CN115340824B - 一种铈系研磨抛光材料的制备方法 - Google Patents

一种铈系研磨抛光材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115340824B
CN115340824B CN202110529309.XA CN202110529309A CN115340824B CN 115340824 B CN115340824 B CN 115340824B CN 202110529309 A CN202110529309 A CN 202110529309A CN 115340824 B CN115340824 B CN 115340824B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cerium
roasting
polishing
rare earth
grinding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110529309.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115340824A (zh
Inventor
杨娟玉
王宁
黄小卫
郑媛媛
冯宗玉
谭显民
张振羽
韩慧晴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei Xiongan Rare Earth Functional Material Innovation Center Co ltd
Grirem Advanced Materials Co Ltd
Original Assignee
Hebei Xiongan Rare Earth Functional Material Innovation Center Co ltd
Grirem Advanced Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei Xiongan Rare Earth Functional Material Innovation Center Co ltd, Grirem Advanced Materials Co Ltd filed Critical Hebei Xiongan Rare Earth Functional Material Innovation Center Co ltd
Priority to CN202110529309.XA priority Critical patent/CN115340824B/zh
Publication of CN115340824A publication Critical patent/CN115340824A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115340824B publication Critical patent/CN115340824B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铈系研磨抛光材料的制备方法。其特征在于以复合碳酸稀土(表述为RE2O3·3CO2·xH2O)为原料，经过焙烧处理为RE2O3·aCO2·bH2O，再经过氟化、焙烧、破碎、分级中至少2道工序制备铈系研磨抛光材料。通过控制原料焙烧处理工序的温度、时间以及气氛等可实现铈系研磨抛光材料颗粒大小及分布的精确调控。实现尺寸均一、形貌一致研磨抛光材料制备的同时，降低破碎分级工序设备要求及作业难度，降低生产成本。

Description

一种铈系研磨抛光材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铈系研磨抛光材料的制备方法，属于稀土材料制备领域。
背景技术
历史上最早使用的玻璃表面研磨抛光材料以氧化铁为主，但它存在研磨抛光速率慢、光洁度低、铁锈色污染无法消除等不足。与传统研磨抛光材料相比，主要成分为氧化铈的铈系研磨抛光材料粒度均匀、硬度适中、效率高、精度好、寿命长且操作清洁环保，逐渐成为玻璃研磨抛光的首选，被广泛应用于平板玻璃、电子玻璃、光学玻璃、液晶玻璃基板以及透镜、棱镜、镜头等精密光学元件的加工。
铈系研磨抛光材料生产工艺可以分为两大类，一是稀土固体原料焙烧法，以包头、冕宁或微山等地的高品位氟碳铈精矿为原料，直接进行化学和物理加工处理。二是以稀土可溶性盐为原料的沉淀焙烧法，这种方法通常包括共沉淀合成碳酸稀土、氟化、焙烧、破碎、分级等工序。目前，铈系研磨抛光材料主要以沉淀焙烧法生产，其优点在于原料易获得，工艺废弃物少，污染少，焙烧过程易于控制，生产的研磨抛光材料密度、硬度适宜，化学活性高，悬浮性好，可以满足液晶显示器玻璃基板、高精密光学镜头等高端应用的需求。但沉淀合成的碳酸稀土颗粒大而密实，导致沉淀焙烧法生产铈系研磨抛光材料时，氟化、焙烧、破碎工序均易产生不均匀问题，具体表现为部分颗粒生长不足，二次颗粒烧结团聚，粒度分布宽，大颗粒数量高等，影响铈系研磨抛光材料使用性能。此外，为获得高质量的抛光表面，铈系研磨抛光材料对粒度分布要求很高，因此生产过程中破碎分级工序至关重要，往往在设备投资和生产成本中占据较大比重。
鉴于以上情况，本发明公开了一种铈系研磨抛光材料的制备方法。其特征在于以复合碳酸稀土(表述为RE2O3·3CO2·xH2O)为原料，经过焙烧处理为RE2O3·aCO2·bH2O(a＜3，b＜x)，再经过氟化、焙烧、破碎、分级中至少2道工序制备铈系研磨抛光材料。通过控制原料焙烧处理工序的温度、时间以及气氛等可实现铈系研磨抛光材料颗粒大小及分布的精确调控。实现尺寸均一、形貌一致研磨抛光材料制备的同时，降低破碎分级工序设备要求及作业难度，降低生产成本。
发明内容
