JP2002226837A - セリウム系研摩材粒子及びその製造方法 - Google Patents
セリウム系研摩材粒子及びその製造方法Info
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Abstract
で、または、フッ素を安定的に含有できることで、研摩
速度が速く、研摩傷の発生が少ない研摩特性に優れるセ
リウム系研摩材粒子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化セリウムを主成分とするセリウム系
研摩材粒子において、色相を、L*a*b*の表色系に
おけるL*の値が65以上90以下で、a*の値が0以
上15以下で、b*の値が10以上30以下にするセリ
ウム系研摩材粒子である。
Description
粒子及びその製造方法に関する、特に、色相を一定の範
囲にすることで研摩速度と研摩後の表面性が良好な研摩
特性に優れるセリウム系研摩材粒子及びその製造方法に
関するものである。
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、半導体製造用フォトマスクのガラス基板、LC
D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。これらのガラス基板等の表面研摩
に用いられている研摩材としては、希土類酸化物、特に
酸化セリウムを主成分とするセリウム系研摩材(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、酸化セリウムは、ガラスの研摩において酸化
ジルコニウムや二酸化ケイ素に比べて研摩性が優れてい
るからである。これは、酸化セリウムは、酸化ジルコニ
ウム、シリカ、アルミナ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。
決めるのは、酸化セリウム含有率及びフッ素含有率等の
組成、比表面積等の多くの因子がある。したがって、研
摩性を制御するには、個々の特性を正確に評価して、総
合的に判断しなければならないという問題がある。ま
た、このセリウム系研摩材粒子の製造工程において、特
に、焙焼工程は製造後半に行われる最も重要な工程の一
つである。焙焼工程は酸化雰囲気中で高温にするため
に、フッ素が散逸しやすい。そのために、焙焼工程を適
切にコントロールする必要があり、特に連続的に焙焼で
きる装置を使用する場合は、焙焼状況を早く的確に判断
することが難しいという問題がある。
リウム系研摩材粒子の色相を一定の範囲にすることで、
研摩特性に優れるセリウム系研摩材粒子を提供すること
を課題とする。さらに、研摩特性に大きな影響を有する
フッ素の歩留まりが高く、色相を一定の範囲にするセリ
ウム系研摩材粒子の製造方法を提供することを課題とす
る。
に、請求項1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粒子において、 セリウム系研
摩材粒子の色相は、L *a*b*の表色系におけるL*
の値が65以上90以下である セリウム系研摩材粒子
とする。請求項2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粒子において、 セリウム
系研摩材粒子の色相は、L*a*b*の表色系における
a*の値が0以上15以下である セリウム系研摩材粒
子とする。請求項3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粒子において、 セリウ
ム系研摩材粒子の色相は、L*a*b*の表色系におけ
るb*の値が10以上30以下である セリウム系研摩
材粒子とする。請求項4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粒子において、 セ
リウム系研摩材粒子の色相は、L*a*b*の表色系に
おけるL*の値が65以上90以下で、a*の値が0以
上15以下で、b*の値が10以上30以下である セ
リウム系研摩材粒子とする。請求項5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粒子にお
