中國粉體網(wǎng)訊  拋光粉的表征可分兩部分概括，即化學性質(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、晶體結構以及晶型等，有研究表明拋光粉的活性主要取決于化學組成、晶體結構、結晶形狀以及拋光粉顆粒的破碎率。

以往通常認為CeO₂純度越高，拋光能力越強，拋光效果就越好，但事實并非全都如此。當CeO₂的純度達到一定程度時，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。在實踐中發(fā)現(xiàn)，當CeO₂的含量大于40%后，其拋光效果會明顯加強，繼續(xù)增加CeO₂的含量，其效果提升不再明顯，當增加至80%~85%左右時，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

稀土拋光粉的化學成分中主要包括鑭、鈰、鐠、釹、氟、鐵、氧等化學元素，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、結構及拋光性能的作用。

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構情形下，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結構相同，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晶體結構的基礎上，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)如機械雜質(zhì)和拋光粉中某些過硬的粒子，它們會在被拋光工件的表面造成機械損傷，產(chǎn)生劃痕，即便這些雜質(zhì)的含量小于0.001%，也會劃傷玻璃。

此外，稀土碳酸鹽中還含有少量的CaO，它會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構，提高拋光粉的拋光能力；同時，氟組分能與被研磨的玻璃發(fā)生反應，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)。

摻氟的另一個重要作用在于在拋光過程中會生成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、結構和成鍵性質(zhì)決定的。

拋光粉在拋光過程中既有化學作用，也有機械作用。玻璃表面吸附有一層硅膠層，在機械作用下，拋光粉會將其刮削掉，硬度越大的拋光粉刮削作用就會大。氧化鈰之所以能用于各種玻璃的拋光，適用范圍廣、效果好，是因為其硬度與玻璃相同或稍高，且能進行微調(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，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聚體狀存在，而非單晶體狀態(tài)，其晶粒的團聚并不是很緊密，因而會在內(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。

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，拋光強度偏低，而比表面積太小，粉體的一次粒徑大，拋光時極易造成劃痕。需要注意的是，不同組分的拋光粉用于不同拋光材料時所要求的拋光粉比表面積不同。

物相結構及微觀結構

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

資料來源：

[1]光學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

[2]手機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

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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