CN103333663B

CN103333663B - 稀土抛光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN103333663B
Application number: CN201310241866.7A
Authority: CN
Inventors: 赵月昌; 岑仲浙; 高玮; 郝祥; 蒙素玲; 杨筱琼
Original assignee: SHANGHAI HUAMING GONA RARE EARTH NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: Fang Fu (Shanghai) new Mstar Technology Ltd
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: CN103333663A

Abstract

本发明公开了一种稀土抛光粉及其制备方法，所述稀土抛光粉，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：氧化硅6～10%，稀土氧化物90～94%。本发明的稀土抛光粉，不引入容易引起划伤、环境污染等的氟，保证了抛光的精度；通过对碳酸稀土预处理，得到了特定的晶型，确保了镧以固溶体的形式存在；通过二氧化硅的引入，抑制了抛光过程中氢氧化镧的形成。本发明具有生产效率高，成本低、无污染，抛光粉的耐磨性和抛光效率高等特定，适用于集成电路、平面显示、光学玻璃等电子信息产业精密密器件的表面抛光加工。

Description

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稀土抛光粉的制备方法。

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。

CN101899281A公开了一种稀土抛光粉及其制备方法。该发明抛光粉含有氧化铈、氧化镧、氧化镨，其稀土总量TERO在90wt%以上。为保证必要的研磨速度，在湿法合成工序中配入了起化学作用的氟元素，并控制产品粒度的初步形成，制得877-3型稀土抛光粉。

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。氟化稀土颗粒较细，后处理工艺复杂；同时使用氟化物与氧化物的混配工艺也比较复杂；该方法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。

CN102965026A公布一种稀土抛光粉及其制备方法，该发明公开了氧化铈、氧化镧、氧化镨中的一种或几种组成的晶型为立方相稀土氧化物组成的均一固溶体。该抛光粉通过将碳酸稀土在碱性溶液中球磨、干燥、焙烧而得。与现有技术相比，该发明专利不引入氟。

当抛光材料不引入氟时，研磨材料中组成物镧若不能很好的与铈形成固溶体时，镧就会以活性状态（如氧化镧）残存，在水存在的情况下，会转化成碱性的氢氧化镧或碳酸镧，在抛光研磨物质的同时，进行极细的研磨，成为研磨力降低的主要因素。同时碱性很强的氧化镧存在会使磨具在磨削过程中发生气孔堵塞，不利于水性磨料的循环。

ZL97126302.7公布了铈系研磨材料的制造方法。该发明是利用干式混合或湿式混合将含有铈及镧的碳酸盐的碳酸稀土与硅的氧化物衍生物以微粉形式混合，然后焙烧，得到铈系研磨材料。而这种方法制备的抛光，容易引起烧硬的颗粒，造成抛光过程中划伤。

因此，特别需要一种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稀土抛光粉及其制备方法，克服现有技术存在的上述问题。

本发明所述的稀土抛光粉，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

氧化硅 6～10%

稀土氧化物 90～94%

所述的氧化硅为气相法白炭黑；

所述的稀土氧化物为氧化镧铈或氧化镧铈镨；

所述的稀土抛光粉的制备方法，包括如下步骤：

（1）碱式碳酸稀土的制备，将碳酸稀土与水混合，然后加入矿化剂，在60-90℃陈化3～5h，得碱式碳酸稀土浆液，然后离心脱水；

所述的碳酸稀土选自碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种；

所述的碳酸稀土，以碳酸稀土的稀土总量REO为基准，各组成的质量分数含量为

氧化铈（CeO₂/TREO） 62-66%；

氧化镧（La₂O₃/TREO） 34-38%；

氧化镨（Pr₆O₁₁/TREO） 0～6%；

碳酸稀土与水的比例，按照重量计，碳酸稀土占碳酸稀土与水的重量总和的30%-40%。

所述的矿化剂，选自氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；所述的矿化剂的加入量为1～2kg矿化剂/吨碳酸稀土；

（2）焙烧：将碱式碳酸稀土进行焙烧，得氧化稀土，焙烧温度为850-940℃，焙烧时间为5-7h。

（3）球磨：将氧化稀土与水混合，加入气相法二氧化硅，湿法球磨至D50为1～3μm，然后干燥，破碎，得稀土抛光粉；

按照重量计，氧化稀土占氧化稀土与水的重量总和的30%-50%。

按照重量计，气相法二氧化硅占气相法二氧化硅与氧化稀土的重量总和的6～10%；

所述的干燥，干燥条件为80～120℃下干燥10-20h；

所述的破碎，为气流破碎或机械破碎。

术语“REO”指的是稀土氧化物（RareEarthOxide的缩写）；

术语“TREO”指的是稀土氧化物总量（TotalRareEarthOxides的缩写）

术语“CeO₂/TREO”指的是氧化铈占稀土氧化物总量的比例；

术语“D50”指的是一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%。

本发明的稀土抛光粉及其制备方法，与现在的产品相比，抛光粉中不引入容易引起划伤、环境污染等的氟，保证了抛光的精度；通过对碳酸稀土预处理，得到了特定的晶型，确保了镧以固溶体的形式存在；通过二氧化硅的引入，抑制了抛光过程中氢氧化镧的形成。本发明具有生产效率高，成本低、无污染，抛光粉的耐磨性和抛光效率高等特定，适用于集成电路、平面显示、光学玻璃等电子信息产业精密密器件的表面抛光加工

