那一年,小編還在一個陶瓷廠搬磚,當時有一個陶瓷部件要帶出去參展,這個陶瓷部件表面上稍微有了點污漬,于是領導委以重任,安排小編將其擦洗干凈。由于當時沒有專用的清洗劑,于是年輕的小編傻乎乎的用抹布和洗衣粉開始了一頓猛如虎的操作,事與愿違,污漬非但沒有洗凈,反而越洗越臟。
此時,一位老師傅恰從此過,抓過來一把氧化鋁粉輕輕地對小編說:“有鋁粉,沒污漬”。奇跡出現了,用氧化鋁粉一番摩擦清洗后,陶瓷部件竟然頓時“立白-立刻靚麗潔白”。
在領會到小編敬佩中夾雜驚奇的心情后,老師傅深藏功名揚長而去,留下小編佇立在水龍頭前不禁遐想,氧化鋁粉有如此功效,那用它來拋光清洗一下小編那長滿青春痘像潑了一臉八寶粥的臉,效果應該非常棒!
這是一個真實的故事,后來小編學習了解到,原來氧化鋁粉具有非常好的研磨拋光作用,很多人都在研究它。言歸正傳,接下來我們就來了解下氧化鋁粉的拋光作用吧。
CMP和拋光液
我們先來了解一下CMP和拋光液,CMP是化學機械拋光的簡稱,而拋光液是CMP技術中的關鍵,拋光液主要由磨料、溶劑和添加劑組成,其種類、性質、粒徑大小、顆粒分散度及穩定性等與最終拋光效果緊密相關。目前市場上使用最為廣泛的幾種磨料是 SiO2 、CeO2 、Al2O3。
(圖片來源于網絡)
SiO2拋光液選擇性、分散性好,機械磨損性能較好,化學性質活潑,并且清洗過程處理較容易;缺點為在拋光過程中易產生凝膠,對硬底材料拋光速率低。
CeO2拋光液的優點是拋光速率高,材料去除速率高; 缺點是黏度大、易劃傷,且選擇性不好,后續清洗困難。
氧化鋁研磨拋光液因為它表面細膩、質地堅硬、密度高、耐磨性好、耐腐蝕等特點,所以它能適用于多種材質工件的表面研磨拋光處理,在工件的表面研磨拋光處理中用途廣泛。
隨著LED行業的發展,藍寶石襯底的需求日益增長,Al2O3拋光液在CMP中的應用顯得更為重要。
制備方法
1、固相法
固相法中的硫酸鋁銨熱解法、改良拜爾法、爆炸法等是比較成熟的制備方法。熱解法是在空氣中使硫酸鋁銨熱分解,以獲得性能良好的 Al2O3粉末;改良拜爾法則利用硫酸鈉溶液中和、老化得到氫氧化鋁,之后進行脫鈉、熱分解,進而獲得納米氧化鋁;爆炸法是通過炸藥爆炸、放電爆炸釋放的強能量控制氧化鋁成型的方法。
固相法制備超細粉末的流程簡單,無需溶劑,產率較高,但生成的粉末易產生團聚,且粒度不易控制,難以得到分布均勻的小粒徑的高質量納米粉體。
2、氣相法
氣相法主要有化學氣相沉淀法,通過加熱等方式改變物質形態,在氣體狀態下發生反應,之后在冷卻過程中形成顆粒。氣相法的優點是反應條件可以控制、產物易精制,顆粒分散性好、粒徑小、分布窄,但產出率低,粉末難收集。
3、液相法
水解法是將異丙仲丁醇或異丙醇鋁的醇溶液加入水中水解,通過控制水解產物的縮聚過程控制產生的顆粒大小,經過高溫煅燒制得納米氧化鋁。
噴霧干燥法是將金屬鹽溶液以霧狀噴入高溫環境中,蒸發和金屬熱分解析出固相,直接得到納米氧化鋁。
溶膠凝膠法是將金屬醇鹽溶于有機溶劑中,通過蒸餾使醇鹽水解、聚合形成溶膠, 溶膠中加入水分變成凝膠。凝膠在真空狀態下低溫干燥,得到疏松的干凝膠,之后高溫煅燒得到納米氧化鋁粉末。
氧化鋁拋光液的穩定性
氧化鋁拋光液也是有缺點的,它的缺點在于選擇性低、分散穩定性不好、易團聚等會導致拋光面出現劃痕。
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1、團聚問題
氧化鋁拋光液是用于樣品的最終拋光,目的是為了去除肉眼看不見的表面變形層,為使用高倍物鏡、偏振光、微分干涉對比來評價樣品,或者使用EBSD技術時,能提供無變形的產品表面。因此對氧化鋁拋光液的品質要求是很高的。用于純粹機械拋光的氧化鋁拋光液是不允許團聚的,一定要有好的分散性才好,這樣才能高效地去除材料,達到優異的表面處理效果,否則會使拋光面出現劃痕。而很多氧化鋁拋光液總是沒有將團聚問題解決好,拋光工作帶來了難度。
2、改善方法
對納米氧化鋁表面改性的目的是提高顆粒表面規則度,減少拋光劃痕和凹坑,同時提高氧化鋁磨料分散度和拋光液穩定性。常見的處理方法為利用偶聯劑、有機物、無機物等在硬度較高的氧化鋁粒子表面包覆一層較軟的物質以減少拋光劃痕和凹坑等缺陷,進而改善氧化鋁拋光液的穩定性和分散性,同時能有效提高拋光磨料的耐磨性能。
參考來源:
[1]彭進等.化學機械拋光液的發展現狀與研究方向
[2]吳俊星等.氧化鋁拋光液磨料制備及其穩定性研究進
[3]唐海紅等.納米氧化鋁的制備及應用
[4]趙曉媛等.氧化鋁系化學機械拋光磨料的制備及顆粒分級
[5]尹良果.納米α-氧化鋁的制備及其改性
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