專利名稱：研磨材粒子的品質(zhì)評(píng)估方法，玻璃研磨方法及玻璃研磨用研磨材組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃研磨用研磨材，詳言之，涉及適于各種玻璃材料的精研磨，特別可維持以含有氧化鈰的稀土類氧化物為主要成份的玻璃研磨用研磨材的高研磨速度，且可減少研磨玻璃時(shí)產(chǎn)生的損傷(特別是潛傷)至從所未有的程度的玻璃研磨用研磨材及其品質(zhì)的評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
近年來玻璃材料使用于各種用途上，不僅是光學(xué)透鏡等光學(xué)用途用玻璃材料，也使用于液晶用玻璃基板；磁盤、光盤等記錄介質(zhì)用玻璃基板；及LSI光罩用玻璃基板等電路制造用的領(lǐng)域中，其基本上均要求高精度地進(jìn)行表面研磨。
以往，于所述玻璃基板的表面研磨所使用的研磨材是使用以稀土類氧化物，特別是以氧化鈰為主要成份的研磨材。此是因?yàn)橄啾扔谘趸喕蜓趸瑁鳛檠心チ５难趸嫷牟Ａа心バ蕛?yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。然而，受到近年來數(shù)碼家電產(chǎn)品等的生產(chǎn)急速成長(zhǎng)，在其骨架裝置(基幹デバイス)的例如液晶顯示器等FPD方面，顯示畫面逐漸大型化，或可攜式終端般的小型面板也有必要鮮明地顯示彩色影像圖等，而要求更精細(xì)的制品。
此外，在磁盤等HDD編入諸如DVD記錄器的情形時(shí)，也為了對(duì)電視節(jié)目等進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間錄影，而對(duì)應(yīng)有100～200G程度的高密度記錄器成為標(biāo)準(zhǔn)，碟用玻璃基板的表面精度是逐漸要求進(jìn)行高精度的表面研磨以做成高平滑性者。由此，要求研磨材的研磨能力更高品質(zhì)者。
另外，玻璃研磨用的以氧化鈰為主要成分的研磨材是如后所述，一般以提高研磨性能為由而含有氟。
在以所述氧化鈰為主要成分的研磨材中，已知道例如研磨材粒子的粒徑是影響研磨速度、平均粗糙度(表面平滑度)及擦傷或損傷(顯傷及潛傷)等的發(fā)生等的研磨性能。
例如，日本專利特開2000-273443號(hào)中記載有將特定粗大粒子(6μm以上)設(shè)定在300ppm以下，由此減少潛傷的數(shù)目。此外，日本專利特開2001-72962號(hào)中揭露有在關(guān)于由幾乎為純態(tài)的鈰所形成的研磨粒的膠體粒子的情況下，將其一次粒子凝集體的平均二次粒徑(中間徑median)設(shè)定為偏小(0.1～0.5μm左右)，由此保持研磨速度且可使表面粗糙度變小。
此外，在日本專利特開2003-261861號(hào)中，著眼于干燥狀態(tài)的研磨材粒子凝集度低者，其分散性良好，由此提出表征其凝集狀態(tài)的指標(biāo)。也即，在研磨材粒子中，利用BET法所測(cè)得的研磨材粒子的粒徑(DN)(相當(dāng)于一次粒子的粒徑)與利用透氣法所測(cè)得的研磨材粒子的粒徑(DA)(近似于凝集粒子的粒徑)的比率滿足1＜＝DA/DN＜＝10的關(guān)系的研磨材粒子，是凝集少且在水性介質(zhì)中的分散性良好，故可得穩(wěn)定的研磨特性。
然而，上述表征研磨材粒子的粒徑或凝集特性的方法中，日本專利特開2000-273443號(hào)完全不區(qū)分作為對(duì)象的粗大粒子為一次粒子的粒徑或凝集體粒子的粒徑；而日本專利特開2001-72962號(hào)則規(guī)定有凝集體粒子的粒徑(二次粒徑)，但與上述凝集體同樣地，并未檢討關(guān)于該凝集體粒子在水性介質(zhì)中可再分散為何種程度的一次粒子。實(shí)質(zhì)上，研磨材粒子即使在干燥狀態(tài)下含有某種程度的凝集體粒子，若該凝集體粒子為可容易于水性介質(zhì)中分散(或分解粉碎)者的話，并無再特地花費(fèi)工夫?qū)⑵淙コ帘匾陨系囊饬x。依經(jīng)濟(jì)合理性而言，以進(jìn)行所必要的最小限度處理，并得到最大效果為佳。
另外，關(guān)于日本專利特開2003-261861號(hào)所記載的顯示凝集的參數(shù)，是僅為顯示干燥狀態(tài)的研磨材粒子的凝集程度大小(凝集大小)。因此，并非為直接顯示將該粒子分散于水性介質(zhì)中時(shí)的分散容易度或分散困難度(分散性)。
基本上，玻璃研磨用的研磨材是將研磨材粒子(研磨粒)于使用時(shí)分散于水性介質(zhì)中以作成研磨材組成物(也稱研磨材漿液)。此時(shí)，不僅要求提升所謂高研磨速度及其研磨速度的維持/持續(xù)性的研磨步驟的生產(chǎn)性，也要求所謂保持研磨面的高品質(zhì)水準(zhǔn)的生產(chǎn)性及品質(zhì)二者的較高水準(zhǔn)。然而，提升研磨速度及保持高品質(zhì)是屬相互矛盾的要求，難以兩立。例如可容易理解的是，增加研磨材粒的粗粒量的話，則研磨速度變快，但其研磨面的刮傷等損傷將容易增加。
關(guān)于研磨面的品質(zhì)方面，特別在關(guān)于為重要評(píng)估對(duì)象的研磨面的細(xì)微損傷方面，先前是以顯傷(在照射可見光線之下，利用顯微鏡觀察已干燥的研磨面而所認(rèn)定的損傷)的多寡便足以充分評(píng)估研磨面損傷的多寡。但是，如上所述，對(duì)應(yīng)例如液晶監(jiān)視器等持續(xù)高精細(xì)且大畫面化的電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步發(fā)展現(xiàn)況，相比于背景技術(shù)，其關(guān)于液晶用玻璃基板或硬盤用玻璃基板等品質(zhì)的要求水準(zhǔn)已達(dá)超過預(yù)期的水準(zhǔn)，并持續(xù)提升中。
隨著更進(jìn)一步要求其研磨面的高品質(zhì)，除了當(dāng)然沒有顯傷之外，更要求研磨面的細(xì)微損傷的評(píng)估法嚴(yán)謹(jǐn)評(píng)估潛傷的數(shù)目。此處所謂“潛傷”是指利用稀薄氟酸水溶液蝕刻研磨面，使干燥后的研磨面損傷明確化，以顯微鏡(例如，奧林巴斯公司制，是統(tǒng)金屬顯微鏡，BHT型等)觀察研磨面而被認(rèn)定的起初在上述顯傷評(píng)估法中難以發(fā)現(xiàn)的細(xì)微損傷。由此，現(xiàn)在要求以潛傷的數(shù)目多寡進(jìn)行評(píng)估的更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难心ッ娴钠焚|(zhì)評(píng)估方法。
關(guān)于先前的以氧化鈰為主要成分的干燥粉末的研磨材(研磨材粒子)，即便使粗粒徑或凝集體粒子量在上述公開專利公報(bào)所揭示的較佳范圍內(nèi)時(shí)，從玻璃研磨中繼續(xù)/持續(xù)高研磨速度并達(dá)成考慮潛傷數(shù)目的研磨面的高品質(zhì)方面而言，也非屬于一定滿足者。
