專利名稱：高效玻璃拋光粉及其制備方法
技術領域：
本發明涉及混合稀土氧化物以及其制備エ藝技術領域，尤其是一種高效玻璃拋光粉及其制備方法。
背景技術：
稀土拋光粉的拋光原理在Cook的論著中有比較全面的闡述。稀土氧化物拋光機理源于稀土具有化學牙齒，在拋光過程中通過水、拋光劑、拋光模材料和玻璃之間化學作用，表現出優異的拋光效果；也有人認為稀土氧化物拋光是純機械作用學說，即拋光是研磨過程的繼續；還有人認為稀土氧化物拋光是ー個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，拋光過程是玻璃表面分子重新分布而形成平整表面的過程；更廣泛為人們接受的還是機械、物理化學學說，即拋光過程是ー機械的、物理化學作用的綜合過程；許多專家認為，拋光是ー機械的、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ニ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，是稀土氧化物顆粒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。同吋，由于拋光混合物中有水，在拋光過程中形成H3O+離子，在玻璃表面H3O+離子與Na+離子相互交換而與玻璃形成水解化合物；同時由于CeO2拋光劑具有多價的性質，Ce3+/Ce4+的氧化還原反應會破壞硅酸鹽晶格，并通過化學吸附作用，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(一Ce-O-Si )絡合物而被除去。當前玻璃加工企業生產中所使用的玻璃拋光粉主要以大顆粒稀土氧化物粉做拋光摩擦劑。與其他玻璃拋光粉相比，稀土氧化物拋光速率高，拋光后玻璃表面光學性能優良，已經在過去幾十年里成為玻璃拋光的主要產品。但市場上的稀土玻璃拋光粉分散穩定性差，容易導致嚴重的表面劃傷，還存在平化拋光效率低等缺陷。長時間拋光往往大大降低拋光效率，造成拋光機的迅速磨損，生產效率低，以及大量的耗材消費。
發明內容
為了克服現有的拋光粉分散穩定性差、拋光效率低等的不足，本發明提供了ー種高效玻璃拋光粉及其制備方法。本發明目的在于通過加入具有低氧化還原勢的金屬離子，促進Ce37Ce4+的氧化還原反應，進而提高稀土氧化物的拋光效率；在稀土氧化物中引入離子半徑小于稀土離子的金屬，導致稀土氧化物晶格緊縮，增強其顆粒硬度，以實現同時增強稀土氧化物拋光粉的化 學與機械拋光功能。本發明提高了稀土氧化物拋光粉的拋光效率。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種高效玻璃拋光粉，包括稀土氧化物，所述稀土氧化物為鑭、鈰氧化物，所述稀土氧化物晶格中含有低氧化還原電位的非稀土元素催化劑。
根據本發明的另ー個實施例，進ー步包括非稀土元素在水中化合價之間的氧化電位在±0. 300ev范圍內。根據本發明的另ー個實施例，進ー步包括非稀土元素是銀，銅，猛，鉛，鉄，萊，鉈，鵬，鍊，神，錯，鶴，錫中的一種或幾種。根據本發明的另ー個實施例，進ー步包括非稀土元素的含量在拋光粉固體總量中占0. 1-10%原子比。
根據本發明的另ー個實施例，進ー步包括所述拋光粉中含有金屬陽離子，其氧化物中的離子半徑小于0. 6A。根據本發明的另ー個實施例，進ー步包括所述拋光粉中含有金屬陽離子是鋁離子，鈦離子，鎂離子中的ー種或幾種。根據本發明的另ー個實施例，進ー步包括所述拋光粉中含有金屬陽離子的含量在
0.1%-5%原子比。根據本發明的另一個實施例，進ー步包括所述高效玻璃拋光粉中，不含氟化物。一種高效玻璃拋光粉的制備方法，包括以下步驟
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰，其中稀土氧化物含量45%wt，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液；
向懸浮液加入45g 450克硝酸鹽,攪勻，制成含猛碳酸鑭鋪混合懸浮液；在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120°C烘箱內烘干，破碎；將烘干破碎的固體粉料在920 1020°C焙燒12小時獲得暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉。本發明的有益效果是，本發明產品懸浮性強，不宣沉積，分散穩定性好，拋光效果穩定，表面缺陷低，拋光無劃痕，可有效提高平化拋光效率，拋光效率可達1300納米/分鐘，且不易造成對拋光機的損傷。
具體實施例方式本發明的拋光粉主要由稀土氧化物、摻雜金屬催化劑、摻雜加硬元素構成，金屬催化劑是指具有低氧化還原電位的非稀土元素催化劑；加硬元素是指離子半徑小于鑭鈰離子半徑的元素；以重量百分比計，其中，稀土氧化物占拋光粉的總重量的>90%，摻雜金屬催化劑占拋光粉的總重量的0. 1-10. 0%，摻雜加硬元素占拋光粉的總重量的0. 1-10. 0%。具體實施方法 實施例一
