JP2002155269A - セリウム系研摩材の製造方法及びセリウム系研摩材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｆを含有しなくとも、研摩速度が高く、研摩
精度の良好なセリウム系研摩材の製造方法及びセリウム
系研摩材を提供する。 【解決手段】 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリ
ウム系希土類酸化物と、アルカリ金属塩及び／又はアル
カリ土類金属塩と を混合して焼成する セリウム系研
摩材の製造方法であり、また、 ０．５wt％以下のＦ含
有量で、 アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を
含有するセリウム系研摩材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ金属塩及
び／又はアルカリ土類金属塩を添加することで、所定の
粒径に焼結させて、研摩力が高く、かつ、研摩精度の良
好なセリウム系研摩材の製造方法及びフッ素含有量が低
くても研摩力が高く、かつ、研摩精度の良好なセリウム
系研摩材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、様々な用途にガラス材料が用いら
れている。この中で特に光ディスクや磁気ディスク用ガ
ラス基板、アクティブマトリックス型ＬＣＤ、液晶ＴＶ
用カラーフィルター、時計、電卓、カメラ用ＬＣＤ、太
陽電池等のディスプレイ用ガラス基板、ＬＳＩフォトマ
スク用ガラス基板、あるいは光学用レンズ等のガラス基
板や光学用レンズ等においては、高精度に表面研摩する
ことが要求されている。従来、これらのガラス基板の表
面研摩に用いられている研摩材としては、希土類酸化
物、特に酸化セリウム（ＣｅＯ_２）を主成分とする研摩
材（以下、「セリウム系研摩材」と記す。）が用いられ
ている。その理由は、ＣｅＯ_２は、ガラスの研摩におい
て酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等に比べて研摩効率が
数倍優れているという利点からである。これは、ＣｅＯ
_２は、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２等に比べて研摩力が高く研摩
速度が大きいことと、硬度があまり高くないために研摩
後のガラス表面が滑らかに研摩されるためである。

【０００３】現在、セリウム系研摩材の原料として使用
されるものとして、バストネサイト精鉱とバストネサイ
ト精鉱等の希土類精鉱を処理して得られる炭酸希土又は
酸化希土等がある。バストネサイト精鉱は、セリウム
（Ｃｅ）が主成分であるが、ランタン（Ｌａ）、プラセ
オジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）等を多く含んで
おり、また、フッ素（Ｆ）を６wt％程度含んでいる。し
たがって、バストネサイト精鉱を原料として製造された
研摩材は必然的にＦを含有している。しかし、炭酸希土
又は酸化希土では、希土類精鉱を処理する過程で、Ｆは
大部分除去される。一方、研摩材中のＦは、研摩される
ガラス面と浸食層を形成するとともに、研摩されたガラ
スと化合物を形成することで、研摩を促進する作用を有
する。従って、炭酸希土又は酸化希土を原料として研摩
材を製造する場合、製造中に再度Ｆを含有させている。

【０００４】しかし、近年環境問題などの理由から、Ｆ
を含有しない研摩材が望まれているが、出発原料を、Ｃ
ｅを主成分とする炭酸希土又は酸化希土であっても、Ｆ
を含有しないと高い研摩速度と良好な研摩精度を有する
研摩材がえられないという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記問題点に鑑みてなされたものであり、Ｆをほとんど含
有しなくとも、研摩速度が高く、かつ研摩精度の良好な
セリウム系研摩材の製造方法及びセリウム系研摩材を提
供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、 セリウム系希土類炭酸
塩及び／又はセリウム系希土類酸化物と、 アルカリ金
属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を混合して焼成
する セリウム系研摩材の製造方法とする。請求項２に
記載の発明は、 請求項１に記載のセリウム系研摩材の
製造方法において、 アルカリ土類金属塩が、カルシウ
ム金属塩である セリウム系研摩材の製造方法とする。
請求項３に記載の発明は、 請求項１又は２に記載のセ
リウム系研摩材の製造方法において、 アルカリ金属塩
及び／又はアルカリ土類金属塩の量が、セリウム系希土
類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸化物の全希土酸
化物換算量（ＴＲＥＯ）に対して、０．５〜１５wt％で
ある セリウム系研摩材の製造方法とする。請求項４に
記載の発明は、 請求項１ないし３のいずれかに記載の
セリウム系研摩材の製造方法において、 セリウム系希
土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸化物と、 ア
ルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を混合
するのに、湿式で行う セリウム系研摩材の製造方法と
する。請求項５に記載の発明は、 請求項１ないし３の
いずれかに記載のセリウム系研摩材の製造方法におい
て、 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希
土類酸化物と、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土
類金属塩と を混合するのに、乾式で行う セリウム系
研摩材の製造方法とする。請求項６に記載の発明は、
請求項１ないし５のいずれかに記載のセリウム系研摩材
の製造方法において、 前記混合の前又は後、あるいは
前記混合と同時に、セリウム系希土類炭酸塩及び／又は
セリウム系希土類酸化物と、 アルカリ金属塩及び／又
はアルカリ土類金属塩との少なくともどちらか一方を粉
砕する セリウム系研摩材の製造方法とする。請求項７
に記載の発明は、 請求項６に記載のセリウム系研摩材
の製造方法において、 前記粉砕後、 セリウム系希土
類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸化物の平均粒
径、 あるいはセリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリ
ウム系希土類酸化物とアルカリ金属塩及び／又はアルカ
リ土類金属塩との混合物の平均粒径が、 ０．０５〜
３．０μｍである セリウム系研摩材の製造方法とす
る。請求項８に記載の発明は、 請求項６又は７に記載
のセリウム系研摩材の製造方法において、 前記粉砕を
実施する場合混合前に粉砕するものとし、 混合前のア
ルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩の平均粒径
が、セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土
類酸化物の平均粒径より小さい セリウム系研摩材の製
造方法とする。

