一种研磨材料及其制备方法和研磨液组合物技术

本发明专利技术提供了一种研磨材料及其制备方法和研磨液组合物，研磨材料包括基体和包覆层，其中，基体为氧化铝·稀土氧化物固溶体，包覆层为二氧化硅，本发明专利技术的研磨材料由于其特殊结构在研磨液组合物中分散更均匀，性能更稳定，而且研磨精度和研磨效率均更高，对物体的抛光效果更好，更符合现有技术的发展。本发明专利技术的制备方法简单，易实现。且本发明专利技术提供的研磨液组合物成本低、稳定性好，研磨精度、研磨效率高，能得到很好的实际应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种研磨材料及其制备方法和研磨液组合物。
技术介绍
随着现有生活发展的精细化，抛光工艺应用广泛，特别是在微电子领域，随着大量 装置体积的日益轻薄，对其性能的要求反而越来越高，相应的对抛光工艺的要求也进一步 提尚。研磨材料为抛光技术的必需品，为研磨液组合物的重要组分，对其性能要求也越 来越严格，目前，普遍采用的研磨材料一般为氧化铝、氧化锆、金刚石、氧化硅、氧化铈、氧化 钛、氮化硅等，但在实际应用中，现有粒子的粒径小、表面活性大，粒子间相互作用力强，已 分散好的纳米粒子易发生团聚，影响研磨液组合物的性能；同时研磨粒子如纳米金刚石、三 氧化二铝、氧化锆、氮化硅等，硬度均较大，抛光过程中对表面的损伤较严重，不仅造成表面 粗糙度较大，还易出现抛光划痕、凹坑等表面缺陷；同时分散性、稳定性较好的氧化硅等材 料的抛光速率又较低，不能满足现有技术的要求。现有技术也有通过改性，制备复合研磨材料，来提高研磨材料各方面的性能，例如 用二氧化硅包覆三氧化二铝，通过包覆的氧化硅的硬度低于氧化铝的硬度，从而能降低抛 光物的粗糙度，但打磨精度仍然不够，仍然不能满足现有技术的发展要求。同时现有技术 一般通过粒子生长法制备二氧化硅包覆三氧化二铝复合研磨材料，但制备的包覆层并不均 勻，复合研磨材料的粒径分布太宽，容易造成抛光不精细的问题，影响产品的质量。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术制备的研磨材料精度不高的问题，提供一种研磨精度和 研磨效率均更高的研磨材料，研磨材料包括基体和包覆层，其中，基体为氧化铝·稀土氧化 物固溶体，包覆层为二氧化硅。本专利技术的专利技术人意外发现，采用此种研磨材料的研磨精度和研磨效率均很高，推 测原因可能为包覆层二氧化硅能与抛光物表面发生机械磨削作用，还可发生化学反应填充 较深的空洞，提高研磨精度；同时氧化铝·稀土氧化物固溶体不仅能充分利用氧化铝和稀 土氧化物的不同研磨性能，而且由于稀土原子溶入氧化铝的晶格中掺杂，稳定了氧化铝的 晶体结构，进一步提高了氧化铝的性能。各物质间的相互作用提高了研磨材料的研磨精度 和研磨效率。本专利技术的研磨材料由于其特殊结构在研磨液组合物中分散更均勻，性能更稳 定，对物体的抛光效果更好，更符合现有技术的发展。本专利技术的另一个目的是提供此种研磨材料的制备方法，包括a、将含有铝源、稀土源的物质于碱性条件下发生沉淀反应制备基体前躯体；b、在步骤a所得基体前躯体的表面包覆硅源；C、将步骤b所得物质烧结，得基体为氧化铝 稀土氧化物固溶体、包覆层为二氧化 硅的研磨材料。3本专利技术的制备方法简单，易实现，本专利技术制备的研磨材料的研磨精度和研磨效率 均很高，同时本专利技术制备的研磨材料粒径均一，颗粒呈规则或近似球形，且表面包覆层厚度 均勻，包覆完整，包覆效果好，进一步提高了研磨材料的性能。本专利技术同时提供了含有上述研磨材料的研磨液组合物，包括研磨材料、碱性化合 物、分散剂和螯合剂。成本低、稳定性好，研磨精度、研磨效率高，能得到很好的实际应用。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的研磨材料的基体的XRD(X射线晶体衍射)图；图2是本专利技术实施例1制备的研磨材料的SEM(扫描电镜)图；图3a、图北是本专利技术实施例1制备的研磨材料的TEM(透射电镜)图；图4是本专利技术对比例1制备的研磨材料的基体的XRD(X射线晶体衍射)图。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种研磨材料包括基体和包覆层，其中，基体为氧化铝·稀土氧化物固 溶体，包覆层为二氧化硅。