توسعه سریع در زمینههای اطلاعات و الکترونیک نوری، بهروزرسانی مداوم فناوری پرداختکاری مکانیکی شیمیایی (CMP) را ارتقا داده است. علاوه بر تجهیزات و مواد، دستیابی به سطوح با دقت فوقالعاده بالا بیشتر به طراحی و تولید صنعتی ذرات ساینده با راندمان بالا و همچنین تهیه دوغاب پرداختکاری مربوطه وابسته است. و با بهبود مستمر الزامات دقت و راندمان پردازش سطح، الزامات مربوط به مواد پرداختکاری با راندمان بالا نیز بیشتر و بیشتر میشود. دیاکسید سریم به طور گسترده در ماشینکاری دقیق سطح دستگاههای میکروالکترونیک و قطعات نوری دقیق مورد استفاده قرار گرفته است.
پودر پولیش اکسید سریم (VK-Ce01) دارای مزایایی از جمله قابلیت برش قوی، راندمان بالای پولیش، دقت بالای پولیش، کیفیت خوب پولیش، محیط کار تمیز، آلودگی کم، عمر طولانی و غیره است و به طور گسترده در پولیش دقیق نوری و CMP و غیره استفاده میشود. این پودر جایگاه بسیار مهمی را در این زمینه اشغال میکند.
خواص اساسی اکسید سریم:
سریا، که به عنوان اکسید سریم نیز شناخته میشود، اکسید سریم است. در حال حاضر، ظرفیت سریم +4 و فرمول شیمیایی آن CeO2 است. محصول خالص آن پودر سنگین سفید یا کریستال مکعبی است و محصول ناخالص آن پودر زرد روشن یا حتی صورتی تا قهوهای مایل به قرمز است (زیرا حاوی مقادیر کمی لانتانیم، پراسئودیمیوم و غیره است). در دما و فشار اتاق، سریا یک اکسید پایدار سریم است. سریم همچنین میتواند Ce2O3 با ظرفیت +3 تشکیل دهد که ناپایدار است و با O2 CeO2 پایدار تشکیل میدهد. اکسید سریم به مقدار کمی در آب، قلیا و اسید محلول است. چگالی آن 7.132 گرم بر سانتیمتر مکعب، نقطه ذوب 2600 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 3500 درجه سانتیگراد است.
مکانیسم صیقلدهی اکسید سریم
سختی ذرات CeO2 زیاد نیست. همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است، سختی اکسید سریم بسیار کمتر از الماس و اکسید آلومینیوم و همچنین کمتر از اکسید زیرکونیوم و اکسید سیلیکون است که معادل اکسید آهن است. بنابراین از نظر فنی، پولیش مواد مبتنی بر اکسید سیلیکون، مانند شیشه سیلیکات، شیشه کوارتز و غیره، با سریا با سختی کم، فقط از نظر مکانیکی، امکانپذیر نیست. با این حال، اکسید سریم در حال حاضر پودر پولیش ترجیحی برای پولیش مواد مبتنی بر اکسید سیلیکون یا حتی مواد نیترید سیلیکون است. میتوان مشاهده کرد که پولیش اکسید سریم علاوه بر اثرات مکانیکی، اثرات دیگری نیز دارد. سختی الماس، که یک ماده رایج برای سنگزنی و پولیش است، معمولاً دارای جای خالی اکسیژن در شبکه CeO2 است که خواص فیزیکی و شیمیایی آن را تغییر میدهد و تأثیر خاصی بر خواص پولیش دارد. پودرهای پولیش اکسید سریم که معمولاً استفاده میشوند، حاوی مقدار مشخصی از سایر اکسیدهای خاکی کمیاب هستند. اکسید پراسئودیمیوم (Pr6O11) همچنین دارای ساختار شبکه مکعبی با وجوه مرکزپر است که برای صیقل دادن مناسب است، در حالی که سایر اکسیدهای خاکی کمیاب لانتانیدها قابلیت صیقل دادن ندارند. بدون تغییر ساختار کریستالی CeO2، میتواند در محدوده خاصی با آن محلول جامد تشکیل دهد. برای پودر صیقل نانو اکسید سریم با خلوص بالا (VK-Ce01)، هرچه خلوص اکسید سریم (VK-Ce01) بیشتر باشد، قابلیت صیقل دادن بیشتر و عمر مفید طولانیتر میشود، به خصوص برای لنزهای نوری شیشه سخت و کوارتز برای مدت طولانی. هنگام صیقل دادن چرخهای، توصیه میشود از پودر صیقل اکسید سریم با خلوص بالا (VK-Ce01) استفاده شود.
