Brzi razvoj u područjima informacijske tehnologije i optoelektronike potaknuo je kontinuirano ažuriranje tehnologije kemijsko-mehaničkog poliranja (CMP). Osim opreme i materijala, nabava ultra-preciznih površina više ovisi o dizajnu i industrijskoj proizvodnji visokoučinkovitih abrazivnih čestica, kao i o pripremi odgovarajuće polirne suspenzije. A s kontinuiranim poboljšanjem zahtjeva za točnost i učinkovitost obrade površine, zahtjevi za visokoučinkovitim materijalima za poliranje također postaju sve veći i veći. Cerijev dioksid se široko koristi u preciznoj obradi površina mikroelektroničkih uređaja i preciznih optičkih komponenti.
Prašak za poliranje od cerijevog oksida (VK-Ce01) ima prednosti snažne sposobnosti rezanja, visoke učinkovitosti poliranja, visoke točnosti poliranja, dobre kvalitete poliranja, čistog radnog okruženja, niskog onečišćenja, dugog vijeka trajanja itd., te se široko koristi u optičkom preciznom poliranju i CMP-u itd., gdje zauzima izuzetno važno mjesto.
Osnovna svojstva cerijevog oksida:
Cerij, također poznat kao cerijev oksid, je oksid cerija. U ovom trenutku, valencija cerija je +4, a kemijska formula je CeO2. Čisti produkt je bijeli teški prah ili kubični kristal, a nečisti produkt je svijetložuti ili čak ružičasti do crvenkastosmeđi prah (jer sadrži tragove lantana, prazeodimija itd.). Na sobnoj temperaturi i tlaku, cerij je stabilan oksid cerija. Cerij također može formirati Ce2O3 s +3 valencijom, koji je nestabilan i formirat će stabilan CeO2 s O2. Cerijev oksid je slabo topljiv u vodi, lužinama i kiselinama. Gustoća je 7,132 g/cm3, talište je 2600 ℃, a vrelište 3500 ℃.
Mehanizam poliranja cerijevog oksida
Tvrdoća čestica CeO2 nije visoka. Kao što je prikazano u donjoj tablici, tvrdoća cerijevog oksida je znatno niža od tvrdoće dijamanta i aluminijevog oksida, a također je niža od tvrdoće cirkonijevog oksida i silicijevog oksida, koji je ekvivalentan željeznom oksidu. Stoga tehnički nije izvedivo depolirati materijale na bazi silicijevog oksida, poput silikatnog stakla, kvarcnog stakla itd., cerijem niske tvrdoće samo s mehaničkog gledišta. Međutim, cerijev oksid je trenutno preferirani prašak za poliranje za poliranje materijala na bazi silicijevog oksida ili čak materijala od silicijevog nitrida. Može se vidjeti da poliranje cerijevim oksidom ima i druge učinke osim mehaničkih. Tvrdoća dijamanta, koji je često korišten materijal za brušenje i poliranje, obično ima kisikove praznine u rešetki CeO2, što mijenja njegova fizikalna i kemijska svojstva i ima određeni utjecaj na svojstva poliranja. Često korišteni prašci za poliranje cerijevog oksida sadrže određenu količinu drugih rijetkih zemnih oksida. Prazeodimov oksid (Pr6O11) također ima plošno centriranu kubičnu rešetkastu strukturu, što je pogodno za poliranje, dok drugi lantanoidni rijetkozemni oksidi nemaju sposobnost poliranja. Bez promjene kristalne strukture CeO2, može s njim formirati čvrstu otopinu unutar određenog raspona. Kod praška za poliranje nano-cerijevog oksida visoke čistoće (VK-Ce01), što je veća čistoća cerijevog oksida (VK-Ce01), to je veća sposobnost poliranja i dulji vijek trajanja, posebno za tvrdo staklo i kvarcne optičke leće tijekom dugog razdoblja. Kod cikličkog poliranja preporučljivo je koristiti prašak za poliranje na bazi cerijevog oksida visoke čistoće (VK-Ce01).
Primjena praška za poliranje cerijevog oksida:
Prašak za poliranje od cerijevog oksida (VK-Ce01), koji se uglavnom koristi za poliranje staklenih proizvoda, uglavnom se koristi u sljedećim područjima:
1. Naočale, poliranje staklenih leća;
2. Optička leća, optičko staklo, leća itd.;
3. Staklo zaslona mobilnog telefona, površina sata (vrata sata) itd.;
4. LCD monitor svih vrsta LCD zaslona;
5. Štrasi, vrući dijamanti (čestitke, dijamanti na trapericama), rasvjetne kugle (luksuzni lusteri u velikoj dvorani);
6. Kristalni obrti;
7. Djelomično poliranje žada
Trenutni derivati cerijevog oksida za poliranje:
Površina cerijevog oksida dopirana je aluminijem kako bi se značajno poboljšalo poliranje optičkog stakla.
Odjel za istraživanje i razvoj tehnologije tvrtke UrbanMines Tech. Limited predložio je da su miješanje i modifikacija površine čestica za poliranje glavne metode i pristupi za poboljšanje učinkovitosti i točnosti CMP poliranja. Budući da se svojstva čestica mogu podesiti miješanjem višekomponentnih elemenata, stabilnost disperzije i učinkovitost poliranja polirne suspenzije mogu se poboljšati modifikacijom površine. Priprema i performanse poliranja CeO2 praha dopiranog s TiO2 mogu poboljšati učinkovitost poliranja za više od 50%, a istovremeno se površinski nedostaci smanjuju za 80%. Sinergijski učinak poliranja kompozitnih oksida CeO2, ZrO2 i SiO2·2CeO2; stoga je tehnologija pripreme dopiranih mikro-nano kompozitnih oksida cerija od velikog značaja za razvoj novih materijala za poliranje i raspravu o mehanizmu poliranja. Osim količine dopiranja, stanje i raspodjela dopanta u sintetiziranim česticama također uvelike utječu na njihova površinska svojstva i performanse poliranja.
Među njima, sinteza polirajućih čestica s obložnom strukturom je atraktivnija. Stoga je odabir sintetskih metoda i uvjeta također vrlo važan, posebno onih metoda koje su jednostavne i isplative. Korištenjem hidratiziranog cerijevog karbonata kao glavne sirovine, čestice za poliranje cerijevog oksida dopirane aluminijem sintetizirane su mokrom mehanokemijskom metodom čvrste faze. Pod djelovanjem mehaničke sile, velike čestice hidratiziranog cerijevog karbonata mogu se cijepati u fine čestice, dok aluminijev nitrat reagira s amonijačnom vodom stvarajući amorfne koloidne čestice. Koloidne čestice se lako vežu za čestice cerijevog karbonata, a nakon sušenja i kalcinacije, dopiranje aluminijem može se postići na površini cerijevog oksida. Ova metoda korištena je za sintezu čestica cerijevog oksida s različitim količinama dopiranja aluminijem, a karakterizirane su njihove performanse poliranja. Nakon što je na površinu čestica cerijevog oksida dodana odgovarajuća količina aluminija, negativna vrijednost površinskog potencijala bi se povećala, što je zauzvrat stvorilo jaz između abrazivnih čestica. Postoji jače elektrostatsko odbijanje, što potiče poboljšanje stabilnosti abrazivne suspenzije. Istovremeno, međusobna adsorpcija između abrazivnih čestica i pozitivno nabijenog mekog sloja putem Coulombove privlačnosti također će se pojačati, što je korisno za međusobni kontakt između abraziva i mekog sloja na površini poliranog stakla i potiče poboljšanje brzine poliranja.