本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃研磨用研磨材，其是特別在以含有氧化鈰的稀土類氧化物為主要成份的玻璃研磨用研磨材中，可維持高研磨速度，且將發(fā)生在研磨玻璃時(shí)的損傷，特別是潛傷減少至前所未達(dá)的程度，以及提供針對(duì)研磨材粒子，特別是針對(duì)關(guān)于潛傷的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)估關(guān)于粉末的品質(zhì)評(píng)估方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供[1]一種品質(zhì)評(píng)估方法，是評(píng)估玻璃研磨用研磨材粒子在水性介質(zhì)中的分散性的方法，其特征為，準(zhǔn)備由將被測(cè)量對(duì)象的研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所構(gòu)成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液，對(duì)該分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))，ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))。
一種玻璃研磨方法，是利用研磨材粒子研磨玻璃的方法，其特征為，準(zhǔn)備由將被測(cè)量對(duì)象的研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所構(gòu)成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液，對(duì)該分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))，ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后之上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))；對(duì)通過式(1)的方法所測(cè)得的分散率ξ為特定值ξ0(％)以上的研磨材粒子進(jìn)行調(diào)整、選擇或判別，并利用該特定研磨材粒子進(jìn)行玻璃研磨。
如[2]的玻璃研磨方法，其中，ξ0為30(％)。
一種玻璃研磨用研磨材組成物，是含有研磨材粒子的玻璃研磨用研磨材組成物，其特征為，該研磨材粒子為，對(duì)由將該研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所構(gòu)成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))，ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后之的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))，將通過式(1)的方法所測(cè)得的分散率ξ為特定值ξ0(％)以上的研磨材粒子分散于水性介質(zhì)中者。
如[4]的玻璃研磨用研磨材組成物，其中，ξ0為30(％)。
一種高分散性玻璃研磨用的研磨材粒子，是以含有氧化鈰的稀土類氧化物為主要成份的研磨材粒子，其特征為，該研磨材中的SO4換算的金屬硫酸鹽量為0.070(摩爾/kg)以下，且該研磨材粒子為，對(duì)由將該研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所構(gòu)成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))，ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))，通過式(1)的方法所測(cè)得的分散率ξ為特定值ξ0(％)以上的研磨材粒子。
如[6]的高分散性玻璃研磨用的研磨材粒子，其中，ξ0為30(％)。
如[6]或[7]的研磨材粒子，其中，含有氟化合物。
一種玻璃研磨用研磨材組成物，其特征為，至少含有水性介質(zhì)與[6]至[8]中任一項(xiàng)所述的研磨材粒子。
一種玻璃研磨方法，其特征為，使用如[9]的玻璃研磨用研磨材組成物。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)說明用以實(shí)施本發(fā)明的最佳形態(tài)。
(水性介質(zhì)中的粗粒子量及凝集強(qiáng)弱的評(píng)估)在本發(fā)明中，如下所述進(jìn)行關(guān)于玻璃研磨用研磨材粒子在水性介質(zhì)中的分散性的品質(zhì)評(píng)估，通過超聲波照射以評(píng)估研磨材粒子的凝集強(qiáng)弱、進(jìn)而評(píng)估由凝集體所構(gòu)成的粗粒子量。
也即，準(zhǔn)備將被測(cè)量對(duì)象的研磨粒子添加入水性介質(zhì)的研磨材水性介質(zhì)分散液，對(duì)該水性介質(zhì)分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))。
ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))。
上述(1)式的技術(shù)性意義如下所述。也即，以含有氧化鈰的稀土類氧化物為主要成份的研磨材粒子是一般已知構(gòu)成為其一次粒子(此處所謂一次粒子是指不為單結(jié)晶，而實(shí)際上為多結(jié)晶體粒子所構(gòu)成者。以下均同。)凝集的凝集體粒子。此外，該研磨材粒子是即使在水性介質(zhì)中的組成物中，也具有粒徑分布者，本案發(fā)明者等經(jīng)詳細(xì)檢討的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在對(duì)研磨面的損傷(顯傷及潛傷)有著不小影響的因子中，水性介質(zhì)中的研磨材粒子中的粒徑在一定值(α0)以上的粗大粒子(例如，粒徑α0＝10μm以上的粒子)的極微(數(shù)ppm～數(shù)百ppm)含量是屬重要因子。
通常關(guān)于玻璃研磨用的研磨材粒子，平均粒徑一般為0.3～3μm左右，此類粒徑10μm以上、特別是粒徑10～50μm左右的粗大粒子(粗粒子)的含量是極微量。
另外，α0值一般是以所使用的研磨材粒子種類、平均粒徑及作為目的的研磨品質(zhì)等，予以實(shí)驗(yàn)性地決定的值，而本發(fā)明所使用的研磨材粒子是如后述實(shí)施例所示，若設(shè)定為α0＝10μm，則可得到充分的結(jié)果。
然而，于此應(yīng)注意所謂粗大粒子是在一次粒子本身為粗大的情況之外，也有一次粒子凝集的凝集體粒子為粗大的情況。然后，經(jīng)本發(fā)明者等進(jìn)一步詳細(xì)檢討，發(fā)現(xiàn)在粉體狀態(tài)形成粗大凝集體粒子中，于水性介質(zhì)中容易分解至為構(gòu)成粒子的一次粒子者；與因強(qiáng)力凝集而即使于水性介質(zhì)中，實(shí)際上仍可保持在該粗大凝集體粒子的狀態(tài)，且不易分散于一次粒子者。也即，重點(diǎn)并非在于上述粗大粒子的凝集體粒子的粒徑或含量，而是在于其凝集強(qiáng)弱程度(對(duì)水性介質(zhì)中的凝集體的一次粒子的解體容易程度或解體困難程度)強(qiáng)烈影響研磨面品質(zhì)(顯傷及潛傷)，并發(fā)現(xiàn)有評(píng)估該項(xiàng)的必要。
由此，根據(jù)本發(fā)明者等的見解，是如上述各專利公開公報(bào)所記載般，僅單純限定一次粒子為粗粒的情況，或干燥狀態(tài)下凝集體粒子的粒徑或量，無法充分用以評(píng)估研磨材粒子的潛傷程度的品質(zhì)。
