鈰類研磨材料的制造方法及其所制得的鈰類研磨材料的制作方法

專利名稱：鈰類研磨材料的制造方法及其所制得的鈰類研磨材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及鈰類研磨材料的制造方法，特別涉及原料焙燒后的處理具有特征的鈰類研磨材料的制造方法。
背景技術：
一直以來鈰類研磨材料(以下簡稱研磨材料)被廣泛用在光學透鏡的研磨上，但近年來，也被廣泛用作研磨電氣·電子設備用的玻璃材料的研磨材料，例如硬盤等磁記錄介質用玻璃材料和液晶顯示(LCD)用玻璃基板等。
鈰類研磨材料的的原料為以鈰類稀土氧化物(以下稱為氧化稀土)作為原料，該鈰類稀土氧化物通過高溫下預先焙燒自氟碳鈰礦或中國產的復合礦而得的鈰類稀土類碳酸鹽(以下稱為碳酸稀土)或碳酸稀土而得。如下所述制得。
首先粉碎這些鈰類研磨材料的原料，其后進行化學處理(除去焙燒時引起異常粒子生長的鈉等堿金屬的處理(無機酸處理)及添加確保鈰類研磨材料研磨力和被研磨面的平滑性的氟成分的處理(氟化處理))、過濾、干燥。其后，加熱焙燒，適度使原料粒子相互燒結，再次粉碎(再粉碎)燒結后的原料，同時分級再粉碎后的原料以得到所需的粒徑和粒度分布的研磨材料(有關以上鈰類研磨材料的制造工序的原有技術，在例如日本特許公開公報平9-183966號及日本特許公開公報平11-269455號中有記載)。
但是，作為研磨材料產品所需特性是能形成無損傷的高精度的研磨面。特別是能適應高密度、高速度記錄的磁記錄介質用玻璃基板的研磨面在平滑性等方面要求具有非常高的精度。而該研磨面的平滑性被認為和研磨材料中有無粗大粒子有關，希望研磨材料中不含粗大粒子。
對減少該研磨材料中的粗大粒子含量的方法進行了探討，例如有如下的方案在上述制造工序中，適當調節焙燒、再粉碎后的原料的分級條件的方法或追加除去粗大粒子的工序的方法等。這里作為減少粗大粒子含量的較為簡單的方法是人們所公知的進行濕式處理作為對焙燒后原料處理的方法。所說的濕式處理是指用粘土干式粉碎機、球磨機和bead mill等在溶劑中對焙燒后的原料粉碎(濕式粉碎)或用干式或濕式將焙燒后的原料粉碎，用濕式進行分級(濕式分級)的處理方法。這些濕式處理可通過在溶劑中適當使原料分散并粉碎、分級而無粗大粒子殘留地進行處理。然后干燥濕式處理后的原料來制得研磨材料。
通過該濕式處理所得的研磨材料可減少粗大粒子的含量并能抑制研磨損傷的出現而形成高精度的研磨面。但是經本發明者研究發現其另一面，還存在研磨力差且不能得到滿意的研磨速度的問題。該研磨力是考慮研磨工序中研磨操作效率時不可忽視的特性。
本發明是在以上背景下產生的，其目的是提供一種粗大粒子濃度低能形成高精度研磨面，并且可確保更高研磨力的鈰類研磨材料的制造方法。

發明內容
為了解決以上問題，本發明者首先對經作為焙燒后原料處理方法的濕式處理而制得的研磨材料進行了研究，并對濕式處理和研磨力的關系進行了調查。結果發現經濕式處理后的研磨材料中含有稀土類(鈰等)的氫氧化物。作為產生該稀土類氫氧化物的原因被認為是研磨材料原料經焙燒而變為稀土類氧化物，而在此后的濕式處理中，和溶劑發生反應，一部分氧化物變化為氫氧化物的緣故。而濕式處理中所生成的氫氧化物在干燥工序中沒有全部變回為氧化物，一部分作為氫氧化物殘留下來。本發明者認為該稀土類氫氧化物為軟質的而無研磨作用。由此，經濕式處理后的研磨材料中有用的(具有研磨作用的)研磨粒子含量低，結果是研磨力降低。
因此，為得到研磨力更高的研磨材料，本發明者考慮在制得研磨材料制品前，必須追加將經濕式處理而生成的氫氧化物變化為氧化物的工序。而作為該手段，本發明者發現實施在規定溫度下熱處理濕式處理后的原料的工序(低溫再焙燒工序)是有用的，并完成了本發明。