为制得使用性能优良的铈系研磨抛光材料，本发明旨在优化生产成本的同时提升研磨抛光材料颗粒形貌一致性以及粒度均一性。为解决上述问题，本发明采用了如下的技术方案。
一种铈系研磨抛光材料的制备方法。其特征在于以含有复合碳酸稀土(表述为RE2O3·3CO2·xH2O)为原料，并将RE2O3·3CO2·xH2O在含有质量百分比为0.5％–50.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为0.5％–50.0％的水蒸气(H2O)和载气的气氛中，在300℃-700℃温度下，焙烧处理2h-24h，使原料碳酸稀土部分分解，获得具有RE2O3·aCO2·bH2O组成的焙烧产物。随后该产物再经过氟化、焙烧、破碎、分级中至少2道工序制备铈系研磨抛光材料。
为满足铈系研磨抛光材料成分要求，原料复合碳酸稀土应具有化学通式RE2O3·3CO2·xH2O，其中Re2O3至少包含氧化铈和氧化镧，且二者合计质量占RE2O3的90％以上。原料复合碳酸稀土可以是粉末，也可以是湿的浆料，其中x≤8。
从稀土矿石分离原料经沉淀合成的复合碳酸稀土颗粒经常大而密实，需要额外破碎工序，且复合碳酸稀土颗粒破碎时易粘连以致难以得到破碎均匀的颗粒，易引起后续氟化、焙烧、破碎等工序不均匀问题，并增加破碎、分级工序的技术难度及生产成本。因此，改善复合碳酸稀土颗粒形貌对制备高质量铈系研磨抛光材料至关重要。
复合碳酸稀土(RE2O3·3CO2·xH2O)在高温时发生分解，生成二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)，同时发生晶体结构转化。随热处理时间延长，RE2O3晶体结晶性逐渐提高、晶粒逐渐长大。高温处理复合碳酸稀土时气氛中存在二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)会抑制其分解，导致形成分解不完全的RE2O3·aCO2·bH2O(0＜a＜3，0≤b＜7)，并进一步阻碍RE2O3晶体结构衍化及生长，形成具有较高缺陷浓度的过渡结构。这种结构在受到外力作用时容易沿缺陷位置产生解理面，因此较复合碳酸稀土更容易破碎细化，有利于提高破碎工序一致性并降低破碎工序设备要求及工艺难度。此外，较高的缺陷浓度有利于氟化反应时氟离子在晶体结构内扩散、迁移，有利于提高氟化工序的均匀性。
如上所述，复合碳酸稀土(RE2O3·3CO2·xH2O)分解同时受温度、处理时间和气氛中二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)分压的影响。温度过低时，无法提供足够的能量使复合碳酸稀土分解。温度过高时，即使受到气氛中氧化碳(CO2)与水蒸气(H2O)的抑制，复合碳酸稀土仍会继续完成分解，因此原料焙烧工序温度不宜过高，优选为300℃-700℃。处理时间是另一决定复合碳酸稀土分解程度的关键因素，本发明中合理的处理时间为2h-24h。
在确定的温度及时间下，二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)分压是调控焙烧产物组成、结构的关键。当二氧化碳(CO2)分压较高时，碳酸根分解受到抑制，产物RE2O3·aCO2·bH2O可获得较高的a值，同理当水蒸气(H2O)分压较高时，结晶水分解受到抑制，产物RE2O3·aCO2·bH2O可获得较高的b值。复合碳酸稀土分解产生的二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)可能影响气氛。因此，使用空气、氮气、氩气中的一种或多种作为载气，以流动气氛焙烧处理复合碳酸稀土。
合理调节处理温度、时间及二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)分压，可以实现RE2O3·aCO2·bH2O中a、b的精确控制，并由此调节焙烧产物微观结构，实现铈系研磨抛光材料颗粒大小及分布调控，实现高品质材料制备。
焙烧产物RE2O3·aCO2·bH2O中RE2O3所占比例可作为其分解程度的衡量指标，并间接反映焙烧产物结构，对生产控制具有指导意义。焙烧产物RE2O3·aCO2·bH2O中RE2O3所占比例应当控制在80.0-99.9％，以获得最优结构。
上述方法得到的焙烧产物进一步与固体氟化铵、氟化氢铵、氟化钠、氟化镧、氟化铈等混合进行固相氟化，或与氢氟酸、氟化铵溶液、氟化氢铵溶液、氟化钠溶液混合进行液相氟化。上述焙烧产物中较高的缺陷浓度有利于氟离子在晶体中迁移、扩散，形成均匀分布，从而提高氟化均匀度。
氟化后的产物还需要进行高温处理以获得铈系研磨抛光材料所需物相。焙烧温度应控制在700-1100℃，时间为2h-48h。过高的焙烧温度或过长的焙烧时间会导致材料结晶性过度提高，减低缺陷浓度，抵消此前处理的效果。焙烧后获得的产物还需要进行破碎分级处理。由于进行了复合碳酸稀土的焙烧处理，使得材料颗粒更容易破碎、细化，因此本发明所述制备方法中不需要特殊的破碎、分级设备或工艺，采用气流磨、射流分级机、机械磨、砂磨机等均可以获得良好的粒度分布。经由该方法制备的铈系研磨抛光材料颗粒具有类球形形貌。
进一步的，经由该方法制备的铈系研磨抛光材料颗粒最大直径(Dmax)＜6μm。
进一步的，经由该方法制备的铈系研磨抛光材料中氟氧化镧质量占全部含氟物质总质量的90％以上。
进一步的，所述含氟物质是氟氧化镧，氟化镧，氟化铈，二氟化镧，二氟化铈，氟化镨中的一种或几种。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值，以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
本发明的优点如下：
