ინფორმაციისა და ოპტოელექტრონიკის სფეროების სწრაფმა განვითარებამ ხელი შეუწყო ქიმიურ-მექანიკური გაპრიალების (CMP) ტექნოლოგიის მუდმივ განახლებას. აღჭურვილობისა და მასალების გარდა, ულტრამაღალი სიზუსტის ზედაპირების შეძენა უფრო მეტად არის დამოკიდებული მაღალი ეფექტურობის აბრაზიული ნაწილაკების დიზაინსა და სამრეწველო წარმოებაზე, ასევე შესაბამისი გასაპრიალებელი ხსნარის მომზადებაზე. ზედაპირის დამუშავების სიზუსტისა და ეფექტურობის მოთხოვნების მუდმივ გაუმჯობესებასთან ერთად, მაღალი ეფექტურობის გასაპრიალებელი მასალების მოთხოვნებიც სულ უფრო და უფრო იზრდება. ცერიუმის დიოქსიდი ფართოდ გამოიყენება მიკროელექტრონული მოწყობილობებისა და ზუსტი ოპტიკური კომპონენტების ზედაპირის ზუსტ დამუშავებაში.
ცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი ფხვნილის (VK-Ce01) უპირატესობებს შორისაა ძლიერი ჭრის უნარი, მაღალი გაპრიალების ეფექტურობა, მაღალი გაპრიალების სიზუსტე, კარგი გაპრიალების ხარისხი, სუფთა სამუშაო გარემო, დაბალი დაბინძურება, ხანგრძლივი მომსახურების ვადა და ა.შ. და ფართოდ გამოიყენება ოპტიკური ზუსტი გაპრიალების სფეროში, ხოლო CMP-ის და ა.შ. სფერო უაღრესად მნიშვნელოვან ადგილს იკავებს.
ცერიუმის ოქსიდის ძირითადი თვისებები:
ცერიუმი, ასევე ცნობილი როგორც ცერიუმის ოქსიდი, არის ცერიუმის ოქსიდი. ამ დროს ცერიუმის ვალენტობაა +4, ხოლო ქიმიური ფორმულაა CeO2. სუფთა პროდუქტი არის თეთრი მძიმე ფხვნილი ან კუბური კრისტალი, ხოლო უწმინდური პროდუქტი არის ღია ყვითელი ან თუნდაც ვარდისფერიდან მოწითალო-ყავისფერამდე ფხვნილი (რადგან ის შეიცავს ლანთანუმის, პრაზეოდიმიუმის და ა.შ. კვალის რაოდენობას). ოთახის ტემპერატურასა და წნევაზე ცერიუმი არის ცერიუმის სტაბილური ოქსიდი. ცერიუმს ასევე შეუძლია წარმოქმნას +3 ვალენტობის Ce2O3, რომელიც არასტაბილურია და O2-თან ერთად წარმოქმნის სტაბილურ CeO2-ს. ცერიუმის ოქსიდი ოდნავ ხსნადია წყალში, ტუტესა და მჟავაში. სიმკვრივეა 7.132 გ/სმ3, დნობის წერტილია 2600℃, ხოლო დუღილის წერტილი 3500℃.
