Info- ja optoelektroonika valdkonna kiire areng on soodustanud keemilise mehaanilise poleerimise (CMP) tehnoloogia pidevat ajakohastamist. Lisaks seadmetele ja materjalidele sõltub ülikõrge täpsusega pindade hankimine üha enam suure tõhususega abrasiivosakeste projekteerimisest ja tööstuslikust tootmisest, samuti vastava poleerimissuspensiooni valmistamisest. Ja pinnatöötluse täpsuse ja efektiivsusnõuete pideva paranemisega muutuvad ka suure tõhususega poleerimismaterjalide nõuded üha kõrgemaks. Tseeriumdioksiidi on laialdaselt kasutatud mikroelektroonikaseadmete ja täppisoptiliste komponentide pinnatöötluses.
Tseeriumoksiidi poleerimispulber (VK-Ce01) on poleerimispulber, millel on eelised tugeva lõikevõime, kõrge poleerimise efektiivsus, kõrge poleerimise täpsus, hea poleerimiskvaliteet, puhas töökeskkond, madal saaste, pikk kasutusiga jne ning seda kasutatakse laialdaselt optilise täppispoleerimise ja CMP jms valdkonnas. Sellel on äärmiselt oluline positsioon.
Tseeriumoksiidi põhiomadused:
Tseeriumoksiid, tuntud ka kui tseeriumoksiid, on tseeriumoksiid. Tseeriumi valents on +4 ja keemiline valem on CeO2. Puhas produkt on valge raske pulber või kuubiline kristall ning lisand on helekollane või isegi roosa kuni punakaspruun pulber (kuna see sisaldab lantaani, praseodüümi jne jälgi). Toatemperatuuril ja rõhul on tseeriumoksiid stabiilne tseeriumoksiid. Tseerium võib moodustada ka +3 valentsiga Ce2O3, mis on ebastabiilne ja moodustab O2-ga stabiilse CeO2. Tseeriumoksiid lahustub vees, leelistes ja hapetes vähe. Tihedus on 7,132 g/cm3, sulamistemperatuur on 2600 ℃ ja keemistemperatuur on 3500 ℃.
Tseeriumoksiidi poleerimismehhanism
CeO2 osakeste kõvadus ei ole kõrge. Nagu allolevas tabelis näidatud, on tseeriumoksiidi kõvadus palju madalam kui teemandil ja alumiiniumoksiidil ning samuti madalam kui tsirkooniumoksiidil ja ränioksiidil, mis on samaväärne raud(III)oksiidiga. Seetõttu ei ole tehniliselt teostatav ränioksiidil põhinevate materjalide, näiteks silikaatklaasi, kvartsklaasi jne, poleerimine tseeriumoksiidiga, millel on ainult mehaanilisest seisukohast madal kõvadus. Tseeriumoksiid on aga praegu eelistatud poleerimispulber ränioksiidil põhinevate materjalide või isegi räninitriidmaterjalide poleerimiseks. On näha, et tseeriumoksiidi poleerimisel on lisaks mehaanilistele mõjudele ka muid mõjusid. Teemanti, mis on tavaliselt lihvimis- ja poleerimismaterjal, kõvadus sisaldab tavaliselt hapnikuvakante CeO2 võres, mis muudab selle füüsikalisi ja keemilisi omadusi ning avaldab teatud mõju poleerimisomadustele. Tavaliselt kasutatavad tseeriumoksiidi poleerimispulbrid sisaldavad teatud koguses teisi haruldaste muldmetallide oksiide. Praseodüümoksiidil (Pr6O11) on samuti pinnakeskne kuubiline võrestruktuur, mis sobib poleerimiseks, samas kui teistel lantaniidsetel haruldaste muldmetallide oksiididel puudub poleerimisvõime. Ilma CeO2 kristallstruktuuri muutmata võib see teatud vahemikus sellega tahke lahuse moodustada. Kõrge puhtusastmega nano-tseeriumoksiidi poleerimispulbri (VK-Ce01) puhul on tseeriumoksiidi (VK-Ce01) puhtusaste suurem, seda suurem on poleerimisvõime ja pikem kasutusiga, eriti kõva klaasi ja kvartsist optiliste läätsede puhul pikka aega. Tsüklilise poleerimise korral on soovitatav kasutada kõrge puhtusastmega tseeriumoksiidi poleerimispulbrit (VK-Ce01).