いて、 セリウム系研摩材粒子粉末重量に対する全希土
酸化物重量(TREO)の含有率が80wt%以上99wt
%以下であり、かつ TREOに対する酸化セリウムの
含有率が30wt%以上であり、 TREOに対する酸化
プラセオジムの含有率が1wt%以上10wt%以下であ
り、 TREOに対するフッ素の含有率が0.5wt%以
上10wt%以下である セリウム系研摩材粒子とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれか
に記載のセリウム系研摩材粒子において、 セリウム系
研摩材粒子粉末重量に対する全希土酸化物重量(TRE
O)の含有率が80wt%以上99wt%以下であり、かつ
TREOに対する酸化セリウムの含有率が30wt%以
上であり、 TREOに対する酸化プラセオジムの含有
率が1wt%以上10wt%以下であり、 TREOに対す
るフッ素の含有率が0.5wt%以上10wt%以下である
セリウム系研摩材粒子とする。請求項7に記載の発明
は、 請求項4ないし6のいずれかに記載のセリウム系
研摩材粒子において、セリウム系研摩材粒子の比表面積
が、1m2/g以上30m2/g以下の範囲にある セ
リウム系研摩材粒子とする。
有する希土原料を粉砕し、焙焼して製造するセリウム系
研摩材粒子の製造方法において、 焙焼前のTREOに
対するフッ素の含有率F1と焙焼後のTREOに対する
フッ素の含有率F2との比F2/F1を、0.7以上1
以下にする セリウム系研摩材粒子の製造方法とする。
請求項9に記載の発明は、 請求項8に記載のセリウム
系研摩材粒子の製造方法において、 セリウム系研摩材
粒子がセリウム系研摩材粒子粉末重量に対する全希土酸
化物重量(TREO)の含有率が80wt%以上99wt%
以下であり、かつ TREOに対する酸化セリウムの含
有率が30wt%以上であり、 TREOに対する酸化プ
ラセオジムの含有率が1wt%以上10wt%以下であり、
TREOに対するフッ素の含有率が0.5wt%以上1
0wt%以下である セリウム系研摩材粒子の製造方法と
する。請求項10に記載の発明は、 請求項8又は9に
記載のセリウム系研摩材粒子の製造方法において、 焙
焼の温度を、600℃以上1,200℃以下の範囲で、
かつ 焙焼の時間を、1時間以上60時間以下にする
セリウム系研摩材粒子の製造方法とする。
て説明する。本発明のセリウム系研摩材粒子は、色相
が、L*a*b*の表色系におけるL *の値(以下、
「L*値」と記す。)が65以上90以下である。物質
の色相は、JIS Z 8729に定義されているL*
a*b*表色系のL*の値、a*の値、b*の値で表す
ことができる。これは、物質の色を3原色(赤、緑、
青)に分解し、それに人間が有する3種類の視細胞が受
ける3刺激値をかけて求めるものである。L*a*b*
表色系のうちL*は明るさを表し、a *とb*は色相と
彩度を表している。L*a*b*表色系の色度図で、L
*値が大きくなるにつれて白くなり、小さくなるにつれ
て黒くなる、また、a*値が大きくなるにつれて赤の色
が強くなり、小さくなるにつれて無彩色に近づく。逆の
マイナスの値の方に大きくなるにつれて緑の色が強くな
る。また、b*値が大きくなるにつれて黄の色が強くな
り、小さくなると無彩色に近づく。逆に、マイナス方向
に強くなると、青の色が強くなる。
ては、研摩効率の高さと同時に傷のないことが必要とさ
れており、さらには研摩後の残留研摩材の洗浄性に優れ
ていることが求められている。このような目的において
は、研摩粒子の大きさをはじめとした各種物性値、及び
化学組成について検討を行い、さまざまな最適化が行わ
れてきた。本発明者らは、このような従来から行われて
きた研摩材の特性の観点にとらわれず、研摩評価に優れ
た研摩材についてさまざまな検討を行った結果、研摩材
の色相と研摩評価に関連性があることを見いだし、この
色相の最適化を行うことによって優れた研摩材が得られ
ることがわかった。
値が低い場合、研摩材粒子の成長が進みすぎて、粗粒子
が多くなり研摩傷の発生原因になるために研摩表面の平
