JPWO2002028979A1 - セリウム系研摩材及びセリウム系研摩材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、酸化セリウムを主成分とし、研摩材粒子の平均粒径が０．２〜３．０μｍである酸化セリウム系研摩材において、粒径１０μｍ以上の粗粒子の濃度が１０００ｐｐｍ以下（重量比）であること、又は、磁性粒子の濃度が１０００ｐｐｍ以下（重量比）であることを特徴とするセリウム系研摩材である。これら粗粒子、磁性粒子は３００ｐｐｍ以下（重量比）であるのが特に好ましい。また、研摩材材粒子の比表面積の平均値を０．５〜３０ｍ２／ｇとすることにより、より高い切削性を有すると共に高精度の研摩面を形成できる研摩材となる。これらのセリウム系研摩材の製造方法としては、粗粒子濃度は分級点の制御、繰り返し分級の実施による。そして、磁性粒子濃度の制御は磁性材料からなるフィルタの適用、粉砕媒体の変更等を単独又は適宜組み合わせることにより可能となる。
Description
発明の属する技術分野
本発明は、研摩精度に優れると共に、切削性が良好な酸化セリウムを主成分とするセリウム系研摩材に関する。
従来の技術
近年、種々のガラス材料の研摩に酸化セリウム（ＣｅＯ２）を主成分とするセリウム系研摩材が使用されている。特に、セリウム系研摩材は、従来の通常の板ガラスの研摩から、最近ではハードディスク等の磁気記録媒体用ガラス、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のガラス基板といった電気・電子機器で用いられているガラス材料の研摩にも用いられており、その応用分野が広がっている。
このセリウム系研摩材は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）粒子を主成分とする研摩材粒子よりなっている。そして、セリウム系研摩材を大別すると、酸化セリウムの含有量により高セリウム研摩材と低セリウム研摩材とに分類される。高セリウム研摩材は、全希土酸化物含有量（以下、ＴＲＥＯという。）に対して酸化セリウムが７０％重量以上含まれており、酸化セリウム含有量が比較的多い研摩材であるが、低セリウム研摩材は、酸化セリウム含有量がＴＲＥＯに対して５０％重量前後と比較的少ない研摩材である。これらのセリウム系研摩材は、その酸化セリウム含有量及び原材料は異なるものの、原料調製後の製造工程に大きな差はない。
図１は、これらセリウム系研摩材の製造工程を示す。高セリウム研摩材は、モナザイトと呼ばれる希土鉱石を化学処理して濃縮調製された塩化希土を原料としている。一方、低セリウム研摩材の原料は、従来はバストネサイトと呼ばれる希土鉱石を選鉱したバストネサイト精鉱を使用することが多かったが、近年では、バストネサイト鉱や比較的安価な中国産複雑鉱を原料として合成した酸化希土又は炭酸希土を原料とするものが多い。そして、原料調製後の工程においては、両者共に原料を化学処理（湿式処理）し、濾過、乾燥した後にて焙焼し、これを粉砕、分級することにより製造される。また、研摩材を構成する研摩粒子の粒径は、粗仕上げから最終仕上げまでの目的にもよるが平均粒径で０．２〜３．０μｍであり、上記製造工程中、焙焼工程における温度の調整や粉砕、分級工程の調整等により制御している。
ところで、セリウム系研摩材が広く用いられている理由として、セリウム系研摩材によれば、高精度の研摩面が形成できることに加えて、比較的短時間で大量のガラスを研摩除去することができ高い研磨値が得られるという点がある。ここで、セリウム系研摩材の研摩機構については、必ずしも明確な定説はないが、研摩材中に含まれるフッ素成分が大きな役割を果たしているとされている。即ち、酸化セリウムによる機械的研摩作用に加えて、研摩材中に含有されるフッ素成分がガラス面と反応しガラスをフッ化物としガラス表面の侵食を早めるという化学的研摩作用が同時に生じることによるものであるとされている。そして、セリウム系研摩材においては機械的作用と化学的作用との双方が十分に機能して初めてその優れた研摩特性が発揮されると考えられる。
そして、研摩特性に優れる研摩材とするための第１の基準としては、異常粒成長した研摩粒子が存在することがなく粒径分布に均一性があること挙げられている。そのため、セリウム系研摩材の製造工程においては、研摩粒子の異常粒成長を抑制すべく種々の工夫が施されている。例えば、化学処理工程では、塩酸、硫酸等の鉱酸で粉砕した原料を処理している。これは、原料中に不純物として含まれているナトリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が、その後の焙焼工程において異常粒成長の要因となるため、これらアルカリ金属、アルカリ土類金属を鉱酸により溶解除去するためである。
また、これらの製造工程における管理に加えて、製造された研摩材については、任意に製品検査を行ってその平均粒径及び粒径分布を調査し、異常粒成長による粗粒子の有無を検査している。
そして、以上のような、製造工程における研摩材粒子の粒度分布及びフッ素濃度の制御や製品検査により、これまで優れた研摩材が供給されてきている。
しかしながら、セリウム系研摩材に対する今後の需要を考慮すれば、より優れた研摩材の開発が望まれるのは当然である。特に、ハードディスク、ＬＣＤ用のガラス基板等の分野においてはその更なる高密度化が求められており、そのためには極めて高精度の研摩面とすることができるだけでなく、高速に所定量の研摩ができる高い切削性を有する研摩材が求められる。
そこで、本発明は、従来以上に高精度の研摩面を形成することができ、より切削性の良好な、新たな基準を有するセリウム系研摩材と共に、その製造方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明者等は、従来のセリウム系研摩材の研摩特性に関して詳細な検討を行なったところ、従来の平均粒径が微小化され、更に製品検査で粒径分布に問題がないとされる研摩材を用いた場合であっても、研摩面に傷が発生する場合があるという問題を見出した。そして、このような傷の発生要因について種々検討を行った結果、上記検査方法において粒径分布に問題がないとされる従来の研摩材には、次の２つの問題点があることを見出し、本願発明を相当するに至った。
従来のセリウム系研摩材における第１の問題点は、従来の製造方法では混入が避けることができず、且つ、従来の検査方法で検出されることのなかった極微量の粗粒子の存在である。ここで、本願における粗粒子とは、研摩材を構成する研摩材粒子の平均粒径よりも数倍大きい粒径を有し、且つ、従来の検査法により得られる粒径分布では捉えることができない範囲の粒径をいい、１０〜５０μｍ以上の粒子を意味するものである。
本発明者らは、これまで以上に高精度の研摩材を得るためには、その量が微量であるにしても粗粒子濃度と研摩面との関係を明確にすることが必要であるとした。かかる観点に立ち本発明者等は鋭意研究を行なった結果、従来の検査法によって問題がないとされるものであっても、１０μｍ以上の粗粒子が重量比で１５００ｐｐｍ以上存在することを見出した。
そして、本発明者らは、従来の製造方法に後述する改変を加えた製造方法にて粗粒子濃度の異なる種々のセリウム系研摩材を製造し、研摩面への傷の発生の度合いを検討した結果、本願第１の発明として、粗粒子濃度を適正化することでその用途に応じた研摩材とすることができることを見出すに至った。
即ち、本願第１の発明は、平均粒径が０．２〜３．０μｍである酸化セリウムを主成分とする酸化セリウム系研摩材において、粒径１０μｍ以上の粗粒子の濃度が重量比で１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするセリウム系研摩材である。
第１の発明に係るセリウム系研摩材は、従来のものより粗粒子濃度が低減されたものであるが、この粗粒子の濃度が重量比で１０００ｐｐｍ以下の研摩材はブラウン管、ＣＲＴのガラス面の研摩に適している。この研摩材によれば、これら製品のガラス面の研摩において、傷を発生することなく所望の精度の研摩面を得ることができる。
そして、本発明者らによれば、粗粒子濃度が低下するに従い、傷の発生が抑えられ、より高精度の研摩面を得られることが確認されている。特に、近年、極めて高精度の研摩面が要求されるハードディスク、ＬＣＤ用のガラス基板等の仕上げ研摩については、傷が殆ど発生してない研摩面が求められる。そこで、このような高精度の研摩においては、粒径１０μｍ以上の粗粒子の濃度が重量比で３００ｐｐｍ以下としたものを適用することが好ましい。
従来のセリウム系研摩材における第２の問題点は、鉄、ニッケル等の磁性金属からなる磁性粒子の存在である。このような磁製粒子は、原材料に始めから含有されている場合や、その製造工程において混入するものと考えられる。特に、製造工程においては、湿式粉砕工程、乾燥工程、焙焼工程、乾式粉砕工程といった各工程において湿式粉砕機、乾燥機、焙焼炉、乾式粉砕機等の構成材料に起因して混入するものと考えられる。そして、磁性粒子が傷の発生要因となる理由としては、磁性粒子（金属粒子）と研摩材（酸化セリウム等の金属酸化物）との硬度の相違により、均一な研摩ができなくことによるものと考えられる。
本発明者らは、以上の考察を基に磁性粒子の含有量と傷の発生度合いとの関係を検討し、磁性粒子の濃度を所定範囲内とすることで、傷発生のない高精度のセリウム系研摩材とすることが可能であるとし本願第２の発明を想到するに至った。
本願第２の発明は、平均粒径が０．２〜３．０μｍである酸化セリウムを主成分とする酸化セリウム系研摩材において、磁性粒子の濃度が１０００ｐｐｍ以下（重量比）であることを特徴とするセリウム系研摩材である。
この第２の発明に係るセリウム系研摩材は、従来のセリウム系研摩材よりも磁性粒子の含有量が低減され、その濃度を１０００ｐｐｍ以下に規制することに特徴がある。このように磁性粒子濃度を１０００ｐｐｍ以下としたのは、本発明者らの検討の結果、従来の傷発生がみられるセリウム系研摩材の磁性粒子濃度は重量比で１５００ｐｐｍ以上存在することが確認されたことによるものであり、１０００ｐｐｍ以下にすることで確実に傷の発生を抑制するとの検討結果によるものである。