即，本發明為鈰類研磨材料的制造方法，它包括粉碎鈰類研磨材料的原料的工序、焙燒粉碎后原料的工序和濕式處理焙燒后原料的工序，其特征在于，在濕式處理后，具有于200-700℃加熱濕式處理后的原料的低溫再焙燒工序。
低溫再焙燒工序是指在焙燒工序中，對濕式處理后的原料施加焙燒溫度以下的溫度而使濕式處理所生成的稀土類氫氧化物變化為氧化物的工序。該低溫再焙燒工序的條件是加熱溫度在200-700℃的范圍內。若不到200℃時，稀土類氫氧化物很難變化為氧化物而不能使研磨材料的研磨速度提高；若超過700℃加熱的話，原料燒結所產生的粗大粒子增多，而成為研磨損傷的原因。該加熱溫度特好的范圍是200℃-500℃。
對于加熱時間，較好為0.5-60小時。不到0.5小時，不會往氧化物變化；而超過60小時加熱，也不能有效變化，相反可能會產生損傷。若考慮到制造效率的話，加熱時間特好在1-40小時的范圍內。較好是利用和加熱溫度的關聯性來調節該加熱時間，加熱溫度較高時，加熱時間短為好。
作為該低溫再焙燒工序的裝置，可用和最初的焙燒工序相同的裝置，例如可用固定爐、回轉爐等進行。
本發明的低溫再焙燒工序可以對濕式處理后的漿液狀態的原料直接加熱進行(以下將直接加熱該漿液狀態原料進行低溫焙燒的情況稱為直接低溫焙燒)，或者也可以加熱必要時通過過濾原料漿液等進行固液分離的干燥后的原料。
在直接焙燒時，可同時進行濕式處理后的原料干燥和低溫再焙燒(即，將干燥工序中的干燥溫度定為本發明的低溫焙燒溫度，就可以同時進行干燥工序和低溫再焙燒工序)。該直接焙燒較好是將濕式處理所得的研磨材料漿液噴霧并加熱而進行。作為裝置，低溫焙燒工序也可以在干燥工序中所用的干燥裝置內(噴霧干燥器等)進行并能有效地制得研磨材料。但在噴霧干燥器中所進行的直接低溫再焙燒的(加熱室內的滯留時間)時間短，為充分進行低溫再焙燒，不僅加熱室內的最高溫度(并流入口溫度、逆流的出口溫度)定為200-700℃，而且加熱室內的最低溫度(并流的出口溫度，逆流的入口溫度)也較好在200℃以上。
然而，將干燥工序和低溫再焙燒工序同時進行時，處理溫度會使原料粒子產生干燥凝集而可能會生成粗大粒子。另外，將干燥工序和低溫再焙燒工序同時進行時，不僅需要低溫再焙燒用的熱量，而且還需要干燥用的熱量，即使于上述加熱溫度加熱，氫氧化物可能不會充分變化為氧化物。
所以，為了抑制粗大粒子的發生等，在低溫再焙燒工序前較好還具有使濕式處理后的原料干燥的干燥工序。即，首先于低溫充分干燥濕式處理后的原料，再加熱該干燥后的原料進行低溫再焙燒，可制得具有更好特性的研磨材料。
本申請的干燥是指蒸發除去濕式處理后原料所附著的水分的工序，進行處理直到干燥失重變為3重量％以下時的工序，而干燥失重為規定于JIS-K0067中的干燥失重(大氣壓下105℃2小時的干燥條件下所進行的試驗)試驗中的失重。而對于該干燥工序，雖可用將濕式處理后的原料過濾、脫水并在爐中靜置進行加熱的通常方法，但從抑制粗大粒子發生的角度出發，本發明者建議較好用以下的2個干燥方法。
作為第1種較好的干燥方法是噴霧加熱經濕式處理所得的研磨材料漿液的干燥方法。經噴霧干燥(以下也可稱為噴霧干燥)是指不過濾濕式處理后的漿液而直接將其作為干燥對象，利用旋轉圓板式或噴咀式的噴霧手段將漿液噴霧到干燥室(chamber)內，使噴霧成霧狀的研磨材料漿液和加熱氣體接觸而使其干燥的方法。利用該噴霧干燥方法，漿液中的研磨材料粒子以和其他粒子分離的狀態被瞬間干燥以抑制干燥時的凝集，可得到防止粗大粒子生成的研磨材料。再者，利用噴霧干燥的方法，可將霧狀的研磨材料漿液放入到加熱氣體中，可在極短時間內使其干燥而得到研磨材料粉末，無通常干燥工序中所進行的過濾和脫水，可進行高效率干燥。