(研磨材粒子中的粗粒子的分離/濃縮方法)在本發(fā)明中，為了評(píng)估水性介質(zhì)中研磨材粒子的粗粒子凝集的強(qiáng)弱，首先，將研磨材粒子中所微量存在的粗粒子分離/濃縮，對(duì)所得的粗粒子進(jìn)行凝集強(qiáng)弱的評(píng)估。
研磨材粒子中的微量粗粒子的分離/濃縮方法，可利用在水中每個(gè)研磨材粒子的粒徑的沉降速度差加以進(jìn)行。以下敘述其具體的方法例。
也即，添加200g研磨材粒子于含有120(mg/L)的焦磷酸鈉(分散劑)的10L水中，并攪拌使之分散。靜置30分鐘后，慢慢地取出上澄液。接著重新添加含有120(mg/L)的焦磷酸鈉的水至恢復(fù)原有液體容量為止，重復(fù)同樣的操作5次。最后將堆積于容器底部的粗粒子回收，并制成干燥粉末。此粗粒子的粒徑為約10μm(＝α0)以上。
若將此粗粒子的質(zhì)量除以最初的研磨材粒子質(zhì)量，將算出研磨材粒子中的粗粒子(于此為約10μm以上)的含有比例。
(經(jīng)分離/濃縮的粗粒子的凝集強(qiáng)弱的評(píng)估方法及ξ的計(jì)算)本發(fā)明的凝集體粒子(粒徑為10μm的凝集體粒子)是如下所述進(jìn)行超聲波照射，根據(jù)照射前后的該粒徑的粒子含有比例的變化，如下所述計(jì)算出分散率ξ。
也即，將上述經(jīng)分離/濃縮的粗粒子50mg添加至裝有50mL水的燒杯中。接著將1.8L水加入至具有2.6L容量的超聲波照射浴，并將上述裝有水50mL及粗粒子50mg的燒杯浸漬其中。以頻率38KHz、輸出190W的超聲波(亞姿灣公司制，商品名超聲波清洗機(jī)US-2)照射10分鐘。針對(duì)超聲波照射前后的粒子，以激光散射儀(レ一ザ一散亂測(cè)定器例如，日機(jī)裝公司制，商品名麥可羅拓克9320-X100型)，利用激光散射法測(cè)量粒徑分布(體積基準(zhǔn))，通過式(1)計(jì)算出粒徑10μm以上粒子的超聲波照射所造成的分散率ξ。
ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％)(1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)。)本發(fā)明的分散率ξ是如后述實(shí)施例所示，至少30(％)以上，以50(％)以上為佳，70(％)以上更佳，80(％)以上最佳。
因此，通過將利用式(1)的方法所測(cè)得的分散率ξ特定值ξ0％)的例如30(％)以上的研磨材粒子進(jìn)行調(diào)整、選擇或判別，并使用于玻璃研磨，則可以潛傷較少的條件來實(shí)施玻璃的研磨。
(研磨材粒子)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％來表示本發(fā)明的研磨材粒子的主要成分組成時(shí)，則以例如CeO250～65％、La2O325～35％、Pr6O115～6.5％、Nd2O30.3～15％程度者為佳。也即，所謂由混合氧化稀土類粒子所構(gòu)成者。
本發(fā)明的研磨材粒子中的氟素(F)含量是以3～9質(zhì)量％為佳，以5～8質(zhì)量％更佳。一般若氟素(F)含量過少，則因無法將強(qiáng)堿性的氧化鑭變化/固定化為充分氟化的鑭，故研磨速度變慢。反之若氟素(F)過多，則過剩的氟化稀土類在燒成中將發(fā)生燒結(jié)而不佳。
本發(fā)明的研磨材粒子的平均粒徑(d50)是以0.3～3μm為佳，而以0.5～2μm較佳，0.5～1.5μm更佳。此平均粒徑可通過激光散射法(例如，使用日機(jī)裝社制，激光散射法，商品名麥可羅拓克9320-X100型)而加以測(cè)量。
進(jìn)而關(guān)于研磨材粒子的粒徑分布，在累積粒度分布中，由小粒徑將10％、90％的粒徑(μm)分別設(shè)定為d10、d90時(shí)的d90/d10，以15以下者為佳，以10以下更佳，5以下最佳。
關(guān)于研磨材粒子的結(jié)晶學(xué)物性，是在使用CuKa射線的粉末X射線衍射分析所得波峰中，在2θ為28.3deg附近出現(xiàn)立方晶復(fù)合氧化稀土類的最大波峰(A)與在2θ為26.6deg附近出現(xiàn)氟氧化稀土類的波峰(B)，二者波峰的B/A的波峰高度比率，以0.2～0.8為佳，以0.3～0.6更佳。
另外，此處所謂“波峰高度”是表示由波峰曲線的基線至波峰頂點(diǎn)為止的高度(以下均同)。
而關(guān)于以鈰為主要成份的氧化稀土類的其他物性，是如下所述。
晶體粒徑(依照Scherrer法)以150～300為佳，以170～250更佳。
關(guān)于研磨材粒子的細(xì)孔構(gòu)造，是依BET法的比表面積(例如，使用島津制作所制，裝置名Micro Meritics Flow SorbII 2300等加以測(cè)量)1～10(m2/g)為佳，而以1.5～6(m2/g)更佳。
(金屬硫酸鹽含量)本發(fā)明的研磨材粒子中SO4換算的金屬硫酸鹽含量以0.070(摩爾/Kg)以下為佳，0.050(摩爾/Kg)以下更佳，0.035(摩爾/Kg)以下最佳。
另外，本發(fā)明的SO4分析方法是以含有硝酸及過氧化氫的水溶液來溶解研磨材粒子，利用感應(yīng)耦合電漿發(fā)光光譜儀(ICP)分析S的方法。
金屬硫酸鹽的金屬元素是以鈣、鎂、鋇等堿土類金屬或輕稀土元素中的鑭等為主的物質(zhì)，所述元素的硫酸鹽是即使在后述的研磨材粒子制造步驟的燒成步驟中，也完全不會(huì)熱分解而以硫酸鹽的形式殘留。
根據(jù)本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，SO4換算的金屬硫酸鹽的量是與研磨材凝集體粒子的分解容易度極為相關(guān)。
此是被認(rèn)為是因?yàn)樵谏鲜鰺刹襟E中，當(dāng)所述元素的硫酸鹽存在有上述特定量以上時(shí)，經(jīng)過燒成處理的凝集體粒子引起較弱的燒結(jié)，故凝集粒子的凝集強(qiáng)度增加。此外，若該硫酸鹽為特定量以上，則凝集體粒子的機(jī)械性強(qiáng)度增加，故于將研磨材凝集粒子分散在水性介質(zhì)中而使用的情況下，在利用研磨時(shí)所施加于凝集粒子的剪切力等機(jī)械力之下將變得不易粉碎或分散，故該凝集體被認(rèn)為出現(xiàn)變得難以分解的現(xiàn)象。另外，SO4換算的金屬硫酸鹽的量是依上述觀點(diǎn)而以少量為佳，但無需完全去除，由達(dá)成本發(fā)明的目的的觀點(diǎn)言之，調(diào)整為上述數(shù)值以下即足夠充分。
然后，如后述實(shí)施例所示般，例如，通過將金屬硫酸鹽的量設(shè)為0.070(摩爾/Kg)以下，則可確保分散率ξ＝30(％)以上，進(jìn)一步通過將金屬硫酸鹽的量設(shè)為0.050(摩爾／Kg)以下，則可確保分散率ξ＝50(％)以上。
(研磨材粒子的制造)本發(fā)明的研磨材、特別是分散率(ξ)為本發(fā)明所規(guī)定范圍的研磨材粒子是依如下所述方法制造。
本發(fā)明的以氧化鈰為主要成份的研磨材原料是主要由氟碳鈰礦(bastnaesite)、獨(dú)居石(monazite)、磷釔礦(xenotime)、中國(guó)復(fù)雜礦等含稀土類礦石所制造，當(dāng)然并未限定于所述物質(zhì)。
