1.本发明涉及化学机械抛光的技术领域，尤其涉及一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液及其制备方法和应用。
背景技术：
2.在信息时代，5g高速数据传输技术的普及，导致智能终端产品的大爆发，终端市场对抗划伤、抗跌落性能强、高透光率的高端盖板玻璃需求量在不断增大。
3.近年来，出现了一种特殊的玻璃陶瓷-微晶玻璃，是指加有晶核剂（或不加晶核剂）的特定组成的基础玻璃，在一定温度制度下进行晶化热处理，在玻璃内均匀地析出大量的微小晶体，形成致密的微晶相和玻璃相的多相复合体。通过控制微晶的种类数量、尺寸大小等，可以获得透明微晶玻璃、膨胀系数为零的微晶玻璃、表面强化微晶玻璃、不同色彩或可切削微晶玻璃。这种特殊的玻璃陶瓷-微晶玻璃同时具有以上三种特点，在智能手机市场作为前盖玻璃得到了快速推广。
4.然而，新的玻璃陶瓷-微晶玻璃出现也带来了新的问题，如何对这种玻璃陶瓷-微晶玻璃进行抛光是研究人员首先面临的问题，在研究中，研究人员使用了如中国发明专利“公开号cn110358453a，公开日2019.10.22”公开的一种玻璃抛光用纳米氧化铈抛光液及其制备方法中的抛光液进行抛光，这种现有的抛光液对应传统的铝硅酸盐玻璃有很好的抛光效果，但特殊的玻璃陶瓷-微晶玻璃由于硬度高，在抛光过程中，使用现有的抛光液抛光时间较长，加工难度大，抛光效率低，抛光稳定性差，极大的影响了玻璃陶瓷-微晶玻璃的生产效率。
5.继续采用现有抛光液对特殊的玻璃陶瓷-微晶玻璃进行抛光，不仅会影响产能，而且长时间的加工也可能会增加其它的风险。因此，工业生产急需一种适合玻璃陶瓷-微晶玻璃抛光的高效稳定的抛光液。
技术实现要素：
6.针对现有抛光液对特殊的玻璃陶瓷-微晶玻璃进行抛光时存在的加工难度大，抛光时间长，抛光效率低且抛光稳定性差的技术问题，本发明提出一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液及其制备方法和应用，多晶氧化铈抛光液中的多晶颗粒包含50-100nm的氧化铈颗粒，多晶颗粒强度低，外层切削刃小，多晶颗粒为球形，抛光过程中在抛光垫表面镶嵌后，在抛光过程中不容易造成深划伤；在抛光过程中，多晶颗粒外层的纳米氧化铈颗粒的切削刃会逐步脱落，产生新的切削刃，从而保证抛光效率的稳定和延长抛光液的寿命；且多晶氧化铈抛光液的制备方法简单，操作方便，易于现代工业生产。
7.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液，抛光液由多晶氧化铈颗粒、去离子水、ph调节剂、分散剂、悬浮剂和消泡剂组成，多晶氧化铈颗粒由氧化铈颗粒、低熔点玻璃粉、分散剂和去离子水制成。
8.优选的，多晶氧化铈颗粒由质量分数为10~14%的氧化铈颗粒、6~10%的低熔点玻璃粉、0.5%的分散剂和79.5%的去离子水制成的悬浮液经磨砂与离心喷雾造粒制成。
9.优选的，抛光液由质量分数为20~30%的多晶氧化铈颗粒、67~79%的去离子水、0.2~0.3%的ph调节剂、0.2~1%的分散剂、0.5~2%的悬浮剂和0.01~0.02%的消泡剂组成。
10.优选的，氧化铈颗粒中氧化铈的含量≥99%，氧化铈颗粒的平均粒径为1~2 um，低熔点玻璃粉为硼硅酸盐玻璃粉，低熔点玻璃粉的颗粒平均粒径为1~2 um。
11.优选的，制成多晶氧化铈颗粒的分散剂为无水乙醇、乙二醇、聚乙二醇200或聚乙二醇400，多晶氧化铈颗粒的粒度为20~40 um。
12.优选的，ph调节剂为无机碱或有机碱，无机碱包括氢氧化钾和氢氧化钠，有机碱包括三乙醇胺、二乙醇胺和乙醇胺，悬浮液为无机类、纤维素类或天然胶类，无机类包括膨润土，纤维素类包括甲基纤维素、羧基纤维素、羧乙基纤维素和羧丙基甲基纤维素，天然胶类包括瓜儿豆类、阿拉伯胶、果胶、琼脂和卡拉胶，优选的，组成抛光液的分散剂为丙三醇、乙二醇、聚乙二醇200或聚乙二醇400，消泡剂为有机硅类或聚醚类，有机硅类包括聚二甲基氧烷，聚醚类包括甘油聚醚和聚氧乙烯醚。
