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3）氧化铈抛光粉的硬度及淬硬温度 硬质玻璃的莫氏硬度为7，光学玻璃为5~6.5，氧化铈抛光粉为6.5~8。通常要求抛光粉的硬度稍高于被抛光玻璃。硬度高耐磨性好；硬度高，抗破碎强度大，抛光粉的粗颗粒不易破碎，容易产生划道，而且晶格缺陷少，比表面积低，化学活性低，影响抛光效率的提升。对于硬质玻璃，应该采用淬火处理后的氧化铈抛光粉，提高了硬度，从而提高了抛光效率和耐磨性。 4）混合稀土抛光粉的氟化特性 混合稀土氧化铈抛光粉的含氟量高，5.6~7.5%，氟的存在有昨于提高抛光效率，因为氟使抛光粉团聚体解体成晶粒，晶粒具有高耐磨性和活性。平板状的六面体晶格结构有好的抛光效率。 5）混合稀土抛光粉中的固溶体抛光特性 混合稀土抛光粉，含铈量低，仅40~50%，为什么还有好的抛光效率呢。因为稀土氧化物中除氧化镨Pr6O11具有萤石型立方结构外，其他镧系氧化物（包括Pr2O3）没有抛光能力，但是和CeO2组成固溶体，使晶形变为萤石型和六方型（图十一）获得很好的抛光能力。
氧化铈适合抛光硅酸盐玻璃另外一个理由是它的两性氧化物特性，既能和碱起化学反应变成盐，也可以和酸反应变化盐，其活性优于其他抛光粉。 7）氧化铈的酸度值pH 通常pH值应该适当，颗粒度大时要求pH大一些，因为pH值有助于抛光颗粒不重新结聚，pH值通常为5~10。 8）氧化铈抛光粉的密度 古典法抛光或低束环抛时应该用密度高的抛光粉（7g/cm3），高速抛光则用轻一点的抛光粉（6~6.5g/cm3）。 9）粉体颜色 高铈抛光粉，焙烧温度高，呈白色；富铈焙烧温度低，呈浅黄色，低铈呈黄红色。混合稀土抛光粉含有镨（Pr），呈棕红色。 4．氧化铈抛光粉悬浮液的合理配置 1）浓度 浓度的适中值非常重要，过高过低都会影响抛光效率和质量，浓度用水中抛光粉的百分含量（重量）来表示，例如高铈抛光粉（99.9%）的合适浓度是8~15%；“739”抛光粉浓度是3~4%。 2）添加剂 氧化铈抛光粉悬浮液采用如下添加剂配方（表五），包括硝酸锌、硫酸锌和氯化锌，可提高抛光效率1~1.5倍，并改善了抛光表面质量。 3）悬浮液分散剂混合稀土抛光粉的加入硅氟酸可以改善抛光过程，抛光液悬浮液要保持其分散稳性，可以加氮氯十二熔基吡啶、聚丙烯酸或聚乙二醇等。 4）pH值调节剂 通常抛光悬浮液的酸度为5.5~6.5，“739”型抛光粉使用时要用氨水调节悬浮液pH值到8~9，铝酸钠有时也可以调节pH值，pH值高时可以减少抛光粉的团聚。 5）悬浮液的温度为25~40℃。 5．混合抛光粉 混合抛光粉是由二种或二种以上抛光粉混合而成的抛光粉，可以直接混合、混合焙烧和混合粉碎，混合焙烧和混合粉碎。混合后优势互补，达到更好的抛光特性，如氧化铈与红粉的混合后，抛光效率高了，表面质量也提高了。 6．复合抛光粉 复合抛光粉悬浮液的研究将是未来的趋势之一，因为复合抛光粉悬浮液在保持单一抛光粉悬浮液优点同时也改善了其缺点，在国外已经出现了复合抛光粉的研究报道，如Al2O3、SiO2、CeO2各种单一抛光的优点，从而配制出抛光效果更佳的新型复合抛光粉悬浮液。实验表明，在较软的粒子外面包覆一层较硬的物质，可以提高其抛光速率的同时也保持了较高的选择性；而在较硬的粒子外面包覆一层较软的物质，则可在保持其较高抛光速率的基础上改善其抛光表面质量。