Dezvoltarea rapidă în domeniile informației și optoelectronică a promovat actualizarea continuă a tehnologiei de lustruire chimică mecanică (CMP). Pe lângă echipamente și materiale, achiziționarea suprafețelor de ultra-înaltă precizie depinde mai mult de proiectarea și producția industrială de particule abrazive de înaltă eficiență, precum și de prepararea șlamului de lustruire corespunzătoare. Și odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de acuratețe și eficiență a prelucrării suprafeței, cerințele pentru materiale de lustruire de înaltă eficiență sunt, de asemenea, din ce în ce mai mari. Dioxidul de ceriu a fost utilizat pe scară largă în prelucrarea de precizie a suprafeței dispozitivelor microelectronice și a componentelor optice de precizie.
Pulberea de lustruit cu oxid de ceriu (VK-Ce01) are avantajele unei capacități puternice de tăiere, eficiență ridicată de lustruire, precizie ridicată a lustruirii, calitate bună a lustruirii, mediu de operare curat, poluare scăzută, durată lungă de viață etc. și este utilizată pe scară largă în Lustruirea optică de precizie și CMP etc. ocupă o poziție extrem de importantă.
Proprietățile de bază ale oxidului de ceriu:
Ceria, cunoscută 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 pulbere albă grea sau cristal cubic, iar produsul impur este pulbere galben deschis sau chiar roz până la maro-roșcat (deoarece conține urme de lantan, praseodim etc.). La temperatura și presiunea camerei, ceria este un oxid stabil de ceriu. Ceriul poate forma de asemenea +3 valență Ce2O3, care este instabil și va forma CeO2 stabil cu O2. Oxidul de ceriu este ușor 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 a oxidului de ceriu
Duritatea particulelor de CeO2 nu este mare. După cum se arată în tabelul de mai jos, duritatea oxidului de ceriu este mult mai mică decât cea a diamantului și a oxidului de aluminiu și, de asemenea, mai mică decât cea a oxidului de zirconiu și a oxidului de siliciu, care este echivalent cu oxidul feric. Prin urmare, nu este fezabilă din punct de vedere tehnic să depolezi materialele pe bază de oxid de siliciu, cum ar fi sticla silicată, sticla de cuarț etc., cu ceria cu duritate scăzută numai din punct de vedere mecanic. Cu toate acestea, oxidul de ceriu este în prezent pulberea de lustruire preferată pentru lustruirea materialelor pe bază de oxid de siliciu sau chiar a materialelor cu nitrură de siliciu. Se poate observa că lustruirea cu oxid de ceriu are și alte efecte pe lângă efectele mecanice. Duritatea diamantului, care este un material de șlefuire și lustruire utilizat în mod obișnuit, are de obicei locuri libere de oxigen în rețeaua CeO2, care își schimbă 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 cu rețea cubică centrată pe față, care este potrivită pentru lustruire, în timp ce alți oxizi de pământuri rare lantanide nu au capacitatea de lustruire. Fără a schimba structura cristalină a CeO2, acesta poate forma o soluție solidă cu acesta într-un anumit interval. Pentru pulberea de lustruire cu nano-oxid de ceriu de înaltă puritate (VK-Ce01), cu cât puritatea oxidului de ceriu este mai mare (VK-Ce01), cu atât este mai mare capacitatea de lustruire și durata de viață mai lungă, în special pentru sticlă tare și lentile optice de cuarț pentru o perioadă lungă de timp. Când lustruiți ciclic, este recomandabil să utilizați pulbere de lustruire cu oxid de ceriu de înaltă puritate (VK-Ce01).
Aplicarea pulberii de lustruit cu oxid de ceriu:
Pulbere 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, lustruire lentile de sticla;
2. Lentila optică, sticlă optică, lentilă etc.;
3. Sticlă pentru ecranul telefonului mobil, suprafața ceasului (ușa ceasului), etc.;
4. Monitor LCD tot felul de ecran LCD;
5. Strasuri, diamante fierbinți (carduri, diamante pe blugi), bile de iluminat (candelabre de lux în sala mare);
6. Meșteșuguri din cristal;
7. Lustruirea parțială a jadului
Derivații actuali de lustruire a 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 că amestecarea și modificarea suprafeței particulelor de lustruire sunt principalele metode și abordări pentru a îmbunătăți eficiența și acuratețea lustruirii CMP. Deoarece proprietățile particulelor pot fi reglate prin combinarea elementelor multicomponente, iar stabilitatea dispersiei și eficiența de lustruire a șlamului de lustruire pot fi îmbunătățite prin modificarea suprafeței. Performanța de pregătire și lustruire a pulberii de CeO2 dopată cu TiO2 poate îmbunătăți eficiența lustruirii cu mai mult de 50% și, în același timp, defectele de suprafață sunt, de asemenea, reduse cu 80%. Efectul de lustruire sinergic al oxizilor compoziți CeO2 ZrO2 și SiO2 2CeO2; prin urmare, tehnologia de preparare a oxizilor compoziți micro-nano de ceria dopați este de mare importanță pentru dezvoltarea de noi materiale de lustruire și discuția despre mecanismul de lustruire. Pe lângă cantitatea de dopare, starea și distribuția dopantului în particulele sintetizate afectează, de asemenea, foarte mult proprietățile suprafeței și performanța de lustruire.
Printre acestea, sinteza particulelor de lustruire cu structură de placare este mai atractivă. Prin urmare, selecția metodelor și condițiilor sintetice este, de asemenea, foarte importantă, în special acele metode care sunt simple și rentabile. Folosind carbonatul de ceriu hidratat ca materie primă principală, particulele de lustruire cu oxid de ceriu dopat cu aluminiu au fost sintetizate prin metoda mecanochimică umedă în fază solidă. Sub acțiunea forței mecanice, particulele mari de carbonat de ceriu hidratat pot fi scindate în particule fine, în timp ce azotatul de aluminiu reacționează cu apa de amoniac pentru a forma particule coloidale amorfe. Particulele coloidale se atașează cu ușurință la particulele de carbonat de ceriu și, după uscare și calcinare, se poate obține dopajul cu aluminiu pe suprafața oxidului de ceriu. Această metodă a fost folosită pentru a sintetiza particule de oxid de ceriu cu diferite cantități de dopaj de aluminiu, iar performanța lor de lustruire a fost caracterizată. După ce s-a adăugat o cantitate adecvată de aluminiu la suprafața particulelor de oxid de ceriu, valoarea negativă a potențialului de suprafață ar crește, ceea ce la rândul său a făcut decalajul dintre particulele abrazive. Există o repulsie electrostatică mai puternică, care promovează îmbunătățirea stabilității suspensiei abrazive. În același timp, va fi întărită și adsorbția reciprocă dintre particulele abrazive și stratul moale încărcat pozitiv prin atracția Coulomb, ceea ce este benefic pentru contactul reciproc dintre abraziv și stratul moale de pe suprafața sticlei lustruite și promovează îmbunătățirea ratei de lustruire.