專利名稱：鈰基混合稀土拋光粉的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種稀土拋光粉的制備方法，特別涉及一種應用于集成電路、平面顯不、光學玻璃等電子信息產業精密器件的表面拋光的鋪基混合稀土拋光粉的制備方法。
背景技術：
目前，各種玻璃材料被廣泛使用，而這些材料被應用前都需經過必要的表面拋光。 早期主要使用氧化鋯、氧化鐵或二氧化硅等材料對各種玻璃表面進行拋光，近年來，從拋光效率及精度方面來考慮，稀土氧化物(特別是氧化鈰)為主要成分的拋光材料被認為更適合于玻璃材料的表面拋光。隨著電子信息技術的迅猛發展，透鏡、平板玻璃、液晶顯示器(IXD)、眼鏡、光學元件及陶瓷材料等玻璃基材的需求大大增加，對于拋光材料的精度和拋光速率也提出了更高的要求，這就促使生產廠家不斷提高產品檔次，以適應新技術新產品的要求，稀土拋光粉已成為當今適用范圍廣、用量大、技術含量高的稀土應用產品。早期的稀土拋光粉采用氟碳鈰礦為原料，如專利公開號為CN101215446A的發明專利公開了一種稀土精礦制備高鈰納米量級稀土拋光粉的方法，用碳酸氫按沉淀法從稀土精礦濃硫酸焙燒、水浸液中直接制得混合碳酸稀土 ；混合碳酸稀土與堿混合，加熱至熔融， 并于熔融狀態保溫1-4小時，冷卻、粉碎、然后加入工業氫氟酸，得到氟氧化稀土富集物；氟氧化稀富集物，粉碎，水洗，濾水，在攪拌機中混合均勻，然后裝入帶篩高能球磨機中，充入氮氣，進行濕粉高能球磨，高能球磨室后篩的下方帶有高壓氣流旋轉通道，篩下的粉在高速氣流推動下，對粉體的水分進行甩干處理，再進行烘干處理得稀土拋光粉。CN101899281A公開了一種稀土拋光粉及其制備方法。該發明拋光粉含有氧化鈰、 氧化鑭、氧化鐠，其稀土總量TERO在90wt%以上。為保證必要的研磨速度，在濕法合成工序中配入了起化學作用的氟元素，并控制產品粒度的初步形成，制得877-3型稀土拋光粉。目前市場上較多使用的是先碳沉后氟化工藝，即先加入碳酸氫銨進行沉淀，洗滌后再加入氫氟酸氟化。如專利公開號為CN100497508C的發明專利公開了一種富鈰稀土拋光粉的生產方法，先制備碳酸鑭鈰后加入氫氟酸進行氟化，焙燒得富鈰稀土拋光粉。采用上述現有生產工藝生產的拋光粉會由于采用的是一次性氟化，因此會有氟化反應不均勻或局部氟化的情況，一方面會影響焙燒后產品的晶相結構，另一方面會產生影響拋光精度及速率的游離態氟離子，焙燒后形成的團聚顆粒大小和強度也有很大的差別， 而拋光粉的拋光精度和拋光速率主要是由高溫燒結后形成的團聚體顆粒的大小和團聚強度所決定，這樣會導致一系列問題，例如在拋光的玻璃表面產生劃痕或拋光速率在非常短的時間內快速降低，特別是在拋硬玻璃表面時，拋光速率急速降低是致命的；同時氟化過程中得到的氟碳酸稀土粒度較小，脫水困難，造成了產量較低。為了滿足條件就需要挑選出有一定團聚強度、一定粒度的拋光粉產品，而這些特性又是很難控制的，且生產工藝復雜，成本增加且引入雜質離子，引起質量波動。
此外，如專利公開號為CN101010402A的發明專利公開了將氧化稀土與氟化稀土混合，經研磨、干燥、焙燒、分級制備稀土拋光粉的方法。氟化稀土顆粒較細，后處理工藝復雜；同時使用氟化物與氧化物的混配工藝也比較復雜；該方法會產生顆粒二次燒結的現象，部分顆粒經過二次焙燒產生異常的生長，形成局部的粗大顆粒，從而在拋光過程中造成劃傷。因此，特別需要一種鈰基混合稀土拋光粉及其制備方法，已解決上述現有存在的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種鈰基混合稀土拋光粉的制備方法，克服現有技術存在的上述問題。本發明提供的一種鈰基混合稀土拋光粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(I)部分氟化的碳酸稀土制備將氯化稀土溶解與水中，依次加入質量濃度30% 雙氧水、質量濃度40%氟硅酸和質量濃度98%的硫酸，混合后加熱到60 80°C，用質量分數為10-15%的碳酸氫銨水溶液沉淀至pH為6. 5-7后，保溫5 12h，離心脫水，100°C 200°C干燥10 15h，得部分氟化的碳酸稀土 ；氯化稀土的REO為45 50 % ;氯化稀土中，各個組分以氯化稀土的REO為基準，以氧化物的質量計為氧化鈰含量(CeO2)60-70% ；氧化鑭含(La2O3)30-40% ；氧化鐠(Pr6O11)余量；術語“RE0”，為離子相稀土氧化物總量，以IOOkg氯化稀土為例，稀土氧化物為 45kg,即 REO = 45 %，下同；所述的雙氧水的質量用量為180kg_225kg/噸氯化稀土 ；所述的氟硅酸的質量用量為142_240kg/噸氯化稀土 ；所述的硫酸的質量用量為20 40kg/噸氯化稀土 ；(2)碳酸稀土的制備將氯化稀土溶解在水中，加熱到60 80°C，用質量分數計為 10-15%碳酸氫銨水溶液沉淀至pH值為6. 5-7后，保溫5 12h，離心脫水，100°C 200°C 干燥10 15h,得碳酸稀土 ；氯化稀土的REO為45 50% ；氯化稀土中，各個組分以氯化稀土的REO為基準，以氧化物的質量計為氧化鈰含量(CeO2)60-70% ；氧化鑭含(La2O3)30-40% ；氧化鐠(Pr6O11)余量；(3)混合將部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土混合，粉碎；所述的部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土的質量比為I : O. 35 I : 1.5;(4)焙燒將混合后的原料950 1100°C焙燒4 6h，得稀土拋光粉前驅體；(5)粉碎、分級將稀土拋光粉前驅體經粉碎、分級，D50為O. 8-3. 0，得鈰基混合稀土拋光粉；所述粉碎方式選自氣流粉碎或機械粉碎；所述分級方式選自氣流分級或濕法分級。本發明的鈰基混合稀土拋光粉，與現有的產品相比，采用部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土混合，確保了氟化反應均勻性，解決了碳酸稀土一次氟化難脫水和產量低的缺點； 通過氟含量的控制，確保了氟化均勻性，解決了氟化不均勻而產生影響拋光精度及速率的游離態氟離子及氟化物，在焙燒過程中不產生局部異常粗大的顆粒；產品的耐磨性好，拋光速率快，拋光精度容易控制；產品的均一性好，生產效率高，成本低、無污染，適用于集成電路、平面顯示、光學玻璃等電子信息產業精密器件的表面拋光加工。
圖I為本發明的實施例I所得混合稀土拋光粉的XRD示意圖。實施例I氯化稀土中，各個組分的質量比為稀土總量REO為45% ;氧化鈰70%，氧化鑭為29. 95%，余量為氧化鐠O. 05% ；將上述的IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，依次加入180kg30 %的雙氧水、 142kg40%的氟硅酸、20kg98%的硫酸。充分攪拌后加熱到60°C，緩慢加入10%的碳酸氫銨水溶液，至終點的PH值為6. 5，保溫12h。經離心脫水后在100°C干燥15h，得部分氟化的碳
酸稀土。將上述的IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，充分攪拌后加熱到60°C，緩慢加入質量含量為10%的碳酸氫銨水溶液，至終點的pH值為6. 5，保溫12h。經離心脫水后在100°C 干燥15h，得碳酸稀土。將部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土按照質量比I : 1.5混合，經氣流粉碎后950°〇 焙燒6h后，經氣流粉碎、氣流分級，得所述的鈰基混合稀土拋光粉，該拋光粉的氟含量為 4%,激光粒度儀測試結果D5Q = O. 82 μ m。實施例2氯化稀土中，各個組分的質量比為稀土總量REO為45% ;氧化鈰為60% ;氧化鑭為34% ;氧化鐠為6% ；將上述的IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，依次加入225kg質量濃度為30%的雙氧水、214kg質量濃度為40%的氟硅酸、40kg質量濃度為98%的硫酸。充分攪拌后加熱到80°C，緩慢加入15%的碳酸氫銨水溶液，至終點的pH值為7，保溫5h。經離心脫水后在 200°C干燥10h，得部分氟化的碳酸稀土。將上述的IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，充分攪拌后加熱到60°C，緩慢加入 10%的碳酸氫銨水溶液，至終點的pH值為7，保溫5h。經離心脫水后在200°C干燥10h，得碳酸稀土。將部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土按照質量比I : I. 5混合，經氣流粉碎后 1100°C焙燒4h后，經氣流粉碎、氣流分級，得所述的鈰基混合稀土拋光粉，該拋光粉的氟含量為6 %，激光粒度儀測試結果D5Q = 2.95μ m。實施例3
氯化稀土中，各個組分的質量比為稀土總量REO為45% ;氧化鈰為60% ;氧化鑭為36%，氧化鐠及為4% ；將上述的IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，依次加入210kg30%的雙氧水、 178kg40%的氟硅酸、30kg質量濃度98%的硫酸。充分攪拌后加熱到70°C，緩慢加入質量濃度12%的碳酸氫銨水溶液，至終點的pH值為6. 8，保溫8h。經離心脫水后在160°C干燥 12h，得部分氟化的碳酸稀土。將上述的IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，充分攪拌后加熱到70°C，緩慢加入質量濃度12%的碳酸氫銨水溶液，至終點的pH值為6.8，保溫811。經離心脫水后在160°C干燥12h,得碳酸稀土。將部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土按照質量比I : I. 5混合，經氣流粉碎后 1100°C焙燒4h后，經氣流粉碎、氣流分級，得所述的鈰基混合稀土拋光粉，該拋光粉的氟含量為5%，激光粒度儀測試結果D5Q = I. 2μπι。實施例4氯化稀土中，各個組分的質量比為稀土總量REO為50% ;氧化鈰含為70%，氧化鑭為29. 