稀土抛光粉的生产和使用

发展历史

　　随着稀土工业的发展，于二十世纪 30 年代，首先在欧洲出现了用稀土氧化物作抛光粉来抛光玻璃。在第二次世界大战中，稀土抛光粉很快在抛光精密光学仪器方面获得成功。由于稀土抛光粉具有抛光效率高、质量好、污染小等优点，激发了西方国家的研究热情。这样，稀土抛光粉就以取代传统抛光粉的趋势迅速发展起来。 国外于 60 年前开始生产稀土抛光粉，二十世纪 90 年代已形成各种标准化、系列化的产品达30多种。 目前，国外的稀土抛光粉生产厂家主要有法国罗地亚，比利时Solvay，美国Universal Photonics，日本Showa Chemical，印度RCMPA和旭硝子，1968 年，我国在上海跃龙化工厂首次研制成功稀土抛光粉，现在中国是世界上抛光粉的主要生产国，其年产量占全球80%以上。

成分结构

      稀土抛光粉(rare earth polishing powder)也称氧化铈抛光粉，是指主要由氧化铈组份所组成的抛光粉，氧化铈抛光粉主要成份为二氧化铈（CeO2），其次分别为氧化镧（La2O3）、氧化镨（Pr2O3），此外还含有微量的氧化硅、氧化铝和氧化钙， 另外有些型号的抛光粉为了提供抛光性能加入3-7%氟。通常以镧铈氯化稀土或富铈碳酸稀土等化合物为原料，经化学法处理、灼烧、粉碎、筛分等过程制成。

氧化铈抛光粉的使用

1、除了氧化铈抛光粉，其他抛光粉的材料：抛光粉通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬等组份组成，不同的材料的硬度不同，在水中的化学性质也不同，因此使用场合各不相同。氧化铝和氧化铬的莫氏硬度为9，氧化铈和氧化锆为7，氧化铁更低。氧化铈与硅酸盐玻璃的化学活性较高，硬度也相当，因此广泛用于玻璃的抛光。

2、氧化铈的颗粒度：粒度越大的氧化铈，磨削力越大，越适合于较硬的材料，ZF玻璃应该用偏细的抛光粉。要注意的是，所有的氧化铈的颗粒度都有一个分布问题，平均粒径或中位径D50的大小只决定了抛光速度的快慢，而最大粒径Dmax决定了抛光精度的高低。因此，要得到高精度要求，必须控制抛光粉的最大颗粒。

3、抛光粉的硬度：抛光粉的真实硬度与材料有关，如氧化铈的硬度就是莫氏硬度7左右，各种氧化铈都差不多。但不同的氧化铈体给人感觉硬度不同，是因为氧化铈抛光粉通常为团聚体，附图为一个抛光粉团聚体的电镜照片。由于烧成温度不同，团聚体的强度也不一样，因此使用时会有硬度不一样的感觉。当然，有的抛光粉中加入氧化铝等较硬的材料，表现出来的磨削率和耐磨性都会提高。

4、抛光浆料的浓度：抛光过程中浆料的浓度决定了抛光速度，浓度越大抛光速度越高。使用小颗粒抛光粉时，浆料浓度因适当调低。

5、氧化铈抛光粉的抛光模的选择：抛光模应该用软一点的。应该指出的是，很多聚氨酯抛光片中添加了氧化铈抛光粉。这些抛光粉的最大颗粒度同样决定了最终的抛光精度。依我之间，最好使用不加抛光粉的抛光模。

影响氧化铈抛光粉性能的指标

1、粉体的粒度大小：决定了抛光精度和速度，常用多少目和粉体的平均粒度大小来。过筛的筛网目数能掌握粉体相对的粒度的值，平均粒度决定了抛光粉颗粒大小的整体水平。

2、粉体莫氏硬度：硬度相对大的粉体具有较快的切削效果，同时添加一些助磨剂等等也同样能提高切削效果；不同的应用领域会有很大出入，包括自身加工工艺。

3、粉体悬浮性：好的粉要求抛光粉要有较好的悬浮性，粉体的形状和粒度大小对悬浮性能具有一定的影响，片形及粒度细些的抛光粉的悬浮性相对的要好一些，但不是决对的。抛光粉悬浮性能的提高也可通过加悬浮液（剂）来改善。

