JP4450424B2 - Cerium-based abrasive and its raw materials - Google Patents

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    • C08K2003/221Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal

Description

【0001】
【技術分野】
本発明は、酸化セリウムを主成分とする、いわゆるセリウム系研摩材とその原料に関する。
【0002】
【背景技術】
セリウム系研摩材は、概略的には、例えばバストネサイト精鉱、モナザイト精鉱、中国複雑鉱精鉱等の鉱石原料に、粉砕、乾燥、焼成、粉砕(解砕)、分級等の工程を施すことによって製造される(特開平9−183966号公報、特開2002−97457号公報、特開2002−224949号公報参照)。例示した原料のうちバストネサイト精鉱は、セリウム、ランタン、ネオジムなどの希土類元素およびフッ素を含有しており、セリウム系研摩材の好適な原料の一つと考えられている。
【0003】
例えば、バストネサイト精鉱の典型的なものは、全希土類酸化物換算重量(以下、TREOと記載することがある)の重量比が68〜73wt%程度、フッ素が6wt%程度で、強熱減量(1000℃)が20wt%程度である。そして、TREO中の内訳は、酸化セリウム(CeO等)が50wt%程度、酸化ランタン(La等)が35wt%程度、酸化ネオジム(Nd等)が11wt%程度、酸化プラセオジム(Pr11等)が4wt%程度である。
【0004】
ところで、研摩材としては、できるだけ研摩傷が発生しにくいなど研摩特性に優れているものが求められている。また、研摩工程を経て製造される製品を効率良く製造するには、研摩工程に要する時間はできるだけ短い方が好ましい。このようなことから、セリウム系研摩材としては、できるだけ研摩速度の高いもの(研摩値が大きいもの)が求められている。
【0005】
そして、近年、セリウム系研摩材は、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(Liquid Crystal Display)、液晶TV用カラーフィルタ、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の研摩で用いられており、このような分野では、特に、より高精度の表面研摩を行うことができ、且つ研摩速度がより高いセリウム系研摩材が求められている。
【0006】
ところが、従来のセリウム系研摩材による研摩では、光ディスクや磁気ディスク用ガラス基板などの研摩において要求される研摩精度を満足しないような大きさの傷が発生した。また、研摩開始後、研摩を続けるに従って急激に研摩速度が低下し、急激に研摩効率が低下した。このように、従来のセリウム系研摩材では、上記したような分野の要求に十分に対応できない。
【0007】
【発明の開示】
このような問題点に鑑み、本発明は、傷の発生がより少ないなど優れた研摩特性を有しており、研摩速度がより高いセリウム系研摩材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決する第1の発明に係るセリウム系研摩材は、希土類酸化物として少なくとも酸化セリウム、酸化ランタンおよび酸化ネオジムを含み、フッ素を含有するセリウム系研摩材であって、全希土類酸化物換算重量(TREO)が90wt%以上であり、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であり、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であることを特徴とするものである。
【0009】
当該セリウム系研摩材を用いれば、研摩傷の発生が少なく、要求される高精度の研摩面(研摩された面)が得られる。また、研摩開始後に急激に研摩速度が低下するようなことが防止され、より高い研摩速度がより長い間維持される。このように優れた研摩特性を有する理由は必ずしも明確ではないが、研摩材中のネオジム(酸化ネオジム)の割合を増加したことが主要因であると考えられる。従来のセリウム系研摩材は、TREO中の酸化ネオジムの割合が5.0wt%程度であり、このようなセリウム系研摩材を用いて研摩すると、先に説明したように、傷が発生し研摩速度が急激に低下するからである。
【0010】
セリウム系研摩材においては、一般に、TREOによって研摩材中の希土類元素の量を検討する。本発明に係る研摩材のように、フッ素を含有するものでは、希土類元素は酸化物、オキシフッ化物あるいはフッ化物など種々の形態で研摩材中に存在しているが、TREOを用いれば研摩材中の希土類元素量を比較的簡単に検討できる。
【0011】
上記発明に係る研摩材において、TREOは90wt%以上であるが、92wt%以上がより好ましい。研摩材中の各希土類元素の割合が一定である場合、TREOの割合が高いほど、希土類酸化物のうち最も研摩に寄与する酸化セリウムの割合が増えることとなり、高い研摩速度を確保できるからである。また、傷発生の原因の一つである不純物の含有率が低いこととなり、傷発生がより確実に防止されるからである。
【0012】
ただし、TREO中の酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が高くなるほど傷が発生しやすくなり、上記上限値を超えると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。他方、当該割合が低くなるほど、上記したように研摩速度が低下し、上記下限値未満では、十分な研摩速度を確保できない。これら両面を考慮すると、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)は50wt%〜60wt%がより好ましい。
【0013】
そして、TREO中の酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が高くなるほど研摩速度が低下し、上記上限値を超えると、十分な研摩速度を確保できない。他方、酸化ネオジムの割合が低くなるほど傷が発生しやすく、上記下限値未満では、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。したがって、これら両面を考慮すると、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)は11wt%〜15wt%がより好ましく、12wt%〜14wt%がさらに好ましい。
【0014】
また、上記発明に係るセリウム系研摩材としては、全希土類酸化物換算重量に占める酸化ランタンの重量の割合(La/TREO)が22wt%〜30wt%であるものが好ましい。酸化ランタンの割合が高くなるほど研摩速度が低下し、上記上限値を超えると十分な研摩速度を確保できないからである。酸化ランタンの割合が増えると、その分、酸化セリウムの割合が低下し、研摩速度が低下すると考えられる。他方、酸化ランタンの割合が低くなるほど傷が発生しやすくなり、上記下限値を下回ると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。これら両面を考慮すると、TREOに占める酸化ランタンの割合は24wt%〜28wt%がより好ましい。
【0015】
さらに、上記発明に係るセリウム系研摩材としては、酸化プラセオジムを含有しており、TREOに占める酸化プラセオジムの重量の割合(Pr11/TREO)が2.0wt%〜8.0wt%であるものがより好ましい。
【0016】
ここまでの記載から解るように、研摩材においては、セリウムだけでなく、ランタンさらにはネオジムも研摩に寄与しており、ランタンやネオジムの含有量によって研摩状態に違いが生ずる。そこで、ランタンやネオジムの含有量と研摩との関係についてさらに検討したところ、上記第1の発明とは別の第2の発明に想到するに至った。
【0017】
すなわち、第2の発明に係るセリウム系研摩材とは、希土類酸化物として少なくとも酸化セリウム、酸化ランタンおよび酸化ネオジムを含み、フッ素を含有するセリウム系研摩材であって、全希土類酸化物換算重量(TREO)に占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であり、TREO中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)との重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であることを特徴とするものである。このように、TREO中の酸化ランタンと酸化ネオジムとの重量比が上記範囲である研摩材は、研摩材中のランタンの量とネオジムの量のバランスがよく、その結果、研摩特性に優れると考えられる。
【0018】
当該発明に係る研摩材では、酸化ランタンと酸化ネオジムの上記重量比(La/Nd)が大きくなり過ぎたり、小さくなり過ぎたりすると研摩速度が低下し、十分な研摩速度を確保できなくなる。このようなことから、当該重量比(La/Nd)としては、1.6〜2.6がより好ましい。
さらに、TREOに占める、酸化ランタンと酸化ネオジムの合計重量の割合((La+Nd)/TREO)が25wt%〜50wt%であるものがより好ましい。酸化ランタンと酸化ネオジムのバランスがよければ、酸化ランタンと酸化ネオジムの合計重量の割合について好適な範囲がより広がる。当該範囲が好ましい理由であるが、割合が高くなるほど研摩速度が低下し、上記上限値を超えると十分な研摩速度を確保できないからである。酸化ランタンの割合が増えると、その分、酸化セリウムの割合が低下し、その結果研摩速度が低下すると考えられる。他方、この割合が低くなるほど傷が発生しやすくなり、上記下限値未満になると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。これら両面を考慮すると、上記割合((La+Nd)/TREO)は30wt%〜45wt%がより好ましい。
【0019】
そして、ここまでの検討内容を総合すると、次のようなセリウム系研摩材(第3の発明)が好ましい。すなわち、希土類酸化物として少なくとも酸化セリウム、酸化ランタンおよび酸化ネオジムを含み、フッ素を含有するセリウム系研摩材であって、全希土類酸化物換算重量(TREO)が90wt%以上であり、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であり、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であり、TREO中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)との重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であるものが好ましい。さらにいえば、このような研摩材であって、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であるものがより好ましく、TREOに占める酸化ランタンの重量の割合(La/TREO)が22wt%〜30wt%であるものがさらに好ましく、TREOに占める、酸化ランタンと酸化ネオジムの合計重量の割合((La+Nd)/TREO)が25wt%〜50wt%であるものがさらに好ましい。
【0020】
また、研摩特性の向上についてさらに検討し、次の結果を得た。すなわち、上記各発明に係る研摩材としては、いずれの発明に係る研摩材であるとに拘わらず、全希土類酸化物換算重量に対するフッ素量の重量比(F/TREO)が4.0wt%〜9.0wt%であるものが好ましい。フッ素の割合が高くなるほど研摩面の状態が荒れた状態になるなど研摩特性が低下し、上記上限値を超えると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できないほど研摩面が荒れるからである。フッ素量が過剰であり、強い化学作用が生じた結果であると考えられる。他方、フッ素の割合が低くなるほど研摩速度が低下し、上記下限値未満では、十分な研摩速度を確保できなくなる。フッ素量が少なく、研摩に寄与する化学作用があまり生じないからであると考えられる。これら両面を考慮すると、TREOに対するフッ素量の重量比(F/TREO)は、5.0wt%〜8.0wt%がより好ましい。なお、フッ素含有セリウム系研摩材では、希土類元素の一部(または全部)は、希土類酸化物としてではなく、オキシフッ化物やフッ化物として存在している。したがって、フッ素含有セリウム系研摩材の全希土類酸化物換算重量(TREO)とは、全ての希土類元素が希土類酸化物として存在すると換算して求まる全希土類酸化物換算重量である。また、ここでいうフッ素量とは、TREOの測定対象であるセリウム系研摩材中のフッ素含有量のことである。
【0021】
そして、上記各発明に係るセリウム系研摩材としては、全希土類酸化物換算重量に対するウランとトリウムの合計量の重量比((U+Th)/TREO)が0.05wt%以下であるものが好ましい。セリウム系研摩材中に含まれるトリウムやウラン等の放射性物質はできるだけ少ない方が好ましいからである。したがって、当該重量比は0.005wt%以下がより好ましく、0.0005wt%以下がさらに好ましい。
【0022】
また、上記各発明に係るセリウム系研摩材としては、研摩材重量と、当該研摩材のTREOおよびフッ素含有量の合計重量との重量比((TREO+F)/研摩材重量)が、95wt%〜105wt%であるものが好ましい。当該重量比が高くなるほど研摩面が荒れた状態になるなど研摩特性が低下し、上記上限値を超えると、前述の分野では許容できないほど荒れた研摩面になるからである。当該重量比が高いものはフッ素量が過剰なものであり、強い化学作用が生じた結果研摩面が荒れると考えられる。他方、この重量比が低くなるほど研摩傷が発生し易くなり、上記下限値未満では、前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。上記重量比が低い主な原因としては、不純物が多く含まれていることが考えられ、その結果傷が発生しやすくなると考えられる。これら両面を考慮すると、上記重量比としては、98wt%〜104wt%がより好ましい。
【0023】
さらに、上記各発明に係るセリウム系研摩材について、X線回折による分析によって検討を行ったところ、次のような結果が得られた。上記各発明に係るセリウム系研摩材としては、X線源としてCu−Kα線またはCu−Kα線を用いたX線回折法による測定により2θ(回折角)=20°〜30°の範囲に出現するX線回折ピークのうち、希土類オキシフッ化物(LnOF)についてのX線回折ピーク強度であって最強のX線回折ピーク強度と、酸化セリウム(CeO)についてのX線回折ピーク強度であって最強のX線回折ピーク強度との強度比(LnOF/CeO)が0.4〜0.7であるものが好ましい。
当該X線回折ピーク強度比が大きくなるほど、研摩傷が発生しやすくなり、上記上限値を超えると、前述の分野では許容できないような研摩傷が発生するようになるからである。他方、X線回折ピーク強度比が小さくなるほど研摩速度が低下し、上記下限値未満では、十分な研摩速度を確保できなくなるからである。これら両面を考慮すると、X線回折ピーク強度比は、0.45〜0.65がより好ましい。
【0024】
そして、上記各発明に係るセリウム系研摩材としては、X線源としてCu−Kα線またはCu−Kα線を用いたX線回折法による測定により出現するX線回折ピークのうち、2θ=24.2°±0.5°の範囲に出現する希土類フッ化物(LnF)についてのX線回折ピーク強度であって最強のX線回折ピーク強度と、酸化セリウムのX線回折ピーク強度であって最強のX線回折ピーク強度との強度比(LnF/CeO)が0.1以下のものがより好ましい。ここで、希土類フッ化物(LnF)は、例えば、原料が希土類酸化物を含有するものであり、研摩材製造段階で当該原料にフッ化処理が施されたような場合に生成されるものである。
【0025】
したがって、当該X線回折ピーク強度比が上記上限値を超える場合とは、焙焼不足のため希土類フッ化物から希土類オキシフッ化物への転換がほとんど進行せず希土類フッ化物が残ってしまった場合、または焙焼は十分であるが希土類フッ化物から希土類オキシフッ化物への転換には限界があり希土類元素に対してフッ素量が過剰であるため希土類フッ化物が残ってしまった場合である。焙焼不足の研摩材は十分な研摩速度を確保できず好ましくない。他方、十分焙焼されたがフッ素量が過剰な研摩材は、研摩傷の原因となる粗粒子を比較的多く含んでおり、やはり好ましくない。含有するフッ素量が相対的に過剰である研摩材は、研摩材製造時の焙焼段階においてフッ素による化学作用が進みやすかったものであり、研摩材粒子の焼結の進み過ぎによって研摩傷の原因となる粗粒子が発生したと考えられる。なお、当該研摩材は、フッ素量が相対的に過剰であることから、仮に焙焼後粉砕や分級によって粗粒子を十分に低減したとしても、当該研摩材を用いた研摩では、研摩面は過剰のフッ素の化学作用を受けることとなり、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できないほど研摩面が荒れると考えられる。
【0026】
なお、上記ピーク強度比の算出に用いられる酸化セリウム(CeO)についてのX線回折ピークとは、セリウムを主成分とする希土類酸化物のX線回折ピークであって、2θ=28.1°±1.0°の範囲に出現したX線回折ピークのことである。
【0027】
また、ここでいう酸化セリウム(CeO)のX線回折ピーク強度とは、より具体的には、セリウムを主成分とする立方晶希土類酸化物(Ln)の回折X線回折ピーク強度のことである。Lnは、通常1.5≦y/x≦2であり、例えばCeO,Ce0.5Nd0.51.75あるいはCe0.75Nd0.251.875と同定される。ただし、Nd/TREOが小さい研摩材であってもCe−Nd−O系化合物と同定されることがあることからCeやNd以外の希土類元素(La等)をも含有する酸化物と推定される。以上のことから解るように、X線回折に関して酸化セリウム(CeO)という場合は、例えば、TREO中のCeOの場合にはCeOは純粋な酸化セリウムを意味しているのとは異なり、純粋な酸化セリウムでなくてもよい。
【0028】
そして、上記各発明に係るセリウム系研摩材中の研摩材粒子の平均粒径(D50)としては、0.7μm〜1.6μmが好ましい。なお、ここでは、平均粒径(D50)として次の値を用いた。すなわち、レーザ回折・散乱法粒度分布測定法によって測定したセリウム系研摩材の粒度分布における、小粒径側からの累積体積が50wt%になる粒子の粒径である。平均粒径(D50)が大きくなるほど研摩傷が発生しやすくなり、上記上限値を超えると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。他方、平均粒径(D50)が小さくなるほど研摩速度が低下し、上記下限値未満では、十分な研摩速度を確保できない。これら両面を考慮すると、平均粒径(D50)としては、0.8μm〜1.4μmがより好ましい。
【0029】
さらに、上記各発明に係るセリウム系研摩材としては、BET法比表面積は、2.0m/g〜5.0m/gが好ましい。BET法比表面積が大きくなるほど研摩速度が低下し、上記上限値を超えると十分な研摩速度を確保できないからである。他方、BET法比表面積が小さくなるほど傷が発生しやすくなり、上記下限値未満になると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。これら両面を考慮すると、BET法比表面積は、2.5m/g〜4.0m/gがより好ましい。