13.一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的制备方法，包括以下步骤：s1、将1-2um的氧化铈颗粒、1-2um的低熔点玻璃粉颗粒、分散剂和去离子水配制成悬浮液，通过砂磨机砂磨至50-100nm，过滤，备用；s2、将步骤s1中砂磨后的悬浮液进行喷雾干燥，制备出20-40um的球形颗粒；s3、将步骤s2中干燥完毕的球形颗粒在高温炉中保温，得到热处理后的球形颗粒；s4、将步骤s3中热处理后的球形颗粒进行筛分，去除粘连颗粒及超尺寸颗粒，得到粒度为20~40 um的多晶氧化铈颗粒；s5、将步骤s4得到的多晶氧化铈颗粒与去离子水、悬浮剂、ph调节剂、分散剂和消泡剂混合搅拌，得到多晶氧化铈抛光液。
14.优选的，步骤s1中的悬浮液的浓度为20%，步骤s3中的高温炉的温度为400-550℃，保温时间为2h。
15.微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的应用，抛光液用于抛光玻璃陶瓷-微晶玻璃。
16.本发明的有益效果：1.本发明制备的多晶氧化铈抛光液，使用低熔点玻璃粉在熔融状态下的粘结作用将氧化铈颗粒结合成多晶氧化铈颗粒，其中的多晶颗粒包含50-100nm的氧化铈颗粒，多晶颗粒强度低，颗粒的外层切削刃较小，在抛光过程中不容易对玻璃陶瓷-微晶玻璃表面造成深划伤，保证抛光效果。
17.2.本发明制备的多晶氧化铈抛光液，其中的多晶颗粒为通过熔融状态下的低熔点玻璃粉粘结50-100nm的氧化铈颗粒组合而成，在抛光过程中，多晶颗粒内最外层的纳米氧化铈颗粒的切削刃会逐步脱落，产生新的切削刃，继续对玻璃陶瓷-微晶玻璃表面进行抛光，保证每次抛光时的抛光效率的稳定，从而延长抛光液的寿命。
18.3.本发明制备的多晶氧化铈抛光液，其中的多晶颗粒为球形，抛光过程中在抛光垫表面镶嵌后，多晶氧化铈颗粒与玻璃陶瓷-微晶玻璃表面接触后，接触部位尖锐度低，不容易造成深划伤，进一步保证抛光效果。
19.4.本发明的制备方法中使用磨砂和喷雾造粒的方法制备多晶氧化铈颗粒，操作简单，生产效率高，易于现代工业生产。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液，抛光液由多晶氧化铈颗粒、去离子水、ph调节剂、分散剂、悬浮剂和消泡剂组成，多晶氧化铈颗粒由氧化铈颗粒、低熔点玻璃粉、分散剂和去离子水制成。
22.在本实施例中，制成多晶氧化铈颗粒的各组分的质量分数如下表所示，其中，分散剂为乙二醇。
23.在本实施例中，组成抛光液的各组分的质量分数如下表所示，其中，ph调节剂为有机碱中的二乙醇胺，悬浮液为纤维素类的羧乙基纤维素，分散剂为乙二醇，消泡剂为有机硅类的聚二甲基硅氧烷。
24.值得说明的是，在本实施例中，氧化铈颗粒中氧化铈的含量≥99%，氧化铈颗粒的平均粒径为1~2 um，低熔点玻璃粉为硼硅酸盐玻璃粉，低熔点玻璃粉的颗粒平均粒径为1~2 um，多晶氧化铈颗粒的粒度为20~40 um。
25.根据上述的微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液，本实施例还提供了一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的制备方法，包括以下步骤：s1、按照要求比例，将1-2um的氧化铈颗粒、1-2um的低熔点玻璃粉颗粒、分散剂和去离子水配制成悬浮液，通过砂磨机砂磨至50-100nm，过滤，备用。具体的说，根据上表所示的比例称取氧化铈颗粒、低熔点玻璃粉、乙二醇，加入到称量好的去离子水中，配制成20%的
悬浮液，通过砂磨机砂磨至平均粒度为55nm，过1um滤芯进行过滤，过滤后备用。
26.s2、调整离心喷雾干燥机的工艺参数，将步骤s1中砂磨后的悬浮液进行喷雾干燥，制备出20-40um的球形颗粒。具体的说，利用离心喷雾干燥机进行喷雾造粒，雾化器转速为20000rpm，进风温度180℃，出风温度90℃。
27.s3、将步骤s2中干燥完毕的球形颗粒在高温炉中保温，得到热处理后的球形颗粒。具体的说，将造粒后颗粒放入高温炉中，以每分钟5℃的速度升温至400℃，并在400℃热处理2h。
