專利名稱：鈰系研磨材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈰系研磨材料的制造方法，特別是涉及具有在焙燒前進(jìn)行原料粉碎工序的特征的鈰系研磨材料的制造方法及采用該方法制造的鈰系研磨材料。
背景技術(shù)：
迄今為止鈰系研磨材料(以下略稱研磨材料)大多被用于光學(xué)鏡頭的研磨，但近年來，它作為硬盤等磁性記錄介質(zhì)用玻璃和液晶顯示(LCD)的玻璃基板這樣的電氣·電子設(shè)備上的玻璃材料所使用研的磨材料也得到了廣泛的應(yīng)用。
鈰系研磨材料是以例如，從氟碳鈰礦和中國產(chǎn)復(fù)雜礦得到的鈰系稀土類碳酸鹽(以下也稱碳酸稀土)、或?qū)⑻妓嵯⊥潦孪扔酶邷剡M(jìn)行煅燒得到的鈰系稀土類氧化物(以下也稱氧化稀土)為原料，以下述方法制得。首先，將上述鈰系研磨材料的原料(以下略稱原料)用磨碎機(jī)、球磨機(jī)、珠磨機(jī)等粉碎裝置進(jìn)行濕式粉碎，之后，實(shí)施化學(xué)處理(濕式處理)、過濾、干燥。然后，通過加熱、焙燒使原料粒子之間適度燒結(jié)，將燒結(jié)后的原料用如上所述的粉碎裝置進(jìn)行干式或濕式破碎(再粉碎)，同時將破碎的原料分級。采用上述方法可得到所希望的粒徑、粒度分布的研磨材料。此外，這里的化學(xué)處理是指除去在焙燒時引起異常粒增長的鈉等堿金屬的處理(礦物酸處理)，及為了確保鈰系研磨材料的研磨力和被研磨面的平滑性而添加氟組分的處理(氟化處理)。由于氟組分具有與被研磨材料的玻璃發(fā)生反應(yīng)從而提高被研磨面的平滑性的效果和提高研磨力的效果，因此，進(jìn)行氟化處理可獲得上述效果。
由于粗大粒子會引起被研磨面的傷痕，因此希望研磨材料制品中不含粗大粒子。此外，例如可對應(yīng)于高密度記錄和高速讀寫的磁性記錄介質(zhì)用玻璃基板的制造過程中所實(shí)施的研磨工序，對玻璃基板表面(被研磨面)的平滑性等，要求的精度非常高，滿足該要求是必要的，但如果研磨材料中的粗大粒子濃度高，則容易引起玻璃基板表面的傷痕，不能滿足平滑性等的要求。因此，從該方面考慮也希望研磨材料中不含粗大粒子。
此外，如果考慮研磨工序中的研磨作業(yè)效率，則作為研磨材料制品，較好為其研磨力高。為了確保高研磨力，粉碎時必需使研磨材料粒子的粒徑不小于所要求粒徑。
但迄今為止所使用的粉碎方法難以滿足上述要求。即，通過使用球磨機(jī)、磨碎機(jī)、珠磨機(jī)等粉碎裝置進(jìn)行濕式粉碎時，欲使粗大粒子減少，就必需延長粉碎時間，而如果延長粉碎時間，則由于增加了粉碎至要求以上的微粒子的生成量，因此，就難以確保研磨制品必要的研磨力。
為此，迄今為止使用的研磨材料在其制造時，進(jìn)行氟化處理、添加氟組分，通過添加的氟組分的效果來確保必要的被研磨面的平滑性和研磨時的研磨力。這是由于如上所述的氟組分具有提高被研磨面的平滑性和提高研磨力的效果。例如，特開平9-183966號公報(bào)中公開了在濕式粉碎后的原料料漿中一邊攪拌一邊滴入氟酸水溶液、使研磨材料制品中的氟含量在3重量％-9重量％的研磨材料的制造方法。
但是，如果通過添加氟來確保必要的平滑性和研磨力，則由于研磨材料中的氟組分的濃度增高，從而導(dǎo)致在研磨時微粒的研磨材料易粘附于被研磨面、且易殘留于被研磨面上，因此會出現(xiàn)被研磨面的洗凈性降低這樣不理想的情況。
本發(fā)明是在上述背景下進(jìn)行的，其目的是提供粗大粒子的濃度更低、可確保更高的研磨力、且被研磨面的洗凈性優(yōu)良的鈰系研磨材料的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明者著眼于使用迄今為止的磨碎機(jī)等粉碎裝置進(jìn)行研磨材料制造的初期階段的粉碎原料的工序，對進(jìn)一步降低粗大粒子濃度的粉碎條件和進(jìn)一步降低微粒的研磨粒子濃度的粉碎條件進(jìn)行了研究。但未能發(fā)現(xiàn)使粗大粒子及微粒的研磨粒子兩者均保持更低濃度的粉碎條件。