【0030】
次にセリウム系研摩材用の原料について検討した。
上記発明に係る研摩材のうち、全希土類酸化物換算重量(TREO)の重量比が90wt%以上であり、TREOに占める酸化セリウムの割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であり、TREOに占める酸化ネオジムの割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であるセリウム系研摩材(第1の発明)について、その原料(第4の発明)としては、希土類元素として少なくともセリウム、ランタンおよびネオジムを含有するセリウム系研摩材用原料であって、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であり、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であり、TREOに対するウランとトリウムの合計量の重量比((U+Th)/TREO)が0.05wt%以下であるものが好ましい。
【0031】
当該セリウム系研摩材用原料では、TREO中の酸化セリウムの割合(CeO/TREO)が高くなるに連れて、製造される研摩材は傷が発生しやすいものとなり、上記上限値を上回ると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすくなる。他方、酸化セリウムの割合が低くなるほど、製造される研摩材の研摩速度が低下し、上記下限値未満では、十分な研摩速度を確保することが難しくなる。したがって、これら両面を考慮すると、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)は50wt%〜60wt%がより好ましい。他方、酸化ネオジムの場合、その重量の割合が高くなるほど製造される研摩材の研摩速度が低下し、上記上限値を超えると、十分な研摩速度を確保することが難しくなる。他方、酸化ネオジムの割合が低くなるほど製造される研摩材は傷が発生しやすいものとなり、上記下限値未満では、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすい。したがって、これら両面を考慮すると、TREOの含有量に占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)は11wt%〜15wt%がより好ましく、12wt%〜14wt%がさらに好ましい。
【0032】
そして、TREOとウランおよびトリウムの合計重量との重量比((U+Th)/TREO)が上記範囲内であるのが好ましい理由は、ウランやトリウムといった放射性物質はできるだけ少ない方が好ましいからである。バストネサイト精鉱、モナザイト精鉱、中国複雑鉱精鉱等の鉱石(特に、モナザイト精鉱および中国複雑鉱精鉱)は、トリウムを多く含有しており、ウランおよびトリウムを除去しないで研摩材用原料として使用することは好ましくない。したがって、当該重量比((U+Th)/TREO)が0.005wt%以下である原料がより好ましく、0.0005wt%以下である原料がさらに好ましい。
【0033】
また、TREOに占める酸化ランタンの重量の割合(La/TREO)が22wt%〜30wt%であるものがより好ましい。そして、当該割合が24wt%〜28wt%であるものがさらに好ましい。酸化ランタンの割合が低くなるほど焙焼時のフッ素の放出量が大きくなりやすく、上記下限値未満では、放出されやすくなり過ぎ、セリウム系研摩材中のフッ素量の制御を焙焼時に行うことが困難になるからである。
【0034】
上記発明に係る研摩材のうち、全希土類酸化物換算重量(TREO)に対する酸化セリウム(CeO)の重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であり、TREO中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)との重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であるセリウム系研摩材(第2の発明)について、その原料(第5の発明)としては、希土類元素として少なくともセリウム、ランタンおよびネオジムを含有するセリウム系研摩材用原料であって、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であり、TREO中の酸化ランタンと酸化ネオジムとの重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であるものが好ましい。
【0035】
当該セリウム系研摩材用原料では、TREO中の酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が高くなると、製造される研摩材は傷が発生しやすいものとなり、上記上限値を上回ると、高精度の研摩が要求される前述の分野では許容できない研摩傷が発生しやすい。他方、酸化セリウムの割合が低くなるほど製造される研摩材の研摩速度が低下してしまい、上記下限値未満では、十分な研摩速度を確保することが難しい。したがって、これら両面を考慮すると、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)は50wt%〜60wt%がより好ましい。また、酸化ランタンと酸化ネオジムとの重量比(La/Nd)が大きくなり過ぎても、また小さくなり過ぎても、製造される研摩材の研摩速度が低下し、十分な研摩速度を確保できなくなる。したがって、TREO中の酸化ランタンと酸化ネオジムの重量比(La/Nd)は、1.6〜2.6がより好ましい。
【0036】
そして、TREOとウランおよびトリウムの合計重量との重量比((U+Th)/TREO)が0.05wt%以下であるものが好ましい。ウランやトリウムといった放射性物質はできるだけ少ない方が好ましいからである。バストネサイト精鉱、モナザイト精鉱、中国複雑鉱精鉱等の鉱石(特に、モナザイト精鉱および中国複雑鉱精鉱)は、トリウムを多く含有しており、ウランおよびトリウムを除去しないで研摩材用原料として使用することは好ましくない。したがって、当該重量比((U+Th)/TREO)が0.005wt%以下である原料がより好ましく、0.0005wt%以下である原料がさらに好ましい。
【0037】
また、TREOに占める、酸化ランタンと酸化ネオジムの合計重量の割合((La+Nd)/TREO)が25wt%〜50wt%であるものものがより好ましい。当該割合が低くなるほど焙焼時のフッ素の放出量が大きくなりやすく、上記下限値未満では、放出されやすくなり過ぎ、セリウム系研摩材中のフッ素量の制御を焙焼時に行うことが困難になるからである。
【0038】
さらに、上記発明に係る研摩材のうち、希土類酸化物として少なくとも酸化セリウム、酸化ランタンおよび酸化ネオジムを含み、フッ素を含有するセリウム系研摩材であって、全希土類酸化物換算重量(TREO)が90wt%以上であり、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であり、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であり、TREO中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)との重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であるセリウム系研摩材(第3の発明)について、その原料(第6の発明)としては、希土類元素として少なくともセリウム、ランタンおよびネオジムを含有するセリウム系研摩材用原料であって、TREOが90wt%以上であり、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であり、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であり、TREO中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)との重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であるものが好ましい。さらにいえば、このような原料であって、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であるものがより好ましく、TREOに占める酸化ランタンの重量の割合(La/TREO)が22wt%〜30wt%であるものがさらに好ましく、TREOに占める、酸化ランタンと酸化ネオジムの合計重量の割合((La+Nd)/TREO)が25wt%〜50wt%であるものがさらに好ましい。また、この原料においても、上記理由と同様の理由で、TREOとウランおよびトリウムの合計重量との重量比((U+Th)/TREO)が0.05wt%以下であるものが好ましく、0.005wt%以下である原料がより好ましく、0.0005wt%以下である原料がさらに好ましい。
【0039】
さらに、上記発明に係るセリウム系研摩材用原料としては、いずれの発明に係る原料であるとに拘わらず、TREOに占める酸化プラセオジムの重量の割合(Pr11/TREO)が2.0wt%〜8.0wt%であるものがさらに好ましい。
【0040】
また、先に、原料に含まれることがあるウランやトリウムといった放射性物質について言及したが、研摩材用原料となる鉱石には、これら以外にも、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、鉄(Fe)、リン(P)等の元素を多く含有していることがある。このような多くの元素を含有する鉱石(原料)から製造された研摩材は、これらの成分を不純物として多く含有している。これらの不純物を多く含有する研摩材を用いると研摩傷が発生しやすく、さらには研摩速度が低下することがある。そして、これらの不純物(特に鉄)が研摩面等に残留すると、研摩対象物の電気的または磁気的特性を低下させることがある。その意味では、上記原料に係る発明のいずれであるとに拘わらず、本発明に係るセリウム系研摩材用原料およびセリウム系研摩材としては、TREOと、カルシウム、バリウム、鉄、リンの合計重量との重量比((Ca+Ba+Fe+P)/TREO)が2.0wt%以下が好ましく、1.0wt%以下がより好ましく、0.5wt%以下がさらに好ましく、その原料としても、当該重量比((Ca+Ba+Fe+P)/TREO)が2.0wt%以下が好ましく、1.0wt%以下がより好ましく、0.5wt%以下がさらに好ましい。
【0041】
セリウム系研摩材用原料の製造方法としては、概略的には、次のような方法(原料の第1製造方法)がある。
まず、バストネサイト精鉱などの精鉱を硫酸分解法やアルカリ分解法によって分解し、分別沈澱や分別溶解等の処理を行ってウラン、トリウム、カルシウム、バリウム、鉄、リン等の不純物を低減・除去することにより希土類溶液を得る。そして、得られた希土類溶液の希土類成分の組成を調整する(希土類組成調整)。その後、組成が調整された希土類溶液と沈澱剤(例えば、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア水、しゅう酸、しゅう酸アンモニウム、しゅう酸ナトリウム、尿素等)を混合して希土類化合物(例えば、炭酸塩、塩基性炭酸塩、モノオキシ炭酸塩、水酸化物、しゅう酸塩等)の沈澱を生成し、これを濾過・水洗して本発明に係るセリウム系研摩材用原料を得るという方法である。
【0042】
セリウム系研摩材用原料製造時、不純物の低減・除去後に行われる希土類溶液の組成調整方法としては、溶媒抽出法と添加法がある。溶媒抽出法では、適用方法によっては希土類元素以外の不純物の低減もある程度可能である。また、溶媒抽出法と添加法は組合せて実施してもよい。
【0043】
まず、溶媒抽出法について説明する。例えば、溶媒抽出前の溶液中のネオジムの割合(Nd/TREO)が高い場合や、当該溶液中の酸化ランタンと酸化ネオジムとの重量比(La/Nd)が小さい場合に用いる溶媒抽出法としては、次の2つの方法を挙げることができる。すなわち、希土類水溶液から有機溶媒にネオジムの一部を抽出する方法や、有機溶媒に希土類元素のほぼ全量を抽出した後、当該有機溶媒と逆抽出用の水溶液とを接触させ、有機溶媒中にネオジムの一部を残して他の大部分の希土類元素を水溶液中に逆抽出する方法である。このような方法によってネオジムの割合を低減して本発明に適合する割合に調整する。反対に、溶媒抽出前の溶液中のネオジムの割合(Nd/TREO)が低い場合や、当該溶液中の酸化ランタンと酸化ネオジムとの重量比(La/Nd)が大きい場合に用いる溶媒抽出法としては、次の方法を挙げることができる。すなわち、水溶液中にランタンやセリウムの一部を残して他の希土類元素を有機溶媒に抽出させた後、逆抽出用の水溶液と接触させ、有機溶媒に抽出した希土類元素のほぼ全量を水溶液中に逆抽出方法である。このような方法によってネオジムの割合を高めて本発明に適合する割合に調整する。
【0044】
なお、ここで説明した各溶媒抽出法は、有機溶媒として重希土元素ほど抽出しやすい有機溶媒を使用した場合の方法であるが、軽希土元素ほど抽出しやすい有機溶媒も使用可能である。また、上記溶媒抽出法の各抽出工程や逆抽出工程における対象物質の抽出量や逆抽出量は、製造しようとしている研摩材用原料が、いずれの発明に係る原料であるか、などの条件によって適宜定められる。
次に、添加法について説明する。希土類組成調整前の溶液中のネオジムの割合(Nd/TREO)が高い場合や、溶媒抽出前の溶液中の酸化ランタンと酸化ネオジムとの重量比(La/Nd)が小さい場合に用いる添加法とは、希土類元素としてランタンやセリウムを多く含む化合物の水溶液(例えば、炭酸塩、水酸化物、塩化物、酸化物等を塩酸等の酸(塩化物は水でも可)にて溶解した液)を添加し混合してネオジムの割合を低減して本発明に適合する割合に調整するという方法である。反対に、希土類組成調整前の溶液中のネオジムの割合(Nd/TREO)が低い場合や、溶媒抽出前の溶液中の酸化ランタンと酸化ネオジムとの重量比(La/Nd)が大きい場合に用いる添加法とは、希土類元素としてネオジムを多く含む化合物の水溶液を添加し混合してネオジムの割合を高めて本発明に適合する割合に調整するという方法である。
【0045】
なお、上添加法における水溶液の添加量は、製造しようとしている研摩材用原料が、上記いずれの発明に係る原料であるか、などの条件によって適宜定められる。
【0046】
セリウム系研摩材用原料の製造方法としては、次のような方法(原料の第2製造方法)もある。
例えば、上記発明に係る研摩材のうち、全希土類酸化物換算重量(TREO)が90wt%以上であり、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であり、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であるセリウム系研摩材(第1の発明)を製造する場合であれば、まず、研摩材用原料の原料として次のようなものを用意する。具体的には、ウラン、トリウム、カリウム、バリウム、鉄、リン等の元素の含有率は十分に低減されているが、「CeO/TREO」や「Nd/TREO」の値は必ずしも上述の好適範囲内にないもの(例えば、炭酸塩、塩基性炭酸塩、モノオキシ炭酸塩、水酸化物、しゅう酸塩、酸化物等)を複数用意する。そして、これら複数のもの(研摩材用原料の原料)を混合してセリウムやネオジムの含有率を調整することにより(混合工程)、本発明に係るセリウム系研摩材用原料を製造する。
【0047】
また、例えば、上記発明に係る研摩材のうち、全希土類酸化物換算重量(TREO)に対する酸化セリウム(CeO)の重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であり、TREO中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)の重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であるセリウム系研摩材(第2の発明)を製造する場合であれば、まず、研摩材用原料の原料として次のようなものを用意する。具体的には、ウラン、トリウム、カリウム、バリウム、鉄、リン等の元素の含有率は十分に低減されているが、「CeO/TREO」や「La/Nd」の値は必ずしも上述の好適範囲内にないもの(例えば、炭酸塩、塩基性炭酸塩、モノオキシ炭酸塩、水酸化物、しゅう酸塩、酸化物等)を複数用意する。そして、これら複数のもの(研摩材用原料の原料)を混合してセリウムやネオジムの含有率を調整することにより(混合工程)、本発明に係るセリウム系研摩材用原料を製造する。
【0048】
なお、当該第2製造方法で説明した混合工程は、セリウム系研摩材の製造で行われる焙焼工程の前までに行われていればよいものである。すなわち、当該混合工程は、セリウム系研摩材用原料の製造過程のどの段階で行われても良い工程である。例えば、上述したような複数の原料(研摩材用原料の原料)を、別々に粉砕し、フッ化処理した後に混合工程を行ってもよい。また、混合に供用する複数の原料(研摩材用原料の原料)として、TREO中の1種類の希土類酸化物の割合が99wt%以上である高純度のものが1つ以上あってもよい。高純度のものを用いると組成の調整を容易に行うことができるが、高純度のものは高価である。
【0049】
ここまで種々の研摩材用原料について説明したが、上記セリウム系研摩材用原料を仮焼して得られる焼成物(例えば、希土類炭酸塩、塩基性炭酸塩、モノオキシ炭酸塩、水酸化物、しゅう酸塩等の原料を仮焼して得られる酸化物や、当該酸化物とその原料との中間体)も、本発明に係るセリウム系研摩材用原料とすることができる。ここでいう研摩材用原料とは、それを原料として研摩材を製造するためには研摩材製造時に焙焼工程が必要となるもののことである。つまり、ここでいうセリウム系研摩材用原料には、研摩材製造時の初期段階に行われる粉砕工程前の原料をはじめとして、セリウム系研摩材製造時の焙焼工程に供される前の原料(中間原料)が含まれる。したがって、ここまでに説明した上記研摩材用原料に粉砕処理および/またはフッ化処理を施したものや、さらに乾燥処理および/または粉砕処理を施したものであっても、焙焼されてはじめてセリウム系研摩材となるもの(すなわち研摩材製造における焙焼工程前のもの)は、ここでいうセリウム系研摩材用原料(中間原料)である。
【0050】
また、上記各発明に係るセリウム系研摩材用原料やセリウム系研摩材において、「F/TREO」、「(U+Th)/TREO」、「(Ca+Ba+Fe+P)/TREO」は、研摩材用原料や研摩材についての全希土類酸化物換算重量(TREO)に対する「F」の重量、「U+Th」の重量または「Ca+Ba+Fe+P」の重量の重量比であり、「TREO」に占める「F」の重量、「U+Th」の重量または「Ca+Ba+Fe+P」の重量の割合ではない。「TREO」は、「F」、「U+Th」、「Ca+Ba+Fe+P」を含有しないものであり、「TREO」に占める「F」の重量、「U+Th」の重量または「Ca+Ba+Fe+P」の重量の割合は基本的に0重量%である。したがって、研摩材用原料や研摩材の「F/TREO」、「(U+Th)/TREO」または「(Ca+Ba+Fe+P)/TREO」を求める場合は、研摩材用原料や研摩材の「TREO(全希土類酸化物換算重量)」、「F」の重量、「U+Th」の重量および「(Ca+Ba+Fe+P)」の重量を別々に測定し、計算によって「TREO」を100wt%に換算する。例えば、研摩材の「TREO」が90.0wt%で、研摩材の「F」が6.3wt%の場合、当該研摩材の「F/TREO」は、6.3(wt%)÷90.0(wt%)×100(wt%)=7.0(wt%)となる。