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，其特征在于以复合碳酸稀土(表述为RE2O3·3CO2·xH2O)为原料，经过焙烧处理为RE2O3·aCO2·bH2O(a＜3，b＜x)，使其具有易破碎、易氟化的特点。并且，通过控制焙烧温度、时间、气氛等参数可调控RE2O3·aCO2·bH2O组成、结构，并实现铈系研磨抛光材料颗粒大小及分布的精确控制。采用本发明方法可以实现尺寸均一、形貌一致的铈系研磨抛光材料制备，同时可降低破碎分级工序设备要求及作业难度，降低生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施例1所得铈系研磨抛光材料扫描电镜照片。
图2示出本发明实施例2所得铈系研磨抛光材料扫描电镜照片。
图3示出本发明对比例所得铈系研磨抛光材料扫描电镜照片。
图4本发明所述一种铈系研磨抛光材料制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将主成分为(Ce,La)2O3·3CO2·8H2O的复合碳酸稀土粉料放入气氛焙烧窑中；往气氛焙烧窑中通入质量百分比为20.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为20.0％的水蒸气(H2O)和载气(N2)的气氛，设置焙烧温度为300℃，焙烧时长为5h，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La)2O3·1.5CO2·H2O，其中(Ce,La)2O3质量占全部质量的80.0％。
2)高温热处理得到的产物进一步与1mol/L的氢氟酸混合进行氟化；
3)氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，1000℃焙烧8h；
4)焙烧后获得的产物经气流磨破碎分级处理得到铈系研磨抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数(TREO)为92.24wt％，氧化铈含量为60.03wt％，氧化镧含量为32.02wt％，氟含量为5.94wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的92％。该抛光粉的D10为0.15μm，D50为1.05μm，Dmax为4.48μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为0.98，如表1所示。图1为本实施例制备铈系研磨抛光材料的扫描电镜图，由图可知其形貌为类球形，均一性好。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到480nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.18μm，粗糙度Ra为8nm。
实施例2
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将主成分为(Ce,La)2O3·3CO2·4H2O的复合碳酸稀土粉料放入气氛焙烧窑中；往气氛焙烧窑中通入质量百分比为22.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为18.0％的水蒸气(H2O)和载气(N2)的气氛，设置焙烧温度为310℃，焙烧时长为6h，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La)2O3·CO2·0.5H2O，其中(Ce,La)2O3质量占全部质量的86.1％。
2)高温热处理得到的产物进一步与1mol/L的氢氟酸混合进行氟化；
3)氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，900℃焙烧15h；
4)焙烧后获得的产物经气流磨破碎分级处理得到铈系研磨抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数(TREO)为93.59wt％，氧化铈含量为61.03wt％，氧化镧含量为31.45wt％，氟含量为5.38wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的99％。该抛光粉的D10为0.41μm，D50为1.52μm，Dmax为4.64μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为0.96，如表1所示。图2为本实施例制备铈系研磨抛光材料的扫描电镜图，由图可知其形貌为类球形，均一性好。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到520nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.16μm，粗糙度Ra为6nm。
实施例3
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)采用与实施例2中相同的焙烧参数，将主成分为(Ce,La)2O3·3CO2·4H2O的复合碳酸稀土粉料放入气氛焙烧窑中；往气氛焙烧窑中通入质量百分比为22.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为18.0％的水蒸气(H2O)和载气(N2)的气氛，设置焙烧温度为310℃，焙烧时长为6h，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La)2O3·CO2·0.5H2O，其中(Ce,La)2O3质量占全部质量的86.1％。
2)高温热处理得到的产物进一步与氟化氢铵混合进行氟化；
3)氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，950℃焙烧10h；
