Agents de polissage

Le polissage du verre est fondamental dans de nombreux secteurs, dont celui de la bijouterie. Mais cela va au-delà des raisons esthétiques : l'optique de précision, les verres techniques, la technologie laser, l'électronique et les téléphones portables nécessitent également des surfaces affinées par le polissage. L'oxyde de cérium est, avec l'oxyde de fer (rouge de polissage), l'un des agents de polissage du verre les plus efficaces et permet d'obtenir des surfaces polies de haute qualité. L'efficacité particulière du polissage de l'oxyde de cérium est due à ses propriétés chimiques. Le polissage du verre et d'autres surfaces n'est en effet pas seulement un processus purement mécanique. Une série d'interactions chimiques complexes entre l'agent de polissage, la surface et le milieu de polissage contribuent également au résultat. Bien que les facteurs mécaniques, tels que la pression ou le mouvement de l'outil de polissage, dominent l'enlèvement de matière, les interactions chimiques doivent également être prises en compte lors du polissage pour obtenir un résultat optimal. Ce processus est appelé polissage mécano-chimique ou planarisation (CMP). Ces dernières années, les facteurs qui influencent l'efficacité du CMP sont de plus en plus étudiés, car la demande de surfaces de haute qualité ne cesse d'augmenter en raison des appareils électroniques modernes de plus en plus sophistiqués.

Les poudres de polissage à base d'oxyde de cérium sont généralement produites par la décomposition thermique de carbonates, d'oxalates de cérium, d'acétates ou d'hydroxydes. La teneur en oxyde de cérium dans les poudres de polissage finales varie toutefois dans une fourchette relativement large d'environ 50 à 100 %. Les métaux des terres rares sont souvent des composants supplémentaires des poudres de polissage, mais ils ne sont pas considérés comme un facteur critique, car l'oxyde de cérium forme des solutions solides avec les oxydes d'autres éléments lanthanoïdes et les intègre dans sa structure cristalline sans en modifier la structure cristalline. La composition peut donc être bien adaptée aux exigences et modifiée avec des additifs. En revanche, il n'est pas rare que les poudres de polissage disponibles dans le commerce soient composées à 100% d'oxyde de cérium.

Pour obtenir des résultats optimaux lors du polissage mécano-chimique, l'agent de polissage doit présenter des propriétés mécaniques appropriées. Par exemple, une résistance mécanique élevée, une répartition homogène de la taille des particules et une cristallinité. Parallèlement, il doit présenter une réactivité chimique suffisante pour interagir avec la surface polie dans des conditions données et favoriser le polissage.

Un exemple est l'isolation de la tranchée près de la surface lors du polissage mécano-chimique. Ici, il faut par exemple une certaine sélectivité de polissage, à savoir la capacité d'éliminer la silice et non le nitrure de silicium. Les agents de polissage qui présentent une sélectivité aussi élevée doivent être de haute qualité. Ainsi, les propriétés de l'oxyde de cérium sont principalement déterminées par les conditions auxquelles le matériau est soumis pendant son traitement thermique dans le processus de fabrication, notamment la température de calcination. IBU-tec dispose d'une vaste expérience dans la calcination de différents matériaux - d'excellentes conditions pour développer et produire de l'oxyde de cérium de haute qualité.

Les agents de polissage fabriqués à partir de précurseurs de carbonate présentent une efficacité de polissage croissante (exprimée en termes de taux d'enlèvement de matière) lorsque la température de calcination de l'agent de polissage augmente. Les effets les plus spectaculaires s'observent dans une plage de température d'environ 300 à 700 °C. Des études universitaires ont montré que l'efficacité des agents de polissage n'augmentait plus lorsque la température de calcination était encore plus élevée, jusqu'à 1000 °C, alors que dans nos travaux antérieurs, nous avions au contraire encore observé une certaine augmentation pour les agents de polissage recuits à des températures juste supérieures à 1000 °C. Dans la plage de températures d'environ 300 à 700 °C, non seulement les principales propriétés physiques de l'oxyde de cérium changent de manière spectaculaire, mais aussi sa capacité de sorption et sa réactivité. Il n'est donc pas possible de faire des déclarations générales. Si le polissage est une étape critique pour la création de valeur, il peut être nécessaire de tester différents processus de fabrication de l'agent de polissage et de trouver la solution optimale pour votre application spécifique.

Une autre question à résoudre dans un développement d'agents de polissage est l'influence de la taille des particules et de la morphologie des agents de polissage sur le processus de polissage et sur la pièce, ainsi que l'effet de différentes concentrations d'agent de polissage dans la boue de polissage. Les progrès scientifiques dans la compréhension des aspects chimiques du processus de polissage ont augmenté au fil des ans, à tel point qu'il est désormais possible de mieux utiliser ces connaissances pour sélectionner l'agent de polissage et utiliser des additifs chimiques et autres pour améliorer la sélectivité du polissage, en particulier dans l'isolation de tranchée peu profonde lors du polissage mécano-chimique.

IBU-tec a produit une série d'oxydes de cérium par calcination du précurseur de carbonate de cérium à différentes températures allant de 200 à 1200 °C. L'efficacité du polissage du verre a ensuite été mesurée dans un arrangement simple sans traitement supplémentaire (par ex. broyage) des agents de polissage et sans modification chimique de la pâte de polissage, ce qui a permis de confirmer que le processus thermique a en effet une influence considérable sur la performance de l'agent de polissage. Nous pouvons vous conseiller et vous aider à choisir ou à développer un agent de polissage en fonction de vos besoins. IBU-tec dispose d'une vaste expérience dans le développement de processus thermiques, à laquelle vous pouvez faire appel.