【0051】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明に係るセリウム系研摩材の好適な実施形態について説明する。
【0052】
第1実施形態
まず、塩化希土(インド産)を用意した。なお、その組成は、全希土類酸化物換算重量(以下、TREO)が46.0wt%、CeO/TREOが50.3wt%、La/TREOが23.7wt%、Nd/TREOが20.0wt%、Pr11/TREOが5.2wt%、(U+Th)/TREOが0.0005wt%未満、(Ca+Ba+Fe+P)/TREOが0.6wt%であった。また、この塩化希土は、モナザイト精鉱(インド産)に対して粉砕、濃NaOH水溶液を用いたアルカリ分解(140℃、3時間)、燐酸成分を水溶液に溶かし出す熱水処理、濾過、pH3.5〜4.0に調整された塩酸を用いた分別溶解(希土類元素を溶解し、ウラン(U),トリウム(Th)を水酸化物沈澱中に残した)、濾過、溶媒抽出、蒸発濃縮、そして放冷固化の各工程を順次行って得たものとされている。
【0053】
参考例1:用意した塩化希土を用いてセリウム系研摩材用原料(中間原料)を製造した。まず、用意した塩化希土と0.1mol/L希塩酸とを混合・溶解して塩化希土溶液を調製し、調製した溶液について濾過を行い、濾過後の溶液について溶媒抽出を行った。当該溶媒抽出では、有機溶媒として、重希土類元素ほど抽出されやすい抽出剤(PC−88A:大八化学工業所製)と希釈剤(イプゾール:出光石油化学製)を液量比(抽出剤/希釈剤)が1/2になる割合で混合したものを用いた。そして、当該有機溶媒と塩化希土溶解液(TREO210g/L)とを流量比(有機溶媒/塩化希土溶解液)が8/1になる状態で向流多段接触(30段)させて希土類元素を有機溶媒に抽出した。なお、当該工程では、供用する有機溶媒との向流多段抽出の途中に、塩化希土溶液中の希土類元素のほぼ全量が抽出されるのに必要十分な量の水酸化ナトリウム水溶液を添加した。この後、希土類元素を含む有機溶媒と3mol/L塩酸水溶液とを流量比(有機溶媒/塩酸水溶液)が8/1.4になる状態で向流多段接触(30段)させ、プラセオジムおよびネオジムの一部ならびにネオジムよりも有機溶媒に抽出されやすい希土類元素(サマリウム(Sm)から重希土およびイットリウム(Y))の大半を有機溶媒に残し、ランタン、セリウムの大部分と、プラセオジムおよびネオジムの一部を塩酸水溶液中に逆抽出して希土類溶液(精製液)を得た。
【0054】
溶媒抽出後、得られた希土類溶液と炭酸水素アンモニウム水溶液(沈澱剤)を混合して希土類炭酸塩の沈澱を生成した後、遠心分離機を用いて濾過、洗浄(水洗)を行って、セリウム系研摩材用原料(中間原料)である希土類炭酸塩を得た。その組成は、TREOが44wt%というものであった。なお、TREO中の各希土類元素の重量の割合は得られたセリウム系研摩材と同じであった(表1参照)。また、F/TREOは0.1wt%未満、(U+Th)/TREOは0.0005wt%未満、(Ca+Ba+Fe+P)/TREOは0.4wt%未満であった。
【0055】
このようにして用意した希土類炭酸塩(中間原料)と当該原料重量の2倍の重量の純水とを混合し、湿式ボールミル(粉砕媒体は直径5mmのジルコニアボール)にて8時間湿式粉砕を行って原料スラリーを得た。得られた粉砕品のD50は、0.8μmであった。そして、得られたスラリーに10wt%フッ化水素酸を添加して、スラリー中のフッ素成分の重量比(F/TREO)を調製し、このスラリーを30分間撹拌処理を行った(以下、単にフッ化処理という)。フッ化処理後の「F/TREO」は8.0wt%であった。なお、フッ素濃度の測定には、アルカリ溶融・温湯抽出・フッ素イオン電極法を用いた。その後、固形分を沈降させて上澄み液を抜出し、純水を加えるという、いわゆるリパルプ洗浄を行い、洗浄後のスラリーをフィルタプレス法にて濾過した。そして、得られた濾過ケーキを140℃にて48時間乾燥した。さらに、得られた乾燥ケーキをサンプルミルで粉砕し、得られた粉砕品を焙焼した(焙焼温度1000℃、焙焼時間12時間)。焙焼後、得られた焙焼品を、さらにサンプルミルで粉砕し、ターボクラシファイア(分級点を5μmに設定)にて分級してセリウム系研摩材を得た。
【0056】
実施例1,参考例2:これらの実施例、参考例では、希土類元素を含む有機溶媒と3mol/L塩酸水溶液とを向流多段接触させてランタン等の希土類元素を塩酸水溶液中に逆抽出する工程における有機溶媒と塩酸水溶液との流量比(有機溶媒/塩酸水溶液)が参考例1と異なる。なお、実施例1における流量比(有機溶媒/塩酸水溶液)は、8/1.3であり、参考例2における流量比(有機溶媒/塩酸水溶液)は、8/1.2であった。これ以外の条件は、参考例1と同じであるので、説明を省略する。なお、実施例1で製造された希土類炭酸塩(中間原料)のTREOは46wt%であり、参考例2で製造された希土類炭酸塩(中間原料)のTREOは43wt%であった。そして、TREO中の各希土類元素の重量の割合は、いずれの実施例、参考例とも、最終的に製造されたセリウム系研摩材と同じであった(表1参照)。また、いずれの実施例、参考例とも、F/TREOは0.1wt%未満であり、(U+Th)/TREOは0.0005wt%未満であり、(Ca+Ba+Fe+P)/TREOは0.4wt%未満であった。
【0057】
比較例1:原料として米国産のバストネサイト精鉱を用意した。その組成(重量比)は、TREOが70wt%、CeO/TREOが49.3wt%、La/TREOが34.0wt%、Nd/TREOが11.3wt%、Pr11/TREO4.0wt%、F/TREOが8.0wt%、(U+Th)/TREO)が0.1wt%、(Ca+Ba+Fe+P)/TREOが6.8wt%であった。そして、用意した原料(バストネサイト精鉱)と当該原料重量の2倍の重量の純水とを混合し、湿式ボールミル(粉砕媒体は直径5mmのジルコニアボール)にて8時間湿式粉砕を行って原料スラリーを得た。そして、得られた原料スラリーに対して、リパルプ洗浄、濾過、乾燥、焙焼、粉砕、分級の各工程を順次行ってセリウム系研摩材を得た。なお、リパルプ洗浄以降の各工程の条件は参考例1と同じであった。
【0058】
比較例2,3:これらの比較例は、希土類元素を含む有機溶媒と3mol/L塩酸水溶液とを向流多段接触させてランタン等の希土類元素を塩酸水溶液中に逆抽出する工程の条件が参考例1とは異なる。比較例2では、有機溶媒と塩酸水溶液との流量比(有機溶媒/塩酸水溶液)が8/1.6であり、また有機溶媒中の希土類元素のほぼ全量を塩酸水溶液中に逆抽出して希土類溶液(精製液)を得た。そして、比較例3における流量比(有機溶媒/塩酸水溶液)は、8/1.1であった。これ以外の条件は、参考例1と同じであった。なお、比較例2で製造された希土類炭酸塩(中間原料)のTREOは42wt%であり、比較例3で製造された希土類炭酸塩(中間原料)のTREOは46wt%であった。そして、TREO中の各希土類元素の重量の割合は、いずれの比較例とも、最終的に製造されたセリウム系研摩材と同じであった(表1参照)。また、いずれの比較例とも、F/TREOは0.1wt%未満であり、(U+Th)/TREOは0.0005wt%未満であり、(Ca+Ba+Fe+P)/TREOは0.4wt%未満であった。
【0059】
実施例2〜3、参考例3〜4:各実施例、参考例では、フッ化処理の条件が異なること以外、実施例1と同じ条件でセリウム系研摩材を製造した。なお、フッ化処理後の「F/TREO」は、参考例3では4.0wt%、実施例2では5.5wt%、実施例3では、11wt%、参考例4では15wt%であった。
【0060】
実施例4,5:各実施例では、焙焼工程における焙焼温度が異なること以外、実施例1と同じ条件でセリウム系研摩材を製造した。なお、焙焼温度は、実施例4では850℃であり、実施例9では、1100℃であった。
【0061】
上記各実施例、参考例および各比較例で得られたセリウム系研摩材の、フッ素含有率、TREO、TREO中の各希土類酸化物の重量の割合などの値を表1に示す。なお、(Ca+Ba+Fe+P)/TREOは、比較例1の研摩材が6.2wt%で、その他の研摩材は0.4wt%未満であった。
【0062】
【表1】

Figure 0004450424
【0063】
各実施例、参考例および比較例で得られたセリウム系研摩材を用いて、平均粒径(D50)、BET法比表面積(BET)および回折X線強度(Intensity)を測定した。また、各実施例、参考例および比較例で得られたセリウム系研摩材を用いて研摩試験を行い、研摩値(研摩速度)、得られた研摩面の傷評価および付着性(洗浄性)について評価を行った。測定方法、研摩試験方法、各種研摩特性の評価方法を次に説明する。なお、測定値および評価結果については後掲の表2に示す。
【0064】
平均粒径(D 50 )の測定
レーザ回折・散乱法粒度分布測定装置((株)島津製作所製:SALD−2000A)を使用してセリウム系研摩材の粒度分布を測定し、平均粒径(D50:小粒径側からの累積体積50wt%における粒径)を求めた。
【0065】
BET法比表面積(BET):JIS R 1626-1996(ファインセラミックス粉体の気体吸着BET法による比表面積の測定方法)の「6.2 流動法 の(3.5)一点法」に準拠して測定を行った。その際、キャリアガスであるヘリウムと、吸着質ガスである窒素の混合ガスを使用した。
【0066】
X線回折測定
X線回折装置(マックサイエンス(株)製、MXP18)を用いて、セリウム系研摩材についてX線回折分析を行い、回折X線強度を測定した。本測定では、銅(Cu)ターゲットを使用しており、Cu−Kα線を照射して得られたCu−Kα線による回折X線パターンのうち回折角(2θ)が20°〜30°に出現したピークについて解析した。なお、その他の測定条件は、管電圧40kV、管電流150mA、測定範囲2θ=5°〜80°、サンプリング幅0.02°、走査速度4°/minであった。そして、得られたX線回折測定結果から、酸化セリウム(CeO)のX線回折ピーク強度、ランタノイドオキシフッ化物(LnOF)のX線回折ピーク強度およびランタノイドフッ化物(LnF)のX線回折ピーク強度を読み取り、各X線回折ピーク強度比(LnOF/CeO、LnF/CeO)を求めた。
【0067】
研摩試験
研摩機として、研摩試験機(HSP−2I型、台東精機(株)製)を用意した。この研摩試験機は、研摩対象面に研摩材スラリーを供給しながら研摩パッドで研摩対象面を研摩するものである。研摩パッドはポリウレタン製のものであり、当該研摩試験では1回(24時間程度の研摩時間)毎に新品に交換した。そして、研摩対象物として65mmφの平面パネル用ガラスの用意した。また、粉末状のセリウム系研摩材粉末と純水を混合して、固形分濃度が15重量wt%である研摩材スラリーを50L調製した。この研摩材スラリーを用いて平面パネル用ガラスの表面を研摩した。本研摩試験では、研摩材スラリーを5リットル/分の割合で供給することとし、研摩材スラリーを循環使用した。また、研摩面に対する研摩パッドの圧力を9.8kPa(100g/cm2)とし、研摩試験機の回転速度を100rpmに設定した。
【0068】
研摩値(研摩速度)の評価
研摩開始30分後、研摩対象の平面パネル用ガラスを交換した。なお、交換した平面パネル用ガラスは重量測定済みのものである。そして、平面パネル用ガラス交換後10分間研摩を行って、研摩によるガラス重量の減少量を求め、この値に基づき「研摩値1」を求めた。なお、比較例1の研摩材の研摩値を基準(100)とした。
【0069】
最初の30分間とその後の10分間の合計40分間の研摩終了後、新しい平面パネル用ガラスに交換して、23時間20分(合計24時間)の間、研摩を行い、その後、研摩対象の平面パネル用ガラスを交換した。なお、交換した平面パネル用ガラスは重量測定済みのものである。そして、平面パネル用ガラス交換後10分間研摩を行って、研摩によるガラス重量の減少量を求め、この値に基づき「研摩値2」を求めた。ここでは、比較例1の研摩材の研摩値1を基準(100)として研摩値2を求めた。
【0070】
そして、「研摩値1」および「研摩値2」に基づいて「研摩値比(研摩値2/研摩値1)」を求め、「研摩値1」、「研摩値2」および「研摩値比」を用いてセリウム系研摩材の研摩値(研摩速度)を評価した。
【0071】
研摩傷の評価
また、研摩終了後、研摩した平面パネル用ガラスを、純水で洗浄し、無塵状態で乾燥させた研摩面について傷評価を行った。傷評価は、30万ルクスのハロゲンランプを光源として用いる反射法でガラス表面を観察し、大きな傷および微細な傷の数を点数化し、100点を満点として減点評価する方式で行った。この傷評価では、ハードディスク用あるいはLCD用のガラス基板の仕上げ研摩で要求される研摩精度を判断基準とした。具体的には表2および表5中、「◎」は、98点以上(HD用・LCD用ガラス基板の仕上げ研摩に非常に好適)であることを、「○」は、98点未満95点以上(HD用・LCD用ガラス基板の仕上げ研摩に好適)であることを、「△」は、95点未満90点以上(HD用・LCD用ガラス基板の仕上げ研摩に使用可能)であることを、そして「×」は、90点未満(HD用・LCD用ガラス基板の仕上げ研摩に使用不可)であることを示す。
【0072】
付着性試験
また、研摩材の付着性(洗浄性)について試験を行った。試験では、まず、洗浄・乾燥された光学顕微鏡観察用のスライドグラスを、研摩材スラリー中に浸漬すると共に引き上げて50℃で一旦乾燥させ、その後、純水入りの容器に浸漬させて超音波洗浄を5分間行い、超音波洗浄後、容器から取り出したスライドグラスを純水で流水洗して観察対象のスライドグラスを得た。その後、スライドグラス表面に残存する研摩材粒子の残存量を光学顕微鏡で観察することで付着性を評価した。具体的には、表2および表5中、「○」は、研摩材粒子の残存が観察されず仕上げ研摩用として非常に好適であることを、「△」は、研摩材粒子の残存が観察されたがわずかであり仕上げ研摩用として好適であることを、「×」は、研摩材粒子の残存が非常に多く観察され仕上げ研摩用として不適であることを示す。
【0073】
【表2】
Figure 0004450424
【0074】
表2に示されるように、実施例1、参考例2〜3の研摩材は、研摩開始直後(30分後)の研摩値(研摩値1)が高く、そして、長時間循環使用した後においても比較的高い研摩値(研摩値2)を有しており、使用による研摩値の低下が比較的小さかった(研摩値比=0.66〜0.78)。つまり、研摩開始後の急激な研摩値(研摩速度)の低下が防止され、より高い研摩値がより長い間維持された。そして、実施例1、参考例2〜3の研摩材とも、研摩傷が発生しにくく、研摩面に付着しにくいという点で優れていた。また、表2に示されるように、実施例、参考例の研摩材は、全て研摩特性に優れていたが、中でも実施例1の研摩材が最も研摩特性に優れていた。これに対し、比較例1〜3の研摩材は、研摩値2が著しく低く、使用により急激に研摩力が低下した(研摩値比=0.23〜0.32)。また、研摩傷が発生しやすく、研摩面に付着しやすいという不具合が見られた。
【0075】
そこで、表1に示されるデータについて各実施例、参考例と比較例のデータについて検討したところ、次のようなことが解った。
【0076】
セリウム系研摩材としては、TREOが90wt%以上のものが好ましく、92wt%以上がより好ましい。そして、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%以上であるものが好ましい。また、各実施例、参考例と比較例2から、セリウム系研摩材としては、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が16wt%以下が好ましい。さらに、各実施例、参考例と比較例3から、セリウム系研摩材としては、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が少なくとも10wt%以上が好ましい。
【0077】
そして、セリウム系研摩材としては、TREOに占める酸化ランタンの重量の割合(La/TREO)が30wt%以下が好ましい。
【0078】
また、各実施例、参考例および比較例のデータ(表1)について別の観点で比較したところ、セリウム系研摩材としては、酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)との重量比(La/Nd)が1.4以上のものが好ましく(各実施例と比較例2との比較)、2.8以下のものが好ましい(各実施例と比較例1,3との比較)。
【0079】
さらに、セリウム系研摩材としては、TREOに占める酸化ランタンおよび酸化ネオジムの合計重量の割合((La+Nd)/TREO)が25wt%〜50wt%であるものが好ましい。また、実施例1および実施例2〜3、参考例3〜4を比較したところ、セリウム系研摩材としては、TREOと、フッ素含有量の重量比(F/TREO)が4.0wt%〜9.0wt%であるものがより好ましい。
【0080】
また、セリウム系研摩材としては、TREOと、ウランおよびトリウムの合計重量の重量比((U+Th)/TREO)が0.05wt%以下のものが好ましい。そして、実施例1、参考例1〜2と比較例1〜3を比較したところ、上記X線回折ピーク強度比(LnOF/CeO)は0.4〜0.7が好ましい。
【0081】
さらに、各実施例、参考例から、研摩材粒子の平均粒径(D50)が0.7μm〜1.6μmであるものがより好ましく、BET法比表面積が2.0m/g〜5.0m/gであることがより好ましい。
【0082】
また、表2に示されるように、実施例1および実施例2〜3、参考例3〜4の研摩材は、いずれも、研摩値1が高く、且つ比較的高い研摩値2を有しており、使用による研摩値の低下が比較的小さかった(研摩値比=0.66〜0.78)。つまり、研摩開始後に急激に研摩値(研摩速度)が低下するようなことが防止されており、より高い研摩値がより長い間維持されていた。ただし、参考例3の研摩材は、実施例1などと比べると、やや研摩値1および研摩値2が低く、付着性が若干あった。これは、実施例1などと比べて、TREO量とフッ素量の重量比(F/TREO)が小さく、またX線回折ピーク強度比(LnOF/CeO)が小さいからであると考えられる。また、参考例4の研摩材は、実施例1などと比べると、やや研摩傷が発生しやすく付着性が若干あった。これは、実施例1などと比べて、X線回折ピーク強度比(LnOF/CeOやLnF/CeO)が大きいからであると考えられる。
【0083】
そして、表2に示されるように、実施例1、4および5の研摩材は、研摩値1が高く、そして研摩値2も比較的高く、使用による研摩値の低下が比較的小さかった(研摩値比=0.72〜0.78)。つまり、研摩開始後に急激に研摩値(研摩速度)が低下するようなことが防止されており、より高い研摩値がより長い間維持されていた。この結果、本発明の研摩材用原料を用いて研摩材を製造する場合、焙焼温度が800℃〜1200℃(より好ましくは850℃〜1100℃)であれば、研摩値(研摩速度)の低下が少ない(研摩値比が大きい)研摩材を製造できることが解った。
【0084】
第2実施形態
