CN103131385B

CN103131385B - 铈基混合稀土抛光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN103131385B
Application number: CN201110377165.7A
Authority: CN
Inventors: 杨筱琼; 赵月昌; 郝祥; 赵秀娟; 李冉; 李雪云
Original assignee: Shanghai Huaming Gona Rare Earth New Materials Co ltd
Current assignee: Shanghai Huaming Gona Rare Earth New Materials Co ltd
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: CN103131385A

Abstract

本发明的目的在于公开一种铈基混合稀土抛光粉及其制备方法，所述铈基混合稀土抛光粉由晶型为氟氧化物稀土与立方相稀土氧化物组成的均一固溶体；与现有的产品相比，采用本发明制备部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土混合，一方面确保了氟化反应均匀性，另一方面解决了碳酸稀土一次氟化难脱水和产量低的缺点；通过氟含量的控制，确保了氟化均匀性，解决了氟化不均匀而产生影响抛光精度及速率的游离态氟离子及氟化物，在焙烧过程中不产生局部异常粗大的颗粒；产品的耐磨性好，抛光速率快，抛光精度容易控制；产品的均一性好，生产效率高，成本低、无污染，适用于集成电路、平面显示、光学玻璃等电子信息产业精密器件的表面抛光加工，实现本发明的目的。

Description

铈基混合稀土抛光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种稀土抛光粉及其制备方法，特别涉及一种应用于集成电路、平面显示、光学玻璃等电子信息产业精密器件的表面抛光的铈基混合稀土抛光粉及其制备方法。

背景技术

目前，各种玻璃材料被广泛使用，而这些材料被应用前都需经过必要的表面抛光。早期主要使用氧化锆、氧化铁或二氧化硅等材料对各种玻璃表面进行抛光，近年来，从抛光效率及精度方面来考虑，稀土氧化物(特别是氧化铈)为主要成分的抛光材料被认为更适合于玻璃材料的表面抛光。

随着电子信息技术的迅猛发展，透镜、平板玻璃、液晶显示器(LCD)、眼镜、光学元件及陶瓷材料等玻璃基材的需求大大增加，对于抛光材料的精度和抛光速率也提出了更高的要求，这就促使生产厂家不断提高产品档次，以适应新技术新产品的要求，稀土抛光粉已成为当今适用范围广、用量大、技术含量高的稀土应用产品。

早期的稀土抛光粉采用氟碳铈矿为原料，如专利公开号为CN101215446A的发明专利公开了一种稀土精矿制备高铈纳米量级稀土抛光粉的方法，用碳酸氢按沉淀法从稀土精矿浓硫酸焙烧、水浸液中直接制得混合碳酸稀土；混合碳酸稀土与碱混合，加热至熔融，并于熔融状态保温1-4小时，冷却、粉碎、然后加入工业氢氟酸，得到氟氧化稀土富集物；氟氧化稀富集物，粉碎，水洗，滤水，在搅拌机中混合均匀，然后装入带筛高能球磨机中，充入氮气，进行湿粉高能球磨，高能球磨室后筛的下方带有高压气流旋转通道，筛下的粉在高速气流推动下，对粉体的水分进行甩干处理，再进行烘干处理得稀土抛光粉。

目前市场上较多使用的是先碳沉后氟化工艺，即先加入碳酸氢铵进行沉淀，洗涤后再加入氢氟酸氟化。

如专利公开号为CN100497508C的发明专利公开了一种富铈稀土抛光粉的生产方法，先制备碳酸镧铈后加入氢氟酸进行氟化，焙烧得富铈稀土抛光粉。

采用上述现有生产工艺生产的抛光粉会由于采用的是一次性氟化，因此会有氟化反应不均匀或局部氟化的情况，一方面会影响焙烧后产品的晶相结构，另一方面会产生影响抛光精度及速率的游离态氟离子，焙烧后形成的团聚颗粒大小和强度也有很大的差别，而抛光粉的抛光精度和抛光速率主要是由高温烧结后形成的团聚体颗粒的大小和团聚强度所决定，这样会导致一系列问题，例如在抛光的玻璃表面产生划痕或抛光速率在非常短的时间内快速降低，特别是在抛硬玻璃表面时，抛光速率急速降低是致命的；同时氟化过程中得到的氟碳酸稀土粒度较小，脱水困难，造成了产量较低。

