Perkembangan pesat dalam bidang maklumat dan optoelektronik telah menggalakkan pengemaskinian berterusan teknologi penggilapan mekanikal kimia (CMP). Selain peralatan dan bahan, pemerolehan permukaan berketepatan tinggi lebih bergantung pada reka bentuk dan pengeluaran perindustrian zarah kasar berkecekapan tinggi, serta penyediaan buburan penggilap yang sepadan. Dan dengan peningkatan berterusan keperluan ketepatan dan kecekapan pemprosesan permukaan, keperluan untuk bahan penggilap berkecekapan tinggi juga semakin tinggi. Serium dioksida telah digunakan secara meluas dalam pemesinan ketepatan permukaan peranti mikroelektronik dan komponen optik berketepatan.
Serbuk penggilap cerium oksida (VK-Ce01) mempunyai kelebihan keupayaan pemotongan yang kuat, kecekapan penggilapan yang tinggi, ketepatan penggilapan yang tinggi, kualiti penggilapan yang baik, persekitaran operasi yang bersih, pencemaran yang rendah, jangka hayat yang panjang, dan sebagainya, dan digunakan secara meluas dalam penggilapan ketepatan optik dan CMP, dan sebagainya. Bidang ini menduduki kedudukan yang sangat penting.
Sifat asas cerium oksida:
Ceria, juga dikenali sebagai cerium oksida, ialah oksida cerium. Pada masa ini, valens cerium ialah +4, dan formula kimianya ialah CeO2. Produk tulennya ialah serbuk pekat putih atau kristal kubik, dan produk tidak tulennya ialah serbuk kuning muda atau merah jambu hingga perang kemerahan (kerana ia mengandungi sedikit lantanum, praseodimium, dll.). Pada suhu dan tekanan bilik, ceria ialah oksida cerium yang stabil. Cerium juga boleh membentuk valens +3 Ce2O3, yang tidak stabil dan akan membentuk CeO2 yang stabil dengan O2. Cerium oksida sedikit larut dalam air, alkali dan asid. Ketumpatannya ialah 7.132 g/cm3, takat lebur ialah 2600℃, dan takat didih ialah 3500℃.
Mekanisme penggilapan cerium oksida
Kekerasan zarah CeO2 tidak tinggi. Seperti yang ditunjukkan dalam jadual di bawah, kekerasan cerium oksida jauh lebih rendah daripada berlian dan aluminium oksida, dan juga lebih rendah daripada zirkonium oksida dan silikon oksida, yang bersamaan dengan ferik oksida. Oleh itu, secara teknikalnya, tidak boleh dilakukan untuk menggilap bahan berasaskan silikon oksida, seperti kaca silikat, kaca kuarza, dan sebagainya, dengan ceria dengan kekerasan yang rendah dari sudut pandangan mekanikal sahaja. Walau bagaimanapun, cerium oksida kini merupakan serbuk penggilap pilihan untuk menggilap bahan berasaskan silikon oksida atau bahan silikon nitrida. Dapat dilihat bahawa penggilapan cerium oksida juga mempunyai kesan lain selain kesan mekanikal. Kekerasan berlian, yang merupakan bahan pengisaran dan penggilap yang biasa digunakan, biasanya mempunyai kekosongan oksigen dalam kekisi CeO2, yang mengubah sifat fizikal dan kimianya dan mempunyai kesan tertentu terhadap sifat penggilapan. Serbuk penggilap cerium oksida yang biasa digunakan mengandungi sejumlah oksida nadir bumi yang lain. Praseodimium oksida (Pr6O11) juga mempunyai struktur kekisi kubik berpusatkan muka, yang sesuai untuk penggilapan, manakala oksida nadir bumi lantanida yang lain tidak mempunyai keupayaan penggilapan. Tanpa mengubah struktur kristal CeO2, ia boleh membentuk larutan pepejal dengannya dalam julat tertentu. Untuk serbuk penggilap nano-serium oksida ketulenan tinggi (VK-Ce01), semakin tinggi ketulenan serium oksida (VK-Ce01), semakin besar keupayaan penggilapan dan hayat perkhidmatan yang lebih lama, terutamanya untuk kanta optik kaca keras dan kuarza untuk masa yang lama. Apabila penggilapan kitaran, adalah dinasihatkan untuk menggunakan serbuk penggilap serium oksida ketulenan tinggi (VK-Ce01).
