抛光粉

抛光粉，抛光粉通常由氧化铈(VK-CE01)、氧化铝(VK-L30F)、氧化硅(VK-SP50F)、氧化铁、氧化锆(VK-R30F)、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。目前，广泛应用于玻璃抛光，硬度适中。

为了增加氧化铈的抛光速度，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。

(1)微粉粒度均匀一致，在允许的范围之内;

(2)有较高的纯度，不含机械杂质;

(3)有良好的分散性和吸附性，以保证加工过程的均匀和高效，可适量添加LBD-1分散剂提高悬浮率;

(4)粉末颗粒有一定的晶格形态，破碎时形成锐利的尖角，以提高抛光效率;

(5)有合适的硬度和密度，和水有很好的浸润性和悬浮性，因为抛光粉需要与水混合。

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。

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。

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。

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。依我之见，最好使用不加抛光粉的抛光模。

影响抛光粉性能的指标

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。

背景情况

1.1发展过程

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多种规格牌号。

1.2组成分类

1.2.1以稀土抛光粉中CeO2量来划分:

稀土抛光粉的主要成分是CeO2，据其CeO2量的高低可将铈抛光粉分为两大类:一类是CeO2含量高的价高质优的高铈抛光粉，一般CeO2/TREO≥80%，另一类是CeO2含量低的廉价的低铈抛光粉，其铈含量在50%左右，或者低于50%，其余由La2O3，Nd2O3，Pr6O11组成。

低铈抛光粉一般含有50%左右的CeO2，其余50%为La2O3SO3，Nd2O3SO3，Pr6O11SO3等碱性无水硫酸盐或LaOF、NdOF、PrOF等碱性氟化物，此类抛光粉特点是成本低及初始抛光能力与高铈抛光粉比几乎没有两样，因而广泛用于平板玻璃、显像管玻璃、眼镜片等的玻璃抛光，但使用寿命难免要比高铈抛光粉低。

1.2.2以稀土抛光粉的大小及粒度分布来划分:

纳米级稀土抛光粉已经问世，随着现代科学技术的发展，其应用前景不可预测，但市场份额还很小，属于研发阶段。

1.3生产原料

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)，为稀土精矿(w(REO)≥50%)化学处理后的中间原料(w(REO)=65%，w(CeO2)≥48%);

(3)混合氯化稀土(RECl3)，从混合氯化稀土中萃取分离得到的少铕氯化稀土(主要含La，Ce，Pr和Nd，w(REO)≥45%，w(CeO2)≥50%);

(4)高品位稀土精矿(w(REO)≥60%，w(CeO2)≥48%)，有内蒙古包头混合型稀土精矿，山东微山和四川冕宁的氟碳铈矿精矿。

以上原料中除第1种外，第2，3，4种均含轻稀土(w(REO)≈98%)，且以CeO2为主，w(CeO2)为48%~50%。我国具有丰富的铈资源，据测算，其工业储量约为1800万吨(以CeO2计)，这为今后我国持续发展稀土抛光粉奠定了坚实的基础，也是我国独有的一大优势，并可促进我国稀土工业继续高速发展。

1.4主要生产工艺及设备

1.4.1高铈系稀土抛光粉的生产

主要设备有:煅烧炉，水淬槽，分级器，过滤机，烘干箱。

主要指标:产品中w(REO)=99%，w(CeO2)=99%;稀土回收率约95%;平均粒经1μm~6μm(或粒度为200目~300目)，晶形完好。该产品适用于高速抛光。这种高铈抛光粉最早代替了古典抛光的氧化铁粉(红粉)。

1.4.2中铈系稀土抛光粉的制备

用混合稀土氢氧化物(w(REO)=65%，w(CeO2)≥48%)为原料，以化学方法预处理得稀土盐溶液，加入中间体(沉淀剂)使转化成w(CeO2)=80%~85%的中级铈系稀土抛光粉产品。其主要工艺过程为:

原料→氧化→优溶→过滤→酸溶→沉淀→洗涤过滤→高温煅烧→细磨筛分→中级铈系稀土抛光粉产品。

主要设备:氧化槽，优溶槽，酸溶槽，沉淀槽，过滤机，煅烧炉，细磨筛分机及包装机。

主要指标:产品中w(REO)=90%，w(CeO2)=80%~85%;稀土回收率约95%;平均粒度0.4μm~1.3μm。该产品适用于高速抛光，比高级铈稀土抛光粉进行高速抛光的性能更为优良。

1.4.3低铈系稀土抛光粉的制备

以少铕氯化稀土(w(REO)≥45%，w(CeO2)≥48%)为原料，以合成中间体(沉淀剂)进行复盐沉淀等处理，可制备低级铈系稀土抛光粉产品。其主要工艺过程为:

原料→溶解→复盐沉淀→过滤洗涤→高温煅烧→粉碎→细磨筛分→低级铈系稀土抛光粉产品。

主要设备:溶解槽，沉淀槽，过滤机，煅烧炉，粉碎机，细磨筛分机。

主要指标:产品中w(REO)=85%~90%，w(CeO2)=48%~50%;稀土回收率约95%;平均粒径0.5μm~1.5μm(或粒度320目~400目)。该产品适合于光学玻璃等的高速抛光之用。

用混合型的氟碳铈矿高品位稀土精矿(w(REO)≥60%，w(CeO2)≥48%)为原料，直接用化学和物理的方法加工处理，如磨细、煅烧及筛分等可直接生产低级铈系稀土抛光粉产品。

其主要工艺过程为:

原料→干法细磨→配料→混粉→焙烧→磨细筛分→低级铈系稀土抛光粉产品。

主要设备:球磨机，混料机，焙烧炉，筛分机等。主要指标:产品中w(REO)≥95%，w(CeO2)≥50%;稀土回收率≥95%;产品粒度为1.5μm~2.5μm。该产品适合于眼镜片、电视机显像管的高速抛光之用。

国内生产的低级铈系稀土抛光粉的量最多，约占总产量的90%以上。

1.5应用

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，如已在各种光学玻璃器件、电视机显像管、光学眼镜片、示波管、平板玻璃、半导体晶片和金属精密制品等的抛光。

1.6市场

高铈系稀土抛光粉，主要适用于精密光学镜头的高速抛光。实践表明，该抛光粉的性能优良，抛光效果较好，由于价格较高，国内的使用量较少。

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%。目前国内使用这种抛光粉的用量尚少，有待于今后继续开发新用途。

低铈系稀土抛光粉，如771型适用于光学眼镜片及金属制品的高速抛光;797型和C-1型适用于电视机显像管、眼镜片和平板玻璃等的抛光;H-500型和877型适用于电视机显像管的抛光。此外，其它抛光粉用于对光学仪器，摄像机和照相机镜头等的抛光，这类抛光粉国内用量最多，约占国内总用量85%以上。

1.7、结束语

我国的稀土抛光粉行业从无到有，从小到大，已走过了近50年的历史。目前我国在生产、应用、市场和技术设备等方面已取得很大的成就和发展，在世界同行业中已占主导地位，并成为世界稀土抛光粉的生产和供应大国。今后要加快技术设备的创新，提高生产水平。要加速产品标准化和系列化的进程，要增加新品种，提高产品质量，努力提高产品出口量，占领国际市场。

从1940年开始，高氧化铈含量的稀土抛光粉开始取代氧化铁(即铁红)用于玻璃抛光，成为玻璃抛光加工过程中的关键工艺材料之一。与传统抛光粉-铁红粉相比，稀土抛光粉具有抛光速度快、光洁度高和使用寿命长的优点，而且能改变抛光质量和操作环境。例如用氧化铈抛光粉抛光透镜，一分钟完成的工作量，如用氧化铁抛光粉则需要30~60分钟。稀土抛光粉因其独特的化学机械作用原理而带来的高抛光效率，成为玻璃抛光材料的首选，被广泛用于镜片、光学元件(透镜、棱镜)、彩电玻壳、平板显示器用电子玻璃、硅片、磁盘玻璃基片等产品的抛光加工。

