Церий кычкылы менен алюминий кычкылы жылтыраткыч порошоктун салыштырмасы: комплекстүү салыштырмалуу талдоо
Айнек жана оптика тармактарында так иштетүүдө жылтыраткыч порошок акыркы беттин сапатын, жарыктыгын жана кемчиликтердин деңгээлин аныктоочу негизги материал болуп саналат.Церий кычкылы (CeO₂)жана алюминий кычкылы (Al₂O₃) эң кеңири колдонулган эки жылтыратуу материалы болуп саналат, бирок алар материалдын түзүлүшү, жылтыратуу механизми, катуулугу, натыйжалуулугу жана акыркы беттик таасири боюнча бир топ айырмаланат. Ошондуктан, жылтыратуу порошогунун туура тандалышы иштетүүнүн натыйжалуулугуна гана эмес, ошондой эле даяр продукциянын түшүмдүүлүгүнө жана жалпы баасына түздөн-түз таасир этет. Церий кычкылы, сейрек кездешүүчү жер материалы катары, уникалдуу Ce³⁺/Ce⁴⁺ кайтарылуучу валенттик абалга ээ, бул айнектеги силикаттар менен байланышта болгондо бир аз химиялык реакцияны пайда кылууга мүмкүндүк берет. Жылтыратуу учурунда айнектин бетинде өтө жука жумшартуучу реакция катмары пайда болот, ал жылтыратуу төшөгүнүн жана механикалык кыймылдын айкалышкан аракети менен акырын алынып салынат. Бул "химиялык + механикалык" композиттик алып салуу ыкмасы CMP (Химиялык механикалык жылтыратуу) деп аталат, бул церий кычкылын жылтыратуу тез, натыйжалуу жана өтө аз беттик кемчиликтерди пайда кылышынын негизги себеби. Ал эми, глинозем - бул корунд жана алмаздан кийинки экинчи орунда турган Моос катуулугу 9 болгон салттуу механикалык абразив. Жылтыратуу процесси толугу менен бөлүкчөлөрдүн курч четтерине, катуулугуна жана тышкы күчүнө таянат, бул химиялык жумшартуучу катмарсыз типтүү таза механикалык майдалоону билдирет. Ошондуктан, алып салуу процесси одоно болуп, терең микро тырыктарды оңой эле пайда кылат, айрыкча тунук айнекти жылтыратууда байкалат.
Материалдын катуулугу жагынан алганда, церий кычкылынын Моос катуулугу болжол менен 6га барабар, бул айнектикине жакын, бул тунук материалдарга тийгенде жумшак кылат жана терең чийиктерди дээрлик жок кылат. Катуулугу 9 болгон глинозем металлдар, керамика жана сапфирди баштапкы жылтыратуу сыяктуу жогорку катуулуктагы материалдарга ылайыктуу. Бирок, айнекке колдонулганда, тунуктуктун төмөндөшүнө алып келүүчү күңгүрт каптоонун, чийиктердин же ал тургай микро-жарыктардын пайда болушуна жол бербөө үчүн басымды азайтуу керек. Оптикалык класстагы беттер үчүн глинозем церий кычкылына караганда бир топ туруктуу эмес. Бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө келсек, экөө тең 0,3–3 мкм диапазонуна жетиши мүмкүн, бирок церий кычкылынын бөлүкчөлөрү, адатта, тегеректелген жана бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн тарыраак бөлүштүрүлүшүнө ээ, бул аларды майда жылтыратуу үчүн ылайыктуураак кылат; глинозем бөлүкчөлөрүнүн курчураак четтери бар, бул аларды тез кесүүгө ылайыктуураак кылат. Асмалоо жагынан алганда,церий кычкылы, бетин өзгөрткөндөн кийин, жылтыраткыч шламдарда эң сонун дисперсияны сактайт, агломерацияга же чөкмөгө жакын эмес жана узак мөөнөттүү үзгүлтүксүз иштетүү үчүн абдан ылайыктуу. Ал эми глиноземдин тыгыздыгы жогору жана тезирээк чөгүп, үзгүлтүксүз аралаштырууну талап кылат, бул аны автоматташтырылган өндүрүш линиялары үчүн анча ылайыктуу эмес кылат.
