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邹小姐：13326633089 -
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智能手机，作为二十一世纪最伟大的发明之一，它代表着人类科技的集大成之作，为无数人提供了各样的便利，丰富了我们的生活。 在小编眼里，它更是一个行走的抛光工艺展览。无数大师在抛光领域的奇思妙想在它身上体现的淋漓尽致。
抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。 一部手机，从外壳到前触摸屏幕，从内部的芯片到外部的摄像头，均需做抛光处理。 尽管不同部件，其抛光的具体的步骤不尽相同的，但相同点都是必须要用到研磨材料。
氧化铝又称为刚玉，莫氏硬度9，硬度很大，十分适合当研磨材料。氧化铝粉体制备工艺成熟，通过控制氧化铝的形貌可将其制为片状，其平整光滑的片形表面对于被磨对象(如半导体硅晶片，智能手机外壳等等)来说不易划伤，产品的合格品率可因此提高10％至15％。 所以，片状氧化铝已经成为了智能手机抛光领域的新宠。
一般的手机外壳材质有塑料材质、金属材质、3D玻璃材料、陶瓷材料等。其中属陶瓷与金属材料运用较广泛。
对于金属外壳的抛光，将片状氧化铝作为主要磨料是较好的选择
以经典的iPhone 6的金属外壳抛光为例 ：
因为iPhone6手机铝合金外壳，是经过CNC精雕成型—研磨处理—高光—本色电镀—遮盖—阳极—退遮成一个完整的手机外壳面板，会留下CNC刀纹。
用白色抛光皮+氧化铝粗抛液，就可将CNC刀纹去除干净，使表面形成一个亚光面。
前触摸屏幕
一般手机的外屏幕都是一层很薄的钢化玻璃，而玻璃的的主要成分是Sio2（莫氏硬度7）。对屏幕的抛光虽也可以用氧化铝作为磨料，但市面上更常用的为氧化铈（CeO2)。 究其原因是氧化铈与氧化硅会发生化学反应，在玻璃表面产生含水的硅胶层、硅酸凝胶层，使得玻璃表面软化，从而容易被抛光。 但考虑到氧化铝磨料是比氧化铈磨料更硬且更便宜的存在，在一些情况下也将氧化铝配合氧化铈一起使用。
摄像头
随着光学镜片及其光学系统技术的升级和功能的提升，传统的研磨及抛光方法，从精度和效率方面已不适应。
常用的光学镜片抛光法之一是浴法抛光：将工件和抛光盘都淹没在抛光液10～15mm中，通过搅拌器运作使抛光液处于悬浮状态，不产生沉淀。 其中一般将氧化铝和氧化铁作为抛光液的磨料。
下面用该法进行一次抛光实验
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超精密抛光前的熔融石英光学元件 |
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P-V（A) |
RMS(A) |
Ra(A) |
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平均 |
183.42 |
7.42 |
5.70 |
|
范围 |
2089.92 |
18.24 |
11.19 |
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标准偏差 |
186.88 |
2.91 |
1.82 |
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超精密抛光后的熔融石英光学元件 |
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P-V（A) |
RMS(A) |
Ra(A) |
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平均 |
14.24 |
0.91 |
0.77 |
|
范围 |
2.26 |
0.03 |
0.21 |
|
标准偏差 |
1.14 |
0.02 |
0.06 |
可以明显对比得出表面粗糙度降低了。
芯片
如果将芯片看成一座大厦，晶圆就是这座大厦的地基。而这座“地基”也是需要经过一系列高精密抛光的。
为什么常将氧化铝作为抛光晶圆时的磨料呢？
一方面因为可将氧化铝粉制为平板状，研磨时颗粒贴合工件表面，产生滑动的研磨效果，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，对于半导体材料如晶圆，片状氧化铝粉的应用，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。
另一方面当被抛光对象是碳化硅晶圆（莫氏硬度9.2）时，就不能使用硅溶胶抛光液或者较为柔软的氧化铈抛光液。 此时使用氧化铝抛光液是一个较为理想的选择：因为氧化铝经过特殊的制备法可将硬度提高到9.2以上，在此基础上还能将粒径控制在100nm-150nm范围内，使得碳化硅晶圆得以抛光至埃级的平整度。