【０００７】請求項９に記載の発明は、 酸化セリウム
を主成分とするセリウム系研摩材において、 前記セリ
ウム系研摩材が、０．５wt％以下のフッ素を含有し、か
つアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を元素換算
で０．３〜５wt％含有するセリウム系研摩材とする。請
求項１０に記載の発明は、 請求項９に記載のセリウム
系研摩材において、前記セリウム系研摩材が、０．１〜
５．０μｍの平均粒径であって、かつ ０．１〜３０ｍ
^２／ｇの窒素ガスによるＢＥＴ比表面積を有する セリ
ウム系研摩材とする。請求項１１に記載の発明は、 請
求項９又は１０に記載のセリウム系研摩材において、
前記セリウム系研摩材が、 前記アルカリ金属及び／又
はアルカリ土類金属の主成分がカルシウムである セリ
ウム系研摩材とする。請求項１２に記載の発明は、 請
求項９ないし１１に記載のセリウム系研摩材において、
セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類
酸化物と、アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属
塩と を乾式で混合して焼成されるセリウム系研摩材と
する。請求項１３に記載の発明は、 請求項９ないし１
１に記載のセリウム系研摩材において、 セリウム系希
土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸化物と、アル
カリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を湿式で
混合して焼成されるセリウム系研摩材とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形
態であるセリウム系研摩材の製造方法を示すフローチャ
ート図である。本発明のセリウム系研摩材の製造方法で
は、Ｃｅを主体とする希土類炭酸塩と希土類酸化物の双
方又はいずれか一方を用いる。

【０００９】希土類炭酸塩と希土類酸化物は、以下のよ
うに準備される。図２は、鉱石から本発明に用いる炭酸
希土及び酸化希土を製造する一例を示すフローチャート
である。バストネサイト（bastonesite）、モナザイト
（monazite）、ゼノタイム（xenotime）、中国複雑鉱等
の鉱石から、炭酸塩にした希土類炭酸塩（以下、「炭酸
希土」ということがある。）、水酸化物にした希土類水
酸化物（以下、「水酸化希土」ということがある。）、
あるいはこれらを焼成した希土類酸化物（以下、「酸化
希土」ということがある。）を製造する。原料となる鉱
石の採石場所と研摩材を製造する場所が隔たったりする
場合には、採石場所で選鉱されて、主要成分の含有量を
高くした精鉱にしてから運送される。したがって、原料
の鉱石の採石場所、そのときの選鉱方法により、精鉱の
各成分の濃度は異なっている。

【００１０】図２に示すように、ここでは、セリウム含
有希土類のバストネサイト鉱、イルメナイト鉱とモナザ
イト鉱等を含む重砂、中国複雑鉱の鉱石から希土類精鉱
が製造される。最初に、粉砕して平均粒径を０．０５〜
３μｍに整粒する。粉砕は、湿式ボールミル、ロールク
ラッシャー、スタンプミル等の従来の粉砕方法を用い
る。粉砕されたセリウム含有希土類は、選鉱により不要
な脈石を物理的に取り除かれる。ここで、バストネサイ
ト鉱及び中国複雑鉱においては、塩酸等にて浸出後、濾
過・乾燥することにより方解石等を除去する工程をさら
に実施して、精鉱を得る場合がある。

