L'avenir de l'oxyde de cérium dans le polissage

Le développement rapide dans les domaines de l’information et de l’optoélectronique a favorisé la mise à jour continue de la technologie de polissage chimico-mécanique (CMP). Outre les équipements et matériaux, l'acquisition de surfaces d'ultra haute précision dépend davantage de la conception et de la production industrielle de particules abrasives à haut rendement, ainsi que de la préparation de la pâte de polissage correspondante. Et avec l'amélioration continue des exigences de précision et d'efficacité du traitement de surface, les exigences en matière de matériaux de polissage à haute efficacité deviennent également de plus en plus élevées. Le dioxyde de cérium a été largement utilisé dans l’usinage de précision des surfaces de dispositifs microélectroniques et de composants optiques de précision.

Poudre de polissage à l'oxyde de cérium la poudre de polissage présente les avantages d'une forte capacité de coupe, d'une efficacité de polissage élevée, d'une précision de polissage élevée, d'une bonne qualité de polissage, d'un environnement de fonctionnement propre, d'une faible pollution, d'une longue durée de vie, etc., et est largement utilisée dans le polissage de précision optique et le domaine CMP, etc. occupe une place extrêmement importante.

Propriétés de base de l'oxyde de cérium :

La cérium, également connue sous le nom d'oxyde de cérium, est un oxyde de cérium. À l’heure actuelle, la valence du cérium est de +4 et la formule chimique est CeO2. Le produit pur est une poudre lourde blanche ou un cristal cubique, et le produit impur est une poudre jaune clair ou même rose à brun rougeâtre (car il contient des traces de lanthane, de praséodyme, etc.). À température et pression ambiantes, l'oxyde de cérium est un oxyde de cérium stable. Le cérium peut également former du Ce2O3 de valence +3, qui est instable et formera du CeO2 stable avec l'O2. L'oxyde de cérium est légèrement soluble dans l'eau, les alcalis et les acides. La densité est de 7,132 g/cm3, le point de fusion est de 2 600 ℃ et le point d'ébullition est de 3 500 ℃.
 

Mécanisme de polissage de l'oxyde de cérium

La dureté des particules de CeO2 n'est pas élevée. Comme le montre le tableau ci-dessous, la dureté de l'oxyde de cérium est inférieure à celle du diamant et de l'oxyde d'aluminium, et également inférieure à celle de l'oxyde de zirconium et de l'oxyde de silicium, qui équivaut à l'oxyde ferrique. Il n'est donc pas techniquement réalisable de dépolir des matériaux à base d'oxyde de silicium, tels que le verre de silicate, le verre de quartz, etc., avec de l'oxyde de cérium de faible dureté d'un seul point de vue mécanique. Cependant, l'oxyde de cérium est actuellement la poudre de polissage privilégiée pour le polissage des matériaux à base d'oxyde de silicium ou encore des matériaux en nitrure de silicium. On peut constater que le polissage à l’oxyde de cérium a également d’autres effets que les effets mécaniques. La dureté du diamant, qui est un matériau de meulage et de polissage couramment utilisé, présente généralement des lacunes en oxygène dans le réseau CeO2, ce qui modifie ses propriétés physiques et chimiques et a un certain impact sur les propriétés de polissage. Les poudres de polissage à l'oxyde de cérium couramment utilisées contiennent une certaine quantité d'autres oxydes de terres rares. L'oxyde de praséodyme (Pr6O11) possède également une structure de réseau cubique à faces centrées, qui convient au polissage, tandis que d'autres oxydes de terres rares de lanthanides n'ont aucune capacité de polissage. Sans modifier la structure cristalline du CeO2, il peut former avec lui une solution solide dans une certaine plage. Pour la poudre de polissage d'oxyde de nano-cérium de haute pureté (VK-Ce01), plus la pureté de l'oxyde de cérium (VK-Ce01) est élevée, plus la capacité de polissage est grande et la durée de vie plus longue, en particulier pour les lentilles optiques en verre dur et en quartz pour un longue durée. Lors du polissage cyclique, il est conseillé d'utiliser de la poudre de polissage à l'oxyde de cérium de haute pureté (VK-Ce01).

