JPWO2004092297A1 - セリウム系研摩材 - Google Patents

Abstract

より研摩速度が高く、より傷の発生が少ないセリウム系研摩材を提供することを課題とする。本発明に係るセリウム系研摩材は、フッ素ならびに希土類元素として少なくともセリウム、ランタン、プラセオジムおよびネオジムを含有する、希土類酸化物を主成分とするセリウム系研摩材であって、全希土類酸化物（ＴＲＥＯ）の含有量に占める酸化ネオジムの含有量の割合（Ｎｄ２Ｏ３／ＴＲＥＯ）が０．００１重量％〜５重量％であるセリウム系研摩材である。当該研摩材を用いてガラス等の研摩対象面を研摩すると、従来のセリウム系研摩材を用いる場合と比べてより短時間で研摩を行うことができる。しかも、研摩によって得られる研摩面での傷発生をより確実に抑制できる。

Description

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に関する。

セリウム系研摩材は、例えば、セリウムをはじめとする希土類元素を豊富に含有するバストネサイト精鉱等の原料を、粉砕し、焙焼し、必要に応じて分級することによって製造される。製造されたセリウム系研摩材は、酸化セリウム（ＣｅＯ_２等）を主成分とするもの（例えば、特開平１−２６６１８３号公報参照）であり、これ以外に酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３等）など、セリウム以外の希土類元素の酸化物を含んでいる。また、より高い研摩速度が得られる研摩材としてフッ素（Ｆ）を含有するセリウム系研摩材がある（例えば、特開２００２−０９７４５７号公報参照）。
ところで、研摩材としては、できるだけ研摩力に優れ、研摩後にできるだけ滑らかな研摩面が得られるものが求められている。研摩力は例えば研摩速度の高低で示されるものである。つまり、研摩材としては、より高い研摩速度を有すものが求められている。また、滑らかな研摩面が得られる研摩材として、研摩面に傷を発生させにくいものが求められている。
ところが、フッ素を含有する研摩材を含む従来のセリウム系研摩材は、研摩速度および傷発生の面で、必ずしも満足な性能を有するものでない。例えば、セリウム系研摩材の需要が増大している分野として、精密機器、電子機器あるいはそれらの部品を製造する分野があり、当該分野では、部品などの表面研摩等の用途で研摩速度がより高く、より傷が発生しにくい研摩材が求められている。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、より研摩速度が高く、より傷の発生が少ないセリウム系研摩材を提供することを課題とする。
本発明の発明者は、セリウム系研摩材の研摩速度や傷発生について検討を重ね、酸化ネオジムの含有率を所定割合にするとセリウム系研摩材の研摩速度がより高くなり、しかも傷がより発生しにくくなることを見出し、本発明に想到するに至った。
本発明は、フッ素（Ｆ）ならびに希土類元素として少なくともセリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）およびネオジム（Ｎｄ）を含有する、希土類酸化物を主成分と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（以下、ＴＲＥＯと記載する）に占める酸化ネオジムの重量の割合（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）は０．００１重量％〜５重量％であるセリウム系研摩材である。なお、ＴＲＥＯとは、対象物に含まれている各希土類元素を希土類酸化物とした（換算した）場合の重量の合計重量のことであり、対象物質の組成を分析し、計算することで求めることができる。また、対象物質の組成が解っていないような場合、ＴＲＥＯは、試料に対して必要に応じて溶解、希釈等の前処理を実施し、その後、全ての希土類元素をシュウ酸塩として沈殿させ、さらに濾過、乾燥、焙焼して希土類酸化物とした後、質量を測定するという方法で求めることができる。