次に、炭酸セリウム、炭酸ランタン、炭酸プラセオジム、炭酸ネオジムを各々個別に仮焼(焙焼)した後、混合して原料を調製し、調製した原料を用いてセリウム系研摩材を製造した実施例、参考例および比較例について説明する。
【0085】
まず、高純度の炭酸セリウム(TREO:45wt%、CeO/TREO:99.9wt%以上)、炭酸ランタン(TREO:が45wt%、La/TREO:99.9wt%以上)、炭酸プラセオジム(TREO:45wt%、Pr11/TREO:99.9wt%以上)、炭酸ネオジム(TREO:45wt%、Nd/TREO:99.9wt%以上)を用意して、各々別個に仮焼(焙焼)した。仮焼温度は600℃、仮焼時間は12時間であった。そして、仮焼によって、炭酸セリウム仮焼品(TREO:83wt%、CeO/TREO:99.9wt%以上、強熱減量:17wt%)、炭酸ランタン仮焼品(TREO:85wt%、La/TREO:99.9wt%以上、強熱減量:15wt%)、炭酸プラセオジム仮焼品(TREO:86wt%、Pr11/TREO:99.9wt%以上、強熱減量:14wt%)、炭酸ネオジム仮焼品(TREO:82wt%、Nd/TREO:99.9wt%以上、強熱減量:18wt%)を得た。
【0086】
そして、このようにして得られた各仮焼品を混合して、次に説明する各実施例、参考例および各比較例で用いるセリウム系研摩材原料(中間原料)を調製した。各実施例、参考例および比較例で用いたセリウム系研摩材原料(中間原料)の組成を表3に示す。また、これらの混合して調製した中間原料5種類の(U+Th)/TREO重量比は、いずれも0.0005wt%未満であり、(Ca+Ba+Fe+P)/TREO重量比は、0.1wt%未満であった。
【0087】
【表3】
Figure 0004450424
【0088】
実施例6、参考例5〜8および比較例6〜9:調製したセリウム系研摩材用原料(中間原料=希土類炭酸塩仮焼品(混合品))と当該原料重量の2倍の重量の純水とを混合し、湿式ボールミル(粉砕媒体は直径5mmのジルコニアボール)にて8時間湿式粉砕を行って原料スラリーを得た。得られた粉砕品のD50は、0.8μmであった。そして得られたスラリーに対してフッ化処理(参考例1での処理と同じ)を行った。フッ化処理後の「F/TREO」は8.0wt%であった。その後、固形分を沈降させて上澄み液を抜出し、純水を加えるという、いわゆるリパルプ洗浄を行い、洗浄後のスラリーをフィルタプレス法にて濾過した。そして、得られた濾過品に対して、乾燥、焙焼、粉砕、分級の各工程を順次行ってセリウム系研摩材を得た。なお、乾燥以降の各工程の条件は参考例1と同じであった。
【0089】
上記実施例、参考例および比較例6〜9で得られたセリウム系研摩材のフッ素含有率、TREO、TREO中の各希土類酸化物の重量の割合などの値を表4に示す。また、これらの研摩材の(Ca+Ba+Fe+P)/TREO重量比は、0.1wt%未満であった。
【0090】
【表4】
Figure 0004450424
【0091】
各実施例、参考例および比較例で得られたセリウム系研摩材を用いて、平均粒径(D50)、BET法比表面積(BET)および回折X線強度(Intensity)を測定した。また、各実施例、参考例および比較例で得られたセリウム系研摩材を用いて研摩試験を行い、研摩値(研摩速度)、得られた研摩面の傷評価および付着性(洗浄性)について評価を行った。測定法および試験法は先に説明した通りである。測定値および評価結果を表5に示す。
【0092】
【表5】
Figure 0004450424
【0093】
表5に示されるように、各実施例、参考例の研摩材は、未使用状態での研摩値(研摩値1)が高く、そして、使用済み状態においても比較的高い研摩値(研摩値2)を有しており、使用による研摩値の低下が比較的小さかった(研摩値比=0.67〜0.79)。また、各実施例、参考例の研摩材とも、研摩傷が発生しにくく、研摩面に付着しにくいという点で優れていた。なお、実施例6、参考例5〜8の中では、実施例6の研摩材が最も研摩特性に優れていた。これに対し、各比較例の研摩材は、研摩値2が著しく低く、使用により急激に研摩値(研摩速度)が低下した(ただし比較例9は除く)。また、研摩傷が発生しやすく、研摩面に付着しやすいという不具合が見られた。
【0094】
そして、表4に示されるデータについて、各実施例、参考例と比較例8、9とを比較したところ、セリウム系研摩材としては、TREOに占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が45wt%〜70wt%であるものが好ましいことが解った。また、各実施例、参考例と比較例6、7とを比較したところ、セリウム系研摩材としては、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が10wt%〜16wt%であるものが好ましいことが解った。また、表5に示されるように、セリウム系研摩材としては、X線回折ピーク強度比(LnOF/CeO)が0.4〜0.7であるものがより好ましいことが解った。
また、表4に示される実施例、参考例と比較例のデータを別の観点で比較したところ、TREO中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)の重量比(La/Nd)については、実施例、参考例と比較例7との比較から1.4以上が好ましく、各実施例、参考例と比較例6との比較から2.8以下が好ましいことが解った。そして、参考例7,8から、酸化ランタンと酸化ネオジムの重量バランスを整えると、TREOに占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が9wt%や17wt%であっても実用的な研摩材が得られることが解った。
【0095】
【産業上の利用の可能性】
以上の説明から解るように、本発明に係るセリウム系研摩材は、傷の発生が少なく、また高い研摩力が長い間維持されるものである。したがって、本発明に係るセリウム系研摩材を用いれば、傷が少なく研摩材の付着が少ない高品質の研摩面をより短時間で得ることができる。つまり、本発明によれば、光ディスクや磁気ディスク用ガラス基板の研摩など、高精度の表面研摩性能が要求される分野において好適なセリウム系研摩材を提供できる。[0001]
【Technical field】
  The present invention relates to a so-called cerium-based abrasive containing cerium oxide as a main component and its raw material.
[0002]
[Background]
    In general, cerium-based abrasives are used for ore raw materials such as bastonite concentrate, monazite concentrate, and Chinese complex ore concentrate. (See JP-A-9-183966, JP-A-2002-97457, JP-A-2002-224949). Among the exemplified raw materials, bust nesite concentrate contains rare earth elements such as cerium, lanthanum, and neodymium and fluorine, and is considered as one of suitable raw materials for cerium-based abrasives.
[0003]
  For example, a typical bastonite concentrate has a weight ratio of the total rare earth oxide equivalent weight (hereinafter sometimes referred to as TREO) of about 68 to 73 wt%, fluorine is about 6 wt%, and is ignitable. The weight loss (1000 ° C.) is about 20 wt%. The breakdown of TREO is cerium oxide (CeO).2Etc.) about 50 wt%, lanthanum oxide (La2O3Etc.) about 35 wt%, neodymium oxide (Nd2O3Etc.) is about 11 wt%, praseodymium oxide (Pr)6O11Etc.) is about 4 wt%.
[0004]
  By the way, as the polishing material, a material having excellent polishing characteristics, such as being hard to cause polishing scratches, is required. In order to efficiently manufacture a product manufactured through the polishing process, it is preferable that the time required for the polishing process is as short as possible. For this reason, as a cerium-based abrasive, one having as high a polishing rate as possible (one having a high polishing value) is required.
[0005]
  In recent years, cerium-based abrasives are used for glass substrates for optical disks and magnetic disks, active matrix LCDs (Liquid Crystal Displays), color filters for liquid crystal TVs, clocks, calculators, LCDs for cameras, solar cells, etc. In addition, it is used for polishing glass substrates such as glass substrates for LSI photomasks or optical lenses, and optical lenses. In such fields, it is possible to perform surface polishing with higher precision and polishing. There is a need for higher speed cerium-based abrasives.
[0006]
  However, in the conventional polishing using a cerium-based abrasive, scratches having a size that does not satisfy the polishing accuracy required for polishing optical disks, glass substrates for magnetic disks, and the like have occurred. In addition, after the start of polishing, the polishing speed decreased rapidly and the polishing efficiency decreased rapidly as polishing was continued. Thus, the conventional cerium-based abrasives cannot sufficiently meet the demands in the above fields.
[0007]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
  In view of such problems, it is an object of the present invention to provide a cerium-based abrasive having excellent polishing characteristics such as fewer scratches and a higher polishing speed.
[Means for Solving the Problems]
[0008]
  The cerium-based abrasive according to the first invention for solving the above-mentioned problem is a cerium-based abrasive containing at least cerium oxide, lanthanum oxide, and neodymium oxide as rare earth oxides, and containing fluorine, in terms of total rare earth oxides. The weight (TREO) is 90 wt% or more, and the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is 50 wt% to 65 wt%, and the ratio of the weight of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3/ TREO) is 10 wt% to 16 wt%.
[0009]
  When the cerium-based abrasive is used, the generation of polishing scratches is small, and the required highly accurate polished surface (polished surface) can be obtained. Further, it is possible to prevent the polishing rate from rapidly decreasing after the start of polishing, and to maintain a higher polishing rate for a longer time. The reason for having such excellent polishing characteristics is not necessarily clear, but it is thought that the main factor is that the ratio of neodymium (neodymium oxide) in the abrasive is increased. Conventional cerium-based abrasives have a neodymium oxide ratio of about 5.0 wt% in TREO. When polishing with such cerium-based abrasives, as described above, scratches occur and the polishing speed is increased. This is because of a sharp drop.
[0010]
  In cerium-based abrasives, the amount of rare earth elements in the abrasive is generally examined by TREO. In the abrasive containing the fluorine as in the abrasive according to the present invention, the rare earth element is present in the abrasive in various forms such as oxide, oxyfluoride or fluoride. However, if TREO is used, The amount of rare earth elements can be examined relatively easily.
[0011]
  In the abrasive according to the present invention, TREO is 90 wt% or more, more preferably 92 wt% or more. This is because when the ratio of each rare earth element in the polishing material is constant, the higher the ratio of TREO, the higher the ratio of cerium oxide that contributes to polishing among the rare earth oxides, thereby ensuring a high polishing rate. . Moreover, it is because the content rate of the impurity which is one of the causes of generation | occurrence | production of a crack will be low, and a crack generation | occurrence | production will be prevented more reliably.
[0012]
  However, the ratio of the weight of cerium oxide in TREO (CeO2As / TREO) increases, scratches are more likely to occur, and when the upper limit is exceeded, abrasive scratches that are unacceptable in the above-described fields where high-precision polishing is required tend to occur. On the other hand, the lower the ratio, the lower the polishing speed as described above. If the ratio is less than the lower limit, a sufficient polishing speed cannot be ensured. Considering both of these aspects, the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is more preferably 50 wt% to 60 wt%.
