?α-氧化鋁屬六方緊密堆積晶體，晶格能較大，熔點高、硬度大，機械強度高，其制品耐酸、堿性好，基于其優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，使得其在拋光領(lǐng)域有著廣泛的用途。 而在拋光領(lǐng)域又細分了多個具體應(yīng)用：汽車漆面拋光、藍寶石拋光、玻璃鏡片拋光、晶圓拋光等。 那么上述四種具體應(yīng)用對于α-氧化鋁作為磨料時的粒徑大小的要求有什么不同呢？

      汽車漆面經(jīng)拋光后，為避免磨料對漆面的二次劃損，因而要求α氧化鋁磨料的棱角不能太尖銳，一般為球形或柱形，且要盡可能地均勻、避免團聚。漆面損傷程度的不同就要進行不通的拋光工序，可分為初拋，中拋和精拋。一般來說，α氧化鋁粉的粒徑越大，切屑度越好，光面度越差。 反之粒徑越小，切削度越差，光面度越好。 因此對于α氧化鋁的粒徑來說，汽車漆面的初拋要在60μm -----45μm范圍內(nèi)；中拋要在5.9μm----5μm范圍內(nèi)，精拋要在1-2μm范圍內(nèi)。
      藍寶石，即單晶氧化鋁，隨著光電技術(shù)的飛速發(fā)展，光電產(chǎn)品對藍寶石襯底材料需求量的日益增加，同時隨著 LED 元件的不斷拓展，藍寶石已經(jīng)成為最重要的襯底材料之一，具有極大的國內(nèi)外市場需求。藍寶石作為襯底時需要很好的平整度，因而對藍寶石表面拋光成為當下研究熱點。
      在藍寶石拋光過程中，藍寶石表面的Al 和拋光漿料中的羥基反應(yīng)形成一種莫氏硬度為 3 的勃姆石水化層。 當磨料粒徑較小時，可能無法完全穿透水化層，即拋光磨料不能有效參與機械拋光，導(dǎo)致拋光材料去除速率低。 隨氧化鋁粒徑增大至 360 nm 時，材料去除速率逐漸增加，表面粗糙度降至最低。 氧化鋁顆粒粒徑增大，參與到拋光的有效磨料數(shù)增加，材料去除率增加，機械拋光與化學(xué)拋光達到動態(tài)平衡，即拋光后，藍寶石晶片損傷全部被移除，表面平整，表面質(zhì)量相對較高，使得材料表面粗糙度小。當磨料粒徑增加至560 nm 時，材料去除速率達到峰值，但材料表面粗糙度也明顯增大，拋光效果不理想。 因為，拋光磨料粒徑較大時，機械拋光作用增強，致使材料去除率增大。 磨料的粒徑不同，研磨所去除的深度不同，粒徑越大，深度越大，對晶片造成的損傷就越嚴重。 當粒徑增加至 1.5 μm后，拋光液的穩(wěn)定性變差，在拋光過程中出現(xiàn)輕微分層，導(dǎo)致磨料的分散性差，使得拋光效果較差。
      對于硅晶圓拋光，最好將α氧化鋁粉制為平板狀，這樣研磨時顆粒就能貼合工件表面，產(chǎn)生滑動的研磨效果，避免了顆粒尖角對工件表面的劃傷，且研磨壓力均勻分布在顆粒表面，顆粒不易破碎，從而提高了研磨效率和表面光潔度，可以減少磨削時間，大幅提高研磨效率，減少磨片機的損耗，節(jié)省人工和磨削成本，將成品率提升在90%以上。
      當被拋光對象是碳化硅晶圓（莫氏硬度9.2）時，因為α氧化鋁莫氏硬度僅為8.8，所以需將金剛石（莫氏硬度10）微粉與α氧化鋁微粉混合制得磨料。 但由于金剛石磨料的形貌不規(guī)則且硬度高，在機械拋光后，碳化硅晶片表面粗糙度在10nm-20nm的范圍內(nèi)，而且在顯微鏡下觀察可見若干條深淺不一的劃痕，這說明表面損傷層較深，會導(dǎo)致后續(xù)的化學(xué)機械拋光很難完全去除機械拋光(MP)產(chǎn)生的損傷層。 所以需要將α氧化鋁微粉的粒徑制為0.5μm -5μm范圍內(nèi)，比表面積制為為100-250㎡/g。 這樣可以起降低碳化硅晶片表面粗糙度，減小亞表面損傷層深度的作用，能夠在拋光過程中改善金剛石微粉作為磨料帶來的劃痕和損傷層的問題，獲得基本無劃痕、損傷層小、粗糙度低的碳化硅晶片表面，為后續(xù)進行化學(xué)機械拋光提供條件。如果制得的α氧化鋁微粉粒徑比上述范圍大則容易產(chǎn)生劃痕和裂片，反之比上述范圍小則起不到消除金剛石微粉損傷的效果。
      對于玻璃鏡片拋光的拋光粉通常由氧化鈰、氧化鋁、氧化硅、氧化鐵、氧化鋯、氧化鉻等組份組成。 由于氧化鈰與硅酸鹽玻璃的化學(xué)活性較高，硬度也相當，因此在玻璃鏡片拋光中廣泛使用氧化鈰作為磨料。 有的氧化鈰拋光粉中加入α氧化鋁這種較硬的材料，表現(xiàn)出來的磨削率和耐磨性都會提高。 因為硅酸鹽玻璃莫氏硬度一般為6 - 6.5，且在該情況中α氧化鋁作為磨料的比例較少，所以對α氧化鋁的晶體的顯微結(jié)構(gòu)不做特別要求，正常來說粒徑不宜過大，棱角不太尖銳都能滿足要求。

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來源：粉體圈