Бързото развитие в областта на информацията и оптоелектрониката насърчи непрекъснатото актуализиране на технологията за химико-механично полиране (CMP). В допълнение към оборудването и материалите, придобиването на ултрависокопрецизни повърхности зависи повече от проектирането и промишленото производство на високоефективни абразивни частици, както и от подготовката на съответната полираща суспензия. И с непрекъснатото подобряване на изискванията за точност и ефективност на обработката на повърхностите, изискванията за високоефективни полиращи материали също стават все по-високи. Цериевият диоксид се използва широко в прецизната обработка на повърхности на микроелектронни устройства и прецизни оптични компоненти.
Полиращият прах от цериев оксид (VK-Ce01) има предимствата на силна режеща способност, висока ефективност на полиране, висока точност на полиране, добро качество на полиране, чиста работна среда, ниско замърсяване, дълъг експлоатационен живот и др., и се използва широко в областта на оптичното прецизно полиране и CMP и др., като заема изключително важно място.
Основни свойства на цериевия оксид:
Церият, известен още като цериев оксид, е оксид на церия. В този случай валентността на церия е +4, а химичната формула е CeO2. Чистият продукт е бял тежък прах или кубичен кристал, а нечистият продукт е светложълт или дори розов до червеникавокафяв прах (защото съдържа следи от лантан, празеодим и др.). При стайна температура и налягане церият е стабилен оксид на церия. Церият може също да образува +3 валентен Ce2O3, който е нестабилен и ще образува стабилен CeO2 с O2. Цериевият оксид е слабо разтворим във вода, основи и киселини. Плътността е 7,132 g/cm3, точката на топене е 2600℃, а точката на кипене е 3500℃.
Механизъм за полиране на цериев оксид
Твърдостта на частиците CeO2 не е висока. Както е показано в таблицата по-долу, твърдостта на цериевия оксид е много по-ниска от тази на диаманта и алуминиевия оксид, а също и по-ниска от тази на циркониевия оксид и силициевия оксид, които са еквивалентни на железния оксид. Следователно, технически не е възможно да се деполират материали на базата на силициев оксид, като силикатно стъкло, кварцово стъкло и др., с церий с ниска твърдост само от механична гледна точка. Въпреки това, цериевият оксид в момента е предпочитаният полиращ прах за полиране на материали на базата на силициев оксид или дори силициево-нитридни материали. Вижда се, че полирането с цериев оксид има и други ефекти освен механичните. Твърдостта на диаманта, който е често използван шлифовъчен и полиращ материал, обикновено има кислородни ваканции в решетката на CeO2, което променя неговите физични и химични свойства и има известно влияние върху полиращите свойства. Често използваните полиращи прахове на цериев оксид съдържат известно количество други редкоземни оксиди. Празеодимовият оксид (Pr6O11) също има гранецентрирана кубична решетъчна структура, която е подходяща за полиране, докато други лантанидни редкоземни оксиди нямат полираща способност. Без да променя кристалната структура на CeO2, той може да образува твърд разтвор с него в определен диапазон. При полиращ прах с високочист нано-цериев оксид (VK-CeO1), колкото по-висока е чистотата на цериевия оксид (VK-CeO1), толкова по-голяма е полиращата способност и по-дълъг е експлоатационният живот, особено за твърдо стъкло и кварцови оптични лещи за дълго време. При циклично полиране е препоръчително да се използва полиращ прах с високочист цериев оксид (VK-CeO1).
Нанасяне на полиращ прах от цериев оксид:
Полиращ прах от цериев оксид (VK-Ce01), използван главно за полиране на стъклени изделия, се използва главно в следните области:
1. Очила, полиране на стъклени лещи;
2. Оптична леща, оптично стъкло, леща и др.;
3. Стъкло на екрана на мобилен телефон, повърхност на часовника (врата на часовника) и др.;
4. LCD монитор, всички видове LCD екрани;
5. Стрази, горещи диаманти (картички, диаманти върху дънки), светещи топки (луксозни полилеи в голямата зала);
6. Кристални занаяти;
7. Частично полиране на нефрит
Настоящите полиращи производни на цериев оксид:
Повърхността на цериевия оксид е легирана с алуминий, за да се подобри значително полирането на оптичното стъкло.
Отделът за технологични изследвания и разработки на UrbanMines Tech. Limited предложи смесването и модификацията на повърхността на полиращите частици да бъдат основните методи и подходи за подобряване на ефективността и точността на полирането с CMP. Тъй като свойствата на частиците могат да бъдат настроени чрез смесване на многокомпонентни елементи, стабилността на дисперсията и ефективността на полиране на полиращата суспензия могат да бъдат подобрени чрез модификация на повърхността. Подготовката и полиращите характеристики на прах CeO2, легиран с TiO2, могат да подобрят ефективността на полиране с повече от 50%, като същевременно повърхностните дефекти се намаляват с 80%. Синергичният полиращ ефект на композитните оксиди CeO2, ZrO2 и SiO2·2CeO2; следователно, технологията за приготвяне на легирани микро-нано композитни оксиди от цериев диоксид е от голямо значение за разработването на нови полиращи материали и обсъждането на механизма на полиране. В допълнение към количеството на легиране, състоянието и разпределението на легиращата примес в синтезираните частици също силно влияят върху техните повърхностни свойства и полиращи характеристики.
Сред тях, синтезът на полиращи частици с облицовъчна структура е по-атрактивен. Следователно, изборът на методи и условия на синтез също е много важен, особено тези, които са прости и рентабилни. Използвайки хидратиран цериев карбонат като основна суровина, полиращи частици от легиран с алуминий цериев оксид бяха синтезирани чрез мокър твърдофазен механохимичен метод. Под действието на механична сила, големите частици от хидратиран цериев карбонат могат да се разцепят на фини частици, докато алуминиевият нитрат реагира с амонячна вода, за да образува аморфни колоидни частици. Колоидните частици лесно се прикрепят към частиците от цериев карбонат и след изсушаване и калциниране, върху повърхността на цериевия оксид може да се постигне легиране с алуминий. Този метод беше използван за синтезиране на частици от цериев оксид с различно количество легиране с алуминий и беше характеризирана тяхната полираща способност. След добавяне на подходящо количество алуминий към повърхността на частиците от цериев оксид, отрицателната стойност на повърхностния потенциал се увеличава, което от своя страна създава празнина между абразивните частици. Има по-силно електростатично отблъскване, което спомага за подобряване на стабилността на абразивната суспензия. В същото време, взаимната адсорбция между абразивните частици и положително заредения мек слой чрез кулоново привличане също ще бъде засилена, което е благоприятно за взаимния контакт между абразива и мекия слой върху повърхността на полираното стъкло и насърчава подобряването на скоростта на полиране.