28.s4、将步骤s3中热处理后的球形颗粒进行筛分，去除粘连颗粒及超尺寸颗粒，得到粒度为20~40 um的多晶氧化铈颗粒。具体的说，冷却至室温后，将颗粒收集并过400目筛网，筛下物即为多晶氧化铈颗粒。
29.s5、将步骤s4得到的多晶氧化铈颗粒与去离子水、悬浮剂、ph调节剂、分散剂和消泡剂混合搅拌，得到多晶氧化铈抛光液。具体的说，按照上表称取制备的多晶氧化铈颗粒，加入到提前混合均匀的去离子水、三乙醇胺、羟乙基纤维素、乙二醇和聚二甲基硅氧烷消泡剂的混合溶液中，继续搅拌超声分散10min即得到微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液。
30.本实施例还提供了微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的应用，用于抛光6英寸微晶玻璃盖板，配合聚氨酯抛光垫，去除率约1.3um/min，粗糙度为0.6-0.7nm。同条件下，常规0.7um氧化铈抛光液，去除率约1.0um/min，粗糙度为0.7-0.8nm；去除率增加了30%。
31.实施例2一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液，本实施例中制成多晶氧化铈颗粒的各组分的质量分数如下表所示，其中，分散剂为聚乙二醇200。
32.在本实施例中，组成抛光液的各组分的质量分数如下表所示，其中，ph调节剂为无机碱中的氢氧化钾，悬浮液为天然胶类的阿拉伯胶，分散剂为丙三醇，消泡剂为有机硅类的聚二甲基硅氧烷。
33.值得说明的是，在本实施例中，氧化铈颗粒中氧化铈的含量≥99%，氧化铈颗粒的平均粒径为1~2 um，低熔点玻璃粉为硼硅酸盐玻璃粉，低熔点玻璃粉的颗粒平均粒径为1~2 um，多晶氧化铈颗粒的粒度为20~40 um。
34.本实施例还提供了微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的应用，用于抛光6英寸微
晶玻璃盖板，配合聚氨酯抛光垫，去除率约1.4um/min，粗糙度为0.6-0.7nm。同条件下，常规0.7um氧化铈抛光液，去除率约1.0um/min，粗糙度为0.7-0.8nm；去除率增加了40%。
35.实施例3一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的制备方法，包括以下步骤：s1、按照要求比例，将1-2um的氧化铈颗粒、1-2um的低熔点玻璃粉颗粒、分散剂和去离子水配制成悬浮液，通过砂磨机砂磨至50-100nm，过滤，备用。具体的说，根据下表所示的比例称取氧化铈颗粒、低熔点玻璃粉、聚乙二醇200，加入到称量好的去离子水中，配制成20%的悬浮液，通过砂磨机砂磨至平均粒度为100nm，过1um滤芯进行过滤，过滤后备用。
36.s2、调整离心喷雾干燥机的工艺参数，将步骤s1中砂磨后的悬浮液进行喷雾干燥，制备出20-40um的球形颗粒。具体的说，利用离心喷雾干燥机进行喷雾造粒，雾化器转速为20000rpm，进风温度180℃，出风温度90℃。
37.s3、将步骤s2中干燥完毕的球形颗粒在高温炉中保温，得到热处理后的球形颗粒。具体的说，将造粒后颗粒放入高温炉中，以每分钟5℃的速度升温至550℃，并在550℃热处理2h。
38.s4、将步骤s3中热处理后的球形颗粒进行筛分，去除粘连颗粒及超尺寸颗粒，得到粒度为20~40 um的多晶氧化铈颗粒。具体的说，冷却至室温后，将颗粒收集并过400目筛网，筛下物即为多晶氧化铈颗粒。
39.s5、将步骤s4得到的多晶氧化铈颗粒与去离子水、悬浮剂、ph调节剂、分散剂和消泡剂混合搅拌，得到多晶氧化铈抛光液。具体的说，按照下表称取制备的多晶氧化铈颗粒，加入到提前混合均匀的去离子水、氢氧化钾、阿拉伯胶、丙三醇和聚二甲基硅氧烷消泡剂的混合溶液中，继续搅拌超声分散10min即得到微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液。