[0013]
  And the ratio of the weight of neodymium oxide in TREO (Nd2O3The higher the / TREO), the lower the polishing speed. If the upper limit is exceeded, a sufficient polishing speed cannot be secured. On the other hand, the lower the ratio of neodymium oxide, the easier it is for scratches to occur. When the ratio is less than the lower limit, abrasive scratches that are unacceptable in the aforementioned fields where high-precision polishing is required tend to occur. Therefore, in consideration of these two sides, the ratio of the weight of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3/ TREO) is more preferably 11 wt% to 15 wt%, further preferably 12 wt% to 14 wt%.
[0014]
  Further, as the cerium-based abrasive according to the present invention, the ratio of the weight of lanthanum oxide to the total rare earth oxide equivalent weight (La2O3/ TREO) is preferably 22 wt% to 30 wt%. This is because the polishing rate decreases as the proportion of lanthanum oxide increases, and if the upper limit is exceeded, a sufficient polishing rate cannot be ensured. When the proportion of lanthanum oxide increases, the proportion of cerium oxide decreases accordingly, and the polishing rate is considered to decrease. On the other hand, as the ratio of lanthanum oxide decreases, scratches are more likely to occur. When the ratio is below the lower limit, abrasive scratches that are unacceptable in the above-described fields where high-precision polishing is required tend to occur. Considering these two aspects, the proportion of lanthanum oxide in TREO is more preferably 24 wt% to 28 wt%.
[0015]
  Furthermore, the cerium-based abrasive according to the present invention contains praseodymium oxide, and the ratio of praseodymium oxide in the weight of TREO (Pr6O11/ TREO) is more preferably 2.0 wt% to 8.0 wt%.
[0016]
  As will be understood from the description so far, in the abrasive, not only cerium but also lanthanum and neodymium contribute to the polishing, and the polishing state varies depending on the content of lanthanum and neodymium. Then, when the relationship between the content of lanthanum and neodymium and polishing was further examined, the inventors came up with a second invention different from the first invention.
[0017]
  That is, the cerium-based abrasive according to the second invention is a cerium-based abrasive containing at least cerium oxide, lanthanum oxide, and neodymium oxide as rare earth oxides, and containing fluorine, and the total rare earth oxide equivalent weight ( Ratio of the weight of cerium oxide in the TREO) (CeO2/ TREO) is 45 wt% to 70 wt%, and lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3) Is 1.4 to 2.8. Thus, an abrasive in which the weight ratio of lanthanum oxide to neodymium oxide in TREO is in the above range has a good balance between the amount of lanthanum and the amount of neodymium in the abrasive, and as a result, is considered to have excellent polishing characteristics. It is done.
[0018]
  In the abrasive according to the present invention, the weight ratio of lanthanum oxide and neodymium oxide (La2O3/ Nd2O3) Becomes too large or too small, the polishing speed decreases, and a sufficient polishing speed cannot be secured. For this reason, the weight ratio (La2O3/ Nd2O3) Is more preferably 1.6 to 2.6.
  Furthermore, the ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide in TREO ((La2O3+ Nd2O3) / TREO) is more preferably 25 wt% to 50 wt%. If the balance between lanthanum oxide and neodymium oxide is good, the preferred range for the ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide is further expanded. The reason why this range is preferable is that the polishing rate decreases as the ratio increases, and if the upper limit is exceeded, a sufficient polishing rate cannot be ensured. It is considered that when the proportion of lanthanum oxide increases, the proportion of cerium oxide decreases accordingly, and as a result, the polishing rate decreases. On the other hand, scratches are more likely to occur as the ratio decreases, and if the ratio is less than the lower limit value, scratches that are unacceptable in the above-described fields where high-precision polishing is required tend to occur. Considering these two sides, the above ratio ((La2O3+ Nd2O3) / TREO) is more preferably 30 wt% to 45 wt%.
[0019]
  And if the content of examination up to here is integrated, the following cerium-based abrasive (third invention) is preferable. That is, it is a cerium-based abrasive containing at least cerium oxide, lanthanum oxide and neodymium oxide as rare earth oxides and containing fluorine, and the total rare earth oxide equivalent weight (TREO) is 90 wt% or more, and the oxidation occupies in TREO Cerium weight ratio (CeO2/ TREO) is 45 wt% to 70 wt%, and the ratio of the weight of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3/ TREO) is 10 wt% to 16 wt%, and lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3) Is preferably 1.4 to 2.8. Furthermore, it is such an abrasive, and the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is more preferably 50 wt% to 65 wt%, and the ratio of the weight of lanthanum oxide in TREO (La2O3/ TREO) is more preferably 22 wt% to 30 wt%, and the ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide in TREO ((La2O3+ Nd2O3) / TREO) is more preferably 25 wt% to 50 wt%.
[0020]
  Further, the improvement of the polishing characteristics was further studied, and the following results were obtained. That is, as the abrasive according to each of the above inventions, regardless of the abrasive according to any of the inventions, the weight ratio (F / TREO) of the fluorine amount to the total rare earth oxide equivalent weight is 4.0 wt% to 9 wt%. A content of 0.0 wt% is preferable. As the proportion of fluorine increases, the polishing characteristics deteriorate, such as the roughened polishing surface. If the upper limit is exceeded, the polishing surface becomes unacceptably rough in the above fields where high-precision polishing is required. It is. It is thought that this is the result of excessive chemical amount due to excessive amount of fluorine. On the other hand, the polishing rate decreases as the proportion of fluorine decreases, and if it is less than the lower limit, a sufficient polishing rate cannot be ensured. This is probably because the amount of fluorine is small and chemical action contributing to polishing does not occur so much. Considering these two surfaces, the weight ratio of fluorine to TREO (F / TREO) is more preferably 5.0 wt% to 8.0 wt%. In the fluorine-containing cerium-based abrasive, a part (or all) of the rare earth element is present not as a rare earth oxide but as an oxyfluoride or a fluoride. Therefore, the total rare earth oxide equivalent weight (TREO) of the fluorine-containing cerium-based abrasive is the total rare earth oxide equivalent weight obtained by converting that all rare earth elements are present as rare earth oxides. In addition, the fluorine content here is the fluorine content in the cerium-based abrasive that is the measurement target of TREO.
[0021]
  And as a cerium type abrasive | polishing material which concerns on said each invention, the weight ratio ((U + Th) / TREO) of the total amount of uranium and thorium with respect to the total rare earth oxide conversion weight is 0.05 wt% or less. This is because it is preferable that the radioactive material such as thorium and uranium contained in the cerium-based abrasive is as small as possible. Therefore, the weight ratio is more preferably 0.005 wt% or less, and further preferably 0.0005 wt% or less.
[0022]
  In addition, as the cerium-based abrasive according to each of the above inventions, the weight ratio ((TREO + F) / abrasive weight) of the abrasive weight to the total weight of the TREO and fluorine content of the abrasive is 95 wt% to 105 wt%. % Is preferred. This is because as the weight ratio increases, the polishing characteristics deteriorate such that the polished surface becomes rough. When the upper limit is exceeded, the polished surface becomes unacceptably rough in the above-described field. When the weight ratio is high, the amount of fluorine is excessive, and it is considered that the polished surface becomes rough as a result of strong chemical action. On the other hand, the lower the weight ratio, the easier it is for abrasive scratches to occur. When the weight ratio is less than the lower limit, abrasive scratches that are unacceptable in the above-mentioned field are likely to occur. The main reason why the weight ratio is low is considered to be that many impurities are contained, and as a result, scratches are likely to occur. Considering these two surfaces, the weight ratio is more preferably 98 wt% to 104 wt%.
[0023]
  Furthermore, when the cerium-based abrasive according to each of the above inventions was examined by analysis by X-ray diffraction, the following results were obtained. As the cerium-based abrasive according to each of the above inventions, Cu-Kα ray or Cu-Kα as an X-ray source1X-ray diffraction peak intensity of rare earth oxyfluoride (LnOF) among X-ray diffraction peaks appearing in the range of 2θ (diffraction angle) = 20 ° to 30 ° as measured by X-ray diffraction method using X-ray. Strongest X-ray diffraction peak intensity and cerium oxide (CeO2) X-ray diffraction peak intensity with respect to the strongest X-ray diffraction peak intensity (LnOF / CeO)2) Is preferably 0.4 to 0.7.
  This is because the greater the X-ray diffraction peak intensity ratio, the easier it is for abrasive flaws to occur, and when the upper limit is exceeded, abrasive flaws that are unacceptable in the above-mentioned field will occur. On the other hand, the polishing rate decreases as the X-ray diffraction peak intensity ratio decreases, and if it is less than the lower limit, a sufficient polishing rate cannot be ensured. Considering these two surfaces, the X-ray diffraction peak intensity ratio is more preferably 0.45 to 0.65.
[0024]
  And as a cerium type abrasive | polishing material which concerns on said each invention, as a X-ray source, it is Cu-K alpha ray or Cu-K alpha.1Rare earth fluoride (LnF) appearing in the range of 2θ = 24.2 ° ± 0.5 ° among the X-ray diffraction peaks appearing by measurement by X-ray diffraction method using X-rays3The intensity ratio (LnF) of the strongest X-ray diffraction peak intensity and the strongest X-ray diffraction peak intensity of cerium oxide.3/ CeO2) Is more preferably 0.1 or less. Here, rare earth fluoride (LnF3) Is produced, for example, when the raw material contains a rare earth oxide and the raw material is subjected to a fluorination treatment in the abrasive production stage.
[0025]
  Therefore, the case where the X-ray diffraction peak intensity ratio exceeds the above upper limit is the case where rare earth fluoride remains with little conversion from rare earth fluoride to rare earth oxyfluoride due to insufficient roasting, or Although roasting is sufficient, there is a limit to the conversion from rare earth fluoride to rare earth oxyfluoride, and the rare earth fluoride remains because the amount of fluorine is excessive with respect to the rare earth element. Abrasive materials that are insufficiently roasted are not preferable because a sufficient polishing speed cannot be secured. On the other hand, an abrasive that has been sufficiently roasted but has an excessive amount of fluorine contains a relatively large amount of coarse particles that cause abrasive scratches, which is also not preferable. Abrasives that contain a relatively large amount of fluorine are those in which chemical action by fluorine is likely to proceed during the roasting stage during the production of abrasives, and the cause of abrasive scratches due to excessive progress of sintering of abrasive particles It is thought that coarse particles were generated. In addition, since the amount of fluorine in the abrasive is relatively excessive, even if the coarse particles are sufficiently reduced by pulverization and classification after roasting, the polishing surface is excessive in the polishing using the abrasive. It is considered that the polished surface is unacceptably rough in the above-described field where high-precision polishing is required.
[0026]
  In addition, cerium oxide (CeO) used for the calculation of the peak intensity ratio.2The X-ray diffraction peak of the rare earth oxide containing cerium as the main component is an X-ray diffraction peak appearing in the range of 2θ = 28.1 ° ± 1.0 °. It is.
[0027]
  In addition, cerium oxide (CeO) here2More specifically, the X-ray diffraction peak intensity of) is a cubic rare earth oxide (Ln) mainly composed of cerium.xOy) Diffraction X-ray diffraction peak intensity. LnxOyIs usually 1.5 ≦ y / x ≦ 2, for example CeO2, Ce0.5Nd0.5O1.75Or Ce0.75Nd0.25O1.875Identified. However, Nd2O3Even if it is an abrasive with a small / TREO, it may be identified as a Ce—Nd—O-based compound, and hence it is presumed to be an oxide containing rare earth elements (La and the like) other than Ce and Nd. As can be seen from the above, with respect to X-ray diffraction, cerium oxide (CeO2), For example, CeO in TREO2In the case of CeO2Unlike pure cerium oxide, does not have to be pure cerium oxide.
[0028]
  And the average particle diameter (D of the abrasive particle in the cerium-type abrasive | polishing material which concerns on said each invention (D50) Is preferably 0.7 μm to 1.6 μm. Here, the average particle diameter (D50The following values were used as That is, the particle size of the particles in which the cumulative volume from the small particle size side becomes 50 wt% in the particle size distribution of the cerium-based abrasive measured by the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method. Average particle size (D50) Becomes more likely to occur, and if the upper limit is exceeded, abrasive scratches that are unacceptable in the aforementioned fields where high-precision polishing is required tend to occur. On the other hand, the average particle size (D50) Decreases, the polishing speed decreases, and if it is less than the lower limit, a sufficient polishing speed cannot be secured. Considering these both sides, the average particle size (D50) Is more preferably 0.8 μm to 1.4 μm.
[0029]
  Further, as the cerium-based abrasive according to each of the above inventions, the BET method specific surface area is 2.0 m.2/G-5.0m2/ G is preferred. This is because the polishing rate decreases as the BET method specific surface area increases, and if the upper limit is exceeded, a sufficient polishing rate cannot be ensured. On the other hand, as the BET method specific surface area becomes smaller, scratches are more likely to occur. When the BET method specific surface area is less than the above lower limit value, scratches that are unacceptable in the above-described fields where high-precision polishing is required tend to occur. Considering these two surfaces, the BET specific surface area is 2.5 m.2/G-4.0m2/ G is more preferable.
[0030]
  Next, raw materials for cerium-based abrasives were examined.
  Among the abrasives according to the invention, the weight ratio of the total rare earth oxide equivalent weight (TREO) is 90 wt% or more, and the proportion of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is 50 wt% to 65 wt%, and the ratio of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3As a raw material (fourth invention), a cerium-based abrasive containing at least cerium, lanthanum, and neodymium as rare earth elements is used for the cerium-based abrasive (first invention) having 10/16% by weight / TREO) Ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is 50 wt% to 65 wt%, and the ratio of the weight of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3/ TREO) is preferably 10 wt% to 16 wt%, and the weight ratio of the total amount of uranium and thorium to TREO ((U + Th) / TREO) is preferably 0.05 wt% or less.
[0031]
  In the raw material for cerium-based abrasives, the proportion of cerium oxide in TREO (CeO2As the / TREO) increases, scratches are easily produced in the manufactured abrasive, and if the above upper limit is exceeded, unacceptable abrasive scratches occur in the aforementioned fields where high-precision polishing is required. It becomes easy. On the other hand, the lower the ratio of cerium oxide, the lower the polishing rate of the manufactured abrasive, and if it is less than the lower limit, it is difficult to ensure a sufficient polishing rate. Therefore, considering these two sides, the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is more preferably 50 wt% to 60 wt%. On the other hand, in the case of neodymium oxide, the polishing rate of the polishing material produced decreases as the weight ratio increases. When the upper limit is exceeded, it is difficult to ensure a sufficient polishing rate. On the other hand, the lower the ratio of neodymium oxide, the easier it is for the abrasive to be produced to be scratched, and if it is less than the above lower limit value, abrasive scratches that are unacceptable in the aforementioned fields where high-precision polishing is required are likely to occur. Therefore, taking these two aspects into consideration, the ratio of the weight of neodymium oxide to the content of TREO (Nd2O3/ TREO) is more preferably 11 wt% to 15 wt%, further preferably 12 wt% to 14 wt%.
[0032]
  The reason why the weight ratio of TREO to the total weight of uranium and thorium ((U + Th) / TREO) is preferably within the above range is that it is preferable that the amount of radioactive substances such as uranium and thorium is as small as possible. Ore such as bastonite concentrate, monazite concentrate, Chinese complex ore concentrate (especially monazite concentrate and Chinese complex ore concentrate) contains a lot of thorium, and it is an abrasive without removing uranium and thorium It is not preferable to use it as a raw material. Therefore, a raw material with the weight ratio ((U + Th) / TREO) being 0.005 wt% or less is more preferable, and a raw material with 0.0005 wt% or less is more preferable.
[0033]
  The ratio of the weight of lanthanum oxide in TREO (La2O3/ TREO) is more preferably 22 wt% to 30 wt%. And the thing whose said ratio is 24 wt%-28 wt% is still more preferable. The lower the ratio of lanthanum oxide, the greater the amount of fluorine released during roasting. If it is less than the above lower limit value, the amount of fluorine released will be too high, making it difficult to control the amount of fluorine in the cerium-based abrasive during roasting. Because it becomes.
