Bilgi ve optoelektronik alanlarındaki hızlı gelişmeler, kimyasal mekanik parlatma (CMP) teknolojisinin sürekli güncellenmesini teşvik etmiştir. Ekipman ve malzemelere ek olarak, ultra yüksek hassasiyetli yüzeylerin elde edilmesi, yüksek verimli aşındırıcı parçacıkların tasarımına ve endüstriyel üretimine ve ayrıca ilgili parlatma macununun hazırlanmasına daha fazla bağlıdır. Yüzey işleme doğruluğu ve verimlilik gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesiyle birlikte, yüksek verimli parlatma malzemelerine yönelik gereksinimler de giderek artmaktadır. Seryum dioksit, mikroelektronik cihazların ve hassas optik bileşenlerin yüzey hassas işlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Seryum oksit parlatma tozu (VK-Ce01), güçlü kesme kabiliyeti, yüksek parlatma verimliliği, yüksek parlatma hassasiyeti, iyi parlatma kalitesi, temiz çalışma ortamı, düşük kirlilik, uzun kullanım ömrü vb. avantajlara sahip olup, optik hassas parlatma ve CMP gibi alanlarda son derece önemli bir yere sahiptir.
Seryum oksidin temel özellikleri:
Seryum oksit olarak da bilinen seryum oksit, seryumun bir oksitidir. Şu anda seryumun değerliği +4'tür ve kimyasal formülü CeO2'dir. Saf ürün beyaz, ağır toz veya kübik kristaldir; saf olmayan ürün ise açık sarı, hatta pembe ila kırmızımsı kahverengi toz halindedir (çünkü eser miktarda lantan, praseodimyum vb. içerir). Oda sıcaklığında ve basıncında seryum oksit, kararlı bir seryum oksitidir. Seryum ayrıca kararsız olan +3 değerlikli Ce2O3 oluşturabilir ve O2 ile kararlı CeO2 oluşturabilir. Seryum oksit suda, alkali ve asitlerde az çözünür. Yoğunluğu 7,132 g/cm3, erime noktası 2600℃ ve kaynama noktası 3500℃'dir.
Seryum oksidin parlatma mekanizması
CeO2 parçacıklarının sertliği yüksek değildir. Aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi, seryum oksidin sertliği elmas ve alüminyum oksitten çok daha düşüktür ve ayrıca zirkonyum oksit ve demir oksit ile eşdeğer olan silisyum oksitten de daha düşüktür. Bu nedenle, silikat cam, kuvars cam vb. gibi silisyum oksit bazlı malzemelerin düşük sertliğe sahip seryum oksit ile yalnızca mekanik açıdan parlatılması teknik olarak mümkün değildir. Bununla birlikte, seryum oksit şu anda silisyum oksit bazlı malzemelerin veya hatta silisyum nitrür malzemelerin parlatılması için tercih edilen parlatma tozudur. Seryum oksit parlatmanın mekanik etkilerin yanı sıra başka etkileri de olduğu görülebilir. Yaygın olarak kullanılan bir taşlama ve parlatma malzemesi olan elmasın sertliği, genellikle CeO2 kafesinde oksijen boşluklarına sahiptir; bu da fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirir ve parlatma özelliklerini belirli ölçüde etkiler. Yaygın olarak kullanılan seryum oksit parlatma tozları, belirli miktarda diğer nadir toprak oksitleri içerir. Praseodimyum oksit (Pr6O11) de yüz merkezli kübik kafes yapısına sahiptir ve bu da parlatma için uygundur; diğer lantanit nadir toprak oksitlerinin ise parlatma yeteneği yoktur. CeO2'nin kristal yapısını değiştirmeden, belirli bir aralıkta onunla katı çözelti oluşturabilir. Yüksek saflıkta nano-seryum oksit parlatma tozu (VK-Ce01) için, seryum oksitin (VK-Ce01) saflığı ne kadar yüksekse, parlatma yeteneği o kadar büyük ve kullanım ömrü o kadar uzun olur, özellikle uzun süre sert cam ve kuvars optik lensler için. Döngüsel parlatma yapılırken, yüksek saflıkta seryum oksit parlatma tozu (VK-Ce01) kullanılması tavsiye edilir.
