Dezvoltarea rapidă în domeniile informației și optoelectronicii a promovat actualizarea continuă a tehnologiei de lustruire chimico-mecanică (CMP). Pe lângă echipamente și materiale, achiziționarea de suprafețe de ultra-înaltă precizie depinde mai mult de proiectarea și producția industrială a particulelor abrazive de înaltă eficiență, precum și de prepararea suspensiei de lustruire corespunzătoare. Și odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de precizie și eficiență pentru prelucrarea suprafețelor, cerințele pentru materialele de lustruire de înaltă eficiență devin, de asemenea, din ce în ce mai mari. Dioxidul de ceriu a fost utilizat pe scară largă în prelucrarea de precizie a suprafețelor dispozitivelor microelectronice și a componentelor optice de precizie.
Pulberea de lustruit cu oxid de ceriu (VK-Ce01) are avantajele unei capacități puternice de tăiere, eficienței ridicate a lustruirii, preciziei ridicate a lustruirii, calității bune a lustruirii, mediului de operare curat, poluării reduse, duratei lungi de viață etc. și este utilizată pe scară largă în lustruirea optică de precizie și în domeniul CMP etc., ocupând o poziție extrem de importantă.
Proprietățile de bază ale oxidului de ceriu:
Ceriul, cunoscut și sub numele de oxid de ceriu, este un oxid de ceriu. În acest moment, valența ceriului este +4, iar formula chimică este CeO2. Produsul pur este o pulbere albă grea sau un cristal cubic, iar produsul impur este o pulbere de culoare galben deschis sau chiar roz până la roșu-maroniu (deoarece conține urme de lantan, praseodim etc.). La temperatura și presiunea camerei, ceriul este un oxid de ceriu stabil. Ceriul poate forma, de asemenea, Ce2O3 cu valență +3, care este instabil și va forma CeO2 stabil cu O2. Oxidul de ceriu este puțin solubil în apă, alcali și acid. Densitatea este de 7,132 g/cm3, punctul de topire este de 2600℃, iar punctul de fierbere este de 3500℃.
Mecanismul de lustruire al oxidului de ceriu
Duritatea particulelor de CeO2 nu este ridicată. După cum se arată în tabelul de mai jos, duritatea oxidului de ceriu este mult mai mică decât cea a diamantului și oxidului de aluminiu și, de asemenea, mai mică decât cea a oxidului de zirconiu și oxidului de siliciu, care este echivalent cu oxidul feric. Prin urmare, nu este fezabil din punct de vedere tehnic să se depolizeze materiale pe bază de oxid de siliciu, cum ar fi sticla de silicat, sticla de cuarț etc., cu ceriu cu duritate scăzută doar din punct de vedere mecanic. Cu toate acestea, oxidul de ceriu este în prezent pulberea de lustruit preferată pentru lustruirea materialelor pe bază de oxid de siliciu sau chiar a materialelor de nitrură de siliciu. Se poate observa că lustruirea oxidului de ceriu are și alte efecte pe lângă efectele mecanice. Duritatea diamantului, care este un material de șlefuire și lustruire utilizat în mod obișnuit, prezintă de obicei locuri libere de oxigen în rețeaua CeO2, ceea ce îi modifică proprietățile fizice și chimice și are un anumit impact asupra proprietăților de lustruire. Pulberile de lustruire cu oxid de ceriu utilizate în mod obișnuit conțin o anumită cantitate de alți oxizi de pământuri rare. Oxidul de praseodim (Pr6O11) are, de asemenea, o structură de rețea cubică cu fețe centrate, care este potrivită pentru lustruire, în timp ce alți oxizi de pământuri rare lantanide nu au capacitate de lustruire. Fără a modifica structura cristalină a CeO2, acesta poate forma o soluție solidă într-un anumit interval. În cazul pulberii de lustruire cu nano-oxid de ceriu de înaltă puritate (VK-Ce01), cu cât puritatea oxidului de ceriu (VK-Ce01) este mai mare, cu atât capacitatea de lustruire este mai mare și durata de viață mai lungă, în special pentru lentilele optice din sticlă dură și cuarț pentru o perioadă lungă de timp. La lustruirea ciclică, se recomandă utilizarea pulberii de lustruire cu oxid de ceriu de înaltă puritate (VK-Ce01).