滑性が得られない。また、L*値が高い場合は、焙焼時
に発生するフッ素の散逸を防止できるために必要なプラ
セオジムの含有率が不足し、焙焼による十分な粒子成長
が進んでいないために、十分な研摩値が得られない。
色相が、L*a*b*の表色系におけるa*の値(以
下、「a*値」と記す。)が0以上15以下である。a
*値が低い場合、フッ素の含有率が低く、ガラス研摩の
際に必要なケミカル反応が得られず、研摩表面の微細な
凹凸を平滑にすることができない。また、a *値が高い
場合、研摩効果が高いものの過剰のフッ素を含有してい
るために、焙焼時に粒子成長が進みすぎ、粗粒子が発生
し、研摩傷の原因となる。また、焙焼時の排ガス処理と
炉内材料の腐食の問題が発生する。
色相が、L*a*b*の表色系におけるb*の値(以
下、「b*値」と記す。)が10以上30以下である。
b*の値が低い場合、フッ素及びプラセオジムの含有率
が低く、ガラス研摩の際に必要なケミカル反応が得られ
ず、研摩表面の微細な凹凸を平滑にすることができな
い。また、b*値が高い場合、研摩効果が高いものの過
剰のフッ素を含有しているために、焙焼時に粒子成長が
進みすぎ、粗粒子が発生し、研摩傷の原因となる。
は、L*の値が70以上80以下で、a*の値が5以上
15以下で、b*の値が20以上25以下であることが
一層好ましい。この範囲では、研摩値が高く、研摩傷が
非常に少なく、かつ残留研摩材もほとんどない、特に研
摩後の表面平滑性が求められる精密研摩用途として好適
な研摩材が得られる。L*値、a*値及びb*値は、人
間の目視により区別できるため、例えば、粉末の色相に
ついての標準品と見比べることで、研摩材の品質を判断
することができる。このために、製造過程の焙焼中に研
摩材粉末の色相から、焙焼温度・焙焼時間・焙焼炉内の
ガス流通状況・焙焼炉への供給速度等を調整することで
L*値、a*値及びb*値を容易に一定の範囲にするこ
とができる。従って、セリウム系研摩材粒子の色相を、
一定の範囲にすることで、研摩速度、研摩傷、残留研摩
材等の研摩特性を容易に制御することができることを見
いだし、本発明をなすに至ったものである。
ウム系研摩材粒子粉末重量に対する全希土酸化物重量
(以下、「TREO」と記す。)の含有率が80wt%以
上99wt%以下であり、かつTREOに対する酸化セリ
ウムの含有率が30wt%以上であり、TREOに対する
酸化プラセオジムの含有率が1wt%以上10wt%以下で
あり、TREOに対するフッ素の含有率が0.5wt%以
上10wt%以下である。セリウム系研摩材には、希土類
酸化物以外にも、バストネサイト等の鉱石に含有されて
いた、例えば、Si、Al、Na、K、Ca、Ba等の
酸化物あるいは酸化物を除く化合物が残留している。こ
れらは、研摩材としての機能がなく、また、研摩傷の発
生の原因となる。このために、セリウム系研摩材粒子に
対するTREOの含有率が80wt%以上99wt%以下に
する。TREOが80%未満では、研摩傷が多く発生す
る。TREOが99%を越えると、純度を高くするため
に生産性が低下する。
ッ素との組成が重要である。すなわちフッ素成分を有す
ることによって、化学的研摩が可能となり、研摩表面の
平滑性が高くなるものと考えられる。しかしながら、本
発明者らが検討を重ねた結果、セリウムとフッ素だけか
らなる研摩材粒子に関しては、その製造の焙焼工程にお
いて、フッ素成分が散逸してしまうことが見いだされ、
これによりフッ素により期待される研摩効果が低減して
しまう。しかしながら、セリウム以外の元素とフッ素と
の焙焼時における化学挙動を検討した結果、焙焼工程に
おけるフッ素の散逸を防止する効果としてセリウム以外
の各種軽希土の有効性が見いだされ、その中で特にプラ
セオジムの存在がフッ素の散逸防止効果に対してが優れ
ていることを見いだした。本発明者らは、プラセオジム
と酸素による酸化プラセオジムが、希土類元素の一般的
に見られる酸化数+3以上の価数を取り得ること、およ
びプラセオジムが酸化物とフッ化物の複合組成物を形成
し、これが熱的に安定であること、さらには、プラセオ
ジムによって固定されたフッ素であっても、研摩におけ
るフッ素成分由来と思われる化学研摩作用があり、これ
