铈基含钇片状稀土抛光粉制备及其性能

史俊龙，姜霁涛，安 凯

(1.甘肃稀土新材料股份有限公司，甘肃 白银 730900；2.东北大学，辽宁 沈阳 110819）

稀土抛光粉是较为重要的稀土产品之一，因其具有切削力强、抛光效率高、抛光精度高等优点,被人们称为“抛光粉之王”。如今稀土抛光材料以其独特、灵活的使用特性，已经成为当今世界光电子传输显示行业必不可少的原材料[1]。

以往的稀土抛光粉[2，3]为了提高其抛光性能，向原料中加入氟元素，但在抛光过程中,氟元素对环境造成了危害，随着环保意识的升级，人们开始重视玻璃抛光后氟对环境的影响，一些玻璃冷加工企业已经开始使用无氟铈基稀土抛光粉[4]。稀土钇主要应用于激光材料、发光材料、高温超导和精密陶瓷等材料[5]，而低纯度的粗钇不仅价值低而且无法形成市场销售，造成大量资源积压。

本文通过添加稀土元素钇，有望在不使用氟的情况下控制抛光粉形貌，减小抛光粉的粒度分布范围，降低抛光粉的松装比重，使粉体容易悬浮，从而提高浆料的有效研磨成份，达到提高抛光粉的切削力和改善玻璃表面光洁度的目的。

1 实验部分

1.1 铈基含钇片状稀土抛光粉制备

配制200g/L含钇氯化稀土为底液，搅拌加热至60℃～65℃，以12～15mL/min的速度滴入pH值为8.5～9.0的碳酸氢铵溶液，直至终点pH值为6.5～7.0，用50℃～60℃纯水浆洗前驱体三次，抽滤，转移至马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至1030℃，焙烧6h后制得样品。

1.2 测试和表征

采用SU8010冷场发射扫描电子显微镜观察粉体的晶粒形貌。采用APA-2000马尔文激光粒度仪测试粉体的粒度，在M200型平面精密研磨机上进行粉体寿命评价。使用D8 Advance X-射线衍射仪对样品进行物相分析。采用JX93-174528型粉体综合特性测试仪测试粉体松装密度。通过JVM-3020GCNC全自动影像测量仪对研磨过的玻璃进行表面光洁度检测。

2 结果与讨论

2.1 SEM分析

图1 不同钇含量的粉体微观形貌(a)0% (b)15% (c)20% (d)25%

对钇含量分别为0%、15%、20%、25%的粉体做SEM分析，如图1所示：钇的添加影响粉体的微观形貌，纯铈稀土抛光粉呈现大小不一的块状；当钇含量为15%时，粉体形貌变得细致，呈现不规则絮状；当钇含量为20%时，粉体呈现均匀的片状结构；随着钇含量进一步增加，变为块状聚集不规则结构。

2.2 钇含量对粉体粒度的影响

图2 钇含量20%粉体粒径分布

对钇含量5%～40%区间的粉体做粒度分析：随着钇含量的增加粉体粒径呈增大趋势，钇含量为20%时粉体粒径最小，当含量高于30%时，粒径增大较为明显。结合SEM，对钇含量为20%的样品做粒径分布检测，如图2，此时粒度范围分布较窄，只有一个峰。

2.3 XRD分析

通过X-射线衍射仪对样品进行物相分析，钇含量为20%的抛光粉焙烧料对比标准PDF卡片75-0174可知，焙烧料主相是为Y0.1Ce0.9O1.95的铈钇固溶体。

2.4 样品抛光性能分析

使用钇含量为20%抛光粉抛光后，玻璃表面光滑没有划痕，表面质量较高，寿命优于常规稀土抛光粉，并通过粉体综合测试仪检测粉体松装密度为0.36g/cm3。

3 结语

（1）低纯度粗钇的添加对稀土抛光粉微观形貌及颗粒大小有明显影响；

（2）粉体粒径随着钇含量的增加而增加，当钇含量为REO的20%时，粉体呈均匀片状，粒径较小且均匀，松装密度为0.36g/cm3，较常规稀土抛光粉更容易悬浮。