作為該噴霧干燥的具體方法，是利用旋轉圓板式、二流體噴咀式或壓力噴咀式等噴咀式的噴霧手段將濕式處理后的原料漿液噴霧到噴霧干燥器(噴霧干燥裝置)等的干燥室內并使其干燥的方法。作為噴霧時的漿液，可直接噴霧濕式粉碎而得的漿液，但較好用固體成分(原料粒子)為1重量％-50重量％(較好在10重量％-40重量％)的漿液。
作為噴霧研磨材料漿液的手段，雖可用旋轉圓板式、二流體噴咀式或壓力噴咀式等噴咀式的噴霧手段，但較好用旋轉圓板式及二流體噴咀式。這是因為噴霧研磨材料漿液時可較易形成霧狀而切實防止干燥凝集的緣故。在用旋轉圓板式噴霧時，圓板的外周緣的周邊速度較好在10-200m/秒的范圍內(較好在50m/秒以上、更好在100m/秒以上)。該周邊速度越快，可得到越微細的液滴，可抑制干燥時粗大凝集粒子的生成。而用二流體噴咀式噴霧時，漿液供給壓力(供給泵的排出壓力)適合在0.29MPa-0.98MPa，噴霧壓力(氣體(通常為空氣)的壓力)適合在0.29MPa-0.98MPa。若某一壓力不到下限壓力時，噴霧時的分散不夠而使所得的粒子變得過大。若超過上限壓力，噴霧不均勻，微粒子和粗大粒子同時增多，不理想。因為相同的原因，在用壓力噴咀式噴霧時，噴霧壓力較好在0.98MPa-29.4MPa。
用噴咀式的噴霧手段時，噴咀直徑較好在0.1mm以上、2.0mm以下。這是因為利用超過上限的大直徑的噴咀時，干燥研磨材料漿液時，所生成的液滴過大，干燥時研磨材料粒子的凝集變得容易的緣故。若綜合考慮生產率、阻塞程度、液滴的大小等的話，噴咀直徑更好在0.1mm-1mm。
使噴霧而成的研磨材料漿液的液滴干燥的氣氛溫度，即干燥室(chamber)內的溫度較好在120℃-300℃。超過300℃時，因干燥凝集而易生成粗大的粒子。由此，更好在200℃以下；為更加切實防止粗大的凝集粒子的生成，氣氛最高溫度更好在150℃以下。對于噴霧干燥器來說，根據噴霧的方向和熱風流動的方向，可分為江流型、逆流型、并逆流型(混合型)等，可用任一種的形式。
作為第2種較好的干燥方法是在對研磨材料漿液加以振動的狀態下，加熱研磨材料漿液的方法。加以振動的狀態下的干燥(以下稱為振動干燥)是指將干燥對象的濕式處理后的研磨材料漿液放入配置有可振動功能的干燥容器內，使該干燥容器振動而將干燥容器內的漿液振動，同時進行干燥的方法。還有將研磨材料漿液供給用了多孔板的流化床上，一邊使該流化床振動一邊干燥的手段。這樣干燥時使研磨材料漿液振動的話，可防止研磨材料粒子的凝集，可制得很難出現研磨損傷的研磨材料。
振動干燥時的振動數在20Hz以上、特好在25Hz以上。因為和抑制干燥凝集有關，可得到更高的效果。振動干燥開始時的研磨材料漿液的固體成分較好在5重量％-50重量％。若固體成分濃度不到5重量％的話，很難迅速干燥而使干燥成本過高。而要得到超過50重量％的漿液，還需要加熱蒸發等的濃縮工序等，反而使干燥工序變得復雜。干燥時間因漿液濃度、干燥溫度、干燥時的氣氛壓力等而變化，但較好在1小時-24小時。另外，干燥時的研磨材料漿液的氣氛溫度較好在200℃以下。若高于該溫度時，干燥凝集容易發生。氣氛溫度較好在30℃以上。若低于該溫度的話，干燥所需時間變長，工作效率降低。
另一方面，在上述2種干燥工序中，較好使研磨材料漿液的氣氛為真空氣氛，即使其為比大氣壓低的壓力的氣氛。這被認為制造了易促進溶劑蒸發的環境，而能迅速干燥并難以出現干燥凝集。另外在低溫再焙燒工序前具有干燥工序時，可以在干燥工序后低溫再焙燒工序前對原料進行碾碎。特別是干燥工序采用上述2種干燥方法以外的其他方法時，較好進行干式碾碎以解開凝集。
