Sparčiai tobulėjant informacinių ir optoelektronikos sritims, nuolat atnaujinamos cheminio mechaninio poliravimo (CHMP) technologijos. Be įrangos ir medžiagų, itin didelio tikslumo paviršių įsigijimas labiau priklauso nuo didelio efektyvumo abrazyvinių dalelių projektavimo ir pramoninės gamybos, taip pat atitinkamos poliravimo suspensijos paruošimo. Nuolat gerinant paviršiaus apdorojimo tikslumo ir efektyvumo reikalavimus, didėja ir didelio efektyvumo poliravimo medžiagų reikalavimai. Cerio dioksidas plačiai naudojamas mikroelektroninių prietaisų ir tiksliųjų optinių komponentų paviršiaus tiksliam apdirbimui.
Cerio oksido poliravimo milteliai (VK-Ce01) pasižymi stipriu pjovimo gebėjimu, dideliu poliravimo efektyvumu, dideliu poliravimo tikslumu, gera poliravimo kokybe, švaria darbo aplinka, maža tarša, ilgu tarnavimo laiku ir kt., todėl yra plačiai naudojami optinio tikslumo poliravime ir CMP ir kt. srityje, užimančioje itin svarbią vietą.
Pagrindinės cerio oksido savybės:
Ceris, dar žinomas kaip cerio oksidas, yra cerio oksidas. Šiuo metu cerio valentingumas yra +4, o cheminė formulė yra CeO2. Grynas produktas yra balti sunkūs milteliai arba kubiniai kristalai, o nešvarus produktas yra šviesiai geltoni arba net rausvai rudi milteliai (nes jame yra lantano, praseodimio ir kt. pėdsakų). Kambario temperatūroje ir slėgyje ceris yra stabilus cerio oksidas. Ceris taip pat gali sudaryti +3 valentingumo Ce2O3, kuris yra nestabilus ir su O2 sudarys stabilų CeO2. Cerio oksidas mažai tirpsta vandenyje, šarmuose ir rūgštyse. Tankis yra 7,132 g/cm3, lydymosi temperatūra yra 2600 ℃, o virimo temperatūra – 3500 ℃.
Cerio oksido poliravimo mechanizmas
CeO2 dalelių kietumas nėra didelis. Kaip parodyta toliau pateiktoje lentelėje, cerio oksido kietumas yra daug mažesnis nei deimanto ir aliuminio oksido, taip pat mažesnis nei cirkonio oksido ir silicio oksido, kurie prilygsta geležies oksidui. Todėl techniškai neįmanoma pašalinti silicio oksido pagrindu pagamintų medžiagų, tokių kaip silikatinis stiklas, kvarcinis stiklas ir kt., tik mechaniniu požiūriu mažo kietumo ceriu. Tačiau šiuo metu cerio oksidas yra pageidaujami poliravimo milteliai silicio oksido pagrindu pagamintoms medžiagoms ar net silicio nitrido medžiagoms poliruoti. Matyti, kad cerio oksido poliravimas turi ir kitų poveikių, be mechaninio poveikio. Deimanto, kuris yra dažniausiai naudojama šlifavimo ir poliravimo medžiaga, kietumas paprastai turi deguonies vakansijų CeO2 gardelėje, o tai keičia jo fizines ir chemines savybes ir turi tam tikrą poveikį poliravimo savybėms. Dažniausiai naudojami cerio oksido poliravimo milteliai turi tam tikrą kiekį kitų retųjų žemių oksidų. Prazeodimio oksidas (Pr6O11) taip pat turi centruotos plokštumos kubinės gardelės struktūrą, kuri tinka poliravimui, o kiti lantanidiniai retųjų žemių oksidai neturi poliravimo gebos. Nepakeisdamas CeO2 kristalinės struktūros, jis gali sudaryti kietą tirpalą tam tikrame diapazone. Kalbant apie didelio grynumo nano-cerio oksido poliravimo miltelius (VK-Ce01), kuo didesnis cerio oksido (VK-Ce01) grynumas, tuo didesnė poliravimo geba ir ilgesnis tarnavimo laikas, ypač kietojo stiklo ir kvarco optiniams lęšiams ilgą laiką. Ciklinio poliravimo metu patartina naudoti didelio grynumo cerio oksido poliravimo miltelius (VK-Ce01).