為此，本發(fā)明者對不局限于迄今為止的粉碎方法而使用廣泛的粉碎方法進(jìn)行了研究。其結(jié)果表明，粉碎原料時即使不使用磨碎機(jī)等粉碎裝置，但在使用特定原料的情況下，使原料處于浸漬于水溶液中的狀態(tài)下進(jìn)行加熱也可粉碎，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明為鈰系研磨材料的制造方法，它包括將鈰系研磨材料的原料粉碎的工序，將粉碎后的原料焙燒的工序及將焙燒后的原料破碎的工序，它具有下述特征作為鈰系研磨材料的原料，使用鈰系稀土類碳酸鹽或鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合物，在將原料粉碎的工序中通過使原料浸漬于水溶液中的狀態(tài)下加熱進(jìn)行粉碎。
在粉碎原料的工序中是以鈰系稀土類碳酸鹽、或鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合物為原料，以使該原料浸漬于水溶液中的狀態(tài)下加熱進(jìn)行粉碎(以下也稱“浸漬加熱粉碎”)。浸漬加熱粉碎前的原料其大小沒有特別嚴(yán)格的限定，但通常使用粗粉碎至平均粒徑在1000μm以下的原料，以該程度的大小為宜。平均粒徑超過1000μm時，在供浸漬加熱粉碎使用之前，較好是用粉碎機(jī)粉碎，使平均粒徑在1000μm以下。此外，浸漬于水溶液中的原料可以是干燥的粉末狀態(tài)，也可以是料漿狀態(tài)。
原料和水溶液的混合比率(重量比率)沒有特別限定，但較好為水溶液是原料(料漿的情況下，原料為其固體組分)的0.5-10倍。水溶液的量少于0.5倍時，會出現(xiàn)不能均勻加熱原料的可能性，而另一方面，高于10倍時，也不能提高加熱的均勻性，從而造成加熱時間和能量的浪費(fèi)。此外，浸漬原料的水溶液中含有水(純水、工業(yè)用水、自來水等)和例如乙醇、丙酮等水溶性有機(jī)溶劑混合的溶液。這是由于使用上述溶液可浸漬加熱粉碎原料。
作為使原料浸漬于水溶液的加熱方式被認(rèn)為有將原料浸漬于加熱前的水溶液中之后將其加熱的的方式；將原料浸漬于加熱的水溶液中的方式；將原料浸漬于加熱的水溶液中之后再加熱的方式等。此外，浸漬加熱粉碎時，較好是通過攪拌使原料分散于水溶液中，從而可使原料的加熱更均勻。
如果以上述方法粉碎原料，則不使用磨碎機(jī)、球磨機(jī)、珠磨機(jī)等采用物理手段粉碎原料的迄今為止所使用的粉碎裝置，也可粉碎原料(料漿中的固體組分)。迄今為止使用的粉碎方法是強(qiáng)制球等粉碎介質(zhì)運(yùn)動，使粉碎介質(zhì)之間相互撞擊，從而粉碎原料，容易出現(xiàn)被粉碎的原料和未被粉碎的原料。因此可認(rèn)為粉碎不充分的原料易殘留粗大粒子，而另一方面過分的粉碎易生成微粒子。
可浸漬加熱粉碎的原因在于，如果將原料在水溶液中加熱，則原料中的一部分碳酸根分解放出二氧化碳，這時可認(rèn)為粉碎在進(jìn)行。例如，將浸漬加熱后的碳酸稀土用X線衍射裝置解析表明一羥基碳酸鹽的峰值為主峰值。此外，可認(rèn)為由于采用浸漬加熱粉碎的方法，可通過水溶液使全部原料均勻且確實(shí)地加熱，因此，全部原料可得到均勻的粉碎。另外，不僅限于浸漬加熱，也可采用高濕度下加熱的方法，但由于該方法傳熱不如浸漬加熱均勻，因此粉碎的均勻性差，容易殘留比較粗大的粒子。除此之外，由于進(jìn)行與浸漬加熱粉碎達(dá)到同等程度的粉碎需要長時間的加熱，因此生產(chǎn)效率低、且會出現(xiàn)研磨速度降低的問題。加之，還有為了實(shí)現(xiàn)高濕度下的加熱，必須使用恒溫恒濕器或可導(dǎo)入蒸汽的干燥器等高價裝置的問題。即，作為使原料均勻加熱的熱介質(zhì)，水溶液也比水蒸汽優(yōu)良。
如果全部原料能得到均勻粉碎，則在防止殘留粗大粒子的同時也可防止一部分的過度粉碎，從而可防止微粒子的生成。即，浸漬加熱粉碎具有使原料中的粗大粒子濃度及微粒子濃度兩者均降低的效果。如果可降低粉碎后的原料中粗大粒子的濃度，則更能確實(shí)地、或更容易地降低研磨材料制品中的粗大粒子的濃度。如果研磨材料中的粗大粒子的濃度降低，則可更確實(shí)地防止由于粗大粒子而引起的被研磨面出現(xiàn)傷痕。此外，如果可降低粉碎后的原料中的微粒子濃度，則可使構(gòu)成研磨材料的各研磨材料粒子的粒徑處于在平均粒徑附近的狀態(tài)，因此可提高研磨速度。