4)焙烧后获得的产物经破碎分级处理得到铈系研磨抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数(TREO)为92.89wt％，氧化铈含量为60.03wt％，氧化镧含量为32.23wt％，氟含量为4.95wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的97％。该抛光粉的D10为0.34μm，D50为1.41μm，Dmax为4.54μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为1.02，形貌为类球形。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到550nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.12μm，粗糙度Ra为1nm。
实施例4
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)采用与实施例2、3中相同的焙烧参数，将主成分为(Ce,La)2O3·3CO2·4H2O的复合碳酸稀土粉料放入气氛焙烧窑中；往气氛焙烧窑中通入质量百分比为22.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为18.0％的水蒸气(H2O)和载气(N2)的气氛，设置焙烧温度为310℃，焙烧时长为6h，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La)2O3·CO2·0.5H2O，其中(Ce,La)2O3质量占全部质量的86.1％。
2)采用与实施例3相同的氟化参数，将高温热处理得到的产物进一步与氟化氢铵混合进行氟化；
3)采用与实施例3相同的焙烧参数，氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，950℃焙烧10h；
4)焙烧后获得的产物经机械磨破碎，并射流分级处理得到铈系研磨抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数(TREO)为93.03wt％，氧化铈含量为59.88wt％，氧化镧含量为32.23wt％，氟含量为4.78wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的97％。该抛光粉的D10为0.48μm，D50为1.51μm，Dmax为5.01μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为1.02，形貌为类球形。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到550nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.14μm，粗糙度Ra为3nm。
实施例5
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将主成分为(Ce,La)2O3·3CO2·4H2O的复合碳酸稀土粉料放入回转窑中；往回转窑中通入质量百分比为22.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为18.0％的水蒸气(H2O)和载气(N2)的气氛，设置焙烧温度为350℃，焙烧时长为3h，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La)2O3·1.5CO2，其中(Ce,La)2O3质量占全部质量的83.2％。
2)采用与实施例3相同的氟化参数，将高温热处理得到的产物进一步与氟化氢铵混合进行氟化；
3)采用与实施例3相同的焙烧参数，氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，950℃焙烧10h；
4)焙烧后获得的产物经气流磨破碎分级处理得到铈系研磨抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数(TREO)为92.78wt％，氧化铈含量为60.37wt％，氧化镧含量为31.98wt％，氟含量为5.03wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的96％。该抛光粉的D10为0.33μm，D50为1.17μm，Dmax为4.01μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为0.83，形貌为类球形。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到550nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.12μm，粗糙度Ra为6nm。
实施例6
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将主成分为(Ce,La)2O3·3CO2·4H2O复合碳酸稀土粉料放入气氛焙烧窑中；往气氛焙烧窑中通入质量百分比为22.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为18.0％的水蒸气(H2O)和载气(N2)的气氛，设置焙烧温度为310℃，焙烧时长为36h，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La)2O3·0.2CO2，其中(Ce,La)2O3质量占全部质量的97.4％。
2)采用与实施例3相同的氟化参数，将高温热处理得到的产物进一步与氟化氢铵混合进行氟化；