首先，對(duì)所述含稀土類礦石進(jìn)行選礦后，得到氟碳鈰礦精礦、獨(dú)居石精礦、中國(guó)復(fù)雜礦等稀土類精礦，對(duì)所得的稀土類精礦進(jìn)行化學(xué)處理，以去除放射性元素等不必要的礦物，及視情況進(jìn)行溶劑抽出后，進(jìn)行沉淀、過濾，再通過組合燒成等的現(xiàn)有所用的步驟，而得到屬于以氧化鈰為主要成分的研磨材原料，如碳酸稀土類、氧化稀土類、羥化稀土類、氟化稀土類等。
另外，為氟化稀土類時(shí)，一般為將氟酸添加入氯化稀土類水溶液中，使氟化稀土類的沉淀生成而制造的方法。
本發(fā)明的較佳研磨材粒子的制造方法例，為加熱分解碳酸稀土類，將所得的氧化稀土類與氟化稀土類作為起始原料的方法，但是并非限定于此方法。
也即，在含有氧氣環(huán)境下，首先將從上述原礦石得到的碳酸稀土類在400～840℃下進(jìn)行30分鐘～48小時(shí)、最好為1～24小時(shí)左右的燒成(預(yù)燒成)，并進(jìn)行加熱分解作成氧化稀土類。如此，并非使碳酸稀土類直接進(jìn)行燒成(主燒成)，利用較后述主燒成溫度低的溫度進(jìn)行預(yù)燒成而作成氧化稀土類者，為較佳步驟之一。此外，于此氧化稀土類殘存部分碳酸稀土類也可。
此處，進(jìn)行燒成(預(yù)燒成)碳酸稀土類，作為所得到的氧化稀土類與碳酸稀土類的混合物，全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)以50～97質(zhì)量％為佳，以70～95質(zhì)量％較佳，80～93質(zhì)量％更佳。
另一方面，關(guān)于氟化稀土類，一般最好使用如上述般的將氟酸添加入氯化稀土類水溶液中、使氟化稀土類的沉淀生成的制法，但當(dāng)然并不限定于此。
關(guān)于經(jīng)預(yù)燒成的氧化稀土類如下所述，通常進(jìn)行氟化稀土類添加、原料混合漿液化、濕式粉碎、干燥、燒成、分解粉碎、分級(jí)等步驟。
首先，添加氟化稀土類至經(jīng)上述預(yù)燒成所得的氧化稀土類中。氟化稀土類的添加量是最終所得研磨材粒子中的含量如已敘述般，為(F)換算量以形成為3～9質(zhì)量％為佳，以5～8質(zhì)量％更佳(氟化稀土添加步驟)。
如此添加氟化稀土類于氧化稀土類中之后，加水混合以制成固形分濃度為30～60質(zhì)量％的漿液，將該漿液進(jìn)行1～10小時(shí)左右的濕式粉碎，作成粒徑為0.2～10μm左右的粒子所構(gòu)成的漿液(原料混合漿液化步驟、濕式粉碎步驟)。
接著在干燥該經(jīng)濕式粉碎的漿液后，在含有氧氣環(huán)境下進(jìn)行燒成。此燒成相對(duì)于上述預(yù)燒成，而稱為主燒成，作為燒成條件是以將加熱溫度500℃以上的升溫溫度設(shè)為0.3～5(℃/min)，保持高溫如850～1100℃，及使在該高溫范圍內(nèi)的保持時(shí)間為0.5～6小時(shí)為佳。
進(jìn)而，作為燒成條件是最好將加熱溫度500℃以上的升溫速度設(shè)為0.5～3.5(℃/min)，保持的高溫設(shè)為900～1000℃，及使在該高溫范圍內(nèi)的保持時(shí)間設(shè)為2～5小時(shí)。
作為用以實(shí)施預(yù)燒成或主燒成的燒成裝置，若為收容上述粉碎/干燥原料、以此規(guī)定的溫度升溫且保持該高溫而燒成，則任何形式的爐均可，例如，可適用批次式或連續(xù)式的箱型爐、旋轉(zhuǎn)爐、隧道式爐等，此外，加熱方法可適用電加熱式、明火加熱式(燃料為瓦斯或燃料油等)任一種(干燥步驟、燒成步驟)。
如此燒成后，進(jìn)行分解粉碎，依照期望進(jìn)行分級(jí)，即可得具有指定粒徑范圍的研磨材粒子(分解粉碎步驟、分級(jí)步驟)。
另外，也可采用下述方法，是使用碳酸稀土類作為原料用以取代如上述的分別調(diào)制的氧化稀土類與氟化稀土類并予以混合者，利用氟酸水溶液使該一部分進(jìn)行部分氟化。在此制法的情況下，添加水于碳酸稀土類并進(jìn)行漿液化，于此添加氟化氫進(jìn)行部分氟化，并將此同上述般進(jìn)行濕式粉碎、干燥、燒成、分解粉碎、分級(jí)等步驟即可。
(金屬硫酸鹽含量的調(diào)整)本發(fā)明是如上所述，作為研磨材粒子中所存在的SO4換算的金屬硫酸鹽含量為0.070(摩爾/Kg)以下，以0.050(摩爾/Kg)以下為佳，以0.035(摩爾/Kg)以下更佳。
使研磨材粒子中所存在的SO4換算的金屬硫酸鹽含量在上述范圍時(shí)，并無特別限定，而可采用諸如下述方法。也即，其一是以調(diào)制使用作為原料的輕稀土類原料的純度為在上述規(guī)定范圍中的方式，使所得研磨材中的SO4換算含量在上述范圍內(nèi)。或者，采用利用使用作為原料的輕稀土類原料而得到SO4換算含量小的原料后，在制造研磨材粒子途中的步驟中，將經(jīng)調(diào)整添加量的堿土類金屬等金屬硫酸鹽(例如，硫酸鈣、硫酸鎂等)予以預(yù)先調(diào)配/共存，且應(yīng)用已敘及的制造步驟，將研磨材粒子中所存在的SO4換算含量調(diào)整在上述較佳范圍內(nèi)的手段也可。
(研磨材組成、漿液的pH等)在本發(fā)明中，以水漿液型式使用研磨材粒子，關(guān)于該水漿液的pH，是固形分濃度10質(zhì)量％水漿液在室溫下的pH，以6.0～9.0為佳，6.2～8.0更佳，6.5～7.5最佳。
另外，在本發(fā)明的研磨材漿液中，為使于水性介質(zhì)中粒子的分散性更好，也可添加例如高分子聚羧酸銨鹽或高分子聚磺酸銨等有機(jī)高分子是分散劑并使用的。此外，SO4的分析方法是如已說明般，為利用含有硝酸及過氧化氫的水溶液來溶解研磨材粒子，并使用感應(yīng)耦合電漿發(fā)光光譜儀(ICP)分析S(發(fā)光光線波長(zhǎng)180.731nm)的方法。
(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明，是在玻璃研磨用研磨材，特別為以含有氧化鈰的稀土類氧化物為主要成份的玻璃研磨用研磨材中，可提供維持高研磨速度，且可減少研磨玻璃時(shí)產(chǎn)生的損傷(特別是潛傷)至從所未有的程度的玻璃研磨用研磨材。此外，根據(jù)本發(fā)明，可提供針對(duì)研磨材粒子，特別是關(guān)于潛傷的品質(zhì)進(jìn)行確實(shí)評(píng)估關(guān)于粉末的品質(zhì)評(píng)估方法。
另外，在實(shí)際的研磨設(shè)備中，本發(fā)明的研磨材組成物是使用作為研磨材水性介質(zhì)分散液(所謂研磨材漿液)，在使用該研磨材漿液時(shí)，確認(rèn)到伴隨有預(yù)期外的效果，是大幅減少在先前成為問題的漿液流路中因沉降所造成的堆積。
實(shí)施例以下通過實(shí)施例說明本發(fā)明。但其僅為實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的所可解釋的技術(shù)范圍。另外，在未特別說明的情況下，％是指質(zhì)量％。
實(shí)施例1(研磨材粒子中的SO4含量為0.015(摩爾/Kg)(＝0.144質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.063質(zhì)量％]45kg作為原料，置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石(mullite)制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.5質(zhì)量％、SO4含量0.063質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量0.125質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫速度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子14.0kg。