作為更有效抑制干燥凝集的方法，更好是使有機溶劑含在干燥對象的研磨材料漿液中。該有機溶劑只要對溶液的溶解度在1％以上的話，對其無特別限制。例如，在用水或用以水為主成分的溶液(水系溶劑)作為溶劑時，對水的溶解度在1％以上的有機溶劑為好。若用溶解度不到1％的溶劑時，和水的親和力過低，有時不能得到充分抑制干燥凝集的效果。從該點看可知溶解度高的有機溶劑較好。作為較好的有機溶劑，可用甲醇、乙醇、1-丙醇(正丙醇)、2-丙醇(異丙醇)、2-甲基-1-丙醇(異丁醇)、2-甲基-2-丙醇(叔丁醇)、1-丁醇(正丁醇)、2-丁醇(仲丁醇)等醇；1，2-乙二醇(乙二醇)、1，2-丙二醇(丙二醇)、1，3-丙二醇(亞丙基二醇)、1，2，3-丙三醇(甘油)等多元醇；丙酮、2-丁酮(甲基乙基酮)等酮；四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、1，4-二噁烷等。
干燥開始時的研磨材料漿液，溶劑中的有機溶劑濃度較好在0.1重量％-30重量％。若溶劑中的有機溶劑濃度低于0.1重量％的話，不能得到足夠的防止研磨材料粒子的凝集的效果。即使含有超過30重量％的有機溶劑，也不使用100重量％的完全將水除去的有機溶劑，因為防止凝集的效果幾乎不變化，而成本上升。
在添加有機溶劑時，干燥工序中研磨材料漿液的氣氛溫度較好是低于所含的有機溶劑的沸點溫度。通常在30℃-100℃較為理想。
根據這樣的本發明，濕式處理經焙燒后的原料是本發明的基礎，可以抑制粗大粒子的發生而制得形成無研磨損傷發生的研磨面的研磨材料。本發明特征的低溫再焙燒是將經濕式處理所生成的稀土類氫氧化物轉化為氧化物的工序，通過該工序可確保研磨材料的研磨力。通過將該濕式處理和低溫再焙燒組合可協同發揮兩者的效果，制得具有優異研磨特性的鈰類研磨材料。和干燥工序組合，本發明可進一步抑制粗大粒子的發生，制得更好的研磨材料。
在本發明中，具有濕式處理焙燒后的原料，并在該濕式處理后進行低溫再焙燒的特征，因此，對濕式處理前的工序無特別限制。
關于原料的粉碎工序，可采用干式粉碎、濕式粉碎中的任一種方式(一般采用濕式粉碎)，當進行濕式粉碎時，也可用粘土干式粉碎機、球磨機、bead mill等粉碎機中的任一種。除了這樣的一般機械粉碎外，還可用將原料浸漬在水溶液中并加熱的粉碎方法，本申請人認為該粉碎方法在鈰類稀土類碳酸鹽或者混合鈰類稀土類碳酸鹽和鈰類稀土類氧化物作為鈰類研磨材料的原料時是有用的(關于該粉碎方法的詳細情況，參考國際公開第02/097004號)。另外，即使在焙燒工序中，也可用一般鈰類研磨材料的制造方法中所采用的裝置和條件。
在低溫再焙燒工序前也可以進行干式碾碎。
焙燒后的濕式處理較好是如下的方法濕式粉碎，即在粘土干式粉碎機、球磨機和bead mill中的濕式粉碎、或者干式粉碎或濕式粉碎焙燒后的原料并將其濕式分級的方法。因即使在濕式粉碎時，經焙燒工序的原料會全部或部分地凝集·固化，所以用干式粉碎(碾碎)焙燒后的原料來作為該濕式粉碎前的工序可提高濕式粉碎的粉碎效率。
經以上方法所制得的鈰類研磨材料，通過使氧化鈰、氧化鑭、氟的含量在規定范圍之內，成為具有更好研磨特性的研磨材料。
即，氧化鈰含量(相對于全部稀土類氧化物(以下稱為TREO)的重量比)在50-95％，氧化鑭的含量(相對于TREO的重量比)為5-50％，氟含量(相對于全部研磨材料的重量比)在5％以下，可制得更好的研磨材料。
雖然氧化鈰含量在40％以上較好，但在以上范圍內更好，其原因為低溫再焙燒所制得的研磨材料雖然在氧化鈰含量不到50％時，研磨速度也得到提高，但不能得到足夠的研磨速度。另外，氧化鈰超過95％時，濕式處理中的氫氧化物的生成量變少，低溫再焙燒的效果低。
將氧化鑭定在上述范圍內的原因是不到5％時，濕式處理中的氫氧化物的生成量減少，低溫再焙燒提高研磨速度的效果低。另外，超過50％的話，雖可提高研磨速度，但不能得到足夠的研磨速度。
關于氟，本發明的方法可適用于含氟的研磨材料、不含氟的研磨材料兩者，但不含氟或氟濃度低的鈰類研磨材料能在適用本發明的方法時得到更大的增加研磨速度的效果。因此，使氟濃度定在上述范圍內。
