Szybki rozwój w dziedzinie informacji i optoelektroniki sprzyja ciągłemu unowocześnianiu technologii polerowania chemiczno-mechanicznego (CMP). Oprócz sprzętu i materiałów, uzyskanie ultraprecyzyjnych powierzchni jest w większym stopniu zależne od projektowania i przemysłowej produkcji wysokowydajnych cząstek ściernych, a także przygotowania odpowiedniej zawiesiny polerskiej. Wraz z ciągłym doskonaleniem wymagań dotyczących dokładności i wydajności obróbki powierzchni, wymagania dotyczące wysokowydajnych materiałów polerskich również stają się coraz wyższe. Dwutlenek ceru jest szeroko stosowany w precyzyjnej obróbce powierzchni urządzeń mikroelektronicznych i precyzyjnych elementów optycznych.
Proszek do polerowania tlenku ceru (VK-Ce01) ma zalety dużej zdolności cięcia, wysokiej wydajności polerowania, wysokiej dokładności polerowania, dobrej jakości polerowania, czystego środowiska pracy, niskiego poziomu zanieczyszczeń, długiej żywotności itp. i jest szeroko stosowany w Pole optycznego polerowania precyzyjnego i CMP itp. zajmuje niezwykle ważną pozycję.
Podstawowe właściwości tlenku ceru:
Cer, znany również jako tlenek ceru, jest tlenkiem ceru. W tym czasie wartościowość ceru wynosi +4, a wzór chemiczny to CeO2. Czysty produkt to biały ciężki proszek lub sześcienny kryształ, a zanieczyszczony produkt to proszek jasnożółty lub nawet różowy do czerwonawo-brązowego (ponieważ zawiera śladowe ilości lantanu, prazeodymu itp.). W temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem tlenek ceru jest stabilnym tlenkiem ceru. Cer może również tworzyć Ce2O3 o wartościowości +3, która jest niestabilna i tworzy stabilny CeO2 z O2. Tlenek ceru jest słabo rozpuszczalny w wodzie, zasadach i kwasach. Gęstość wynosi 7,132 g/cm3, temperatura topnienia wynosi 2600 ℃, a temperatura wrzenia 3500 ℃.
Mechanizm polerujący tlenku ceru
Twardość cząstek CeO2 nie jest wysoka. Jak pokazano w poniższej tabeli, twardość tlenku ceru jest znacznie niższa niż twardość diamentu i tlenku glinu, a także niższa niż twardość tlenku cyrkonu i tlenku krzemu, które są odpowiednikami tlenku żelaza. Dlatego też nie jest technicznie wykonalne polerowanie materiałów na bazie tlenku krzemu, takich jak szkło krzemianowe, szkło kwarcowe itp., cerem o niskiej twardości wyłącznie z mechanicznego punktu widzenia. Jednakże tlenek ceru jest obecnie preferowanym proszkiem polerskim do polerowania materiałów na bazie tlenku krzemu, a nawet materiałów na bazie azotku krzemu. Można zauważyć, że polerowanie tlenkiem ceru ma również inne skutki oprócz efektów mechanicznych. Twardość diamentu, który jest powszechnie stosowanym materiałem do szlifowania i polerowania, zwykle powoduje wakaty tlenowe w siatce CeO2, co zmienia jego właściwości fizykochemiczne i ma pewien wpływ na właściwości polerskie. Powszechnie stosowane proszki polerskie z tlenkiem ceru zawierają pewną ilość innych tlenków metali ziem rzadkich. Tlenek prazeodymu (Pr6O11) ma również sześcienną strukturę sieci skupioną wokół powierzchni, która nadaje się do polerowania, podczas gdy inne tlenki metali ziem rzadkich lantanowców nie mają zdolności polerowania. Nie zmieniając struktury krystalicznej CeO2, może on w pewnym zakresie tworzyć z nim stały roztwór. W przypadku proszku polerskiego nano-tlenku ceru o wysokiej czystości (VK-Ce01) im wyższa czystość tlenku ceru (VK-Ce01), tym większa zdolność polerowania i dłuższa żywotność, zwłaszcza w przypadku twardego szkła i kwarcowych soczewek optycznych dla długo. Do polerowania cyklicznego zaleca się stosowanie proszku polerskiego z tlenkiem ceru o wysokiej czystości (VK-Ce01).