により高研摩速度、かつすぐれた表面平滑性が得られ
た。したがって、研摩材として必要なセリウムとフッ素
の含有率の最適関係と共に、焙焼におけるフッ素を固定
するためにプラセオジムの含有率においても最適関係を
見出したことによって、優れた研摩材とすることができ
た。
eO2)以外の希土類として、酸化ランタン(La2O
3)、酸化ネオジウム(Nd2O3)、酸化プラセオジ
ム(Pr6O11)、酸化サマリウム(Sm2O3)等
の希土類酸化物が含まれる。希土類元素は、化学的・物
理的性質が似ているために、分離しにくく、また、セリ
ウム系研摩材としての効果を大きく阻害することがない
が、TREOに対する酸化セリウムの含有率が30wt%
以上を必要とする。TREOに対する酸化セリウムの含
有率が30wt%未満では、研摩速度が低く、研摩材とし
て実用的でないからである。また、研摩材として使用す
る原料としては、TREOに対する酸化セリウム(Ce
O2)の含有率が30wt%以上を必要とするものであっ
て、なおかつ、酸化プラセオジムの含有率は1wt%以上
10wt%以下がよい。この酸化セリウムは、研摩速度を
実用上使用するために必要なものであり、この値は30
wt%以上あれば研摩用途、特にガラス研摩用途として使
用できるものとなる。
ると、焙焼によるフッ素の散逸が防止することができ
る。焙焼温度が高いほど、粒子の成長が進み、研摩速度
を高めることができるが、研摩にとって必要とされるフ
ッ素をある適切な量に保持するために酸化プラセオジム
が必要である。したがって、TREOに対する酸化プラ
セオジムの含有率は、1wt%以上10wt%以下であるこ
とが好ましい。この値が1wt%未満では、焙焼時におけ
るフッ素の散逸が防止できない。また、この値未満とす
るために、プラセオジムを除去する特別な処理が必要と
なり、コスト的にも問題がある。この値が10wt%を越
えると、焙焼工程におけるフッ素の固定は十分であり、
研摩速度として高いものであるが、酸化プラセオジムが
多くなるために、色が濃すぎて、特にa*値による測色
結果の差がつきにくくなり、ひいては測色による焙焼条
件のコントロールを行う上での判断が難しくなる。さら
に、酸化プラセオジムは、酸化セリウムに比べ親水性が
高く、研摩材スラリーとした場合、そのpHが変化する
ため研摩値が変化するといった問題が発生する。
5wt%以上10wt%以下であることが好ましい。フッ素
の含有率は、TREOを測定したものと同じ試料につい
てフッ素を定量し、TREOに対する含有率に換算し
た。このようにしたのは、TREOを測定時にフッ素の
大部分が失われてしまうため、TREO測定によって得
られた試料についてフッ素を測定しても正確な値は得ら
れないからである。この範囲で、特にガラス研摩用途と
して、単純に物理的研摩だけでなく、フッ素によるケミ
カル的反応により、優れた研摩効果を得ることができ
る。したがって、フッ素が0.5wt%未満では、研摩速
度が小さく実用的でない。フッ素が10wt%を越える
と、研摩後の廃水処理が必要となる。
比表面積が1m2/g以上30m2/g以下の範囲にあ
ることが好ましい。この範囲にすることで、研摩値が高
く研摩速度の大きく、研摩後の研摩傷が少なく、滑らか
な表面を有することにより研摩精度の良い研摩材粒子を
得ることができるだけでなく、研摩後の残留研摩材を少
なくすることができる。比表面積が1m2/g未満で
は、研摩値が大きく研摩速度が高いが、研摩精度が低く
研摩傷が多くなる。比表面積が30m2/gを越える
と、滑らかで研摩精度が高いが、研摩値が小さく研摩速
度が低いために、ガラス等を研摩する生産性が低く実用
的ではない。また、残留研摩材も多くなるために、特に
精密研摩用研摩材としては問題がある。また、本発明の
セリウム系研摩材粒子は、水又は有機溶媒に分散させて
セリウム系研摩材粒子を、好ましくは1wt%以上40wt
%以下、より好ましくは5wt%以上30wt%以下含有す
るスラリー研摩材として使用される。有機溶媒として
は、アルコール、多価アルコール、テトラヒドロフラン
等が例示される。セリウム系研摩材粒子を1wt%以上4
0wt%以下含有するとしたのは、1wt%未満ではスラリ
