1、拋光粉 -1、拋光粉的材料拋光粉通常由氧化鈰、氧化鋁、氧化矽、氧化鐵、氧化鋯、氧化鉻等組份組成,不同的材料的硬度不同,在水中的化學性質也不同,因此使用場合各不相同。氧化鋁和氧化鉻的莫氏硬度為 9,氧化鈰和氧化鋯為 7,氧化鐵更低。氧化鈰與矽酸鹽玻璃的化學活性較高,硬度也相當,因此廣泛用於玻璃的拋光。 為瞭增加氧化鈰的拋光速度,通常在氧化鈰拋光粉加入氟以增加磨削率。鈰含量較低的混合稀土拋光粉通常摻有 38 的氟;純氧化鈰拋光粉通常不摻氟。 對 ZF 或 F 系列的玻璃來說,因為本身硬度較小,而且材料本身的氟含量較高,因此因選用不含氟的拋光粉為好。 拋光粉 -2、對拋光粉的基本要求(1)微粉粒度均
2、勻一致,在允許的范圍之內; (2 )有較高的純度,不含機械雜質; (3)有良好的分散性和吸附性,以保證加工過程的均勻和高效; (4)粉末顆粒有一定的晶格形態,破碎時形成銳利的尖角,以提高拋光效率; (5)有合適的硬度和密度,和水有很好的浸潤性和懸浮性,因為拋光粉需要與水混合 拋光粉 -3、氧化鈰的顆粒度粒度越大的氧化鈰,磨削力越大,越適合於較硬的材料,ZF 玻璃應該用偏細的拋光粉。要注意的是,所有的氧化鈰的顆粒度都有一個分佈問題,平均粒徑或中位徑 D50 的大小隻決定瞭拋光速度的快慢,而最大粒徑 Dmax 決定瞭拋光精度的高低。因此,要得到高精度要求,必須控制拋光粉的最大顆粒。 拋光粉 -4、
3、拋光粉的硬度拋光粉的真實硬度與材料有關,如氧化鈰的硬度就是莫氏硬度 7 左右,各種氧化鈰都差不多。但不同的氧化鈰體給人感覺硬度不同,是因為氧化鈰拋光粉通常為團聚體,附圖為一個拋光粉團聚體的電鏡照片。由於燒成溫度不同,團聚體的強度也不一樣,因此使用時會有硬度不一樣的感覺。當然,有的拋光粉中加入氧化鋁等較硬的材料,表現出來的磨削率和耐磨性都會提高。 拋光粉 -5、拋光漿料的濃度拋光過程中漿料的濃度決定瞭拋光速度,濃度越大拋光速度越高。使用小顆粒拋光粉時,漿料濃度因適當調低。 拋光粉 -6、拋光模的選擇拋光模應該用軟一點的。應該指出的是,很多聚氨酯拋光片中添加瞭氧化鈰拋光粉。這些拋光粉的最大顆粒度同
4、樣決定瞭最終的拋光精度。依我之間,最好使用不加拋光粉的拋光模。 影響拋光粉性能的指標 1 、粉體的粒度大小:決定瞭拋光精度和速度,常用多少目和粉體的平均粒度大小來。過篩的篩網目數能掌握粉體相對的粒度的值,平均粒度決定瞭拋光粉顆粒大小的整體水平。 2、粉體莫氏硬度:硬度相對大的粉體具有較快的切削效果,同時添加一些助磨劑等等也同樣能提高切削效果;不同的應用領域會有很大出入,包括自身加工工藝。 3、粉體懸浮性:好的粉要求拋光粉要有較好的懸浮性,粉體的形狀和粒度大小對懸浮性能具有一定的影響,片形及粒度細些的拋光粉的懸浮性相對的要好一些,但不是決對的。拋光粉懸浮性能的提高也可通過加懸浮液(劑)來改善。
5、4、粉體的晶型:粉體的晶型是團聚在一起的單晶顆粒,決定瞭粉體的切削性、耐磨性及流動性。粉體團聚在一起的單晶顆粒在拋光過程中分離(破碎),使其切削性、耐磨性逐漸下降,不規則的六邊形晶型顆粒具有良好的切削性、耐磨性和流動性。 5、外觀顏色:原料中 Pr 的含量及灼燒溫度等因素有關,鐠含量越高,其粉體顯棕紅色。低鈰拋光粉中含有大量的鐠(鈰鐠料),使其顯棕紅色。高鈰拋光粉,灼燒溫度越高,其顯偏白粉色,溫度低(900 度左右),其顯淡黃色。 拋光粉 -稀土拋光粉的發展現狀及應用一項目的背景情況 拋光粉通常由氧化鈰、氧化鋁、氧化矽、氧化鐵、氧化鋯、氧化鉻等組份組成,不同的材料的硬度不同,在水中的化學性質也
