AT502308A1

AT502308A1 - Glasschleifmittel auf ceroxidbasis und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: AT502308A1
Application number: AT0122305A
Authority: AT
Inventors: Karl Schermanz; Johann Schoenfelder
Original assignee: Treibacher Ind Ag
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-15
Also published as: US7927391B2; JP5296539B2; EP1917214B1; WO2007009145A1; JP2009501812A; RU2008106444A; RU2414427C2; US20080307712A1; EP1917214A1; ATE444261T1; AT502308B1; PL1917214T3; DE602006009527D1; CN101268016A

Description


  GLASSCHLEIFMITTELZUSAMMENSETZUNG AUF CEROXIDBASIS UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schleifmittelzusammensetzung auf Ceroxidbasis und auf ein Verfahren zu deren Herstellung. Solche Zusammensetzungen werden zum Polieren von Glas oder ähnlichen Materialien verwendet.
Unter den derzeit in der Glasindustrie verwendeten Schleifmitteln erbringen jene, die auf Cer beruhen, typischerweise die besten Leistungen. Eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung oder Zubereitung solcher Zusammensetzungen ist bekannt. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, Schleifmittel auf Cerbasis herzustellen, indem Cerhydroxid mittels Ammoniak aus einer Seltenerdnitratlösung, in der das Cer zuvor oxidiert wurde, gefällt wird [Chemical Abstracts, 80, 51688, (1974)].
Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Schleifmitteln ist in der US 4 942 697 beschrieben.

   Demgemäss werden Schleifmittel durch Fällung von Cer und Kopräzipitation von Cer mit einer anderen seltenen Erde hergestellt. Das Verfahren erfordert überdies das Hinzufügen von Elementen bzw. Verbindungen, wie z.B. F, PO , B2O3oder Kombinationen davon, im Fällungsschritt. Nach dem Trocknen und Calcinieren der kopräzipitierten Zwischenverbindungen werden Oxide auf Cerbasis gebildet, welche nach einem Zermahlen und Klassieren Schleifmittel ergeben, die hohe Materialabnahmeraten aufweisen. Gemäss Beispiel 1 der US 4 942 697 wird eine Zusammensetzung von Ceroxid (99%), enthaltend 1 % F, erhalten. Die Herstellung einer weiteren Zusammensetzung, die auf Cer und Lanthan in einem Verhältnis von etwa 70/30 basiert, ist unter Beispiel 10 geoffenbart.

   Diese Zusammensetzung enthält auch F und PO4.
Ein solches typisches Material ist seit vielen Jahren im Handel erhältlich und unter dem Handelsnamen CEROX 1650 bekannt.
Ein Nachteil der Kopräzipitationsverfahren ist die Tatsache, dass der pH- Wert während des Verfahrens genau kontrolliert werden muss, um definierte chemische Seltenerdzusammensetzungen zu erhalten. Das in den Beispielen der US 4 942 697 geoffenbarte "pH-Fenster" beträgt im Kopräzipitationsschritt beispielsweise nur +/- 0,1.
In der während der "4. Internationalen Konferenz über f-Elemente" (Madrid, 17-21.

   September, 2000) vorgelegten Abhandlung "Development of Polishing Powders Production at JSC", CHMP, Russland (Autoren: Kosynkin et al.) sind Kristallgitterparameter für F haltige Cerverbindungen mit F- Anteilen im Bereich zwischen 3 und 13 Gew.% beschrieben, was einem Kristallgitter im Bereich von 5,5367 bis 5,4439 Angstroem (entsprechend 0,55367 bis 0,54439 nm) entspricht. Die Autoren behaupten, dass der Verlust an Schleiffähigkeit minimal ist, wenn der F-Anteil in der Verbindung 6-8 Gew.% beträgt.
Die US 6 585 787 beschreibt ein Schleifmittel, welches auf CeO2beruht und 0,5-10 Gew.% Fluor enthält und aus Kristallen mit einer Gitterkonstante im Bereich von 0,544 nm bis 0,56 nm besteht.
Die Herstellung solcher Verbindungen ist geoffenbart, wobei Ceroxid als Ausgangsmaterial verwendet wird.