3)采用与实施例3相同的焙烧参数，氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，950℃焙烧10h；
4)焙烧后获得的产物经机械磨破碎，并射流分级处理得到铈系研磨抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数(TREO)为93.43wt％，氧化铈含量为60.12wt％，氧化镧含量为32.14wt％，氟含量为4.42wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的96％。该抛光粉的D10为0.78μm，D50为1.58μm，Dmax为5.78μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为1.05，形貌为类球形。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到600nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.14μm，粗糙度Ra为8nm。
实施例7
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将含有主成分为(Ce,La,Pr)2O3·3CO2·8H2O复合碳酸稀土的含水浆料放入气氛焙烧窑中；往气氛焙烧窑中通入质量百分比为1.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为1.0％的水蒸气(H2O)和载气(空气)的气氛，设置焙烧温度为650℃，焙烧时长为10min，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La,Pr)2O3·0.1CO2，其中(Ce,La,Pr)2O3质量占全部质量的98.5％。
2)采用与实施例3相同的氟化参数，将高温热处理得到的产物进一步与氟化氢铵混合进行氟化；
3)采用与实施例3相同的焙烧参数，氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，950℃焙烧10h；
4)焙烧后获得的产物经机械磨破碎，并射流分级处理得到铈系研磨抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数量(TREO)为95.43wt％，氧化铈含量为61.55wt％，氧化镧含量为30.06wt％，氧化镨含量为3.63wt％，氟含量为4.18wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的97％。该抛光粉的D10为0.45μm，D50为1.27μm，Dmax为5.44μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为1.00，形貌为类球形。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到600nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.14μm，粗糙度Ra为1nm。
实施例8
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将含有主成分为(Ce,La,Pr)2O3·3CO2·4H2O复合碳酸稀土的含水浆料放入气氛焙烧窑中；往气氛焙烧窑中通入质量百分比为1.0％的二氧化碳(CO2)、质量百分比为1.0％的水蒸气(H2O)和载气(N2气)的气氛，设置焙烧温度为450℃，焙烧时长为10min，高温处理产物经热重分析和X射线衍射分析为(Ce,La,Pr)2O3·0.5CO2，其中(Ce,La,Pr)2O3质量占全部质量的92.7％。
2)采用与实施例3相同的氟化参数，将高温热处理得到的产物进一步与氟化氢铵混合进行氟化；
3)采用与实施例3相同的焙烧参数，氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，950℃焙烧10h；
4)焙烧后获得的产物经机械磨破碎，并射流分级处理得到铈系复合抛光粉，其中全部稀土氧化物总质量分数(TREO)为92.78wt％，氧化铈含量为67.43wt％，氧化镧含量为23.64wt％，氧化镨含量为1.21wt％，氟含量为3.47wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的95％。该抛光粉的D10为0.41μm，D50为1.39μm，Dmax为5.64μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为1.07，形貌为类球形。
5)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到610nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.14μm，粗糙度Ra为5nm。
对比例
一种铈系研磨抛光材料的制备方法，包括如下步骤：
1)采用与实施例3相同的氟化参数，将主成分为(Ce,La)2O3·3CO2·4H2O的复合碳酸稀土与氟化氢铵混合进行氟化；
2)采用与实施例3相同的焙烧参数，氟化后的产物在高温气氛焙烧窑中，950℃焙烧10h；
3)焙烧后获得的产物经机械磨破碎，并射流分级处理得到铈系复合抛光粉，其中稀土氧化物总量TREO为92.96wt％，氧化铈含量为59.78wt％，氧化镧含量为32.46wt％，氟含量为4.98wt％，氟氧化镧质量为全部含氟物质总质量的72％。该抛光粉的D10为0.17μm，D50为1.21μm，Dmax为6.48μm，粒度分布(D90-D10)/(2D50)为2.11。图3为本对比例制备铈系研磨抛光材料的扫描电镜图，由图可知其形貌为不规则块状，均一性较差。