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液。向懸浮液加入450克硝酸錳，攪勻，制成含錳碳酸鑭鈰混合懸浮液。在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120°C烘箱內烘干，破碎。將烘干破碎的固體粉料在960°C焙燒12小時獲得暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉。2、應用實例
將所制暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi,下盤以及載盤轉速50RPM,拋光粉流速100ml/分鐘。該拋光粉拋光速率為1315納米/分鐘，玻璃表面無劃痕，拋光機無損傷。實施例ニ
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液。向懸浮液加入15克硝酸錳，攪勻，制成含錳碳酸鑭鈰混合懸浮液。在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120 V烘箱內烘干，破碎。將烘干破碎的固體粉料在960°C焙燒12小時獲得暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉。 2、應用實例
將所制暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi，下盤以及載盤轉速50 RPM，拋光粉流速IOOml/分鐘。該拋光粉拋光速率為807納米/分鐘，玻璃表面無劃痕，拋光機無損傷。實施例三
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液。向懸浮液加入45克硝酸鐵，攪勻，制成含錳碳酸鑭鈰混合懸浮液。在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120 V烘箱內烘干，破碎。將烘干破碎的固體粉料在920°C焙燒12小時獲得乳黃色鑭鈰氧化物拋光粉。2、應用實例
將所制乳黃色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi,下盤以及載盤轉速50RPM,拋光粉流速100ml/分鐘。該拋光粉拋光速率為1028納米/分鐘，玻璃表面無劃痕，拋光機無損傷。實施例四
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液。向懸浮液加入100克硝酸銅，攪勻，制成含錳碳酸鑭鈰混合懸浮液。在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120°C烘箱內烘干，破碎。將烘干破碎的固體粉料在920°C焙燒12小時獲得暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉。2、應用實例
將所制暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi,下盤以及載盤轉速50RPM,拋光粉流速100ml/分鐘。該拋光粉拋光速率為881納米/分鐘，玻璃表面無劃痕，拋光機無損傷。實施例五
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液。向懸浮液加入100克硝酸銅，以及100克硝酸鋁攪勻，制成含錳碳酸鑭鈰混合懸浮液。在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120°C烘箱內烘干，破碎。將烘干破碎的固體粉料在920°C焙燒12小時獲得暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉。2、應用實例
將所制暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi，下盤以及載盤轉速50 RPM，拋光粉流速IOOml/分鐘。該拋光粉拋光速率為1131納米/分鐘，玻璃 表面無劃痕，拋光機無損傷。實施例六
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液。向懸浮液加入45克硝酸鉄，以及300克硝酸鋁攪勻，制成含錳碳酸鑭鈰混合懸浮液。在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120°C烘箱內烘干，破碎。將烘干破碎的固體粉料在1020°C焙燒12小時獲得乳黃色鑭鈰氧化物拋光粉。2、應用實例