ცერიუმის ოქსიდის გაპრიალების მექანიზმი
CeO2 ნაწილაკების სიმტკიცე მაღალი არ არის. როგორც ქვემოთ მოცემულ ცხრილშია ნაჩვენები, ცერიუმის ოქსიდის სიმტკიცე გაცილებით დაბალია, ვიდრე ბრილიანტისა და ალუმინის ოქსიდის, ასევე ცირკონიუმის ოქსიდისა და სილიციუმის ოქსიდის, რაც რკინის ოქსიდის ეკვივალენტურია. ამიტომ, ტექნიკურად შეუძლებელია სილიციუმის ოქსიდზე დაფუძნებული მასალების, როგორიცაა სილიკატური მინა, კვარცის მინა და ა.შ., გაპრიალება მხოლოდ მექანიკური თვალსაზრისით დაბალი სიმტკიცის მქონე ცერიუმით. თუმცა, ცერიუმის ოქსიდი ამჟამად სასურველი გასაპრიალებელი ფხვნილია სილიციუმის ოქსიდზე დაფუძნებული მასალების ან თუნდაც სილიციუმის ნიტრიდის მასალების გასაპრიალებლად. ჩანს, რომ ცერიუმის ოქსიდის გაპრიალებას მექანიკური ეფექტების გარდა სხვა ეფექტებიც აქვს. ბრილიანტის სიმტკიცე, რომელიც ფართოდ გამოყენებული სახეხი და გასაპრიალებელი მასალაა, ჩვეულებრივ, CeO2 ბადეში ჟანგბადის ვაკანსიებს შეიცავს, რაც ცვლის მის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს და გარკვეულ გავლენას ახდენს გასაპრიალებელ თვისებებზე. ფართოდ გამოყენებული ცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი ფხვნილები შეიცავს სხვა იშვიათმიწა ოქსიდების გარკვეულ რაოდენობას. პრაზეოდიმიუმის ოქსიდს (Pr6O11) ასევე აქვს წინა პლანზე ორიენტირებული კუბური ბადისებრი სტრუქტურა, რომელიც შესაფერისია გასაპრიალებლად, მაშინ როდესაც სხვა ლანთანოიდულ იშვიათმიწა ოქსიდებს არ აქვთ გასაპრიალებელი უნარი. CeO2-ის კრისტალური სტრუქტურის შეცვლის გარეშე, მას შეუძლია გარკვეული დიაპაზონის ფარგლებში მასთან მყარი ხსნარის წარმოქმნა. მაღალი სისუფთავის ნანოცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი ფხვნილისთვის (VK-Ce01), რაც უფრო მაღალია ცერიუმის ოქსიდის (VK-Ce01) სისუფთავე, მით უფრო დიდია გაპრიალების უნარი და უფრო ხანგრძლივი მომსახურების ვადა, განსაკუთრებით მყარი მინისა და კვარცის ოპტიკური ლინზებისთვის დიდი ხნის განმავლობაში. ციკლური გაპრიალებისას მიზანშეწონილია მაღალი სისუფთავის ცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი ფხვნილის (VK-Ce01) გამოყენება.
ცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი ფხვნილის გამოყენება:
ცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი ფხვნილი (VK-Ce01), ძირითადად გამოიყენება მინის პროდუქტების გასაპრიალებლად, იგი ძირითადად გამოიყენება შემდეგ სფეროებში:
1. სათვალე, მინის ლინზების გაპრიალება;
2. ოპტიკური ლინზა, ოპტიკური მინა, ლინზა და ა.შ.;
3. მობილური ტელეფონის ეკრანის მინა, საათის ზედაპირი (საათის კარი) და ა.შ.;
4. LCD მონიტორი ყველა სახის LCD ეკრანით;
5. კრისტალები, ცხელი ბრილიანტები (ბარათები, ბრილიანტები ჯინსებზე), განათების ბურთები (დიდ დარბაზში ფუფუნების ჭაღები);
6. ბროლის ხელნაკეთობები;
7. ნეფრიტის ნაწილობრივი გაპრიალება
ცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი თანამედროვე წარმოებულები:
ცერიუმის ოქსიდის ზედაპირი დოპირებულია ალუმინით, რათა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს ოპტიკური მინის გაპრიალება.
