Ποιοι είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση στίλβωσης της σκόνης στίλβωσης σπάνιων γαιών;

Ο χαρακτηρισμός της σκόνης στίλβωσης μπορεί να συνοψιστεί σε δύο μέρη, δηλαδή τις χημικές ιδιότητες και τις φυσικές ιδιότητες. Οι φυσικές ιδιότητες της σκόνης στίλβωσης σπάνιων γαιών περιλαμβάνουν το μέγεθος σωματιδίων, τη σκληρότητα, την ειδική επιφάνεια, την εναιώρηση, την κρυσταλλική δομή και την κρυσταλλική μορφή. Μελέτες έχουν δείξει ότι η δραστηριότητα της σκόνης στίλβωσης εξαρτάται κυρίως από τη χημική της σύνθεση, την κρυσταλλική δομή, το σχήμα κρυστάλλου και τον ρυθμό θραύσης σωματιδίων.
Στο παρελθόν, πίστευαν γενικά ότι όσο υψηλότερη ήταν η καθαρότητα του CeO2, τόσο ισχυρότερη ήταν η ικανότητα στίλβωσης και τόσο καλύτερο το γυαλιστικό αποτέλεσμα, αλλά αυτό δεν συμβαίνει πάντα. Όταν η καθαρότητα του CeO2 φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, ο βαθμός δεν είναι πλέον ο καθοριστικός παράγοντας και η αύξηση του βαθμού δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στη βελτίωση της απόδοσης στίλβωσης.
Η επίδραση της περιεκτικότητας σε CeO2
Η περιεκτικότητα σε CeO2 έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ικανότητα στίλβωσης της γυαλιστικής σκόνης σπάνιων γαιών. Στην πράξη, έχει βρεθεί ότι όταν η περιεκτικότητα σε CeO2 ξεπεράσει το 40%, το γυαλιστικό αποτέλεσμα θα ενισχυθεί σημαντικά. Συνεχίζοντας την αύξηση της περιεκτικότητας σε CeO2, η ουσιαστική βελτίωση δεν είναι πλέον σημαντική. Όταν αυξάνεται σε περίπου 80%~85%, είναι μόνο περίπου 15% υψηλότερο από τη σκόνη στίλβωσης με περιεκτικότητα σε CeO2 40%. Μπορεί να φανεί ότι η επίδραση της αγνότητας δεν είναι ο απόλυτος παράγοντας. Για τη σκόνη γυαλίσματος, η απλή επιδίωξη υψηλής καθαρότητας δεν έχει νόημα.
Η επίδραση άλλων σπάνιων γαιών
Η χημική σύνθεση της σκόνης στίλβωσης σπάνιων γαιών περιλαμβάνει κυρίως λανθάνιο, δημήτριο, πρασεοδύμιο, νεοδύμιο, φθόριο, σίδηρο, οξυγόνο και άλλα χημικά στοιχεία, μεταξύ των οποίων το πιο σημαντικό συστατικό είναι το οξείδιο του δημητρίου. Άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών υπάρχουν κυρίως στο πλέγμα του οξειδίου του δημητρίου με τρόπο στερεού διαλύματος, παίζοντας ρόλο στην αλλαγή της κρυσταλλικής μορφολογίας, της δομής και της απόδοσης στίλβωσης.
Στη σκόνη στίλβωσης σπάνιων γαιών, άλλα στοιχεία σπανίων γαιών παίζουν θετικό ρόλο στην ικανότητα στίλβωσης της σκόνης στίλβωσης, επειδή άλλα στοιχεία σπανίων γαιών αλλάζουν την κρυσταλλική δομή μεταξύ φθορίτη και εξαγωνικών συστημάτων χωρίς να αλλάζουν την κρυσταλλική δομή του οξειδίου του δημητρίου. Για παράδειγμα, το κεντραρισμένο κυβικό Pr6O11 έχει την ίδια δομή με το CeO2 και είναι επίσης κατάλληλο για γυάλισμα. Μερικά οξείδια σπάνιων γαιών δεν έχουν σχεδόν καμία ικανότητα στίλβωσης, αλλά μπορούν να σχηματίσουν στερεά διαλύματα με CeO2 εντός ορισμένου εύρους χωρίς αλλαγή της κρυσταλλικής δομής του CeO2, προκαλώντας την αλλαγή της κρυσταλλικής δομής μεταξύ φθορίτη και εξαγωνικών συστημάτων.