附图说明

图1为本发明的实施例1所得氧化稀土的XRD示意图。

具体实施方式

实施例1

碳酸稀土中，各个组分的质量比为：

稀土总量REO为45%；氧化铈含量（CeO₂/TREO）为62%，氧化镧含量（La₂O₃/TREO）为38%；

将上述的1000kg碳酸稀土与2000kg水混合，加入1kg氢氧化钠，搅拌后，加热至60℃，陈化5h。然后离心脱水，得碱式碳酸稀土。将碱式碳酸稀土在940℃焙烧5h，得氧化稀土450kg。将450kg氧化稀土1050kg纯水混合，加入28.7kg气相法二氧化硅，球磨至D50为1.02μm，然后在80℃下干燥20h，经气流粉碎，得所述的稀土抛光粉。该抛光粉经激光粒度仪测试结果：D₅₀=1.01μm。该抛光粉中稀土氧化物94%，二氧化硅6%。

实施例2

碳酸稀土中，各个组分的质量比为：

稀土总量REO为45%；氧化铈含量（CeO₂/TREO）为66%，氧化镧含量（La₂O₃/TREO）为34%；

将上述的1000kg碳酸稀土与2000kg水混合，加入1.5kg氢氧化钠，充分搅拌后，加热至80℃，陈化4h。然后离心脱水，得碱式碳酸稀土。将碱式碳酸稀土在900℃焙烧6h，得氧化稀土450kg。将450kg氧化稀土450kg纯水混合，加入40kg气相法二氧化硅，球磨至D50为2μm，然后在100℃下干燥15h，经气流粉碎，得所述的稀土抛光粉。该抛光粉经激光粒度仪测试结果：D₅₀=1.8μm。该抛光粉中稀土氧化物91.8%，二氧化硅8.2%。

实施例3

碳酸稀土中，各个组分的质量比为：

稀土总量REO为45%；氧化铈（CeO₂/TREO）为62%，氧化镧含量（La₂O₃/TREO）为32%，氧化镨含量（Pr₆O₁₁/TREO）为6%；

将上述的1000kg碳酸稀土与1500kg水混合，加入2kg氢氧化钠，充分搅拌后，加热至90℃，陈化3h。然后离心脱水，得碱式碳酸稀土。将碱式碳酸稀土在850℃焙烧7h，得氧化稀土450kg。将450kg氧化稀土675kg纯水混合，加入100kg气相法二氧化硅，球磨至D50为3μm，然后在120℃下干燥10h，经气流粉碎，得所述的稀土抛光粉。该抛光粉经激光粒度仪测试结果：D₅₀=2.8μm。该抛光粉中稀土氧化物90%，二氧化硅10%。

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.稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将碳酸稀土与水混合，然后加入矿化剂，在60-90℃陈化3～5h，得碱式碳酸稀土浆液，然后离心脱水；

所述的碳酸稀土选自碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种；

所述的矿化剂，选自氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；

(2)焙烧：将碱式碳酸稀土进行焙烧，得氧化稀土，焙烧温度为850-940℃，焙烧时间为5-7h；

(3)球磨：将氧化稀土与水混合，加入气相法二氧化硅，湿法球磨至D50为1～3μm，然后干燥，破碎，得稀土抛光粉，包括如下重量百分比的组分：氧化硅6～10％，稀土氧化物90～94％；所述的氧化硅为气相法白炭黑；所述的稀土氧化物为氧化镧铈或氧化镧铈镨；

所述的碳酸稀土，以碳酸稀土的稀土氧化物总量TREO为基准，各组成的质量分数含量为：

氧化铈(CeO₂/TREO) 62-66％；

氧化镧(La₂O₃/TREO) 34-38％；

氧化镨(Pr₆O₁₁/TREO) 0～6％；

碳酸稀土与水的比例，按照重量计，碳酸稀土占碳酸稀土与水的重量总和的30％-40％；所述的矿化剂的加入量为1～2kg矿化剂/吨碳酸稀土；

按照重量计，氧化稀土占氧化稀土与水的重量总和的30％-50％，气相法二氧化硅占气相法二氧化硅与氧化稀土的重量总和的6～10％。

2.据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的干燥，干燥条件为80～120℃下干燥10-20h。