ーが低濃度で研摩効率が悪く、また多量の研摩廃液が発
生するために好ましくなく、40wt%を越えるとスラリ
ーの粘度が高くなりスラリーの定量・均一供給が困難と
なり研摩が不均一となりやすく好ましくないからであ
る。
剤、pH調整剤等の添加剤を含んでもいてもよい。添加
剤としては、ヘキサメタ燐酸ソーダ、ピロ燐酸ソーダ、
結晶セルロース、第二燐酸カルシウム、β−ナフタレン
スルホン酸ソーダホルマリン縮合物、合成シリカ、ポリ
アクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩、カルボキ
シメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリビ
ニルアルコール等が例示される。これらの添加剤は、セ
リウム系研摩材粒子と混合して添加剤を含有するセリウ
ム系研摩材粒子としてからスラリー化してもよいし、予
め水又は有機溶媒に添加剤を溶解してからセリウム系研
摩材粒子を分散させてもよいし、セリウム系研摩材粒子
と水又は有機溶媒をスラリー化しているときに添加して
もよい。添加剤の量は、通常セリウム系研摩材粒子重量
に対して0.1wt%以上4wt%以下である。これは、
0.1wt%未満では分散、固化防止、pH調整等の効果
が不十分であり、また、4wt%を越えると効果がほとん
ど増加せず、逆に効果が低下する場合もあるためであ
る。
は、希土原料を、粉砕、必要によりフッ素処理をし、焙
焼、解砕、分級の各工程を経て製造される。フッ素処理
としては、フッ酸、フッ化アンモニウム等を用いて公知
の方法を任意に用いることも可能である。焙焼工程で
は、粒子の焼結を進めることと同時に、フッ素の散逸を
コントロールすることは、研摩材粒子の粉末の色相を制
御することにもなり、ひいては研摩評価に影響を与える
ことになる。したがって、フッ素の散逸をコントロール
する焙焼方法を検討した結果、焼前後におけるフッ素の
含有率を測定し、この低減量を制御することによって最
終的な製品である研摩材粒子において、その研摩評価を
優れたものとすることができることを本発明者らは見出
した。すなわち焙焼によってフッ素は散逸するが、焙焼
前のフッ素含有率に対して焙焼後のフッ素含有率を制御
することによって、焙焼温度や焙焼時間に限定されず、
かつ焙焼工程において、時間あたりの焙焼量の変更な
ど、各種操業条件の変動にかかわらず、安定した研摩材
粒子の焼結を行い、かつ化学研摩に必要なフッ素量を保
持することができる事がわかった。このために、焙焼前
におけるTREOに対するフッ素の含有率F1と焙焼後
におけるTREOに対するフッ素の含有率F2の比、F
2/F1が0.7以上1以下であるように焙焼を行うこ
とができ、焙焼温度・焙焼時間・焙焼炉内のガス流通状
況、焙焼炉への供給速度などを調整することで、研摩材
として優れた粒子を製造することができる。F2/F1
が0.7未満では、焙焼温度が高く、または、焙焼時間
が長すぎるために、粒子成長が進みすぎて研摩傷の発生
の原因となる。また、排ガス処理コストも大きくなるた
めに好ましくない。F2/F1が1を越えると、外部よ
りフッ素成分を供給しないとあり得ない。また、F2/
F1は0.75以上で0.95以下が好ましい。この範
囲であれば、焙焼の安定操業が可能である。
は、セリウム系研摩材粒子の全希土酸化物重量(TRE
O)が80wt%以上99wt%以下であり、TREOに対
する酸化セリウムの含有率が30wt%以上であり、TR
EOに対する酸化プラセオジムの含有率が1wt%以上1
0wt%以下であり、かつTREOに対するフッ素の含有
率が0.5wt%以上10wt%以下である。セリウム系研
摩材粒子のTREO含有率並びにTREOに対する酸化
セリウム、酸化プラセオジム及びフッ素の含有率につい
ては、セリウム系研摩材粒子のところで説明した通りで
ある。また、焙焼後におけるTREOに対するフッ素の
含有率F2(以下、単に「F2」と記す。F1も同様で
ある)は、セリウム系研摩材粒子のTREOに対するフ
ッ素含有率と同じとみなせるので、F2が0.5wt%以
上10wt%以下であれば、F1は0.5wt%以上14.