通過調整原料的組成和對調整后的原料適用本發明的方法就可制得氧化鈰含量等被限制的鈰類研磨材料。
調整氧化鈰、氧化鑭含量的方法為在上述范圍內組成的稀土類溶液中添加碳酸銨、碳酸氫銨、草酸、草酸銨、氨水、尿素等沉淀劑而得到沉淀，并將該沉淀物或經預焙燒該沉淀物所制得的物質作為原料的方法。在該方法中，通過用酸將2種以上的稀土類原料進行適當溶解或經溶劑萃取分離以調整組成，可將稀土類溶液用作研磨材料的原料。
利用適當混合稀土類碳酸鹽、稀土類氧化物、稀土類草酸鹽、稀土類氫氧化物等以達到上述范圍內的組成，并作為原料的方法也可調整氧化鈰、氧化鑭的含量。例如，有將碳酸鈰和碳酸鑭混合的方法等。
關于氟濃度的調整，用上述2種原料調整法所制得的原料通常因幾乎不含氟，所以通常將其直接使用來制得上述氟含量的研磨材料。另外，也可以對原料進行氟化處理來使氟含量在5％以下。
在本發明中，除了用如上所述人為調整氧化鈰、氧化鑭含量的原料以外，其他還可以用一直以來用作研磨材料原料的氟碳鈰精礦。此時，因氟碳鈰精礦的氧化鈰、氧化鑭的含量都在上述范圍內，所以不必調整氧化鈰、氧化鑭的含量。但氟碳鈰礦所含氟多在5％以上，所以可和幾乎不含氟的原料(用上述方法所制得的原料)混合以減少氟含量而使用。
具體實施例方式
以下就本發明的較好的實施方式進行說明。
實施方式1準備作為原料的鈰類稀土類氧化物(中國產)。原料的TREO為99％，CeO2/TREO為60％、La2O3/TREO為30％。加入該原料25kg、純水25kg及粉碎介質140kg到濕式球磨機的粉碎容器中進行粉碎。另外，粉碎介質為直徑5mm的氧化鋯(YTZ)的球，粉碎容器的容量為100L(升)。而粉碎時間為8小時。
粉碎后，利用壓濾法進行過濾，以放入PTFE制大桶中的狀態，于120℃下，使過濾后的研磨材料原料靜置干燥24小時。用滾壓機將靜置干燥后所得的研磨材料原料進行干式粉碎。將干式粉碎所得的研磨材料原料放到石英制器皿中，利用電爐，于900℃進行12小時的焙燒。焙燒后，用樣磨機(Fuji PaudalCo.，Ltd.制造)進行1回(1次)的干式粉碎。
然后，用磨機對將該干式粉碎所得的研磨材料原料中的18kg和純水72kg混合而得的漿液進行3小時的粉碎(碾碎)。所用的磨機為“三井礦山(株式會社)制造的碎王SC220/70型”，作為粉碎介質，用了2.7kg的直徑0.8mm的氧化鋯球。磨機內所配置的轉動體的旋轉數為1500rpm。該磨機是將貯槽內的漿液提供至磨機的粉碎容器內，同時將粉碎容器內所粉碎的漿液再次返回到貯槽中，邊循環邊粉碎，漿液的循環量為15升/分。
經過以上的工序，制得固體成分為20重量％的研磨材料漿液(以下簡單稱為漿液)。測定該漿液中研磨材料粒子粒徑的結果是直徑在10μm以上的研磨材料粒子的含有率為40ppm，平均粒徑(D50)為0.76μm，最大粒徑為3.06μm。測定這些值時用了后敘的各方法。
下面，噴霧并干燥該漿液。在噴霧干燥時，用了所謂的并流型噴霧干燥器(大河原化工機(株式會社)制造，L-8型)。并流型裝置將漿液在干燥用室(干燥室)內進行噴霧，平行向其吹熱風(干燥用空氣)以使漿液干燥。在本實施方式中，采用旋轉圓板式噴霧作為噴霧手段。噴霧條件為旋轉圓板(噴霧器)直徑為50mm，圓板旋轉數為35000rpm(周速92m/s)、噴出量30mL/分、熱風室入口溫度(旋轉圓板位置溫度)150℃、出口溫度50℃。
對干燥后的原料進行低溫再焙燒處理。低溫再焙燒處理是將干燥后的原料封入靜置型電爐中并加熱，而該加熱條件為加熱溫度為200℃、加熱時間為5小時。
實施方式2-4以和實施方式1相同的工序將原料處理到干燥工序，變化干燥原料的低溫再焙燒的條件而制得研磨材料。低溫再焙燒的條件為分別將加熱溫度定為300、500、700℃，加熱時間為5小時。
