Polimento Químico Mecânico

Estudos mostram que:

1.      O polimento não é função da dureza. Digo portanto que o polimento não é função do desgaste (Se o polimento fosse função da dureza, quanto mais duro o vidro, mais lento seria a função de polir, mas isto na prática não ocorre)

2.      O polimento conseqüentemente não é função da maciez, (se o fosse, quanto mais macio, mais rápido seria o curso do polimento e isto     também não ocorre na prática).

3.      O polimento é uma função química entre a superfície em polimento, o meio e seus agentes abrasivos.  Isto quer dizer que as reações químicas  influenciam no processo de polimento.

4.       A lixiviação química (H2O ou ácido diluído) aumenta a velocidade de polimento, que é substancialmente menor quando se processa em meio de óleo ou a seco. O polimento em meio aquoso é tão mais rápido que nos leva a concluir, após pesquisa, que existe um efeito químico que amacia o vidro tornando mais fácil o processo de abrasão.

Conclusão: o polimento é um processo químico mecânico.

O que ocorre na realidade?

1. O papel da água no polimento por óxido

   a. a água penetra no vidro amaciando-o
      1. A quantidade de água penetrante  depende  da pressão e da velocidade da ferramenta de polimento
      2. A água penetra quebrando as ligações de Si-O (do qual a maioria dos vidros é composto), dando Si-OH (ligações de Si-O hidratadas produzem Si(OH)4, que é altamente solúvel em água)
      3. As partículas abrasivas em suspensão na água impõem uma força compressiva sobre a superfície do vidro aumentando a solubilidade da região em contacto com a ferramenta polidora, que automaticamente se acelera por imposição do movimento e pressão hidrostática.
        a. O material removido (por dissolução) é maior junto à parte anterior em contacto com o abrasivo e menor (por condensação) na região logo após o contacto das partículas abrasivas, portanto a remoção de material só ocorre quando o Si(OH)4 dissolvido é removido da vizinhança da superfície através  de uma variedade de mecanismos que incluem movimento turbulento  da lama formada, absorção das partículas  abrasivas e por precipitação e formação de SiO2 coloidal que é eliminado do processo.

2. reação química entre o abrasivo e a superfície de óxido

a.       Em altas velocidades de polimento, por exemplo, abrasivos de  cério, exibem uma propriedade de dentes químicos que aceleram ainda mais a cadencia de polimento estimada em 5x10^8 mais eficiente que a sílica, com um resultado de tempos de polimento até 43 vezes mais rápidos para o cério do que para os abrasivos a base de sílica

b.      5 passos importantes para determinar-se a cadencia de transporte de massa durante o polimento
      1. a água penetra na superfície do vidro
      2. a água reage com a superfície conduzindo a uma dissolução da superfície do vidro sob influência da pressão
      3. alguns produtos dissolvidos são absorvidos pelas partículas abrasivas e são retiradas da superfície
      4. alguns produtos dissolvidos são redepositados novamente na superfície
      5. dissolução da superfície ocorre devido aos impactos das partículas abrasivas

c.         propriedade do dente químico

      1. O cério e o zircônio aceleram a remoção do SiO2 através das reações químicas com as ligações de SiO2 em sua superfície. 
         a. Isto ocorre porque a energia livre na formação do CeO2 e do ZrO2 é menor do que a necessária para a formação do SiO2. 
         b. Portanto os abrasivos a base de  cério e zircônio são capazes de o reduzir o SiO2 e ligar-se com a superfície. 
         c. As ligações iônicas entre abrasivo e superfície aumentam a força de remoção das partículas abrasivas aumentando as quantidades de material removido para mesma operação de desbaste.
         d. E mais, pelo fato do material removido estar ligado iônicamente  ao abrasivo, a probabilidade de remoção de vidro na superfície vizinha  aumenta .
         e. Conseqüentemente, abrasivos de cério e zircônio possuem taxas mais elevadas de remoção do que abrasivos tais como o diamante que não exibe a propriedade do dente químico. O poroduto a base de cério é encontrado no comercio com o nome de Lensmax e existe em 2 diferentes granulações.
         f. A água também desempenha um papel  preponderante na propriedade do dente químico, é o elemento necessário de solubilização.

3. resultados quanto à eficiência de polimento

a.       a eficiência de polimento varia linearmente com a pressão e a velocidade.

b.      dimensões e concentração de abrasivo na lama de polimento
      1. não é afetada pelas dimensões das partículas
      2. é afetada pelo fator de preenchimento
         a. Em altas concentrações de partículas,  partículas menores aumentam o número de partículas em contacto
         b. Em baixas concentrações, teremos pequeno número de partículas em contacto e portanto menor eficiência no polimento

ref.: Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials
    John Wiley and Sons Inc, Wiley-Interscience publication
by Joseph M Steigerwald, Shyam P Murarka, Ronald J Gutmann  segundo Mel Bartels march 2001