3wt%以下となる。したがって、フッ素処理はF1が
0.5wt%以上14.3wt%以下となるように実施すれ
ばよい。TREOに対する酸化セリウム、酸化プラセオ
ジム等の希土類酸化物の含有率は希土原料とセリウム系
研摩材粒子で変化はないと見なすことができる。したが
って、希土原料のTREOに対する酸化セリウム及び酸
化プラセオジムの含有率は目的とするセリウム系研摩材
粒子と同じ範囲のものを使用すればよい。しかし、希土
原料では、水分、炭酸根等を含有していると不純物が少
なくともTREO含有率は80wt%未満となる場合もあ
るが、不純物が少ない場合は焙焼すれば、TREO含有
率80wt%以上になるために問題はない。
00℃以下の範囲で、かつ 焙焼の時間が、1時間以上
60時間以下である。焙焼では、セリウム含有希土類を
溶融しない程度の温度で、酸素と化学反応を起こさせ
る。焙焼は、電気炉、ロータリーキルン等を用いること
ができる。雰囲気は酸化性雰囲気がよく大気中で行う。
焙焼温度が高いと異常粒成長して、粗粒子になりやす
く、この粗粒子が研摩時の傷の発生原因となるが、プラ
セオジムを含有することで異常粒成長を起こさずに均一
に焙焼するため、粗粒子の発生がほとんどなくなる。こ
れにより、高い温度で焙焼することができ、焼結が進み
やすく、平均粒径が大きくなり、研摩値も大きくするこ
とができる。さらに、焙焼後に、解砕、分級して、セリ
ウム系研摩材を得る。
造方法では、セリウム系研摩材粒子のL*a*b*の表
色系におけるL*の値が65以上90以下で、a*の値
が0以上15以下にする。セリウム系研摩材粒子の色相
は、粒子の大きさ等を表す比表面積、プラセオジム等の
希土類元素の含有率、フッ素の含有率、酸化の程度を制
御する焙焼温度等により大きく影響される。このため、
これらを制御することにより、一定の色相の範囲するこ
とができ、研摩性の優れたセリウム系研摩材粒子を得る
ことができる。また、セリウム系研摩材粒子の比表面積
を、1m2/g以上30m2/g以下にする。この範囲
にすることで、研摩値が高く研摩速度の大きい、研摩傷
が少なく、滑らかな研摩精度のよい研摩材粒子を得るこ
とができ、さらに、残留研摩材の少ないセリウム系研摩
材粒子を得ることができる。
相、比表面積、研摩特性の評価結果を説明する。まず、
バストネサイト精鉱、酸化希土、酸化セリウムを湿式の
ボールミルで粉砕し、得られた粉砕スラリーを得る。そ
の後、実施例1、実施例2と比較例2は、フッ素処理を
行わなかったが、実施例3と比較例1はフッ素の含有率
を多くするため、実施例4ないし実施例6と比較例3
は、原料の酸化希土にフッ素を含有させるため、比較例
4は、酸化セリウムにフッ素を含有させるためにフッ素
処理を行った。フッ素処理後のスラリーを濾過し、12
0℃で乾燥し、乾燥粉末を得る。この乾燥粉末をそれぞ
れ800〜1,100℃の範囲で、3時間焙焼した。焙
焼前の酸化セリウム(CeO2)、酸化プラセオジム
(Pr6O11)の含有率、焙焼前のフッ素含有率(<
F1>)、焙焼後のフッ素含有率(<F2>)、焙焼後
のTREOの含有率及び焙焼によるフッ素の歩留まり
(<F1/F2>)の測定結果を表1に示す。
・フッ素イオン電極法で測定した。アルカリ溶融・温水
抽出・フッ素イオン電極法は、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フッ素標準液を添加すること以外
は、試料と同様に操作して、フッ素濃度を変えて数種類
準備する。標準液及び試料溶液を、フッ素イオン電極を
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フッ素濃度を求め、そ
れを試料のフッ素含有率に換算する。なお、焙焼前のフ
ッ素含有率は、焙焼前の試料を120℃で2時間乾燥さ
せ、この試料を用いて焙焼後の研摩材と同様の操作によ
ってフッ素含有率を測定した。TREO含有率は、試料
を過塩素酸と過酸化水素とを用いて分解し、蓚酸を溶液
に加え、さらにその溶液のpHを約1.5に保持するこ
とによって得られた沈殿物を濾別し、得られた沈殿物を
1,000℃で焙焼する。この焙焼物をTREOとし、
