ما هي العوامل التي تؤثر على أداء التلميع لمسحوق تلميع الأتربة النادرة؟

يمكن تلخيص خصائص مسحوق التلميع في جزأين، وهما الخواص الكيميائية والخواص الفيزيائية. تشمل الخصائص الفيزيائية لمسحوق تلميع الأتربة النادرة حجم الجسيمات، والصلابة، ومساحة السطح المحددة، والتعليق، والتركيب البلوري، والشكل البلوري. أظهرت الدراسات أن نشاط مسحوق التلميع يعتمد بشكل أساسي على تركيبته الكيميائية، وتركيبه البلوري، وشكله البلوري، ومعدل تكسر الجسيمات.
في الماضي، كان يُعتقد عمومًا أنه كلما زادت نقاء CeO2، زادت قدرة التلميع، وكان تأثير التلميع أفضل، ولكن هذا ليس هو الحال دائمًا. عندما تصل نقاء CeO2 إلى مستوى معين، لم تعد الدرجة هي العامل المحدد، كما أن زيادة الدرجة ليس لها أي تأثير تقريبًا على تحسين أداء التلميع.
تأثير محتوى CeO2
إن محتوى CeO2 له تأثير كبير على قدرة تلميع مسحوق تلميع الأتربة النادرة. من الناحية العملية، وجد أنه عندما يتجاوز محتوى CeO2 40%، سيتم تعزيز تأثير التلميع بشكل كبير. مع الاستمرار في زيادة محتوى CeO2، لم يعد التحسن في التأثير كبيرًا. عندما تزيد إلى حوالي 80%~85%، فهي أعلى بحوالي 15% فقط من مسحوق التلميع بمحتوى CeO2 بنسبة 40%. ويمكن ملاحظة أن تأثير النقاء ليس هو العامل المطلق. بالنسبة لمسحوق التلميع، فإن مجرد السعي للحصول على درجة نقاء عالية لا معنى له.
تأثير العناصر الأرضية النادرة الأخرى
يتضمن التركيب الكيميائي لمسحوق تلميع الأتربة النادرة بشكل أساسي اللانثانم، والسيريوم، والبراسيوديميوم، والنيوديميوم، والفلور، والحديد، والأكسجين، وعناصر كيميائية أخرى، من بينها العنصر الأكثر أهمية هو أكسيد السيريوم. توجد عناصر أرضية نادرة أخرى بشكل رئيسي في شبكة أكسيد السيريوم بطريقة محلول صلب، وتلعب دورًا في تغيير شكل البلورة وبنيتها وأداء التلميع.
في مسحوق التلميع الأرضي النادر، تلعب العناصر الأرضية النادرة الأخرى دورًا إيجابيًا في قدرة التلميع لمسحوق التلميع، لأن العناصر الأرضية النادرة الأخرى تغير التركيب البلوري بين نظام الفلوريت والنظام السداسي دون تغيير التركيب البلوري لأكسيد السيريوم. على سبيل المثال، المكعب المتمركز على الوجه Pr6O11 له نفس هيكل CeO2 وهو مناسب أيضًا للتلميع؛ بعض أكاسيد الأتربة النادرة ليس لديها أي قدرة تلميع تقريبًا، ولكنها يمكن أن تشكل محاليل صلبة مع CeO2 ضمن نطاق معين دون تغيير البنية البلورية لـ CeO2، مما يتسبب في تغيير البنية البلورية بين أنظمة الفلوريت والأنظمة السداسية.
سيؤدي تطعيم العناصر الأرضية النادرة المختلفة في CeO2 إلى تغيير درجة حرارة التكليس، وصقل الحبوب، والتسبب في تشويه الشبكة، وتكوين شواغر الأكسجين، وهو أمر مفيد لتحسين قدرة التلميع.
تأثير الشوائب الأرضية غير النادرة
بالإضافة إلى الشوائب الأرضية النادرة، هناك أيضًا العديد من الشوائب الأرضية غير النادرة في التركيب الكيميائي لمسحوق تلميع الأتربة النادرة، مثل الأكسجين والكبريت والفلور والسيليكون والحديد والكالسيوم والعناصر الكيميائية الأخرى. يمكن لبعض الشوائب الأرضية غير النادرة مثل الفلور والكبريت وعناصر أخرى تغيير البنية البلورية واللون وأداء التلميع لمسحوق التلميع. هناك أيضًا شوائب مثل الشوائب الميكانيكية وبعض الجسيمات الصلبة في مسحوق التلميع، والتي يمكن أن تسبب تلفًا ميكانيكيًا وخدوشًا على سطح قطعة العمل المصقولة. وحتى لو كان محتوى هذه الشوائب أقل من 0.001%، فإنها يمكن أن تخدش الزجاج.
بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الكربونات الأرضية النادرة أيضًا على كمية صغيرة من CaO، والتي يمكن أن تقلل من قدرة مسحوق التلميع على التلميع. لذلك، يجب ألا يتجاوز محتوى CaO عادةً 1%.
تأثير الفلورايد
الفلور هو عنصر أساسي شائع في مسحوق تلميع الأتربة النادرة المعتمد على السيريوم. يمكن أن تؤدي إضافة الفلور إلى تغيير التركيب البلوري لمسحوق التلميع وتحسين قدرته على التلميع؛ وفي الوقت نفسه، يمكن أن تتفاعل مكونات الفلور مع طحن الزجاج، وبالتالي تحسين نعومة وفعالية الطحن؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يعمل إضافة الفلور أيضًا كمذيب مساعد، مما يقلل من درجة حرارة التفاعل ويزيد حجم الحبوب، ولكن يجب التحكم في كمية الفلور المضافة ضمن نطاق مناسب.
وظيفة أخرى مهمة لتطعيم الفلور هي توليد HF أثناء عملية التلميع، مما يؤدي إلى تآكل طبقة أكسيد السيليكون الموجودة على سطح الزجاج وتوليد طبقة جديدة من طبقة أكسيد السيليكون، مما يؤدي إلى نعومة وشفافية عالية للزجاج.
بسبب الضرر الذي يسببه عنصر F للبيئة، يولي الناس المزيد من الاهتمام لمواد تلميع الأتربة النادرة الخالية من الفلورايد، وقد أجروا أبحاثًا متعمقة. خاصة في بعض شركات معالجة الزجاج على البارد في دول أوروبا الغربية وأمريكا، أصبح مسحوق تلميع الأتربة النادرة الخالي من الفلوريد والمعتمد على السيريوم منتجًا ضروريًا في عملية المعالجة.