Жылтыратуу эффективдүүлүгүн салыштырганда, церий кычкылы, химиялык реакция катмарынын болушунан улам, көбүнчө беттин сапатын жакшыртып, туруктуулукту көрсөтүп, жогорку материалды алып салуу ылдамдыгына (MRR) жетишет. Алюминий кычкылы жогорку катуулукка жана теориялык жактан тез алып салуу ылдамдыгына ээ болгону менен, ал тышкы күчкө жана кесүү бурчуна абдан көз каранды, тар процесстик терезеге ээ жана бир аз жогору басым менен да чийилип кетүүгө дуушар болот. Ошондуктан, чыныгы массалык өндүрүштө ал көп учурда церий кычкылына караганда анча туруктуу эмес, бул натыйжалуулукту төмөндөтөт. Беттин сапатындагы айырмачылык андан да айкыныраак.Церий оксидиRa < 1 нм, жогорку тунуктук жана дээрлик күңүрт каптоосуз оптикалык класстагы беттерге жетише алат, бул аны линзалар, лазердик оптикалык компоненттер, сапфир терезелер жана жогорку класстагы айнектер үчүн артыкчылыктуу тандоо кылат. Таза механикалык майдалоонун натыйжасында глинозем көп учурда ар кандай деңгээлдеги чийиктерди, чыңалуу катмарларын жана жер астындагы зыянды пайда кылат, бул тунуктуктун олуттуу төмөндөшүнө алып келет. Уюлдук телефондордун айнегин акыркы жылтыратуу, камераларды майда жылтыратуу жана жарым өткөргүч оптикалык терезелерди жылтыратуу сыяктуу процесстер үчүн глинозем жетишсиз жана аны баштапкы орой жылтыратуу үчүн гана колдонсо болот.
Процесстин шайкештиги жагынан алганда, церий кычкылы көбүрөөк ыңгайлашат, рН, жылтыратуу төшөгү, басым жана ылдамдык сыяктуу параметрлерге анча сезгич эмес жана жөнгө салуу оңой. Ал эми глинозем басымга жана айлануу ылдамдыгына өтө сезгич; бир аз туура эмес башкаруу чийиктерге же тегиз эмес беттерге алып келип, анын иштетүү терезесин тарытат. Андан тышкары, глинозем тез чөгүп, техникалык тейлөө чыгымдарынын жогорулашына жана процессти башкарууда кыйынчылыктардын көбөйүшүнө алып келет. Баасы жагынан алганда, глинозем чындыгында бир бирдик үчүн арзаныраак, ал эми церий кычкылы сейрек кездешүүчү жер материалы катары бир аз кымбатыраак. Бирок, айнек иштетүү өнөр жайы менчиктин жалпы наркына (TCO), башкача айтканда, натыйжалуулук + түшүмдүүлүк + керектелүүчү материалдар + эмгек + кайра иштетүү жоготууларына көбүрөөк көңүл бурат. Акыркы тыянак көп учурда мындай: глинозем арзаныраак болсо да, анын чийилүү жана кайра иштетүү ылдамдыгы жогору; церий кычкылы бир бирдик үчүн кымбатыраак болсо да, ал жогорку натыйжалуулукту, төмөн кемчиликтерди жана жогорку түшүмдү сунуштайт, бул жалпы наркын бир топ төмөн кылат. Ошондуктан, оптика, керектөөчү электроника жана архитектуралык айнек өнөр жайы дээрлик бардык жерде негизги жылтыратуу порошогу катары церий кычкылын тандашат.
Колдонуу чөйрөсү жагынан алганда,церий кычкылытунуктукту, бир түрдүүлүктү жана оптикалык деңгээлдеги жарыктыкты талап кылган дээрлик бардык тармактарда, анын ичинде уюлдук телефондун капкак айнеги, камера линзалары, автомобиль камералары, лазердик оптикалык компоненттер, микроскоп слайддары, кварц айнеги, сапфир терезелери жана архитектуралык айнекти майда жылтыратууда абсолюттук артыкчылыкка ээ. Ал эми алюминий оксиди тунук эмес металлдар, керамика, дат баспас болот, калыптар, металл күзгүлөр жана сапфирди орой майдалоо үчүн ылайыктуу, мында жогорку кесүү күчтөрү талап кылынат. Кыскасы: тунук материалдар үчүн церий оксидин, ал эми катуу материалдар үчүн алюминий оксидин тандаңыз; беттин сапаты үчүн церий оксидин, ал эми кесүү ылдамдыгы үчүн алюминий оксидин тандаңыз.
Жалпысынан алганда, уникалдуу CMP механизми, туруктуу процесс терезеси, жогорку натыйжалуулугу жана жогорку сапаттагы бети менен церий кычкылы айнек жана оптика өнөр жайында алмаштыргыс жылтыратуу материалына айланды. Алюминий кычкылы арзан жана катуулугу жогору болгону менен, ал металлдар жана керамика сыяктуу жогорку катуулуктагы, тунук эмес материалдарды жылтыратуу үчүн көбүрөөк ылайыктуу. Ири көлөмдөгү, туруктуу өндүрүш линияларын жана төмөн кемчиликтерди талап кылган компаниялар үчүн алюминий кычкылы тунук айнектин акыркы жылтыратуу талаптары үчүн жетишсиз, ал эми церий кычкылы жогорку сапаттагы продукциянын бетин жасалгалоо үчүн эң жакшы чечим болуп саналат.