試料に対する重量によってTREO含有率を測定した。
セリウム、プラセオジムは、アルカリ融剤で溶融後IC
P発光分光法で測定した。測定は、以下のように行う。
研摩材を試料として、酸溶解又はアルカリ溶融した後
に、その適量を取り、定容して試料とする。標準試料
は、セリウム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、試料のセリウム等の含有率を定
量し、TREOに対する含有率に換算した。
6では、セリウム、プラセオジム、フッ素を所定の範囲
にすることで、フッ素の歩留まりを0.7以上にするこ
とができた。比較例1では、プラセオジムに対するフッ
素が多すぎるために、歩留まりが低くなっている。比較
例3では、焙焼温度が高いためにフッ素の歩留まりが低
くなっている。比較例4では、プラセオジムを含有して
いないために、焙焼でフッ素の散逸を防止できず、ほと
んどのフッ素が散逸している。
上の粗粒子を分級で除去して、セリウム系研摩材粒子を
得る。これを、水に分散させて、10wt%のセリウム系
研摩材スラリーとして、研摩試験を行った。この測定結
果及び研摩試験の結果を表2に示す。
び研摩特性>
ノルタ社製、色差色彩計:CR−300)。さらに、焙
焼後の比表面積を、窒素ガスを用いてBET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。ここで、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、65mmφ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1700rpmで
ガラス材料を回転させ、パッドを、圧力98kPa(1
kg/cm2)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、実施例1を100とした相対値
で表わした。研摩傷は、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、傷の数と大きさを判別して、100点満
点からの減点法にて評価した。表2では、「◎」は95
点以上100点以下であれば精密研摩用に非常に好適で
あることを、「○」は90点以上95点未満であれば精
密研摩用に好適であることを、「△」は80点以上90
点未満であれば一般研摩用として使用可能であること
を、「×」は80点未満であれば研摩材として不適であ
ることを示している。残留研摩材は、研摩後のガラスを
純水中で、超音波洗浄機を用いて洗浄した後、無塵状態
で乾燥させ、その表面を光学顕微鏡にて観察し、ガラス
表面に付着している残留研摩材の有無を観察した。表2
では、「◎」は残留研摩材がほとんどなく、研摩材とし
て非常に好適であることを示し、「○」は残留研摩材が
若干あるが少なく、研摩材として好適であることを示
し、「×」は残留研摩材が多く、研摩材として不適であ
ることを示している。
色相のL*値が65以上90以下、a*値が0以上15
以下、b*値が10以上30以下の範囲内にあり、さら
に、比表面積が1〜30m2/gであり、研摩特性であ
る研摩値、研摩傷、残留研摩材のいずれも良好な結果を
示している。しかし、比較例1では、フッ素を多く含
み、比表面積が小さく、研摩傷が多く発生した。このと
きに、b*値は18.87であるが、L*値が65より
も小さく、かつa*値が15より大きくなっていること
がわかる。比較例2では、フッ素をほとんど含有しない
ために、比表面積が大きく、研摩値が非常に小さく、残
留研摩材も多くなっている。このときに、L*値が4
9.74と65よりも小さく、かつa*値が11.05
と15より小さく、さらにb*値が9.36と10より
小さくなっていることがわかる。比較例3では、研摩傷
が多く発生している。このときに、b*値は19.28
であるが、L*値が60.19と65よりも小さく、か
つa*値が19.41と15より大きくなっていること
がわかる。比較例4では、残留研摩材が多く発生してい
る。このときに、プラセオジムを含有しないために、L
*値が94.53と65よりも非常大きくなっている
