Rýchly rozvoj v oblasti informácií a optoelektroniky podporil neustálu aktualizáciu technológie chemicko-mechanického leštenia (CMP). Okrem zariadení a materiálov je získavanie ultra presných povrchov viac závislé od návrhu a priemyselnej výroby vysokoúčinných abrazívnych častíc, ako aj od prípravy zodpovedajúcej leštiacej suspenzie. A s neustálym zlepšovaním požiadaviek na presnosť a účinnosť povrchového spracovania sa zvyšujú aj požiadavky na vysokoúčinné leštiace materiály. Oxid céru sa široko používa pri presnom povrchovom obrábaní mikroelektronických zariadení a presných optických komponentov.
Leštiaci prášok na báze oxidu céru (VK-Ce01) má výhody silnej reznej schopnosti, vysokej leštiacej účinnosti, vysokej presnosti leštenia, dobrej kvality leštenia, čistého prevádzkového prostredia, nízkeho znečistenia, dlhej životnosti atď. A je široko používaný v oblasti optického presného leštenia a CMP atď., kde zaujíma mimoriadne dôležité miesto.
Základné vlastnosti oxidu céru:
Céria, tiež známa ako oxid céru, je oxid céru. V tomto čase je valencia céru +4 a chemický vzorec je CeO2. Čistý produkt je biely ťažký prášok alebo kubický kryštál a nečistý produkt je svetložltý alebo dokonca ružový až červenohnedý prášok (pretože obsahuje stopové množstvá lantánu, prazeodýmu atď.). Pri izbovej teplote a tlaku je céria stabilným oxidom céru. Cér môže tiež tvoriť Ce2O3 s +3 valenciou, ktorý je nestabilný a s O2 tvorí stabilný CeO2. Oxid céru je mierne rozpustný vo vode, zásadách a kyselinách. Hustota je 7,132 g/cm3, teplota topenia je 2600 ℃ a teplota varu je 3500 ℃.
Mechanizmus leštenia oxidu céru
Tvrdosť častíc CeO2 nie je vysoká. Ako je uvedené v tabuľke nižšie, tvrdosť oxidu céru je oveľa nižšia ako tvrdosť diamantu a oxidu hlinitého a tiež nižšia ako tvrdosť oxidu zirkoničitého a oxidu kremičitého, ktoré sú ekvivalentné oxidu železitému. Preto nie je technicky možné odleštiť materiály na báze oxidu kremičitého, ako je silikátové sklo, kremenné sklo atď., cérom s nízkou tvrdosťou iba z mechanického hľadiska. Oxid céru je však v súčasnosti preferovaným leštiacim práškom na leštenie materiálov na báze oxidu kremičitého alebo dokonca materiálov z nitridu kremičitého. Je zrejmé, že leštenie oxidom céru má okrem mechanických účinkov aj iné účinky. Tvrdosť diamantu, ktorý je bežne používaným brúsnym a leštiacim materiálom, má zvyčajne v mriežke CeO2 voľné miesta kyslíka, čo mení jeho fyzikálne a chemické vlastnosti a má určitý vplyv na leštiace vlastnosti. Bežne používané leštiace prášky oxidu céru obsahujú určité množstvo iných oxidov vzácnych zemín. Oxid prazeodýmu (Pr6O11) má tiež plošne centrovanú kubickú mriežkovú štruktúru, ktorá je vhodná na leštenie, zatiaľ čo iné lantanoidové oxidy vzácnych zemín nemajú leštiacu schopnosť. Bez zmeny kryštálovej štruktúry CeO2 s ním môže tvoriť pevný roztok v určitom rozsahu. V prípade leštiaceho prášku s vysoko čistým nano-oxidom céru (VK-CeO1) platí, že čím vyššia je čistota oxidu céru (VK-CeO1), tým väčšia je leštiaca schopnosť a dlhšia je životnosť, najmä pri dlhodobom používaní tvrdého skla a kremenných optických šošoviek. Pri cyklickom leštení sa odporúča použiť leštiaci prášok s vysoko čistým oxidom céru (VK-CeO1).