Penggunaan serbuk penggilap cerium oksida:
Serbuk penggilap serium oksida (VK-Ce01), terutamanya digunakan untuk menggilap produk kaca, ia digunakan terutamanya dalam bidang berikut:
1. Cermin mata, penggilapan kanta kaca;
2. Kanta optik, kaca optik, kanta, dsb.;
3. Kaca skrin telefon bimbit, permukaan jam tangan (pintu jam tangan), dsb.;
4. Monitor LCD semua jenis skrin LCD;
5. Berlian batu, berlian panas (kad, berlian pada seluar jeans), bola lampu (candelier mewah di dewan besar);
6. Kraftangan kristal;
7. Penggilapan separa jed
Derivatif penggilap cerium oksida semasa:
Permukaan cerium oksida disalut dengan aluminium untuk meningkatkan penggilapan kaca optik dengan ketara.
Jabatan Penyelidikan dan Pembangunan Teknologi UrbanMines Tech. Limited, mencadangkan bahawa penggabungan dan pengubahsuaian permukaan zarah penggilap adalah kaedah dan pendekatan utama untuk meningkatkan kecekapan dan ketepatan penggilapan CMP. Kerana sifat zarah boleh ditala melalui penggabungan elemen berbilang komponen, kestabilan penyebaran dan kecekapan penggilapan buburan penggilap boleh diperbaiki melalui pengubahsuaian permukaan. Prestasi penyediaan dan penggilapan serbuk CeO2 yang didop dengan TiO2 boleh meningkatkan kecekapan penggilapan sebanyak lebih daripada 50%, dan pada masa yang sama, kecacatan permukaan juga dikurangkan sebanyak 80%. Kesan penggilapan sinergi oksida komposit CeO2 ZrO2 dan SiO2 2CeO2; oleh itu, teknologi penyediaan oksida komposit mikro-nano ceria yang didop adalah sangat penting untuk pembangunan bahan penggilap baharu dan perbincangan tentang mekanisme penggilapan. Selain jumlah penggilapan, keadaan dan taburan penggilap dalam zarah yang disintesis juga sangat mempengaruhi sifat permukaan dan prestasi penggilapannya.
Antaranya, sintesis zarah penggilap dengan struktur pelapisan adalah lebih menarik. Oleh itu, pemilihan kaedah dan keadaan sintetik juga sangat penting, terutamanya kaedah yang mudah dan kos efektif. Menggunakan cerium karbonat terhidrat sebagai bahan mentah utama, zarah penggilap cerium oksida yang didop aluminium telah disintesis melalui kaedah mekanokimia fasa pepejal basah. Di bawah tindakan daya mekanikal, zarah besar cerium karbonat terhidrat boleh dibelah menjadi zarah halus, manakala aluminium nitrat bertindak balas dengan air ammonia untuk membentuk zarah koloid amorfus. Zarah koloid mudah dilekatkan pada zarah cerium karbonat, dan selepas pengeringan dan pengkalsinan, doping aluminium boleh dicapai pada permukaan cerium oksida. Kaedah ini digunakan untuk mensintesis zarah cerium oksida dengan jumlah doping aluminium yang berbeza, dan prestasi penggilapannya dicirikan. Selepas jumlah aluminium yang sesuai ditambah pada permukaan zarah cerium oksida, nilai negatif potensi permukaan akan meningkat, yang seterusnya menjadikan jurang antara zarah-zarah yang kasar. Terdapat tolakan elektrostatik yang lebih kuat, yang menggalakkan peningkatan kestabilan penggantungan kasar. Pada masa yang sama, penjerapan bersama antara zarah-zarah kasar dan lapisan lembut bercas positif melalui tarikan Coulomb juga akan diperkukuhkan, yang memberi manfaat kepada sentuhan bersama antara lapisan kasar dan lembut pada permukaan kaca yang digilap, dan menggalakkan peningkatan kadar penggilapan.