【００１１】次に、希土類精鉱は化学処理されて、セリ
ウム含有希土類溶液にする。化学処理は、目的鉱物を残
したまま、不要な鉱物を化学的に取り除くもので、ウラ
ン（Ｕ）、トリウム（Ｔｈ）等の放射性元素、ナトリウ
ム（Ｎａ）等のアルカリ金属、カルシウム（Ｃａ）等の
アルカリ土類金属、また、フッ素（Ｆ）、リン（Ｐ）等
の非金属元素を除去する。さらに、必要によっては、溶
媒抽出法によりネオジウム（Ｎｄ）等の希土類金属を一
部抽出して含有量を低下させる。化学処理されたセリウ
ム含有希土類溶液は、炭酸水素アンモニウム、アンモニ
ア水、蓚酸等を加えて、目的鉱物を沈殿させて、それぞ
れ炭酸希土、水酸化希土、蓚酸希土にする。炭酸希土
は、このまま原料として用いることができるが、水酸化
希土又は蓚酸希土と同じように焙焼して、酸化希土とし
て、セリウム系研摩材の製造に用いる原料としても良
い。この場合、焼成の程度により、酸化希土に水酸化希
土、蓚酸希土、又はこれらと酸化希土の中間体が残留し
ていても良い。また、炭酸希土は完全に酸化希土になる
まで焙焼せず、炭酸希土と酸化希土の中間体であっても
良い。これらの原料のほとんどは、中国、アメリカから
輸入されている。

【００１２】本発明に用いられる炭酸希土及び酸化希土
は、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）以外の希土類酸化物とし
て、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化ネオジウム（Ｎ
ｄ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、酸
化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）等の希土類酸化物が含まれ
る。また、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｂ
ａ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ等が残留しても良い。ＣｅＯ_２含有量
は、全酸化希土類量（ＴＲＥＯ）中の４０wt％以上が好
ましい。また、Ｆ含有量は、ほとんどの除去されるが、
０．５wt％以下になっていることが好ましい。また、炭
酸希土及び酸化希土の生産地を選ぶことにより、０．２
wt％以下、あるいはさらに、０．１wt％以下の原料を入
手することも可能である。

【００１３】これらの炭酸希土及び／又は酸化希土（以
下、特にことわらない限り、「炭酸希土等」と記す。）
は、図１に示すように、粉砕し、アルカリ金属塩及び／
又はアルカリ土類金属塩（以下、特にことわらない限り
「アルカリ金属塩等」と記す。）を混合する。アルカリ
金属塩のアルカリ金属としては、周期表の第ＩＡ族に属
する金属で、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム
（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）等があ
る。アルカリ土類金属塩のアルカリ土類金属としては、
周期表の第IIＡ族に属する金属で、例えば、ベリリウム
（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃ
ａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等が
ある。塩としては、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、
水酸化物、酢酸塩、蓚酸塩等がある。アルカリ金属塩、
アルカリ土類金属塩としては、具体的には、ＮａＣｌ、
ＫＣｌ、ＣａＣｌ_２、ＣａＳＯ_４、ＣａＣＯ_３、ＭｇＣ
ｌ_２等の無水物、ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ、ＣａＳＯ
_４・２Ｈ_２Ｏ、ＣａＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏ等の水和物を挙げ
ることができる。

【００１４】また、特に、本発明に用いるアルカリ金属
塩及び／又はアルカリ土類金属塩としては、焼結能力の
高いカルシウム金属塩を使用することが好ましい。湿式
混合の場合には、水に可溶のＣａＣｌ_２（水和物も含
む。）がよい。乾式の場合には、吸湿性が少なく、混合
時に固まりにくいＣａＳＯ_４（水和物も含む。）、Ｃａ
ＣＯ_３がよい。また、アルカリ金属塩及び／又はアルカ
リ土類金属塩の量としては、セリウム系希土類炭酸塩及
び／又はセリウム系希土類酸化物の全希土酸化物換算量
（ＴＲＥＯ）に対して、０．５〜１５wt％である。０．
５wt％未満では、焼成効果がなく、得られる研摩材の研
摩値が低い。１５wt％を越えると、均一な焼結が困難と
なり異常粒成長を起こし、研摩キズの原因となる。

