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稀土抛光材料

来源:百度文献 时间:2019-10-25

一 简介

       稀土抛光材料主要是指氧化铈抛光粉和氧化铈抛光液两类产品。氧化铈抛光粉因其具有切削能力强、抛光时间短、抛光精度高、操作环境清洁等优点,比其他抛光粉(如Fe2O3红粉)的使用效果更佳,而被人们称为“抛光粉之王”。氧化铈抛光液由于技术原因其产量和使用量远小于氧化铈抛光粉,但氧化铈抛光液的科技含量及附加值要远高于氧化铈抛光粉。氧化铈抛光液主要应用于半导体抛光或玻璃硬盘的基片抛光。

       随着科学技术的不断发展和人们日益增长的生活需要,稀土抛光粉的应用领域变得越来越宽。稀土抛光粉的作用从人们日常生活延伸到科学技术尖端领域。稀土抛光粉的主要应用领域包括:平板玻璃、眼镜镜片和镜框、阴极射线管、光学镜头、电子元件、计算机元件、液晶显示器、特种玻璃、集成电路用光掩模基板、高密度记录用磁盘基板、超精密度光学元件等。除此之外,还应用于各种宝石、纽扣等饰品及精密金属制品的抛光。随着社会进步,其应用领域还将不断扩展。

二 分类

1.稀土抛光粉

       稀土抛光粉(rare earth polishing powder)是指一种以氧化铈为主体成分用于提高制品或零件表面光洁度的混合轻稀土氧化物的粉末。通常以氟碳铈矿精矿(含RE2O3≥70%)或可溶性稀土盐类(含CeO2/RE2O3=45%~50%的氯化稀土或含CeO2>80%的富铈稀土化合物)为,经化学法处理、灼烧、粉碎、筛分等过程制成。

稀土抛光粉的抛光能力和氧化铈的含量及抛光粉的物理化学性质如粘度、化学活性等密切相关。一般含氧化铈量高的稀土抛光粉,其抛光能力强,但高铈稀土抛光粉价格贵,广泛应用的是低铈稀土抛光粉。在制取稀土抛光粉过程中通常加入含氟和硫酸根的添加剂,使之生成氟化物和硫酸盐。含有氟化物和硫酸盐的稀土抛光粉一般具有较好的抛光性能。例如,中国常用的XP-771、XP-CF型稀土抛光粉的氧化铈平均含量只有50%,但都含有氟化物和硫酸根。

各国稀土抛光粉的规格型号不尽相同,一般可按氧化铈含量分为低铈、富铈和高铈三种类型。中国则根据制取工艺的不同,将稀土抛光粉分为草酸盐、硫酸盐(包括复盐)、氟碳酸盐三种体系。与Fe2O3、Al2O3等研磨材料相比,稀土抛光粉具有粒度细、化学活性好、研磨能力强和使用寿命长等优点,广泛应用于光学玻璃零件、电视显像管玻壳、眼镜片、平板玻璃、示波管和有机玻璃等制品的抛光。

2.稀土抛光液

       纳米 CeO2 抛光液纳米CeO2颗粒具有抛光能力强、抛光后晶片表面损伤度低、抛光选择性高等优点,因此作为抛光材料广泛应用在精密玻璃和ULSI SiO2介质层的化学机械抛光中,并且近年来用于集成电路抛光的纳米CeO2抛光液在迅速的增加。纳米CeO2抛光液的配制过程可以概括为: 将一定质量的纳米CeO2颗粒超声分散到去离子水中,然后加入表面活性剂、分散剂、稳定剂、氧化剂、pH调节剂等化学试剂,继续超声分散一定的时间,得到抛光液。影响纳米CeO2抛光液抛光性能的因素主要有: 抛光时间、分散剂、氧化剂、pH 值、CeO2颗粒粒径、CeO2颗粒的浓度、CeO2的微观结构等。

三 技术现状及存在问题

       目前,我国生产稀土铈基抛光粉的原料有很多种,不同的原料对应着不同的制备工艺。从制备工艺来看,可以分为两大类:一是稀土固体原料焙烧法;二是以稀土可溶性盐为原料的沉淀—焙烧法。

       在我国,稀土抛光粉在生产、设备、技术等方面存在很多缺陷,许多生产厂的生产设备和技术靠从国外引进,自主性较差;在产品的规格、品种、质量、标准化等方面,与国外还有差距。经过调研分析,并征求专家意见,确定了该领域的技术壁垒。技术壁垒要素:①高纯体源制备图难,一些杂质元素对抛光性能有着重要的影响。②形貌单一、粒径均一、结品度高、重复性好、稳定性高的氧化铈粉体制备水平低,现有的制备工艺难以达到制备高性能抛光粉的要求。③生产设备的设计、加工水平低,如烘干、培烧设备。④抛光材料的抛光机理模,抛光粉的抛光过程还是一个高度经验化的加工过程,理论无法指导实践。

 

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