6、不同,因此使用場合各不相同。氧化鋁和氧化鉻的莫氏硬度為 9,氧化鈰和氧化鋯為 7,氧化鐵更低。 鈰基稀土拋光粉是較為重要的稀土產品之一。因其具有切削能力強,拋光時間短、拋光精度高、操作環境清潔等優點,故比其他拋光粉(如 Fe2O3 紅粉)的使用效果佳,而被人們稱為“拋光粉之王”。目前該產品在我國發展較快,應用日廣,產量猛增,發展前景看好。 拋光粉 - 1.1 稀土拋光粉的發展過程紅粉(氧化鐵)是歷史上最早使用的拋光材料,但它的拋光速度慢,而且鐵銹色的污染也無法消除。隨著稀土工業的發展,於二十世紀 30 年代,首先在歐洲出現瞭用稀土氧化物作拋光粉來拋光玻璃。在第二次世界大戰中,一個在伊利諾斯州羅
7、克福德的 WF 和 BarnesJ 公司工作的雇員,於 1943年提出瞭一種叫做巴林士粉(Barnesite)的稀土氧化物拋光粉,這種拋光粉很快在拋光精密光學儀器方面獲得成功。由於稀土拋光粉具有拋光效率高、質量好、污染小等優點,激起瞭美國等國傢的群起研究。這樣,稀土拋光粉就以取代傳統拋光粉的趨勢迅速發展起來。 國外於 60 年前開始生產稀土拋光粉,二十世紀 90 年代已形成各種標準化、系列化的產品達 30多種規格牌號。 目前,國外的稀土拋光粉生產廠傢主要有 15 傢(年生產能力為 200 噸以上者)。其中,法國羅地亞公司年生產能力為 2200 多噸。是目前世界上最大的稀土拋光粉生產廠傢。美國的
8、拋光粉年產量能力達 1500 噸以上。日本生產稀土拋光粉的原料采用氟碳鈰礦、粗氯化鈰和氯化稀土三種,工藝上各不相同。日本稀土拋光粉的生產在燒結設備和技術上均具特色。1968 年,我國在上海躍龍化工廠首次研制成功稀土拋光粉。隨後西北光學儀器廠、雲南光學儀器廠相繼采用獨居石為原料,研制成功不同類型稀土拋光粉。北京有色金屬研究總院、北京工業學院等單位於 1976 年研制並推廣瞭 739 型稀土拋光粉,1977 年又研制成功瞭 771 型稀土拋光粉。1979 年甘肅稀土公司研制成功瞭 797 型稀土拋光粉。目前國內已有 14 個稀土拋光粉生產廠傢(年生產能力達 30 噸以上者),最大的一傢年生產能力為
9、 2220 噸(包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司)。但與國外相比仍有較大差距,主要是稀土拋光粉的產品質量不穩定,未能達到標準化、系列化,還不能完全滿足各種工業領域的拋光要求,因此必須迎頭趕上。 拋光粉 -1.2 稀土拋光粉的組成及分類1.2.1 以稀土拋光粉中 CeO2 量來劃分: 稀土拋光粉的主要成分是 CeO2,據其 CeO2 量的高低可將鈰拋光粉分為兩大類:一類是 CeO2 含量高的價高質優的高鈰拋光粉,一般 CeO2/TREO80%,另一類是 CeO2 含量低的廉價的低鈰拋光粉,其鈰含量在 50%左右,或者低於 50%,其餘由 La2O3,Nd2O3,Pr6O11 組成。 對於高鈰拋光粉
10、來講,氧化鈰的品位越高,拋光能力越大,使用壽命也增加,特別是硬質玻璃長時間循環拋光時(石英、光學鏡頭等),以使用高品位的鈰拋光粉為宜。 低鈰拋光粉一般含有 50%左右的 CeO2,其餘 50%為 La2O3?SO3,Nd2O3?SO3,Pr6O11?SO3等堿性無水硫酸鹽或 LaOF、NdOF、PrOF 等堿性氟化物,此類拋光粉特點是成本低及初始拋光能力與高鈰拋光粉比幾乎沒有兩樣,因而廣泛用於平板玻璃、顯像管玻璃、眼鏡片等的玻璃拋光,但使用壽命難免要比高鈰拋光粉低。 1.2.2 以稀土拋光粉的大小及粒度分佈來劃分: 稀土拋光粉的粒度及粒度分佈對拋光粉性能有重要影響。對於一定組分和加工工藝的拋光