UrbanMines Tech. Limited-ის ტექნოლოგიური კვლევისა და განვითარების დეპარტამენტმა შემოგვთავაზა, რომ გასაპრიალებელი ნაწილაკების შერევა და ზედაპირის მოდიფიკაცია წარმოადგენს CMP გაპრიალების ეფექტურობისა და სიზუსტის გაუმჯობესების ძირითად მეთოდებსა და მიდგომებს. რადგან ნაწილაკების თვისებების რეგულირება შესაძლებელია მრავალკომპონენტიანი ელემენტების შერევით, ხოლო გასაპრიალებელი სუსპენზიის დისპერსიული სტაბილურობა და გაპრიალების ეფექტურობა შეიძლება გაუმჯობესდეს ზედაპირის მოდიფიკაციით. TiO2-ით დოპირებული CeO2 ფხვნილის მომზადებისა და გაპრიალების ეფექტურობა 50%-ზე მეტით აუმჯობესებს გაპრიალების ეფექტურობას და ამავდროულად, ზედაპირის დეფექტებიც 80%-ით მცირდება. CeO2 ZrO2-ისა და SiO2 2CeO2 კომპოზიტური ოქსიდების სინერგიული გაპრიალების ეფექტი; ამიტომ, დოპირებული ცერიის მიკრო-ნანო კომპოზიტური ოქსიდების მომზადების ტექნოლოგიას დიდი მნიშვნელობა აქვს ახალი გასაპრიალებელი მასალების შემუშავებისა და გაპრიალების მექანიზმის განხილვისთვის. დოპირების რაოდენობის გარდა, სინთეზირებულ ნაწილაკებში დოპანტის მდგომარეობა და განაწილება ასევე დიდ გავლენას ახდენს მათ ზედაპირულ თვისებებსა და გაპრიალების შესრულებაზე.
მათ შორის, უფრო მიმზიდველია საფარის სტრუქტურის მქონე გასაპრიალებელი ნაწილაკების სინთეზი. ამიტომ, სინთეზური მეთოდებისა და პირობების შერჩევაც ძალიან მნიშვნელოვანია, განსაკუთრებით იმ მეთოდების, რომლებიც მარტივი და ეკონომიურია. ჰიდრატირებული ცერიუმის კარბონატის, როგორც ძირითადი ნედლეულის გამოყენებით, ალუმინით დოპირებული ცერიუმის ოქსიდის გასაპრიალებელი ნაწილაკები სინთეზირებული იქნა სველი მყარი ფაზის მექანოქიმიური მეთოდით. მექანიკური ძალის ზემოქმედებით, ჰიდრატირებული ცერიუმის კარბონატის დიდი ნაწილაკები შეიძლება დაიშალოს წვრილ ნაწილაკებად, ხოლო ალუმინის ნიტრატი რეაგირებს ამიაკის წყალთან ამორფული კოლოიდური ნაწილაკების წარმოქმნით. კოლოიდური ნაწილაკები ადვილად ემაგრება ცერიუმის კარბონატის ნაწილაკებს და გაშრობისა და კალცინაციის შემდეგ, ცერიუმის ოქსიდის ზედაპირზე შესაძლებელია ალუმინის დოპირების მიღწევა. ეს მეთოდი გამოყენებული იქნა ცერიუმის ოქსიდის ნაწილაკების სინთეზირებისთვის ალუმინის დოპირების სხვადასხვა რაოდენობით და დახასიათდა მათი გაპრიალების მახასიათებლები. ცერიუმის ოქსიდის ნაწილაკების ზედაპირზე შესაბამისი რაოდენობის ალუმინის დამატების შემდეგ, ზედაპირული პოტენციალის უარყოფითი მნიშვნელობა გაიზრდებოდა, რაც თავის მხრივ ქმნიდა უფსკრულს აბრაზიულ ნაწილაკებს შორის. არსებობს უფრო ძლიერი ელექტროსტატიკური მოგერიება, რაც ხელს უწყობს აბრაზიული სუსპენზიის სტაბილურობის გაუმჯობესებას. ამავდროულად, გაძლიერდება აბრაზიულ ნაწილაკებსა და დადებითად დამუხტულ რბილ ფენას შორის ურთიერთადსორბცია კულონის მიზიდულობის გზით, რაც დადებითად მოქმედებს აბრაზიულსა და გაპრიალებული მინის ზედაპირზე არსებულ რბილ ფენას შორის ურთიერთკონტაქტზე და ხელს უწყობს გაპრიალების სიჩქარის გაუმჯობესებას.