Aplikácia leštiaceho prášku z oxidu céru:
Leštiaci prášok z oxidu céru (VK-Ce01), používaný hlavne na leštenie sklenených výrobkov, sa používa hlavne v nasledujúcich oblastiach:
1. Okuliare, leštenie sklenených šošoviek;
2. Optická šošovka, optické sklo, šošovka atď.;
3. Sklo obrazovky mobilného telefónu, povrch hodiniek (dvierka hodiniek) atď.;
4. LCD monitor všetkých druhov LCD obrazoviek;
5. Kamienky, horúce diamanty (karty, diamanty na džínsoch), svetelné gule (luxusné lustre vo veľkej sále);
6. Krištáľové remeslá;
7. Čiastočné leštenie nefritu
Súčasné leštiace deriváty oxidu céru:
Povrch oxidu céru je dopovaný hliníkom, aby sa výrazne zlepšilo leštenie optického skla.
Oddelenie technologického výskumu a vývoja spoločnosti UrbanMines Tech. Limited navrhlo, že zmiešavanie a modifikácia povrchu leštiacich častíc sú hlavnými metódami a prístupmi na zlepšenie účinnosti a presnosti leštenia CMP. Vlastnosti častíc je možné vyladiť zmiešaním viaczložkových prvkov a modifikáciou povrchu je možné zlepšiť stabilitu disperzie a účinnosť leštenia leštiacej suspenzie. Príprava a leštiaci výkon prášku CeO2 dopovaného TiO2 môže zlepšiť účinnosť leštenia o viac ako 50 % a zároveň sa povrchové defekty znížia o 80 %. Synergický leštiaci účinok kompozitných oxidov CeO2, ZrO2 a SiO2·2CeO2; preto má technológia prípravy dopovaných mikro-nano kompozitných oxidov céru veľký význam pre vývoj nových leštiacich materiálov a diskusiu o mechanizme leštenia. Okrem množstva dopovania, stav a rozloženie dopantu v syntetizovaných časticiach tiež výrazne ovplyvňuje ich povrchové vlastnosti a leštiaci výkon.
Medzi nimi je atraktívnejšia syntéza leštiacich častíc s plátovacou štruktúrou. Preto je veľmi dôležitý aj výber syntetických metód a podmienok, najmä tých metód, ktoré sú jednoduché a nákladovo efektívne. Použitím hydratovaného uhličitanu céru ako hlavnej suroviny boli leštiace častice oxidu céru dopovaného hliníkom syntetizované mokrou mechanochemickou metódou v tuhej fáze. Pôsobením mechanickej sily sa veľké častice hydratovaného uhličitanu céru môžu štiepiť na jemné častice, zatiaľ čo dusičnan hlinitý reaguje s amoniakovou vodou za vzniku amorfných koloidných častíc. Koloidné častice sa ľahko pripájajú k časticiam uhličitanu céru a po vysušení a kalcinácii je možné na povrchu oxidu céru dosiahnuť dopovanie hliníkom. Táto metóda bola použitá na syntézu častíc oxidu céru s rôznym množstvom dopovania hliníkom a bol charakterizovaný ich leštiaci výkon. Po pridaní vhodného množstva hliníka na povrch častíc oxidu céru sa zvýšila záporná hodnota povrchového potenciálu, čo následne vytvorilo medzeru medzi abrazívnymi časticami. Dochádza k silnejšiemu elektrostatickému odpudzovaniu, čo podporuje zlepšenie stability abrazívnej suspenzie. Zároveň sa posilní vzájomná adsorpcia medzi abrazívnymi časticami a kladne nabitou mäkkou vrstvou prostredníctvom Coulombovej príťažlivosti, čo je prospešné pre vzájomný kontakt medzi abrazívom a mäkkou vrstvou na povrchu lešteného skla a podporuje zlepšenie rýchlosti leštenia.