例えば特許文献１に記載されている従来のセリウム系研摩材では、ＴＲＥＯに占める酸化ネオジムの重量の割合（以下、含有率と記載することがある）は９％程度であり、これに比べると、本発明に係るセリウム系研摩材における酸化ネオジムの含有率はかなり低い。検討の結果、ＴＲＥＯ中の酸化ネオジムの重量の割合が上記範囲内であるセリウム系研摩材は、より高い研摩速度を有し、より傷を発生させにくい性質を有することが解った。したがって、本発明に係る研摩材を用いてガラス等の研摩対象面を研摩すると、従来のセリウム系研摩材を用いる場合と比べてより短時間で研摩を行うことができる。しかも、研摩によって得られる研摩面での傷発生をより確実に抑制できる。なお、先に説明したように、本発明のセリウム系研摩材において、ＴＲＥＯに占める酸化ネオジムの重量の割合（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）の範囲は０．００１重量％以上、５重量％以下である。０．００１重量％未満では、傷が発生しやすくなるからである。他方、５重量％を超えると、研摩速度が低く、研摩傷も発生しやすくなるからである。そして、研摩速度および研摩傷の両方についてより高い性能が得られるようにするには、ＴＲＥＯに占める酸化ネオジムの重量の割合（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）は２重量％以下が好ましく、０．５重量％以下がより好ましく、０．１重量％以下がさらに好ましい。
なお、セリウム系研摩材は、概略的には、バストネサイト精鉱やセリウムを主成分とする希土類炭酸塩あるいは希土類酸化物などの原料を粉砕し、必要に応じて鉱酸処理やフッ化処理などの湿式処理を行い、焙焼し、必要に応じて分級することによって製造されるものである。そして、本発明に係るセリウム系研摩材の原料としては、バストネサイト精鉱、モナザイト精鉱、中国複雑鉱精鉱などの希土類精鉱に、例えば次のような一連の処理、すなわち、硫酸処理やアルカリ処理などの処理と分別沈澱処理や分別溶解処理などの処理を施して、希土類元素以外の不純物が低減された希土類溶液を得た後、当該溶液を溶媒抽出によって分離精製することにより得られる低ネオジム希土類溶液（精製液）と炭酸水素アンモニウム、アンモニア水などの沈澱剤とを混合して沈澱物を生成し、当該沈澱物を濾過等によって分離するといった一連の処理を行うことによって得られる、低ネオジムである希土類化合物（例えば希土類炭酸塩）やその焙焼物（例えば希土類酸化物）が好ましい。なお、従来の溶媒抽出によって分離精製される希土類溶液（精製液）のＮｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯは通常１０重量％以上であるが、本発明のようにＮｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが所定範囲の値であるセリウム系研摩材用の原料を精製する際の溶媒抽出では、ネオジムやネオジムより重希土側の希土類の低減を強化して低ネオジム希土類溶液（例えばＮｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが５重量％以下のもの）を得るようにすることがより好ましい。
そして、本発明に係るセリウム系研摩材としては、ＴＲＥＯに占める、セリウム、ランタン、プラセオジムおよびネオジムの希土類酸化物の総重量の割合が９７重量％以上であるものが好ましい。高い研摩速度および傷発生防止効果がより確実に得られるからである。そして、これらの効果がさらに確実に得られるという点で、当該割合の値は９８重量％以上がより好ましく、９９重量％以上がさらに好ましい。
ＴＲＥＯ中の各希土類酸化物の好ましい含有率を、各希土類酸化物ごとに説明すれば、ＴＲＥＯに占める酸化セリウムの重量の割合（ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ）は５０重量％〜９０重量％が好ましい。酸化セリウムは全希土類酸化物の中で最も研摩作用を有する物質であり、この重量割合が下限値未満では十分な研摩速度が得られないからである。その一方で、上限値を超えるようにしようとすると、原料精製工程においてランタンの低減も十分行う必要があるなど手間やコストがかかり、生産性が悪くなる。このようなことから、ＴＲＥＯに占める酸化セリウムの重量の割合は５５重量％〜８５重量％がより好ましく、６０重量％〜８０重量％がさらに好ましい。