Cerio oksido poliravimo miltelių naudojimas:
Cerio oksido poliravimo milteliai (VK-Ce01), daugiausia naudojami stiklo gaminių poliravimui, daugiausia naudojami šiose srityse:
1. Akiniai, stiklo lęšių poliravimas;
2. Optinis lęšis, optinis stiklas, lęšis ir kt.;
3. Mobiliojo telefono ekrano stiklas, laikrodžio paviršius (laikrodžio durelės) ir kt.;
4. LCD monitorius visų rūšių LCD ekranams;
5. Kalnų krištolai, karšti deimantai (kortos, deimantai ant džinsų), apšvietimo rutuliai (prabangūs šviestuvai didelėje salėje);
6. Krištoliniai dirbiniai;
7. Dalinis nefrito poliravimas
Dabartiniai cerio oksido poliravimo dariniai:
Cerio oksido paviršius yra legiruotas aliuminiu, kad žymiai pagerintų optinio stiklo poliravimą.
„UrbanMines Tech. Limited“ technologijų tyrimų ir plėtros skyrius pasiūlė, kad poliravimo dalelių sumaišymas ir paviršiaus modifikavimas yra pagrindiniai metodai ir būdai, skirti pagerinti CMP poliravimo efektyvumą ir tikslumą. Kadangi dalelių savybes galima reguliuoti sumaišant daugiakomponenčius elementus, o poliravimo suspensijos dispersijos stabilumą ir poliravimo efektyvumą galima pagerinti modifikuojant paviršių. CeO2 miltelių, legiruotų TiO2, paruošimas ir poliravimas gali padidinti poliravimo efektyvumą daugiau nei 50 %, o tuo pačiu metu paviršiaus defektai sumažėja 80 %. CeO2 ZrO2 ir SiO2 2CeO2 kompozicinių oksidų sinergetinis poliravimo efektas; todėl legiruotų cerio oksido mikro-nano kompozicinių oksidų paruošimo technologija yra labai svarbi kuriant naujas poliravimo medžiagas ir aptariant poliravimo mechanizmą. Be legiravimo kiekio, legiruojančios medžiagos būsena ir pasiskirstymas susintetintose dalelėse taip pat labai veikia jų paviršiaus savybes ir poliravimo efektyvumą.
Tarp jų patrauklesnė yra poliravimo dalelių su apvalkalo struktūra sintezė. Todėl labai svarbus ir sintezės metodų bei sąlygų pasirinkimas, ypač tų, kurie yra paprasti ir ekonomiški. Naudojant hidratuotą cerio karbonatą kaip pagrindinę žaliavą, šlapiuoju kietosios fazės mechanocheminiu metodu buvo susintetintos aliuminiu legiruotos cerio oksido poliravimo dalelės. Veikiant mechaninei jėgai, didelės hidratuoto cerio karbonato dalelės gali būti suskaidytos į smulkias daleles, o aliuminio nitratas reaguoja su amoniakiniu vandeniu ir sudaro amorfines koloidines daleles. Koloidinės dalelės lengvai prisijungia prie cerio karbonato dalelių, o po džiovinimo ir kalcinavimo ant cerio oksido paviršiaus galima pasiekti aliuminio legiravimą. Šis metodas buvo naudojamas cerio oksido dalelėms su skirtingais aliuminio legiravimo kiekiais susintetinti ir apibūdintas jų poliravimo efektyvumas. Pridėjus tinkamą aliuminio kiekį prie cerio oksido dalelių paviršiaus, padidėjo neigiama paviršiaus potencialo vertė, o tai savo ruožtu sudarė tarpą tarp abrazyvinių dalelių. Atsirado stipresnė elektrostatinė stūma, kuri pagerino abrazyvinės suspensijos stabilumą. Tuo pačiu metu sustiprės abipusė abrazyvinių dalelių ir teigiamai įkrauto minkšto sluoksnio adsorbcija per Kulono trauką, o tai naudinga abipusiam abrazyvo ir minkšto sluoksnio kontaktui ant poliruoto stiklo paviršiaus ir skatina poliravimo greičio pagerėjimą.