95%，氧化鐠為O. 05%將IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，依次加入210kg質量濃度30%的雙氧水、 235. 4kg質量濃度40%的氟硅酸、30kg質量濃度98%的硫酸。充分攪拌后加熱到70°C，緩慢加入12%的碳酸氫銨水溶液，至終點的pH值為6.8，保溫811。經離心脫水后在160°C干燥12h，得部分氟化的碳酸稀土。將IOOOkg氯化稀土與2000kg水混合，充分攪拌后加熱到70°C，緩慢加入質量濃度 12%的碳酸氫銨水溶液，至終點的pH值為6. 8，保溫8h。經離心脫水后在160°C干燥12h， 得碳酸稀土。將部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土按照質量比I : 0.36混合，經氣流粉碎后 1100°C焙燒4h后，經氣流粉碎、氣流分級，得所述的鈰基混合稀土拋光粉，該拋光粉的氟含量為4%，激光粒度儀測試結果D5Q = I. 8μπι。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1.鈰基混合稀土拋光粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將氯化稀土溶解與水中，依次加入雙氧水、氟硅酸和硫酸，混合后加熱，用碳酸氫銨水溶液沉淀至PH為6. 5-7后，保溫，離心脫水，干燥，得部分氟化的碳酸稀土 ；(2)將氯化稀土溶解在水中，用碳酸氫銨水溶液沉淀至pH值為6.5-7后，保溫5 12h， 離心脫水，干燥，得碳酸稀土；(3)將部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土混合，粉碎；所述的部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土的質量比為I : 0.35 I : 1.5;(4)將混合后的原料950 1100°C焙燒4 6h，得稀土拋光粉前驅體；(5)將稀土拋光粉前驅體經粉碎、分級，D50為0.8-3. 0，得鈰基混合稀土拋光粉。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，將氯化稀土溶解與水中，依次加入質量濃度30%雙氧水、質量濃度40%氟硅酸和質量濃度98%的硫酸，混合后加熱到 60 80°C，用質量分數為10-15%的碳酸氫銨水溶液沉淀至pH為6. 5-7后，保溫5 12h， 離心脫水，100°C 200°C干燥10 15h。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的雙氧水的質量用量為 180kg-225kg/噸氯化稀土 ；所述的氟硅酸的質量用量為142-240kg/噸氯化稀土 ；所述的硫酸的質量用量為20 40kg/噸氯化稀土。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的雙氧水的質量用量為 180kg-225kg/噸氯化稀土 ；所述的氟硅酸的質量用量為142-240kg/噸氯化稀土 ；所述的硫酸的質量用量為20 40kg/噸氯化稀土。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，(2)將氯化稀土溶解在水中，加熱到60 80°C，用質量分數計為10-15%碳酸氫銨水溶液沉淀至pH值為6. 5-7后，保溫5 12h，離心脫水，100°C 200°C干燥10 15h，得碳酸稀土。
6.根據權利要求I 5任一項所述的方法，其特征在于，氯化稀土的REO為45 50%;氯化稀土中，各個組分以氯化稀土的REO為基準，以氧化物的質量計為氧化鈰含量(CeO2)60-70% ；氧化鑭含(La2O3)30-40% ；氧化鐠(Pr6O11)余量。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述粉碎方式選自氣流粉碎或機械粉碎； 所述分級方式選自氣流分級或濕法分級。
全文摘要
本發明公開了一種鈰基混合稀土拋光粉的制備方法，包括如下步驟(1)將氯化稀土溶解與水中，加入雙氧水、氟硅酸和硫酸，加熱，碳酸氫銨溶液沉淀至pH為6.5-7，保溫，離心脫水，干燥，得部分氟化的碳酸稀土；(2)將氯化稀土溶解在水中，用碳酸氫銨溶液沉淀至pH值為6.5-7后，離心脫水，干燥，得碳酸稀土；(3)將部分氟化的碳酸稀土與碳酸稀土混合，粉碎，質量比為1∶0.35～1∶1.5；(4)950～1100℃焙燒4～6h，得前驅體；(5)將前驅體經粉碎、分級，得鈰基混合稀土拋光粉。本發明耐磨性好，拋光速率快，拋光精度容易控制，成本低、無污染，適用于精密器件的表面拋光加工。
文檔編號C09G1/02GK102585707SQ201210050768
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者尹先升, 楊筱瓊, 賈嘉, 趙月昌, 趙秀娟, 陳曦 申請人:上海華明高納稀土新材料有限公司