Tseeriumoksiidi poleerimispulbri pealekandmine:
Tseeriumoksiidi poleerimispulber (VK-Ce01), mida kasutatakse peamiselt klaastoodete poleerimiseks, seda kasutatakse peamiselt järgmistes valdkondades:
1. Prillid, klaasist läätsede poleerimine;
2. Optiline lääts, optiline klaas, lääts jne;
3. Mobiiltelefoni ekraaniklaas, kella pind (kella luuk) jne;
4. LCD-monitor igasuguseid LCD-ekraane;
5. Rhinestones, kuumad teemandid (kaardid, teemandid teksapükstel), valgustuspallid (luksuslikud lühtrid suures saalis);
6. Kristallkäsitöö;
7. Jade osaline poleerimine
Praegused tseeriumoksiidi poleerimise derivaadid:
Tseeriumoksiidi pind on legeeritud alumiiniumiga, et oluliselt parandada optilise klaasi poleerimist.
UrbanMines Tech. Limitedi tehnoloogia uurimis- ja arendusosakond pakkus välja, et poleerimisosakeste segamine ja pinna modifitseerimine on peamised meetodid ja lähenemisviisid CMP poleerimise efektiivsuse ja täpsuse parandamiseks. Kuna osakeste omadusi saab reguleerida mitmekomponendiliste elementide segamise teel ning poleerimissuspensiooni dispersiooni stabiilsust ja poleerimise efektiivsust saab parandada pinna modifitseerimise abil. TiO2-ga legeeritud CeO2 pulbri ettevalmistamine ja poleerimine võib parandada poleerimise efektiivsust enam kui 50% võrra ning samal ajal vähenevad pinnadefektid 80%. CeO2 ZrO2 ja SiO2 2CeO2 komposiitoksiidide sünergistlik poleerimisefekt; seetõttu on legeeritud tseeria mikro-nanokomposiitoksiidide valmistamistehnoloogial suur tähtsus uute poleerimismaterjalide väljatöötamisel ja poleerimismehhanismi arutamisel. Lisaks legeerimiskogusele mõjutab ka sünteesitud osakeste pinnaomadusi ja poleerimistulemusi oluliselt ka legeeriva aine olek ja jaotus.
Nende hulgas on atraktiivsem kattestruktuuriga poleerimisosakeste süntees. Seetõttu on väga oluline ka sünteesimeetodite ja -tingimuste valik, eriti need, mis on lihtsad ja kulutõhusad. Kasutades peamise toorainena hüdreeritud tseeriumkarbonaati, sünteesiti alumiiniumiga legeeritud tseeriumoksiidi poleerimisosakesed märja tahkefaasi mehhanokeemilise meetodi abil. Mehaanilise jõu mõjul saab hüdreeritud tseeriumkarbonaadi suured osakesed lõhustada peenosakesteks, samal ajal kui alumiiniumnitraat reageerib ammoniaakveega, moodustades amorfseid kolloidosakesi. Kolloidosakesed kinnituvad kergesti tseeriumkarbonaadi osakeste külge ning pärast kuivatamist ja kaltsineerimist saab tseeriumoksiidi pinnale alumiiniumi legeerimise. Seda meetodit kasutati tseeriumoksiidi osakeste sünteesimiseks erineva koguse alumiiniumi legeerimisega ja iseloomustati nende poleerimisomadusi. Pärast sobiva koguse alumiiniumi lisamist tseeriumoksiidi osakeste pinnale suurenes pinnapotentsiaali negatiivne väärtus, mis omakorda tekitas abrasiivsete osakeste vahelise tühimiku. Tekkis tugevam elektrostaatiline tõukumine, mis soodustas abrasiivse suspensiooni stabiilsuse paranemist. Samal ajal tugevneb ka abrasiivsete osakeste ja positiivselt laetud pehme kihi vastastikune adsorptsioon Coulombi külgetõmbe kaudu, mis on kasulik abrasiivse ja poleeritud klaasi pinnal oleva pehme kihi vastastikusele kontaktile ning soodustab poleerimiskiiruse paranemist.