Tieto- ja optoelektroniikan nopea kehitys on edistänyt kemiallisen mekaanisen kiillotuksen (CMP) teknologian jatkuvaa päivittämistä. Laitteiden ja materiaalien lisäksi erittäin tarkkojen pintojen hankinta riippuu entistä enemmän tehokkaiden hiomahiukkasten suunnittelusta ja teollisesta tuotannosta sekä vastaavan kiillotuslietteen valmistuksesta. Ja pinnankäsittelyn tarkkuuden ja tehokkuusvaatimusten jatkuvan parantumisen myötä myös tehokkaiden kiillotusmateriaalien vaatimukset kasvavat. Ceriumdioksidia on käytetty laajalti mikroelektronisten laitteiden ja tarkkuusoptisten komponenttien pinnan tarkkuustyöstössä.
Ceriumoksidikiillotusjauheen (VK-Ce01) etuna on vahva leikkauskyky, korkea kiillotustehokkuus, korkea kiillotustarkkuus, hyvä kiillotuslaatu, puhdas käyttöympäristö, vähäinen saastuminen ja pitkä käyttöikä. Sitä käytetään laajalti optisessa tarkkuuskiillotuksessa ja CMP-kentässä. Kentällä on erittäin tärkeä asema.
Ceriumoksidin perusominaisuudet:
Ceriumoksidi, joka tunnetaan myös nimellä ceriumoksidi, on ceriumin oksidi. Tällä hetkellä ceriumin valenssi on +4 ja kemiallinen kaava on CeO2. Puhdas tuote on valkoista raskasta jauhetta tai kuutiomaista kidettä, ja epäpuhdas tuote on vaaleankeltaista tai jopa vaaleanpunaisesta punertavanruskeaa jauhetta (koska se sisältää pieniä määriä lantaania, praseodyymiä jne.). Huoneenlämmössä ja paineessa ceriumoksidi on stabiili ceriumin oksidi. Cerium voi muodostaa myös +3-valenssista Ce2O3:a, joka on epästabiili ja muodostaa stabiilia CeO2:ta O2:n kanssa. Ceriumoksidi liukenee hieman veteen, emäksiin ja happoihin. Tiheys on 7,132 g/cm3, sulamispiste on 2600 ℃ ja kiehumispiste 3500 ℃.
Ceriumoksidin kiillotusmekanismi
CeO2-hiukkasten kovuus ei ole korkea. Kuten alla olevasta taulukosta käy ilmi, ceriumoksidin kovuus on paljon alhaisempi kuin timantin ja alumiinioksidin, ja myös alhaisempi kuin zirkoniumoksidin ja piioksidin, jotka vastaavat rautaoksidia. Siksi ei ole teknisesti mahdollista poistaa piioksidipohjaisia materiaaleja, kuten silikaattilasia, kvartsilasia jne., mekaanisesti alhaisella ceriumoksidilla. Ceriumoksidi on kuitenkin tällä hetkellä ensisijainen kiillotusjauhe piioksidipohjaisten materiaalien tai jopa piinitridimateriaalien kiillotukseen. Voidaan nähdä, että ceriumoksidikiillotuksella on myös muita vaikutuksia kuin mekaanisia vaikutuksia. Timantin, joka on yleisesti käytetty hioma- ja kiillotusmateriaali, kovuudessa on yleensä happivapaita CeO2-hilassa, mikä muuttaa sen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia ja vaikuttaa tiettyyn kiillotusominaisuuksiin. Yleisesti käytetyt ceriumoksidikiillotusjauheet sisältävät tietyn määrän muita harvinaisten maametallien oksideja. Praseodyymioksidilla (Pr6O11) on myös pintakeskeinen kuutiollinen hilarakenne, joka soveltuu kiillotukseen, kun taas muilla lantanidiharvinaisten maametallien oksideilla ei ole kiillotuskykyä. CeO2:n kiderakennetta muuttamatta se voi muodostaa kiinteän liuoksen tietyissä rajoissa. Korkean puhtauden nano-ceriumoksidikiillotusjauheen (VK-Ce01) tapauksessa, mitä puhtaampi ceriumoksidi (VK-Ce01) on, sitä parempi on kiillotuskyky ja pidempi käyttöikä, erityisesti kovilla lasi- ja kvartsioptisilla linsseillä pitkällä aikavälillä. Syklisessä kiillotuksessa on suositeltavaa käyttää korkean puhtauden ceriumoksidikiillotusjauhetta (VK-Ce01).