Aplicarea pulberii de lustruit cu oxid de ceriu:
Pulberea de lustruit cu oxid de ceriu (VK-Ce01), utilizată în principal pentru lustruirea produselor din sticlă, este utilizată în principal în următoarele domenii:
1. Ochelari, lustruirea lentilelor de sticlă;
2. Lentilă optică, sticlă optică, lentilă etc.;
3. Sticla ecranului telefonului mobil, suprafața ceasului (ușița ceasului) etc.;
4. Monitor LCD pentru toate tipurile de ecrane LCD;
5. Strasuri, diamante fierbinți (cărți poștale, diamante pe blugi), globuri iluminate (candelabre de lux în holul mare);
6. Meșteșuguri din cristale;
7. Lustruirea parțială a jadului
Derivații actuali de lustruire ai oxidului de ceriu:
Suprafața oxidului de ceriu este dopată cu aluminiu pentru a îmbunătăți semnificativ lustruirea sticlei optice.
Departamentul de Cercetare și Dezvoltare Tehnologică al UrbanMines Tech. Limited a propus ca amestecarea și modificarea suprafeței particulelor de lustruire să fie principalele metode și abordări pentru îmbunătățirea eficienței și preciziei lustruirii CMP. Deoarece proprietățile particulelor pot fi reglate prin amestecarea elementelor multi-componente, stabilitatea dispersiei și eficiența lustruirii suspensiei de lustruire pot fi îmbunătățite prin modificarea suprafeței. Performanța de preparare și lustruire a pulberii de CeO2 dopate cu TiO2 poate îmbunătăți eficiența lustruirii cu peste 50% și, în același timp, defectele de suprafață sunt reduse și cu 80%. Efectul sinergic de lustruire al oxizilor compoziti CeO2 ZrO2 și SiO2 2CeO2; prin urmare, tehnologia de preparare a oxizilor compoziti micro-nano dopați cu ceriu este de mare importanță pentru dezvoltarea de noi materiale de lustruire și discutarea mecanismului de lustruire. Pe lângă cantitatea de dopat, starea și distribuția dopantului în particulele sintetizate afectează, de asemenea, în mare măsură proprietățile suprafeței și performanța de lustruire a acestora.
Printre acestea, sinteza particulelor de lustruire cu structură de înveliș este mai atractivă. Prin urmare, selecția metodelor și condițiilor sintetice este, de asemenea, foarte importantă, în special a acelor metode simple și rentabile. Folosind carbonatul de ceriu hidratat ca materie primă principală, particulele de lustruire de oxid de ceriu dopate cu aluminiu au fost sintetizate prin metoda mecanochimică în fază solidă umedă. Sub acțiunea forței mecanice, particulele mari de carbonat de ceriu hidratat pot fi scindate în particule fine, în timp ce nitratul de aluminiu reacționează cu apa cu amoniac pentru a forma particule coloidale amorfe. Particulele coloidale se atașează ușor de particulele de carbonat de ceriu, iar după uscare și calcinare, se poate obține doparea cu aluminiu pe suprafața oxidului de ceriu. Această metodă a fost utilizată pentru a sintetiza particule de oxid de ceriu cu diferite cantități de dopare cu aluminiu, iar performanța lor de lustruire a fost caracterizată. După adăugarea unei cantități adecvate de aluminiu la suprafața particulelor de oxid de ceriu, valoarea negativă a potențialului de suprafață a crescut, ceea ce, la rândul său, a creat un spațiu între particulele abrazive. Există o repulsie electrostatică mai puternică, ceea ce promovează îmbunătățirea stabilității suspensiei abrazive. În același timp, adsorbția reciprocă dintre particulele abrazive și stratul moale încărcat pozitiv prin atracția Coulomb va fi, de asemenea, consolidată, ceea ce este benefic pentru contactul reciproc dintre abraziv și stratul moale pe suprafața sticlei lustruite și promovează îmbunătățirea ratei de lustruire.