezi abrazivními částicemi. Dochází k silnějšímu elektrostatickému odpuzování, což podporuje zlepšení stability abrazivní suspenze. Současně se posílí vzájemná adsorpce mezi abrazivními částicemi a kladně nabitou měkkou vrstvou prostřednictvím Coulombovy přitažlivosti, což je prospěšné pro vzájemný kontakt mezi abrazivem a měkkou vrstvou na povrchu leštěného skla a podporuje zlepšení rychlosti leštění.