【００１５】焼成は、６００〜１１００℃の温度で、好
ましくは７００〜１０００℃の温度で、１〜４８時間行
うことが好ましい。焼成の装置としては、電気炉、ロー
タリーキルン等を適宜選択することができる。これより
も低温で焼成すると、焼成効果が不足し、また研摩能力
のない未反応のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類
金属塩が残留するために研摩値が低下する。これより高
温で焼成すると、特に、アルカリ金属塩及び／又はアル
カリ土類金属塩の量が多いときでは、研摩キズが顕著に
表れる。焼成後、凝集体をほぐすために粉砕し、分級し
て、平均粒径（Ｄ５０）０．１〜５．０μｍにしてセリ
ウム系研摩材を得る。ここで、平均粒径（Ｄ５０）は、
積算分布曲線の５０％に相当する粒子径である。

【００１６】また、ここでは焼成前に炭酸希土等とアル
カリ金属塩等とを混合するが、混合前又は後あるいは混
合と同時に炭酸希土等あるいはアルカリ金属塩等の少な
くともどちらか一方を粉砕しても良い。混合前の粉砕
は、両者を別々に粉砕するか、あるいは一方だけを粉砕
するかであり、混合後の粉砕は混合物を粉砕するもので
ある。前記粉砕後の炭酸希土等の平均粒径、アルカリ金
属塩等の平均粒径、あるいはこれらの混合物の平均粒径
（Ｄ５０）が、０．０５〜３．０μｍであることが好ま
しい。平均粒径（Ｄ５０）が、０．０５μｍ未満では、
粉砕に時間とコストがかかるようになる。また、平均粒
径（Ｄ５０）が、３．０μｍを越えると炭酸希土等の粒
子表面にアルカリ金属塩等の粒子を均一に、物理的及び
／又は化学的に吸着させることが困難になって、焼成時
に異常粒成長を起こしやすくなる。炭酸希土等の粒子表
面にアルカリ金属塩等の粒子を均一に、物理的及び／又
は化学的に吸着させることによって、焼成時に、焼結促
進効果はそのままで、異常粒成長だけを抑制することが
可能になり、均一に粒成長するものと考えられる。

【００１７】特に、混合前に炭酸希土等とアルカリ金属
塩等とを粉砕することが好ましい。そのとき、アルカリ
金属塩等の粒径は、炭酸希土等の粒径より小さいことが
好ましい。アルカリ金属塩等の粒径が、炭酸希土等の粒
径より大きいと表面に均一に吸着することが困難になる
ためである。この混合・粉砕の後、焼成、粉砕、分級し
て研摩材を製造する。従来は、炭酸希土等の中にアルカ
リ金属塩等が多く含まれる場合は、除去されていた。こ
れは、もともとバストネサイト精鉱等に偏在していたた
め異常粒成長を起こし均一な粒成長を阻害していたが、
これらを炭酸希土等の粒子表面に均一に分散させること
で、異常粒成長を抑制し、均一な粒子を得ることができ
る。このように、アルカリ金属塩等を粒子表面に均一に
分布させて、焼成時の異常粒成長を抑えることができる
ために、平均粒径及びその粒径分布を制御することが容
易であり、Ｆを含有しなくとも、研摩精度を低下させる
ことなく、研摩速度を高くすることができる。

【００１８】また、本発明では、炭酸希土等とアルカリ
金属塩等との混合又は混合及び粉砕は湿式で行なっても
良い。湿式による混合は、乾式に比べて容易に均一な混
合又は混合及び粉砕を行うことが可能である。特に、溶
媒にある程度可溶なアルカリ金属塩等を使用するのが効
果的である。混合又は混合及び粉砕中に溶媒に少なくと
も一部が溶解することにより炭酸希土等の表面に非常に
均一に吸着されやすくなるからである。また、溶媒への
溶解度が大きいアルカリ金属塩等の場合は、溶媒に溶か
して、混合又は混合及び粉砕に供用することができる。
湿式の溶媒としては、水や水溶性有機溶媒が好ましい。
有機溶媒として、アルコール、多価アルコール、アセト
ン等がある。特に、水が好ましい。また、湿式混合機と
しては、適宜選択することができるが、湿式ボールミル
が好ましい。