在可確保必要的研磨速度的情況下，可不必通過添加氟組分來確保上述性能，因此可降低研磨材料制品中的氟組分的濃度，由于氟組分的降低，從而可提高被研磨面的洗凈性。當(dāng)然，在確保關(guān)于洗凈性等必要的性能的范圍內(nèi)，可添加少量的氟組分，例如可提高研磨速度等。此外，近年來，隨著逐年對環(huán)境對策高標(biāo)準(zhǔn)的要求，對氟組分也正在要求更低的濃度，因此如果能進(jìn)一步降低氟組分的濃度，則能更確實(shí)地符合上述要求。
在粉碎原料的工序中，可將浸漬加熱粉碎和迄今為止使用的磨碎機(jī)、球磨機(jī)、珠磨機(jī)等粉碎裝置進(jìn)行粉碎同時使用。因此，根據(jù)情況同時使用時，也可進(jìn)行更有效的粉碎。與其它粉碎方法同時使用時，浸漬加熱可先進(jìn)行，也可后進(jìn)行，還可同時進(jìn)行。
在對浸漬加熱粉碎的研究中發(fā)現(xiàn)，由于加熱溫度的不同產(chǎn)生的粉碎狀態(tài)也不同。在此，對加熱溫度進(jìn)行了研究。其結(jié)果表明，在使原料浸漬于水溶液的狀態(tài)下加熱的粉碎工序中，水溶液的加熱溫度較好在60℃以上。不足60℃時，可能導(dǎo)致不能進(jìn)行充分的粉碎。與此相對應(yīng)，關(guān)于加熱溫度沒有發(fā)現(xiàn)上限溫度，這是由于浸漬原料的水溶液的沸點(diǎn)在常壓下為100℃左右，以該溫度以上的溫度加熱時，需要壓熱釜等特殊的裝置等，不利于工業(yè)生產(chǎn)，因此沒有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但表明只要至少在100℃以下，就可粉碎原料。
進(jìn)一步對浸漬加熱粉碎的粉碎時間進(jìn)行了研究。其結(jié)果表明，僅用1分鐘這樣極短的時間，就可通過浸漬加熱粉碎使原料粉碎。即，浸漬加熱粉碎具有可均勻粉碎原料的效果之外，還具有可以短時間迅速粉碎原料的效果。而另一方面，如果延長粉碎時間，則由于過度的粉碎而生成微粒子，從而提高了微粒子的濃度，因此粉碎時間較好為短于90分鐘。從可進(jìn)行粗大粒子濃度及微粒子均低的優(yōu)良的粉碎方面考慮，則粉碎時間更好在60分鐘以下。
如上所述，作為本發(fā)明的原料，使用鈰系稀土類碳酸鹽、或鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合物。通過浸漬加熱粉碎，可粉碎至使原料中的粗大粒子的殘余量及微粒子的生成量處于極少的狀態(tài)，這可認(rèn)為是主要對碳酸稀土的效果。
“鈰系稀土類”是指全部重量中全部稀土氧化物所占的含量(以下稱TREO)中氧化鈰(CeO2)所占的比例在30重量％以上，通常的研磨材料的制造中，使用該值在40重量％-99重量％的物質(zhì)?！扳嬒迪⊥令愄妓猁}”是指由“鈰系稀土類”水溶液通過含有碳酸根的沉淀劑得到的物質(zhì)。例如可例示作為鈰系稀土類水溶液的氯化稀土水溶液、或作為沉淀劑的碳酸氫銨。“鈰系稀土類氧化物”是指焙燒鈰系稀土類碳酸鹽使其氧化后的物質(zhì)。
關(guān)于本發(fā)明的鈰系研磨材料的制造方法中所使用原料的較好范圍，著眼于對鈰系研磨材料用原料的燒失量(以下也稱LOI(Loss On Ignition)。)這樣的物性進(jìn)行了研究。LOI是指將對象物進(jìn)行強(qiáng)熱時的重量減少率。碳酸稀土的燒失量值約為30重量％-40重量％，完全被氧化的氧化稀土的情況下該值為0重量％，通過該LOI可得知化學(xué)粉碎效果好的碳酸稀土在原料中所占的比例。
對鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合原料進(jìn)行研究的結(jié)果表明，較好是于1000℃加熱1小時情況下的燒失量為1.0-40重量％的鈰系研磨材料用的原料。可認(rèn)為LOI低于1.0重量％，則碳酸稀土的比例很低，這樣粉碎時幾乎達(dá)不到粉碎粗大粒子的效果。通常LOI不足0.5重量％的稱為氧化稀土。