[0034]
  Among the abrasives according to the invention, cerium oxide (CeO) with respect to the total rare earth oxide equivalent weight (TREO)2) Weight ratio (CeO2/ TREO) is 45 wt% to 70 wt%, and lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3) Is 1.4 to 2.8, the raw material (the fifth invention) is a cerium-based abrasive containing at least cerium, lanthanum and neodymium as rare earth elements. Ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is 45 wt% to 70 wt%, and the weight ratio of lanthanum oxide and neodymium oxide in TREO (La2O3/ Nd2O3) Is preferably 1.4 to 2.8.
[0035]
  In the cerium-based abrasive raw material, the ratio of the weight of cerium oxide in TREO (CeO2When the / TREO) is increased, the manufactured abrasive is likely to be damaged, and when the upper limit is exceeded, unacceptable abrasive scratches are likely to occur in the above-described fields where high-precision polishing is required. On the other hand, the lower the ratio of cerium oxide, the lower the polishing speed of the manufactured abrasive. If it is less than the lower limit, it is difficult to ensure a sufficient polishing speed. Therefore, considering these two sides, the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is more preferably 50 wt% to 60 wt%. The weight ratio of lanthanum oxide to neodymium oxide (La2O3/ Nd2O3) Becomes too large or too small, the polishing speed of the produced abrasive material decreases, and a sufficient polishing speed cannot be secured. Therefore, the weight ratio of lanthanum oxide and neodymium oxide in TREO (La2O3/ Nd2O3) Is more preferably 1.6 to 2.6.
[0036]
  A weight ratio of TREO to the total weight of uranium and thorium ((U + Th) / TREO) is preferably 0.05 wt% or less. This is because it is preferable that the amount of radioactive materials such as uranium and thorium be as small as possible. Ore such as bastonite concentrate, monazite concentrate, Chinese complex ore concentrate (especially monazite concentrate and Chinese complex ore concentrate) contains a lot of thorium, and it is an abrasive without removing uranium and thorium It is not preferable to use it as a raw material. Therefore, a raw material with the weight ratio ((U + Th) / TREO) being 0.005 wt% or less is more preferable, and a raw material with 0.0005 wt% or less is more preferable.
[0037]
  The ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide in TREO ((La2O3+ Nd2O3) / TREO) is more preferably 25 wt% to 50 wt%. The lower the ratio, the more easily the amount of fluorine released at the time of roasting. If the ratio is less than the above lower limit value, the amount of fluorine released is likely to be released too much, making it difficult to control the amount of fluorine in the cerium-based abrasive during roasting. Because.
[0038]
  Further, among the abrasives according to the above invention, the rare earth oxide contains at least cerium oxide, lanthanum oxide and neodymium oxide and contains fluorine, and has a total rare earth oxide equivalent weight (TREO) of 90 wt. % Or more and the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is 45 wt% to 70 wt%, and the ratio of the weight of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3/ TREO) is 10 wt% to 16 wt%, and lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3) Is 1.4 to 2.8, the raw material (sixth invention) is a cerium-based abrasive containing at least cerium, lanthanum and neodymium as rare earth elements. A raw material for which TREO is 90 wt% or more, and the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is 45 wt% to 70 wt%, and the ratio of the weight of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3/ TREO) is 10 wt% to 16 wt%, and lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3) Is preferably 1.4 to 2.8. Furthermore, it is such a raw material, and the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is more preferably 50 wt% to 65 wt%, and the ratio of the weight of lanthanum oxide in TREO (La2O3/ TREO) is more preferably 22 wt% to 30 wt%, and the ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide in TREO ((La2O3+ Nd2O3) / TREO) is more preferably 25 wt% to 50 wt%. Also in this raw material, for the same reason as described above, it is preferable that the weight ratio ((U + Th) / TREO) of TREO to the total weight of uranium and thorium is 0.05 wt% or less, and 0.005 wt% The raw material which is below is more preferable, and the raw material which is 0.0005 wt% or less is further preferable.
[0039]
  Furthermore, as a raw material for cerium-based abrasives according to the above-mentioned invention, regardless of the raw material according to any of the inventions, the ratio of the weight of praseodymium oxide in TREO (Pr6O11More preferably, / TREO) is 2.0 wt% to 8.0 wt%.
[0040]
  In addition, the radioactive materials such as uranium and thorium that may be contained in the raw material have been mentioned above. However, in addition to these, the ore used as the raw material for the abrasive material includes calcium (Ca), barium (Ba), iron ( It may contain a lot of elements such as Fe) and phosphorus (P). The abrasive produced from the ore (raw material) containing such many elements contains many of these components as impurities. When an abrasive containing a large amount of these impurities is used, abrasive scratches are likely to occur, and the polishing speed may be reduced. If these impurities (particularly iron) remain on the polished surface or the like, the electrical or magnetic characteristics of the object to be polished may be degraded. In that sense, regardless of which of the inventions related to the above raw materials, the cerium-based abrasive raw material and the cerium-based abrasive according to the present invention include TREO and the total weight of calcium, barium, iron and phosphorus. The weight ratio ((Ca + Ba + Fe + P) / TREO) is preferably 2.0 wt% or less, more preferably 1.0 wt% or less, and even more preferably 0.5 wt% or less, and the weight ratio ((Ca + Ba + Fe + P) / (TREO) is preferably 2.0 wt% or less, more preferably 1.0 wt% or less, and further preferably 0.5 wt% or less.
[0041]
  As a manufacturing method of the raw material for cerium-based abrasives, there is generally the following method (first manufacturing method of raw material).
  First, concentrates such as bastonite concentrate are decomposed by sulfuric acid decomposition method or alkali decomposition method, and fractional precipitation and fractional dissolution are performed to reduce impurities such as uranium, thorium, calcium, barium, iron and phosphorus. -A rare earth solution is obtained by removing. And the composition of the rare earth component of the obtained rare earth solution is adjusted (rare earth composition adjustment). Then, mix the rare earth solution whose composition is adjusted and the precipitating agent (for example, ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, aqueous ammonia, oxalic acid, ammonium oxalate, sodium oxalate, urea, etc.) A precipitate of a rare earth compound (for example, carbonate, basic carbonate, monooxy carbonate, hydroxide, oxalate, etc.) is produced, and this is filtered and washed with water to obtain the cerium-based abrasive raw material according to the present invention. It is a method of obtaining.
[0042]
  There are a solvent extraction method and an addition method as the composition adjustment method of the rare earth solution performed after the reduction / removal of impurities during the production of the cerium-based abrasive material. In the solvent extraction method, impurities other than rare earth elements can be reduced to some extent depending on the application method. The solvent extraction method and the addition method may be combined.
[0043]
  First, the solvent extraction method will be described. For example, the ratio of neodymium in the solution before solvent extraction (Nd2O3/ TREO) is high, or the weight ratio of lanthanum oxide to neodymium oxide in the solution (La2O3/ Nd2O3) Is small, the following two methods can be cited as solvent extraction methods. That is, a method of extracting a part of neodymium from an aqueous rare earth solution into an organic solvent, or after extracting almost all of the rare earth element into an organic solvent, the organic solvent is brought into contact with an aqueous solution for back extraction, and neodymium is added to the organic solvent. In this method, most of the other rare earth elements are back-extracted into an aqueous solution while leaving a part of the above. By such a method, the proportion of neodymium is reduced and adjusted to a proportion suitable for the present invention. Conversely, the proportion of neodymium in the solution before solvent extraction (Nd2O3/ TREO) is low or the weight ratio of lanthanum oxide to neodymium oxide in the solution (La2O3/ Nd2O3) Is large, examples of the solvent extraction method used include the following methods. That is, after extracting other rare earth elements into an organic solvent while leaving a part of lanthanum or cerium in the aqueous solution, it is brought into contact with the aqueous solution for back extraction, and almost all of the rare earth elements extracted into the organic solvent are put into the aqueous solution. This is a back extraction method. By such a method, the proportion of neodymium is increased and adjusted to a proportion suitable for the present invention.
[0044]
  In addition, although each solvent extraction method demonstrated here is a method when the organic solvent which is easy to extract as a heavy rare earth element is used as an organic solvent, the organic solvent which is easy to extract as a light rare earth element can also be used. . In addition, the extraction amount and back extraction amount of the target substance in each extraction step and back extraction step of the solvent extraction method depend on conditions such as which invention the raw material for the abrasive material to be manufactured is a raw material according to which invention. As appropriate.
  Next, the addition method will be described. Ratio of neodymium in the solution before adjusting the rare earth composition (Nd2O3/ TREO) is high or the weight ratio of lanthanum oxide to neodymium oxide in the solution before solvent extraction (La2O3/ Nd2O3) Is a small amount of addition method using an aqueous solution of a compound containing a large amount of lanthanum or cerium as a rare earth element (for example, carbonate, hydroxide, chloride, oxide, etc.) The solution dissolved in (1) is added and mixed to reduce the ratio of neodymium, and adjust to a ratio suitable for the present invention. Conversely, the ratio of neodymium in the solution before adjusting the rare earth composition (Nd2O3/ TREO) is low, or the weight ratio of lanthanum oxide to neodymium oxide in the solution before solvent extraction (La2O3/ Nd2O3) Is a method in which an aqueous solution of a compound containing a large amount of neodymium as a rare earth element is added and mixed to increase the proportion of neodymium and adjust the proportion to suit the present invention.
[0045]
  The amount of the aqueous solution added in the above addition method is appropriately determined depending on conditions such as whether the raw material for the abrasive to be produced is a raw material according to any of the above inventions.
[0046]
  As a method for producing a cerium-based abrasive raw material, there is the following method (second raw material production method).
  For example, among the abrasives according to the present invention, the total rare earth oxide equivalent weight (TREO) is 90 wt% or more, and the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is 50 wt% to 65 wt%, and the ratio of the weight of neodymium oxide in the TREO (Nd2O3In the case of producing a cerium-based abrasive (first invention) having a ratio of / TREO) of 10 wt% to 16 wt%, first, the following are prepared as raw materials for the abrasive material. Specifically, the content of elements such as uranium, thorium, potassium, barium, iron, and phosphorus is sufficiently reduced.2/ TREO "and" Nd2O3A plurality of “/ TREO” values not necessarily within the above-mentioned preferred range (for example, carbonate, basic carbonate, monooxycarbonate, hydroxide, oxalate, oxide, etc.) are prepared. Then, the cerium-based abrasive material according to the present invention is manufactured by mixing these plural materials (abrasive material) and adjusting the content of cerium and neodymium (mixing step).
[0047]
  Further, for example, among the abrasives according to the invention, cerium oxide (CeO) relative to the total rare earth oxide equivalent weight (TREO)2) Weight ratio (CeO2/ TREO) is 45 wt% to 70 wt%, and lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3In the case of producing a cerium-based abrasive (second invention) having 1.4 to 2.8, first, the following materials are prepared as raw materials for the abrasive. Specifically, the content of elements such as uranium, thorium, potassium, barium, iron, and phosphorus is sufficiently reduced.2/ TREO "and" La2O3/ Nd2O3The value of “is not necessarily within the above-mentioned preferred range (for example, carbonate, basic carbonate, monooxycarbonate, hydroxide, oxalate, oxide, etc.) are prepared. Then, the cerium-based abrasive material according to the present invention is manufactured by mixing these plural materials (abrasive material) and adjusting the content of cerium and neodymium (mixing step).
[0048]
  In addition, the mixing process demonstrated by the said 2nd manufacturing method should just be performed before the baking process performed by manufacture of a cerium type abrasive. That is, the mixing step is a step that may be performed at any stage in the production process of the cerium-based abrasive raw material. For example, a plurality of raw materials (raw material for abrasive materials) as described above may be separately pulverized and subjected to a fluorination treatment, followed by a mixing step. In addition, as a plurality of raw materials used for mixing (raw material of abrasive materials), there may be one or more high-purity materials in which the ratio of one kind of rare earth oxide in TREO is 99 wt% or more. If a high-purity material is used, the composition can be easily adjusted, but a high-purity material is expensive.
[0049]
  Various abrasive materials have been described so far, but calcined products obtained by calcining the cerium-based abrasive materials (for example, rare earth carbonates, basic carbonates, monooxy carbonates, hydroxides, oxalates). An oxide obtained by calcining a raw material such as an acid salt or an intermediate between the oxide and the raw material) can also be used as the cerium-based abrasive raw material according to the present invention. Here, the raw material for abrasives means that a roasting step is required at the time of producing the abrasives in order to produce an abrasive from the raw material. In other words, the raw materials for cerium-based abrasives here include raw materials before the pulverization process performed at the initial stage of the production of the abrasives, and raw materials before being subjected to the roasting process during the production of the cerium-based abrasives. (Intermediate raw materials) are included. Therefore, even if the above-mentioned abrasive raw material described so far is pulverized and / or fluorinated, and further dried and / or pulverized, cerium is only roasted. What becomes the system abrasive (that is, before the roasting step in the production of the abrasive) is the cerium-based abrasive material (intermediate material) referred to herein.
[0050]
  In the cerium-based abrasive raw materials and cerium-based abrasives according to each of the above inventions, “F / TREO”, “(U + Th) / TREO”, and “(Ca + Ba + Fe + P) / TREO” are abrasive raw materials and abrasives. Is the weight ratio of the weight of “F”, the weight of “U + Th” or the weight of “Ca + Ba + Fe + P” with respect to the total rare earth oxide equivalent weight (TREO), and the weight of “F” in “TREO”, “U + Th” It is not the ratio of the weight or the weight of “Ca + Ba + Fe + P”. “TREO” does not contain “F”, “U + Th”, “Ca + Ba + Fe + P”, and the ratio of the weight of “F”, the weight of “U + Th” or the weight of “Ca + Ba + Fe + P” in “TREO” is basically 0% by weight. Therefore, when “F / TREO”, “(U + Th) / TREO” or “(Ca + Ba + Fe + P) / TREO” of an abrasive material or abrasive is required, “TREO (total rare earth oxidation) of the abrasive material or abrasive is required. (Weight in terms of product) ”,“ F ”,“ U + Th ”and“ (Ca + Ba + Fe + P) ”are measured separately, and“ TREO ”is converted to 100 wt% by calculation. For example, when the abrasive “TREO” is 90.0 wt% and the abrasive “F” is 6.3 wt%, the “F / TREO” of the abrasive is 6.3 (wt%) ÷ 90. 0 (wt%) × 100 (wt%) = 7.0 (wt%).
[0051]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  Hereinafter, preferred embodiments of the cerium-based abrasive according to the present invention will be described.
[0052]
First embodiment
  First, a rare earth chloride (from India) was prepared. The composition is that the total rare earth oxide equivalent weight (hereinafter referred to as TREO) is 46.0 wt%, CeO.2/ TREO is 50.3wt%, La2O3/ TREO is 23.7wt%, Nd2O3/ TREO is 20.0wt%, Pr6O11/ TREO was 5.2 wt%, (U + Th) / TREO was less than 0.0005 wt%, and (Ca + Ba + Fe + P) / TREO was 0.6 wt%. This rare earth chloride is pulverized from monazite concentrate (produced in India), alkali decomposition using concentrated NaOH aqueous solution (140 ° C., 3 hours), hydrothermal treatment for dissolving phosphoric acid component in aqueous solution, filtration, pH 3 Separation and dissolution using hydrochloric acid adjusted to 0.5 to 4.0 (dissolving rare earth elements and leaving uranium (U) and thorium (Th) in the hydroxide precipitate), filtration, solvent extraction, evaporation and concentration In addition, each process of standing to cool and solidify is obtained sequentially.