11、粉,平均顆粒尺寸越大,則玻璃磨削速度和表面粗糙度越大。在大多數情況下,顆粒尺寸約為 4m的拋光粉磨削速度最大。相反地,如果拋光粉顆粒平均粒度較小,則磨削量減少,磨削速度降低,玻璃表面平整度提高,標準拋光粉一般有較窄的粒度分佈,太細和太粗的顆粒很少,無大顆粒的拋光粉能拋光出高質量的表面,而細顆粒少的拋光粉能提高磨削速度。此外,稀土拋光粉也可以根據其添加劑的不同種類來劃分,稀土拋光粉生產技術屬於微粉工程技術,稀土拋光粉屬於超細粉體,國際上一般將超細粉體分 3 種:納米級(1nm100nm);亞微米級(100nm 1m);微米級(1m100m),據此分類方法,稀土拋光粉可以分為:納米級稀土拋光粉、亞
12、微米級稀土拋光粉及微米級稀土拋光粉 3 類,通常我們使用的稀土拋光粉一般為微米級,其粒度分佈在 1m10m 之間,稀土拋光粉根據其物理化學性質一般使用在玻璃拋光的最後工序,進行精磨,因此其粒度分佈一般不大於 10m,粒度大於 10m的拋光粉(包括稀土拋光粉) 大多用在玻璃加工初期的粗磨。小於 1m的亞微米級稀土拋光粉,由於在液晶顯示器與電腦光盤領域的應用逐漸受到重視,產量逐年提高。 納米級稀土拋光粉目前也已經問世,隨著現代科學技術的發展,其應用前景不可預測,但目前其市場份額還很小,屬於研發階段。 拋光粉 -1.3 拋光粉的生產原料目前,我國生產鈰系稀土拋光粉的原料有下列幾種: (1)氧化鈰(C
13、eO2) ,由混合稀土鹽類經分離後所得(w(CeO2)=99%); (2) 混合稀土氫氧化物 (RE(OH)3),為稀土精礦(w(REO)50%)化學處理後的中間原料(w(REO)=65%, w(CeO2)48%); (3)混合氯化稀土(RECl3),從混合氯化稀土中萃取分離得到的少銪氯化稀土(主要含 La,Ce,Pr和 Nd,w(REO)45%,w(CeO2)50%); (4)高品位稀土精礦(w(REO)60%,w(CeO2)48%),有內蒙古包頭混合型稀土精礦,山東微山和四川冕寧的氟碳鈰礦精礦。 以上原料中除第 1 種外,第 2,3,4 種均含輕稀土(w(REO)98%) ,且以 CeO2
14、 為主,w(CeO2)為 48%50%。我國具有豐富的鈰資源,據測算,其工業儲量約為 1800 萬噸(以 CeO2 計),這為今後我國持續發展稀土拋光粉奠定瞭堅實的基礎,也是我國獨有的一大優勢,並可促進我國稀土工業繼續高速發展。 拋光粉 -1.4 主要生產工藝及設備1.4.1 高鈰系稀土拋光粉的生產 以稀土混合物分離後的氧化鈰為原料,以物理化學方法加工成硬度大,粒度均勻、細小,呈面心立方晶體的粉末產品。其主要工藝過程為:原料高溫煅燒水淬水力分級過濾烘幹高級鈰系稀土拋光粉產品。 主要設備有:煅燒爐,水淬槽,分級器,過濾機,烘幹箱。 主要指標:產品中 w(REO)=99%,w(CeO2)=99%
15、;稀土回收率約 95%;平均粒經1m6m(或粒度為 200 目300 目),晶形完好。該產品適用於高速拋光。這種高鈰拋光粉最早代替瞭古典拋光的氧化鐵粉(紅粉)。 1.4.2 中鈰系稀土拋光粉的制備 用混合稀土氫氧化物(w(REO)=65%,w(CeO2)48%)為原料,以化學方法預處理得稀土鹽溶液,加入中間體(沉淀劑) 使轉化成 w(CeO2)=80%85%的中級鈰系稀土拋光粉產品。其主要工藝過程為:原料氧化優溶過濾酸溶沉淀洗滌過濾高溫煅燒細磨篩分中級鈰系稀土拋光粉產品。 主要設備:氧化槽,優溶槽,酸溶槽,沉淀槽,過濾機,煅燒爐,細磨篩分機及包裝機。 主要指標:產品中 w(REO)=90%,w
16、(CeO2)=80%85% ;稀土回收率約 95%;平均粒度0.4m1.3m。該產品適用於高速拋光,比高級鈰稀土拋光粉進行高速拋光的性能更為優良。 1.4.3 低鈰系稀土拋光粉的制備 以少銪氯化稀土(w(REO)45%,w(CeO2)48%)為原料,以合成中間體( 沉淀劑)進行復鹽沉淀等處理,可制備低級鈰系稀土拋光粉產品。 其主要工藝過程為: 原料溶解復鹽沉淀過濾洗滌高溫煅燒粉碎細磨篩分低級鈰系稀土拋光粉產品。 主要設備:溶解槽,沉淀槽,過濾機,煅燒爐,粉碎機,細磨篩分機。 主要指標:產品中 w(REO)=85%90%,w(CeO2)=48%50%;稀土回收率約 95%;平均粒徑0.5m1.5