片状α-Al2O3常见的制备方法有水热法、高温固相法、涂膜法和熔盐法等[1-4]。 其中，熔盐法主要是以硫酸铝、硫酸铝钾、氢氧化铝等铝盐作为铝源，以硫酸钠、硫酸钾、氯化钠和氯化钾等一种或几种熔盐为反应介质，通过高温煅烧来制备片状 α-Al2O3，一些制备方法中还添加了磷酸盐、二氧化硅或二氧化钛等添加剂[5-6]，以加快反应速率或获得更好的形貌。熔盐法具有反应周期短、晶体形貌可控、工艺简单等优点，但是目前采用熔盐法制备片状α-Al2O3 的煅烧温度一般为 1200 ℃，保温时间为 3~5 h，制备条件相对苛刻，制备工艺需要进一步优化。
下面介绍一种优化后实验室中的片状氧化铝制备法
分别称取 4.5 g 氯化钠和氯化钾、2 g 氢氧化铝和一定量的氟化铝于研钵中，研磨混合均匀。然后，将样品放入鼓风干燥箱，于 120 ℃干燥 3 h，结束后取出样品并转移至氧化铝坩埚，随后放入箱式电阻炉中，以升温速率为 9 ℃/min 升至设置温度（700~1000 ℃）后保温一段时间（30~180 min）。待样品冷却至室温，取出坩埚，将坩埚内的样品转移至烧杯中， 向烧杯中加入水，放入超声波清洗机进行超声分散溶解，待完全溶解，静置 6~8 h 后去除上清液，如此反复 3 次。最后，将获得样品放入鼓风干燥箱进行干燥，干燥完成即得到片状α-Al2O3 样品。
多次实验结果表明，当氟化铝与氢氧化铝的质量百分比为 5%、保温时间为 180 min、煅烧温度在 750 ℃及以上时，制备出径向尺寸约为 5.1 μm、厚度约为 280 nm、径厚比约为 18 的多边形片状 α-Al2O3。 此反应体系中，氟化铝的存在加速了反应的进行，在保温时间为 180 min 的条件下，使得片状 α-Al2O3 的煅烧温度由 1200 ℃降低至 750 ℃，优化了熔盐法制备片状氧化铝的工艺，极大地降低了能耗，为片状 α-Al2O3 的低碳绿色制备提供了一条新的途径。[7]
[1] 杨岚婷，王兆文，杨酉坚，等．以粉煤灰为原料制备用于导热填料的板片状氧化铝[J]．轻
金属，2022（2）：1-4，13． YANG Lanting，WANG Zhaowen，YANG Youjian，et al．Preparation of plate-like alumina used as thermal conductive filler from fly ash[J]．Light Metals，2022（2）：1-4，13．
[2] 孙敬会，卿培林．高温固相法制备片状氧化铝[J]．中国陶瓷，2021，57（12）：34-38，
52． SUN Jinghui，QING Peilin．Preparation of flake aluminum oxide powder by high temperature
solid phase method[J]．China Ceramics，2021，57（12）：34-38，52．
[3] 孙敬会，伊家飞，徐敬尧，等．基于薄膜技术制备超细片状氧化铝的研究[J]．真空科
学与技术学报，2018，38（12）：1080-1087． SUN Jinghui，YI Jiafei，XU Jingyao，et al．Preparation of ultrafine lamellate alumina powder
via chemical route[J]．Chinese Journal of Vacuum Science and Technology，2018，38（12）：
1080-1087．
[4] ZHANG Qianying，GENG Xun．Preparation of flaky alumina powder by molten salt synthesis
method[J]．Advanced Materials Research，2014，997：428-432．
[5] 张鹤，邵国强，史和邦，等．片状氧化铝的熔盐法制备关键参数[J]．化工进展，2021，
40（8）：4187-4195． ZHANG He，SHAO Guoqiang，SHI Hebang，et al．Key parameters of preparing flake alumina by molten salt method[J]．Chemical Industry and Engineering Progress，2021，40（8）：4187-4195．
[6] MIAO Zhuang，SHI Jiangong，ZHANG Wenping，et al．Effect of NH4F and nano-SiO2 on
morphological control of α-Al2O3 platelets via solid-state reaction[J]．China Petroleum
Processing ＆ Petrochemical Technology，2016，18（4）：19-24．
[7]徐敬尧,周小丽,孙敬会,曹阿林,卿培林.基于复合熔盐低温制备片状α-氧化铝的研究[J/OL].无机盐工业:1-9[2023-01-13].DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0233.
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