研磨材料的研磨精度和研磨效率均很高。其中，本专利技术对氧化铝 稀土氧化物固溶体中稀土氧化物没有特别限制，可以是本 领域技术人员公知的各种稀土氧化物，例如本专利技术优选为氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化铕 或氧化镨中的一种或几种，利用物质合适的硬度，以进一步提高研磨材料的研磨精度。以基 体的总量为基准，稀土氧化物的重量百份含量为10-20wt%，进一步优化研磨材料的研磨精 度。本专利技术优选以研磨材料的总量为基准，基体的重量百份含量为75-85wt%，包覆层 的重量百份含量为15-25wt%，以进一步优化研磨材料的研磨效率。本专利技术优选研磨材料的平均粒径为300-600nm，粒径分布为100_1000nm，粒径更 均一，防止颗粒不均，研磨效率不同，造成对抛光物的影响，进一步提高研磨精度和研磨效 率。研磨材料的比表面积为20-40m2/g，防止研磨材料中的颗粒的团聚，优化研磨材料的性 能。本专利技术优选包覆层的厚度为10-30nm，优化利用氧化硅的短暂打磨填充功能，进一 步优化研磨材料的性能。本专利技术同时提供了上述研磨材料的制备方法，包括a、将含有铝源、稀土源的物质于碱性条件下发生共沉淀反应制备基体前躯体；b、在步骤a所得基体前躯体的表面包覆硅源；C、将步骤b所得物质烧结，得基体为氧化铝 稀土氧化物固溶体、包覆层为二氧化 硅的研磨材料。本专利技术的方法简单，易实现。本专利技术的铝源为本领域技术人员公知的各种可制备氧化铝或氢氧化铝沉淀的含 铝化合物，例如各种可溶有机铝盐和无机铝盐、铝酸盐等。本专利技术优选可以为铝酸钠、偏铝 酸钾或异丙醇铝中的一种或几种，由于这些物质本身呈强碱性，本专利技术可以通过缓慢加入酸来控制碱性沉淀条件，实现氢氧化铝的均勻沉淀；本专利技术也可以优选铝源为硝酸铝、氯化 铝、硫酸铝等可溶性铝盐中的一种或几种，这些物质可以通过缓慢加入碱来控制碱性沉淀 条件，实现氢氧化铝的均勻沉淀。本专利技术优选稀土源为镧的硝酸盐、铈的硝酸盐、钕的硝酸 盐、铕的硝酸盐或镨的硝酸盐中的一种或几种，以提供掺杂稀土元素。其中，硅源选自硅酸、 甲基硅油或二甲基硅油中的一种或几种。本专利技术优选发生沉淀反应的温度为40-80°C，搅拌速度为600-1000rpm，进一步优 化基体前躯体的制备条件，以制备晶格掺杂更均勻，形貌更完美的，粒径更勻一的固溶体材 料。本专利技术优选铝源中的铝元素与稀土源中的稀土元素的摩尔比为10-20。本专利技术优选包覆包括红外加热喷雾包覆，红外加热能使基体前躯体的受热更均 勻，防止受热不均的热冲击带来的包覆不均，不完整的现象出现，进一步优化包覆层的包覆 效果，优化研磨材料的研磨效率，且条件可控，颗粒粒径等可控，易实现。本专利技术优选红外加热喷雾包覆的喷雾速度为l-5L/min，以进一步优化包覆层的均 一性。优选红外加热喷雾包覆的硅源喷雾量为每千克基体前躯体0. 15-0. 25L，优化包覆层 的厚度，制备形貌更完美、包覆效果更好的研磨材料，使材料的基体和包覆层的性能发挥最 优化。本专利技术优选红外加热喷雾包覆的加热温度为110-130°C，防止产生过大的热应力 对包覆层和基体造成影响，优化基体表面和包覆层的性能。本专利技术优选烧结的温度为1100-1300°C，烧结的时间为3_5h，优化反应条件，进一 步优选研磨材料的形貌，制备形貌更完美。本专利技术进一步优选烧结的温度的升温速度为 5_15。C /min。本专利技术同时提供了含有上述研磨材料的研磨液组合物，包括研磨材料、碱性化合 物、分散剂和螯合剂。其中，碱性化合物、分散剂和螯合剂为本领域技术人员公知的各种碱 性化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨材料，其特征在于，所述研磨材料包括基体和包覆层，所述基体为氧化铝·稀土氧化物固溶体，所述包覆层为二氧化硅。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭长春，张斌，周维，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94