ＴＲＥＯに占める酸化ランタンの重量の割合（Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）は２重量％〜４５重量％が好ましい。酸化ランタンは、全希土類酸化物の中で最もフッ素保持力を有する物質であると考えられており、セリウムを主成分とする希土類酸化物中に存在していたり、オキシフッ化物（ＬａＯＦやＣｅＬａ_２Ｏ_３Ｆ_３）の状態でセリウム系研摩材中に存在していると考えられる。そして、オキシフッ化ランタン（ＬａＯＦ）等によって保持されたフッ素成分は、研摩時、特にガラス研摩時にフッ化物イオンを徐々に放出して化学作用を促し、研摩速度を高める効果を有する。ところが、ＴＲＥＯに占める酸化ランタンの重量の割合が上記の下限値未満では、上記化学作用を穏やかにする効果が低くなってしまい、研摩によって得られる研摩面がかえって荒れた面になってしまう。一方、上限値を超えると十分な研摩速度が得られない。このようなことから、ＴＲＥＯに占める酸化ランタンの重量の割合は５重量％〜４０重量％がより好ましく、１０重量％〜３７．５重量％がさらに好ましい。また、ＴＲＥＯに占める酸化プラセオジムの重量の割合（Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯ）は０．１重量％〜１０重量％が好ましく、１重量％〜８重量％がより好ましい。
また、セリウム系研摩材中のフッ素の含有率は０．５重量％〜１０重量％が好ましい。下限値未満では十分な研摩速度が得られないことがあるからであり、上限値を超えると研摩傷が発生しやすいからである。そして、研摩速度および研摩傷の両方について、より高い効果が得られるという点で、フッ素含有率は、１重量％〜８重量％がより好ましく、２重量％〜７重量％がさらに好ましい。
さらに、セリウム系研摩材に含有されるフッ素（Ｆ）と、含有されるランタン（Ｌａ）およびプラセオジム（Ｐｒ）とのモル比（Ｆ／（Ｌａ＋Ｐｒ））は０．２〜３が好ましい。下限値未満では、セリウム系研摩材保管時や研摩時、特に研摩時に水酸化物が生成しやすいからである。水酸化物が生成された状態の研摩材は研摩速度（研摩力）が低いという不具合がある。また、研摩中に水酸化物が生成されやすいと、研摩開始から短時間で研摩速度が低くなるという不具合がある。その一方で、前記モル比が上限値を超えた研摩材は、研摩時のフッ素の化学作用が強過ぎ、研摩後に得られる研摩面が荒れてしまうという不具合がある。
そして、Ｘ線源としてＣｕ−Ｋα線またはＣｕ−Ｋα_１線を用いたＸ線回折法によってＸ線ピーク強度を測定したときに２θ（回折角）＝２０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇの範囲に出現する、希土類オキシフッ化物についてのＸ線ピーク強度のうち最強のＸ線ピーク強度と、酸化セリウムについてのＸ線ピーク強度のうち最強のＸ線ピーク強度との強度比（希土類オキシフッ化物／酸化セリウム）が０．０５〜０．６であるセリウム系研摩材がより好ましい。なお、ここでいう希土類オキシフッ化物（ＬｎＯＦ）としては、例えば、オキシフッ化ランタン（ＬａＯＦ）などを挙げることができる。また、ここでいう酸化セリウムのＸ線ピーク強度とは、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_ｘＯ_ｙ）の回折Ｘ線ピーク強度のことである。Ｌｎ_ｘＯ_ｙは、通常１．５≦ｙ／ｘ≦２であり、例えばＣｅＯ_２，Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｏ_１．７５あるいはＣｅ_０．７５Ｎｄ_０．２５Ｏ_{１．８７ ５}と同定される。ただし、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが小さくてもＬｎ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが大きい研摩材では、Ｌｎ_ｘＯ_ｙは、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｏ系化合物（Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｏ_１．７５またはＣｅ_０．７５Ｎｄ_０．２５Ｏ_{１．８７５}）と同定される。この場合、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｏ系化合物と同定されたＬｎ_ｘＯ_ｙは、ＣｅやＮｄ以外の希土類元素（Ｌａ等）をも含有する酸化物であると推定される。上記強度比が下限値未満では、研摩に悪影響を及ぼすオレンジピールが発生しやすく好ましくないことが見出されたからである。また、強度比が上限値を超えると研摩速度が低下してしまう。このようなことから、前記強度比は０．１〜０．５がより好ましく、０．２〜０．４がさらに好ましい。