   Aus den Ceroxiden wird ein Schlamm hergestellt, der einem Kugelmahlen unterzogen und danach mit einer Ammoniumfluoridlösung behandelt wird. Nach dem Trocknen und Calcinieren wird zum Erzielen der erforderlichen Korngrösse des Endprodukts ein zusätzlicher Mahlschritt angewandt.
Der Nachteil eines solchen Verfahrens ist ein zusätzlicher Schritt zur Behandlung eines Oxids auf Cerbasis, das vor dem F-Behandlungsschritt separat hergestellt werden muss. Weiters ist die Verwendung eines grossen Überschusses von Ammoniumfluorid, einer gefährlichen Chemikalie, unumgänglich, um die endgültige Konzentration von F im Produkt zu erzielen.

   Bei einer solchen Behandlung ist es wahrscheinlich, dass F im Abwasserfiltrat aufscheint, wodurch ein weiterer Reinigungsschritt erforderlich wird.
Kurzfassung der Erfindung
Trotz der Tatsache, dass Schleifpulver auf Ceroxidbasis weltweit verwendet werden, besteht nach wie vor ein Bedarf an einer Verbesserung der Produktionswege und der Schleifleistung der Pulver, insbesondere in Hinblick auf die Materialabnahmerate.
Die vorliegende Erfindung zielt ab auf die Lösung des Problems, das mit dem Herstellungsverfahren von Oxiden auf Cerbasis mit verbesserten Materialabnahmeraten zusammenhängt, und zwar insbesondere um einen Kopräzipitationsschritt, kombiniert mit einer gleichzeitigen Hinzufügung von Zusatzstoffen, wie z.B.

   F, PO4oder Kombinationen davon, zu verhindern, was eine komplexe Ausrüstung und eine komplizierte Überwachung des Verfahrens erfordert, z.B. eine exakte Überwachung der Durchsatzmengen der Chemikalien, um den pH- Wert innerhalb des gewünschten engen Fensters zu halten. Demgemäss besteht ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Schleifverbindungen mit einer hohen Materialabnahmerate.

   Die erfindungsgemässe Schleifmittelzusammensetzung auf Ceroxidbasis kann durch ein Verfahren hergestellt werden, welches Folgendes umfasst:
(a) das Suspendieren eines anorganischen Cersalzes oder von Cerhydroxid mit einem Cergehalt, berechnet als Ceroxid, im Bereich von 50%- 100%, bezogen auf das gesamte Seltenerdoxid ("Total Rare Earth Oxide", TREO), in einem wässrigen Medium, wodurch eine wässrige Suspension erhalten wird,
(b) das Behandeln der wässrigen Suspension mit einer Säure oder einem Salz einer Säure, ausgewählt aus der Gruppe von HF, H3PO und H2SO4, wodurch ein im wässrigen Medium suspendierter Feststoff erhalten wird,
(c) das Abtrennen des Feststoffs aus diesem wässrigen Medium, und
(d) das Calcinieren des abgetrennten Feststoffs bei einer Temperatur zwischen 750[deg.]C und 1.200[deg.]C und das Mahlen des calcinierten Feststoffs zu Korngrössen im Bereich von 0,

  5 [mu]m bis 5,0 [mu]m.
Der Cergehalt ist vorzugsweise geringer als 100%, bezogen auf TREO (= Total Rare Earth Oxide ["gesamtes Seltenerdoxid"]), wobei der Rest zumindest ein Seltenerdmetall, ausgewählt aus der Gruppe von Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass Zr(OH) und/oder zumindest ein Seltenerdoxid, ausgewählt aus der Gruppe von Seltenerdmetallen, umfassend Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, zur Suspension hinzugefügt wird bzw.

   werden.
Anstelle des zumindest einen Seltenerdoxids kann ein Vorläufer dieses Seltenerdoxids zur Suspension hinzugefügt werden, wobei das Hydroxid, Chlorid oder Nitrat einer seltenen Erde bevorzugt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Seltenerdoxid La2O3.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Schleifmittelzusammensetzung auf Ceroxidbasis gerichtet, die durch das erfi dungsgemässe Verfahren erhältlich ist. Diese Zusammensetzung ist neu, da sie sich hinsichtlich der Röntgenbeugungsspektren signifikant von den Verbindungen des Stands der Technik unterscheidet, was auf Zusammensetzungen unterschiedlicher Phase hinweist.