將所制乳黃色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi,下盤以及載盤轉速50RPM,拋光粉流速100ml/分鐘。該拋光粉拋光速率為1089納米/分鐘，玻璃表面無劃痕，拋光機無損傷。實施例八
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液。向懸浮液加入120克硝酸銀，以及300克硝酸鎂攪勻，制成含錳碳酸鑭鈰混合懸浮液。在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120°C烘箱內烘干，破碎。將烘干破碎的固體粉料在1020°C焙燒12小時獲得灰白色鑭鈰氧化物拋光粉。2、應用實例
將所制灰白色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi,下盤以及載盤轉速50RPM,拋光粉流速100ml/分鐘。該拋光粉拋光速率為1389納米/分鐘，玻璃表面無劃痕，拋光機無損傷。比較例
I、制備方法
稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰(稀土氧化物含量45%wt)在1020°C焙燒12小時獲得乳白色鑭鈰氧化物拋光粉。2、應用實例
將所制乳白色鑭鈰氧化物拋光粉按I比6在水中分散均勻后，在Logitech CDP單面拋光機上拋光測試。下壓lpsi,下盤以及載盤轉速50RPM,拋光粉流速100ml/分鐘。該拋光粉拋光速率為5897納米/分鐘，玻璃表面有細微劃痕，拋光機無損傷。
權利要求
1.一種高效玻璃拋光粉，其特征是，它包括稀土氧化物，所述稀土氧化物為鑭、鈰氧化物，所述稀土氧化物晶格中含有低氧化還原電位的非稀土元素催化劑。
2.根據權利要求I所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述非稀土元素在水中化合價之間的氧化電位在±0. 300ev范圍內。
3.根據權利要求I所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述非稀土元素是銀，銅，錳，鉛，鐵，萊，銘，蛾，鍊，神，錯，鶴，錫中的一種或幾種。
4.根據權利要求3所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述非稀土元素是銀，銅，錳，鶴，鐵，錫中的一種或幾種。
5.根據權利要求I所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述非稀土元素的含量在拋光粉固體總量中占0. 1-10%原子比。
6.根據權利要求5所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述非稀土元素的含量在拋光粉固體總量中占0. 1-1%原子比。
7.根據權利要求5所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述非稀土元素的含量在拋光粉固體總量中占0. 1-0. 5%原子比。
8.根據權利要求I所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述拋光粉中含有金屬陽離子，其氧化物中的離子半徑小于0. 6A。
9.根據權利要求8所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述拋光粉中含有金屬陽離子是鋁離子，鈦離子，鎂離子中的ー種或幾種。
10.根據權利要求8所述的高效玻璃拋光粉，其特征是，所述拋光粉中含有金屬陽離子的含量在0. 1%-5%原子比。
11.一種高效玻璃拋光粉的制備方法，其特征是，該制備方法包括以下步驟 稱取5千克白色混合碳酸鑭鈰，其中稀土氧化物含量45%wt，加入5千克水中，室溫下攪拌均勻，制成懸浮液； 向懸浮液加入45g 450克硝酸鹽,攪勻,制成含猛碳酸鑭鋪混合懸浮液；在攪拌條件下，用氫氧化鈉將PH調到10，然后靜置沉淀，倒掉液體，將固體在120°C烘箱內烘干，破碎； 將烘干破碎的固體粉料在920 1020°C焙燒12小時獲得暗紅色鑭鈰氧化物拋光粉。
全文摘要
本發明涉及混合稀土氧化物以及其制備工藝技術領域，尤其是一種高效玻璃拋光粉及其制備方法。該拋光粉包括稀土氧化物，所述稀土氧化物為鑭、鈰氧化物，所述稀土氧化物晶格中含有較低氧化還原電位的非稀土元素催化劑。所述拋光粉中還含有金屬陽離子。本發明產品懸浮性強，不宜沉積，分散穩定性好，拋光效果穩定，表面缺陷低，拋光無劃痕，可有效提高平化拋光效率，拋光效率可達1300納米/分鐘，且不易造成對拋光機的損傷。
文檔編號C09G1/02GK102643614SQ20121011236
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者周濤, 孫韜 申請人:江蘇中晶科技有限公司