17、m(或粒度 320 目 400 目)。該產品適合於光學玻璃等的高速拋光之用。 用混合型的氟碳鈰礦高品位稀土精礦(w(REO)60%,w(CeO2)48%)為原料,直接用化學和物理的方法加工處理,如磨細、煅燒及篩分等可直接生產低級鈰系稀土拋光粉產品。 其主要工藝過程為: 原料幹法細磨配料混粉焙燒磨細篩分低級鈰系稀土拋光粉產品。 主要設備:球磨機,混料機,焙燒爐,篩分機等。主要指標:產品中 w(REO)95%,w(CeO2)50%;稀土回收率95%; 產品粒度為 1.5m2.5m 。該產品適合於眼鏡片、電視機顯象管的高速拋光之用。目前,國內生產的低級鈰系稀土拋光粉的量最多,約占總產量的 90%以上
18、。 拋光粉 -1.5 稀土拋光粉的應用由於鈰系稀土拋光粉具有較優的化學與物理性能,所以在工業制品拋光中獲得瞭廣泛的應用,如已在各種光學玻璃器件、電視機顯像管、光學眼鏡片、示波管、平板玻璃、半導體晶片和金屬精密制品等的拋光。 高鈰系稀土拋光粉,主要適用於精密光學鏡頭的高速拋光。實踐表明,該拋光粉的性能優良,拋光效果較好,由於價格較高,國內的使用量較少。 中鈰系稀土拋光粉,主要適用於光學儀器的中等精度中小球面鏡頭的高速拋光。該拋光粉與高鈰粉比較,可使拋光粉的液體濃度降低 11%,拋光速率提高 35%,制品的光潔度可提高一級,拋光粉的使用壽命可提高 30%。目前國內使用這種拋光粉的用量尚少,有待於今
19、後繼續開發新用途。 低鈰系稀土拋光粉,如 771 型適用於光學眼鏡片及金屬制品的高速拋光;797 型和 C1 型適用於電視機顯象管、眼鏡片和平板玻璃等的拋光;H500 型和 877 型適用於電視機顯象管的拋光。此外,其它拋光粉用於對光學儀器,攝像機和照像機鏡頭等的拋光,這類拋光粉國內用量最多,約占國內總用量 85%以上。 1.5 稀土拋光粉的市場 在稀土拋光粉的消費中,日本是最大的消費者,每年約生產 3550 噸4000 噸拋光粉,產值 35億40 億日元,還從法國、美國和中國進口部分拋光粉。其中最大的拋光粉消費市場是彩電陰極射線管。二十世紀 90 年代中期,日本陰極射線管的生產轉向海外,而平
20、面顯示產品產量迅速增加,對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加。估計日本在液晶顯示用平面顯示器生產上消費的拋光粉約占其市場的50%。90 年代以來,日本將其陰極射線管用拋光粉的生產技術和設備向海外轉移,如:日本清美化學從 1989 年開始在海外生產陰極射線管用鈰基拋光粉。1989 年在臺灣建立瞭一傢獨資企業,1990 年投入生產,目前的生產能力為每年 1000 噸。1997 年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立瞭一傢專門生產彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光用拋光粉的企業。設計能力為每年 1200 噸,所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土。因此,新日本金屬化學公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大