【００１９】また、混合は湿式で行った場合でも、粉砕
を乾式で行っても良い。また、混合又は混合及び粉砕し
て乾燥後、乾式粉砕してから焼成することが望ましい。
これは、乾燥によって生じた凝集をほぐすことで、焼成
時凝集体のまま焼結して異常粒成長が生ずるのを防ぐた
めである。この場合、濾過してから乾燥することが好ま
しい。溶媒を少なくすることで、乾燥の時間を少なくす
るためである。ただし、溶媒可溶性の場合濾過にて分離
された溶媒中にアルカリ金属塩等がロスするため、アル
カリ金属塩等の添加量はロスを考慮して決める必要があ
る。なお、スラリーを濾過しないでスプレードライにて
乾燥するとアルカリ金属塩等のロスの問題は生じない。

【００２０】また、本発明では、炭酸希土等とアルカリ
金属塩等との混合又は混合及び粉砕は乾式で行っても良
い。乾式による混合は、溶媒を使用しないために、濾過
・乾燥の工程が不要で、短時間で処理できる。また、乾
燥による粒子同士の凝集が起こらない。混合は、Ｖ型混
合機、乾式ボールミル等の乾式混合機を適宜選択するこ
とができる。炭酸希土と酸化希土の原料は、粉砕し平均
粒径を０．１〜５．０μｍにし、混合する。

【００２１】次に、本発明のセリウム系研摩材について
説明する。セリウム系研摩材としては、酸化セリウム
（ＣｅＯ_２）を主成分とする。ＣｅＯ_２が主成分でない
と、研摩値が低くなるためである。ただし、Ｃｅが純粋
なＣｅＯ_２の形態で存在していることは必要ではない。
少なくとも蓚酸塩を経由する重量分析にて、ＴＲＥＯ
（全希土酸化物換算量）を測定して、得られたＴＲＥＯ
試料中のＣｅを吸光光度法、ＩＰＣ発光分光法、酸化還
元滴定法等にて測定したＣｅＯ_２換算量が、ＴＲＥＯ中
の主成分であればよい。また、セリウム系研摩材として
は、Ｆを０．５wt％以下含有する。Ｆは、ガラス研摩時
にＳｉＯＦ化合物を形成して、研摩を促進するが、ここ
では、Ｆ含有量を減らして、研摩力が低下したのを酸化
セリウムの平均粒径及びその粒径分布を制御することで
研摩性を補うものである。特に、０．５wt％を越えると
環境への影響が大きくなるため、Ｆ含有量は、環境問題
を考慮すると、可能な限り低い方が望ましい。より好ま
しくは、０．２wt％以下、さらに好ましくは０．１wt％
以下がよい。また、セリウム系研摩材としては、アルカ
リ金属塩等を、元素換算で０．３〜５wt％を含有する。
Ｆ含有量が０．５wt％以下の場合は、アルカリ金属塩等
の含有量が０．３wt％以下では研摩値が小さく、５wt％
を越えると研摩キズが多く発生する。

【００２２】セリウム系研摩材としては、平均粒径が
０．１〜５．０μｍの範囲にあることが好ましく、この
とき同時に窒素ガスによるＢＥＴ比表面積が、０．１〜
３０ｍ ^２／ｇにあることがよい。ＢＥＴ比表面積が０．
１ｍ^２／ｇ未満では、研摩値が大きく研摩速度は速い
が、研摩によるキズが多くなる。ＢＥＴ比表面積が３０
ｍ ^２／ｇを越えると、研摩キズはほとんどつかないため
に研摩精度は高いが、研摩値は極端に低下する。そこ
で、平均粒径（Ｄ５０）とＢＥＴ比表面積の両方を制御
することで、研摩値が高く研摩力があり、かつ研摩キズ
がなく研摩精度の高い研摩材となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明すると
ともに、ＢＥＴ値、Ｆ含有量、研摩性を評価する。 （実施例１）セリウム系研摩材を、中国産の炭酸希土と
酸化希土とを重量比（ここで、炭酸希土は乾燥重量であ
る。）７：３で混合して使用する。炭酸希土等の組成分
析値を表１に示す。