(粒子組成及諸物性值)(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.3質(zhì)量％，相對(duì)于TREO的上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO262.1％，La2O330.4％，Pr6O116.5％，Nd2O31.0％及氟成分(F)含量為5.7％。此外，SO4含量為0.015(摩爾/Kg)(＝0.144質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.95μm(通過激光散射儀(日機(jī)裝公司制，商品名麥卡羅吐拉古，9320-X100型)，并以激光散射法測(cè)量)。另外，粒徑分布的測(cè)量是與下述實(shí)施例及比較例以相同方法進(jìn)行。
此外，關(guān)于粒徑分布是于累積粒徑分布中，由小粒徑開始分別將10％、90％的粒徑(μm)設(shè)為d10、d90時(shí)，d90/d10為3.2。
(iii)該粒子的使用粉末X射線衍射裝置(粒凱咕公司制，CuKa射線，Rint-2000型，下述實(shí)施例及比較例均同)的X射線衍射光譜的分析結(jié)果是如下所述。
立方晶復(fù)合氧化稀土類的最大波峰(A)在2θ為28.3deg附近出現(xiàn)，氧氟化稀土類的波峰(B)在2θ為26.6deg附近出現(xiàn)(另外，在下述實(shí)施例及比較例中，二者的波峰出現(xiàn)2θ約略相同)。相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度的比率(B/A)為0.49。
另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為197。
b)由粒子的BET法所得的比表面積(島津制作所制，依裝置名Micro Meritics Flow SorbII 2300所測(cè)量，下述實(shí)施例及比較例均同)為2.8(m2/g)。
c)該粒子的水漿液(固形濃度10質(zhì)量％，下述實(shí)施例及比較例均同)的pH為7.0。
d)關(guān)于特別會(huì)影響玻璃研磨面的損傷的粒徑10μm(＝α0)以上的粒子，在進(jìn)行評(píng)估其凝集性的強(qiáng)弱時(shí)，通過下述方法進(jìn)行研磨材粒子中粗粒子的分離/濃縮，使該粗粒子分散于水中并照射超聲波，通過超聲波照射而分解粉碎/分散的分散率ξ，是可由超聲波照射前后的粒徑分布(體積基準(zhǔn))的變化通過(1)式求得。
此處的研磨材粒子中粗粒子的分離/濃縮是依照已說明的方法如下般進(jìn)行(下述實(shí)施例及比較例均同)。也即，將研磨材粒子200g添加于含有120(mg/L)焦磷酸鈉(分散劑)的水10L中，攪拌并分散，靜置30分鐘后，緩慢取出上澄液。接著重新添加含有120(mg/L)焦磷酸鈉的水至回到原有液體容量為止，并以同樣的操作反復(fù)進(jìn)行5次。最終回收堆積于容器底部的粗粒子，并將的作成干燥粉末。
將此經(jīng)分離/濃縮的粗粒子50mg添加入裝有水50mL的燒杯中。接下來，在有2.6L容量的超聲波照射浴中加入水1.8L，并將該燒杯浸漬于其中。使用超聲波洗凈機(jī)(亞知汪公司制，商品名超聲波洗凈機(jī)US-2)，照射頻率38KHz、輸出功率190W的超聲波10分鐘。
關(guān)于超聲波照射前后的粒子，通過激光散射儀(例如，日機(jī)裝公司制，商品名麥卡羅吐拉古，9320-X100型)，并以激光散射法測(cè)量粒徑分布(體積基準(zhǔn))，以粒徑10μm以上的粒子的超聲波照射所得的分散率ξ，可依(1)式求得。
ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的粒徑α0(＝10μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(＝10μm)以上的粒子含量(累積容積)。)
以上述方法所求得的以粒徑10μm以上的粒子的超聲波照射所得的分散率ξ為78％。
(研磨試驗(yàn))研磨試驗(yàn)是以下述方法/條件進(jìn)行(下述實(shí)施例及比較例均同)。
研磨試驗(yàn)機(jī)是使用華爾朵拉普公司制、兩面研磨機(jī)WS-6PB型。使用于研磨的被研磨玻璃板是使用旭硝子公司制的無堿玻璃(商品名AN-100，玻璃組成中的SiO2含量為約60質(zhì)量％，試驗(yàn)板尺寸(正方形)70mm/70mm/0.7mm)。
研磨墊片是使用發(fā)泡聚氨酯制，研磨壓力為92(g/cm2)，將下定盤旋轉(zhuǎn)數(shù)固定為70rpm，并以上定盤與下定盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)比率為1∶3的條件下，進(jìn)行研磨試驗(yàn)。研磨材漿液中的研磨材濃度為20質(zhì)量％。
(研磨面的損傷(潛傷)的評(píng)估方法)經(jīng)研磨后的玻璃表面的細(xì)微損傷的評(píng)估方法是以下述方法進(jìn)行(下述實(shí)施例及比較例均同)。
將研磨后的玻璃浸漬在置入于樹脂制墊片中的濃度0.1質(zhì)量％HF水溶液中30秒。以鑷子夾起玻璃板并以純水充分洗凈后，將玻璃板干燥。
接著，利用暗視野顯微鏡(奧霖巴斯公司制，是統(tǒng)金屬顯微鏡，BHT型，100倍)觀察并評(píng)估玻璃經(jīng)研磨過的表面。
對(duì)研磨后的玻璃面進(jìn)行下述3階段評(píng)估，關(guān)于潛傷皆無大損傷或細(xì)微傷則為合適。
◎全未見有大損傷或細(xì)微傷，是前所未達(dá)的程度者，判斷為極適于作為研磨材。
○未見有大損傷，但有極少數(shù)細(xì)微傷的狀態(tài)，是具有相當(dāng)水準(zhǔn)者，判斷為適于作為研磨材。
×雖幾乎沒有大損傷，但有多數(shù)細(xì)微傷，判斷為不適于作為研磨材。
(試驗(yàn)結(jié)果)研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
實(shí)施例2(研磨材粒子中的SO4含量為0.021(摩爾/Kg)(＝0.202質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.089質(zhì)量％]45kg作為原料置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.8質(zhì)量％、SO4含量0.192質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量0.175質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。接著，將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫速度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子13.8kg。