Το ντόπινγκ διαφορετικών στοιχείων σπάνιων γαιών στο CeO2 θα αλλάξει τη θερμοκρασία πύρωσης, θα βελτιώσει τους κόκκους, θα προκαλέσει παραμόρφωση του πλέγματος και θα δημιουργήσει κενά οξυγόνου, κάτι που είναι ευεργετικό για τη βελτίωση της ικανότητας στίλβωσης.
Η επίδραση των ακαθαρσιών από μη σπάνιες γαίες
Εκτός από τις προσμίξεις σπάνιων γαιών, υπάρχουν επίσης πολλές ακαθαρσίες μη σπάνιων γαιών στη χημική σύνθεση της σκόνης στίλβωσης σπάνιων γαιών, όπως οξυγόνο, θείο, φθόριο, πυρίτιο, σίδηρος, ασβέστιο και άλλα χημικά στοιχεία. Ορισμένες ακαθαρσίες μη σπάνιων γαιών, όπως το φθόριο, το θείο και άλλα στοιχεία μπορούν να αλλάξουν την κρυσταλλική δομή, το χρώμα και την απόδοση στίλβωσης της σκόνης στίλβωσης. Υπάρχουν επίσης ακαθαρσίες, όπως μηχανικές ακαθαρσίες και μερικά σκληρά σωματίδια στη σκόνη στίλβωσης, που μπορεί να προκαλέσουν μηχανικές βλάβες και γρατσουνιές στην επιφάνεια του γυαλισμένου τεμαχίου εργασίας. Ακόμα κι αν η περιεκτικότητα αυτών των ακαθαρσιών είναι μικρότερη από 0,001%, μπορούν να γρατσουνίσουν το γυαλί.
Επιπλέον, τα ανθρακικά άλατα σπάνιων γαιών περιέχουν επίσης μικρή ποσότητα CaO, το οποίο μπορεί να μειώσει την ικανότητα στίλβωσης της γυαλιστικής σκόνης. Επομένως, η περιεκτικότητα σε CaO συνήθως δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1%.
Η επίδραση του φθορίου
Το φθόριο είναι ένα κοινό συστατικό στοιχείο σε σκόνη στίλβωσης σπάνιων γαιών με βάση το δημήτριο. Η προσθήκη φθορίου μπορεί να αλλάξει την κρυσταλλική δομή της σκόνης στίλβωσης και να βελτιώσει την ικανότητα στίλβωσής της. Ταυτόχρονα, τα συστατικά φθορίου μπορούν να αντιδράσουν με το γυαλί που αλέθεται, βελτιώνοντας έτσι την ομαλότητα και την αποτελεσματικότητα της λείανσης. Επιπλέον, η προσθήκη φθορίου μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως συνδιαλύτης, μειώνοντας τη θερμοκρασία της αντίδρασης και αυξάνοντας το μέγεθος των κόκκων, αλλά η ποσότητα του προστιθέμενου φθορίου πρέπει να ελέγχεται εντός ενός κατάλληλου εύρους.
Μια άλλη σημαντική λειτουργία του ντόπινγκ φθορίου είναι η παραγωγή HF κατά τη διαδικασία στίλβωσης, η οποία διαβρώνει την υπάρχουσα μεμβράνη οξειδίου του πυριτίου στη γυάλινη επιφάνεια και δημιουργεί ένα νέο στρώμα φιλμ οξειδίου του πυριτίου, με αποτέλεσμα υψηλή ομαλότητα και διαφάνεια του γυαλιού.
Λόγω της βλάβης που προκαλεί το στοιχείο F στο περιβάλλον, οι άνθρωποι δίνουν ολοένα και μεγαλύτερη προσοχή στα υλικά γυαλίσματος σπάνιων γαιών χωρίς φθόριο και έχουν πραγματοποιήσει εις βάθος έρευνα. Ειδικά σε ορισμένες επιχειρήσεις ψυχρής επεξεργασίας γυαλιού σε χώρες της Δυτικής Ευρώπης και της Αμερικής, η σκόνη στίλβωσης σπάνιων γαιών με βάση το δημήτριο χωρίς φθόριο έχει γίνει απαραίτητο προϊόν στη διαδικασία επεξεργασίας.