Ceriumoksidikiillotusjauheen levitys:
Ceriumoksidikiillotusjauhe (VK-Ce01), jota käytetään pääasiassa lasituotteiden kiillotukseen, sitä käytetään pääasiassa seuraavilla aloilla:
1. Silmälasit, lasilinssien kiillotus;
2. Optinen linssi, optinen lasi, linssi jne.;
3. Matkapuhelimen näytön lasi, kellon pinta (kellon luukku) jne.;
4. LCD-näyttö kaikenlaisia LCD-näyttöjä;
5. Strassit, kuumat timantit (kortit, timantit farkuissa), valaisinpallot (luksuskattokruunut suuressa salissa);
6. Kristallikäsityöt;
7. Jaden osittainen kiillotus
Nykyiset ceriumoksidin kiillotusjohdannaiset:
Ceriumoksidin pinta on seostettu alumiinilla optisen lasin kiillotuksen parantamiseksi merkittävästi.
UrbanMines Tech. Limitedin teknologian tutkimus- ja kehitysosasto ehdotti, että kiillotushiukkasten seostus ja pinnanmuokkaus ovat tärkeimmät menetelmät ja lähestymistavat CMP-kiillotuksen tehokkuuden ja tarkkuuden parantamiseksi. Koska hiukkasten ominaisuuksia voidaan säätää seostamalla monikomponenttisia elementtejä, ja kiillotuslietteen dispersion stabiilisuutta ja kiillotustehokkuutta voidaan parantaa pinnanmuokkauksella. TiO2:lla seostetun CeO2-jauheen valmistus- ja kiillotusominaisuudet voivat parantaa kiillotustehokkuutta yli 50 %, ja samalla pintavirheet vähenevät 80 %. CeO2ZrO2:n ja SiO222CeO2-komposiittioksidien synergistinen kiillotusvaikutus; siksi seostettujen cerium-mikro-nanokomposiittioksidien valmistusteknologia on erittäin merkittävä uusien kiillotusmateriaalien kehittämisen ja kiillotusmekanismien keskustelun kannalta. Seostusmäärän lisäksi myös seostusaineen olomuoto ja jakautuminen syntetisoiduissa hiukkasissa vaikuttavat suuresti niiden pintaominaisuuksiin ja kiillotuskykyyn.
Näistä houkuttelevampi on synteesi verhousrakenteella varustettujen kiillotushiukkasten kanssa. Siksi synteettisten menetelmien ja olosuhteiden valinta on myös erittäin tärkeää, erityisesti yksinkertaisten ja kustannustehokkaiden menetelmien. Käyttämällä hydratoitua ceriumkarbonaattia pääraaka-aineena, alumiinilla seostettuja ceriumoksidikiillotushiukkasia syntetisoitiin märkäfaasimekaanokemiallisella menetelmällä. Mekaanisen voiman vaikutuksesta hydratoidun ceriumkarbonaatin suuret hiukkaset voidaan pilkkoa hienoiksi hiukkasiksi, kun taas alumiininitraatti reagoi ammoniakkiveden kanssa muodostaen amorfisia kolloidisia hiukkasia. Kolloidiset hiukkaset kiinnittyvät helposti ceriumkarbonaattihiukkasiin, ja kuivaamisen ja kalsinoinnin jälkeen alumiinidoping voidaan saavuttaa ceriumoksidin pinnalle. Tätä menetelmää käytettiin syntetisoimaan ceriumoksidihiukkasia, joissa on eri määriä alumiinidopingia, ja niiden kiillotuskykyä karakterisoitiin. Kun ceriumoksidihiukkasten pinnalle lisättiin sopiva määrä alumiinia, pintapotentiaalin negatiivinen arvo kasvoi, mikä puolestaan teki rakoa hiomahiukkasten välille. Sähköstaattinen hylkiminen oli voimakkaampaa, mikä edistäisi hioma-ainesuspension stabiilisuuden paranemista. Samanaikaisesti hankaavien hiukkasten ja positiivisesti varautuneen pehmeän kerroksen välinen keskinäinen adsorptio Couloumbin vetovoiman kautta vahvistuu, mikä on hyödyllistä hankaavan aineen ja kiillotetun lasin pinnalla olevan pehmeän kerroksen väliselle keskinäiselle kosketukselle ja edistää kiillotusnopeuden paranemista.