α-氧化铝属六方紧密堆积晶体，晶格能较大，熔点高、硬度大，机械强度高，其制品耐酸、碱性好，基于其优良的物理、化学性能，使得其在抛光领域有着广泛的用途。 而在抛光领域又细分了多个具体应用：汽车漆面抛光、蓝宝石抛光、玻璃镜片抛光、晶圆抛光等。 那么上述四种具体应用对于α-氧化铝作为磨料时的粒径大小的要求有什么不同呢？
汽车漆面经抛光后，为避免磨料对漆面的二次划损，因而要求α氧化铝磨料的棱角不能太尖锐，一般为球形或柱形，且要尽可能地均匀、避免团聚。漆面损伤程度的不同就要进行不通的抛光工序，可分为初抛，中抛和精抛。一般来说，α氧化铝粉的粒径越大，切屑度越好，光面度越差。 反之粒径越小，切削度越差，光面度越好。 因此对于α氧化铝的粒径来说，汽车漆面的初抛要在60μm -----45μm范围内；中抛要在5.9μm----5μm范围内，精抛要在1-2μm范围内。 蓝宝石，即单晶氧化铝，随着光电技术的飞速发展，光电产品对蓝宝石衬底材料需求量的日益增加，同时随着 LED 元件的不断拓展，蓝宝石已经成为最重要的衬底材料之一，具有极大的国内外市场需求。蓝宝石作为衬底时需要很好的平整度，因而对蓝宝石表面抛光成为当下研究热点。 在蓝宝石抛光过程中，蓝宝石表面的Al 和抛光浆料中的羟基反应形成一种莫氏硬度为 3 的勃姆石水化层。 当磨料粒径较小时，可能无法完全穿透水化层，即抛光磨料不能有效参与机械抛光，导致抛光材料去除速率低。 随氧化铝粒径增大至 360 nm 时，材料去除速率逐渐增加，表面粗糙度降至最低。 氧化铝颗粒粒径增大，参与到抛光的有效磨料数增加，材料去除率增加，机械抛光与化学抛光达到动态平衡，即抛光后，蓝宝石晶片损伤全部被移除，表面平整，表面质量相对较高，使得材料表面粗糙度小。当磨料粒径增加至560 nm 时，材料去除速率达到峰值，但材料表面粗糙度也明显增大，抛光效果不理想。 因为，抛光磨料粒径较大时，机械抛光作用增强，致使材料去除率增大。 磨料的粒径不同，研磨所去除的深度不同，粒径越大，深度越大，对晶片造成的损伤就越严重。 当粒径增加至 1.5 μm后，抛光液的稳定性变差，在抛光过程中出现轻微分层，导致磨料的分散性差，使得抛光效果较差。 对于硅晶圆抛光，最好将α氧化铝粉制为平板状，这样研磨时颗粒就能贴合工件表面，产生滑动的研磨效果，避免了颗粒尖角对工件表面的划伤，且研磨压力均匀分布在颗粒表面，颗粒不易破碎，从而提高了研磨效率和表面光洁度，可以减少磨削时间，大幅提高研磨效率，减少磨片机的损耗，节省人工和磨削成本，将成品率提升在90%以上。 当被抛光对象是碳化硅晶圆（莫氏硬度9.2）时，因为α氧化铝莫氏硬度仅为8.8，所以需将金刚石（莫氏硬度10）微粉与α氧化铝微粉混合制得磨料。 但由于金刚石磨料的形貌不规则且硬度高，在机械抛光后，碳化硅晶片表面粗糙度在10nm-20nm的范围内，而且在显微镜下观察可见若干条深浅不一的划痕，这说明表面损伤层较深，会导致后续的化学机械抛光很难完全去除机械抛光(MP)产生的损伤层。 所以需要将α氧化铝微粉的粒径制为0.5μm -5μm范围内，比表面积制为为100-250㎡/g。 这样可以起降低碳化硅晶片表面粗糙度，减小亚表面损伤层深度的作用，能够在抛光过程中改善金刚石微粉作为磨料带来的划痕和损伤层的问题，获得基本无划痕、损伤层小、粗糙度低的碳化硅晶片表面，为后续进行化学机械抛光提供条件。如果制得的α氧化铝微粉粒径比上述范围大则容易产生划痕和裂片，反之比上述范围小则起不到消除金刚石微粉损伤的效果。 对于玻璃镜片抛光的抛光粉通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬等组份组成。 由于氧化铈与硅酸盐玻璃的化学活性较高，硬度也相当，因此在玻璃镜片抛光中广泛使用氧化铈作为磨料。 有的氧化铈抛光粉中加入α氧化铝这种较硬的材料，表现出来的磨削率和耐磨性都会提高。 因为硅酸盐玻璃莫氏硬度一般为6 - 6.5，且在该情况中α氧化铝作为磨料的比例较少，所以对α氧化铝的晶体的显微结构不做特别要求，正常来说粒径不宜过大，棱角不太尖锐都能满足要求。声明：作者分享这些素材的目的，主要是为了传递与交流科技行业的相关信息，而并非代表本平台的立场。如果这些内容给您带来了任何不适或误解，请您及时与我们联系，我们将尽快进行处理。如有侵权，请联系作者，我们将及时处理。
来源：粉体圈
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