そして、本発明者らによれば、磁性粒子濃度が低下するに従い、傷の発生が抑えられ、より高精度の研摩面を得られることが確認されている。例えば、磁性粒子の濃度が重量比で１０００ｐｐｍ以下の研摩材はブラウン管、ＣＲＴのガラス面の研摩に適している。一方、ハードディスク、ＬＣＤ用のガラス基板等の仕上げ研摩については、近年、極めて高精度の研摩面が要求されていることから、磁性粒子濃度をさらに低減させることで対応可能であり、磁性粒子の濃度が重量比で３００ｐｐｍ以下としたものを適用することが好ましい。また、特にハードディスクについては、研摩後に基板表面に磁性粒子が残留すると、磁気記録及び再生のシステム上大きな問題となりハードディスクの信頼性を低下させることとなる。従って、本発明のように磁性粒子濃度が低減された研摩材を使用することで、これより製造されるハードディスクの品質も向上させることができる。
以上のように本願に係るセリウム系研摩材は、粗粒子及び磁性粒子の含有量を所定範囲内とするものであり、これらのセリウム系研摩材によれば、研摩面に傷が発生することのない高精度の研摩材ということができる。
そして、本発明者らは、粗粒子濃度又は磁性粒子濃度を制御するだけではなく、更に 比表面積を０．５〜３０ｍ２／ｇの範囲に制御すれば、高い切削性を有すると共に高精度の研摩面を形成できるセリウム系研摩材となることを見出した．
比表面積が０．５ｍ２／ｇ未満では焼結の進みすぎによって研摩材粒子が大きくなりすぎ研摩時に傷が発生するものと考えられる。また、比表面積が３０ｍ２／ｇを超えると焼結不足で研摩材粒子が小さいため切削性が低くなりすぎるものと考えられる．
以上説明した、所定範囲の比表面積の研摩材粒子からなり、粗粒子濃度及び磁性粒子濃度が低減されたセリウム系研摩材によれば、高精度の研摩面を形成することができるが、今後のセリウム系研摩材の用途の拡大を考えれば、これらを安定的に大量に製造することが必要である。本発明者らは、従来のセリウム系研摩材の製造工程を見直し、この製造条件を変更することで比較的簡易に粗粒子濃度、磁性粒子濃度、研摩材粒子の比表面積を制御できることを見出した。ここで、従来のセリウム系研摩材の製造工程は大別すると、研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーとする工程、このスラリーを湿式粉砕機にて処理することにより該研摩材原料を粉砕する工程、そして、粉砕後の研摩材原料をろ過及び乾燥後に焙焼する工程と、更に、焙焼後の研摩材原料を再度粉砕した後分級処理する工程、により構成される。
本件第１の特徴である粗粒子濃度の低減方法としては、分級する工程において以下の２点の改良を加えるものである。
第１の改良点は、分級点を０．５〜１５μｍとすることにより粗粒子濃度を低減させるものである。ここで、分級点とは、分級装置において分離する粒子の境界となる粒子径を指すものであり、一般には部分分離効率（分級前の粒子量に対する分離された微粒子側の粒子量）が５０％となるような粒径値を示す。この分級点は、一般的分級装置の運転条件（例えば、風力型分級機では風量、回転数等がある。）に対応するものであり、本発明では分級点を固定することにより、分級装置の運転条件を設定し分級処理を行うものである。そして、本発明で分級点の範囲を０．５〜１５μｍとしたのは、１５μｍ以上では粗粒子濃度を低減させることができない一方で、分級点を０．５μｍ以下に設定してもこれに対応する分級装置の運転条件を設定するのは困難となるからである。そして、研摩材の製造効率を考慮すれば、特に好ましい分級点の範囲は、１〜１０μｍである。
尚、このような分級点の変更による分級処理は、分級装置の型式を限定するものではない。従って、風力分級装置等のいわゆる乾式分級装置、液体サイクロン等のいわゆる湿式装置いずれにおいても実施可能である。
そして、粗粒子濃度を低減する第２の方法としては、分級後の研摩材を少なくとも１回再分級するものである。これは、一回の分級のみでは、たとえ分級点を制限してもその分級点以上の大きさの粗粒子が研摩材中に混入することがあることを考慮したものであり、この再分級の実施により研摩材中の粗粒子濃度を低減することができる。この再分級の実施回数としては、研摩材の製造効率を考慮すると、１回程度で十分である。尚、この再分級の実施は、上記した分級点の制御と組み合わせて、即ち、分級点を０．５〜１５μｍの範囲に制限しつつ行うのが好ましい。これにより、仕上げ研摩用に使用可能な粗粒子濃度３００ｐｐｍ以下の研摩材を容易に製造することができる。尚、この場合の再分級時の分級点は、１回目の分級時の分級点と同じ値に設定すればよい。
一方、磁性粒子濃度の低減方法としては、以下の３点がある。研摩材中の磁性粒子を減少させる第１の手法としては、湿式粉砕機にて処理されたスラリーを、励磁して磁化された磁性材料からなるフィルタに通過させるものである。このようにスラリー状態の研摩材原料に対して磁性粒子の除去を行うのは、スラリーの状態であれば粒子同士の凝集も少なく、且つ磁性粒子の磁場による移動がし易いため磁性粒子を効率的に捕捉することができるためである。そして、具体的には、フィルタの周囲に磁石を配し、この磁石を励磁してフィルタ部分に磁場を印加することにより磁化された磁気フィルタにスラリー状の研摩材を通過させる。ここで、磁気フィルタを磁化する磁石には電磁石を適用するのが好ましく、また、発生させる磁場の強さは磁束密度で０．１〜２．０Ｔの範囲とするのが好ましい。０．１Ｔ以下では微小な磁性粒子を捕捉することができない一方、２．０Ｔ以上とすると磁石の駆動コストが高くなるのに加え、フィルタのメンテナンス時に付着した磁性粒子を除去するのが困難となり生産効率が低下するからである。このスラリー状研摩材をフィルタに通過させる回数は特に制限はないが、複数回とすることで磁性粒子の濃度を更に低減させることができる。
尚、ここで適用される湿式粉砕機の形式としては、特に限定されるものではないが、例えば、湿式ボールミル、ビーズミル、アトライタ等といった粉砕機が適用される。また、研摩材原料を湿式粉砕する際には、研摩材原料と分散媒とを混合してスラリー化することが必要となるが、この際の手順としては、予め研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーを製造し、このスラリーを湿式粉砕機に投入して粉砕する場合の他、湿式粉砕機に研摩材原料と分散媒とを投入して粉砕を開始し粉砕初期にスラリー化する場合をも含むものである。これらについては、以下の製造法についても同様である。
研摩材中の磁性粒子を減少させる第２の手法としては、スラリーを粉砕する湿式粉砕機に充填される粉砕媒体として、非磁性材料からなる粉砕媒体を用いて研摩材原料を粉砕するものである。粉砕媒体とは、粉砕機に充填され粉砕機の動作（回転、振動）に連動して運動し、これにより粉砕効果を果たすための物体であり、上記した湿式ボールミル等ではいずれもボール形状のものが用いられている。また、その材質としてはコスト及び粉砕効率を考慮して通常、鉄又は耐摩耗鋼が使用されている。
ここで、研摩材中に磁性粒子が混入する要因として製造工程中の原料粉砕工程が挙げられることは既に述べたが、これは粉砕工程中に粉砕媒体の摩耗又は粉砕が生じ、これが磁性粒子混入の要因の一つであると考えられる。この第２の方法は、粉砕媒体の材質を非磁性材料とすることで磁性粒子が発生することを阻止し、その結果研摩材中の磁性粒子濃度を低減させるものである。そして、ここでの粉砕媒体の構成材料としては、原料を粉砕するという本来の機能を考慮すれば、ジルコニア又はアルミナといった、非磁性で且つ硬質の材料を用いるのが好ましい。尚、このように粉砕媒体に非磁性材料を適用する場合には、粉砕装置においてスラリーが接触する粉砕機内部や配管類の内面も、硬質の非磁性材料を適用することが望ましい。
研摩材中の磁性粒子を減少させる第３の手法としては、焙焼後の研摩材原料を、磁化した磁性材料からなる管状体、板状体、棒状体の近傍に通過させるものである。この工程は、研摩材製造工程において、分級工程前の焙焼及び粉砕工程を経た組成的に最終製品に近い状態での処理であり、先のスラリー状態での処理に対して乾式の処理である。この第３の方法は、焙焼工程又は焙焼後の粉砕工程で焙焼炉又は粉砕機の構成材料から混入する磁性粒子を除去するのに有効である。尚、この乾式での磁性粒子除去工程は、焙焼後の研摩材原料を対象とする処理であり、焙焼直後の乾式粉砕後又は分級処理前に行なっても良いが、乾式粉砕後又は分級処理後のいずれかの時点で行なっても良い。また、この方法の具体的な態様としては、励磁して磁化した管体又は函体の内部を焙焼後の研摩材原料を通過させるものや、焙焼後の研摩材原料の移送通路上に磁石を配し、これに研摩材原料を接触させるもの、磁化した２枚の金属板又は金属棒の間に研摩材原料を通過させる方法等が挙げられる。また、ここでの磁化させる磁性材料の磁束密度は、既に説明した磁気フィルタの場合と同様の理由により、０．１〜２．０Ｔの範囲とするのが好ましい。
以上説明した３つの磁性粒子濃度の低減方法によれば、大規模の設備を追加することなく効率的に磁性粒子の除去を行なうことができ、低コストで高品質のセリウム系研摩材を製造することができる。そして、これらの磁性粒子除去処理は、個々に行っても効果を発揮するが、これらの２つ又は３つ全てを組み合わせることにより、更に効果的に磁性粒子濃度を低減させることができる。
そして、上述のようにセリウム系研摩材においては、粗粒子濃度又は磁性粒子濃度を制御するだけではなく、さらに比表面積を０．５〜３０ｍ２／ｇの範囲に制御すれば、高い切削性を有すると共に高精度の研摩面を形成できるセリウム系研摩材となる。このように、研摩材の比表面積を上記の適正範囲とするためには、焼結条件を制御することが重要である。この焼結条件としては、焼結方式や焼結前の研摩材原料の粒径等によって異なるが、焼結温度を６００〜１１００℃、焼結時間を１〜６０時間とするのが好ましい。