原料的LOI的測定按照J(rèn)IS-K-0067(1992年日本規(guī)格協(xié)會)進(jìn)行，以下簡單說明測定順序，首先將少量的原料進(jìn)行取樣，于105℃進(jìn)行充分的預(yù)加熱至不減量為止(例如1小時)。預(yù)干燥后，將干燥的原料放入事先測定好重量的坩鍋(Ag(g))中，測定總重量(Bg)、使其精確到0.1mg，求得原料的重量W1(＝B-A)。然后，將它們放置在電爐中于1000℃加熱1小時，在干燥的氣氛下放置冷卻后，再測定放置有原料的坩鍋重量(Cg)，求得加熱前后的重量差W2(＝B-C)，以上述值為基礎(chǔ)算出LOI(＝(W2/W1)×100單位為重量％)。在LOI的測定中，進(jìn)行預(yù)干燥是由于通常的原料大多含有水分，在含有水分的狀態(tài)下直接進(jìn)行LOI的測定，是不能得到表示碳酸稀土在原料中所占比例的有用指標(biāo)。此外，預(yù)干燥溫度定于105℃是根據(jù)JIS-K0068(1992年)公開的“化學(xué)制品的水分測定方法”的“5.干燥減量法”中，有以105℃加熱干燥到恒溫的規(guī)定，預(yù)干燥溫度是按照該規(guī)定決定的。于1000℃加熱1小時后進(jìn)行重量測定是根據(jù)在碳酸稀土的情況下，通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了以500℃以上的溫度加熱時燒失量的值開始穩(wěn)定，可認(rèn)為以1000℃以上的溫度加熱作為最穩(wěn)定的指標(biāo)可以適用。
鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物混合的原料大致分為，鍛燒鈰系稀土類碳酸鹽得到的原料(前者)和使鈰系稀土類碳酸鹽與鈰系稀土類氧化物混合得到的原料(后者)，由于前者的原料其粉碎性更優(yōu)良，因此得到的研磨材料制品中的粗大粒子的濃度更低、更合適。前者的原料是通過適度鍛燒全部碳酸稀土原料而得到的，由于即使進(jìn)行相當(dāng)微視的觀察，仍然可觀察到在全部原料中均勻地含有碳酸根，因此可認(rèn)為浸漬加熱粉碎容易在全部原料中均勻進(jìn)行。另一方面，可認(rèn)為后者的原料由于是由易粉碎的碳酸稀土組成的粒子和因不含碳酸根因此難以粉碎的氧化稀土組成的粒子的混合物，所以難以均勻地粉碎，容易殘留粗粒子。
粉碎原料的工序結(jié)束后，進(jìn)行與如在背景技術(shù)中說明的通常的制造工序相同的工序、制造研磨材料。具體來說，首先根據(jù)需要實(shí)施化學(xué)處理(濕式處理)，過濾干燥。然后進(jìn)行焙燒、破碎(再粉碎)。通過濕式粉碎進(jìn)行破碎時，只要經(jīng)充分的破碎減少粗粒子，在結(jié)束時就可得到料漿狀態(tài)的研磨材料，如果再進(jìn)一步干燥，則可得到粉末狀的研磨材料。破碎后，經(jīng)濕式分級減少粗粒子及/或微粒子，或進(jìn)行使其通過過濾筒、減少粗粒子等的操作，也可得到更高質(zhì)量的研磨材料。另一方面，通過干式粉碎進(jìn)行破碎的情況下，通常在破碎后實(shí)施干式分級，得到所希望的粒徑、粒度分布的粉末狀態(tài)的研磨材料。該情況下，為了得到料漿狀態(tài)的研磨材料，可將經(jīng)干式分級的粉末狀態(tài)的研磨材料進(jìn)行料漿化處理，也可將通過干式粉碎破碎后的研磨材料進(jìn)行料漿化處理、濕式分級。這里所說的化學(xué)處理是指氟化處理和礦物酸處理，從上述說明可以理解，由于按照本發(fā)明的鈰系研磨材料的制造方法，可大幅度降低進(jìn)行氟化處理時添加的氟組分的添加量，甚至可使添加量為0。
如上述說明，由于按照本發(fā)明的研磨材料的制造方法，可使粗大粒子濃度及微粒子濃度兩者均成為低濃度狀態(tài)地進(jìn)行原料的粉碎，因此容易制造粗大粒子濃度及微粒子濃度均低的研磨材料。即，由于迄今為止的制造方法不能進(jìn)行使兩者的濃度均降低的粉碎，一直采用首先粉碎至粗大粒子處于低濃度的狀態(tài)，然后再通過添加氟組分確保必要的研磨力(研磨速度)的方法。因此，難以制造粗大粒子的濃度低、且氟濃度低的研磨材料。與此相對應(yīng)，根據(jù)本發(fā)明的鈰系研磨材料的制造方法，研磨材料中的氟添加量即使比以往有大幅度降低、或者甚至完全不添加氟，也容易制得研磨速度、被研磨面的平滑性及洗凈性均優(yōu)良的研磨材料。研究的結(jié)果表明，在根據(jù)本發(fā)明的鈰系研磨材料的制造方法制造的研磨材料中，其中的氟組分濃度在3.0質(zhì)量％以下的研磨材料其被研磨面的平滑性及洗凈性優(yōu)良，研磨時產(chǎn)生的傷痕少，且研磨力高。研磨材料中的氟組分濃度超過3.0質(zhì)量％時，洗凈性會急速降低。還表明其中氟組分濃度在0.01-1.0質(zhì)量％的研磨材料有特別優(yōu)良的洗凈性。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說明。
