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氧化饰抛光粉的性质


氧化铈抛光粉的性质
 (1)晶体结构
 Ce有三种不同氧化物[[39].立方萤石结构Ce02、立方萤石结构Ce2O3和六方结构Ce2O3。其中,室温下能够稳定存在的是立方萤石结构Ce02,是氧化饰抛光粉中的主要组成部分,其晶体结构示意图见图1.2[40〕所示,Ce配位数是8, O配位数为4,晶格参数为5.411A。
 (2)化学组成
   氧化饰抛光粉中的主要有效成分是Ce02,另外含有少量其他稀土氧化物(如La203,Pr6011, Nd203等)及添加元素F, S等。一般的,稀土抛光粉中Ce02含量越高,抛光能力越强;但也有研究发现[[41],随着Ce02含量的增大,抛光粉抛光性能提高的趋势变缓慢,含85% Ce02的抛光粉比含40% Ce02的抛光粉,其性能仅提高15%。由此可见,影响稀土抛光粉抛光性能的因素是多方面的,化学纯度对抛光性能的影响并非唯一因素。
    Ce02抛光粉还可按照Ce含量的不同来分,不同Ce02含量的抛光粉性能各异,Ce02含量越高,抛光能力越强,使用越寿命长,表1.1列出了目前国内外生产的部分抛光粉的性质及应用领域。  
(3)粒度与粒度分布
  所有市售抛光粉对粒度大小及分布都有严格的控制[[42],粒度必须符合一定的范围,才能达到既能快速抛光,又不产生机械划痕的效果。通过将不同粒度大小和分布的Ce02抛光粉对K9玻璃和ZF1玻璃进行抛光发现,颗粒大小在1.0~10μm之间时,抛光效果较好,且10~30μm间颗粒少于13%时,对玻璃不会产生机械划痕[[43]
    抛光粉的粒度指中位粒径D50或平均粒径Dmean,一般通过激光散射法测定,反映的是多个细小颗粒团聚后形成二次颗粒的粒径大小。在抛光压力的作用下,团聚的大颗粒会被碾压成更小的颗粒;因此,团聚粒径的大小对抛光粉的抛光性能有显著影响[[44]
 (4)硬度
    Ce02抛光粉的硬度是其化学键强度、晶体结构等微观性质的宏观反应。对于化学机械抛光过程而言,Ce02抛光粉的硬度必须达到合适范围才能符合要求:硬度过小,抛光过程中易被碾压破碎,不能有效磨削抛光工件,抛光效率会降低;硬度过大,颗粒表面的尖锐棱角会对抛光工件表面造成划伤,严重破坏抛光产品质量[[4s]
    由于Ce02抛光粉粒度小,对其硬度的测量存在一定困难,目前可以用纤维硬度计测量,但误差较大。一般,Ce02抛光粉的硬度与焙烧温度和冷却方式有关,焙烧温度高会提高其硬度,采取不同的冷却方式也会改变其硬度[[46]
 (5)化学活性
    Ce02抛光粉的化学活性主要是指Ce02对抛光工件表面的化学吸附能力。一般,化学活性与Ce02表面的晶格缺陷有关,表面缺陷和悬键的存在会提高Ce02的表面活性,增强抛光粉对抛光工件表面的吸附能力。
    Ce02的化学活性还与焙烧温度和冷却方式有关,选择合适的焙烧温度,会使Ce02晶粒生长到适合抛光的粒度大小,此时比表面积较大,表面活性强;另外,采取快速冷却方式可以造成晶粒瞬间停止生长,晶格缺陷增多,化学活性提高。有研究者[[31〕采用水冷方式制备Ce02抛光粉,其抛光速率比随炉冷却提高10% 。

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