Az információs és optoelektronikai területek gyors fejlődése elősegítette a kémiai-mechanikai polírozási (CMP) technológia folyamatos korszerűsítését. A berendezések és anyagok mellett az ultra-nagy pontosságú felületek beszerzése inkább a nagy hatékonyságú abrazív részecskék tervezésétől és ipari gyártásától, valamint a megfelelő polírozó iszap elkészítésétől függ. A felületmegmunkálási pontosság és hatékonysági követelmények folyamatos javulásával a nagy hatékonyságú polírozó anyagokkal szembeni követelmények is egyre magasabbak. A cérium-dioxidot széles körben használják mikroelektronikai eszközök és precíziós optikai alkatrészek felületi precíziós megmunkálásában.
A cérium-oxid polírozó por (VK-Ce01) polírozó por előnyei közé tartozik az erős vágóképesség, a magas polírozási hatékonyság, a magas polírozási pontosság, a jó polírozási minőség, a tiszta működési környezet, az alacsony szennyezés, a hosszú élettartam stb., és széles körben használják az optikai precíziós polírozásban és a CMP stb. területen. A terület rendkívül fontos helyet foglal el.
A cérium-oxid alapvető tulajdonságai:
A cérium-oxid, más néven cerium-oxid, a cérium oxidja. A cérium vegyértéke ekkor +4, kémiai képlete CeO2. A tiszta termék fehér, nehéz por vagy köbös kristály, a szennyezett termék pedig világos sárga vagy akár rózsaszíntől vörösesbarna porig terjedhet (mivel nyomokban lantánt, prazeodímiumot stb. tartalmaz). Szobahőmérsékleten és nyomáson a cérium a cérium stabil oxidja. A cérium +3 vegyértékű Ce2O3-at is képezhet, amely instabil, és O2-vel stabil CeO2-t képez. A cérium-oxid vízben, lúgokban és savakban kevéssé oldódik. Sűrűsége 7,132 g/cm3, olvadáspontja 2600 ℃, forráspontja pedig 3500 ℃.
A cérium-oxid polírozási mechanizmusa
A CeO2 részecskék keménysége nem magas. Amint az alábbi táblázatban látható, a cérium-oxid keménysége jóval alacsonyabb, mint a gyémánté és az alumínium-oxidé, valamint a vas-oxiddal egyenértékű cirkónium-oxidé és szilícium-oxidé. Ezért technikailag nem megvalósítható a szilícium-oxid alapú anyagok, például szilikátüveg, kvarcüveg stb. polírozása olyan cériummal, amelynek csak mechanikai szempontból alacsony a keménysége. A cérium-oxid azonban jelenleg az előnyben részesített polírozó por a szilícium-oxid alapú anyagok vagy akár a szilícium-nitrid anyagok polírozására. Látható, hogy a cérium-oxid polírozásának a mechanikai hatásokon kívül más hatásai is vannak. A gyémánt, amely egy gyakran használt csiszoló- és polírozóanyag, keménysége általában oxigénüresedéseket tartalmaz a CeO2 rácsban, ami megváltoztatja fizikai és kémiai tulajdonságait, és bizonyos hatással van a polírozási tulajdonságokra. Az gyakran használt cérium-oxid polírozó porok bizonyos mennyiségű más ritkaföldfém-oxidot is tartalmaznak. A prazeodímium-oxid (Pr6O11) szintén lapcentrált köbös rácsszerkezettel rendelkezik, amely alkalmas polírozásra, míg más lantanida ritkaföldfém-oxidok nem rendelkeznek polírozó képességgel. A CeO2 kristályszerkezetének megváltoztatása nélkül bizonyos tartományon belül szilárd oldatot képezhet vele. Nagy tisztaságú nano-cérium-oxid polírozó por (VK-Ce01) esetén minél nagyobb a cérium-oxid (VK-Ce01) tisztasága, annál nagyobb a polírozó képesség és a hosszabb élettartam, különösen kemény üveg és kvarc optikai lencsék esetén hosszú ideig. Ciklikus polírozás esetén nagy tisztaságú cérium-oxid polírozó por (VK-Ce01) használata ajánlott.