第1實(shí)施方式作為鈰系研磨材料原料，使用干燥失量為12質(zhì)量％，相對于干燥品重量的TREO為69質(zhì)量％，在TREO中氧化鈰(CeO2)占60重量％，相對于TREO的氟組分的含量為0.1重量％的碳酸稀土。此外，原料的平均粒徑約為500μm，原料的LOI為30重量％。LOI的測定方法如上所述，在此省略其說明。下述的各實(shí)施方式及比較例沒有特別說明時，使用該原料。
首先，在攪拌裝置的容器內(nèi)放入純水9.3kg并加熱到65℃后，邊攪拌邊加入原料5.7g(其中水分0.7g)，容器內(nèi)維持5分鐘的攪拌狀態(tài)。此外，在攪拌裝置上設(shè)置了加熱容器內(nèi)水的設(shè)施，從原料的加入開始到攪拌結(jié)束為止，加熱容器內(nèi)的料漿，使攪拌裝置內(nèi)料漿的溫度保持在60℃以上(65℃以下(＝下限保持溫度+5℃的溫度以下))。攪拌結(jié)束后，將攪拌裝置內(nèi)由水和原料組成的料漿(含固量為33.3重量％)投入到已放置了10kg直徑為4mm小球的磨碎機(jī)(三井三池制作所(株式會社)制MA-1SE)內(nèi)，進(jìn)行1小時的濕式粉碎。粉碎后，過濾固體組分得到濾餅后，將該濾餅干燥、焙燒(850℃、5小時)，用樣品磨機(jī)(FujiPaudal公司制)進(jìn)行破碎，之后，為了降低粗大粒子，用turboplex(HosokawaMicron公司制)即一種風(fēng)力分級機(jī)進(jìn)行1次分級(分級點(diǎn)7μm)，得到鈰系研磨材料制品。然后，將得到的鈰系研磨材料用粒度分析計(jì)(Micro-track MK-II SPAMODEL7997-20、日機(jī)裝公司制)測定粒度分布，求得從小粒徑開始的體積累積粒度分布度數(shù)達(dá)到50％的粒徑值(平均粒徑(D50))。
粗大粒子濃度的測定從第1實(shí)施方式開始到下述的實(shí)施方式及比較例中，在粉碎工序的設(shè)定時期(參照表1)，測定原料及研磨材料制品的粗大粒子濃度(粒徑為10μm以上的粒子的濃度)，同時對得到的研磨材料進(jìn)行粗大粒子濃度的測定。粗大粒子的測定按下述方式進(jìn)行。對于測定對象，稱取固體組分的重量相當(dāng)于200g的量，將其分散于含有0.1重量％的六偏磷酸鈉分散介質(zhì)的水溶液中，攪拌2分鐘制成料漿。將該料漿用孔徑為10μm的微孔篩過濾，回收篩上的殘?jiān)?。將回收的殘?jiān)俜稚⒂诤?.1重量％的六偏磷酸鈉溶液中，進(jìn)行料漿化。這時，用超聲波攪拌1分鐘進(jìn)行分散。然后，將料漿用孔徑為10μm的微孔篩過濾?；厥盏臍?jiān)倭蠞{化，過濾2次回收粗大粒子。之后，使該粗大粒子完全干燥后稱量，從該粗大粒子的重量求得粗大粒子的濃度。
第2-6實(shí)施方式及比較例1和比較例2改變投入原料時的攪拌裝置內(nèi)的水溫及原料投入后的浸漬時間進(jìn)行浸漬加熱粉碎。除此之外的研磨材料制造條件與第1實(shí)施方式相同，因此省略了說明。
比較例3在粉碎原料的工序中，僅通過使用磨碎機(jī)的濕式粉碎方式粉碎原料，不進(jìn)行使用攪拌裝置的浸漬加熱粉碎、然后進(jìn)行焙燒。具體是首先將原料和純水混合調(diào)制成料漿(含固量為33.3重量％)，將該料漿投入磨碎機(jī)，以僅進(jìn)行濕式粉碎10小時后結(jié)束粉碎。除此之外的研磨材料制造條件與第2實(shí)施方式相同。
表1

最初原料的相同數(shù)據(jù)LOI＝30重量％『TREO/原料』＝69重量％『CeO2/TREO』＝60重量％比較例3不進(jìn)行浸漬加熱粉碎，僅用磨碎機(jī)粉碎進(jìn)行原料的粉碎，粉碎后原料的粗大粒子的濃度達(dá)到表記的值需要10小時。與此相對應(yīng)，第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式，進(jìn)行5分鐘的浸漬加熱粉碎，之后進(jìn)行1小時的磨碎機(jī)粉碎，粉碎后得到粗大粒子濃度更低的原料。該結(jié)果表明，如果進(jìn)行浸漬加熱粉碎，則可在更短的時間內(nèi)粉碎原料。此外，最終得到的研磨材料制品中的粗大粒子濃度與比較例3相比也比較低，還具有降低研磨材料中的粗大粒子濃度的效果。