なお、上記Ｘ線回折測定は、概略的には、上記したような特性Ｘ線を試料（セリウム系研摩材）に入射し、試料を中心にした円周に沿って検出器（計数管または半導体検出器）を走査しながら回折したＸ線の強度を測定し、得られたＸ線回折強度曲線を解析して物質の同定等を行うものである。例えばＸ線源としてＣｕ−Ｋα線またはＣｕ−Ｋα_１線を用いた場合、回折角（２θ）が２０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇの範囲における希土類オキシフッ化物についての最大の回折Ｘ線ピーク強度は、通常、２６．５ｄｅｇ±０．５ｄｅｇの範囲に出現し、同範囲における酸化セリウム（ＣｅＯ_２）についての最大のＸ線ピーク強度は、２８．１ｄｅｇ±１．０ｄｅｇの範囲に出現する。
また、上記Ｘ線回折測定法によって測定される回折Ｘ線ピーク強度のうち、出現すれば２θ（回折角）＝２４．２±０．５ｄｅｇの範囲の最大ピークである希土類フッ化物についてのＸ線ピーク強度と、ＣｅＯ_２についてのＸ線ピーク強度のうち最強のＸ線ピーク強度との強度比（ＬｎＦ_３／ＣｅＯ_２）は０．０４未満が好ましい。当該強度比がこれ以上の場合、研摩傷が多く発生しやすいからである。なお、ここでいう希土類フッ化物（ＬｎＦ_３）としては、例えば、フッ化ランタン（ＬａＦ_３）を挙げることができる。そして、回折角（２θ）が２０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇの範囲における希土類フッ化物についての最大ピークは２４．２±０．５ｄｅｇの範囲ではなく酸化セリウムの最大ピークに近接する位置に出現するのであるが、酸化セリウムの最大ピークの影響で希土類フッ化物の最大ピークについて、その強度等を正確に判定しにくい場合がある。そこで、本発明では、希土類フッ化物については、２４．２±０．５ｄｅｇの範囲の最大ピークを使用する。
Ｘ線回折測定で用いるターゲットとしては、銅（Ｃｕ）をはじめとして、モリブデン（Ｍｏ），鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），タングステン（Ｗ），銀（Ａｇ）などの使用が考えられるが、最も大きなピーク強度が得られ、より正確な測定を行いうるという点で、銅ターゲットが好ましい。
セリウム系研摩材の細孔容積は０．００２ｃｍ^３／ｇ〜０．１ｃｍ^３／ｇが好ましく、０．００５ｃｍ^３／ｇ〜０．０８ｃｍ^３／ｇがより好ましい。下限値未満では、研摩速度は大きいものの、研摩傷が発生しやすいからである。また、上限値を超えると、研摩速度が低く過ぎ、十分な研摩速度が得られないからである。
以上のように、本発明に係るセリウム系研摩材は、より研摩速度が高く、より傷の発生が少ないものである。したがって、これを用いてガラス等の研摩対象面を研摩すると、従来のセリウム系研摩材を用いる場合と比べてより短時間で研摩を行うことができ、しかも研摩面における傷発生をより確実に抑制できる。

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。
第１実施形態
まず、高純度の酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）として各々８５０℃にて２４時間焙焼するという条件で焼成されたものを用意した。用意した各希土類酸化物中の希土類酸化物以外の不純物の含有率は０．１％未満であった。そして、いずれの希土類酸化物においてもその純度（ＴＲＥＯ中の対象希土類酸化物の重量の割合）は９９．９９重量％以上であり、用意した希土類酸化物のうち、酸化ネオジムを除く各希土類酸化物におけるＴＲＥＯ中のネオジムの重量の割合（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）は０．００１％未満であった。また、フッ素（Ｆ）の含有率は０．００１重量％未満であった。これらの希土類酸化物を適量秤量して混合した原料を１０ｋｇ用意した。このように、本実施形態では、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化ネオジム等の含有率が異なる種々のセリウム系研摩材について研摩性能等を評価するために、高純度の希土類酸化物を混合することによって原料を調製した。原料中の各希土類酸化物の含有率は、製造される研摩材におけるＴＲＥＯ中の各希土類酸化物の重量の割合と同じであると考えて良いので表示を省略した（表１参照）。なお、比較例１では原料中に酸化ネオジムを混合しなかった。また、表１の実施例６〜実施例８において（ＣｅＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｐｒ_６Ｏ_１１＋Ｎｄ_２Ｏ_３）／ＴＲＥＯ（４種計）が１００％になっていないが、これは原料に酸化サマリウムが混合されていることを意味する。
