氧化铈抛光粉粒度分级控制研究

氧化铈抛光粉粒度分级控制研究

摘要：通过国内外稀土抛光粉的粒度及其分布的分析比较，通过精密分级考察了抛光粉最大颗粒对抛光过程划痕的影响。研究发现，控制最大颗粒的粒径，可有效地消除抛光的划痕现象。

关键词：稀土抛光粉粒度

氧化铈抛光粉在玻璃的抛光方面具有优良的性能。随着尖端技术的快速发展，对抛光的要求越来越严格，例如，对于制造lis中不可缺少的光掩模，高密度记录磁盘玻璃基板，几乎接近极限状态。因此，对氧化铈抛光粉的质量和性能要求也随之提高。从抛光机理分析来看，它是机械作用、物理化学作用和化学作用的综合，其中机械作用是基本的，化学作用是重要的.同时还存在着流变现象的影响。在抛光的初始阶段，ce02去除表面凹凸层并呈现出新的抛光面的过程，主要是机械作用的过程。随后，由于抛光混合物中含有水，在抛光过程中形成h30+离子，在玻璃表面h30+离子与na+离子相互交换而与玻璃形成水解化合物。由于ce02抛光粉具有多价的性质，ce3+/ce4+的氧化还原反应使硅酸盐晶格破坏，通过化学吸附作用，使玻璃表面与抛光剂接触的物质包括玻璃及水解化合物被氧化或者形成（ce-o-si）络合物而被除去。

从机械机理可知，氧化铈的纯度、硬度、粒度是最主要的因素，决定硬度的主要因素是煅烧的温度工艺和条件。粒度主要影响抛光力，最大粒度往往对玻璃表面的划痕起重要的作用，而粒度分布还影

响到抛光的化学机理，因为微细颗粒的表面活性大，易于在玻璃表面形成吸附等化学作用。因此，抛光粉的粒度控制，不能仅仅从中位径d50出发，而要从最大粒径dmax，中位径d50以及粒度分布等多方面进行综合考虑。

本文通过对国外某金属的产品和国内某厂家的产品进行了粒度

分析、精密分级操作、现场实际抛光实验等方面的比较，对抛光粉的粒度特性、划痕的主要影响因素，探讨了粒度控制的重要性，以期提高我国挞光粉的质量，使产品达到标准化、系列化，满足不同工业部门的要求。

一、国外产品与国内产品的粒度分布的比较

为了从粒度的角度考察氧化铈抛光粉的性质，对国外和国内产品进行了粒度分析。粒度分析采用的是cilas1064激光粒度测定仪。通过粒度分析结果对比看出，国外的产品较国内产品粒度偏细，国内产品含有少量的粒径大干6μm的粗颗粒产品，其质量分数只有4.04%，而大于10μm的粗颗粒质量分数只有0.34%。从精密抛光的角度，尽管粗颗粒比例很低，也是造成划痕的主要因素。因此，从精密磨料对粒度的要求出发，控制磨料的粒度及其分布，是提高磨料质量的关键因素之一。

2.精密分级和实际抛光

由于国内产品的粒度稍大于国外的产品，从国内南方某厂家的实际抛光实践发现，国内抛光粉存在明显的划痕现象，导致产品的成品率大为降低。如何消除划痕，首先想到的是除去国内抛光粉中的

粗颗粒。然而，国内产品与国外产品相比，粗颗粒（大干6μm）的质量分数只有4%左右，在保证粗颗粒不进入细粒产品的同时，尽可能提高细粒产品的收率，是选择分级方法和分级装置的主要依据。采用塔式水力分级器来进行研究，该分级装置通过改变操作条件能容易地调节和有效地控制粒度上限。在控制好粒度上限的前提下，通过反复多次操作来提高细产品的收率。在每次给料为4kg的条件下，收率可达2.5kg以上，且可保证细产品中不含不合格的粗粒，国内产品经分级操作后得到得细产品的粒度分布，各当量直径分别为d10=0.51μm、d50=1.22μm、d90=2.98μm.dmin=6.5μm.

在国内南方某厂家的实际抛光实践中，发现国内抛光粉通过精密操作后，可有效地消除抛光划痕的现象。由此可见，通过精密分级操作，控制抛光粉末的最大粒度，是提高抛光粉性能的一个重要参数。

从人造金刚石微粉作为精密磨料的粒度要求可以看出，对人造金刚石微粉的粒度要求非常严格，规定了粗粒最大尺寸、细粒最小尺寸、粗粒含量、细粒含量、最细粒含量等多个控制粒度的指标。以公称尺寸范围3-6μm为例，规定粗粒最大尺寸dmax=7.5μm，细粒最小尺寸dmin=2μm，同时规定：（1）不得有大于粗粒最大尺寸以上的颗粒；（2）粗粒（6～7.5μm）合量不得超过3%；（3）细粒（2-3μm）含量不得超过8%；（4）最细粒（<2μm）含量不超过2%。

由此可见，这样的规定，不仅控制了最大颗粒的粒径，而且对公称尺寸范围的含量也做出了规定。最大颗粒的规定是为了避免在抛

光中的划痕，含量的规定是为了保证足够的抛光能力。

从国内南方某厂家的实际抛光实践中还发现，控制最大颗粒的粒径对于避免工件的划痕，作用明显；而控制抛光粉末的粒度分布，即有效控制粗粒和细粒的含量，对于在保证足够抛光能力的同时，提高抛光质量，也具有很大的意义。这可从稀土抛光的机械作用和物理化学作用的抛光机理中得到较好的解释。

三、结论与认识

控制稀土抛光粉末的最大颗粒粒度，是消除划痕的重要因素之一。另一方面，粗颗粒含量的多少，影响到抛光粉的抛光能力和使命寿命，细颗粒含量则影响到抛光的质量效果。因此，有效地控制抛光粉末的粒度及其粒度分布，对于提高抛光能力和抛光效果，具有重要意义。同时，稀土抛光过程不仅是一个物理过程，还是一个化学过程，如何在众多的参数中寻求最佳的组合，达到最佳的效果，需要进行大量的理论研究和实践探索。

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