4、粉体的晶型：粉体的晶型是团聚在一起的单晶颗粒，决定了粉体的切削性、耐磨性及流动性。粉体团聚在一起的单晶颗粒在抛光过程中分离（破碎），使其切削性、耐磨性逐渐下降，不规则的六边形晶型颗粒具有良好的切削性、耐磨性和流动性。

5、外观颜色：原料中Pr的含量及灼烧温度等因素有关，镨含量越高，其粉体显棕红色。低铈抛光粉中含有大量的镨（铈镨料），使其显棕红色。高铈抛光粉，灼烧温度越高，其显偏白粉色，温度低（900度左右），其显淡黄色。

　　综上所述，为了增加氧化铈抛光粉的抛光速度，通常在氧化铈抛光粉加入氟以增加磨削率。铈含量较低的混合稀土抛光粉通常掺有3－8的氟；纯氧化铈抛光粉通常不掺氟。对ZF或F系列的玻璃来说，因为本身硬度较小，而且材料本身的氟含量较高，因此因选用不含氟的抛光粉为好。

生产原料

　　目前，我国生产铈系稀土抛光粉的原料有下列几种：(1) 氧化铈 (CeO2) ，由混合稀土盐类经分离后所得 (w(CeO2)=99%)；(2) 混合稀土氢氧化物 (RE(OH)3) (w(REO)=65% ，w(CeO2)≥65%)；(3) 氯化稀土(RECl3) ，从混合氯化稀土中萃取分离得到的镧铈氯化稀土(主要含La ，Ce 和Pr（w(REO)≥45% ，w(CeO2)≥50%)；(4) 镧铈碳酸稀土（w(REO)≥45% ，w(CeO2)≥60%)

生产工艺

抛光粉的生产工艺流程：原料制备 →混料 →高温煅烧 →磨细 →分级  →添加悬浮剂 →包装

其中分级分为水力分级和气流研磨分级

应用领域

　  由于铈系稀土抛光粉具有较优的化学与物理性能，所以在工业制品抛光中获得了广泛的应用。

·　 主要用于平板玻璃、表蒙玻璃、工艺玻璃等抛光。普通光学玻璃、眼镜、玻璃模具抛光。精密光学玻璃、TN、STN,液晶玻璃基板、精密光学镜头等抛光。棱镜、透镜、投影机镜头抛光。LCD液晶玻璃、TFT、ITO导电玻璃、IC光掩膜等高精度抛光，也适用于金属抛光、工艺饰品、灯具等行业零件的粗抛光。

·　其中高铈系稀土抛光粉，主要适用于精密光学镜头的高速抛光。该抛光粉的性能优良，抛光效果较好，价格较高。中铈系稀土抛光粉，主要适用于光学仪器的中等精度中小球面镜头的高速抛光，该抛光粉与高铈粉比较，可使抛光粉的液体浓度降低11% ，抛光速率提高35% ，制品的光洁度可提高一级，抛光粉的使用寿命可提高30% 。低铈系稀土抛光粉，适用于电视机显像管、眼镜片和平板玻璃等的抛光。

选择氧化铈抛光粉

选用抛光粉要根据抛光材质的不同，以及抛光精度的要求，选用合适型号的抛光粉。

　　根据硬度相近相抛的原理，对不同材质硬度的玻璃要选用相应型号的抛光粉。再有就是根据抛光精度的要求，选用不同粒度范围的抛光粉，粒度指标主要有中心粒径D50，以及D10,D90等。粒度分布测试报告中峰值范围越小，越集中越好。比中心粒径小的粒子对抛光没什么作用，比中心粒径大的粒子会对抛光面造成划痕，所以粒度分布是个重要指标。

　　另外，抛光粉中氧化铈的含量对抛光性能有一定的影响，但不同的被抛光材质要用相适应的含量氧化铈的抛光粉，其抛光效果才会更好。

　　抛光粉的使用过程一般都是用水或其他介质做载体，虚浮在溶液中，因此其在水中的悬浮性也很重要，悬浮性差的抛光粉沉入容器底部不能随溶液循环使用，因此氧化铈抛光粉的悬浮性对抛光性能也有很大的影响。

　　再有就是抛光粉的PH值等指标主要是为了保证抛光操作过程中对人体的安全性。