【表１】＜表１：原料の組成分析値（wt％）＞ 炭酸希土と酸化希土とを水を溶媒とする湿式ボールミル
で混合・粉砕して、平均粒径１．１μｍとする。別にＮ
ａＣｌ（ＪＴ社製：工業用並塩９５％）を乾式粉砕して
平均粒径０．５μｍとしたものを、炭酸希土等の粉砕混
合物にＴＲＥＯ重量に対して、２wt％添加して、さら
に、湿式のまま混合・粉砕する。このようにして得たス
ラリーを濾過・乾燥後、乾式粉砕して、電気炉で、９５
０℃で１０時間焼成する。焼成後、アトマイザーにて粉
砕し、風力分級機にて平均粒径１．０μｍにする。この
研摩材の窒素ガスによるＢＥＴ比表面積は、６．７７ｍ
^２／ｇであった。また、Ｆ含有量は、０．１wt％であ
り、また、アルカリ金属塩の含有量は、０．５wt％であ
った。

【００２４】ＢＥＴ比表面積は、窒素ガスを用いてＢＥ
Ｔ比表面積測定装置（湯浅アイオニクス社製：マルチソ
ープ）で測定した。Ｆ含有量は、アルカリ溶融・温水抽
出・Ｆイオン電極法で測定した。アルカリ溶融・温水抽
出・Ｆイオン電極法は、以下のような測定法である。研
摩材又は研摩材原料を試料として、アルカリ融剤にて溶
融し、放冷後温水にて抽出し、定容する。その適量を分
取し、バッファー液を添加後、ＰＨを約５．３に調整
し、定容して試料溶液とする。標準液は、試料を用いな
いこと及び分取後Ｆ標準液を添加すること以外は、試料
と同様に操作したものをＦ濃度を変えて数種類準備す
る。標準液及び試料溶液を、Ｆイオン電極を取り付けた
イオンメータにて測定し、標準液測定によって得られる
検量線から試料溶液のＦ濃度を求め、それを試料のＦ含
有量に換算する。アルカリ金属等のうちＮａは酸で溶解
後原子吸光光度法で、Ｎａ以外のその他のアルカリ金属
等は、上記と同様にアルカリ融剤で溶融後ＩＣＰ発光分
光法で測定した。測定は、以下のように行う。研摩材又
は研摩材原料を試料として、酸溶解又はアルカリ溶融し
た後にし、その適量を取り、定容して試料とする。標準
試料は、アルカリ金属等の濃度を変えて数種類準備し、
これにより得られる検量線から、試料のアルカリ金属の
含有量を定量した。

【００２５】このセリウム系研摩材を用いて、研摩試験
を行った。セリウム系研摩材を水に分散させて１０wt％
のセリウム系研摩材スラリーにして用いた。研摩試験
は、研摩値とキズを評価した。研摩値は、オスカー型研
摩試験機（台東精機（株）社製ＨＳＰ−２Ｉ型）で、６
５ｍｍφの平面パネル用ガラス材料を、ポリウレタン製
の研摩パッドを用いて研摩した。研摩条件は、回転数１
７００ｒｐｍでガラス材料を回転させ、パッドを、圧力
１ｋｇ／ｃｍ^２で１０分間研摩した。研摩前後の重量を
測定し、研摩量を求め、比較例２を１００とした相対値
で表す。また、キズは、研摩後の平面パネル用ガラスの
表面に、光源３０万ルクスのハロゲンランプを照射して
反射法により、キズの数と大きさを判別し、全くキズの
ない状態を１００点として、キズの数と大きさにより点
数をつけ、減点法で評価した。９０点以上が実用上問題
のないキズの状態である。

【００２６】（実施例２ないし５）実施例２では、アル
カリ金属塩としてＮａＣｌを５wt％混合した以外は実施
例１と同じである。実施例３、４及び５では、アルカリ
土類金属としてＣａＣｌ_２をそれぞれ２wt％、５wt％及
び１０wt％を混合した以外は実施例１と同じである。

【００２７】（比較例１ないし３）比較例１は、アルカ
リ金属塩等を混合しなかった以外は実施例１と同じであ
る。また、比較例２は、原料を湿式ボールミルで混合・
粉砕した後に、７wt％のフッ酸で処理した以外は実施例
１と同じである。また、比較例３は、アルカリ土類金属
としてＣａＣｌ_２を２５wt％と、多量に混合した以外は
実施例１と同じである。