尚、以上説明したセリウム系研摩材の製造方法において、原料を湿式粉砕する際には原料を分散媒に分散させることが必要となるが、この分散媒としては有機溶媒も適用できるが好ましいものとしては水を主成分としたものが好ましい。また、この分散媒には分散剤やｐＨ調製剤を適宜に添加するのが好ましい。
また、本発明の素粒子又は磁性粒子を低減したセリウム系研摩材においては、必要に応じて製造時にフッ素を適宜添加して化学処理を行なってもよい。
発明の実施形態
以下、本発明の好適な実施形態を比較例と共に説明する。
Ａ．粗粒子濃度と研摩特性との関係
第１実施形態：ＴＲＥＯ７０重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量５０重量％のバストネサイト精鉱２ｋｇと純水２ｌとを、直径５ｍｍのスチールボール１２ｋｇを用いた湿式ボールミル（容量５ｌ）にて５時間粉砕し、平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍの粉体からなるスラリーとした。そしてこの粉体を濃度１ｍｏｌ／ｌの塩酸で処理して純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、９５０℃にて５時間静置炉で焙焼し、再度粉砕した後分級してセリウム系研摩材を得た。
この際の分級工程では、分級機として乾式の縦形風力分級機（商品名ワイエムマイクロカット：安川電気社製）を用い、分級点を７μｍに設定して分級回数を１回として分級処理を行なった。
このようにして製造した研摩材について、従来の検査法であるレーザー回折法にて平均粒径、粒径分布を調査したところ、この研摩材の平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）は０．９μｍであり、図２に示すような粒径分布を有することが確認された。この粒度分布によると、１０μｍ以上の粒子は検出されていない。
そして、この研摩材ついて粗粒子濃度を定量化するために図３に示す工程にて粗粒子濃度の分析を行った。この粗粒子濃度の分析方法を図３に沿って説明する。
（ａ）まず、セリウム系研摩材２００ｇを秤量採取し、これを０．１％ヘキサメタリン酸ナトリウム溶液に分散させ２分間攪拌しスラリーを製造した。
（ｂ）次に、このスラリーを孔径１０μｍのマイクロシーブで濾過し、篩上の残滓を回収した。
（ｃ）そして、回収した残滓を再度０．１％ヘキサメタリン酸ナトリウム溶液に分散させスラリー化した。このとき、分散は超音波攪拌を１分間行っている。そして、スラリーを孔径１０μｍのマイクロシーブで濾過した。
（ｄ）更に、この回収残滓の再スラリー化、濾過は本実施形態では２回行った。
（ｅ）最後に、回収した粗粒子は、十分乾燥させた後秤量した。
この粗粒子濃度の分析結果により本実施形態で製造したセリウム系研摩材から２００ｍｇの粗粒子が採取され、その粗粒子濃度は１０００ｐｐｍ（重量比）であることがわかった。従って、本実施形態で製造したセリウム系研摩材は、従来一般に適用されるレーザー回折法では１０μｍ以上の粗粒子は検出されていないが、実際には１０００ｐｐｍと、微量ではあるが粗粒子が混入していることが確認された。
次に、本実施形態で製造したセリウム系研摩材の研摩材粒子の比表面積を測定した。この比表面積の測定は次のようにして行なった。十分乾燥した試料（研摩材）を約０．５ｇ秤量し、表面積測定装置（湯浅アイオニクス（株）製 全自動表面積測定装置マルチソープ１２）により、表面積を測定した。測定条件は、試験装置を脱気後、吸着ガスとして窒素＋ヘリウム混合ガスを用い、相対圧０．３とし、ＢＥＴ１点法により試料の全表面積を求めて、試料重量から比表面積を求めた。
第２〜第８実施形態：次に、原料組成、焙焼温度等の製造条件を第１実施形態と同様とし、分級点及び分級回数を表１のように変化させ、粗粒子濃度の異なるセリウム系研摩材を製造し、その粗粒子濃度を分析した。表１中、「乾式」とあるのは、第１実施形態と同様の縦型風力分級機により分級を行ったものであり、「湿式」とあるのは、ケーキ粉砕後の粉末を５重量％スラリーとし液体サイクロンにて分級したものである。
第９実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を１０００℃、５時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。また、分級条件は、第３実施形態と同様とした。
第１０実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を８００℃、５時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を１０μｍとし１回のみとした。
第１１実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を７００℃、５時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を７μｍとし１回のみとした。
第１２実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を１１００℃、１０時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を７μｍとし２回分級を行なった。
第１３実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を５５０℃、１０時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を７μｍとし１回のみとした。
第１４実施形態：本実施形態では、研摩材原料をバストネサイト精鉱に替えて酸化希土とし、フッ化アンモニウム処理を行なうことでフッ素成分を添加して研摩材を製造した。炭酸希土を焙焼して製造したＴＲＥＯ９９重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量６０重量％の酸化希土２ｋｇと水２ｌとを混合し、このスラリーを直径５ｍｍの銅製の粉砕媒体１２ｋｇが充填された湿式ボールミル（容量５ｌ）にて５時間粉砕し、平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍの粉体からなるスラリーとした。そして、このスラリーに濃度１ｍｏｌ／ｌのフッ化アンモニウム溶液を添加し、純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、９５０℃で５時間焙焼し、再度粉砕した後分級してセリウム系研摩材を得た。
この際の分級工程では、分級機として第１実施形態と同様の縦形風力分級機を用い、分級点を７μｍに設定して分級回数を２回として分級処理を行なった。
第１５実施形態：本実施形態では、研摩材原料として中国産包頭産酸化セリウム（９９％）を用い、第９実施形態と同様にフッ化アンモニウム処理を行って研摩材を製造した。原料及び水の混合量並びに粉砕条件は第９実施形態と同様として湿式粉砕し、平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）を１．４μｍの粉体からなるスラリーとした。そして、第９実施形態と同様の条件にてフッ化処理及び乾燥した後、焙焼、粉砕、分級してセリウム系研摩材を得た。
この際の分級工程では、分級機として第１実施形態と同様の縦形風力分級機を用い、分級点を７μｍに設定して分級回数を２回として分級処理を行なった。
これら第２〜第１２実施形態で製造した研摩材は、第１実施形態と同様、レーザー回折法による粒度分布検査では、１０μｍ以上の粗粒子の存在は確認されなかったが、上述した第１実施形態における粗粒子濃度分析方法の下では、１５０〜１０００ｐｐｍ（重量比）の粗粒子の存在が確認された。これらの粗粒子濃度の測定結果を表１に併せて示す。この結果、分級点を小さくすること、及び、分級回数を増大させることで粗粒子濃度が低下することが確認された。また、乾式か湿式かの分級機の形式によっては粗粒子濃度低減の効果に違いはないことが確認された。尚、表１には比表面積の測定値も併せて示した。
以上の実施形態に対して、比較例として次のように研摩材の製造条件（焙焼条件、分級条件）を変更してセリウム系研摩材を製造し、粗粒子濃度、比表面積を測定した。
比較例１：この比較例では分級点を２０μｍとした以外は、第３実施形態と同様の製造方法によりセリウム系研摩材を製造し、その粗粒子濃度を分析した。
比較例２： この比較例では、第１〜８実施形態と同じ原料を用い、焙焼条件を１１００℃、１０時間とした。その他の条件は第１〜８実施形態と同様とした。そして、分級点を１８μｍとし分級回数を２回とした。
比較例３：この比較例では、第１〜８実施形態と同じ原料を用い、焙焼条件を５５０℃、１０時間とした。その他の条件は第１〜８実施形態と同様とした。そして、分級点を３０μｍとし分級回数を１回とした。
比較例４： この比較例では、第１〜８実施形態と同じ原料を用い、焙焼条件を１２００℃、１０時間とした。その他の条件は第１〜８実施形態と同様とした。そして、分級点を１６μｍとし分級回数を２回とした。
これらの比較例に係る研摩材も、第１〜第１２実施形態と同様、レーザー回折法による粒度分布検査では、１０μｍ以上の粗粒子の存在は確認されなかったが、本発明に係る粗粒子濃度分析方法の下では、１５００ｐｐｍ（重量比）の粗粒子の存在が確認された。
次に、第１〜第１２実施形態及び比較例１〜３で製造したセリウム系研摩材を用いて、ガラス材料の研摩を行い、研摩状態を比較評価した。まず、各研摩材を水に分散させて１０重量％の研摩材スラリーとした。この研摩材スラリーは研摩試験中、攪拌機にて常時攪拌し、研摩材が沈降しないようにした。