4)将得到的铈系复合抛光粉经过调浆，对平板玻璃进行研抛测试，其抛光速率达到400nm/min，玻璃表面波纹度Wa为0.14μm，粗糙度Ra为15nm。
表1各实施例、对比例中抛光材料粒度分布
对比实施例1-8与对比例可以明显看到，采用本发明所述制备方法获得的铈系研磨材料粒度均一性更好，且使用性能更优。对比实施例2与实施例3可以看出，本发明所述制备方法无论采用何种氟化方法均可得到粒度均匀一致的铈系研磨材料。对比实施例3与实施例4可以看出，本发明所述制备方法无论采用何种破碎分级方法均可得到粒度均匀一致的铈系研磨材料，这有利于减少铈系抛光材料生产设备投资，降低生产成本。铈系对比实施例1-5与实施例6可以看出，当原料焙烧时间超出优选范围(0.5-24h)，但仍在本发明所述制备方法要求范围内(0.5-36h)时，经由本发明所述制备方法得到的铈系研磨材料仍然具有较好的粒度分布，但颗粒较大，不利于表面精细加工。

Claims (14)

1.一种铈系研磨抛光材料的制备方法，其特征在于以含有RE2O3·3CO2·xH2O的复合碳酸稀土为原料，经过焙烧工序处理为RE2O3·aCO2·bH2O，再经过氟化、焙烧、破碎、分级中至少2道工序制备铈系研磨抛光材料，其中，x≤8，a＜3，b＜x， RE为包括Ce元素的至少一种稀土元素；
其中，焙烧工序步骤如下：
将含有复合碳酸稀土原料置于可控制气氛的焙烧炉中，在包含质量百分比为0.5%-50.0%的二氧化碳（CO2）和质量百分比为0.5%-50. 0%的水蒸气（H2O）以及载气的气氛中，在200℃-900℃温度下焙烧处理1-36小时，使原料复合碳酸稀土部分分解，得到RE2O3·aCO2·bH2O。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于RE2O3至少包含氧化铈和氧化镧，且二者合计质量占RE2O3的90%以上。
3.权利要求1所述的制备方法，其特征在于载气是空气、氮气、氩气中的一种或多种。
4.权利要求1所述的制备方法，其特征在于经过氟化工序之后的焙烧工序中：焙烧温度为700-1100℃。
5.权利要求1所述的制备方法，其特征在于经过氟化工序之后的焙烧工序中：焙烧时间为2-24h。
6.权利要求1所述的制备方法，其特征在于RE2O3·aCO2·bH2O，0＜a＜3，0≤b＜7。
7.权利要求1所述的制备方法，其特征在于RE2O3·aCO2·bH2O中RE2O3质量分数为80.0-99.9%。
8.权利要求1所述的制备方法，其特征在于氟化工序步骤为将焙烧得到的RE2O3·aCO2·bH2O与含氟化学物质进行混合。
9.权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的含氟化学物质是氢氟酸、氟化铵或其溶液、氟化氢铵或其溶液、氟化钠或其溶液、氟化镧、氟化铈中的一种或多种。
10.权利要求1所述的制备方法，其特征在于焙烧工序中，焙烧温度为300℃-700℃，焙烧时间为2-24h。
11.权利要求1所述的制备方法，其特征在于经由该方法制备的铈系研磨抛光材料颗粒具有类球形形貌。
12.权利要求1所述的制备方法，其特征在于经由该方法制备的铈系研磨抛光材料颗粒最大直径（Dmax）＜6μm。
13.权利要求1所述的制备方法，其特征在于经由该方法制备的铈系研磨抛光材料中氟氧化镧质量占全部含氟物质总质量的90%以上。
14.权利要求13所述的制备方法，其特征在于所述含氟物质是氟氧化镧，氟化镧，氟化铈，二氟化镧，二氟化铈，氟化镨中的一种或几种。
CN202110529309.XA 2021-05-14 2021-05-14 一种铈系研磨抛光材料的制备方法 Active CN115340824B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110529309.XA CN115340824B (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种铈系研磨抛光材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110529309.XA CN115340824B (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种铈系研磨抛光材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115340824A CN115340824A (zh) 2022-11-15
CN115340824B true CN115340824B (zh) 2024-02-06

Family

ID=83946857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110529309.XA Active CN115340824B (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种铈系研磨抛光材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115340824B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5952125A (en) * 1997-07-21 1999-09-14 Nanogram Corporation Batteries with electroactive nanoparticles
CN1372587A (zh) * 2000-05-16 2002-10-02 三井金属鉱业株式会社 铈基磨料、其原料及其制备方法