有人成功地在球形SiO2粒子外面包覆一层CeO2，并以其作为制备复合抛光粉悬浮液与SiO2和CeO2抛光粉悬浮液进行抛光实验的比较，研究表明，复合抛光粉具有更好的抛光效果。目前，抛光玻璃或晶体已经不局限于使用固体磨料，甚至现出了用气体来进行抛光的技术。 7．抛光过程中抛光粉参量变化规律及其对抛光表面质量的影响 在航天、惯性约束聚变（ICF）等高科技领域要求超精抛光工艺达到超精光学表面，需要优化抛光粉各种参量。 1）氧化铈抛光粉粒度及其分布对抛光的影响 抛光粉中粗颗粒多时，抛光效率与耐磨性好，但平均颗粒尺寸过大，会使抛光表面的粗糙度较大。超大颗粒尺寸还会超过表面凝胶层厚度而产生划伤。细颗粒含量多时抛光粉的平均粒度小，抛光效率下降，但抛光表面的粗糙度较小，当颗粒粒度过细到小于凝胶层厚度时就失去抛光能力，如氧化铁的颗粒小于0.34mm时就没有抛光效率，抛光粉的最大粒径Dmax、中位径D50和平均粒径都是我们要考察的参量。 2）抛光粉的晶格对抛光过程的影响 氧化铈抛光粉有高的分散性和晶格缺陷，较高比表面积，有高活性。如果制造过程温度过高，颗粒过大，过硬，抗破碎强度大，不易破碎变小，容易出划道，不能产生新的晶格缺陷，不宜于抛光。 3）抛光过程中抛光粉的粒度分布和平均粒径在抛光过程中的变化规律 在抛光初期，约10~20min、Dmax、D50和迅速变小，大概小于原来的二分之一，在抛光正常期20~50min，随着晶粒的破碎，活性增加抛光效率迅速提高，维持一个稳定的水平，到抛光后期，60min前后，粒度进一步变小，就失去了抛光能力（图十四）。
抛光粉的粒度、晶格和颗粒形貌是影响抛光质量的重要工艺要素，用扫描电镜观测氧化铈抛光过程的颗粒形貌变化（图十五）。 图十五（a）是未抛光前的颗粒形貌，颗粒基本成平板状长方体结构，有明显尖角，且粒径分布不均匀，最长粒径为5mm左右，有较为明显的团聚现象。抛光颗粒这种片状结构，较大的脆性和在不大的机械作用下迅速被研碎成具有尖角形状薄片结构的性质，使其具有很高的抛光能力。但当颗粒的粒度和晶粒较大或有个别研颗粒和外界杂质存在时，往往会在抛光元件的表面产生疵病。图十五（b）和（c）是添加抛光粉加工5min后抛光粉的颗粒形貌。由图可见，抛光粉的粒度迅速变小，颗粒棱角变钝，这表明在抛光过程中抛光粉的棱角会起到充分磨削的作用。在颗粒断裂面有明显的断裂分层结构，说明抛光粉颗粒的晶粒也同时破碎。随着抛光的继续，抛光粉仍有变小的趋势，但是形貌变化不大，如图十五（e）所示，这一段时间持续较长，是保证抛光质量的重要阶段。当抛光粉减小到一定的粒度时就不再减小，如图十五（f）所示，说明这时抛光粉的颗粒已经很小而失去对玻璃作用的能力，即为抛光后期。 这个抛光周期在一定的工艺条件约为50~60min，抛光初期，大约5~10min，是抛光粉粗颗粒的破碎，非常容易出划道，如果在添加新的抛光液的初期，用一块压板进行预抛光，就可以避免了划道的风险。 8．抛光粉的抛蚀量对比测试法 抛光粉在抛光过程中的抛光效率和表面质量是主要质量指标，本人协助郑州市甫明新材料有限公司设计了一种“水中抛光”系统，专门用于抛光粉的比对测试。方法如下：被抛光工件抛光前测出重量，然后夹持在抛光夹具里，在聚氨酯抛光盘定点抛光，氧化铈抛光液刚浸到被抛光玻璃表面，经过n min后，观察抛光玻璃表面有无划道，整个表面的干涉花样，然后称重，算出抛蚀量（mg/cm2×min）。