根据铈含量的不同，稀土抛光粉可分为高铈(>90%)、富铈(>70%)和低铈(<70%)三种。根据其应用领域的不同，稀土抛光粉产品可分为微米级、亚微米级、纳米级三类。

对氧化铈抛光机理的解释主要有以下几种学说:

(1)化学学说，即抛光过程是水、抛光剂、抛光模材料和玻璃之间化学作用的结果;

(2)纯机械作用学说，即抛光是研磨过程的继续;

(3)流变作用学说，即摩檫热使玻璃表面产生塑性变形和流动，或者是热软化以致熔融而产生流动，抛光过程是玻璃表面分子重新分布而形成平整表面的过程;

有以下三个方面:

原料选用:

生产抛光粉的原料按含铈量分为三种:高铈抛光粉用硝酸铈或氯化铈生产，硝酸铈生产的抛光粉颗粒性能更好;富铈抛光粉采用镧铈氯化物生产，所得抛光粉为白色;低铈抛光粉采用混合碳酸稀土或氟碳铈矿生产，颜色为棕红色。

沉淀方式:

沉淀过程决定了抛光粉晶粒的大小和形状，最终影响稀土抛光粉的抛光速度、耐磨性、流动性等应用性能。可采用草酸和碳酸氢铵两种沉淀剂生产抛光粉，草酸盐得到的抛光粉具有单晶结构，粉体具有良好的流动性，易于沉降，便用水力方法进行分级;碳酸盐得到的抛光粉呈片状团聚体结构，悬浮性较好，但耐磨性、流动性不如草酸盐生产的抛光粉，但因生产成本较低而得到广泛采用。

分级方式:

抛光粉在应用前均需进行分级，一般有水力沉降、湿式筛分、干式筛分、水力悬流分级、气流分级等方式。草酸盐生产的抛光粉一般采用湿式筛分或水力悬流分级;碳酸盐制得的抛光粉大多采用气流分级方式实现。

颗粒大小:决定了抛光精度和速度，一般用目数和平均颗粒大小来表征。过筛目数反映了最大颗粒的大小，平均粒度决定了抛光粉颗粒大小的整体水平。

硬度:硬度大的颗粒具有较快的切削率，加入助磨剂也可以提高切削率。

悬浮性:高速抛光要求抛光粉具有较好的悬浮性，颗粒形状和大小对悬浮性有较大影响，片状的抛光粉以及小颗粒的抛光粉的悬浮性较好。悬浮性的提高也可以通过加入悬浮剂来实现。

颗粒结构:颗粒结构是团聚体颗粒还是单晶颗粒决定了抛光粉的耐磨性和流动性。团聚体颗粒在抛光过程中会破碎，从而导致耐磨性下降，单晶颗粒具有好的耐磨性和流动性。

全球的稀土抛光粉生产总量约为2万吨，生产厂家主要有四种类型:光学辅料公司、磨料磨具公司、稀土冶金公司、化工材料公司。其中，光学辅料公司的生产量最小，在2000吨以下，磨料磨具行业最大，在7000吨左右，稀土行业和化工行业各生产5000吨。我国的稀土抛光粉的生产量和应用量大抵相等，每年生产1万吨左右，其中国内自用8000吨，出口2000吨。

在稀土抛光粉的消费中，日本是最大的消费者，每年约生产3550~4000吨抛光粉，产值35~40亿日元，还从法国、美国和中国进口部分抛光粉，其中最大的抛光粉消费市场是彩电阴极射线管。

失效稀土抛光粉的再生方法在当今资源缺乏的社会就显得尤为重要。失效稀土抛光粉的再生是一种对废旧资源进行再利用的处理方法，是对失效稀土抛光粉的物理化学处理，使其得以重新利用的方法。

据悉，抛光粉回收率通常可达70-80%，抛蚀量一般可接近或达到50以上，可以继续用于玻璃制品的抛光。

该技术方案中主要包含有以下步骤:

②将回收的固体进一步热处理后冷却到室温，球磨。回收的稀土抛光粉中，大部分玻璃粉末和其它杂质被有效清除，其物理化学特性得到改善。

抛光粉废料中回收稀土氧化物的方法

(1)使用自行设计的灼烧窑炉，对废料进行灼烧。(2)使用H2SO4、冰醋酸、助溶剂混合液溶解稀土废料，滤渣返回溶料，继续溶解;滤液进入多级萃取槽进行稀土萃取分离。(3)模糊萃取分离提纯技术萃取分离单一稀土氧化物。(4)在分离后所得SmEuGd稀土氯化物溶液中加入锌粉进行还原、萃取提纯，生产荧光级氧化铕。(5)采用无氨皂化，达到废水无氨、氮排放。对废水进行回收，用于配制无氨皂化液。本发明实现了对稀土荧光粉、抛光粉废料的低成本、无污染绿色。

抛光粉除了上文提到的稀土抛光粉，还有金刚石抛光粉(包括多晶金刚石微粉、单晶金刚石微粉、纳米金刚石微粉)、氧化铝系列微粉、氧化铈系列微粉、镀衣金刚石微粉等系列。

多晶金刚石微粉

以爆炸法合成，其颗粒晶体结构与天然的Carbonado极为相似，通过不饱和键结合成多晶体结构。与单晶金刚石相比，多晶金刚石有更多的晶棱和磨削面，每条晶棱都具有切削能力，因此有很高的去除率。多晶金刚石具有韧性和自锐性，在抛光过程中，粗颗粒会破碎成更小的颗粒，可避免对工件表面造成划伤，既保证了工件表面质量，又提高了研磨切削效率，在某些高质量要求的产品加工过程中显示出它独特的优越性。

主要应用于:蓝宝石衬底、光学晶体及硬盘磁头等的研磨和抛光。

单晶金刚石微粉

是采用优质金刚石为原料，经过球磨、分级和净化处理等严格工艺处理而成，所有的产品都符合超纯技术指标。

主要用于①工业上、科学上和医学上各种精密元器件的精磨或抛光加工;

②用于树脂粘结工具、金属粘结工具以及电镀工具的制造;

③作为精细磨料用于模具加工、宝玉石抛光加工、宝石轴承加工制造。

④用作功能材料，例如:利用其热学性质和电学性质。

纳米金刚石微粉

主要应用于以下几个方面:

1.作为超精密抛光和研磨材料，用于磁头、硬盘、宝石、硬质玻璃、陶瓷以及硬质合金的超精密抛光;

2.用作润滑剂或者机油的添加剂，能够大大改善工业机械和车辆的运转性能，减少故障，延长使用寿命。

3.金属模具、工具、部件等的镀膜，能够提高耐磨性、表面硬度、延长使用寿命。

4.橡胶或者塑料的增强剂、散热剂。

镀衣金刚石微粉

镀衣金刚石是利用先进的化学镀和复合镀工艺，通过表面处理使金刚石表面镀覆上一层金属，进而增加金刚石在切削、打磨工具中的附着力，延长工具使用寿命。

主要应用于各种金刚石制品:

1、机加工领域里的车刀、锉刀、锯片、钻头等等;

2、电气电子工业中石墨、碳精材料的切割、成型;

3、增强塑料、硅片、玻璃的切割打磨工具;

4、用于各种宝石、碧玉、陶瓷等工艺美术品雕琢磨花的电镀金刚石磨头等。

氧化铝微粉

高纯超精细a-氧化铝粉体，粉体一次粒径为20-40纳米，二次粒径尺寸可以根据客户要求量身订做。该产品具有良好的微粒形状，纯度高、粒度分布均匀等方面优点。

应用于:

1.荧光粉、高压钠灯管、催化剂载体、纳米电镀业、透明烧结体、精密抛光生物陶瓷、电子陶瓷、精细研磨抛光等领域。

2.大尺寸蓝宝石单晶、激光晶体、光纤接口等光学晶体等领域。

氧化铈微粉

采用产于内蒙古自治区的稀土精矿生产抛光粉为原料，经过粉碎、分级和净化处理这些严格的工艺处理而得到的精细抛光粉，所有的产品都符合超纯技术指标。

广泛用于镜头、电视显像管、眼镜片、人工晶体、宝石、光学元件、光纤、艺术玻璃、电子玻璃、平板玻璃等的抛光