CN112500801B - 一种铈基稀土抛光粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种铈基稀土抛光粉及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铈基稀土抛光粉及其制备方法和应用，其制备包括如下步骤：以碳酸稀土和/或氟化碳酸稀土为原料，与水混合，在球磨机内进行球磨，直至D50为2.0‑2.5μm，放出球磨浆液，然后将球磨浆液在焙烧温度为120‑150℃、200‑400℃、420‑600℃、700‑1000℃下进行分别焙烧，焙烧结束后，冷却，采用喷雾干燥和/或气流细化分级方式处理，制成；该方法制成的铈基稀土抛光粉，其中细小硬度较大的晶粒，而且提高了晶粒的畸变能，改善了颗粒物理化学性质，进而使得本发明的抛光粉能够在抛光玻璃尤其是冕玻璃、火石玻璃和重火石玻璃中获得极佳的抛光质量、高抛蚀量，且制备用时短，操作方便，环保性好。

Description

一种铈基稀土抛光粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于玻璃抛光技术领域，尤其涉及冕玻璃、火石玻璃、重火石玻璃的抛光，具体涉及一种铈基稀土抛光粉及其制备方法和应用。
背景技术
目前铈基稀土抛光粉基本是由氧化铈作为主体抛光成分，而氧化铈与硅酸盐玻璃的化学活性较高，硬度也相当，因此广泛用于玻璃尤其是冕玻璃、火石玻璃、重火石玻璃等玻璃的抛光。但目前铈基稀土抛光粉的制备工艺存在的问题是该方法合成出来的原料在焙烧后，晶粒生长不稳定，形成的颗粒大小不均匀等，在抛光玻璃时容易导致划伤表面粗糙度大，且表面抛蚀量不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供了一种改进的制备铈基稀土抛光粉的方法，该方法制成的铈基稀土抛光粉对于抛光玻璃尤其是冕玻璃、火石玻璃、重火石玻璃而言能够兼具优异的表面质量和去除量，且环保性好。
本发明同时还提供了一种上述方法制成的铈基稀土抛光粉。
本发明同时还提供了一种铈基稀土抛光粉在抛光冕玻璃、火石玻璃、重火石玻璃中的应用。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种铈基稀土抛光粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：以碳酸稀土和/或氟化碳酸稀土为原料，与水混合，在球磨机内进行球磨，直至D50为2.0-2.5μm，放出球磨浆液，然后将所述球磨浆液在焙烧温度为120-150℃、200-400℃、420-600℃、700-1000℃下进行分别焙烧，焙烧结束后，冷却，采用喷雾干燥和/或气流细化分级方式处理，制成所述铈基稀土抛光粉。
根据本发明的一些优选方面，在球磨过程中，水料比为0.8-1.2∶1。
根据本发明的一些具体方面，控制所述球磨浆液的固含量为40-50％。
根据本发明的一些优选方面，在球磨过程中，球料比为6-10∶1，磨珠直径0.3-0.8mm。
根据本发明的一些优选方面，所述球磨机为高能球磨机，所述高能球磨机的参数设置为：输入能量形式为振动输入能量和/或研磨输入能量，输入能量值为50-100Hz。
根据本发明的一些优选方面，在焙烧过程中，控制物料颗粒的粒径小于等于15μm，且比表面积小于等于6m2/g。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述冷却采用随炉冷却(空冷)或直接入水冷冷却(淬火)等方式对粉体进行热处理。
根据本发明的一些具体方面，所述焙烧在辊道窑炉中进行。
根据本发明的一些优选方面，在进行所述冷却之后，先采用喷雾干燥对冷却后的粉体进行干燥，再采用气流磨对喷雾干燥后的粉体进行细化分级，所述喷雾干燥的温度为200-350℃，所述喷雾干燥采用的雾化盘的转速为40-60rpm，所述气流磨的气流压力0.2-0.4Mpa。
根据本发明的一些优选方面，所述碳酸稀土为碳酸铈和/或碳酸镧铈，所述氟化碳酸稀土为氟化碳酸镧铈，其控制碳酸稀土、氟化碳酸稀土中的铁、钙和硅杂质的含量小于100ppm。