Seryum oksit parlatma tozunun uygulama alanları:
Seryum oksit parlatma tozu (VK-Ce01), esas olarak cam ürünlerinin parlatılmasında kullanılır ve başlıca aşağıdaki alanlarda kullanılır:
1. Gözlük, cam mercek parlatma;
2. Optik mercek, optik cam, lens vb.;
3. Cep telefonu ekran camı, saat yüzeyi (saat kapağı) vb.;
4. LCD monitör, her türlü LCD ekran;
5. Yapay elmaslar, göz alıcı elmaslar (kartlar, kot pantolonlardaki elmaslar), ışıklı toplar (büyük salondaki lüks avizeler);
6. Kristal el sanatları;
7. Yeşim taşının kısmi parlatılması
Mevcut serium oksit parlatma türevleri:
Optik camın parlatılmasını önemli ölçüde iyileştirmek için serium oksit yüzeyi alüminyum ile katkılandırılmıştır.
UrbanMines Tech. Limited'in Teknoloji Araştırma ve Geliştirme Departmanı, CMP parlatma verimliliğini ve doğruluğunu artırmak için parlatma parçacıklarının bileşiminin ve yüzey modifikasyonunun ana yöntem ve yaklaşımlar olduğunu öne sürmüştür. Çünkü parçacık özellikleri çok bileşenli elementlerin bileşimiyle ayarlanabilir ve parlatma bulamacının dağılım kararlılığı ve parlatma verimliliği yüzey modifikasyonu ile iyileştirilebilir. TiO2 ile katkılanmış CeO2 tozunun hazırlanması ve parlatma performansı, parlatma verimliliğini %50'den fazla artırabilir ve aynı zamanda yüzey kusurlarını da %80 oranında azaltabilir. CeO2, ZrO2 ve SiO2, 2CeO2 kompozit oksitlerinin sinerjik parlatma etkisi; bu nedenle, katkılı seramik mikro-nano kompozit oksitlerin hazırlama teknolojisi, yeni parlatma malzemelerinin geliştirilmesi ve parlatma mekanizmasının tartışılması için büyük önem taşımaktadır. Katkı miktarına ek olarak, sentezlenen parçacıklardaki katkı maddesinin durumu ve dağılımı da yüzey özelliklerini ve parlatma performansını büyük ölçüde etkiler.
Bunlar arasında, kaplama yapısına sahip parlatma parçacıklarının sentezi daha caziptir. Bu nedenle, özellikle basit ve uygun maliyetli yöntemler olmak üzere, sentez yöntemlerinin ve koşullarının seçimi de çok önemlidir. Ana hammadde olarak hidratlı seryum karbonat kullanılarak, ıslak katı faz mekanokimyasal yöntemle alüminyum katkılı seryum oksit parlatma parçacıkları sentezlendi. Mekanik kuvvetin etkisi altında, hidratlı seryum karbonatın büyük parçacıkları ince parçacıklara ayrılabilirken, alüminyum nitrat amonyaklı su ile reaksiyona girerek amorf koloidal parçacıklar oluşturur. Koloidal parçacıklar seryum karbonat parçacıklarına kolayca yapışır ve kurutma ve kalsinasyondan sonra, seryum oksit yüzeyinde alüminyum katkısı sağlanabilir. Bu yöntem, farklı miktarlarda alüminyum katkılı seryum oksit parçacıklarını sentezlemek ve parlatma performanslarını karakterize etmek için kullanıldı. Seryum oksit parçacıklarının yüzeyine uygun miktarda alüminyum eklendikten sonra, yüzey potansiyelinin negatif değeri artar, bu da aşındırıcı parçacıklar arasındaki boşluğu oluşturur. Daha güçlü elektrostatik itme kuvveti oluşur, bu da aşındırıcı süspansiyon stabilitesinin iyileştirilmesini sağlar. Aynı zamanda, aşındırıcı parçacıklar ile pozitif yüklü yumuşak tabaka arasındaki Coulomb çekimi yoluyla karşılıklı adsorpsiyon da güçlenir; bu da aşındırıcı ile cilalanmış cam yüzeyindeki yumuşak tabaka arasındaki karşılıklı temasa fayda sağlar ve cilalama oranının iyileştirilmesini teşvik eder.