實施方式5它是以和實施方式1相同的工序將原料處理到濕式粉碎工序，不利用噴霧來干燥干燥對象的漿液，而是一邊振動一邊使漿液干燥并進行低溫再焙燒處理的實施方式。具體地說，采用振動干燥機(中央化工機(株式會社)制造VU型)使干燥對象的漿液干燥。該干燥機配置有振動放有干燥對象的漿液的容器的加振手段，振動容器內的漿液的同時，可對其進行干燥。而該干燥機的容器具有所謂的夾套結構，構成容器的材料具有在其內部可讓溫水等液體(熱源)流通的間隙。因此，利用使加熱介質在夾套內流通的方式可加熱容器內。在本實施方式中，通過加振手段使容器振動，在夾套內使溫水流通對容器加熱，同時干燥漿液。另外，干燥條件為容器的振動數為30Hz，干燥時的容器溫度為60℃，容器內的內壓為0.0067MPa。
低溫再焙燒處理是在加熱溫度為300℃，加熱時間為5小時的條件下進行的。而其他條件均和實施方式1相同。
實施方式6本實施方式為在用和實施方式1相同的工序所制得的干燥對象的漿液中添加有機溶劑(添加劑)，進行使漿液干燥、低溫再焙燒的實施方式。具體地說，利用真空混合干燥機(Dalton Co.，Ltd.制造的AMV型)使研磨材料漿液干燥。該干燥機配備有放入漿液的夾套結構的容器和攪拌所放入的漿液的攪拌手段。另外，該干燥機配置有真空泵，需要時密閉容器對容器內進行減壓(抽成真空)而使漿液干燥。
在本實施方式中，首先從干燥對象的研磨材料漿液中取出10kg(其中溶劑為8kg)，并在其中加入乙醇(有機溶劑)0.42kg，制成溶劑中乙醇含有率約為5.0％的研磨材料漿液。將該漿液放入干燥機的容器中對其進行干燥。干燥條件為流過容器間隙的水的水溫為50℃，容器內的壓力為0.0067MPa。另外，容器的自轉為230rpm，公轉為159rpm進行旋轉并攪拌漿液。
低溫再焙燒處理的加熱溫度為300℃，加熱時間為5小時。其他的條件和實施方式7在本實施方式中，通過直接低溫再焙燒濕式處理后的原料而制得鈰類研磨材料。利用和實施方式1相同的工序對同樣的原料進行原料粉碎和濕式粉碎，經噴霧干燥器噴霧加熱由此而得的漿液狀的原料(固體成分為20重量％)并進行低溫再焙燒。此時的加熱條件為噴出量為20ml/min、熱風的室入口溫度為300℃，出口溫度為230℃。
作為對實施方式1-7比較，準備了以下的比較例。這些比較例不進行上述實施方式中所進行的低溫再焙燒工序，而只進行干燥來制得研磨材料，或者雖進行低溫再焙燒工序，但以不在條件較好的范圍內的條件進行。
比較例1-3比較例1是在和實施方式1相同的工序中對原料進行到干燥工序，并將其制成研磨材料。同樣，比較例2對應于實施方式5、比較例3對應于實施方式6分別不進行低溫再焙燒工序而制成研磨材料。
比較例4、5這些比較例對應于實施方式1，以低溫再焙燒工序的條件的最佳范圍之外的值進行。具體地說，對和實施方式1相同的工序中干燥的原料在加熱溫度100℃、加熱時間60小時及加熱溫度800℃、加熱時間5小時的條件下進行低溫再焙燒工序。除了該條件以外，低溫再焙燒工序的方法和實施方式1相同。
對以上各實施方式及比較例所得的研磨材料進行粗大粒子濃度、平均粒徑、最大粒徑的測定，根據測定結果，對研磨材料漿液中的研磨材料粒子的分散性能進行評價。另外，采用各研磨材料所配制的研磨材料漿液進行研磨試驗，評價各研磨材料粉末的研磨性能。
粗大粒子濃度的測定首先，將研磨材料粉末200g和純水800g進行混合，制得測定對象的研磨材料漿液。此后，將該研磨材料漿液和0.18％的六偏磷酸鈉水溶液1kg混合，攪拌2分鐘。用10μm篩孔的(電成篩)微孔篩過濾，回收篩上濾渣。將所回收的濾渣分散在0.1％的六偏磷酸鈉水溶液中進行漿化。但沒進行通常的超聲波的攪拌。利用篩孔10μm的微孔篩將該漿液過濾并回收濾渣。此后，再進行2次將所回收的濾渣漿化，并過濾，回收粗大粒子(粒徑在10μm以上的粒子)。將該粗大粒子充分干燥并稱重，由該粗大粒子重量即可求出粗大粒子的濃度。