کاربرد پودر پولیش اکسید سریم:
پودر پولیش اکسید سریم (VK-Ce01)، که عمدتاً برای پولیش محصولات شیشهای استفاده میشود، عمدتاً در زمینههای زیر کاربرد دارد:
۱. عینک، صیقل دادن عدسی شیشهای؛
۲. عدسی اپتیکی، شیشه اپتیکی، عدسی و غیره؛
۳. شیشه صفحه نمایش تلفن همراه، سطح ساعت (درب ساعت) و غیره؛
4. مانیتور ال سی دی انواع صفحه نمایش ال سی دی؛
۵. بدلیجات، الماسهای داغ (کارتها، الماس روی شلوار جین)، گویهای روشنایی (لوسترهای لوکس در سالن بزرگ)؛
۶. صنایع دستی کریستالی؛
۷. صیقل دادن جزئی یشم
مشتقات صیقلدهنده اکسید سریم فعلی:
سطح اکسید سریم با آلومینیوم آلاییده میشود تا جلای شیشه نوری آن به طور قابل توجهی بهبود یابد.
دپارتمان تحقیق و توسعه فناوری شرکت UrbanMines Tech. Limited پیشنهاد کرد که ترکیب و اصلاح سطح ذرات صیقلدهنده، روشها و رویکردهای اصلی برای بهبود کارایی و دقت صیقلدهی CMP هستند. از آنجا که خواص ذرات را میتوان با ترکیب عناصر چندجزئی تنظیم کرد و پایداری پراکندگی و راندمان صیقلدهی دوغاب صیقلدهنده را میتوان با اصلاح سطح بهبود بخشید. آمادهسازی و عملکرد صیقلدهی پودر CeO2 آلاییده شده با TiO2 میتواند راندمان صیقلدهی را بیش از 50٪ بهبود بخشد و در عین حال، عیوب سطحی نیز 80٪ کاهش مییابد. اثر هم افزایی صیقلدهی اکسیدهای کامپوزیتی CeO2 ZrO2 و SiO2 2CeO2؛ بنابراین، فناوری آمادهسازی اکسیدهای کامپوزیتی میکرو-نانو سریا آلاییده شده برای توسعه مواد صیقلدهنده جدید و بحث مکانیسم صیقلدهی از اهمیت زیادی برخوردار است. علاوه بر مقدار آلایش، حالت و توزیع آلایش در ذرات سنتز شده نیز بر خواص سطحی و عملکرد صیقلدهی آنها تأثیر زیادی دارد.
در میان آنها، سنتز ذرات صیقلدهنده با ساختار روکش جذابتر است. بنابراین، انتخاب روشها و شرایط مصنوعی نیز بسیار مهم است، به خصوص روشهایی که ساده و مقرون به صرفه باشند. با استفاده از کربنات سریم هیدراته به عنوان ماده اولیه اصلی، ذرات صیقلدهنده اکسید سریم آلاییده شده با آلومینیوم با روش مکانوشیمیایی فاز جامد مرطوب سنتز شدند. تحت عمل نیروی مکانیکی، ذرات بزرگ کربنات سریم هیدراته میتوانند به ذرات ریز شکسته شوند، در حالی که نیترات آلومینیوم با آب آمونیاک واکنش میدهد تا ذرات کلوئیدی آمورف تشکیل دهد. ذرات کلوئیدی به راحتی به ذرات کربنات سریم متصل میشوند و پس از خشک شدن و کلسیناسیون، میتوان آلایش آلومینیوم را روی سطح اکسید سریم انجام داد. از این روش برای سنتز ذرات اکسید سریم با مقادیر مختلف آلایش آلومینیوم استفاده شد و عملکرد صیقلدهی آنها مشخص شد. پس از افزودن مقدار مناسبی از آلومینیوم به سطح ذرات اکسید سریم، مقدار منفی پتانسیل سطح افزایش مییابد که به نوبه خود باعث ایجاد شکاف بین ذرات ساینده میشود. دافعه الکترواستاتیکی قویتری وجود دارد که باعث بهبود پایداری سوسپانسیون ساینده میشود. در عین حال، جذب متقابل بین ذرات ساینده و لایه نرم با بار مثبت از طریق جاذبه کولمب نیز تقویت میشود که برای تماس متقابل بین ساینده و لایه نرم روی سطح شیشه صیقل داده شده مفید است و باعث بهبود سرعت صیقل دادن میشود.