【原创】我国稀土抛光粉存在哪些技术瓶颈？

中国粉体网讯  稀土抛光粉的主要组分是氧化铈，又称为氧化铈抛光粉、铈基稀土抛光粉，因其优异的抛光效果，也被誉为“抛光粉之王”。

随着我国稀土抛光粉产业的快速发展，铈稀土磨粉及其磨料制品已具备了粒度尺寸一致、硬度适中、研磨能量大、抛光耗时短、抛光精度高、使用寿命长、工作环境清洁等优点，并且已经完全取代了过去使用的氧化铁磨粉，应用于玻璃表面、平板玻璃、阴极射线管、手机电脑屏幕、玻璃外壳、目镜、光学玻璃、镜片、宝石、金属表面抛光、水晶、装饰板材以及机械设备的冷加工。

稀土抛光粉的技术特性

对于含有特殊原材料和加工技术的稀土抛光粉，稀土材料抛光粉的尺寸大小直接决定了抛光效果和完成率。而一般材料尺寸愈大，对玻璃的表面抛光效果和表面粗糙度也愈大，而对不同的材料表面抛光的抛光粉尺寸需求也存在着一定差别，如对平板玻璃和彩色玻璃外壳的表面光洁度要求并不大，但所用的抛光粉尺寸需要更大(1 um~4 um)，而对普通光学玻璃表面抛光的抛光粉尺寸需求就比较大，一般规定为亚微米尺寸的分布。但如果使用了聚氨酯的高速抛光工艺，对粒度大小和悬浮液质量的要求会相当大，但也不是越小越好，越细则越均匀。

另外，由于氧化铈的纯度以及其他稀土元素的浓度都影响着稀土抛光粉的稳定性，因此氧化铈的高浓度也增加了打磨成本。在稀土抛光粉中，影响最主要的物质为机械杂质以及稀土抛光粉中的个别较硬粒子，而这些都将会导致设备的磨损，进而对外表形成划伤。

其中杂质主要包含于工艺设备中的元素粒子，以及在煅烧过程中来自于过大的元素氧化物凝聚物等。在近年来，化学分析技术的使用已经成了制备稀土抛光粉的重点，尤其是制备高性能稀土抛光粉的化学技术，主要是用来研究高铈稀土抛光粉的粒径。

稀土抛光粉的技术现状及存在问题

我国中低档稀土抛光粉的规模和技术比较成熟，但在高端应用领域仍与国外存在一定差距，主要原因是国内产品质量的稳定性、精密控制等方面尚存在差距，尤其是以半导体集成电路浅槽隔离（STI）制程用氧化铈抛光材料尚依赖于进口。

稀土抛光粉的颗粒控制技术、晶型和形貌控制技术等问题仍然存在；高性能稀土抛光材料中的大颗粒及异物控制难以降低；大规模生产的产品一致性和稳定性差，其生产、应用和产业化的关键共性技术仍未突破；新一代稀土抛光材料的研究开发进展缓慢。目前，我国稀土抛光粉的技术瓶颈主要表现在：

生产工艺落后

铈基稀土抛光粉的生产技术分别采用固相反应法和液相反应法。固相反应工艺以稀土精矿为主要原料，直接在高温下焙烧，再经过精细处理来获取。液相反应法是通过沉积、分解、蒸馏，最后再经过洗涤和高温分解等处理获得超细的物质。由于生产工艺和原料的差异，导致稀土抛光粉的粒度和尺寸的不同。而不同的粒径大小和晶体结构，影响了抛光量和抛光精度。同时，在抛光粉生产过程中前驱体和沉淀器的选择，也影响了生产废水的处理方式。

粒径控制技术不成熟

稀土抛光粉的平均粒径大小和粒度分布，也是影响抛光粉性能的关键因素。抛光粉的平均粒径越大，研磨速度也就越高，对抛光物体的表面粗糙度影响也越大。相反，抛光粉的平均粒径较小，从而减少了磨量，降低研磨速度，也提高了抛光对象的表面光滑度。而抛光粉一般平均粒径分布范围较窄，过粗或过细的颗粒也比较少，无大颗粒抛光粉则抛光对象的表面质量较高，但少细颗粒的抛光粉则可提高研磨速度。高端稀土抛光粉的粒度控制不仅要从中间粒度D50开始，还要从最大粒度、中间粒度D50和粒度分布来综合考虑。

大颗粒及杂质难以消除

稀土抛光粉主要包括了氧化铈以外的其他稀土元素La、Pr、Nd，以及其他的稀土金属元素F、S、Ca、Fe等。F和S的存在改变了抛光粉的结晶外观、色泽和抛光特性。在生产过程中，铁锈、机械杂物、氟化稀土硬粒子会混入，这种杂物和大粒子将严重改变抛光粉的抛光特性，造成严重划伤。

晶型控制不完全

二氧化铈的晶体形状和形貌直接关系着打磨物料的抛光精度和打磨效率。目前，大部分的抛光粉在生产过程中都采用了氟，其前驱体的制备过程以及后续的焙烧工艺、氟的导入过程和焙烧工艺等均关系着氧化铈的片粒形和厚度。氟化反应的不均匀，会造成在焙烧过程中产生大量与稀土氟化物混杂的硬块，并留下大量未反应的稀土氧化物颗粒。而掺杂的氟化稀土颗粒的硬块也容易产生划伤。另外，若留下大量不反应的稀土氧化物颗粒，将无法长期维持高抛光度。

高端稀土抛光材料产业化生产的稳定性差

高端稀土抛光材料的产业化，除了保证其基本性能和质量指标满足市场要求之外，还必须保证产品质量和生产批次的一致性，因此在工艺扩大、生产设备选择、工艺设计等方面都非常重要。同时，还需要认真考虑节能、减少消费、三废排放等问题，以尽可能实现低排放、无污染的生产。

参考来源：

[1]稀土抛光粉产业发展现状与前景，胡珊珊等，上海交通大学包头材料研究院

[2]浅析稀土抛光粉的发展现状及思考，韩丹等，上海交通大学包头材料研究院

（中国粉体网编辑整理/平安）

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