[0053]
Reference example 1: A cerium-based abrasive material (intermediate material) was produced using the prepared rare earth chloride. First, the prepared rare earth chloride and 0.1 mol / L dilute hydrochloric acid were mixed and dissolved to prepare a rare earth chloride solution, the prepared solution was filtered, and the filtered solution was subjected to solvent extraction. In the solvent extraction, as an organic solvent, an extractant (PC-88A: manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.) and a diluent (Ipsol: manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) that are more easily extracted as heavy rare earth elements are in a liquid volume ratio (extractant / diluent). The agent was mixed at a ratio of 1/2. Then, the organic solvent and the rare earth chloride solution (TREO 210 g / L) are brought into countercurrent multistage contact (30 stages) in a state where the flow ratio (organic solvent / diluted chloride chloride solution) is 8/1. Was extracted into an organic solvent. In this process, a sodium hydroxide aqueous solution in an amount necessary and sufficient to extract almost all of the rare earth element in the rare earth chloride solution was added during the countercurrent multistage extraction with the organic solvent to be used. Thereafter, the organic solvent containing the rare earth element and the 3 mol / L hydrochloric acid aqueous solution are brought into countercurrent multistage contact (30 stages) in a state where the flow ratio (organic solvent / hydrochloric acid aqueous solution) is 8 / 1.4, and praseodymium and neodymium Most of the rare earth elements (samarium (Sm) to heavy rare earth and yttrium (Y)) that are more easily extracted into organic solvents than neodymium are left in the organic solvent, and most of lanthanum and cerium, and one of praseodymium and neodymium. Part was back-extracted into an aqueous hydrochloric acid solution to obtain a rare earth solution (purified solution).
[0054]
  After solvent extraction, the resulting rare earth solution and aqueous ammonium hydrogen carbonate solution (precipitant) are mixed to form a rare earth carbonate precipitate, which is then filtered and washed (washed with water) using a centrifuge. A rare earth carbonate as an abrasive material (intermediate material) was obtained. The composition was that TREO was 44 wt%. In addition, the ratio of the weight of each rare earth element in TREO was the same as that of the obtained cerium-based abrasive (see Table 1). Moreover, F / TREO was less than 0.1 wt%, (U + Th) / TREO was less than 0.0005 wt%, and (Ca + Ba + Fe + P) / TREO was less than 0.4 wt%.
[0055]
  The rare earth carbonate prepared in this way (intermediate raw material) and pure water having twice the weight of the raw material are mixed, and wet pulverized for 8 hours with a wet ball mill (grinding medium is zirconia ball having a diameter of 5 mm). The raw material slurry was obtained. D of the obtained pulverized product50Was 0.8 μm. Then, 10 wt% hydrofluoric acid was added to the obtained slurry to prepare a weight ratio (F / TREO) of fluorine components in the slurry, and this slurry was subjected to a stirring treatment for 30 minutes (hereinafter simply referred to as “fluid”). Is referred to as processing). “F / TREO” after the fluorination treatment was 8.0 wt%. In addition, the alkali concentration, hot water extraction, and the fluorine ion electrode method were used for the measurement of fluorine concentration. Thereafter, so-called repulp washing, in which the solid content was settled, the supernatant liquid was extracted, and pure water was added, was performed, and the washed slurry was filtered by a filter press method. The obtained filter cake was dried at 140 ° C. for 48 hours. Furthermore, the obtained dried cake was pulverized with a sample mill, and the obtained pulverized product was roasted (roasting temperature 1000 ° C., roasting time 12 hours). After roasting, the obtained roasted product was further pulverized by a sample mill and classified by a turbo classifier (the classification point was set to 5 μm) to obtain a cerium-based abrasive.
[0056]
Example 1, Reference Example 2: These examplesReference examplesThen, the flow rate ratio between the organic solvent and the hydrochloric acid aqueous solution in the step of back-extracting the rare earth element such as lanthanum into the hydrochloric acid aqueous solution by bringing the organic solvent containing the rare earth element into contact with the 3 mol / L hydrochloric acid aqueous solution in a countercurrent multistage contact. Hydrochloric acid solution)Reference example 1And different. In addition,Example 1The flow rate ratio (organic solvent / hydrochloric acid aqueous solution) is 8 / 1.3,Reference example 2The flow rate ratio (organic solvent / hydrochloric acid aqueous solution) was 8 / 1.2. Other conditions areReference example 1Since this is the same, the description is omitted. In addition, the TREO of the rare earth carbonate (intermediate raw material) produced in Example 1 is 46 wt%,Reference example 2The TREO of the rare earth carbonate (intermediate raw material) produced in step 4 was 43 wt%. The ratio of the weight of each rare earth element in TREOReference examplesBoth were the same as the finally manufactured cerium-based abrasive (see Table 1). Also, any exampleReference examplesIn both cases, F / TREO was less than 0.1 wt%, (U + Th) / TREO was less than 0.0005 wt%, and (Ca + Ba + Fe + P) / TREO was less than 0.4 wt%.
[0057]
Comparative Example 1: US-made bastonite concentrate was prepared as a raw material. Its composition (weight ratio) is 70 wt% TREO, CeO2/ TREO is 49.3wt%, La2O3/ TREO is 34.0wt%, Nd2O3/ TREO is 11.3 wt%, Pr6O11/ TREO 4.0 wt%, F / TREO 8.0 wt%, (U + Th) / TREO) 0.1 wt%, and (Ca + Ba + Fe + P) / TREO 6.8 wt%. Then, the prepared raw material (bust nesite concentrate) and pure water having twice the weight of the raw material are mixed, and wet pulverized with a wet ball mill (grinding medium is zirconia ball having a diameter of 5 mm) for 8 hours. A raw slurry was obtained. And the cerium type abrasive | polishing material was obtained by performing sequentially each process of repulp washing | cleaning, filtration, drying, roasting, grinding | pulverization, and classification with respect to the obtained raw material slurry. The conditions of each process after repulp washing areReference example 1Was the same.
[0058]
Comparative Examples 2 and 3In these comparative examples, the conditions for the step of back-extracting a rare earth element such as lanthanum into an aqueous hydrochloric acid solution by contacting the organic solvent containing the rare earth element with a 3 mol / L hydrochloric acid aqueous solution in a countercurrent multistage contactReference example 1Is different. In Comparative Example 2, the flow ratio of the organic solvent to the aqueous hydrochloric acid solution (organic solvent / aqueous hydrochloric acid solution) was 8 / 1.6, and almost all of the rare earth elements in the organic solvent were back extracted into the aqueous hydrochloric acid solution to extract the rare earth. A solution (purified solution) was obtained. The flow rate ratio (organic solvent / hydrochloric acid aqueous solution) in Comparative Example 3 was 8 / 1.1. Other conditions areReference example 1Was the same. The TREO of the rare earth carbonate (intermediate raw material) produced in Comparative Example 2 was 42 wt%, and the TREO of the rare earth carbonate (intermediate raw material) produced in Comparative Example 3 was 46 wt%. The ratio of the weight of each rare earth element in TREO was the same as that of the finally produced cerium-based abrasive in all the comparative examples (see Table 1). In any of the comparative examples, F / TREO was less than 0.1 wt%, (U + Th) / TREO was less than 0.0005 wt%, and (Ca + Ba + Fe + P) / TREO was less than 0.4 wt%.
[0059]
Examples 2-3 and Reference Examples 3-4: ExamplesReference examplesThen, except that the conditions of fluorination treatment are different,Example 1A cerium-based abrasive was produced under the same conditions. In addition, "F / TREO" after fluorination treatment isReference example 3Then 4.0 wt%,Example 2Then 5.5 wt%,Example 3Then, 11 wt%,Reference example 4It was 15 wt%.
[0060]
Examples 4 and 5: In each example, except that the baking temperature in the baking process is different,Example 1A cerium-based abrasive was produced under the same conditions. The roasting temperature isExample 4Is 850 ° C,Example 9Then, it was 1100 degreeC.
[0061]
  Each of the above examplesReference examplesTable 1 shows values such as the fluorine content, the ratio of the weight of each rare earth oxide in TREO, and TREO of the cerium-based abrasives obtained in the respective comparative examples. In addition, (Ca + Ba + Fe + P) / TREO was 6.2 wt% for the abrasive of Comparative Example 1 and less than 0.4 wt% for the other abrasives.
[0062]
[Table 1]
Figure 0004450424
[0063]
  ExamplesReference examplesAnd using the cerium-based abrasive obtained in the comparative example, the average particle size (D50), BET specific surface area (BET) and diffraction X-ray intensity (Intensity) were measured. In addition, each exampleReference examplesAlso, a polishing test was performed using the cerium-based abrasive obtained in the comparative example, and the polishing value (polishing speed), the scratch evaluation of the obtained polished surface, and the adhesion (cleanability) were evaluated. A measuring method, a polishing test method, and evaluation methods for various polishing characteristics will be described below. The measured values and evaluation results are shown in Table 2 below.
[0064]
Average particle size (D 50 ) Measurement
  The particle size distribution of the cerium-based abrasive was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation: SALD-2000A), and the average particle size (D50: The particle size at a cumulative volume of 50 wt% from the small particle size side).
[0065]
BET specific surface area (BET): Measured in accordance with “6.2 Flow Method (3.5) Single Point Method” in JIS R 1626-1996 (Method for Measuring Specific Surface Area of Fine Ceramics Powder by Gas Adsorption BET Method). At that time, a mixed gas of helium as a carrier gas and nitrogen as an adsorbate gas was used.
[0066]
X-ray diffraction measurement
  Using an X-ray diffractometer (manufactured by Mac Science Co., Ltd., MXP18), the cerium-based abrasive was subjected to X-ray diffraction analysis and the diffraction X-ray intensity was measured. In this measurement, a copper (Cu) target is used, and Cu—Kα obtained by irradiating Cu—Kα rays.1Analysis was performed on the peak where the diffraction angle (2θ) appeared in the range of 20 ° to 30 ° in the X-ray diffraction pattern. Other measurement conditions were tube voltage 40 kV, tube current 150 mA, measurement range 2θ = 5 ° to 80 °, sampling width 0.02 °, and scanning speed 4 ° / min. And from the obtained X-ray diffraction measurement result, cerium oxide (CeO2) X-ray diffraction peak intensity, lanthanoid oxyfluoride (LnOF) X-ray diffraction peak intensity and lanthanoid fluoride (LnF)3) X-ray diffraction peak intensity, and each X-ray diffraction peak intensity ratio (LnOF / CeO)2, LnF3/ CeO2)
[0067]
Polishing test
  A polishing tester (HSP-2I type, manufactured by Taito Seiki Co., Ltd.) was prepared as a polishing machine. This polishing tester polishes the surface to be polished with a polishing pad while supplying an abrasive slurry to the surface to be polished. The polishing pad was made of polyurethane, and was replaced with a new one every time (about 24 hours polishing time) in the polishing test. And 65 mmφ glass for a flat panel was prepared as an object to be polished. Further, 50 L of an abrasive slurry having a solid content concentration of 15 wt% was prepared by mixing powdered cerium-based abrasive powder and pure water. The surface of the glass for flat panels was polished using this abrasive slurry. In this polishing test, the abrasive slurry was supplied at a rate of 5 liters / minute, and the abrasive slurry was circulated and used. Further, the pressure of the polishing pad against the polishing surface is 9.8 kPa (100 g / cm2) And the rotational speed of the polishing tester was set to 100 rpm.
[0068]
Evaluation of polishing value (polishing speed)
  After 30 minutes of polishing, the flat panel glass to be polished was replaced. The replaced flat panel glass has been weighed. Then, polishing was performed for 10 minutes after the replacement of the glass for the flat panel, and the amount of reduction in the glass weight due to the polishing was determined. Based on this value, the “polishing value 1” was determined. The polishing value of the polishing material of Comparative Example 1 was used as the reference (100).
[0069]
  After the first 30 minutes and the subsequent 10 minutes of polishing for a total of 40 minutes, the glass is replaced with a new flat panel glass and polished for 23 hours and 20 minutes (total 24 hours). Panel glass was replaced. The replaced flat panel glass has been weighed. Then, polishing was performed for 10 minutes after the replacement of the glass for the flat panel, and the amount of reduction in the glass weight due to the polishing was determined. Based on this value, the “polishing value 2” was determined. Here, the polishing value 2 was determined with the polishing value 1 of the polishing material of Comparative Example 1 as the reference (100).
[0070]
  Then, “abrasion value ratio (abrasion value 2 / abrasion value 1)” is obtained based on “abrasion value 1” and “abrasion value 2”, and “abrasion value 1”, “abrasion value 2”, and “abrasion value ratio”. Was used to evaluate the polishing value (polishing rate) of the cerium-based abrasive.
[0071]
Evaluation of abrasive scratches
  Further, after polishing, the polished flat panel glass was cleaned with pure water, and scratches were evaluated on the polished surface which was dried in a dust-free state. Scratch evaluation was performed by observing the glass surface by a reflection method using a 300,000 lux halogen lamp as a light source, scoring the number of large scratches and fine scratches, and evaluating 100 points as a perfect score. In this scratch evaluation, the polishing accuracy required for finish polishing of a glass substrate for hard disk or LCD was used as a criterion. Specifically, in Tables 2 and 5, “◎” indicates 98 points or more (very suitable for finishing polishing of glass substrates for HD and LCD), and “◯” indicates 95 points less than 98 points. That it is above (suitable for finishing polishing of HD / LCD glass substrates), and “△” is less than 95 points and 90 points or more (can be used for finishing polishing of HD / LCD glass substrates). "X" indicates that it is less than 90 points (cannot be used for finish polishing of glass substrates for HD and LCD).
[0072]
Adhesion test
  In addition, a test was conducted on the adhesiveness (cleanability) of the abrasive. In the test, first, the cleaned and dried slide glass for optical microscope observation was immersed in the abrasive slurry and pulled up and dried at 50 ° C., and then immersed in a container containing pure water for ultrasonic cleaning. After performing ultrasonic cleaning, the slide glass taken out from the container was washed with pure water to obtain a slide glass to be observed. Thereafter, the adhesiveness was evaluated by observing the remaining amount of abrasive particles remaining on the surface of the slide glass with an optical microscope. Specifically, in Tables 2 and 5, “◯” indicates that the remaining abrasive particles are not observed and is very suitable for finishing polishing, and “△” indicates that the remaining abrasive particles are observed. “×” indicates that a large amount of residual abrasive particles are observed and unsuitable for finishing polishing.
[0073]
[Table 2]
Figure 0004450424
[0074]
  As shown in Table 2,Example 1, Reference Examples 2-3The polishing material of No. 1 has a high polishing value (polishing value 1) immediately after the start of polishing (after 30 minutes), and has a relatively high polishing value (polishing value 2) even after long-term circulation. The decrease in the polishing value due to use was relatively small (polishing value ratio = 0.66 to 0.78). That is, a sharp decrease in the polishing value (polishing speed) after the start of polishing was prevented, and a higher polishing value was maintained for a longer time. AndExample 1, Reference Examples 2-3Both of these abrasives were excellent in that they were less likely to be scratched and adhered to the polished surface. Also, as shown in Table 2, the examplesReference examplesAll of the abrasives were excellent in abrasive properties,Example 1The abrasive material of No. 1 had the best polishing characteristics. On the other hand, the polishing materials of Comparative Examples 1 to 3 had a remarkably low polishing value of 2, and the polishing force suddenly decreased with use (polishing value ratio = 0.23 to 0.32). In addition, there was a defect that the abrasive flaws were likely to occur and were likely to adhere to the polished surface.
[0075]
  Therefore, each example of the data shown in Table 1Reference examplesWhen the data of the comparative example were examined, the following was found.
[0076]
  The cerium-based abrasive preferably has a TREO of 90 wt% or more, more preferably 92 wt% or more. And the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) is preferably 50 wt% or more. In addition, each exampleReference examplesFrom Comparative Example 2, as the cerium-based abrasive, the ratio of the weight of neodymium oxide in TREO (Nd2O3/ TREO) is preferably 16 wt% or less. Furthermore, each exampleReference examplesFrom Comparative Example 3, as the cerium-based abrasive, the ratio of the weight of neodymium oxide in TREO (Nd2O3/ TREO) is preferably at least 10 wt% or more.