(粒子組成及諸物性值)(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.7質(zhì)量％，相對(duì)于TREO的上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO262.1％，La2O330.4％，Pr6O116.5％，Nd2O31.0％及氟成分(F)含量為5.9％。此外，SO4含量為0.021(摩爾/Kg)(＝0.202質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.93μm。此外，關(guān)于粒徑分布，d90/d10為3.8。
(iii)相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度比率(B/A)為0.50。
另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為200。
b)由粒子的BET法所得的比表面積為3.0(m2/g)。
c)該粒子的水漿液的pH為7.1。
以與實(shí)施例1相同的方法評(píng)估10μm以上粒子的超聲波照射的分散率ξ。
玻璃研磨試驗(yàn)及研磨后玻璃表面的評(píng)估是以與實(shí)施例1相同的方法評(píng)估。研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
實(shí)施例3(研磨材粒子中的SO4含量為0.045(摩爾/Kg)(＝0.432質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.190質(zhì)量％]45kg作為原料，置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.8質(zhì)量％、SO4含量0.192質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量0.375質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。接著，將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫溫度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子14.1kg。
(粒子組成及諸物性值)
(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.5質(zhì)量％，相對(duì)于TREO的上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO261.2％，La2O331.9％，Pr6O116.0％，Nd2O30.9％及氟成分(F)含量為5.7％。此外，SO4含量為0.045(摩爾/Kg)(＝0.432質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.95μm。
此外，關(guān)于粒徑分布，d90/d10為4.2。
(iii)相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度比率(B/A)為0.45。
另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為205。
b)由粒子的BET法所得的比表面積為2.8(m2/g)。
c)該粒子的水漿液的pH為7.0。
研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
實(shí)施例4(研磨材粒子中的SO4含量為0.010(摩爾/Kg)(＝0.096質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.042質(zhì)量％]45kg作為原料，置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.8質(zhì)量％、SO4含量0.192質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量0.083質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。接著，將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫速度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子13.9kg。
(粒子組成及諸物性值)(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.5質(zhì)量％，相對(duì)于TREO的上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO261.2％，La2O331.9％，Pr6O116.0％，Nd2O30.9％及氟成分(F)含量為5.7％。此外，SO4含量為0.010(摩爾/Kg)(＝0.096質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.93μm。此外，關(guān)于粒徑分布，d90/d10為5.0。
(iii)相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度比率(B/A)為0.44。另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為203。
b)由粒子的BET法所得的比表面積為2.7(m2/g)。
c)該粒子的水漿液的pH為7.1。
研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
實(shí)施例5(研磨材粒子中的SO4含量為0.003(摩爾/Kg)(＝0.029質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.013質(zhì)量％]45kg作為原料，置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.8質(zhì)量％、SO4含量0.192質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量0.025質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。接著，將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫速度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子14.0kg。
(粒子組成及諸物性值)(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.4質(zhì)量％，相對(duì)于TREO的上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO261.1％，La2O331.9％，Pr6O116.0％，Nd2O31.0％及氟成分(F)含量為5.6％。此外，SO4含量為0.003(摩爾/Kg)(＝0.029質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.93μm。