   Die Hauptunterschiede in den Peaks gegenüber Vergleichsmaterialien sind in den Beispielen, auf die hier Bezug genommen wird, und in den Graphen zu finden.
Die erfindungsgemässe Schleifmittelzusammensetzung auf Ceroxidbasis enthält vorzugsweise Fluorid im Bereich von 0,5-14 Gew.%, als P2O5berechneten Phosphor im Bereich von 0,5-5 Gew.% und als SO3berechneten Schwefel im Bereich von 0.3-5 Gew.%.
Die gemäss dem Verfahren hergestellten Schleifverbindungen wurden chemisch (Glühverlust, Seltenerdoxide, F, P2O5, SO3), physikalisch (Partikelgrösse, Röntgenstrahlbeugung) und hinsichtlich der Schleifwirkung charakterisiert.
Bedingungen zum Testen der Schleifwirkung:
Messapparat: Poliermaschine LOH, PM 150
Glas: farbloses optisches Kronglas
Glasdurchmesser: 6,5 cm
Drehung der Poliervorrichtung: 1500 U/min
Druck: 763 g/cm2
Polierkissen:

   PU LP 66
Konzentration der Suspension: 50g/Liter
Temperatur der Suspension: 25-30[deg.]C
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung detaillierter beschrieben.
1. Herstellung der Rohmaterialien
1. 1. Herstellung von Cerhydroxid (hoher CeO2-Gehalt, >95% CeO2/TREO)
Die Herstellung von Cerhydroxid ist ein wohlbekannter Vorgang. Die Synthese für ein solches Material ist beispielsweise in den Chem. Abstracts 80, 51688 (1974), beschrieben. Es kann auch gemäss folgender Verfahrensweise hergestellt werden:
200 kg Cercarbonat (handelsübliches Grundmaterial, 51,1% TREO) werden in einer Mischung aus 146 Liter konz. HNO3und 1400 Liter Wasser aufgelöst.

   In die resultierende Cernitratlösung werden innerhalb eines Zeitraums von 2 Stunden 234 Liter Ammoniaklösung (hergestellt aus 250 1 15%-igem Ammoniak und 250 1 Wasser) und 200 Liter H2O2Lösung (hergestellt aus 200 1 H2O230% und 250 1 Wasser) eingespeist, und zwar bei einem pH-Wert zwischen 4,2 und 7. Nach Beendigung der Fällung wird die Mischung für einen Zeitraum von weiteren 2 Stunden durch Dampf auf eine Temperatur von 70 - 80[deg.]C erhitzt und die Mischung wird auf etwa 50[deg.]C abgekühlt. Nach der Filtration und dem Waschen des Feststoffrückstands mit Wasser wurden 195 kg Cerhydroxid (nasser Filterkuchen) mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften erhalten:
Glühverlust: 53%
TREO: 52%
CeO2/TREO: > 99,9%
CelV/ gesamtes Ce (= CeUI + CelV): 92,5%
Ausbeute: > 99%
1.2.

   Herstellung von Cerhydroxid (geringer CeO2-Gehalt)
Zu 769 Liter einer gemischten Seltenerdchloridlösung, enthaltend 223,5 g TREO/Liter, (eine Lösung, hergestellt aus festem gemischtem Seltenerdchlorid mit etwa 45% TREO, CeO2/ TREO = 50% und Wasser) werden 7,6 Liter H2O2(30%) hinzugefügt. 30,8 Liter H2O2(30%) und 350 Liter NaOH-Lösung (Konz. = 200,8 g/Liter) werden innerhalb eines Zeitraums von 1,5 Std. zur Mischung hinzugefügt. Nach einem zusätzlichen einstündigen Rühren der Reaktionsmischung wird die Mischung 30 Minuten lang auf eine Temperatur zwischen 70 und 75[deg.]C erhitzt, und 130 Liter Natriumcarbonatlösung (Konz. = 100 g/Liter) werden hinzugefügt.