[0077]
  As the cerium-based abrasive, the ratio of the weight of lanthanum oxide in TREO (La2O3/ TREO) is preferably 30 wt% or less.
[0078]
  In addition, each exampleReference examplesWhen the data of the comparative example (Table 1) were compared from different viewpoints, the cerium-based abrasive was lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3) Is preferably 1.4 or more (comparison between each example and comparative example 2), and preferably 2.8 or less (comparison between each example and comparative examples 1 and 3).
[0079]
  Further, as the cerium-based abrasive, the ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide in TREO ((La2O3+ Nd2O3) / TREO) is preferably 25 wt% to 50 wt%. Also,Example 1 and Examples 2-3 and Reference Examples 3-4As a cerium-based abrasive, it is more preferable that the weight ratio (F / TREO) of TREO and fluorine content is 4.0 wt% to 9.0 wt%.
[0080]
  The cerium-based abrasive preferably has a weight ratio of TREO to the total weight of uranium and thorium ((U + Th) / TREO) of 0.05 wt% or less. AndExample 1, Reference Examples 1-2And Comparative Examples 1 to 3 were compared, the X-ray diffraction peak intensity ratio (LnOF / CeO2) Is preferably 0.4 to 0.7.
[0081]
  Furthermore, each exampleReference examplesFrom the average particle size of the abrasive particles (D50) Is more preferably 0.7 μm to 1.6 μm, and the BET specific surface area is 2.0 m.2/G-5.0m2/ G is more preferable.
[0082]
  Also, as shown in Table 2,Example 1 and Examples 2-3 and Reference Examples 3-4All of the abrasives had a high polishing value of 1 and a relatively high polishing value of 2, and the decrease in the polishing value due to use was relatively small (Abrasive value ratio = 0.66 to 0.78). ). In other words, the sharpening value (polishing rate) is prevented from suddenly decreasing after the start of polishing, and a higher polishing value is maintained for a longer time. However,Reference example 3The abrasive ofExample 1As compared with the above, the polishing value 1 and the polishing value 2 were slightly lower, and there was some adhesion. this is,Example 1The weight ratio (F / TREO) between the amount of TREO and the amount of fluorine (F / TREO) is smaller than that of the X-ray diffraction peak intensity ratio (LnOF / CeO).2) Is small. Also,Reference example 4The abrasive ofExample 1Compared to the above, abrasive scratches were likely to occur, and there was some adhesion. this is,Example 1X-ray diffraction peak intensity ratio (LnOF / CeO2And LnF3/ CeO2) Is large.
[0083]
  And as shown in Table 2,Examples 1, 4 and 5The polishing material had a high polishing value of 1 and a relatively high polishing value of 2, and the decrease in the polishing value due to use was relatively small (polishing value ratio = 0.72 to 0.78). In other words, the sharpening value (polishing rate) is prevented from suddenly decreasing after the start of polishing, and a higher polishing value is maintained for a longer time. As a result, in the case of producing an abrasive using the raw material for an abrasive of the present invention, if the roasting temperature is 800 ° C. to 1200 ° C. (more preferably 850 ° C. to 1100 ° C.), the polishing value (polishing speed) is obtained. It has been found that an abrasive with a small decrease (a large polishing value ratio) can be produced.
[0084]
Second embodiment
  Next, cerium carbonate, lanthanum carbonate, praseodymium carbonate, neodymium carbonate were each calcined (roasted) individually, mixed to prepare raw materials, and cerium-based abrasives were produced using the prepared raw materials.Reference examplesA comparative example will be described.
[0085]
  First, high purity cerium carbonate (TREO: 45 wt%, CeO2/ TREO: 99.9 wt% or more), lanthanum carbonate (TREO: 45 wt%, La2O3/ TREO: 99.9 wt% or more), praseodymium carbonate (TREO: 45 wt%, Pr)6O11/ TREO: 99.9 wt% or more), neodymium carbonate (TREO: 45 wt%, Nd2O3/ TREO: 99.9 wt% or more) were prepared and calcined (roasted) separately. The calcination temperature was 600 ° C. and the calcination time was 12 hours. And by calcining, cerium carbonate calcined product (TREO: 83 wt%, CeO2/ TREO: 99.9 wt% or more, loss on ignition: 17 wt%), calcined lanthanum carbonate (TREO: 85 wt%, La2O3/ TREO: 99.9 wt% or more, loss on ignition: 15 wt%), praseodymium carbonate calcined product (TREO: 86 wt%, Pr6O11/ TREO: 99.9 wt% or more, loss on ignition: 14 wt%), neodymium carbonate calcined product (TREO: 82 wt%, Nd2O3/ TREO: 99.9 wt% or more, loss on ignition: 18 wt%).
[0086]
  And each calcined product obtained in this way is mixed, and each example explained belowReference examplesAnd the cerium-type abrasive raw material (intermediate raw material) used by each comparative example was prepared. ExamplesReference examplesTable 3 shows the composition of the cerium-based abrasive raw material (intermediate raw material) used in the comparative examples. In addition, the (U + Th) / TREO weight ratio of the five kinds of intermediate materials prepared by mixing them was less than 0.0005 wt%, and the (Ca + Ba + Fe + P) / TREO weight ratio was less than 0.1 wt%. .
[0087]
[Table 3]
Figure 0004450424
[0088]
Example 6, Reference Examples 5 to 8 and Comparative Examples 6 to 9: The prepared raw material for cerium-based abrasive (intermediate raw material = rare earth carbonate calcined product (mixed product)) and pure water having twice the weight of the raw material are mixed, and a wet ball mill (the grinding medium is 5 mm in diameter) A raw slurry was obtained by wet grinding with zirconia balls) for 8 hours. D of the obtained pulverized product50Was 0.8 μm. The resulting slurry is fluorinated (Reference example 1The same processing as in the above. “F / TREO” after the fluorination treatment was 8.0 wt%. Thereafter, so-called repulp washing, in which the solid content was settled, the supernatant liquid was extracted, and pure water was added, was performed, and the washed slurry was filtered by a filter press method. Then, the obtained filtered product was sequentially subjected to drying, roasting, pulverization, and classification steps to obtain a cerium-based abrasive. In addition, the conditions of each process after drying areReference example 1Was the same.
[0089]
  Example aboveReference examplesTable 4 shows values such as the fluorine content of the cerium-based abrasives obtained in Comparative Examples 6 to 9, and the weight ratio of each rare earth oxide in TREO and TREO. Further, the weight ratio of (Ca + Ba + Fe + P) / TREO of these abrasives was less than 0.1 wt%.
[0090]
[Table 4]
Figure 0004450424
[0091]
  ExamplesReference examplesAnd using the cerium-based abrasive obtained in the comparative example, the average particle size (D50), BET specific surface area (BET) and diffraction X-ray intensity (Intensity) were measured. In addition, each exampleReference examplesAlso, a polishing test was performed using the cerium-based abrasive obtained in the comparative example, and the polishing value (polishing speed), the scratch evaluation of the obtained polished surface, and the adhesion (cleanability) were evaluated. The measurement method and test method are as described above. Table 5 shows the measured values and the evaluation results.
[0092]
[Table 5]
Figure 0004450424
[0093]
  As shown in Table 5, each exampleReference examplesThe polishing material of No. 1 has a high polishing value (abrasion value 1) in an unused state, and has a relatively high polishing value (abrasion value 2) even in a used state. It was relatively small (abrasive value ratio = 0.67-0.79). In addition, each exampleReference examplesBoth of these abrasives were excellent in that they were less likely to be scratched and adhered to the polished surface. In addition,Example 6, Reference Examples 5-8InExample 6The abrasive material of No. 1 had the best polishing characteristics. On the other hand, the polishing material of each comparative example had a remarkably low polishing value of 2, and the polishing value (polishing speed) was rapidly reduced by use (except for comparative example 9). In addition, there was a defect that the abrasive flaws were likely to occur and were likely to adhere to the polished surface.
[0094]
  For the data shown in Table 4, each exampleReference examplesAnd Comparative Examples 8 and 9 show that, as a cerium-based abrasive, the ratio of the weight of cerium oxide in the TREO (CeO2/ TREO) has been found to be preferably 45 wt% to 70 wt%. In addition, each exampleReference examplesAnd Comparative Examples 6 and 7 show that as a cerium-based abrasive, the ratio of the weight of neodymium oxide in TREO (Nd2O3/ TREO) has been found to be preferably 10 wt% to 16 wt%. Further, as shown in Table 5, as the cerium-based abrasive, the X-ray diffraction peak intensity ratio (LnOF / CeO2) Is more preferably 0.4 to 0.7.
  Examples shown in Table 4Reference examplesAnd the data of the comparative example were compared from another point of view, it was found that lanthanum oxide (La2O3) And neodymium oxide (Nd)2O3) Weight ratio (La2O3/ Nd2O3) For exampleReference examples1.4 or more is preferable from comparison with Comparative Example 7, and each ExampleReference examplesFrom a comparison with Comparative Example 6, it was found that 2.8 or less is preferable. AndReference examples 7 and 8When the weight balance between lanthanum oxide and neodymium oxide is adjusted, the ratio of the weight of neodymium oxide in TREO (Nd2O3It was found that a practical abrasive can be obtained even if / TREO) is 9 wt% or 17 wt%.
[0095]
[Possibility of industrial use]
  As can be understood from the above description, the cerium-based abrasive according to the present invention has few scratches and maintains a high polishing force for a long time. Therefore, by using the cerium-based abrasive according to the present invention, it is possible to obtain a high-quality polished surface with less scratches and less adherence of the abrasive in a shorter time. That is, according to the present invention, it is possible to provide a cerium-based abrasive suitable for use in fields where high-precision surface polishing performance is required, such as polishing of a glass substrate for optical disks and magnetic disks.

Claims (6)

希土類酸化物として少なくとも酸化セリウム、酸化ランタンおよび酸化ネオジムを含み、フッ素を含有するセリウム系研摩材において、
全希土類酸化物換算重量(TREO)が90wt%以上であり、全希土類酸化物換算重量に占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であり、全希土類酸化物換算重量に占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が12wt%〜14wt%であり、
全希土類酸化物換算重量中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)の重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であり、
全希土類酸化物換算重量に占める、酸化ランタンと酸化ネオジムの合計重量の割合((La+Nd)/TREO)が25wt%〜50wt%であり、
X線源としてCu−Kα線またはCu−Kα線を用いたX線回折法による測定により2θ(回折角)=20°〜30°の範囲に出現するX線回折ピークのうち、希土類オキシフッ化物(LnOF)についてのX線回折ピーク強度であって最強のX線回折ピーク強度と、酸化セリウム(CeO)についてのX線回折ピーク強度であって最強のX線回折ピーク強度との強度比(LnOF/CeO)が0.4〜0.7であり、
更に、研摩材粒子の平均粒径(D50)は、0.7μm〜1.6μmであることを特徴とするセリウム系研摩材。
In the cerium-based abrasive containing at least cerium oxide, lanthanum oxide and neodymium oxide as the rare earth oxide and containing fluorine,
The total rare earth oxide equivalent weight (TREO) is 90 wt% or more, and the ratio of the weight of cerium oxide to the total rare earth oxide equivalent weight (CeO 2 / TREO) is 50 wt% to 65 wt%. The ratio of the weight of neodymium oxide to the weight (Nd 2 O 3 / TREO) is 12 wt% to 14 wt%,
The weight ratio (La 2 O 3 / Nd 2 O 3 ) of lanthanum oxide (La 2 O 3 ) to neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) in the total rare earth oxide equivalent weight is 1.4 to 2.8,
The ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide ((La 2 O 3 + Nd 2 O 3 ) / TREO) in the total rare earth oxide equivalent weight is 25 wt% to 50 wt%,
Among the X-ray diffraction peaks appearing in the range of 2θ (diffraction angle) = 20 ° to 30 ° as measured by the X-ray diffraction method using Cu—Kα ray or Cu—Kα 1 ray as the X-ray source, rare earth oxyfluoride Intensity ratio between the X-ray diffraction peak intensity of (LnOF) and the strongest X-ray diffraction peak intensity and the X-ray diffraction peak intensity of cerium oxide (CeO 2 ) and the strongest X-ray diffraction peak intensity ( LnOF / CeO 2 ) is 0.4 to 0.7,
Further, the average particle size (D 50) of abrasive particles, a cerium-based abrasive which is a 0.7Myuemu~1.6Myuemu.
全希土類酸化物換算重量に占める酸化ランタンの重量の割合(La/TREO)が22wt%〜30wt%である請求項1に記載のセリウム系研摩材。 2. The cerium-based abrasive according to claim 1, wherein a ratio of the weight of lanthanum oxide to the total rare earth oxide equivalent weight (La 2 O 3 / TREO) is 22 wt% to 30 wt%. 全希土類酸化物換算重量に対するフッ素量の重量比(F/TREO)が4.0wt%〜9.0wt%である請求項1又は請求項2に記載のセリウム系研摩材。  The cerium-based abrasive according to claim 1 or 2, wherein a weight ratio (F / TREO) of fluorine amount to total rare earth oxide equivalent weight is 4.0 wt% to 9.0 wt%. 全希土類酸化物換算重量に対するウランとトリウムの合計量の重量比((U+Th)/TREO)が0.05wt%以下である請求項1から請求項3のいずれか一に記載のセリウム系研摩材。  The cerium-based abrasive according to any one of claims 1 to 3, wherein a weight ratio ((U + Th) / TREO) of a total amount of uranium and thorium to a total rare earth oxide equivalent weight is 0.05 wt% or less. BET法比表面積は、2.0m/g〜5.0m/gである請求項1から請求項4のいずれか一に記載のセリウム系研摩材。BET specific surface area of cerium-based abrasive as claimed in any one of claims 4 a 2.0m 2 /g~5.0m 2 / g. 請求項1記載のセリウム系研摩材を製造するためのセリウム系研摩材用原料であって、
全希土類酸化物換算重量(TREO)が90wt%以上であり、全希土類酸化物換算重量に占める酸化セリウムの重量の割合(CeO/TREO)が50wt%〜65wt%であり、全希土類酸化物換算重量に占める酸化ネオジムの重量の割合(Nd/TREO)が12wt%〜14wt%であり、
全希土類酸化物換算重量に占める、酸化ランタンと酸化ネオジムの合計重量の割合((La +Nd )/TREO)が25wt%〜50wt%であり、全希土類酸化物換算重量中の酸化ランタン(La)と酸化ネオジム(Nd)の重量比(La/Nd)が1.4〜2.8であり、
更に、全希土類酸化物換算重量に対するウランとトリウムの合計量の重量比((U+Th)/TREO)が0.05wt%以下であるセリウム系研摩材用原料。
A cerium-based abrasive raw material for producing the cerium-based abrasive according to claim 1 ,
The total rare earth oxide equivalent weight (TREO) is 90 wt% or more, and the ratio of the weight of cerium oxide to the total rare earth oxide equivalent weight (CeO 2 / TREO) is 50 wt% to 65 wt%. The ratio of the weight of neodymium oxide to the weight (Nd 2 O 3 / TREO) is 12 wt% to 14 wt% ,
The ratio of the total weight of lanthanum oxide and neodymium oxide ((La 2 O 3 + Nd 2 O 3 ) / TREO) in the total rare earth oxide equivalent weight is 25 wt% to 50 wt% . the weight ratio of lanthanum oxide (La 2 O 3) and neodymium oxide (Nd 2 O 3) (La 2 O 3 / Nd 2 O 3) is 1.4 to 2.8,
Furthermore, the total amount of the weight ratio of uranium and thorium to the total rare earth oxide equivalent weight ((U + Th) / TREO ) is 0.05 wt% or less der Ru cerium-raw material.
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