ガラス材料の研摩は、オスカー型研摩試験機（台東精機（株）社製ＨＳＰ−２Ｉ型）を試験装置として用い、６０ｍｍφの平面パネル用ガラスを被研摩材としてポリウレタン製の研摩パッドを用いて研摩した。研摩条件は、研摩材スラリーを５００ｍｌ／ｍｉｎの速度で供給し、研摩面に対する圧力を１００ｇ／ｃｍ２に設定して研磨機の回転速度を１８０ｒｐｍとして研磨時間を３分間とした。研摩後のガラス材料は、純水で洗浄し無塵状態で乾燥させた。
この評価試験における研摩値の測定は、研摩前後のガラスの重量を測定することで研摩による重量減を求め、比較例１の研摩材を用いたときの重量減を１００として他の研摩材による研摩値を表すこととした。また、研摩面の表面仕上りの評価は、研摩表面の傷の有無を基準として評価した。具体的には、研摩後のガラスの表面に３０万ルクスのハロゲンランプを照射し反射法にてガラス表面を観察することにより行なった。この際、傷の評価については、傷の程度（大きさ）及びその数により点数付けをし、１００点満点からの減点方式にて評価した。この評価結果を表２に示す。
この結果、第１〜第１２実施形態に係る研摩材は、粗粒子濃度の現象に伴い傷の数、大きさ共に少なくなっており、良好な研摩面であることが確認された。また、研摩値については、いずれも比較例の従来のセリウム系研摩材とほぼ同等であり、粗粒子量が減少しても研摩速度が劣ることはなく高い研摩効率を維持していることも確認された。
一方、比較例と対比すると、比較例１、２、４に係る研摩材は研磨値が比較的良好であったが、傷の発生が認められ研摩面の評価は低い。これは、粗粒子濃度が高いことによるものである。また比較例３に係る研摩材は、研摩面の評価が低いことに加え研磨値も低くなっている。これは、高い粗粒子濃度に加え研摩粒子の比表面積が低すぎたことによるものと考えられる。
Ｂ．磁性粒子濃度と研摩特性との関係
第１６実施形態：ＴＲＥＯ７０重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量５０重量％のバストネサイト精鉱１０ｋｇと水とをスラリー濃度１０００ｇ／ｌとなるように混合し、このスラリーを直径３ｍｍのジルコニア粉砕媒体を用いた湿式粉砕機にて４時間粉砕し、平均粒径０．９μｍの粉体からなる原料スラリーとした。そして、この原料スラリーを濃度１ｍｏｌ／ｌの塩酸で処理して純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、８５０℃、４時間静置炉で焙焼し、これをアトマイザーで粉砕した後分級処理して平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍのセリウム系研摩材を得た。
そして、この研摩材について磁性粒子濃度を測定するために本発明に係る磁性粒子濃度分析法の一態様として、図４に示す工程にて磁性粒子濃度の分析を行った。
（ａ）セリウム系研摩材５００ｇを秤量採取し、これを水１．５ｌに分散させ、更に分散剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムを加えて３０分間超音波分散しスラリーを製造した。
（ｂ）このスラリーに磁束密度２．０Ｔの磁石を３０分間浸漬した。３０分後磁石を取出し磁石を洗浄して付着物を回収した。
（ｃ）次に、回収した付着物を同様にヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に分散させ再度スラリー化し、上記と同様に０．２Ｔの磁石を３０分間浸漬した。
（ｄ）この再スラリー化、磁石浸漬操作を５回繰り返し磁性粒子を回収した。
（ｅ）回収した磁性粒子は、十分乾燥させた後秤量した。
この分析結果より、この実施形態にて製造したセリウム系研摩材から２５０ｍｇの磁性粒子が採取され、その磁性粒子濃度は５００ｐｐｍ（重量比）であることがわかった。
次に、下記に示す操作により磁性粒子濃度の異なる３種類のセリウム系研摩材を製造し、その磁性粒子濃度を分析した。尚、原料組成、焙焼温度等の分級条件以外の製造条件は第１実施形態と同様としている。
ここで、以下に示す工程において、磁気フィルタによるろ過とは、図５に示すような磁気フィルタ１を粉砕後のスラリー配管に取り付けて磁性粒子を除去するものである。図５において、粉砕後のスラリー１０は磁気フィルタ１の下部配管１１に導入され、磁化されたフィルタ１２を通過させることにより磁性粒子が除去される。フィルタ１２はその周囲を包囲する電磁コイル１４を励磁することにより発生する磁場を利用して磁化されている。そして、磁性粒子除去スラリー１０’は、上部配管１３より排出され、その後の工程に送られるようになっている。
また、図６は、マグネットケース１５を概略図示したものである。マグネットケース１５は、２枚の金属板１６、１６’に複数の棒磁石１７を挟持しており、この棒磁石の間に焙焼、粉砕後の研摩材を通過させることにより、研摩材原料中の磁性粒子を除去するものである。
第１７実施形態：第１６実施形態と同様の方法により製造した原料スラリーを直径３ｍｍの耐摩耗鋼製の粉砕媒体を用いて粉砕し、粉砕後のスラリーを磁気フィルタ（磁束密度０．６５Ｔ、孔径３ｍｍ）に通過させた。その後、第１実施形態と同様の工程にて焙焼、粉砕、分級してセリウム系研摩材を製造した。
第１８実施形態：第１６実施形態と同様の方法により製造した原料スラリーを直径３ｍｍの耐摩耗鋼製の粉砕媒体を用いて粉砕し、粉砕後のスラリーを第２実施形態と同様の磁気フィルタに通過させた。その後、第１実施形態と同様の工程にて焙焼、粉砕後、この粉体をマグネットケース上を通過させた後にこれを分級してセリウム系研摩材を製造した。
第１９実施形態：本実施形態では、研摩材原料をバストネサイト精鉱に替えて酸化希土とし、フッ化アンモニウム処理を行なうことでフッ素成分を添加して研摩材を製造した。炭酸希土を焙焼して製造したＴＲＥＯ９９重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量６０重量％の酸化希土２ｋｇと水２ｌとを混合し、このスラリーを直径５ｍｍの銅製の粉砕媒体１２ｋｇが充填された湿式ボールミル（容量５ｌ）にて５時間粉砕し、粉砕後のスラリーを磁気フィルタに通過させた。そして、このスラリーに濃度１ｍｏｌ／ｌのフッ化アンモニウム溶液を添加し、純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、８５０℃、４時間静置炉で焙焼し、これをアトマイザーで粉砕した後分級処理して平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍのセリウム系研摩材を得た。
これら第１６〜第１９実施形態で製造されたセリウム系研摩材は第１実施形態と同様の磁性粒子濃度分析方法の下では、１５０〜１０００ｐｐｍ（重量比）の磁性粒子の濃度であることが確認された。
比較例５：以上の第１６〜第１９実施形態に対して、従来の製造方法によりセリウム系研摩材を製造した。即ち、第１６実施形態においてスラリー粉砕時の粉砕媒体材質を耐摩耗鋼とし、磁気フィルタ及びマグネットケースの通過を行うことなく研摩材を製造するものである。そして、上記実施形態と同様の方法によりその磁性粒子濃度を分析した。
その結果、この比較例に係るセリウム系研摩材の磁性粒子濃度は２０００ｐｐｍ（重量比）の磁性粒子が存在していることが確認された。
そして、以上の第１６〜第１９実施形態及び比較例５で製造したセリウム系研摩材を用いて、ガラス材料の研摩を行い、研摩状態を比較評価した。この研摩試験の方法は、第１〜第１５実施形態と同様とした。この評価結果を表３に示す。
この結果、第１６〜第１９実施形態に係る研摩材は、比較例５と対比すると、磁性粒子濃度の現象に伴い傷の数、大きさ共に少なくなっており、良好な研摩面であることが確認された。また、研摩値はいずれも比較例の従来のセリウム系研摩材と同等であり、磁性粒子量が減少しても研摩速度が劣ることはなく高い研摩効率を維持していることも確認された。
産業上の利用可能性
本願に係る粗粒子濃度及び磁性粒子濃度が低減されたセリウム系研摩材によれば、傷発生のない高精度の研摩面を形成可能である。このセリウム系研摩材は、特に、今後高密度・精密化が要求されるハードディスク等の記録媒体、ＬＣＤ等の基板の研摩面にも対応可能である。
また、これらの研摩材は、研摩粒子の比表面積を所定範囲とすることで研摩値にも優れており、これにより高い研磨値で高精度の研摩面を形成できるというセリウム系研摩材の特徴をより効果的に発揮できる。そして、このセリウム系研摩材は、従来の製造方法についてこれを大幅に変更することなく製造可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来のセリウム系研摩材の製造工程を示す図である。図２は、レーザー回折法にて測定した第１実施形態に係るセリウム研摩材の粒径分布を示す図である。
また、図３は、本実施形態に係る粗粒子濃度分析法の工程を示す図であり、図４は、本実施形態に係る磁性粒子濃度分析法の工程を示す図である。
図５は、第２〜第４実施形態で使用した磁気フィルタの構造の概略図であり、図６は第３実施形態で使用したマグネットケースの概略図である。
本発明は、研摩精度に優れると共に、切削性が良好な酸化セリウムを主成分とするセリウム系研摩材に関する。
従来の技術
近年、種々のガラス材料の研摩に酸化セリウム（ＣｅＯ２）を主成分とするセリウム系研摩材が使用されている。特に、セリウム系研摩材は、従来の通常の板ガラスの研摩から、最近ではハードディスク等の磁気記録媒体用ガラス、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のガラス基板といった電気・電子機器で用いられているガラス材料の研摩にも用いられており、その応用分野が広がっている。