21、陸和臺灣大量低價拋光粉的沖擊也有意從事用於液晶顯示用高性能拋光粉的生產。東北金屬化學公司計劃專門從事光學鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產。 高鈰系稀土拋光粉,主要適用於精密光學鏡頭的高速拋光。實踐表明,該拋光粉的性能優良,拋光效果較好,由於價格較高,國內的使用量較少。 中鈰系稀土拋光粉,主要適用於光學儀器的中等精度中小球面鏡頭的高速拋光。該拋光粉與高鈰粉比較,可使拋光粉的液體濃度降低 11%,拋光速率提高 35%,制品的光潔度可提高一級,拋光粉的使用壽命可提高 30%。目前國內使用這種拋光粉的用量尚少,有待於今後繼續開發新用途。 低鈰系稀土拋光粉,如 771 型適用於光學眼鏡片及金屬制品的高速拋
22、光;797 型和 C1 型適用於電視機顯象管、眼鏡片和平板玻璃等的拋光;H500 型和 877 型適用於電視機顯象管的拋光。此外,其它拋光粉用於對光學儀器,攝像機和照像機鏡頭等的拋光,這類拋光粉國內用量最多,約占國內總用量 85%以上。 5 稀土拋光粉的市場 在稀土拋光粉的消費中,日本是最大的消費者,每年約生產 3550 噸4000 噸拋光粉,產值 35億40 億日元,還從法國、美國和中國進口部分拋光粉。其中最大的拋光粉消費市場是彩電陰極射線管。二十世紀 90 年代中期,日本陰極射線管的生產轉向海外,而平面顯示產品產量迅速增加,對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加。估計日本在液晶顯示用平面顯示器生產
23、上消費的拋光粉約占其市場的50%。90 年代以來,日本將其陰極射線管用拋光粉的生產技術和設備向海外轉移,如:日本清美化學從 1989 年開始在海外生產陰極射線管用鈰基拋光粉。1989 年在臺灣建立瞭一傢獨資企業,1990 年投入生產,目前的生產能力為每年 1000 噸。1997 年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立瞭一傢專門生產彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光用拋光粉的企業。設計能力為每年 1200 噸,所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土。因此,新日本金屬化學公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價拋光粉的沖擊也有意從事用於液晶顯示用高性能拋光粉的生產。東北金屬化學公司計
24、劃專門從事光學鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產。 6、結束語 我國的稀土拋光粉行業從無到有,從小到大,已走過瞭近 50 年的歷史。目前我國在生產、應用、市場和技術設備等方面已取得很大的成就和發展,在世界同行業中已占主導地位,並成為世界稀土拋光粉的生產和供應大國。今後要加快技術設備的創新,提高生產水平。要加速產品標準化和系列化的進程,要增加新品種,提高產品質量,努力提高產品出口量,占領國際市場。 拋光粉 -一種含 Ce3+的稀土拋光粉及其制備方法本發明提供瞭一種含 Ce3+的稀土拋光粉及其制備方法。該稀土拋光粉的 Ce3+/Ce(mol 比) 為 0.5-20。低價鈰在氧化鈰晶格中的存在,促進瞭
25、Ce4+與 Ce3+之間的轉化,增強瞭拋光過程中拋光粉與玻璃之間羥基水合物軟化層的形成,大大增強瞭粉體的拋光性能。稀土拋光粉中含 Ce3+,拋光粉的懸浮性能好,分散性強,應用到玻璃拋光中切削力大,對玻璃拋光面劃痕少,拋光平整度高。含 Ce3+的稀土拋光粉制備工藝流程簡單,工藝容易控制,易於工業化生產。 拋光粉 - 稀土拋光粉的發展歷程從 1940 年開始,高氧化鈰含量的稀土拋光粉開始取代氧化鐵(即鐵紅)用於玻璃拋光,成為玻璃拋光加工過程中的關鍵工藝材料之一。與傳統拋光粉鐵紅粉相比,稀土拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長的優點,而且能改變拋光質量和操作環境。例如用氧化鈰拋光粉拋光透鏡,一