此外，關(guān)于粒徑分布，d90/d10為3.5。
(iii)相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度比率(B/A)為0.44。
另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為195。
b)由粒子的BET法所得的比表面積為2.9(m2/g)。
c)該粒子的水漿液的pH為7.1。
研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
實(shí)施例6(研磨材粒子中的SO4含量為0.070(摩爾/Kg)(＝0.672質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.296質(zhì)量％]45kg作為原料，置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.8質(zhì)量％、SO4含量0.640質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量0.584質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。接著，將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫速度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子14.1kg。
(粒子組成及諸物性值)(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.7質(zhì)量％，相對(duì)于TREO的上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO263.0％，La2O329.9％，Pr6O116.0％，Nd2O31.1％及氟成分(F)含量為5.6％。此外，SO4含量為0.070(摩爾/Kg)(＝0.672質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.93μm。
此外，關(guān)于粒徑分布，d90/d10為3.8。
(iii)相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度比率(B/A)為0.47。
另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為208。
b)由粒子的BET法所得的比表面積為2.7(m2/g)。
c)該粒子的水漿液的pH為7.1。
研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
比較例1(研磨材粒子中的SO4含量為0.085(摩爾/Kg)(＝0.816質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.359質(zhì)量％]45kg作為原料，置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.5質(zhì)量％、SO4含量0.774質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量0.709質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。接著，將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫速度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子13.9kg。
(粒子組成及諸物性值)(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.6質(zhì)量％，相對(duì)于TREO的上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO263.0％，La2O329.8％，Pr6O116.1％，Nd2O31.1％及氟成分(F)含量為5.6％。此外，SO4含量為0.085(摩爾/kg)(＝0.816質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.93μm。此外，關(guān)于粒徑分布，d90/d10為4.0。
(iii)相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度比率(B/A)為0.47。另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為208。
b)由粒子的BET法所得的比表面積為2.9(m2/g)。
c)該粒子的水漿液的pH為7.0。
研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
比較例2(研磨材粒子中的SO4含量為0.160(摩爾/Kg)(＝1.536質(zhì)量％))(研磨材粒子的調(diào)制)(i)使用中國(guó)產(chǎn)碳酸稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)42質(zhì)量％，CeO2/TREO 60質(zhì)量％，SO4含量0.676質(zhì)量％]45kg作為原料，置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下，以加熱溫度750℃進(jìn)行2小時(shí)的燒成(預(yù)燒成)，得到全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)90.8質(zhì)量％、SO4含量1.461質(zhì)量％的氧化稀土類燒成品。
(ii)接著，秤取上述燒成品16kg與中國(guó)產(chǎn)的氟化稀土類[全稀土類氧化物換算質(zhì)量(TREO)83質(zhì)量％，CeO2/TREO 61質(zhì)量％，F(xiàn)含量25質(zhì)量％，SO4含量1.335質(zhì)量％，平均粒徑10μm]5.0kg，并將二者置入裝有水27.2kg的攪拌槽中，進(jìn)行攪拌制成漿液。接著，將該漿液循環(huán)供給至使用粉碎介質(zhì)球的濕式粉碎機(jī)，進(jìn)行約5小時(shí)的濕式粉碎，使粒徑粉碎成0.2～6μm。
(iii)經(jīng)濕式粉碎后的漿液放在托盤上，使用箱型干燥機(jī)在120℃下進(jìn)行20小時(shí)的干燥。干燥后的粉體置入小型蒸發(fā)容器(富鋁紅柱石制)中，在空氣環(huán)境下進(jìn)行燒成。也即，使加熱溫度500℃以上的加溫速度以2.3(℃/min)保持為高溫至950℃，并以上述溫度保持3.0小時(shí)進(jìn)行燒成。燒成后的粉體是以分解粉碎機(jī)進(jìn)行分解粉碎后，使用風(fēng)力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，而得到研磨材粒子14.0kg。
