CN103361030A - 一种含镨超细高精密度稀土抛光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含镨超细高精密度稀土抛光粉及其制备方法，该抛光粉作为研磨材料，含有氧化铈、氧化镧、氧化镨，稀土总量TREO在92wt％以上，其中CeO₂/TREO=60～70％、La₂O₃/TREO=30～35％、Pr₆O₁₁/TREO=2～7％、Nd₂O₃/TREO≤0.1%。为了提高抛光效果，在湿法合成工序配入了起化学作用的氟元素，所制得的稀土抛光粉能够得到较好的抛光研磨表面。本发明通过对混合氯化稀土沉淀、氟化、湿磨、焙烧得到含镨稀土抛光粉，其体积中心粒径D₅₀为0.3～1μm，具有良好的悬浮性，分散性，具有粒度分布窄，抛光研磨表面光洁度高的优点。特别适用于高精密元件的抛光。

Description

一种含镨超细高精密度稀土抛光粉及其制备方法

 

技术领域

本发明属于稀土产品制备领域，特别涉及一种含镨超细高精密度稀土抛光粉及其制备方法，制备的含镨超细高精密度稀土抛光粉具有很高的抛光精密度和极小的中心粒径，较窄的粒度分布。

背景技术

近年来，国内对稀土抛光粉的需求日益旺盛，对高端精密元件的抛光要求也原来越高，由此刺激了国内对高端抛光粉的研究。目前高级抛光粉主要应用于：液晶显示器、电子精密器件、高端光学元件、液晶玻璃基板、硬盘玻璃基板等。国内目前对白粉研究较多，白粉主要物质为氧化铈和少量的氧化镧，而对红粉的研究较少，红粉的主要物质为氧化铈、氧化镧、氧化镨和其它极少量稀土氧化物。

    低品位的氧化铈抛光粉适用于柏油抛光模的低速抛光，对化学稳定性好的光学玻璃其抛光效果尤为显著；高品位的氧化铈抛光粉适用于聚氨酯抛光模的准球心弧线摆动高速抛光。

    用于光学抛光的氧化铈粒度应在l～20μm之间，粒度过大，则容易在光学表面上造成机械损伤等疵病；粒度过小，则大大地降低了氧化铈的抛光能力。一般情况下，大粒度的氧化铈抛光粉适用于高速抛光，小粒度的氧化铈抛光粉适用于低速抛光；颗粒直径小于1μm并且均匀一致的氧化铈抛光粉特别适用于高精度光学零件的抛光。对于相对研磨硬度小的光学玻璃，氧化铈颗粒应小些；相对研磨硬度大的光学玻璃，氧化铈颗粒可大些。如大颗粒抛光粉常用于：灯饰球、水钻、烫钻等水晶玻璃等；如小颗粒抛光粉常用于：高端光学元件、液晶玻璃基板、硬盘玻璃基板等。

     如中国专利CN 101899281 A公开了一种稀土抛光粉的生产方法，用氯化镧铈镨钕溶液，与硫酸铵、硅氟酸，煮沸，加碳酸氢铵沉淀，再煮沸，焙烧，分级，烘干，再分级。产品制备工序复杂，且产品中心粒度为5μm～7μm较大，在应用中会划伤被抛物的研磨表面，只适用于工件的粗抛光，如果想提高工件的表面光洁度还需要在后续工序进行精磨。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种含镨超细高精密度稀土抛光粉及其制备方法，本发明通过对混合氯化稀土沉淀、氟化、湿磨、焙烧得到含镨稀土抛光粉，其体积中心粒径D₅₀为0.3～1μm，具有良好的悬浮性和分散性，具有粒度分布窄、抛光研磨表面光洁度高的优点。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种含镨超细高精密度稀土抛光粉，所述稀土抛光粉的稀土总重量TREO≥92%，其中CeO₂/TREO=60～70％、La₂O₃/TREO=30～35％、Pr₆O₁₁/TREO=2～7％、Nd₂O₃/TREO ≤0.1% ；所述稀土抛光粉体积中心粒径D50=0.3～1μm，氟的含量占抛光粉质量百分比为4%～10%。

    本发明同时提供了一种所述的含镨超细高精密度稀土抛光粉的制备方法，具体步骤为：

1）、按CeO₂/TREO=60～70％、La₂O₃/TREO=30～35％、Pr₆O₁₁/TREO=2～7％比例分别取铈、镧、镨的盐溶液，与水混合制备成含镨稀土盐溶液备用；

2）、将步骤1）中制得的含镨稀土盐溶液升温40℃～60℃，在充分搅拌的情况下，加入沉淀剂溶液进行沉淀，至pH=6停止加入沉淀剂；

3）、步骤2）的沉淀完成后，在40℃～60℃下，进行陈化0.2～1h，然后将得到的混合碳酸稀土悬浮液经真空抽滤，滤饼重新分散于40℃～60℃去离子水中，搅拌均匀再次抽滤去除溶液中的氯化铵等可溶性杂质；