为了满足条件就需要挑选出有一定团聚强度、一定粒度的抛光粉产品，而这些特性又是很难控制的，且生产工艺复杂，成本增加且引入杂质离子，引起质量波动。

此外，如专利公开号为CN101010402A的发明专利公开了将氧化稀土与氟化稀土混合，经研磨、干燥、焙烧、分级制备稀土抛光粉的方法，该方法虽然避免了氟化不均匀的的情况，但这种方法存在的缺陷是会产生颗粒二次烧结的现象，部分颗粒经过二次焙烧产生异常的生长，形成局部的粗大颗粒，从而在抛光过程中造成划伤。

因此，特别需要一种铈基混合稀土抛光粉及其制备方法，已解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铈基混合稀土抛光粉及其制备方法，克服现有技术存在上述的问题，具有平均粒径小、粒度分布窄、抛光速率快和抛光精度高等特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，它由晶型为氟氧化物稀土与立方相稀土氧化物组成的均一固溶体。

在本发明的一个实施例中，所述混合稀土抛光粉的粒径D₅₀为0.6-4.0μm，相对抛光效率≥80％，表面粗糙度

另一方面，本发明提供一种铈基混合稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)碳酸稀土部分氟化的制备：将碳酸稀土与水混合打浆，经球磨后，加热至30-50℃，加入无机酸至pH值为3-4后，加入稀释后的氟化剂，经充分搅拌后用碳酸氢铵溶液回调至pH值为6.5-7，保温一定时间后脱水、干燥，得部分氟化的碳酸稀土混合物；

(2)混合：将上述得到的部分氟化的碳酸稀土混合物与相应的碳酸稀土相互混合；

(3)焙烧：将上述混合后的产物经高温焙烧，得稀土抛光粉前驱体；

(4)粉碎、分级：将稀土抛光粉前驱体经粉碎、分级，得铈基混合稀土抛光粉。

在本发明的一个实施例中，所述碳酸稀土选自碳酸铈、碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种或几种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述碳酸稀土与水的混合比例以质量分数计为40-60％。

在本发明的一个实施例中，所述无机酸选自盐酸、硝酸、磷酸或硫酸中的一种或几种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述氟化剂选自40％的氢氟酸或氟硅酸，所述氟化剂的加入量为80-120kg/吨碳酸稀土。

在本发明的一个实施例中，所述碳酸氢铵溶液的浓度以质量分数计为10-15％。

在本发明的一个实施例中，所述脱水方式为离心脱水。

在本发明的一个实施例中，所述干燥温度为160℃，干燥时间为10-20h。

在本发明的一个实施例中，所述焙烧温度为950-1100℃，时间为4-8h。

在本发明的一个实施例中，所述粉碎方式选自气流粉碎或机械粉碎；所述分级方式选自气流分级或湿法分级。

本发明的铈基混合稀土抛光粉及其制备方法，与现有的产品相比，采用部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土混合，确保了氟化反应均匀性，解决了碳酸稀土一次氟化难脱水和产量低的缺点；通过氟含量的控制，确保了氟化均匀性，解决了氟化不均匀而产生影响抛光精度及速率的游离态氟离子及氟化物，在焙烧过程中不产生局部异常粗大的颗粒；产品的耐磨性好，抛光速率快，抛光精度容易控制；产品的均一性好，生产效率高，成本低、无污染，适用于集成电路、平面显示、光学玻璃等电子信息产业精密器件的表面抛光加工，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的实施例1与对比例1所得混合稀土抛光粉的XRD对比的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。

本发明的铈基混合稀土抛光粉，它由晶型为氟氧化物稀土与立方相稀土氧化物组成的均一固溶体。

在本发明中，所述混合稀土抛光粉的粒径D₅₀为0.6-4.0μm，相对抛光效率≥80％，

本发明的铈基混合稀土抛光粉的制备方法，它包括如下步骤：

(2)混合：将上述得到的氟碳酸稀土混合物与相应的碳酸稀土相互混合；

在上述步骤(1)中，所述碳酸稀土选自碳酸铈、碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种或几种的组合；所述碳酸稀土与水的混合比例以质量分数计为40-60％；所述无机酸选自盐酸、硝酸、磷酸或硫酸中的一种或几种的组合；所述氟化剂选自40％的氢氟酸或氟硅酸，所述氟化剂的加入量为80-120kg/吨碳酸稀土；所述碳酸氢铵溶液的浓度以质量分数计为10-15％；所述脱水方式为离心脱水；所述干燥温度为160℃，干燥时间为10-20h。