(粒子組成及諸物性值)(i)當(dāng)以氧化物換算質(zhì)量％表示此研磨材粒子的組成時(shí)，為TREO(＝CeO2+La2O3+Nd2O3+Pr6O11)95.3質(zhì)量％，相對(duì)于TREO之上述各氧化物的質(zhì)量比率是CeO262.0％，La2O330.5％，Pr6O116.5％，Nd2O31.0％及氟成分(F)含量為5.6％。此外，SO4含量為0.160(摩爾/kg)(＝1.536質(zhì)量％)。
(ii)平均粒徑(d50)為0.93μm。
此外，關(guān)于粒徑分布，d90/d10為3.8。
(iii)相對(duì)于波峰高度(A)的波峰高度(B)的波峰高度比率(B/A)為0.50。
另外，在X射線衍射分析測(cè)量中，完全沒有確認(rèn)到氟化鈰的結(jié)晶波峰。
(iv)此外，該粒子的其他物性是如下所述。
a)結(jié)晶徑(Scherrer法)為210。
b)由粒子的BET法所得的比表面積為2.8(m2/g)。
c)該粒子的水漿液的pH為7.0。
研磨材中的SO4換算含量、超聲波照射的分散率ξ、研磨試驗(yàn)后的玻璃表面的評(píng)估結(jié)果是示于表1。
表1

另外，表1中比較例1的研磨材的研磨速度等級(jí)是設(shè)定為以清美化學(xué)公司制的高速度速率對(duì)應(yīng)品(商品名陸咪諾克斯TE-303)為準(zhǔn)的等級(jí)，表中的實(shí)施例1～6、比較例2的研磨速度是業(yè)已將比較例1作為基準(zhǔn)并維持在與此約略相同的高等級(jí)。
(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)根據(jù)本發(fā)明，可提供一種玻璃研磨用研磨材，是特別在以含有氧化鈰的稀土類氧化物為主要成份的玻璃研磨用研磨材中，充分維持該研磨速度在可與先前所得的高研磨速度同等級(jí)，且將發(fā)生在研磨玻璃時(shí)的潛傷減少至前所未達(dá)的程度。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可提供針對(duì)研磨材粒子，特別是關(guān)于潛傷的品質(zhì)進(jìn)行確實(shí)評(píng)估關(guān)于粉末的品質(zhì)評(píng)估方法。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在實(shí)際的研磨設(shè)備中，使用本發(fā)明的研磨材粒子作為研磨材水性介質(zhì)分散液時(shí)，伴隨著預(yù)期之外的絕大效果，其是可大幅減少在先前成為問題的漿液流路中因沉降所造成的堆積，故在產(chǎn)業(yè)上的可利用性極大。
權(quán)利要求
1.一種關(guān)于玻璃研磨用研磨材粒子在水性介質(zhì)中的分散性的品質(zhì)評(píng)估方法，評(píng)估玻璃研磨用研磨材粒子在水性介質(zhì)中的分散性，其特征為，準(zhǔn)備由將被測(cè)量對(duì)象的研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所形成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液，對(duì)該分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))。
2.一種玻璃研磨方法，利用研磨材粒子研磨玻璃，其特征為，準(zhǔn)備由將被測(cè)量對(duì)象的研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所形成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液，對(duì)該分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))；對(duì)通過式(1)的方法所測(cè)得的分散率ξ為特定值ξ0(％)以上的研磨材粒子進(jìn)行調(diào)整、選擇或判別；并利用該特定研磨材粒子進(jìn)行玻璃研磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃研磨方法，其中，ξ0為30(％)。
4.一種玻璃研磨用研磨材組成物，含有研磨材粒子，其特征為，該研磨材粒子是，對(duì)由將該研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所形成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))；并將通過式(1)的方法所測(cè)得的分散率ξ為特定值ξ0(％)以上的研磨材粒子分散于水性介質(zhì)中而得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃研磨用研磨材組成物，其中，ξ0為30(％)。
6.一種高分散性玻璃研磨用的研磨材粒子，以含有氧化鈰的稀土類氧化物為主要成份，其特征為，該研磨材中的SO4換算的金屬硫酸鹽量為0.070(摩爾/Kg)以下，且該研磨材粒子是，對(duì)由將該研磨材粒子添加入水性介質(zhì)所形成的研磨材粒子水性介質(zhì)分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于該超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量，超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))ξ＝[(V0-Vt)/V0]×100(％) (1)(式中，V0為超聲波照射前的特定粒徑α0(μm)以上的粒子含量(累積容積)，Vt為超聲波照射后的上述α0(μm)以上的粒子含量(累積容積))；并通過式(1)的方法所測(cè)得的分散率ξ為特定值ξ0(％)以上的研磨材粒子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高分散性玻璃研磨用的研磨材粒子，其中，ξ0為30(％)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的研磨材粒子，其中，含有氟化合物。
9.一種玻璃研磨用研磨材組成物，其特征為，至少含有水性介質(zhì)與權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的研磨材粒子。
10.一種玻璃研磨方法，其特征為，使用權(quán)利要求9所述的玻璃研磨用研磨材組成物。
全文摘要
本發(fā)明提供實(shí)際上高度維持研磨速度，且將潛傷發(fā)生率抑制至極限為止的研磨材粒子及其評(píng)估方法，對(duì)將被測(cè)量對(duì)象的研磨材粒子添加入水性介質(zhì)的研磨材水性介質(zhì)分散液照射超聲波，并測(cè)量由式(1)所示的相對(duì)于超聲波照射前的特定粒徑以上的粒子含量，超聲波照射后的該粒子通過超聲波照射作用所消失的比例(定義為分散率(ξ))，選擇使用分散率為特定值以上，ξ＝[(V
文檔編號(hào)G01N15/00GK1957253SQ20058001621
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者小宮廣嗣, 一杉哲也, 筱塚隆廣, 遠(yuǎn)藤一明 申請(qǐng)人:清美化學(xué)股份有限公司