Den hurtige udvikling inden for information og optoelektronik har fremmet den løbende opdatering af kemisk-mekanisk poleringsteknologi (CMP). Ud over udstyr og materialer er anskaffelsen af ultra-højpræcisionsoverflader i stigende grad afhængig af design og industriel produktion af højeffektive slibepartikler samt fremstillingen af den tilsvarende poleringsopslæmning. Og med den løbende forbedring af kravene til overfladebehandlingens nøjagtighed og effektivitet bliver kravene til højeffektive poleringsmaterialer også højere og højere. Ceriumdioxid er blevet meget anvendt i overfladepræcisionsbearbejdning af mikroelektroniske enheder og præcisionsoptiske komponenter.
Ceriumoxidpoleringspulver (VK-Ce01) har fordelene ved stærk skæreevne, høj poleringseffektivitet, høj poleringsnøjagtighed, god poleringskvalitet, rent driftsmiljø, lav forurening, lang levetid osv., og det er meget anvendt inden for optisk præcisionspolering og CMP osv., og indtager en ekstremt vigtig position.
Grundlæggende egenskaber ved ceriumoxid:
Ceria, også kendt som ceriumoxid, er et oxid af cerium. På dette tidspunkt er ceriums valens +4, og den kemiske formel er CeO2. Det rene produkt er et hvidt, tungt pulver eller kubisk krystal, og det urene produkt er et lysegult eller endda lyserødt til rødbrunt pulver (fordi det indeholder spormængder af lanthan, praseodym osv.). Ved stuetemperatur og -tryk er ceria et stabilt oxid af cerium. Cerium kan også danne +3 valens Ce2O3, som er ustabil og vil danne stabil CeO2 med O2. Ceriumoxid er let opløseligt i vand, alkali og syre. Densiteten er 7,132 g/cm3, smeltepunktet er 2600 ℃, og kogepunktet er 3500 ℃.
Poleringsmekanisme for ceriumoxid
Hårdheden af CeO2-partikler er ikke høj. Som vist i tabellen nedenfor er hårdheden af ceriumoxid meget lavere end hårdheden af diamant og aluminiumoxid, og også lavere end hårdheden af zirconiumoxid og siliciumoxid, hvilket svarer til jernoxid. Det er derfor ikke teknisk muligt at afpolere siliciumoxidbaserede materialer, såsom silikatglas, kvartsglas osv., med ceria med lav hårdhed udelukkende fra et mekanisk synspunkt. Ceriumoxid er dog i øjeblikket det foretrukne poleringspulver til polering af siliciumoxidbaserede materialer eller endda siliciumnitridmaterialer. Det kan ses, at ceriumoxidpolering også har andre effekter ud over mekaniske effekter. Hårdheden af diamant, som er et almindeligt anvendt slibe- og poleringsmateriale, har normalt iltvakuum i CeO2-gitteret, hvilket ændrer dets fysiske og kemiske egenskaber og har en vis indflydelse på poleringsegenskaberne. Almindeligt anvendte ceriumoxidpoleringspulvere indeholder en vis mængde andre sjældne jordartsoxider. Praseodymoxid (Pr6O11) har også en fladecentreret kubisk gitterstruktur, som er egnet til polering, mens andre lanthanid-sjældne jordartsoxider ikke har nogen poleringsevne. Uden at ændre CeO2's krystalstruktur kan det danne en fast opløsning med det inden for et vist område. For poleringspulver af høj renhed af nano-ceriumoxid (VK-Ce01) gælder, at jo højere renheden af ceriumoxid (VK-Ce01) er, desto større er poleringsevnen og desto længere levetid, især for hårde glas- og kvartslinser i lang tid. Ved cyklisk polering anbefales det at bruge poleringspulver af høj renhed af ceriumoxid (VK-Ce01).
Anvendelse af ceriumoxid poleringspulver:
Ceriumoxidpoleringspulver (VK-Ce01), der hovedsageligt anvendes til polering af glasprodukter, anvendes hovedsageligt inden for følgende områder:
1. Briller, polering af glaslinser;
2. Optisk linse, optisk glas, linse osv.;
3. Mobiltelefonens skærmglas, urets overflade (urdør) osv.;
4. LCD-skærm alle slags LCD-skærme;
5. Rhinsten, hede diamanter (kort, diamanter på jeans), lyskugler (luksuriøse lysekroner i den store sal);
6. Krystalhåndværk;
7. Delvis polering af jade
De nuværende ceriumoxid-poleringsderivater:
Overfladen af ceriumoxid er doteret med aluminium for at forbedre poleringen af optisk glas betydeligt.
UrbanMines Tech. Limiteds afdeling for teknologisk forskning og udvikling har foreslået, at blanding og overflademodifikation af poleringspartikler er de vigtigste metoder og tilgange til at forbedre effektiviteten og nøjagtigheden af CMP-polering. Da partikelegenskaberne kan justeres ved blanding af flerkomponentelementer, kan dispersionsstabiliteten og poleringseffektiviteten af poleringsopslæmning forbedres ved overflademodifikation. Forberedelsen og poleringsydelsen af CeO2-pulver doteret med TiO2 kan forbedre poleringseffektiviteten med mere end 50%, og samtidig reduceres overfladefejlene med 80%. Den synergistiske poleringseffekt af CeO2ZrO2- og SiO22CeO2-kompositoxider; derfor er fremstillingsteknologien af doterede ceria-mikro-nano-kompositoxider af stor betydning for udviklingen af nye poleringsmaterialer og diskussionen af poleringsmekanismen. Ud over doteringsmængden påvirker tilstanden og fordelingen af doteringsmidlet i de syntetiserede partikler også i høj grad deres overfladeegenskaber og poleringsydelse.
Blandt dem er syntesen af poleringspartikler med beklædningsstruktur mere attraktiv. Derfor er valget af syntetiske metoder og betingelser også meget vigtigt, især de metoder, der er enkle og omkostningseffektive. Ved at bruge hydreret ceriumcarbonat som det primære råmateriale blev aluminiumdopede ceriumoxidpoleringspartikler syntetiseret ved hjælp af en våd fastfase-mekanokemisk metode. Under påvirkning af mekanisk kraft kan store partikler af hydreret ceriumcarbonat spaltes til fine partikler, mens aluminiumnitrat reagerer med ammoniakvand for at danne amorfe kolloidale partikler. De kolloidale partikler bindes let til ceriumcarbonatpartiklerne, og efter tørring og kalcinering kan aluminiumdoping opnås på overfladen af ceriumoxid. Denne metode blev brugt til at syntetisere ceriumoxidpartikler med forskellige mængder aluminiumdoping, og deres poleringsevne blev karakteriseret. Efter at en passende mængde aluminium var blevet tilsat overfladen af ceriumoxidpartiklerne, ville den negative værdi af overfladepotentialet stige, hvilket igen skabte mellemrummet mellem de slibende partikler. Der er stærkere elektrostatisk frastødning, hvilket fremmer forbedringen af slibende suspensionsstabilitet. Samtidig vil den gensidige adsorption mellem slibepartiklerne og det positivt ladede bløde lag gennem Coulomb-attraktion også blive styrket, hvilket er gavnligt for den gensidige kontakt mellem slibepartiklerne og det bløde lag på overfladen af det polerede glas og fremmer forbedringen af poleringshastigheden.