JP2004339336A (ja) * 2003-05-15 2004-12-02 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd セリウム系研摩材及びセリウム系研摩材の製造方法
CN102816554A (zh) * 2012-09-05 2012-12-12 甘肃联合新稀土材料有限公司 一种含氟、磷的稀土抛光粉的制备方法
CN103361030A (zh) * 2013-07-23 2013-10-23 内蒙古科技大学 一种含镨超细高精密度稀土抛光粉及其制备方法
CN104117682A (zh) * 2013-04-27 2014-10-29 北京有色金属研究总院 一种制备粒度可控窄分布稀土氧化物的方法
CN106675417A (zh) * 2016-12-21 2017-05-17 安徽中创电子信息材料有限公司 一种球形氟氧化镧铈稀土抛光液及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5952125A (en) * 1997-07-21 1999-09-14 Nanogram Corporation Batteries with electroactive nanoparticles
CN1372587A (zh) * 2000-05-16 2002-10-02 三井金属鉱业株式会社 铈基磨料、其原料及其制备方法
JP2004339336A (ja) * 2003-05-15 2004-12-02 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd セリウム系研摩材及びセリウム系研摩材の製造方法
CN102816554A (zh) * 2012-09-05 2012-12-12 甘肃联合新稀土材料有限公司 一种含氟、磷的稀土抛光粉的制备方法
CN104117682A (zh) * 2013-04-27 2014-10-29 北京有色金属研究总院 一种制备粒度可控窄分布稀土氧化物的方法
CN103361030A (zh) * 2013-07-23 2013-10-23 内蒙古科技大学 一种含镨超细高精密度稀土抛光粉及其制备方法
CN106675417A (zh) * 2016-12-21 2017-05-17 安徽中创电子信息材料有限公司 一种球形氟氧化镧铈稀土抛光液及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115340824A (zh) 2022-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6493207B2 (ja) 酸化セリウム研磨材の製造方法
CN111566179B (zh) 用于实施材料去除操作的组合物及其形成方法
KR102090494B1 (ko) 세륨계 연마재 및 그 제조 방법
CN114988886B (zh) 可低温烧结的高纯α-氧化铝粉的制备方法
WO2012101871A1 (ja) 研磨材微粒子及びその製造方法
WO1990008744A1 (en) Alumina ceramic, abrasive material, and production thereof
JP2003040615A (ja) 微粒αアルミナ粉末およびその製造方法
KR100560223B1 (ko) 고정도 연마용 금속 산화물 분말 및 이의 제조방법
CN111393998B (zh) 一种镧铈改性氧化铝复合抛光粉的制备方法
US11472743B2 (en) Sintered zircon beads
Liu et al. Effect of ammonium carbonate to metal ions molar ratio on synthesis and sintering of Nd: YAG nanopowders
CN112110485A (zh) 一种钇稳定氧化锆陶瓷纳米粉体及其制备方法和应用
CN115340824B (zh) 一种铈系研磨抛光材料的制备方法
JP2002029742A (ja) 希土類金属酸化物粉末及びその製造方法
CN112500801A (zh) 一种铈基稀土抛光粉及其制备方法和应用
Pei et al. Evolution of the phases and the polishing performance of ceria-based compounds synthesized by a facile calcination method
CN111051463B (zh) 铈系研磨材料用原料的制造方法和铈系研磨材料的制造方法
JP3694478B2 (ja) セリウム系研磨材及びその製造方法
JP4284771B2 (ja) 金属研磨用αアルミナ研磨材およびその製法
WO2003076336A1 (fr) Oxyde composite au cerium, produit fritte utilisant cet oxyde, et procede d'elaboration correspondant
EP4039647A1 (en) Zirconia powder, zirconia sintered body, and method for producing zirconia sintered body
WO2022044983A1 (ja) セラミックス球形体
WO2007099799A1 (ja) セリウム系研摩材
CN116283271B (zh) 一种高折射率和高光学质量的Gd2Sn2O7烧绿石型透明陶瓷的制备方法
CN115140754B (zh) 低温烧结氧化铝陶瓷磨料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant