中國粉體網(wǎng)訊  拋光粉的表征可分兩部分概括，即化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。稀土拋光粉的物理性質(zhì)包括粒度、硬度、比表面、懸浮性、晶體結(jié)構(gòu)以及晶型等，有研究表明拋光粉的活性主要取決于化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形狀以及拋光粉顆粒的破碎率。

以往通常認(rèn)為CeO₂純度越高，拋光能力越強(qiáng)，拋光效果就越好，但事實(shí)并非全都如此。當(dāng)CeO₂的純度達(dá)到一定程度時(shí)，品位就不再起決定性因素，隨著品位的增加對拋光性能的改善幾乎沒有影響。

CeO₂含量的影響

CeO₂含量對稀土拋光粉的拋光能力具有重要影響。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CeO₂的含量大于40%后，其拋光效果會(huì)明顯加強(qiáng)，繼續(xù)增加CeO₂的含量，其效果提升不再明顯，當(dāng)增加至80%~85%左右時(shí)，僅比CeO₂含量為40%的拋光粉提高15%左右，可見純度影響不是絕對的因素。對拋光粉而言，單純追求高純度是沒有意義的。

其它稀土元素的影響

稀土拋光粉的化學(xué)成分中主要包括鑭、鈰、鐠、釹、氟、鐵、氧等化學(xué)元素，其中最主要的成分是氧化鈰，其它稀土元素主要以固溶的方式存在于氧化鈰的晶格中，起到改變晶體形貌、結(jié)構(gòu)及拋光性能的作用。

在稀土拋光粉中，其它稀土元素對拋光粉的拋光能力起到了積極作用，其原因在于其它稀土元素在不改變氧化鈰的晶體結(jié)構(gòu)情形下，使晶型在螢石型和六方晶系之間變化。例如面心立方Pr₆O₁₁與CeO₂結(jié)構(gòu)相同，也適合用于拋光；一些稀土氧化物幾乎沒有拋光能力，但可以在不改變CeO₂晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在一定范圍內(nèi)與CeO₂形成固溶體，使晶型在螢石型和六方晶系之間變化。

CeO₂中摻雜不同稀土元素將使焙燒溫度改變，晶粒細(xì)化以及產(chǎn)生晶格畸變并形成氧空位，有利于提高拋光能力。

非稀土雜質(zhì)的影響

稀土拋光粉的化學(xué)成分中除稀土雜質(zhì)外，還存在許多非稀土雜質(zhì)，如氧、硫、氟、硅、鐵、鈣等化學(xué)元素，其中有些非稀土雜質(zhì)如氟、硫等元素將能改變拋光粉晶型、顏色和拋光性能，還有些雜質(zhì)如機(jī)械雜質(zhì)和拋光粉中某些過硬的粒子，它們會(huì)在被拋光工件的表面造成機(jī)械損傷，產(chǎn)生劃痕，即便這些雜質(zhì)的含量小于0.001%，也會(huì)劃傷玻璃。

此外，稀土碳酸鹽中還含有少量的CaO，它會(huì)使拋光粉的拋光能力降低。因此，CaO的含量通常不可超過1%。

氟的影響

氟是鈰基稀土拋光粉中常見的組成元素，氟的加入可以改變拋光粉的晶體結(jié)構(gòu)，提高拋光粉的拋光能力；同時(shí)，氟組分能與被研磨的玻璃發(fā)生反應(yīng)，從而提高研磨的平滑性和研磨效果；另外，加氟也可起到助溶劑的作用，能使反應(yīng)溫度降低，晶粒尺寸增大，但加氟量必須控制在合適的范圍內(nèi)。

摻氟的另一個(gè)重要作用在于在拋光過程中會(huì)生成HF，從而侵蝕玻璃表面原有的硅氧膜，生成一層新的硅氧膜，使玻璃得到很高的光潔度與透明度。

由于F元素對環(huán)境造成了危害，目前，人們對無氟稀土拋光材料越來越重視，相繼開展了深入研究，尤其是在西方歐美國家的某些玻璃冷加工企業(yè)，無氟鈰基稀土拋光粉已經(jīng)成為加工過程中的必需品。

拋光粉的硬度

對常規(guī)材料而言，硬度大致分為三類，即劃痕硬度、壓入硬度和回跳硬度。對晶體材料而言，其硬度是其微觀特性的宏觀反映，它是由晶體的組成、結(jié)構(gòu)和成鍵性質(zhì)決定的。

拋光粉在拋光過程中既有化學(xué)作用，也有機(jī)械作用。玻璃表面吸附有一層硅膠層，在機(jī)械作用下，拋光粉會(huì)將其刮削掉，硬度越大的拋光粉刮削作用就會(huì)大。氧化鈰之所以能用于各種玻璃的拋光，適用范圍廣、效果好，是因?yàn)槠溆捕扰c玻璃相同或稍高，且能進(jìn)行微調(diào)。

粒度分布

稀土拋光粉的粒度分布是影響拋光性能的重要指標(biāo)，合適的粒度分布才能獲得較好的光潔度和較快的加工速度。對于同一個(gè)焙燒產(chǎn)物制備出的不同粒度分布的拋光材料，粒度越大加工越快，但也更容易發(fā)生劃傷。有研究表明，顆粒中的粗大顆粒是影響拋光質(zhì)量的因素，粗大顆粒越大，數(shù)量越多越容易在拋光件表面形成劃傷，在不改變加工工藝的情況下，降低粒度分布中D100是降低粗大顆粒影響的有效手段。

拋光粉的比表面積

比表面積是指拋光粉單位質(zhì)量的有效表面積，有時(shí)簡稱比表面。鈰基稀土拋光粉的比表面積對拋光性能有著重要影響。

拋光粉通常以晶粒的團(tuán)聚體狀存在，而非單晶體狀態(tài)，其晶粒的團(tuán)聚并不是很緊密，因而會(huì)在內(nèi)部形成孔穴，故拋光粉就有了內(nèi)表面。玻璃在拋光過程中，CeO₂小顆粒在機(jī)械壓力下與玻璃表面上的硅膠層緊密的接觸，就有可能因CeO₂外表面的吸附作用使得硅膠層被CeO₂顆粒吸附，CeO₂的這個(gè)吸附能力被稱為CeO₂的活性。顆粒越小，總表面積越大，比表面加大，活性增加，表面吸附作用就越強(qiáng)。

此外，比表面積對研磨速率和研磨表面的精度有影響。高精密化學(xué)拋光一般要求拋光粉的比表面積在1~10 m²/g，比表面積太高，粉體的一次粒徑小，拋光強(qiáng)度偏低，而比表面積太小，粉體的一次粒徑大，拋光時(shí)極易造成劃痕。需要注意的是，不同組分的拋光粉用于不同拋光材料時(shí)所要求的拋光粉比表面積不同。

物相結(jié)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)

拋光粉體中的氧化鈰晶粒的晶型和微觀結(jié)構(gòu)對化學(xué)活性和物理磨削作用均有影響，進(jìn)而決定了粉體的加工速度和表面質(zhì)量。有研究認(rèn)為適合拋光的CeO₂為面心立方螢石結(jié)構(gòu)的氧化鈰晶體，同時(shí)微觀結(jié)構(gòu)呈葡萄狀拋光材料更加適于拋光。

資料來源：

[1]光學(xué)透鏡用鈰基稀土拋光粉的制備研究，周薇，內(nèi)蒙古科技大學(xué)

[2]手機(jī)曲面玻璃用稀土拋光漿料配制及拋光性能研究，趙延，內(nèi)蒙古科技大學(xué)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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