Application de la poudre de polissage à l'oxyde de cérium :

Poudre de polissage à l'oxyde de cérium (VK-Ce01), principalement utilisée pour le polissage des produits en verre, elle est principalement utilisée dans les domaines suivants :

1. Lunettes, polissage des lentilles de verre ;

2. Lentille optique, verre optique, lentille, etc. ;

3. Verre d'écran de téléphone portable, surface de montre (porte de montre), etc.

4. Moniteur LCD toutes sortes d'écran LCD;

5. Strass, diamants chauds (cartes, diamants sur jeans), boules lumineuses (lustres de luxe dans le grand hall) ;

6. Artisanat en cristal ;

7. Polissage partiel du jade

Les dérivés de polissage actuels de l'oxyde de cérium :

La surface de l'oxyde de cérium est dopée à l'aluminium pour améliorer considérablement son polissage du verre optique.

Le Département de Recherche et Développement Technologique d’UrbanMines Tech. Limited, a proposé que la composition et la modification de la surface des particules de polissage soient les principales méthodes et approches pour améliorer l'efficacité et la précision du polissage CMP. Parce que les propriétés des particules peuvent être ajustées par la combinaison d'éléments multi-composants, et que la stabilité de la dispersion et l'efficacité de polissage de la suspension de polissage peuvent être améliorées par une modification de la surface. Les performances de préparation et de polissage de la poudre de CeO2 dopée au TiO2 peuvent améliorer l'efficacité du polissage de plus de 50 %, et en même temps, les défauts de surface sont également réduits de 80 %. L'effet de polissage synergique des oxydes composites CeO2 ZrO2 et SiO2 2CeO2 ; par conséquent, la technologie de préparation d’oxydes composites micro-nano de céria dopés revêt une grande importance pour le développement de nouveaux matériaux de polissage et la discussion du mécanisme de polissage. En plus de la quantité de dopage, l'état et la répartition du dopant dans les particules synthétisées affectent également grandement leurs propriétés de surface et leurs performances de polissage.

Parmi eux, la synthèse de particules de polissage avec une structure de gainage est la plus attractive. Par conséquent, le choix des méthodes et conditions de synthèse est également très important, en particulier les méthodes simples et rentables. En utilisant du carbonate de cérium hydraté comme matière première principale, des particules de polissage d'oxyde de cérium dopées à l'aluminium ont été synthétisées par une méthode mécanochimique en phase solide humide. Sous l'action d'une force mécanique, les grosses particules de carbonate de cérium hydraté peuvent être divisées en fines particules, tandis que le nitrate d'aluminium réagit avec l'eau ammoniaquée pour former des particules colloïdales amorphes. Les particules colloïdales se fixent facilement aux particules de carbonate de cérium et, après séchage et calcination, un dopage à l'aluminium peut être obtenu à la surface de l'oxyde de cérium. Cette méthode a été utilisée pour synthétiser des particules d’oxyde de cérium avec différentes quantités de dopage à l’aluminium, et leurs performances de polissage ont été caractérisées. Après qu’une quantité appropriée d’aluminium ait été ajoutée à la surface des particules d’oxyde de cérium, la valeur négative du potentiel de surface augmenterait, ce qui créerait un espace entre les particules abrasives. Il existe une répulsion électrostatique plus forte, ce qui favorise l'amélioration de la stabilité de la suspension abrasive. Dans le même temps, l'adsorption mutuelle entre les particules abrasives et la couche molle chargée positivement par attraction coulombienne sera également renforcée, ce qui est bénéfique pour le contact mutuel entre l'abrasif et la couche molle sur la surface du verre poli, et favorise l'amélioration du taux de polissage.