40.本实施例还提供了制备的微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的应用，用于抛光6英寸微晶玻璃盖板，配合聚氨酯抛光垫，去除率约1.4um/min，粗糙度为0.6-0.7nm。同条件下，常规0.7um氧化铈抛光液，去除率约1.0um/min，粗糙度为0.7-0.8nm；去除率增加了40%。
41.实施例4一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液，本实施例中制成多晶氧化铈颗粒的各组分的质量分数如下表所示，其中，分散剂为无水乙醇。
42.在本实施例中，组成抛光液的各组分的质量分数如下表所示，其中，ph调节剂为有机碱中的二乙醇胺，悬浮液为无机类的膨润土，分散剂为聚乙二醇200，消泡剂为聚醚类的聚氧乙烯醚。
43.值得说明的是，在本实施例中，氧化铈颗粒中氧化铈的含量≥99%，氧化铈颗粒的平均粒径为1~2 um，低熔点玻璃粉为硼硅酸盐玻璃粉，低熔点玻璃粉的颗粒平均粒径为1~2 um，多晶氧化铈颗粒的粒度为20~40 um。
44.根据上述的微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液，本实施例还提供了一种微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的制备方法，包括以下步骤：s1、按照要求比例，将1-2um的氧化铈颗粒、1-2um的低熔点玻璃粉颗粒、分散剂和去离子水配制成悬浮液，通过砂磨机砂磨至50-100nm，过滤，备用。具体的说，根据上表所示的比例称取氧化铈颗粒、低熔点玻璃粉、无水乙醇，加入到称量好的去离子水中，配制成20%的悬浮液，通过砂磨机砂磨至平均粒度为70nm，过1um滤芯进行过滤，过滤后备用。
45.s2、调整离心喷雾干燥机的工艺参数，将步骤s1中砂磨后的悬浮液进行喷雾干燥，制备出20-40um的球形颗粒。具体的说，利用离心喷雾干燥机进行喷雾造粒，雾化器转速为20000rpm，进风温度180℃，出风温度90℃。
46.s3、将步骤s2中干燥完毕的球形颗粒在高温炉中保温，得到热处理后的球形颗粒。具体的说，将造粒后颗粒放入高温炉中，以每分钟5℃的速度升温至450℃，并在450℃热处理2h。
47.s4、将步骤s3中热处理后的球形颗粒进行筛分，去除粘连颗粒及超尺寸颗粒，得到粒度为20~40 um的多晶氧化铈颗粒。具体的说，冷却至室温后，将颗粒收集并过400目筛网，筛下物即为多晶氧化铈颗粒。
48.s5、将步骤s4得到的多晶氧化铈颗粒与去离子水、悬浮剂、ph调节剂、分散剂和消泡剂混合搅拌，得到多晶氧化铈抛光液。具体的说，按照上表称取制备的多晶氧化铈颗粒，加入到提前混合均匀的去离子水、二乙醇胺、聚乙二醇200、膨润土和聚氧乙烯醚消泡剂的混合溶液中，继续搅拌超声分散10min即得到微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液。
49.本实施例还提供了微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的应用，用于抛光6英寸微晶玻璃盖板，配合聚氨酯抛光垫，去除率约1.45um/min，粗糙度为0.6-0.7nm。同条件下，常
规0.7um氧化铈抛光液，去除率约1.0um/min，粗糙度为0.7-0.8nm；去除率增加了45%。
50.值得说明的是，由上述实施例1至实施例4中可知，在本发明的微晶玻璃抛光用多晶氧化铈抛光液的应用中，随着多晶氧化铈颗粒在抛光液中的质量分数由20%增加至30%，抛光液的性能逐渐提升，但是，在实验过程中，当多晶氧化铈颗粒在抛光液中的质量分数继续增加时，去除率的增加幅度降低，性价比降低，同时多晶氧化铈抛光液的粘度增加，流动性会降低，影响抛光机正常供液。因此，多晶氧化铈颗粒在抛光液中的质量分数为30%时制备的抛光液性能最佳。
51.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。