   Das Präzipitat wird durch Filtration isoliert und mit Wasser, danach mit 0,01 n Natriumcarbonatlösung und wiederum mit Wasser gewaschen, um 248 kg Cerhydroxid (nasser Filterkuchen) mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften zu ergeben:
TREO: 47% CeO2/TREO: 71,9% La2O3/TREO: 4,4% Pr6On/TREO: 4,8% Nd2O3/TREO: 14,8% Sm2O3/TREO: 0,2%
Ausbeute: 67,8%
2. Herstellung der erfindungsgemässen Schleifverbindungen
Beispiel 1 18 kg Cerhydroxid (TREO-Gehalt = 52%, CeO2/TREO = 99,9%) werden in 15 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der aufeinanderfolgenden Hinzufugung von 1 Liter 36%-igem (w/w) HCI, 2 kg La2O3(TREO = 99%, La2O3/TREO = 99,9%), 1 Liter HF (40% w/w) und schliesslich 2 kg La2O3.
Durch Hinzufügung des La2O3und der HF erwärmt sich die Suspension auf etwa 85[deg.]C. Nach Hinzufügung der Verbindungen wird die Mischung für einen Zeitraum von 1 Stunde gerührt.

   Die Suspension wird mit einer Ammoniumbicarbonatlösung (100 g ABC/Liter) behandelt, bis ein pH- Wert von 8 bis 8,5 erzielt wird, um jegliche Auflösung von La zu verhindern. Die Mischung wird eine zusätzliche Stunde lang gerührt, und der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt. Ohne irgendein weiteres Waschverfahren wird der Feststoff in einen Muffelofen übertragen und bei 1060[deg.]C (Ofentemp.) für einen Zeitraum von 8 Stunden calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 0,43% CeO2: 68,4% La2O3: 29,0% F: 2,0%
Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu Referenz B:

   Peaks bei (2-Theta-Grade): 27,0, 44,8, 46,5, 58,5 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 0,98 [mu]m
Weniger als 0,01% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 2,96 mg/cm2/min
Beispiel 2
10,6 kg Cerhydrat (TREO-Gehalt = 55%, CeO2/TREO = 98%) werden in 30 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der Hinzufügung von 4,8 kg Zr(OH)4(ZrO2-Gehalt = 32%) und 1 ,98 Liter HF (40% w/w). Nach Hinzufugung der Verbindungen wird die Mischung für einen Zeitraum von 3 Stunden bei einer Temperatur zwischen 40 und 50[deg.]C gerührt, und der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt. Der filtrierte Feststoff wird mit 1 Liter Wasser gewaschen, und der resultierende nasse Filterkuchen wird für einen Zeitraum von 24 Stunden bei 150[deg.]C getrocknet.

   Das getrocknete Material wird für einen Zeitraum von 8 Stunden bei 950[deg.]C (Ofentemp.) in einem Muffelofen calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 0,35% CeO2: 72% ZrO2: 18,4% F: 1 ,7%
Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu Referenz AI :

   Peaks bei (2-Theta-Grade): 24,0, 28,1, 29,8, 38,4, 47,8, 59,4, 69,8, 79,4 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 1,76 [mu]m
Weniger als 0,03% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 2,86 mg/cm2/min
Beispiel 3
7.8 kg Cerhydrat (TREO-Gehalt = 55%, CeO2/TREO = 98%) werden in 30 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der aufeinanderfolgenden Hinzufügung von 0,6 Liter 40%-iger (w/w) HF und 0,4 kg H3PO4(80%) und 1,8 kg La2O3(TREO = 99%, La2O3/TREO = 99,9%)
Nach Hinzufugung der Verbindungen wird die Mischung für einen Zeitraum von 3 Stunden bei etwa 50[deg.]C gerührt.

   Der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt und das Präzipitat mit 11 Wasser gewaschen.
Der Feststoff wird für einen Zeitraum von 24 Stunden bei 150[deg.]C getrocknet und danach für einen Zeitraum von 8 Stunden in einem Muffelofen calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird: Glühverlust: 0,49% CeO2: 65,2% La2O3: 26,5% F: 2,6% P2O5: 2,6%
Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu den Referenzen A und AI :

   Peaks bei (2-Theta-Grade): 28,1, 32,8, 52,8, 55,4, 68,6, 78, 79,1 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 2,04 [mu]m
Weniger als 0,01% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 3,04 mg/cm2/min
Beispiel 4
16,8 kg Cerhydrat (TREO-Gehalt = 47,4%, CeO2/TREO = 94,1%, La2O3/TREO = 3,8%, Nd2[theta]3/TREO = 1,5%) werden in 30 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der aufeinanderfolgenden Hinzufügung von 0,75 Liter HF (40% w/w) und 0,75 kg H2SO4(33,8% w/w). Nach Hinzufügung der Verbindungen wird die Mischung für einen Zeitraum von 3 Stunden gerührt. Die Suspension wird mit festem Ammoniumbicarbonat behandelt, bis ein pH-Wert von 7 bis 8 erzielt wird. Der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt und das Präzipitat mit 1 Liter Wasser gewaschen.