根据本发明，制成的铈基稀土抛光粉的D50为1.5-2.0μm。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的制备方法制成的铈基稀土抛光粉。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的铈基稀土抛光粉在抛光冕玻璃、火石玻璃和重火石玻璃中的应用。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明基于现有技术中铈基稀土抛光粉难以在抛光过程中获得高质量的抛光效果的缺陷，创新地提出了一种独特的四级阶梯焙烧过程，该焙烧过程对应四个特定的焙烧温度，在满足原料热力学以及动力学转变机制的情况下，获得了合适的晶型，同时进一步结合冷却处理，不仅获得了细小硬度较大的晶粒，而且提高了晶粒的畸变能，改善了颗粒物理化学性质，进而使得本发明的抛光粉能够在抛光玻璃尤其是冕玻璃、火石玻璃和重火石玻璃中获得极佳的抛光质量，高抛蚀量；而且本发明方法制备抛光粉的相对于湿法沉淀合成，工艺过程用时短，制备过程简单、产量更大，制备过程没有其他添加剂的使用，有益于节能环保。
附图说明
图1为冕玻璃未处理前所拍摄的视图；
图2为本发明实施例1所得抛光粉应用于抛光冕玻璃所得视图；
图3为本发明实施例2所得抛光粉应用于抛光冕玻璃所得视图；
图4为本发明实施例3所得抛光粉应用于抛光冕玻璃所得视图；
图5为本发明对比例1所得抛光粉应用于抛光冕玻璃所得视图；
图6为本发明对比例2所得抛光粉应用于抛光冕玻璃所得视图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。冕玻璃购自锦泰特种玻璃科技有限公司型号为K9。碳酸铈(工业级)购自包头利晨科技有限公司，；氟化碳酸镧铈(工业级)购自包头利晨科技有限公司；碳酸镧铈(工业级)购自包头利晨科技有限公司。
实施例1
本实施例提供一种铈基稀土抛光粉的制备方法，其包括如下步骤：以碳酸铈为原料，与水按照水料比为1∶1进行混合，在高能球磨机(输入能量形式为振动输入能量，输入能量值为50Hz，球料比为10∶1，磨珠直径约0.5mm)内进行球磨，球磨至D50为2.2±0.1μm，放出球磨浆液，并通过水的增减控制固含量为50％，然后使球磨浆液进入辊道窑炉中，并在焙烧温度为150℃、300±15℃、450±15℃、850±15℃下进行分别焙烧4.0h，焙烧结束后，采用随炉空气冷却至200℃以下或煅烧结束后直接水冷(淬火)，然后采用喷雾干燥对冷却后的粉体进行干燥，再采用气流磨对喷雾干燥后的粉体进行细化分级，获得中位粒径D50为1.0±0.1μm的粉体，制成所述铈基稀土抛光粉；其中，所述喷雾干燥的温度为280±10℃，所述喷雾干燥采用的雾化盘的转速为50rpm，所述气流磨的气流压力0.3Mpa。
实施例2
本实施例提供一种铈基稀土抛光粉的制备方法，其包括如下步骤：以氟化碳酸镧铈为原料，与水按照水料比为1∶1进行混合，在高能球磨机(输入能量形式为振动输入能量，输入能量值为50Hz，球料比为10∶1，磨珠直径约0.5mm)内进行球磨，球磨至D50为2.2±0.1μm，放出球磨浆液，并通过水的增减控制固含量为50％，然后使球磨浆液进入辊道窑炉中，并在焙烧温度为150℃、375±15℃、580±15℃、975±15℃下进行分别焙烧4.0h，焙烧结束后，采用随炉空气冷却至200℃以下或煅烧结束后直接水冷(淬火)，然后采用喷雾干燥对冷却后的粉体进行干燥，再采用气流磨对喷雾干燥后的粉体进行细化分级，获得中位粒径D50为1.8±0.1μm的粉体，制成所述铈基稀土抛光粉；其中，所述喷雾干燥的温度为280±10℃，所述喷雾干燥采用的雾化盘的转速为50rpm，所述气流磨的气流压力0.3Mpa。
实施例3