Cérium-oxid polírozó por felhordása:
Cérium-oxid polírozó por (VK-Ce01), főként üvegtermékek polírozására használják, főként a következő területeken alkalmazzák:
1. Szemüvegek, üveglencsék polírozása;
2. Optikai lencse, optikai üveg, lencse stb.;
3. Mobiltelefon képernyőüveg, órafelület (óraajtó) stb.;
4. LCD monitor mindenféle LCD képernyő;
5. Strasszok, forró gyémántok (kártyák, gyémántok farmernadrágokon), világító gömbök (luxus csillárok a nagyteremben);
6. Kristály kézművesség;
7. A jáde részleges polírozása
A jelenlegi cérium-oxid polírozó származékok:
A cérium-oxid felületét alumíniummal adalékolják, hogy jelentősen javítsák az optikai üveg polírozását.
Az UrbanMines Tech. Limited Technológiai Kutatási és Fejlesztési Osztálya azt javasolta, hogy a polírozó részecskék összeállítása és felületmódosítása a fő módszerek és megközelítések a CMP polírozás hatékonyságának és pontosságának javítására. Mivel a részecskék tulajdonságai a többkomponensű elemek összeállításával hangolhatók, a polírozó iszap diszperziós stabilitása és polírozási hatékonysága pedig felületmódosítással javítható. A TiO2-vel adalékolt CeO2 por előkészítése és polírozási teljesítménye több mint 50%-kal javíthatja a polírozási hatékonyságot, ugyanakkor a felületi hibák is 80%-kal csökkennek. A CeO2 ZrO2 és SiO2 2CeO2 kompozit oxidok szinergikus polírozó hatása miatt az adalékolt cérium-dioxid mikro-nano kompozit oxidok előállítási technológiája nagy jelentőséggel bír az új polírozó anyagok fejlesztése és a polírozási mechanizmus megvitatása szempontjából. Az adalékolás mennyisége mellett az adalékanyag állapota és eloszlása a szintetizált részecskékben szintén nagymértékben befolyásolja azok felületi tulajdonságait és polírozási teljesítményét.
Közülük a polírozó részecskék szintézise vonzóbbnak tűnik, burkolatszerkezettel. Ezért a szintetikus módszerek és körülmények megválasztása is nagyon fontos, különösen az egyszerű és költséghatékony módszerek esetében. Hidratált cérium-karbonátot használva fő nyersanyagként, nedves szilárd fázisú mechanokémiai módszerrel szintetizáltak alumíniummal adalékolt cérium-oxid polírozó részecskéket. Mechanikai erő hatására a hidratált cérium-karbonát nagy részecskéi finom részecskékre hasíthatók, míg az alumínium-nitrát ammóniás vízzel reagálva amorf kolloid részecskéket képez. A kolloid részecskék könnyen tapadnak a cérium-karbonát részecskékhez, és szárítás és kalcinálás után alumínium adalékolás érhető el a cérium-oxid felületén. Ezt a módszert különböző mennyiségű alumínium adalékolású cérium-oxid részecskék szintézisére használták, és jellemezték polírozási teljesítményüket. Miután megfelelő mennyiségű alumíniumot adtak a cérium-oxid részecskék felületéhez, a felületi potenciál negatív értéke megnőtt, ami viszont rés keletkezett a csiszolószemcsék között. Erősebb elektrosztatikus taszítás alakult ki, ami elősegítette az abrazív szuszpenzió stabilitásának javulását. Ugyanakkor a csiszolószemcsék és a pozitív töltésű lágy réteg közötti kölcsönös adszorpció a Coulomb-vonzás révén is megerősödik, ami előnyös a csiszolóanyag és a polírozott üveg felületén lévő lágy réteg kölcsönös érintkezése szempontjából, és elősegíti a polírozási sebesség javulását.