4）、将制备的混合碳酸稀土沉淀加水调浆后与氟化剂反应，使混合稀土沉淀氟化，然后在50℃～70℃下，进行陈化0.5～1.5h，经真空过滤系统过掉水份，即得到氟碳酸稀土；然后在烘干箱中60℃～100℃，烘干时间24h，得到含镨抛光粉前驱体；

    5）、将步骤4）制得的含镨抛光粉前驱体过100目筛，然后进行焙烧，温度控制在400℃～1000℃焙烧，焙烧时间为6～8h，焙烧后，物料用水进行调浆，湿磨0.5小时，转速300r/min，过500目筛进行分级，再用电热干燥箱在140℃下经过24 小时烘去水分，获得符合粒度要求的稀土抛光粉。

   本发明制备方法中，含镨混合稀土盐溶液为氯化稀土、硝酸稀土或硫酸稀土溶液中的一种或一种以上混合溶液，其稀土浓度REO 为100～250g/L。

本发明制备方法中，沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸铵或碳酸氢钠，配成浓度为250～350g/L 的溶液，由于溶液极易反应且可以控制流速达到控制沉淀的速度，并控制晶体晶粒的成长，沉淀时间控制在0.5～1.5h之间。

   本发明制备方法中，所述氟化剂为氢氟酸、氟硅酸或氟化铵；氟化反应温度为50℃～70℃，0.5～1h 反应完毕。

   本发明制备方法中，步骤5）中湿磨条件为含镨混合稀土以氧化物计与水的重量比为1:（2.5～5）。

本发明制备方法中，步骤5）中焙烧条件为在温度400℃～500℃保温1～2h，再升温至900℃～1000℃保温3～6小时。

本发明制备的抛光粉作为研磨材料，含有氧化铈、氧化镧、氧化镨，稀土总量TREO在92wt％以上，其中CeO₂/TREO=60～70％、La₂O₃/TREO=30～35％、Pr₆O₁₁/TREO=2～7％、Nd₂O₃/TREO ≤0.1%。为了提高抛光效果，在湿法合成工序配入了起化学作用的氟元素，所制得的稀土抛光粉能够得到较好的抛光研磨表面。本发明通过对混合氯化稀土沉淀、氟化、湿磨、焙烧得到含镨稀土抛光粉，其体积中心粒径D₅₀为0.3～1μm，具有良好的悬浮性和分散性，具有粒度分布窄、抛光研磨表面光洁度高的优点。

本发明制备的含镨超细高精密度稀土抛光粉，其特点在于激光衍射法测得体积中位粒径D50为0.5～1μm，焙烧后稀土抛光粉中出现氟氧化镧相，氟氧化镧对于细化晶粒有极其重要的作用，镨固溶于氧化铈中，镨的掺入有利于提高抛光粉的硬度和密度。由于镨的引入引起了晶体的缺陷增加，总体缺陷能增加，产生更多的具有较大化学活性的新生面，有利于抛光粉抛失量的增加。因而，本发明的抛光粉具有产品粒度小，分布窄但密度大且悬浮性好的特点，该抛光粉特别适用于高精密元件的抛光。

附图说明

图1 为实施例1 制备的抛光粉的X衍射谱图。

图2 为实施例1 制备的抛光粉粒度分布图。

图3 为实施例2 制备的抛光粉粒度分布图。

具体实施方式

实施例1                                                                                   

取222.1g/l氯化镧溶液331.4ml，195.4g/l氯化铈溶液735.7ml，121.4g/l氯化镨溶液104.2ml混合。其中，CeO₂/TREO=62.5%，La₂O₃/TREO=32.0%，Pr₆O₁₁/TREO=5.5%。将混合氯化稀土溶液加去离子水至1.5L，并于水浴中预热50℃。再加入50℃饱和碳酸氢铵溶液至溶液的pH=6，停止滴加，反应完全后在50℃下，进行陈化20分钟后经真空抽滤，滤饼重新分散于50℃去离子水中搅拌均匀再次抽滤去除溶液中的氯化铵。

混合碳酸稀土加水调浆后加入34.5ml 氢氟酸（40%），于50℃反应0.5h 后，于50℃陈化1h，经真空过滤系统过掉水份，在烘干箱中80℃，烘干时间24小时，得到抛光粉前驱体。将制得的含镨抛光粉前驱体过100目筛，然后进行焙烧，温度控制在500℃焙烧保温2h，再提高温度至950℃保温5h，焙烧后，加水500ml进行调浆，湿磨0.5小时，转速300r/min，过500目筛进行分级，再用电热干燥箱在140℃下经过24小时烘去水分，获得符合粒度要求的稀土抛光粉。

