Ceroxid – IBUpart® CeO2

Poliermittel für Präzisionsoptiken, UV-Absorber und Katalysatorträger

IBUpart® CeO2 wird als sphärisch agglomeriertes Pulver mit vier spezifischen Oberflächen angeboten. Am interessantesten ist die Nutzung als Poliermittel: In einer Suspension findet CeO2-4 beim chemisch-mechanischen Polieren (CMP) von Präzisionsoptiken und Halbleitern Anwendung. Auch für die Politur von Gläsern mit sehr hohen Qualitätsanforderungen hat sich Ceroxid bewährt. Weitere Möglichkeiten sind der Einsatz als UV-Absorber in Farben- und Lacken bzw. Verbundwerkstoffen oder als Katalysatorträger.

Poliermittel für Präzisionsoberflächen

Vier spezifische Oberflächen zur Auswahl

Agglomerierte Pulver oder Suspension

UV-Filter und Katalysatorträger

Bestandteil Katalysator in vielen Automobilen

IBUpart® CeO2 Produktvarianten und Anwendung in Poliersuspensionen

Je nach den Anforderungen der behandelten Materialien werden unterschiedliche Spezifikationen des Poliermittels nötig, mit dem die Poliersuspension hergestellt wird. Cer-Oxide mit größerer Primärpartikelgröße und niedrigeren spezifischen Oberflächen etwa haben höhere Abtrageraten und eignen sich besonders zur Politur von Gläsern für optische High End- oder Boutique-Anwendung. Das hochoberflächige IBUpart® Ceroxid 40 hingegen besteht aus Nanopartikeln und kann in der Produktion von Silizumwafern und Halbleitern zum Einsatz kommen.

 

IBUpart® CeO2 2

IBUpart® CeO2 3IBUpart® CeO2 4IBUpart® CeO2 40
Spezifische Oberfläche2 ± 1 m2/g3 ± 1 m2/g4 ± 1 m2/g40 ± 2 m2/g
Partikelgröße (d50)1,5 – 2,0 µm0,9 – 2,0 µm2 µm0,015 – 0,02 µm
Reinheit85 – 98 Gew.%87,75 Gew.%80 Gew.%> 99 Gew.%
Schüttdichte1,45 – 2,00 g/cm31,04 g/cm31,35 – 1,39 g/cm30,3 – 0,4 g/cm3
Glühverlust0,4 – 1,5 %0,1 – 0,35 %0,1 – 0,35 %/
pH-Wert5,91 – 6,287,719,42 – 10,18/
Mögliche Anwendung
  • Poliermittel
  • UV-Absorber
  • Katalysator
  • Poliermittel
  • UV-Absorber
  • Katalysator
  • Poliermittel
  • UV-Absorber
  • Katalysator
  • Poliermittel
  • UV-Absorber
  • Katalysator
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Hintergrund und Produktion von Ceroxid

Ceroxid, beziehungsweise Cerdioxid, (CeO2) ist das stabile Oxid des seltenen Erdmetalls Cer und das am häufigsten vorkommende Element der Lanthanide. Es kann auch als Cerium bezeichnet werden. In natürlichen Lagerstätten liegt Cer zusammen mit anderen seltenen Erdelementen vor. Zur Auftrennung der Lanthanide wird das gewonnene Cer-Erz mit starken Säuren oder Basen aufgeschlossen. Durch eine anschließende Oxidation der gelösten Komponenten können Ce(IV)-Verbindungen selektiv gefällt werden. Die Kalzinierung der Fällungsprodukte in Drehrohröfen führt zur Bildung eines Oxides als gelben Feststoff – Ceroxid!

Mit einer jährlichen weltweiten Produktion von 68.500 Tonnen (2019) ist CeO2 das am meisten verarbeitete Oxid von allen Elementen der seltenen Erdmetallen und findet sein größtes Anwendungsgebiet in der Glasverarbeitung. Hier wird Ceroxid als Poliermittel und als Zuschlagsstoff für Gläser eingesetzt, da Ceroxid-Partikel aufgrund einer komplexen Oberflächenchemie eine besonders glatte Glasoberfläche beim Polierprozess erzeugen können. Die besondere Polierwirkung ist das Resultat einer Kombination chemischen Lösens, dem Ablagern von Material und einem mechanischen Abtragungsprozess (CMP: chemisch-mechanisches Polieren).

Als Bestandteil des 3-Wege-Katalysators ist CeO2 zudem in den meisten Automobilen mit Ottomotoren verarbeitet: Ceroxid besitzt eine hohe Sauerstoffspeicherkapazität und kann ausreichend Oxidationsmittel für die katalytischen Verbrennungsprozesse zur Verfügung stellen.

Auch die Halbleiterindustrie hat aufgrund der stetig fortlaufenden Miniaturisierung von Schaltkreisen einen wachsenden Bedarf für hochreine Politurmittel auf Ceroxid-Basis. Slurries mit CeO2 Nanopartikeln können den hohen Ansprüchen der Halbleitertechnik gerecht werden. Aufgrund der vornehmlich chemischen Politurprozesse lassen sich mit Cerdioxid geringe Abtragungsraten bei der Bearbeitung von Silizium-Wafern erreichen.