【００２８】以下に、湿式による混合で製造される実施
例１ないし５と比較例１ないし３のセリウム系研摩材の
結果を表２に示す。

【表２】＜表２：湿式の混合によるセリウム系研摩材の
添加剤と研摩材の分析値、研摩試験結果＞

【００２９】表２から明らかなように、実施例１及び２
と比較例１と比較すると、平均粒径はほぼ同等で、ＢＥ
Ｔ値が小さくなっていて、さらに、Ｆ含有量は同等であ
る。とくに、比較例１は、Ｆ含有量が低いために、研摩
値が非常に低く、研摩速度が小さいことがわかる。しか
しながら、実施例１及び２では、Ｆ含有量が低いにも係
わらず、研摩値が高く研摩速度が大きく、キズが非常に
少なく良好な研摩精度が得られる。実施例３ないし５と
比較例２を比較すると、平均粒径、ＢＥＴ値がほぼ同等
で、Ｆ含有量は、実施例３ないし５では、ほとんど含有
していないが、比較例２は、従来必須とされていたＦ含
有量を高くして、６．５wt％含んでいる。このために、
比較例２では、研摩値が大きく、キズの発生も少ない。
実施例３ないし５では、Ｆ含有量が０．１wt％と低いに
も係わらず、研摩値が大きく、キズがほぼ同じ値である
ことがわかる。実施例３ないし５と比較例３を比較する
と、比較例３はＣａ塩が多すぎるために、平均粒径を制
御できず、５．６μｍと非常に大きくなっており、さら
に、研摩キズが非常に多くなって研摩性が劣ることがわ
かる。また、実施例１及び２のＮａ塩と実施例３ないし
５のＣａ塩とを比較して、Ｃａ塩の方が、ＢＥＴ値を小
さくすることができるために、研摩値を大きくすること
ができる。従って、実施例１ないし５に示すように、Ｆ
を含有しなくとも、Ｆを含有する研摩材とほぼ同等の研
摩性が得られることがわかる。

【００３０】（実施例６）炭酸希土等とアルカリ金属塩
等を乾式で混合して、セリウム系研摩材を製造する。炭
酸希土等を乾式ボールミルで、平均粒径が１．１μｍに
なるまで粉砕した。炭酸希土等は実施例１と同じものを
用いる。次に、アルカリ金属塩として、ＮａＣｌ（ＪＴ
社製：工業用並塩９５％）を粉砕して、平均粒径を０．
５μｍにした。この粉砕したＮａＣｌを炭酸希土等に対
して２wt％添加して、乾式のＶ型混合機で混合した。次
に、電気炉で、９５０℃で１０時間焼成した。焼成後、
アトマイザーで粉砕し、風力分級機で分級して、平均粒
径１．０μｍのセリウム系研摩材を得る。

【００３１】（実施例７ないし１１）実施例７では、ア
ルカリ金属塩としてＮａＣｌを５wt％、実施例８では、
アルカリ金属塩としてＫＣｌを５wt％、実施例９ではア
ルカリ土類金属塩としてＣａＳＯ_４を５wt％、実施例１
０ではアルカリ土類金属塩としてＣａＣＯ_３を５wt％、
実施例１１ではアルカリ土類金属塩としてＭｇＣｌ_２を
５wt％混合した以外は実施例６と同じである。

【００３２】（実施例１２及び１３）実施例１２では酸
化希土に、実施例１３では炭酸希土に、ＮａＣｌを５wt
％を混合した以外は実施例６と同じである。

【００３３】（比較例４）比較例４は、炭酸希土と酸化
希土との混合物を原料として、アルカリ土類金属塩とし
てＣａＣＯ_３を０．２wt％混合した以外は、実施例６と
同じである。