比較例1是將料漿的溫度保持在40℃以上(45℃以下)進(jìn)行浸漬加熱粉碎的，浸漬加熱粉碎后得到的原料其粗大粒子的濃度高。于此相對應(yīng)，粗大粒子濃度低的第1實(shí)施方式是將料漿的溫度保持在60℃以上(65℃以下)進(jìn)行浸漬加熱粉碎的。該結(jié)果表明，浸漬加熱粉碎時料漿的保持溫度較好在60℃以上。另一方面，關(guān)于料漿的保持溫度的上限值，在將料漿保持在95℃以上100℃以下進(jìn)行浸漬加熱粉碎的第4實(shí)施方式中，由于粉碎結(jié)果良好，因此，如果至少將浸漬加熱粉碎時料漿的溫度保持在100℃以下，則可進(jìn)行粗大粒子濃度低的良好的粉碎，且可降低研磨材料制品中的粗大粒子濃度。
此外，第3實(shí)施方式的結(jié)果表明，如果浸漬時間在1分鐘以上，則即使僅進(jìn)行浸漬加熱粉碎，也可使粗大粒子濃度降低至與僅用磨碎機(jī)進(jìn)行10小時粉碎情況下同等的水平。此外，最終得到的研磨材料制品的濃度也低。另一方面，關(guān)于浸漬時間的上限值，第6實(shí)施方式和比較例2的結(jié)果表明，浸漬時間越長，越能降低粗大粒子濃度。
第7實(shí)施方式該實(shí)施方式不進(jìn)行使用磨碎機(jī)的濕式粉碎，僅通過使用攪拌裝置的浸漬加熱粉碎進(jìn)行原料的粉碎。浸漬加熱粉碎是加熱容器內(nèi)的料漿，使加熱攪拌裝置內(nèi)的料漿溫度保持在95℃以上(100℃以下)。浸漬時間為20分鐘。除此之外的研磨材料制造條件與第2實(shí)施方式相同。
第8實(shí)施方式在該實(shí)施方式的原料粉碎工序中，首先是將原料和純水混合、調(diào)制成料漿(含固量為33.3重量％)，將該料漿投入磨碎機(jī)進(jìn)行濕式粉碎后，將原料投入攪拌裝置進(jìn)行浸漬加熱粉碎。除先進(jìn)行研磨機(jī)粉碎，之后進(jìn)行浸漬加熱粉碎之外，其它研磨材料制造條件包括料漿的保持溫度和浸漬時間與第2實(shí)施方式相同。
表2

最初原料的相同數(shù)據(jù)LOI＝30重量％『TREO/原料』＝69重量％『Ce02/TREO』＝60重量％
以上說明了通過浸漬加熱粉碎可降低粗大粒子濃度，而根據(jù)第7實(shí)施方式可確認(rèn)經(jīng)浸漬加熱粉碎后，即使實(shí)際上不經(jīng)使用磨碎機(jī)等裝置的粉碎就進(jìn)行焙燒，也可得到粗大粒子濃度低的研磨材料制品。此外，第8實(shí)施方式表明，在浸漬加熱粉碎和磨碎機(jī)粉碎組合使用的情況下，無論先進(jìn)行何種粉碎，均能得到粗大粒子濃度低的良好的粉碎結(jié)果。
第9-11實(shí)施方式及比較例4將第1實(shí)施方式使用的原料(碳酸稀土)以所規(guī)定的煅燒條件煅燒，將5kg調(diào)整了LOI的原料投入攪拌裝置的容器內(nèi)的經(jīng)加熱的10kg純水中，進(jìn)行浸漬加熱粉碎。各實(shí)施方式及比較例中的煅燒條件見表3。除此之外的研磨材料制造條件與第2實(shí)施方式相同。
表3

在LOI為0.5重量％的比較例4中，浸漬加熱粉碎后的原料的粗大粒子濃度明顯高。與此相對應(yīng)，LOI在1.0重量％以上(40重量％以下)的各實(shí)施方式則使浸漬加熱粉碎后的原料和研磨材料制品的粗大粒子濃度處于低濃度的水平。上述結(jié)果表明，在鈰系研磨材料的原料為鈰系稀土類碳酸鹽的情況下、以及為鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合原料的情況下，浸漬加熱粉碎為可降低粗大粒子濃度、且可縮短粉碎時間等的特別有效的粉碎方法。
第12及13實(shí)施方式和比較例5進(jìn)行浸漬加熱粉碎之后，對使用磨碎機(jī)進(jìn)行濕式粉碎得到的原料實(shí)施氟化處理，然后進(jìn)行焙燒。除此之外的研磨材料制造條件與第2實(shí)施方式相同。氟化處理是向料漿中添加氟化氫(HF)水溶液。作為添加的溶液，其它可列舉氟化銨等。氟化處理后得到的原料的氟組分濃度見表4。
表4