このセリウム系研摩材は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）粒子を主成分とする研摩材粒子よりなっている。そして、セリウム系研摩材を大別すると、酸化セリウムの含有量により高セリウム研摩材と低セリウム研摩材とに分類される。高セリウム研摩材は、全希土酸化物含有量（以下、ＴＲＥＯという。）に対して酸化セリウムが７０％重量以上含まれており、酸化セリウム含有量が比較的多い研摩材であるが、低セリウム研摩材は、酸化セリウム含有量がＴＲＥＯに対して５０％重量前後と比較的少ない研摩材である。これらのセリウム系研摩材は、その酸化セリウム含有量及び原材料は異なるものの、原料調製後の製造工程に大きな差はない。
図１は、これらセリウム系研摩材の製造工程を示す。高セリウム研摩材は、モナザイトと呼ばれる希土鉱石を化学処理して濃縮調製された塩化希土を原料としている。一方、低セリウム研摩材の原料は、従来はバストネサイトと呼ばれる希土鉱石を選鉱したバストネサイト精鉱を使用することが多かったが、近年では、バストネサイト鉱や比較的安価な中国産複雑鉱を原料として合成した酸化希土又は炭酸希土を原料とするものが多い。そして、原料調製後の工程においては、両者共に原料を化学処理（湿式処理）し、濾過、乾燥した後にて焙焼し、これを粉砕、分級することにより製造される。また、研摩材を構成する研摩粒子の粒径は、粗仕上げから最終仕上げまでの目的にもよるが平均粒径で０．２〜３．０μｍであり、上記製造工程中、焙焼工程における温度の調整や粉砕、分級工程の調整等により制御している。
ところで、セリウム系研摩材が広く用いられている理由として、セリウム系研摩材によれば、高精度の研摩面が形成できることに加えて、比較的短時間で大量のガラスを研摩除去することができ高い研磨値が得られるという点がある。ここで、セリウム系研摩材の研摩機構については、必ずしも明確な定説はないが、研摩材中に含まれるフッ素成分が大きな役割を果たしているとされている。即ち、酸化セリウムによる機械的研摩作用に加えて、研摩材中に含有されるフッ素成分がガラス面と反応しガラスをフッ化物としガラス表面の侵食を早めるという化学的研摩作用が同時に生じることによるものであるとされている。そして、セリウム系研摩材においては機械的作用と化学的作用との双方が十分に機能して初めてその優れた研摩特性が発揮されると考えられる。
そして、研摩特性に優れる研摩材とするための第１の基準としては、異常粒成長した研摩粒子が存在することがなく粒径分布に均一性があること挙げられている。そのため、セリウム系研摩材の製造工程においては、研摩粒子の異常粒成長を抑制すべく種々の工夫が施されている。例えば、化学処理工程では、塩酸、硫酸等の鉱酸で粉砕した原料を処理している。これは、原料中に不純物として含まれているナトリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が、その後の焙焼工程において異常粒成長の要因となるため、これらアルカリ金属、アルカリ土類金属を鉱酸により溶解除去するためである。
また、これらの製造工程における管理に加えて、製造された研摩材については、任意に製品検査を行ってその平均粒径及び粒径分布を調査し、異常粒成長による粗粒子の有無を検査している。
そして、以上のような、製造工程における研摩材粒子の粒度分布及びフッ素濃度の制御や製品検査により、これまで優れた研摩材が供給されてきている。
しかしながら、セリウム系研摩材に対する今後の需要を考慮すれば、より優れた研摩材の開発が望まれるのは当然である。特に、ハードディスク、ＬＣＤ用のガラス基板等の分野においてはその更なる高密度化が求められており、そのためには極めて高精度の研摩面とすることができるだけでなく、高速に所定量の研摩ができる高い切削性を有する研摩材が求められる。
そこで、本発明は、従来以上に高精度の研摩面を形成することができ、より切削性の良好な、新たな基準を有するセリウム系研摩材と共に、その製造方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明者等は、従来のセリウム系研摩材の研摩特性に関して詳細な検討を行なったところ、従来の平均粒径が微小化され、更に製品検査で粒径分布に問題がないとされる研摩材を用いた場合であっても、研摩面に傷が発生する場合があるという問題を見出した。そして、このような傷の発生要因について種々検討を行った結果、上記検査方法において粒径分布に問題がないとされる従来の研摩材には、次の２つの問題点があることを見出し、本願発明を相当するに至った。
従来のセリウム系研摩材における第１の問題点は、従来の製造方法では混入が避けることができず、且つ、従来の検査方法で検出されることのなかった極微量の粗粒子の存在である。ここで、本願における粗粒子とは、研摩材を構成する研摩材粒子の平均粒径よりも数倍大きい粒径を有し、且つ、従来の検査法により得られる粒径分布では捉えることができない範囲の粒径をいい、１０〜５０μｍ以上の粒子を意味するものである。
本発明者らは、これまで以上に高精度の研摩材を得るためには、その量が微量であるにしても粗粒子濃度と研摩面との関係を明確にすることが必要であるとした。かかる観点に立ち本発明者等は鋭意研究を行なった結果、従来の検査法によって問題がないとされるものであっても、１０μｍ以上の粗粒子が重量比で１５００ｐｐｍ以上存在することを見出した。
そして、本発明者らは、従来の製造方法に後述する改変を加えた製造方法にて粗粒子濃度の異なる種々のセリウム系研摩材を製造し、研摩面への傷の発生の度合いを検討した結果、本願第１の発明として、粗粒子濃度を適正化することでその用途に応じた研摩材とすることができることを見出すに至った。
即ち、本願第１の発明は、平均粒径が０．２〜３．０μｍである酸化セリウムを主成分とする酸化セリウム系研摩材において、粒径１０μｍ以上の粗粒子の濃度が重量比で１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするセリウム系研摩材である。
第１の発明に係るセリウム系研摩材は、従来のものより粗粒子濃度が低減されたものであるが、この粗粒子の濃度が重量比で１０００ｐｐｍ以下の研摩材はブラウン管、ＣＲＴのガラス面の研摩に適している。この研摩材によれば、これら製品のガラス面の研摩において、傷を発生することなく所望の精度の研摩面を得ることができる。
そして、本発明者らによれば、粗粒子濃度が低下するに従い、傷の発生が抑えられ、より高精度の研摩面を得られることが確認されている。特に、近年、極めて高精度の研摩面が要求されるハードディスク、ＬＣＤ用のガラス基板等の仕上げ研摩については、傷が殆ど発生してない研摩面が求められる。そこで、このような高精度の研摩においては、粒径１０μｍ以上の粗粒子の濃度が重量比で３００ｐｐｍ以下としたものを適用することが好ましい。
従来のセリウム系研摩材における第２の問題点は、鉄、ニッケル等の磁性金属からなる磁性粒子の存在である。このような磁製粒子は、原材料に始めから含有されている場合や、その製造工程において混入するものと考えられる。特に、製造工程においては、湿式粉砕工程、乾燥工程、焙焼工程、乾式粉砕工程といった各工程において湿式粉砕機、乾燥機、焙焼炉、乾式粉砕機等の構成材料に起因して混入するものと考えられる。そして、磁性粒子が傷の発生要因となる理由としては、磁性粒子（金属粒子）と研摩材（酸化セリウム等の金属酸化物）との硬度の相違により、均一な研摩ができなくことによるものと考えられる。
本発明者らは、以上の考察を基に磁性粒子の含有量と傷の発生度合いとの関係を検討し、磁性粒子の濃度を所定範囲内とすることで、傷発生のない高精度のセリウム系研摩材とすることが可能であるとし本願第２の発明を想到するに至った。
本願第２の発明は、平均粒径が０．２〜３．０μｍである酸化セリウムを主成分とする酸化セリウム系研摩材において、磁性粒子の濃度が１０００ｐｐｍ以下（重量比）であることを特徴とするセリウム系研摩材である。
この第２の発明に係るセリウム系研摩材は、従来のセリウム系研摩材よりも磁性粒子の含有量が低減され、その濃度を１０００ｐｐｍ以下に規制することに特徴がある。このように磁性粒子濃度を１０００ｐｐｍ以下としたのは、本発明者らの検討の結果、従来の傷発生がみられるセリウム系研摩材の磁性粒子濃度は重量比で１５００ｐｐｍ以上存在することが確認されたことによるものであり、１０００ｐｐｍ以下にすることで確実に傷の発生を抑制するとの検討結果によるものである。
そして、本発明者らによれば、磁性粒子濃度が低下するに従い、傷の発生が抑えられ、より高精度の研摩面を得られることが確認されている。例えば、磁性粒子の濃度が重量比で１０００ｐｐｍ以下の研摩材はブラウン管、ＣＲＴのガラス面の研摩に適している。一方、ハードディスク、ＬＣＤ用のガラス基板等の仕上げ研摩については、近年、極めて高精度の研摩面が要求されていることから、磁性粒子濃度をさらに低減させることで対応可能であり、磁性粒子の濃度が重量比で３００ｐｐｍ以下としたものを適用することが好ましい。また、特にハードディスクについては、研摩後に基板表面に磁性粒子が残留すると、磁気記録及び再生のシステム上大きな問題となりハードディスクの信頼性を低下させることとなる。従って、本発明のように磁性粒子濃度が低減された研摩材を使用することで、これより製造されるハードディスクの品質も向上させることができる。
以上のように本願に係るセリウム系研摩材は、粗粒子及び磁性粒子の含有量を所定範囲内とするものであり、これらのセリウム系研摩材によれば、研摩面に傷が発生することのない高精度の研摩材ということができる。
そして、本発明者らは、粗粒子濃度又は磁性粒子濃度を制御するだけではなく、更に 比表面積を０．５〜３０ｍ２／ｇの範囲に制御すれば、高い切削性を有すると共に高精度の研摩面を形成できるセリウム系研摩材となることを見出した．
比表面積が０．５ｍ２／ｇ未満では焼結の進みすぎによって研摩材粒子が大きくなりすぎ研摩時に傷が発生するものと考えられる。また、比表面積が３０ｍ２／ｇを超えると焼結不足で研摩材粒子が小さいため切削性が低くなりすぎるものと考えられる．