【００３４】以下に、乾式による混合で製造される実施
例６ないし１３、比較例４のセリウム系研摩材の結果を
表３に示す。

【表３】＜表３：乾式の混合によるセリウム系研摩材の
添加剤と研摩材の分析値、研摩試験結果＞

【００３５】表３からも明らかなように、実施例６ない
し９及び実施例１１ないし１３と比較例４と比較する
と、平均粒径とＢＥＴ値がはほぼ同等で、さらに、Ｆ含
有量もほぼ同等であるが、実施例５ないし８及び実施例
１０ないし１３の方が研摩値が高く、キズが非常に少な
く良好な研摩精度が得られることがわかる。また、実施
例１０と比較例４と比較すると、明らかにアルカリ土類
金属塩としてＣａＣＯ_３を適正量添加している実施例１
０の方が、研摩値が高く、研摩性に優れてている。ま
た、実施例１３と比較例４と比較すると、平均粒径とＢ
ＥＴ値がはほぼ同等であるが、研摩値が高く、ほぼ同等
のキズであり、研摩性に優れていることがわかる。ま
た、実施例９及び１０と他の実施例と比較すると、Ｃａ
塩が、高い研摩値を得られることがわかる。さらに、実
施例１２及び１３で示すように、酸化希土又は炭酸希土
の単独であっても研摩性に効果があることがわかる。さ
らに、実施例１ないし４と実施例５ないし１２と比較す
ると、乾式と湿式のでのＮa塩とＣａ塩で、ＢＥＴ値に
関してほとんど差が無く、かつ研摩性にも大きな差が見
られず同等の効果であることがわかる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセリウム
系研摩材の製造方法では、アルカリ金属塩及び／又はア
ルカリ土類金属塩を添加することで、平均粒径及びＢＥ
Ｔ値を制御することができる。さらに、本発明のセリウ
ム系研摩材では、Ｆをほとんど含有しなくとも、平均粒
径及びＢＥＴ値を制御することにより、高い研摩値によ
り研摩速度が大きく、キズが少なく研摩精度を良好なセ
リウム系研摩材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるセリウム系研摩材の
製造方法を示すフローチャート図である。

【図２】鉱石から本発明に用いる炭酸希土及び酸化希土
を製造する一例を示すフローチャートである。

フロントページの続き (72)発明者 瓜生 博美 東京都品川区大崎１丁目11番１号 三井金 属鉱業株式会社大崎本社素材事業本部レア メタル事業部内 Ｆターム(参考） 3C058 CA01 CB01 CB03 CB06 CB10 DA02

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリ
   ウム系希土類酸化物と、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を混
   合して焼成することを特徴とするセリウム系研摩材の製
   造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のセリウム系研摩材の製
   造方法において、 アルカリ土類金属塩が、カルシウム金属塩であることを
   特徴とするセリウム系研摩材の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のセリウム系研摩
   材の製造方法において、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩の量が、
   セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸
   化物の全希土酸化物換算量（ＴＲＥＯ）に対して、０．
   ５〜１５wt％であることを特徴とするセリウム系研摩材
   の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のセ
   リウム系研摩材の製造方法において、 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸
   化物と、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を混
   合するのに、湿式で行うことを特徴とするセリウム系研
   摩材の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載のセ
   リウム系研摩材の製造方法において、 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸
   化物と、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を混
   合するのに、乾式で行うことを特徴とするセリウム系研
   摩材の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載のセ
   リウム系研摩材の製造方法において、 前記混合の前又は後、あるいは前記混合と同時に、 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸
   化物と、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩との少な
   くともどちらか一方を粉砕することを特徴とするセリウ
   ム系研摩材の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のセリウム系研摩材の製
   造方法において、 前記粉砕後、 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸
   化物の平均粒径、 あるいはセリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系
   希土類酸化物とアルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類
   金属塩との混合物の平均粒径が、 ０．０５〜３．０μｍであることを特徴とするセリウム
   系研摩材の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載のセリウム系研摩
   材の製造方法において、 前記粉砕を実施する場合混合前に粉砕するものとし、 混合前のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩
   の平均粒径が、セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリ
   ウム系希土類酸化物の平均粒径より小さいことを特徴と
   するセリウム系研摩材の製造方法。
9. 【請求項９】 酸化セリウムを主成分とするセリウム系
   研摩材において、 前記セリウム系研摩材が、０．５wt％以下のフッ素を含
   有し、かつアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を
   元素換算で０．３〜５wt％含有することを特徴とするセ
   リウム系研摩材。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のセリウム系研摩材に
    おいて、 前記セリウム系研摩材が、０．１〜５．０μｍの平均粒
    径であって、かつ ０．１〜３０ｍ^２／ｇの窒素ガスに
    よるＢＥＴ比表面積を有することを特徴とするセリウム
    系研摩材。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載のセリウム系
    研摩材において、 前記セリウム系研摩材が、 前記アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の主成分
    がカルシウムであることを特徴とするセリウム系研摩
    材。
12. 【請求項１２】 請求項９ないし１１に記載のセリウム
    系研摩材において、 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸
    化物と、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を乾
    式で混合して焼成されることを特徴とするセリウム系研
    摩材。
13. 【請求項１３】 請求項９ないし１１に記載のセリウム
    系研摩材において、 セリウム系希土類炭酸塩及び／又はセリウム系希土類酸
    化物と、 アルカリ金属塩及び／又はアルカリ土類金属塩と を湿
    式で混合して焼成されることを特徴とするセリウム系研
    摩材。