26、分鐘完成的工作量,如用氧化鐵拋光粉則需要 3060 分鐘。稀土拋光粉因其獨特的化學機械作用原理而帶來的高拋光效率,成為玻璃拋光材料的首選,被廣泛用於鏡片、光學元件(透鏡、棱鏡)、彩電玻殼、平板顯示器用電子玻璃、矽片、磁盤玻璃基片等產品的拋光加工。 根據鈰含量的不同,稀土拋光粉可分為高鈰(90%)、富鈰(70) 和低鈰(70%)三種。根據其應用領域的不同,稀土拋光粉產品可分為微米級、亞微米級、納米級三類。 拋光粉的性能評介指標 顆粒大小:決定瞭拋光精度和速度,一般用目數和平均顆粒大小來表征。過篩目數反映瞭最大顆粒的大小,平均粒度決定瞭拋光粉顆粒大小的整體水平。 硬度:硬度大的顆粒具有較快的切削率
27、,加入助磨劑也可以提高切削率。 懸浮性:高速拋光要求拋光粉具有較好的懸浮性,顆粒形狀和大小對懸浮性有較大影響,片狀的拋光粉以及小顆粒的拋光粉的懸浮性較好。懸浮性的提高也可以通過加入懸浮劑來實現。 顆粒結構:顆粒結構是團聚體顆粒還是單晶顆粒決定瞭拋光粉的耐磨性和流動性。團聚體顆粒在拋光過程中會破碎,從而導致耐磨性下降,單晶顆粒具有好的耐磨性和流動性。 顏色:與原料中的鐠含量和溫度有關,鐠含量越高,拋光粉越顯棕紅色。低鈰拋光粉中含有大量的鐠,因而顯棕紅色。對純氧化鈰拋光粉,焙燒溫度高,拋光粉的顏色偏白紅,溫度低,顏色偏淺黃。全球的稀土拋光粉生產總量約為 2 萬噸,生產廠傢主要有四種類型:光學輔料公
28、司、磨料磨具公司、稀土冶金公司、化工材料公司。其中,光學輔料公司的生產量最小,在 2000 噸以下,磨料磨具行業最大,在 7000 噸左右,稀土行業和化工行業各生產 5000 噸。我國的稀土拋光粉的生產量和應用量大抵相等,每年生產 1 萬噸左右,其中國內自用 8000 噸,出口 2000 噸。 拋光粉 -稀土拋光粉的作用機理對氧化鈰拋光機理的解釋主要有以下幾種學說: (1)化學學說,即拋光過程是水、拋光劑、拋光模材料和玻璃之間化學作用的結果; (2) 純機械作用學說,即拋光是研磨過程的繼續; (3)流變作用學說,即摩檫熱使玻璃表面產生塑性變形和流動,或者是熱軟化以致熔融而產生流動,拋光過程是玻
29、璃表面分子重新分佈而形成平整表面的過程; (4)機械、物理化學學說,即拋光過程是一機械的、物理化學作用的綜合過程;許多專傢認為,拋光是一機械的、物理化學的、化學的綜合,其中機械作用是基本的,化學作用是重要的,而流變現象是存在的。氧化鈰之所以是極有效的拋光用化合物,是因為它能用化學分解和機械摩擦二種形式同時拋光玻璃。在拋光過程中,氧化鈰拋光粉有兩種作用,即機械作用與膠體化學作用,這兩種作用是同時出現的。拋光的初始階段,是 CeO2 去除表面凹凸層的過程,因而呈現出新的拋光面,這時機械作用是主要的。同時,由於拋光混合物中有水,在拋光過程中形成 H3O+離子,在玻璃表面 H3O+離子與 Na+離子相
30、互交換而與玻璃形成水解化合物;同時由於 CeO2 拋光劑具有多價的性質,Ce(III )/Ce(IV)的氧化還原反應會破壞矽酸鹽晶格,並通過化學吸附作用,使玻璃表面與拋光劑接觸的物質(包括玻璃及水解化合物)被氧化或形成(Ce-O-Si)絡合物而被除去。 稀土拋光粉的生產加工的因素有以下三個方面: 原料選用: 生產拋光粉的原料按含鈰量分為三種:高鈰拋光粉用硝酸鈰或氯化鈰生產,硝酸鈰生產的拋光粉顆粒性能更好;富鈰拋光粉采用鑭鈰氯化物生產,所得拋光粉為白色;低鈰拋光粉采用混合碳酸稀土或氟碳鈰礦生產,顏色為棕紅色。 沉淀方式: 沉淀過程決定瞭拋光粉晶粒的大小和形狀,最終影響稀土拋光粉的拋光速度、耐磨性