以上説明した、所定範囲の比表面積の研摩材粒子からなり、粗粒子濃度及び磁性粒子濃度が低減されたセリウム系研摩材によれば、高精度の研摩面を形成することができるが、今後のセリウム系研摩材の用途の拡大を考えれば、これらを安定的に大量に製造することが必要である。本発明者らは、従来のセリウム系研摩材の製造工程を見直し、この製造条件を変更することで比較的簡易に粗粒子濃度、磁性粒子濃度、研摩材粒子の比表面積を制御できることを見出した。ここで、従来のセリウム系研摩材の製造工程は大別すると、研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーとする工程、このスラリーを湿式粉砕機にて処理することにより該研摩材原料を粉砕する工程、そして、粉砕後の研摩材原料をろ過及び乾燥後に焙焼する工程と、更に、焙焼後の研摩材原料を再度粉砕した後分級処理する工程、により構成される。
本件第１の特徴である粗粒子濃度の低減方法としては、分級する工程において以下の２点の改良を加えるものである。
第１の改良点は、分級点を０．５〜１５μｍとすることにより粗粒子濃度を低減させるものである。ここで、分級点とは、分級装置において分離する粒子の境界となる粒子径を指すものであり、一般には部分分離効率（分級前の粒子量に対する分離された微粒子側の粒子量）が５０％となるような粒径値を示す。この分級点は、一般的分級装置の運転条件（例えば、風力型分級機では風量、回転数等がある。）に対応するものであり、本発明では分級点を固定することにより、分級装置の運転条件を設定し分級処理を行うものである。そして、本発明で分級点の範囲を０．５〜１５μｍとしたのは、１５μｍ以上では粗粒子濃度を低減させることができない一方で、分級点を０．５μｍ以下に設定してもこれに対応する分級装置の運転条件を設定するのは困難となるからである。そして、研摩材の製造効率を考慮すれば、特に好ましい分級点の範囲は、１〜１０μｍである。
尚、このような分級点の変更による分級処理は、分級装置の型式を限定するものではない。従って、風力分級装置等のいわゆる乾式分級装置、液体サイクロン等のいわゆる湿式装置いずれにおいても実施可能である。
そして、粗粒子濃度を低減する第２の方法としては、分級後の研摩材を少なくとも１回再分級するものである。これは、一回の分級のみでは、たとえ分級点を制限してもその分級点以上の大きさの粗粒子が研摩材中に混入することがあることを考慮したものであり、この再分級の実施により研摩材中の粗粒子濃度を低減することができる。この再分級の実施回数としては、研摩材の製造効率を考慮すると、１回程度で十分である。尚、この再分級の実施は、上記した分級点の制御と組み合わせて、即ち、分級点を０．５〜１５μｍの範囲に制限しつつ行うのが好ましい。これにより、仕上げ研摩用に使用可能な粗粒子濃度３００ｐｐｍ以下の研摩材を容易に製造することができる。尚、この場合の再分級時の分級点は、１回目の分級時の分級点と同じ値に設定すればよい。
一方、磁性粒子濃度の低減方法としては、以下の３点がある。研摩材中の磁性粒子を減少させる第１の手法としては、湿式粉砕機にて処理されたスラリーを、励磁して磁化された磁性材料からなるフィルタに通過させるものである。このようにスラリー状態の研摩材原料に対して磁性粒子の除去を行うのは、スラリーの状態であれば粒子同士の凝集も少なく、且つ磁性粒子の磁場による移動がし易いため磁性粒子を効率的に捕捉することができるためである。そして、具体的には、フィルタの周囲に磁石を配し、この磁石を励磁してフィルタ部分に磁場を印加することにより磁化された磁気フィルタにスラリー状の研摩材を通過させる。ここで、磁気フィルタを磁化する磁石には電磁石を適用するのが好ましく、また、発生させる磁場の強さは磁束密度で０．１〜２．０Ｔの範囲とするのが好ましい。０．１Ｔ以下では微小な磁性粒子を捕捉することができない一方、２．０Ｔ以上とすると磁石の駆動コストが高くなるのに加え、フィルタのメンテナンス時に付着した磁性粒子を除去するのが困難となり生産効率が低下するからである。このスラリー状研摩材をフィルタに通過させる回数は特に制限はないが、複数回とすることで磁性粒子の濃度を更に低減させることができる。
尚、ここで適用される湿式粉砕機の形式としては、特に限定されるものではないが、例えば、湿式ボールミル、ビーズミル、アトライタ等といった粉砕機が適用される。また、研摩材原料を湿式粉砕する際には、研摩材原料と分散媒とを混合してスラリー化することが必要となるが、この際の手順としては、予め研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーを製造し、このスラリーを湿式粉砕機に投入して粉砕する場合の他、湿式粉砕機に研摩材原料と分散媒とを投入して粉砕を開始し粉砕初期にスラリー化する場合をも含むものである。これらについては、以下の製造法についても同様である。
研摩材中の磁性粒子を減少させる第２の手法としては、スラリーを粉砕する湿式粉砕機に充填される粉砕媒体として、非磁性材料からなる粉砕媒体を用いて研摩材原料を粉砕するものである。粉砕媒体とは、粉砕機に充填され粉砕機の動作（回転、振動）に連動して運動し、これにより粉砕効果を果たすための物体であり、上記した湿式ボールミル等ではいずれもボール形状のものが用いられている。また、その材質としてはコスト及び粉砕効率を考慮して通常、鉄又は耐摩耗鋼が使用されている。
ここで、研摩材中に磁性粒子が混入する要因として製造工程中の原料粉砕工程が挙げられることは既に述べたが、これは粉砕工程中に粉砕媒体の摩耗又は粉砕が生じ、これが磁性粒子混入の要因の一つであると考えられる。この第２の方法は、粉砕媒体の材質を非磁性材料とすることで磁性粒子が発生することを阻止し、その結果研摩材中の磁性粒子濃度を低減させるものである。そして、ここでの粉砕媒体の構成材料としては、原料を粉砕するという本来の機能を考慮すれば、ジルコニア又はアルミナといった、非磁性で且つ硬質の材料を用いるのが好ましい。尚、このように粉砕媒体に非磁性材料を適用する場合には、粉砕装置においてスラリーが接触する粉砕機内部や配管類の内面も、硬質の非磁性材料を適用することが望ましい。
研摩材中の磁性粒子を減少させる第３の手法としては、焙焼後の研摩材原料を、磁化した磁性材料からなる管状体、板状体、棒状体の近傍に通過させるものである。この工程は、研摩材製造工程において、分級工程前の焙焼及び粉砕工程を経た組成的に最終製品に近い状態での処理であり、先のスラリー状態での処理に対して乾式の処理である。この第３の方法は、焙焼工程又は焙焼後の粉砕工程で焙焼炉又は粉砕機の構成材料から混入する磁性粒子を除去するのに有効である。尚、この乾式での磁性粒子除去工程は、焙焼後の研摩材原料を対象とする処理であり、焙焼直後の乾式粉砕後又は分級処理前に行なっても良いが、乾式粉砕後又は分級処理後のいずれかの時点で行なっても良い。また、この方法の具体的な態様としては、励磁して磁化した管体又は函体の内部を焙焼後の研摩材原料を通過させるものや、焙焼後の研摩材原料の移送通路上に磁石を配し、これに研摩材原料を接触させるもの、磁化した２枚の金属板又は金属棒の間に研摩材原料を通過させる方法等が挙げられる。また、ここでの磁化させる磁性材料の磁束密度は、既に説明した磁気フィルタの場合と同様の理由により、０．１〜２．０Ｔの範囲とするのが好ましい。
以上説明した３つの磁性粒子濃度の低減方法によれば、大規模の設備を追加することなく効率的に磁性粒子の除去を行なうことができ、低コストで高品質のセリウム系研摩材を製造することができる。そして、これらの磁性粒子除去処理は、個々に行っても効果を発揮するが、これらの２つ又は３つ全てを組み合わせることにより、更に効果的に磁性粒子濃度を低減させることができる。
そして、上述のようにセリウム系研摩材においては、粗粒子濃度又は磁性粒子濃度を制御するだけではなく、さらに比表面積を０．５〜３０ｍ２／ｇの範囲に制御すれば、高い切削性を有すると共に高精度の研摩面を形成できるセリウム系研摩材となる。このように、研摩材の比表面積を上記の適正範囲とするためには、焼結条件を制御することが重要である。この焼結条件としては、焼結方式や焼結前の研摩材原料の粒径等によって異なるが、焼結温度を６００〜１１００℃、焼結時間を１〜６０時間とするのが好ましい。
尚、以上説明したセリウム系研摩材の製造方法において、原料を湿式粉砕する際には原料を分散媒に分散させることが必要となるが、この分散媒としては有機溶媒も適用できるが好ましいものとしては水を主成分としたものが好ましい。また、この分散媒には分散剤やｐＨ調製剤を適宜に添加するのが好ましい。
また、本発明の素粒子又は磁性粒子を低減したセリウム系研摩材においては、必要に応じて製造時にフッ素を適宜添加して化学処理を行なってもよい。
発明の実施形態
以下、本発明の好適な実施形態を比較例と共に説明する。
Ａ．粗粒子濃度と研摩特性との関係
第１実施形態：ＴＲＥＯ７０重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量５０重量％のバストネサイト精鉱２ｋｇと純水２ｌとを、直径５ｍｍのスチールボール１２ｋｇを用いた湿式ボールミル（容量５ｌ）にて５時間粉砕し、平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍの粉体からなるスラリーとした。そしてこの粉体を濃度１ｍｏｌ／ｌの塩酸で処理して純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、９５０℃にて５時間静置炉で焙焼し、再度粉砕した後分級してセリウム系研摩材を得た。
この際の分級工程では、分級機として乾式の縦形風力分級機（商品名ワイエムマイクロカット：安川電気社製）を用い、分級点を７μｍに設定して分級回数を１回として分級処理を行なった。