最初原料的相同數(shù)據(jù)LOI＝30重量％『TREO/原料』＝69重量％『CeO2/TREO』＝60重量％從表中可以看出，在粉碎后進(jìn)行氟處理的情況下，也可得到降低粗大粒子濃度的良好的粉碎效果。但與第2實(shí)施方式比較表明，關(guān)于浸漬加熱粉碎后的原料和研磨材料制品，其粗大粒子濃度沒有大的差別。
研磨試驗(yàn)對各實(shí)施方式及比較例得到的料漿狀態(tài)的鈰系研磨材料進(jìn)行研磨試驗(yàn)，實(shí)施研磨值的測定及研磨面的狀態(tài)評價(傷痕評價)。研磨試驗(yàn)是以高速研磨試驗(yàn)機(jī)作為試驗(yàn)裝置使用，65mmφ的平面板用玻璃作為被研磨材料，用聚氨基甲酸酯制的磨光墊研磨該玻璃。在研磨試驗(yàn)中將得到的研磨材料再分散于水中，調(diào)制成料漿濃度為10重量％的研磨材料料漿。研磨條件為將調(diào)制后的研磨材料料漿以5l/分鐘的速度供給，對研磨面的壓力設(shè)定為1.54MPa(15.7kg/cm2)，研磨試驗(yàn)機(jī)的轉(zhuǎn)動速度設(shè)定為1000rpm。研磨后的玻璃材料用純水洗凈，在無塵埃狀態(tài)下使其干燥。
研磨值的評價上述研磨試驗(yàn)中，通過測定研磨前后的玻璃重量求得玻璃重量的減少量，從而求得研磨值。這里將使用比較例1的研磨材料研磨時的研磨值作為基準(zhǔn)(100)。
傷痕的評價這是作為被研磨面的狀態(tài)的評價。以被研磨面的傷痕的有無為基準(zhǔn)進(jìn)行傷痕的評價。具體是用30萬米燭光的鹵素?zé)粽丈溲心ズ蟮牟ＡП砻?，用反射法觀察玻璃表面，查明傷痕的程度(大小及個數(shù))記分，從100分滿分起用減分的方式?jīng)Q定評價分。
洗凈性的評價使用各實(shí)施方式及比較例所得到的鈰系研磨材料，洗凈研磨過的被研磨面，進(jìn)行研磨材料的洗凈性試驗(yàn)。試驗(yàn)中先準(zhǔn)備好通過超聲波洗凈、干燥的光學(xué)顯微鏡觀察用玻璃制載片。然后，將鈰系研磨材料分散于水中，制得濃度為10重量％的研磨材料漿。將準(zhǔn)備好的載片浸漬于研磨材料漿中，之后取出，用干燥機(jī)充分干燥使載片表面粘附研磨材料，制得洗凈性試驗(yàn)用試驗(yàn)片。此外，將干燥時的載片的周圍氣氛溫度設(shè)定為50℃。然后，使制得的試驗(yàn)片處于浸漬于燒杯內(nèi)的純水中的狀態(tài)，進(jìn)行5分鐘的超聲波洗凈。洗凈后，將載片從燒杯內(nèi)取出，用純水進(jìn)行流水洗凈。用光學(xué)顯微鏡觀察流水洗凈后的載片的表面，評價表面殘留的研磨材料粒子的殘留量。其結(jié)果見表5。
表5

*洗凈性評價◎優(yōu)良沒有附著研磨材料。
○良好僅附著極微量的研磨材料。
△不好附著少量的研磨材料。
×差附著大量的研磨材料。
從參照比較例1及第1-6實(shí)施方式的研磨材料的研磨試驗(yàn)結(jié)果可知，粗大粒子濃度低的研磨材料可得到高的評價，可進(jìn)行優(yōu)良的浸漬加熱粉碎的條件和得到各種性能優(yōu)良研磨材料的條件基本上是一致的。但比較例2(浸漬時間為180分鐘)的研磨材料，盡管粗大粒子濃度極低，而研磨值和洗凈隆卻比較差。該結(jié)果表明，如果浸漬加熱粉碎時的時間過長，則雖可降低粗大粒子濃度，但研磨材料制品的研磨值和洗凈性降低。即，欲得到總評價優(yōu)良的研磨材料，在具有已說明的浸漬過熱粉碎條件的同時，浸漬時間較好在90分鐘以下，此外第6實(shí)施方式的結(jié)果表明，浸漬時間更好在60分鐘以下。因此，浸漬時間會超過60分鐘，特別是超過90分鐘時，較好是將料漿暫且冷卻至不足60℃(較好為常溫)?？傊蠞{的保持溫度較好在60-100℃的范圍，浸漬時間較好在1-90分鐘，特別好在1-60分鐘。
第7實(shí)施方式的研磨材料的試驗(yàn)結(jié)果全部良好。該實(shí)施方式未進(jìn)行磨碎機(jī)粉碎。因此表明，僅用浸漬加熱粉碎進(jìn)行原料的粉碎，也可得到優(yōu)良的研磨材料。
第8實(shí)施方式的研磨材料的試驗(yàn)結(jié)果也是全部良好。該實(shí)施方式先進(jìn)行磨碎機(jī)粉碎，然后進(jìn)行浸漬加熱粉碎。因此與先實(shí)施浸漬加熱粉碎的第2實(shí)施方式的結(jié)果進(jìn)行綜合比較表明，可先進(jìn)行浸漬加熱粉碎，也可先進(jìn)行磨碎機(jī)粉碎。