31、、流動性等應用性能。可采用草酸和碳酸氫銨兩種沉淀劑生產拋光粉,草酸鹽得到的拋光粉具有單晶結構,粉體具有良好的流動性,易於沉降,便用水力方法進行分級;碳酸鹽得到的拋光粉呈片狀團聚體結構,懸浮性較好,但耐磨性、流動性不如草酸鹽生產的拋光粉,但因生產成本較低而得到廣泛采用。 分級方式:拋光粉在應用前均需進行分級,一般有水力沉降、濕式篩分、幹式篩分、水力懸流分級、氣流分級等方式。草酸鹽生產的拋光粉一般采用濕式篩分或水力懸流分級;碳酸鹽制得的拋光粉大多采用氣流分級方式實現。 (1)稀土拋光作用 稀土拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長的優點,與傳統拋光粉鐵紅粉相比,不污染環境,易於從沾著物上除去等
32、優點。用氧化鈰拋光粉拋光透鏡,一分鐘完成的工作量,如用氧化鐵拋光粉則需要 3060 分鐘。所以,稀土拋光粉具有用量少、拋光速度快以及拋光效率高的優點。而且能改變拋光質量和操作環境。一般稀土玻璃拋光粉主要用富鈰氧化物。氧化鈰之所以是極有效的拋光用化合物,是因為它能用化學分解和機械摩擦二種形式同時拋光玻璃。稀土鈰拋光粉廣泛用於照相機、攝影機鏡頭、電視顯像管、眼鏡片等的拋光。目前我國有稀土拋光粉廠幾十傢,生產規模上百噸的十餘傢。中外合資包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司是我國目前最大的稀土拋光粉廠之一,年生產能力 1200 噸,產品銷往國內外。 在稀土拋光粉的消費中,日本是最大的消費者,每年約生產 35
33、504000 噸拋光粉,產值 3540億日元,還從法國、美國和中國進口部分拋光粉,其中最大的拋光粉消費市場是彩電陰極射線管。 90 年代中期,日本陰極射線管的生產轉向海外,而平面顯示產品產量迅速增加,對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加,估計日本在液晶顯示用平面顯示器生產上消費的拋光粉約占其市場的 50%。90年代以來,日本將其陰極射線管用拋光粉的生產技術和設備向海外轉移,如:日本清美化學從 1989年開始在海外生產陰極射線管用鈰基拋光粉,1989 年在臺灣建立瞭一傢獨資企業,1990 年投入生產,目前的生產能力為每年 1000 噸,1997 年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立瞭一傢專門生產彩電陰
34、極射線管、電子管和平板玻璃拋光粉的企業,設計能力為每年 1200 噸,所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土,因此,新日本金屬化學公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價拋光粉的沖擊,也有意從事用於液晶顯示用高性能拋光粉的生產。東北金屬化學公司計劃專門從事光學鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產,據悉,昭和電工計劃投資 5 億日元擴大其鈰基拋光粉的生產能力,以滿足電器設備和半導體裝置等市場的需求,其獨資公司東北金屬化工公司將投資 2.5 億日元以擴大鈰基研磨劑的生產能力,其產品牌號為 ROX,用於 PC 的液晶顯示屏和硬碟的玻璃基體拋光,可望使其月產量達 200 噸,成為日本同行中的大戶,其銷售目標是 2002 年達 20 億日元,昭和電工還將長野縣投資 2.5 億日元建一新廠,生產用於半導體的化學機械拋光粉,產品牌號為 GPL,預計月產能力為 200 噸,2002 年的銷售額將達 30 億日元