Zastosowanie proszku polerskiego z tlenkiem ceru:
Proszek do polerowania tlenku ceru (VK-Ce01), stosowany głównie do polerowania wyrobów szklanych, stosowany jest głównie w następujących dziedzinach:
1. Okulary, polerowanie soczewek szklanych;
2. Soczewka optyczna, szkło optyczne, soczewka itp.;
3. Szkło ekranu telefonu komórkowego, powierzchnia zegarka (drzwi zegarka) itp.;
4. Monitor LCD wszelkiego rodzaju ekrany LCD;
5. Cyrkonie, gorące diamenty (karty, diamenty na dżinsach), kule oświetleniowe (luksusowe żyrandole w dużej sali);
6. Rzemiosło kryształowe;
7. Częściowe polerowanie jadeitu
Aktualne pochodne polerskie tlenku ceru:
Powierzchnia tlenku ceru jest domieszkowana aluminium, co znacznie poprawia jej polerowanie szkła optycznego.
Dział Badań i Rozwoju Technologii UrbanMines Tech. Limited, zaproponował, że mieszanie i modyfikacja powierzchni cząstek polerujących to główne metody i podejścia mające na celu poprawę wydajności i dokładności polerowania CMP. Ponieważ właściwości cząstek można regulować poprzez mieszanie elementów wieloskładnikowych, a stabilność dyspersji i skuteczność polerowania zawiesiny polerskiej można poprawić poprzez modyfikację powierzchni. Przygotowanie i polerowanie proszku CeO2 domieszkowanego TiO2 może poprawić skuteczność polerowania o ponad 50%, a jednocześnie wady powierzchniowe są również zmniejszone o 80%. Synergiczny efekt polerujący tlenków kompozytowych CeO2 ZrO2 i SiO2 2CeO2; dlatego też technologia wytwarzania domieszkowanych mikro-nano tlenków ceru ma ogromne znaczenie dla rozwoju nowych materiałów polerskich i dyskusji na temat mechanizmu polerowania. Oprócz ilości domieszki, stan i rozmieszczenie domieszki w syntetyzowanych cząstkach również znacząco wpływa na ich właściwości powierzchniowe i skuteczność polerowania.
Wśród nich atrakcyjniejsza jest synteza cząstek polerskich o strukturze okładzinowej. Dlatego bardzo ważny jest także dobór metod i warunków syntezy, zwłaszcza tych, które są proste i opłacalne. Stosując uwodniony węglan ceru jako główny surowiec, zsyntetyzowano cząstki polerujące tlenku ceru domieszkowanego glinem metodą mechanochemiczną na mokro w fazie stałej. Pod działaniem siły mechanicznej duże cząstki uwodnionego węglanu ceru można rozbić na drobne cząstki, natomiast azotan glinu reaguje z wodą amoniakalną, tworząc amorficzne cząstki koloidalne. Cząstki koloidalne łatwo łączą się z cząsteczkami węglanu ceru, a po wysuszeniu i kalcynacji można uzyskać domieszkę aluminium na powierzchni tlenku ceru. Metodą tą dokonano syntezy cząstek tlenku ceru z różną zawartością domieszki aluminium i scharakteryzowano ich właściwości polerskie. Po dodaniu odpowiedniej ilości glinu do powierzchni cząstek tlenku ceru zwiększała się ujemna wartość potencjału powierzchniowego, co z kolei powodowało powstanie szczeliny pomiędzy cząstkami ścierniwa. Występuje silniejsze odpychanie elektrostatyczne, co sprzyja poprawie stabilności zawiesiny ściernej. Jednocześnie wzmocniona zostanie również wzajemna adsorpcja między cząstkami ściernymi i dodatnio naładowaną miękką warstwą poprzez przyciąganie Coulomba, co jest korzystne dla wzajemnego kontaktu między materiałem ściernym a miękką warstwą na powierzchni polerowanego szkła i sprzyja poprawę szybkości polerowania.