测得含镨抛光粉，其X衍射谱图如图1所示。D50=0.35μm，D100=3.2μm，粒度分布见图2。松装密度=1.000g/cm³，真实密度=2.244g/cm³。

实施例 2

取222.1g/l氯化镧溶液331.4ml，195.4g/l氯化铈溶液771.0ml，121.4g/l氯化镨溶液47.3ml混合。其中，CeO₂/TREO=65.5%，La₂O₃/TREO=32.0%，Pr₆O₁₁/TREO=2.5%。将混合氯化稀土溶液加去离子水至1.8L，并于水浴中预热60℃。再加入60℃饱和碳酸铵溶液至溶液的pH=6，停止滴加，反应完全后在60℃下，进行陈化40分钟后经真空抽滤，滤饼重新分散于60℃去离子水中搅拌均匀再次抽滤去除溶液中的氯化铵。

混合碳酸稀土加水调浆后加入37.4ml氢氟酸（40%），于60℃反应0.5h 后于50℃陈化0.8h，经真空过滤系统过掉水份，在烘干箱中100℃，烘干时间24小时，得到抛光粉前驱体。将制得的含镨抛光粉前驱体过100目筛，进行焙烧，温度控制在400℃焙烧保温2h再提高温度至960℃保温5h，焙烧后，加水600ml进行调浆，湿磨0.5小时，转速350r/min，然后过500目筛进行分级，再用电热干燥箱在120℃下经过24小时烘去水分，获得符合粒度要求的稀土抛光粉。

测得含镨抛光粉的D50=0.834μm，D100=3.2μm，粒度分布见图3。松装密度=0.603g/cm³，真实密度=1.450g/cm³。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种含镨超细高精密度稀土抛光粉，其特征在于：所述稀土抛光粉的稀土总重量TREO≥92%，其中CeO₂/TREO=60～70％、La₂O₃/TREO=30～35％、Pr₆O₁₁/TREO=2～7％、Nd₂O₃/TREO ≤0.1% ；所述稀土抛光粉体积中心粒径D50=0.3～1μm，氟的含量占抛光粉质量百分比为4%～10%。

2.   权利要求1所述的含镨超细高精密度稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

1）、按CeO₂/TREO=60～70％、La₂O₃/TREO=30～35％、Pr₆O₁₁/TREO=2～7％比例分别取铈、镧、镨的盐溶液，与水混合制备成含镨稀土盐溶液备用；

2）、将步骤1）中制得的含镨稀土盐溶液升温40℃～60℃，在充分搅拌的情况下，加入沉淀剂溶液进行沉淀，至pH=6停止加入沉淀剂；

3）、步骤2）的沉淀完成后，在40℃～60℃下，进行陈化0.2～1h，然后将得到的混合碳酸稀土悬浮液经真空抽滤，滤饼重新分散于40℃～60℃去离子水中，搅拌均匀再次抽滤去除溶液中的氯化铵等可溶性杂质；

4）、将制备的混合碳酸稀土沉淀加水调浆后与氟化剂反应，使混合稀土沉淀氟化，然后在50℃～70℃下，进行陈化0.5～1.5h，经真空过滤系统过掉水份，即得到氟碳酸稀土；然后在烘干箱中60℃～100℃，烘干时间24h，得到含镨抛光粉前驱体；

5）、将步骤4）制得的含镨抛光粉前驱体过100目筛，然后进行焙烧，温度控制在400℃～1000℃焙烧，焙烧时间为6～8h，焙烧后，物料用水进行调浆，湿磨0.5小时，转速300r/min，过500目筛进行分级，再用电热干燥箱在140℃下经过24 小时烘去水分，获得符合粒度要求的稀土抛光粉。

3.  如权利要求2 所述的含镨超细高精密度稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，含镨混合稀土盐溶液为氯化稀土、硝酸稀土或硫酸稀土溶液中的一种或一种以上混合溶液，其稀土浓度REO 为100～250g/L。

4.如权利要求2 所述的含镨超细高精密度稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸铵或碳酸氢钠，配成浓度为250～350g/L 的溶液，由于溶液极易反应且可以控制流速达到控制沉淀的速度，并控制晶体晶粒的成长，沉淀时间控制在0.5～1.5h之间。

5.   如权利要求2所述的含镨超细高精密度稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述氟化剂为氢氟酸、氟硅酸或氟化铵；氟化反应温度为50℃～70℃，0.5～1h 反应完毕。

6.   如权利要求2 所述的含镨超细高精密度稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中湿磨条件为含镨混合稀土以氧化物计与水的重量比为1:（2.5～5）。

7.如权利要求2 所述的含镨超细高精密度稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，步骤5）中焙烧条件为在温度400℃～500℃保温1～2h，再升温至900℃～1000℃保温3～6小时。

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