   Der Feststoff wird für einen Zeitraum von 24 Stunden bei 150[deg.]C getrocknet und danach für einen Zeitraum von 8 Stunden in einem Muffelofen calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 0,50% CeO2: 90,0% La2O3: 4,8% Anderes SE2O3: 2,1% F: 0,8% SO3: 1,2%
Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu Referenz B:

   Peaks bei (2-Theta-Grade): 28,7, 33,2, 47,4, 56,3, 59,2, 59,4, 69,3, 69,5, 76,8, 76,9 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 2,04 [mu]m
Weniger als 0,01% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 2,44 mg/cm2/min
Beispiel 5
12,6 kg Cerhydrat (TREO-Gehalt = 47,4%, CeO2/TREO = 94,1%, La2O3/TREO = 3,8%, Nd2[theta]3/TREO = 1,5%) werden in 30 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der aufeinanderfolgenden Hinzufügung von 2 kg La2O3(TREO = 99%, La2O3/TREO = 99,9%), 1.3 kg HCI (20% (w/w)), 0,8 Liter HF (40% w/w). Nach Hinzufügung der Verbindungen wird die Mischung für einen Zeitraum von 3 Stunden bei 40 - 50[deg.]C gerührt. Die Suspension wird mit festem Ammoniumbicarbonat behandelt, bis ein pH- Wert von 7 bis 8 erzielt wird. Der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt und das Präzipitat mit 1 Liter Wasser gewaschen.

   Der Feststoff wird für einen Zeitraum von 24 Stunden bei 150[deg.]C getrocknet und danach für einen Zeitraum von 8 Stunden bei 950[deg.]C in einem Muffelofen calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 0,47% CeO2: 70,3% La O3: 25,6% F: 1 ,9%
Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu Referenz B:

   Peaks bei (2-Theta-Grade): 27,0, 28,7, 39,3, 44,8, 55,8 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 1,24 [mu]m
Weniger als 0,01% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 2,69 mg/cm2/min Beispiel 6
14 kg Cerhydroxid (TREO-Gehalt = 52,7%, CeO2/TREO = 93,9%, La2O3/TREO = 3,9%) werden in 30 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der aufeinanderfolgenden Hinzufugung von 0,75 Liter HF 40% (w/w) und 0,4 kg H3PO4(80%). Nach Hinzufügung der Verbindungen wird die Mischung für einen Zeitraum von 3 Stunden bei 40-50[deg.]C gerührt. Der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt und das Präzipitat mit 1 Liter Wasser gewaschen.

   Der Feststoff wird für einen Zeitraum von 24 Stunden bei 150[deg.]C getrocknet und danach für einen Zeitraum von 8 Stunden bei 850[deg.]C in einem Muffelofen calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 0,34% CeO2: 86,9% La2O3: 5,2% F: 0,8% P2O5: 2,7
Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu den Referenzen A und AI :

   Peaks bei (2-Theta-Grade): 27,3, 59,2, 59,5 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 1,57 [mu]m
Weniger als 0,02% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 2,49 mg/cm2/min
Beispiel 7
15 kg Cerhydroxid (TREO-Gehalt = 50%, CeO2/TREO = 73,0%, La2O3/TREO = 6,5%, Nd2[theta]3+ Pr6O[iota] [iota]+ Sm2[theta]3/TREO = 20,5) werden in 30 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der aufeinanderfolgenden Hinzufügung von 0,75 Liter 40%-iger (w/w) HF und 0.5 Liter H3PO (80%>). Nach Hinzufugung der Verbindungen wird die Mischung für einen Zeitraum von 3 Stunden bei 40-50[deg.]C gerührt. Der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt, trocknet ohne jegliches Waschverfahren bei 150[deg.]C über einen Zeitraum von 24 Stunden und wird dann für einen Zeitraum von 8 Stunden bei 950[deg.]C in einem Muffelofen calciniert.

   Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 0,32% CeO2: 69,7% La2O3: 6,6%
Nd2[theta]3+Pr6O[pi]+Sm2[theta]3: 18,5% F: 1,7% P2O5: 3,2%
Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu den Referenzen A und AI : Peaks bei (2-Theta-Grade): 24,4, 28,0, 35,2, 45,3, 51,2, 53,2, 59,2, 79,1 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 1,21 [mu]m
Weniger als 0,01% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 2,22 mg/cm2/min
Beispiel 8
1 1 kg Cerhydroxid (TREO-Gehalt = 54%, CeO2/TREO = 98%) werden in 30 Liter Wasser suspendiert, gefolgt von der anschliessenden Hinzufügung von 1 Liter HF (40% (w/w)). Nach Hinzufügung der HF wird die Mischung für einen Zeitraum von 3 Stunden bei 40-50[deg.]C gerührt.

   Der Feststoff wird durch Filtration abgetrennt und mit 1 Liter Wasser gewaschen. Der Feststoff wird für einen Zeitraum von 24 Stunden bei 150[deg.]C getrocknet und danach für einen Zeitraum von 8 Stunden bei 950[deg.]C in einem Muffelofen calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 0,72% CeO2: 91,0% La2O3: 1,7% F: 2,9% Röntgenbeugungsspektren, signifikante Unterschiede zu Referenz B: Peaks bei (2-Theta-Grade): 27,3, 28,7, 33,2, 45,3, 47,4, 56,3, 59,2, 69,5 Weitere Details: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 1,72 [mu]m
Weniger als 0,01% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 1 ,70 mg/cm2/min
3.

   Herstellung von Vergleichsmaterial (A) durch die Kopräzipitationstechnik
Ein Vergleichsmaterial wurde gemäss Beispiel 3, US 4 942 697, hergestellt, wobei anstelle von Nd Lanthan verwendet wurde. Dabei wurde 1 Liter Wasser in ein 3 1-Becherglas gespeist und auf 50[deg.]C erwärmt. 1 Liter einer Im-Ce-Nitratlösung, einer lm-Lanthannitratlösung, einer I -HF-Lösung, einer 0,08 m-H3PO -Lösung, einer 6m-H2[theta]2-Lösung und 0,4 Liter 5m- Ammoniaklösung wurden in das Becherglas gespeist, und zwar bei einer pHKontrolle von 7,0 (+/- 0,1) und einer Temperaturkontrolle von 50[deg.]C.

   Die resultierende Suspension wird 1 Stunde lang auf 80[deg.]C erhitzt; das Präzipitat wird durch Filtration abgetrennt, bei 300[deg.]C getrocknet und bei 850[deg.]C 1 Stunde lang in einem Muffelofen calciniert.
Das calcinierte Produkt wird in einer Strahlmühle gemahlen, wodurch eine Schleifmittelzusammensetzung mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften hergestellt wird:
Glühverlust: 1,6% TREO: 93,6% CeO2: 69,6% La2O3: 29,1% F: 4,75% P2O5: 2,2%
Röntgenbeugungsspektren: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 0,7 [mu]m
Weniger als 0,05% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Schleifwirkung: 2,14 mg/cm2/min 4.

   Handelsübliche Materialien - charakteristische Eigenschaften
Referenz B - "Cerox 1670"
Glühverlust: 0,31% TREO: 97,4% CeO2: 74,0% La2O3: 23,4% F: 0,94%
Röntgenbeugungsspektren: siehe untenstehender Graph
Partikelgrösse (d50): 2,0 [mu]m
Weniger als 0,05% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen.
Referenz AI - "Cerox 1650"
Glühverlust: 0,64% TREO: 93,6% CeO2: 69,9% La2O3: 26,8% F: 2,5% P2O5: 2,7%
Partikelgrösse (d50):

   1,5 [mu]m
Weniger als 0,05% würde nicht durch ein 32 [mu]m-Sieb gehen. 
14
>. ..
GRAPH - Röntgenbeugungsspektren, Beispiele 1-8 und Referenzen (B, A, AI)
Röntgenstrahlbeugung Beispi[beta]i 1
 <EMI ID=14.1> 