このようにして製造した研摩材について、従来の検査法であるレーザー回折法にて平均粒径、粒径分布を調査したところ、この研摩材の平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）は０．９μｍであり、図２に示すような粒径分布を有することが確認された。この粒度分布によると、１０μｍ以上の粒子は検出されていない。
そして、この研摩材ついて粗粒子濃度を定量化するために図３に示す工程にて粗粒子濃度の分析を行った。この粗粒子濃度の分析方法を図３に沿って説明する。
（ａ）まず、セリウム系研摩材２００ｇを秤量採取し、これを０．１％ヘキサメタリン酸ナトリウム溶液に分散させ２分間攪拌しスラリーを製造した。
（ｂ）次に、このスラリーを孔径１０μｍのマイクロシーブで濾過し、篩上の残滓を回収した。
（ｃ）そして、回収した残滓を再度０．１％ヘキサメタリン酸ナトリウム溶液に分散させスラリー化した。このとき、分散は超音波攪拌を１分間行っている。そして、スラリーを孔径１０μｍのマイクロシーブで濾過した。
（ｄ）更に、この回収残滓の再スラリー化、濾過は本実施形態では２回行った。
（ｅ）最後に、回収した粗粒子は、十分乾燥させた後秤量した。
この粗粒子濃度の分析結果により本実施形態で製造したセリウム系研摩材から２００ｍｇの粗粒子が採取され、その粗粒子濃度は１０００ｐｐｍ（重量比）であることがわかった。従って、本実施形態で製造したセリウム系研摩材は、従来一般に適用されるレーザー回折法では１０μｍ以上の粗粒子は検出されていないが、実際には１０００ｐｐｍと、微量ではあるが粗粒子が混入していることが確認された。
次に、本実施形態で製造したセリウム系研摩材の研摩材粒子の比表面積を測定した。この比表面積の測定は次のようにして行なった。十分乾燥した試料（研摩材）を約０．５ｇ秤量し、表面積測定装置（湯浅アイオニクス（株）製 全自動表面積測定装置マルチソープ１２）により、表面積を測定した。測定条件は、試験装置を脱気後、吸着ガスとして窒素＋ヘリウム混合ガスを用い、相対圧０．３とし、ＢＥＴ１点法により試料の全表面積を求めて、試料重量から比表面積を求めた。
第２〜第８実施形態：次に、原料組成、焙焼温度等の製造条件を第１実施形態と同様とし、分級点及び分級回数を表１のように変化させ、粗粒子濃度の異なるセリウム系研摩材を製造し、その粗粒子濃度を分析した。表１中、「乾式」とあるのは、第１実施形態と同様の縦型風力分級機により分級を行ったものであり、「湿式」とあるのは、ケーキ粉砕後の粉末を５重量％スラリーとし液体サイクロンにて分級したものである。
第９実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を１０００℃、５時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。また、分級条件は、第３実施形態と同様とした。
第１０実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を８００℃、５時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を１０μｍとし１回のみとした。
第１１実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を７００℃、５時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を７μｍとし１回のみとした。
第１２実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を１１００℃、１０時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を７μｍとし２回分級を行なった。
第１３実施形態：本実施形態では、原料は第１〜第８実施形態と同じ原料を用い、焙焼工程における焙焼条件を５５０℃、１０時間とした。その他の製造条件は第１〜第８実施形態と同様とした。そして、分級条件については、分級点を７μｍとし１回のみとした。
第１４実施形態：本実施形態では、研摩材原料をバストネサイト精鉱に替えて酸化希土とし、フッ化アンモニウム処理を行なうことでフッ素成分を添加して研摩材を製造した。炭酸希土を焙焼して製造したＴＲＥＯ９９重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量６０重量％の酸化希土２ｋｇと水２ｌとを混合し、このスラリーを直径５ｍｍの銅製の粉砕媒体１２ｋｇが充填された湿式ボールミル（容量５ｌ）にて５時間粉砕し、平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍの粉体からなるスラリーとした。そして、このスラリーに濃度１ｍｏｌ／ｌのフッ化アンモニウム溶液を添加し、純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、９５０℃で５時間焙焼し、再度粉砕した後分級してセリウム系研摩材を得た。
この際の分級工程では、分級機として第１実施形態と同様の縦形風力分級機を用い、分級点を７μｍに設定して分級回数を２回として分級処理を行なった。
第１５実施形態：本実施形態では、研摩材原料として中国産包頭産酸化セリウム（９９％）を用い、第９実施形態と同様にフッ化アンモニウム処理を行って研摩材を製造した。原料及び水の混合量並びに粉砕条件は第９実施形態と同様として湿式粉砕し、平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）を１．４μｍの粉体からなるスラリーとした。そして、第９実施形態と同様の条件にてフッ化処理及び乾燥した後、焙焼、粉砕、分級してセリウム系研摩材を得た。
この際の分級工程では、分級機として第１実施形態と同様の縦形風力分級機を用い、分級点を７μｍに設定して分級回数を２回として分級処理を行なった。
これら第２〜第１２実施形態で製造した研摩材は、第１実施形態と同様、レーザー回折法による粒度分布検査では、１０μｍ以上の粗粒子の存在は確認されなかったが、上述した第１実施形態における粗粒子濃度分析方法の下では、１５０〜１０００ｐｐｍ（重量比）の粗粒子の存在が確認された。これらの粗粒子濃度の測定結果を表１に併せて示す。この結果、分級点を小さくすること、及び、分級回数を増大させることで粗粒子濃度が低下することが確認された。また、乾式か湿式かの分級機の形式によっては粗粒子濃度低減の効果に違いはないことが確認された。尚、表１には比表面積の測定値も併せて示した。
比較例１：この比較例では分級点を２０μｍとした以外は、第３実施形態と同様の製造方法によりセリウム系研摩材を製造し、その粗粒子濃度を分析した。
比較例２： この比較例では、第１〜８実施形態と同じ原料を用い、焙焼条件を１１００℃、１０時間とした。その他の条件は第１〜８実施形態と同様とした。そして、分級点を１８μｍとし分級回数を２回とした。
比較例３：この比較例では、第１〜８実施形態と同じ原料を用い、焙焼条件を５５０℃、１０時間とした。その他の条件は第１〜８実施形態と同様とした。そして、分級点を３０μｍとし分級回数を１回とした。
比較例４： この比較例では、第１〜８実施形態と同じ原料を用い、焙焼条件を１２００℃、１０時間とした。その他の条件は第１〜８実施形態と同様とした。そして、分級点を１６μｍとし分級回数を２回とした。
これらの比較例に係る研摩材も、第１〜第１２実施形態と同様、レーザー回折法による粒度分布検査では、１０μｍ以上の粗粒子の存在は確認されなかったが、本発明に係る粗粒子濃度分析方法の下では、１５００ｐｐｍ（重量比）の粗粒子の存在が確認された。
次に、第１〜第１２実施形態及び比較例１〜３で製造したセリウム系研摩材を用いて、ガラス材料の研摩を行い、研摩状態を比較評価した。まず、各研摩材を水に分散させて１０重量％の研摩材スラリーとした。この研摩材スラリーは研摩試験中、攪拌機にて常時攪拌し、研摩材が沈降しないようにした。
ガラス材料の研摩は、オスカー型研摩試験機（台東精機（株）社製ＨＳＰ−２Ｉ型）を試験装置として用い、６０ｍｍφの平面パネル用ガラスを被研摩材としてポリウレタン製の研摩パッドを用いて研摩した。研摩条件は、研摩材スラリーを５００ｍｌ／ｍｉｎの速度で供給し、研摩面に対する圧力を１００ｇ／ｃｍ２に設定して研磨機の回転速度を１８０ｒｐｍとして研磨時間を３分間とした。研摩後のガラス材料は、純水で洗浄し無塵状態で乾燥させた。
この評価試験における研摩値の測定は、研摩前後のガラスの重量を測定することで研摩による重量減を求め、比較例１の研摩材を用いたときの重量減を１００として他の研摩材による研摩値を表すこととした。また、研摩面の表面仕上りの評価は、研摩表面の傷の有無を基準として評価した。具体的には、研摩後のガラスの表面に３０万ルクスのハロゲンランプを照射し反射法にてガラス表面を観察することにより行なった。この際、傷の評価については、傷の程度（大きさ）及びその数により点数付けをし、１００点満点からの減点方式にて評価した。この評価結果を表２に示す。
一方、比較例と対比すると、比較例１、２、４に係る研摩材は研磨値が比較的良好であったが、傷の発生が認められ研摩面の評価は低い。これは、粗粒子濃度が高いことによるものである。また比較例３に係る研摩材は、研摩面の評価が低いことに加え研磨値も低くなっている。これは、高い粗粒子濃度に加え研摩粒子の比表面積が低すぎたことによるものと考えられる。
Ｂ．磁性粒子濃度と研摩特性との関係
第１６実施形態：ＴＲＥＯ７０重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量５０重量％のバストネサイト精鉱１０ｋｇと水とをスラリー濃度１０００ｇ／ｌとなるように混合し、このスラリーを直径３ｍｍのジルコニア粉砕媒体を用いた湿式粉砕機にて４時間粉砕し、平均粒径０．９μｍの粉体からなる原料スラリーとした。そして、この原料スラリーを濃度１ｍｏｌ／ｌの塩酸で処理して純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、８５０℃、４時間静置炉で焙焼し、これをアトマイザーで粉砕した後分級処理して平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍのセリウム系研摩材を得た。