本实施例提供一种铈基稀土抛光粉的制备方法，其包括如下步骤：以碳酸镧铈为原料，与水按照水料比为1∶1进行混合，在高能球磨机(输入能量形式为振动输入能量，输入能量值为50Hz，球料比为10∶1，磨珠直径约0.5mm)内进行球磨，球磨至D50为2.2±0.1μm，放出球磨浆液，并通过水的增减控制固含量为50％，然后使球磨浆液进入辊道窑炉中，并在焙烧温度为150℃、350±15℃、450±15℃、875±15℃，焙烧结束后，采用随炉空气冷却至200℃以下或煅烧结束后直接水冷(淬火)，然后采用喷雾干燥对冷却后的粉体进行干燥，再采用气流磨对喷雾干燥后的粉体进行细化分级，获得中位粒径D50为1.8±0.1μm的粉体，制成所述铈基稀土抛光粉；其中，所述喷雾干燥的温度为280±10℃，所述喷雾干燥采用的雾化盘的转速为50rpm，所述气流磨的气流压力0.3Mpa。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：焙烧过程仅为在850±15℃下进行分别焙烧16h。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：去掉前两次焙烧，仅保留后两步焙烧过程，具体的焙烧过程为：在450±15℃下焙烧8h、850±15℃下焙烧8h。
应用实例
将实施例1-3以及对比例1-2制备的抛光粉体采用双面抛光机进行冕玻璃抛光(压力为0.5bar，时间12分钟，转速为600rpm)，抛光完毕后在电子天平上称量冕玻璃质量变化(抛蚀量)，在原子力显微镜下测试冕玻璃表面质量(粗糙度Ra值)，测得如下表1所示的性能，同时冕玻璃处理前后的表面视图分别如图1-图6所示。
表1
Figure BDA0002857042030000051
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：以碳酸稀土和/或氟化碳酸稀土为原料，与水混合，在球磨机内进行球磨，直至D50为2.0-2.5μm，放出球磨浆液，然后将所述球磨浆液在焙烧温度为120-150℃、200-400℃、420-600℃、700-1000℃下进行分别焙烧4h，焙烧结束后，冷却，采用喷雾干燥和/或气流细化分级方式处理，制成所述铈基稀土抛光粉。
2.根据权利要求1所述的铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，在球磨过程中，水料比为0.8-1.2∶1。
3.根据权利要求1所述的铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，在球磨过程中，球料比为6-10∶1，磨珠直径0.3-0.8mm。
4.根据权利要求1所述的铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述球磨机为高能球磨机，所述高能球磨机的参数设置为：输入能量形式为振动输入能量和/或研磨输入能量，输入能量值为50-100Hz。
5.根据权利要求1所述的铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，在焙烧过程中，控制物料颗粒的粒径小于等于15μm，且比表面积小于等于6m2/g。
6.根据权利要求1所述的铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，在进行所述冷却之后，先采用喷雾干燥对冷却后的粉体进行干燥，再采用气流磨对喷雾干燥后的粉体进行细化分级，所述喷雾干燥的温度为200-350℃，所述喷雾干燥采用的雾化盘的转速为40-60rpm，所述气流磨的气流压力0.2-0.4MPa。
7.根据权利要求1所述的铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述碳酸稀土为碳酸铈和/或碳酸镧铈，所述氟化碳酸稀土为氟化碳酸镧铈。
8.根据权利要求1所述的铈基稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，制成的铈基稀土抛光粉的D50为1.5-2.0μm。
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