が、a*値が−1.95と符号が逆で、緑方向に色が変
わっており、さらにb*値は2.40と10より非常に
小さくなっていることがわかる。
材粒子の色を適正な範囲にし、組成を適正な範囲にする
ことで、研摩速度が速く、研摩傷の発生が少なく、残留
研摩材の少ない研摩特性に優れるセリウム系研摩材粒子
を提供することができる。また、研摩材粒子の色相を適
正な範囲にすることで、研摩特性に大きな影響を有する
フッ素の歩留まりの高い焙焼工程を有するセリウム系研
摩材粒子の製造方法を提供することができる。
Claims (10)
- 【請求項1】 酸化セリウムを主成分とするセリウム系
研摩材粒子において、 セリウム系研摩材粒子の色相は、L*a*b*の表色系
におけるL*の値が65以上90以下であることを特徴
とするセリウム系研摩材粒子。 - 【請求項2】 酸化セリウムを主成分とするセリウム系
研摩材粒子において、 セリウム系研摩材粒子の色相は、L*a*b*の表色系
におけるa*の値が0以上15以下であることを特徴と
するセリウム系研摩材粒子。 - 【請求項3】 酸化セリウムを主成分とするセリウム系
研摩材粒子において、 セリウム系研摩材粒子の色相は、L*a*b*の表色系
におけるb*の値が10以上30以下であることを特徴
とするセリウム系研摩材粒子。 - 【請求項4】 酸化セリウムを主成分とするセリウム系
研摩材粒子において、 セリウム系研摩材粒子の色相は、L*a*b*の表色系
におけるL*の値が65以上90以下で、a*の値が0
以上15以下で、b*の値が10以上30以下であるこ
とを特徴とするセリウム系研摩材粒子。 - 【請求項5】 酸化セリウムを主成分とするセリウム系
研摩材粒子において、 セリウム系研摩材粒子粉末重量に対する全希土酸化物重
量(TREO)の含有率が80wt%以上99wt%以下で
あり、かつTREOに対する酸化セリウムの含有率が3
0wt%以上であり、 TREOに対する酸化プラセオジムの含有率が1wt%以
上10wt%以下であり、 TREOに対するフッ素の含有率が0.5wt%以上10
wt%以下であることを特徴とするセリウム系研摩材粒
子。 - 【請求項6】 請求項1ないし4のいずれかに記載のセ
リウム系研摩材粒子において、 セリウム系研摩材粒子粉末重量に対する全希土酸化物重
量(TREO)の含有率が80wt%以上99wt%以下で
あり、かつTREOに対する酸化セリウムの含有率が3
0wt%以上であり、 TREOに対する酸化プラセオジムの含有率が1wt%以
上10wt%以下であり、 TREOに対するフッ素の含有率が0.5wt%以上10
wt%以下であることを特徴とするセリウム系研摩材粒
子。 - 【請求項7】 請求項4ないし6のいずれかに記載のセ
リウム系研摩材粒子において、 セリウム系研摩材粒子の比表面積が、1m2/g以上3
0m2/g以下の範囲にあることを特徴とするセリウム
系研摩材粒子。 - 【請求項8】 セリウムを含有する希土原料を粉砕し、
焙焼して製造するセ リウム系研摩材粒子の製造方法において、焙焼前のTR
EOに対するフッ素の含有率F1と焙焼後のTREOに
対するフッ素の含有率F2との比F2/F1を0.7以
上1以下にすることを特徴とするセリウム系研摩材粒子
の製造方法。 - 【請求項9】 請求項8に記載のセリウム系研摩材粒子
の製造方法において、 セリウム系研摩材粒子がセリウム系研摩材粒子粉末重量
に対する全希土酸化物重量(TREO)の含有率が80
wt%以上99wt%以下であり、かつTREOに対する酸
化セリウムの含有率が30wt%以上であり、 TREOに対する酸化プラセオジムの含有率が1wt%以
上10wt%以下であり、 TREOに対するフッ素の含有率が0.5wt%以上10
wt%以下であることを特徴とするセリウム系研摩材粒子
の製造方法。 - 【請求項10】 請求項8又は9に記載のセリウム系研
摩材粒子の製造方法において、 焙焼の温度を、600℃以上1,200℃以下で、かつ
焙焼の時間を、1時間以上60時間以下にすることを特
徴とするセリウム系研摩材粒子の製造方法。
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