平均粒徑及最大粒徑的測定使用激光衍射·散射法粒度分布測定裝置((株式會社)島津制作所制造SALD-2000A)測定粒度分布，求出平均粒徑(D50自小粒徑側開始累計體積50％時的粒徑)。本測定法的測定對象為由以分散狀態存在于乳濁液中等的大多數的粒子構成的分散粒子群。
在本測定法中，檢出、分析將激光束照到該分散粒子群時所產生的衍射·散射光的光強度分布圖形，求出粒度分布，根據所求出的公布可求出最大粒徑(Dmax)。這樣，最大粒徑(Dmax)是用和先前已說明的粗大粒子濃度的測定完全不同的測定法而測定的值，不能進行簡單地比較，但可作為參考數據，和平均粒徑(D50)一起表示在表1中。
研磨試驗采用將研磨材料粉末漿化的研磨材料漿液進行研磨玻璃面的試驗，測定研磨值并評價被研磨面(損傷的評價)。在研磨試驗中，用了高速研磨試驗機，用聚氨酯制的研磨盤對65mmφ的平面板用玻璃表面(被研磨面)進行研磨。所用的研磨材料漿液的固體成分的濃度為10重量％。以5升/分的比例提供該漿液，同時進行研磨。研磨盤對研磨面的壓力為76kPa(780g/cm2)。將研磨試驗機的旋轉速度設定在600rpm。研磨結束后，用純水洗凈玻璃材料，在無塵狀態下干燥。
研磨值的評價測定研磨前后的玻璃重量，求出經研磨所產生的玻璃的重量損耗量，根據該值，求出研磨值。這里，直接用經焙燒后的濕式碾碎所得的干燥前的研磨材料漿液進行研磨時的研磨值作為基準(100)。
損傷的評價對研磨所得的玻璃表面(被研磨面)的狀態進行評價。
以玻璃表面有無損傷為基準，對損傷進行評價。具體地說，用30萬勒克斯鹵燈照射在研磨后的玻璃表面上，用反射法觀察玻璃表面，使大損傷及微細損傷的數目點數化，以從100點滿點開始進行減點的方式來確定評價點數。在評價中，采用硬盤用或LCD用的玻璃基板拋光所要求的精度作為判斷基準。
洗凈性的評價進行用各實施方式及比較例所得的鈰類研磨材料研磨的被研磨面的洗凈性試驗。首先，準備光學顯微鏡觀察用的玻璃制載玻片，通過超聲波洗滌將其洗凈并干燥。然后將鈰類研磨材料粉末分散在水中，制成濃度為10重量％的研磨材料漿液。將干燥后的載玻片浸漬在該研磨材料漿液中后取出，在干燥機中充分干燥以使研磨材料在載玻片表面上粘附，制得洗凈性試驗用的試驗片。干燥時的載玻片的氣氛溫度為50℃。將所得的試驗片浸漬在燒杯的純水中，進行超聲波洗滌5分鐘。洗凈后，從燒杯中取出載玻片，用純水流水洗凈。然后用光學顯微鏡觀察流水洗凈后的載玻片的表面，評價殘留在表面的研磨材料粒子的殘留量。
評價以上粗大粒子濃度、平均粒徑及最大粒徑、分散性、研磨性能的結果如表1所示。
表1

損傷評價◎幾乎無大的損傷、微細損傷，適合。
○幾乎無大的損傷，有少數的微細損傷，較為適合。
△幾乎無大的損傷，但有較多的微細損傷，不適合。
×有較多大的損傷，不適合。
洗凈性○研磨材料幾乎不殘留，適合。
×研磨材料殘留較多，不適合。
表1所示的粗大粒子濃度是簡單地將各實施方式和比較例的鈰類研磨材料粒子粉末和純水混合，攪拌而制得的研磨材料漿液中的粗大粒子濃度。采用實施方式中的研磨材料，僅簡單將研磨材料和水混合，將其攪拌就可制得粗大粒子濃度低的研磨材料漿液。
若采用各實施方式中的鈰類研磨材料研磨，可得到幾乎無微細損傷的良好的研磨面。
另一方面，就研磨力(研磨值)進行比較，各實施方式進行了低溫再焙燒處理的研磨材料顯示了比沒進行低溫再焙燒處理的比較例1-比較例3高的研磨值，發揮了優異的研磨力。由此，將各實施方式中的研磨材料和比較例1-比較例3相比，因都進行了濕式粉碎，所以有無損傷的發生都相同，但有無低溫再焙燒，研磨力就會不同，可確認各實施方式中的研磨材料綜合評價更加優異。