從參照第9-11實(shí)施方式及比較例4的研磨材料的研磨試驗(yàn)結(jié)果可知，原料的LOI低時經(jīng)粉碎得到的原料的粗大粒子濃度高，且最終得到的研磨材料的傷痕評價低(比較例4)。而原料的LOI高時經(jīng)粉碎得到的原料的粗大粒子濃度低，且最終得到的研磨材料的傷痕評價高(比較例4)。該結(jié)果表明，通過浸漬加熱粉碎進(jìn)行原料粉碎的情況下，原料較好為鈰系稀土類碳酸鹽、或鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合原料。如果使用上述原料，則該原料可在短時間內(nèi)粉碎至良好的狀態(tài)，并制得各種性能優(yōu)良的研磨材料。
第12及第13實(shí)施方式及比較例5的研磨材料在粉碎后的焙燒前進(jìn)行了氟化處理，關(guān)于浸漬加熱粉碎后的原料和研磨材料制品的粗大粒子濃度，得到了與第2實(shí)施方式相比也不遜色的結(jié)果，但氟化處理中氟組分的添加量最多的比較例5的研磨材料，其傷痕及洗凈性的評價差。該結(jié)果表明，雖可實(shí)施氟化處理，但較好為不添加大量的氟組分。研磨材料的氟組分濃度較好為低于3.0重量％，更好在1.0重量％以下。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明可提供粗大粒子濃度更低、且可確保更高的研磨力、并且被研磨面的洗凈性優(yōu)良的鈰系研磨材料的制造方法。此外，根據(jù)本發(fā)明，可在短的粉碎時間內(nèi)有效地粉碎原料、確實(shí)降低粗大粒子濃度，有效地制造具有優(yōu)良研磨性能的鈰系研磨材料。
權(quán)利要求
1.鈰系研磨材料的制造方法，它包括將鈰系研磨材料的原料粉碎的工序、將粉碎后的原料焙燒的工序、及將焙燒后的原料破碎的工序，其特征在于，作為鈰系研磨材料的原料，使用鈰系稀土類碳酸鹽或鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合原料，在將原料粉碎的工序中是通過使原料浸漬于水溶液中的狀態(tài)下加熱進(jìn)行粉碎。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰系研磨材料的制造方法，其特征在于，在使原料浸漬于水溶液中的狀態(tài)下加熱進(jìn)行粉碎的工序中，水溶液的加熱溫度為60℃-100℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈰系研磨材料的制造方法，其特征在于，鈰系研磨材料的原料于1000℃加熱1小時情況下的燒失量為1.0重量％-40重量％。
4.鈰系研磨材料，它是采用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的鈰系研磨材料的制造方法制造的，其特征在于，氟組分濃度在3.0重量％以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈰系研磨材料，其特征在于，氟組分濃度為0.01重量％-1.0重量％。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供粗大粒子濃度更低、且可確保更高的研磨力、并使被研磨面的洗凈性優(yōu)良的鈰系研磨材料的制造方法。本發(fā)明的鈰系研磨材料的制造方法包括將原料粉碎的工序，將粉碎后的原料焙燒的工序及將焙燒后的原料粉碎的工序，該方法具有作為鈰系研磨材料的原料使用鈰系稀土類碳酸鹽、或鈰系稀土類碳酸鹽和鈰系稀土類氧化物的混合原料，在將原料粉碎的工序中通過使原料浸漬于水溶液中的狀態(tài)下加熱進(jìn)行粉碎的特征。
文檔編號C01F17/00GK1489625SQ02803633
公開日2004年4月14日 申請日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月29日
發(fā)明者伊藤昭文, 幸, 渡邊廣幸, 哉, 牛山和哉, 嗣, 桑原滋, 內(nèi)野義嗣 申請人:三井金屬 業(yè)株式會社, 三井金屬鉱業(yè)株式會社