图十六（A） 水中抛光系统 图十六(B) 机器全貌 图十六(C) 水中抛光装置 9．我国市场CeO2抛光粉的性能 近年来，我国市场上的CeO2抛光粉品牌很多，现列出部分国内外抛光粉产品的性能（表六），表中CEROX系列抛光粉是日本产品，Regipol系列抛光粉是英国产品，其他系列则为国内产品。 表六 国内外部分抛光粉产品的性能 四、抛光过程的运动学与动力学：抛光模具设计原则 在光学平面和光学球面抛光时除了要尽可能地提高抛光效率外，还要保证表面面形精度，表面成型原理包括了复制成型和均匀磨损成型，这就要求设计合理的模具，模具设计原则是源于抛光的动力学和运动学。 按照Preston抛光方程，要求每一个时刻，在光学表面上任一点i的抛去量（Di）都是相等的。
Vi—i点的瞬时相对速度。 1．抛光过程运动学 设压力P为常量时 1)平面工件不动时磨损情况（改平行度）（图十七） 图十七 平面不旋转 2)平面工件旋转时磨损情况 （图十八）
图十八平面旋转 3)工件大小小于模具时的磨损情况（图十九）
图十九 平面工件小于模具 4)平面均匀磨损的措施（图二十） (1)粘结模（上模）小于磨模（抛光模）—抛光模具设计原则之 一 (2)镜盘（带工件）除旋转外加摆动 (3)适当的摆幅l
图二十 平面均匀磨损 5) 球面抛光运动（图二十一） 镜盘大小的设计： ①限制镜盘 镜盘矮高 h镜=0.85R0 ②极限镜盘（最大镜盘） h镜=R0 ③实用镜盘（高抛时） h镜=0.7R0 实用镜盘具有较好均匀磨损：抛光模具设计原则之二
图二十一 球面抛光运动 2．抛光过程动力学
D平面抛光时Pi的分布（图二十二）
图二十二 平面的压力分布 平面的着力点A0时，顶针的驱动力Q0和主轴的交角为a，Q0平移到工件表面A时，产生了Q和M二个力，Q的法向分量Q1和垂直压力W组成了抛光主要正压强，S为平面面积，而平面倒覆力矩M形成了不均磨损。
倒覆力矩M的大小和L成正比关系，L=0，M=0。所以平面抛光时L要尽量小，也就是说着力点越低越好—抛光模具设计原则之三。 2）球面时Pi的分布 分析球面主截面Pi分布（图二十三）
图二十三 球面压强分布 (1)
切向压强变化
切向力产生抛光运动，并产生倒覆力矩，造成边缘压力加大，造成塌边，而其磨损力Ri的合力点位置就是对球面着力点最佳位置，即使，不均匀磨损减少—抛光模具设计原则之四。 平摆球面抛光时，上下模大小合理匹配抛光模中心开孔和控制摆动，有利均匀磨损。 (5)准球心摆动抛光时
计原则之五。 6)小球面抛光的下摆机，可以高速、高质量完成抛光工作的重要原因就是上轴、下轴和摆轴三轴交于一点，精度达±0.01mm，称为“精确球心摆动”，也是为了不产生倒覆力矩，压力均匀或相等，工件在夹具上要求调被抛光工件顶点到摆轴中心为球面曲率半径精度±0.01mm，使摆轴中心到下轴定位面达到机床常数C=70mm±0.01mm，或80mm±0.01mm。 “水中抛光”的模具设计也做到着力点尽量低的原则。 准球心摆动抛光和平摆的比對見圖二十四.
圖二十四. 准球心摆动抛光和平摆的比對 下摆機的示意圖見圖二十五，模具高度必須調試到H值，精度+/-0.01mm
圖二十五 下摆機的示意圖
圖二十六 下摆機的球心校準仪 |
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