如比較例4、5一樣，即使經過濕式粉碎、干燥后的低溫再焙燒，因其條件超出了適當的范圍，所以在加熱溫度低時(比較例4)，雖無損傷發生，但研磨力差；若在加熱溫度過高時(比較例5)，研磨力雖高，但發現有損傷發生。這是因為在低溫下，氫氧化物向氧化物變化不充分，而高溫下，原料粒子進行燒結，發生了粗大粒子的緣故。
權利要求
1.鈰類研磨材料的制造方法，它包括粉碎鈰類研磨材料的原料的工序、焙燒粉碎后的原料的工序和濕式處理焙燒后的原料的工序，其特征在于，在濕式處理后，具有于200-700℃加熱濕式處理后的原料的低溫再焙燒工序。
2.根據權利要求1所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，濕式處理是進行濕式粉碎及/或濕式分級。
3.根據權利要求1或2所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，低溫再焙燒工序的加熱時間為0.5-60小時。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，直接低溫再焙燒濕式處理后的原料。
5.根據權利要求4所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，在低溫再焙燒工序中，將濕式處理所得的研磨材料漿液噴霧并加熱。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，濕式處理工序后和低溫再焙燒工序前具有干燥工序。
7.根據權利要求6所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，在干燥工序中，將濕式處理所得的研磨材料漿液噴霧并加熱。
8.根據權利要求7所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，使噴霧形成的研磨材料漿液的液滴干燥的氣氛溫度為120℃-300℃。
9.根據權利要求6所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，在干燥工序中，在對研磨材料漿液加以振動的狀態下加熱上述研磨材料漿液。
10.根據權利要求9所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，研磨材料漿液的氣氛溫度為30℃-200℃。
11.根據權利要求6-10中任一項所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，研磨材料漿液含有機溶劑。
12.根據權利要求11所述的鈰類研磨材料的制造方法，其特征在于，干燥開始時的研磨材料漿液的溶劑中的有機溶劑濃度為0.1重量％-30重量％。
13.鈰類研磨材料，它是通過權利要求1-12中任一項所述的方法而制得的鈰類研磨材料，其特征在于，氧化鈰含量(相對于TREO的重量比)為50-95％、氧化鑭含量(相對于TREO的重量比)為5-50％，氟含量(相對于整個研磨材料的重量比)在5％以下。
全文摘要
本發明為鈰類研磨材料的制造方法，它包括粉碎鈰類研磨材料的原料的工序、焙燒粉碎后的原料的工序和濕式處理焙燒后的原料的工序，它具有如下特征在濕式處理后具有于200－700℃加熱濕式處理后的原料的低溫再焙燒工序；干燥工序中，對濕式處理后的原料充分干燥并對該干燥原料進行低溫再焙燒工序后，可制得具有特好特性的研磨材料。
文檔編號C09K3/14GK1545544SQ0380085
公開日2004年11月10日 申請日期2003年5月12日 優先權日2002年5月16日
發明者伊藤昭文, 內野義嗣, 嗣, 哉, 牛山和哉, 中島祐樹, 樹 申請人:三井金屬 業株式會社, 三井金屬鉱業株式會社