在上述步骤(2)中，所述焙烧温度为950-1100℃，时间为4-8h。

在上述步骤(3)中，所述粉碎方式选自气流粉碎或机械粉碎；所述分级方式选自气流分级或湿法分级。

实施例1

将1000kg碳酸镧铈与650kg水混合，经球磨2h后，加热至30℃，在搅拌条件下加入硝酸至pH值为3。将40％的氢氟酸120kg与120kg水混合，缓慢加入到上述料液，搅拌1h加入10％的碳酸氢铵溶液至pH值为6.5，经离心脱水后160℃下干燥10h，得部分氟化的碳酸稀土混合物；将部分氟化的碳酸稀土混合物与1000kg碳酸镧铈混合，经1000℃焙烧5h，得稀土抛光粉前驱体，经气流粉碎与分级后，得发明所述的稀土抛光粉。

激光粒度仪测试结果：D₅₀＝0.82μm，研磨速率为88％，制品表面粗糙度为

实施例2

将1000kg碳酸镧铈镨与1500kg水混合，经球磨2h后，加热至50℃，在搅拌条件下加入磷酸至pH值为3。将40％的氟硅酸80kg与80kg水混合，缓慢加入到上述料液，搅拌1h加入15％的碳酸氢铵溶液至pH值为7，经离心脱水后160℃下干燥20h，得部分氟化的碳酸稀土混合物；将部分氟化的碳酸稀土混合物与800kg碳酸镧铈镨、200kg碳酸铈混合，经1100℃焙烧4h，得稀土抛光粉前驱体，经气流粉碎与分级后，得发明所述的稀土抛光粉。

激光粒度仪测试结果：D₅₀＝3.89μm，研磨速率为90％，制品表面粗糙度为

实施例3

将800kg碳酸镧铈、200kg碳酸铈与1000kg水混合，经球磨2h后，加热至40℃，在搅拌条件下加入硫酸至pH值为3。将40％的氟硅酸100kg与100kg水混合，缓慢加入到上述料液，搅拌1h加入15％的碳酸氢铵溶液至pH值为7，经离心脱水后160℃下干燥15h，得部分氟化的碳酸稀土混合物；将部分氟化的碳酸稀土混合物与1000kg碳酸镧铈混合，经950℃焙烧5h，得稀土抛光粉前驱体，经气流粉碎与分级后，得发明所述的稀土抛光粉。

激光粒度仪测试结果：D₅₀＝3.89μm，研磨速率为95％，制品表面粗糙度为

对比例1

将1000kg碳酸镧铈与650kg水混合，将40％的氢氟酸120kg与120kg水混合，缓慢加入到上述料液，经离心脱水后1000℃焙烧5h，得稀土抛光粉前驱体，经气流粉碎与分级后，得发明所述的稀土抛光粉。

激光粒度仪测试结果：D₅₀＝0.82μm，研磨速率为79％，制品表面粗糙度为

实施例1与对比例1所得混合稀土抛光粉的XRD对比参见图1。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，它由晶型为氟氧化物稀土与立方相稀土氧化物组成的均一固溶体；所述混合稀土抛光粉的粒径D₅₀为0.6-4.0μm，相对抛光效率≥80％，

上述铈基混合稀土抛光粉的制备方法，它包括如下步骤：

(4)粉碎、分级：将稀土抛光粉前驱体经粉碎、分级，得铈基混合稀土抛光粉；

其中，所述碳酸稀土与水的混合比例以质量分数计为40-60％；

所述氟化剂选自40％的氢氟酸或氟硅酸，所述氟化剂的加入量为80-120kg/吨碳酸稀土。

2.根据权利要求1所述的铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，所述碳酸稀土选自碳酸铈、碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，所述无机酸选自盐酸、硝酸、磷酸或硫酸中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，所述碳酸氢铵溶液的浓度以质量分数计为10-15％。

5.根据权利要求1所述的铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，所述脱水方式为离心脱水。

6.根据权利要求1所述的铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，所述干燥温度为160℃，干燥时间为10-20h。

7.根据权利要求1所述的铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，所述焙烧温度为950-1100℃，时间为4-8h。

8.根据权利要求1所述的铈基混合稀土抛光粉，其特征在于，所述粉碎方式选自气流粉碎或机械粉碎；所述分级方式选自气流分级或湿法分级。