2 Theta
Röntgenstrahlbeugung Beispi[beta]i 5

 <EMI ID=14.2> 

2 Theta
Röntgenstrahib[beta]ugung Beispiel 8

 <EMI ID=14.3> 

** < **><? t[phi]f *?* *^ *
2 Theta r
<10>
3 w c
_ 3c
 <EMI ID=14.5> 

Röntgenstrahlbeugung Beispi[beta]i 4
 <EMI ID=14.4> 

2 Theta IRefB
Röntgenstrahlbeugung Beispiel B (= Cerox 1670, handelsüblich)

 <EMI ID=15.1> 

"^ J * n.* r < -[Lambda] [deg.] "* "* , * [Lambda] [beta]? ".1- A* [Lambda] [deg.]J ,-*
2 Theta
Röntgenstrahlbeugung Beispi[beta]i 2
 <EMI ID=15.2> 

2 Theta
Röntgenstrahlbeugung Beispiel 3
2 c & r CO CM * CN 00 C CO CN CN o m M oo oo an oo O
3 N- 5 CO o> O 8 [sigma]> m [sigma]> r m .

   N CN CO * t io m m o o r-
2 Theta
 <EMI ID=15.4> 

Röntgenstrahib[beta]ugung Beispiel 6
 <EMI ID=15.3> 

? c *o c o<">[sigma]><">T-<">co<">s [sigma]f m<">[sigma]><">" m<" ->m co co [iota]-¯
2 Theta Röntgenstrahlbeugung Beispiel 7
 <EMI ID=16.1> 

 <EMI ID=16.4> 

2 Theta
Röntgenstrahlbeugung Referenz A
3 vi c
SS c

 <EMI ID=16.2> 

Röntgenstrahlbeugung Referenz A1 (= Cerox 1650 handelsüblich)
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 <EMI ID=16.5> 

Röntgenstrahib[beta]ugung Beispiel 1 - Referenz B (Cerox 1670) n e ü c
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Röntgenstrahlbeugung Beispiel 4 - Referenz B (Cerox 1670) in c <->
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Röntgenstrahlbeugung Beispiel 5 - Referenz B (Cerox 1670)
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 <EMI ID=17.4> 
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Röntgenstrahlbeugung Beispiel 8- Referenz (Cerox 1670)
 <EMI ID=17.3>

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Schleifmittelzusammensetzung auf Ceroxidbasis, umfassend

(a) das Suspendieren eines anorganischen Cersalzes oder von Cerhydroxid mit einem Cergehalt, berechnet als Ceroxid, im Bereich von 50%- 100%, bezogen auf das gesamte Seltenerdoxid ("Total Rare Earth Oxide", TREO), in einem wässrigen Medium, wodurch eine wässrige Suspension erhalten wird,

(b) das Behandeln der wässrigen Suspension mit einer Säure oder einem Salz einer Säure, ausgewählt aus der Gruppe von HF, H3PO und H2SO , wodurch ein im wässrigen Medium suspendierter Feststoff erhalten wird,

(c) das Abtrennen des Feststoffs aus diesem wässrigen Medium, und

(d) das Calcinieren des abgetrennten Feststoffs bei einer Temperatur zwischen 750[deg.]C und 1.200[deg.]C und das Mahlen des calcinierten Feststoffs zu Korngrössen im Bereich von 0,5 [mu]m bis 5,0 [mu]m.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Cergehalt geringer als 100% ist, bezogen auf TREO, wobei der Rest zumindest ein Seltenerdmetall, ausgewählt aus der Gruppe von Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, ist.

3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Zr(OH) und/oder zumindest ein Seltenerdoxid, ausgewählt aus der Gruppe von Seltenerdmetallen, umfassend Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, zur Suspension hinzugefügt wird bzw. werden.

4. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als das zumindest eine Seltenerdoxid ein Seltenerdoxid- Vorläufer zur Suspension hinzugefügt wird.

5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als SeltenerdoxidVorläufer das Hydroxid, Chlorid oder Nitrat einer seltenen Erde verwendet wird.

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6. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Seltenerdoxid La2Ü3ist.

7. Schleifmittelzusammensetzung auf Ceroxidbasis, erhältlich durch ein Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1-6.

8. Schleifmittelzusammensetzung auf Ceroxidbasis gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es Fluorid im Bereich von 0,5-14 Gew.%, als P2O5berechneten Phosphor im Bereich von 0,5-5 Gew.% und als SO3berechneten Schwefel im Bereich von 0.3-5% enthält.