そして、この研摩材について磁性粒子濃度を測定するために本発明に係る磁性粒子濃度分析法の一態様として、図４に示す工程にて磁性粒子濃度の分析を行った。
（ａ）セリウム系研摩材５００ｇを秤量採取し、これを水１．５ｌに分散させ、更に分散剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムを加えて３０分間超音波分散しスラリーを製造した。
（ｂ）このスラリーに磁束密度２．０Ｔの磁石を３０分間浸漬した。３０分後磁石を取出し磁石を洗浄して付着物を回収した。
（ｃ）次に、回収した付着物を同様にヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に分散させ再度スラリー化し、上記と同様に０．２Ｔの磁石を３０分間浸漬した。
（ｄ）この再スラリー化、磁石浸漬操作を５回繰り返し磁性粒子を回収した。
（ｅ）回収した磁性粒子は、十分乾燥させた後秤量した。
この分析結果より、この実施形態にて製造したセリウム系研摩材から２５０ｍｇの磁性粒子が採取され、その磁性粒子濃度は５００ｐｐｍ（重量比）であることがわかった。
次に、下記に示す操作により磁性粒子濃度の異なる３種類のセリウム系研摩材を製造し、その磁性粒子濃度を分析した。尚、原料組成、焙焼温度等の分級条件以外の製造条件は第１実施形態と同様としている。
ここで、以下に示す工程において、磁気フィルタによるろ過とは、図５に示すような磁気フィルタ１を粉砕後のスラリー配管に取り付けて磁性粒子を除去するものである。図５において、粉砕後のスラリー１０は磁気フィルタ１の下部配管１１に導入され、磁化されたフィルタ１２を通過させることにより磁性粒子が除去される。フィルタ１２はその周囲を包囲する電磁コイル１４を励磁することにより発生する磁場を利用して磁化されている。そして、磁性粒子除去スラリー１０’は、上部配管１３より排出され、その後の工程に送られるようになっている。
また、図６は、マグネットケース１５を概略図示したものである。マグネットケース１５は、２枚の金属板１６、１６’に複数の棒磁石１７を挟持しており、この棒磁石の間に焙焼、粉砕後の研摩材を通過させることにより、研摩材原料中の磁性粒子を除去するものである。
第１７実施形態：第１６実施形態と同様の方法により製造した原料スラリーを直径３ｍｍの耐摩耗鋼製の粉砕媒体を用いて粉砕し、粉砕後のスラリーを磁気フィルタ（磁束密度０．６５Ｔ、孔径３ｍｍ）に通過させた。その後、第１実施形態と同様の工程にて焙焼、粉砕、分級してセリウム系研摩材を製造した。
第１８実施形態：第１６実施形態と同様の方法により製造した原料スラリーを直径３ｍｍの耐摩耗鋼製の粉砕媒体を用いて粉砕し、粉砕後のスラリーを第２実施形態と同様の磁気フィルタに通過させた。その後、第１実施形態と同様の工程にて焙焼、粉砕後、この粉体をマグネットケース上を通過させた後にこれを分級してセリウム系研摩材を製造した。
第１９実施形態：本実施形態では、研摩材原料をバストネサイト精鉱に替えて酸化希土とし、フッ化アンモニウム処理を行なうことでフッ素成分を添加して研摩材を製造した。炭酸希土を焙焼して製造したＴＲＥＯ９９重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量６０重量％の酸化希土２ｋｇと水２ｌとを混合し、このスラリーを直径５ｍｍの銅製の粉砕媒体１２ｋｇが充填された湿式ボールミル（容量５ｌ）にて５時間粉砕し、粉砕後のスラリーを磁気フィルタに通過させた。そして、このスラリーに濃度１ｍｏｌ／ｌのフッ化アンモニウム溶液を添加し、純水で洗浄後濾過してケーキを得た。次に、このケーキを乾燥後、８５０℃、４時間静置炉で焙焼し、これをアトマイザーで粉砕した後分級処理して平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０％粒径）０．９μｍのセリウム系研摩材を得た。
これら第１６〜第１９実施形態で製造されたセリウム系研摩材は第１実施形態と同様の磁性粒子濃度分析方法の下では、１５０〜１０００ｐｐｍ（重量比）の磁性粒子の濃度であることが確認された。
比較例５：以上の第１６〜第１９実施形態に対して、従来の製造方法によりセリウム系研摩材を製造した。即ち、第１６実施形態においてスラリー粉砕時の粉砕媒体材質を耐摩耗鋼とし、磁気フィルタ及びマグネットケースの通過を行うことなく研摩材を製造するものである。そして、上記実施形態と同様の方法によりその磁性粒子濃度を分析した。
その結果、この比較例に係るセリウム系研摩材の磁性粒子濃度は２０００ｐｐｍ（重量比）の磁性粒子が存在していることが確認された。
そして、以上の第１６〜第１９実施形態及び比較例５で製造したセリウム系研摩材を用いて、ガラス材料の研摩を行い、研摩状態を比較評価した。この研摩試験の方法は、第１〜第１５実施形態と同様とした。この評価結果を表３に示す。
産業上の利用可能性
本願に係る粗粒子濃度及び磁性粒子濃度が低減されたセリウム系研摩材によれば、傷発生のない高精度の研摩面を形成可能である。このセリウム系研摩材は、特に、今後高密度・精密化が要求されるハードディスク等の記録媒体、ＬＣＤ等の基板の研摩面にも対応可能である。
また、これらの研摩材は、研摩粒子の比表面積を所定範囲とすることで研摩値にも優れており、これにより高い研磨値で高精度の研摩面を形成できるというセリウム系研摩材の特徴をより効果的に発揮できる。そして、このセリウム系研摩材は、従来の製造方法についてこれを大幅に変更することなく製造可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来のセリウム系研摩材の製造工程を示す図である。図２は、レーザー回折法にて測定した第１実施形態に係るセリウム研摩材の粒径分布を示す図である。
また、図３は、本実施形態に係る粗粒子濃度分析法の工程を示す図であり、図４は、本実施形態に係る磁性粒子濃度分析法の工程を示す図である。
図５は、第２〜第４実施形態で使用した磁気フィルタの構造の概略図であり、図６は第３実施形態で使用したマグネットケースの概略図である。
Claims (13)
- 酸化セリウムを主成分とし、研摩材粒子の平均粒径が０．２〜３．０μｍである酸化セリウム系研摩材において、
粒径１０μｍ以上の粗粒子の濃度が１０００ｐｐｒｎ以下（重量比）であることを特徴とするセリウム系研摩材。 - 粒径１０μｍ以上の粗粒子の濃度が３００ｐｐｍ以下（重量比）である請求項１記載のセリウム系研摩材。
- 酸化セリウムを主成分とし、研摩材粒子の平均粒径が０．２〜３．０μｍである酸化セリウム系研摩材において、
磁性粒子の濃度が１０００ｐｐｍ以下（重量比）であることを特徴とするセリウム系研摩材。 - 磁性粒子の濃度が３００ｐｐｍ以下（重量比）である請求項１記載のセリウム系研摩材。
- 研摩材材粒子の比表面積の平均値が０．５〜３０ｍ２／ｇである請求項１〜請求項４記載の酸化セリウム系研摩材。
- 研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーとする工程と、該スラリーを湿式粉砕機にて処理することにより該研摩材原料を湿式粉砕する工程と、粉砕後の研摩材原料をろ過及び乾燥後に焙焼する工程と、焙焼後の研摩材原料を乾式粉砕した後分級処理する工程とを有するセリウム系研摩材の製造方法において、
分級点を０．５〜１５μｍの範囲に制御して分級処理するセリウム系研摩材の製造方法。 - 分級処理後の研摩材を少なくとも１回繰り返して分級する工程を含む請求項６記載のセリウム系研摩材の製造方法。
- 研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーとする工程と、該スラリーを湿式粉砕機にて処理することにより該研摩材原料を湿式粉砕する工程と、粉砕後の研摩材原料をろ過及び乾燥後に焙焼する工程と、焙焼後の研摩材原料を乾式粉砕した後分級処理する工程とを有するセリウム系研摩材の製造方法において、
湿式粉砕機にて処理されたスラリーを、励磁して磁化された磁性材料からなるフィルタに通過させる工程を含むことを特徴とするセリウム系研摩材の製造方法。 - 磁性材料からなるフィルタを、磁束密度０．１〜２．０Ｔの範囲に磁化してスラリーを通過させる請求項８記載のセリウム系研摩材の製造方法。
- 研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーとする工程と、該スラリーを湿式粉砕機にて処理することにより該研摩材原料を湿式粉砕する工程と、粉砕後の研摩材原料をろ過及び乾燥後に焙焼する工程と、焙焼後の研摩材原料を乾式粉砕した後分級処理する工程とを有するセリウム系研摩材の製造方法において、
湿式粉砕機に充填される粉砕媒体として、非磁性材料からなる粉砕媒体を用いて研摩材原料を湿式粉砕することを特徴とするセリウム系研摩材の製造方法。 - 粉砕媒体を構成する非磁性材料として、ジルコニア又はアルミナを用いる請求項１０記載のセリウム系研摩材の製造方法。
- 研摩材原料と分散媒とを混合してスラリーとする工程と、該スラリーを湿式粉砕機にて処理することにより該研摩材原料を湿式粉砕する工程と、粉砕後の研摩材原料をろ過及び乾燥後に焙焼する工程と、焙焼後の研摩材原料を乾式粉砕した後分級処理する工程とを有するセリウム系研摩材の製造方法において、
焙焼後の研摩材原料を、磁化した磁性材料からなる管状体、板状体、棒状体の近傍に通過させる工程を含むことを特徴とするセリウム系研摩材の製造方法。 - 磁性材料からなる管状体、板状体、棒状体を、磁束密度０．１〜２．０Ｔの範囲に磁化してスラリーを通過させる請求項１２記載のセリウム系研摩材の製造方法。
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