得られた原料（希土類酸化物の混合物）と、当該原料重量の２倍の重量の純水とを混合してアトライタで湿式粉砕しスラリーを得た。アトライタでは、粉砕媒体として直径５ｍｍのステンレスボールを用いた。また、粉砕時間は８時間であった。
次に、得られたスラリーに１０％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＋Ｆ））を調製し、このスラリーを３０分間撹拌した（フッ化処理）。なお、実施例１２，１３を除く各実施例と比較例５，６を除く各比較例では、フッ素成分の重量比（Ｆ／（ＴＲＥＯ＋Ｆ））が６％になるように調製した。そして、実施例１２では１．５％に、実施例１３では１０％に、そして比較例６では１５％に、各々なるようにフッ素成分の重量比を調製した。また、比較例５では当該フッ化処理を行わなかった。
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、ロールクラッシャにて解砕し、得られた解砕品を９５０℃にて１８時間焙焼した。この焙焼品をサンプルミルで粉砕し、得られた粉砕品をターボクラッシファイア（分級点を３μｍに設定）にて分級してセリウム系研摩材を得た。得られたセリウム系研摩材におけるＴＲＥＯ中の各希土類酸化物の重量の割合を表１に示す。
フッ素濃度の測定
各実施例および比較例で得られたセリウム系研摩材について、フッ素含有率を測定した。フッ素濃度の測定には、比較例５で得られた研摩材を除き、フッ素分析には、アルカリ溶融・温湯抽出・フッ素イオン電極法を用いた。また比較例５で得られた研摩材のフッ素濃度の測定には、熱加水分解ランタン・アリザリンコンプレクソン吸光光度法を用いた。測定結果は各表に示すとおりである。
研摩試験
各実施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、研摩速度、得られる研摩面の傷評価および洗浄性評価を行った。評価結果は各表に示す通りである。
まず、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％である研摩材スラリーを調製した。この研摩材スラリーを用い、研摩試験機（ＨＳＰ−２Ｉ型、台東精機（株）製）によって６５ｍｍφの平面パネル用ガラスの表面を研摩した。そして、研摩終了後、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。なお、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り、研摩パッドとしてポリウレタン製のものを用いた。研摩面に対する研摩パッドの圧力は、５．９ｋＰａ（６０ｇ／ｃｍ^２）とした。そして、研摩試験機の回転速度を１００ｒｐｍに設定した。また、研摩材スラリーの供給量は５リットル／分の割合であった。
研摩速度の評価
研摩前後のガラス重量を測定し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を求めた。本研摩試験では、この研摩値を用いて研摩速度を評価した。なお、ここでは、比較例３によって得られた研摩材を用いて研摩した場合の研摩値を基準（１００）とした。
研摩傷の評価
そして、研摩終了後、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１〜表４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。
洗浄性の評価
また、研摩材の洗浄性について試験を行った。洗浄性評価では、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洗浄性を評価した。具体的には、表１〜表４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。

表１に示されるように、実施例１〜５と比較例１〜３の研摩材は、それぞれＴＲＥＯ中の酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）の重量の割合が異なる。これらのうち、実施例１〜５の研摩材は、研摩速度が高く研摩傷が発生しにくかった。これらに対し、酸化ネオジムを混合しなかった比較例１の研摩材は、研摩速度は高かったが、傷が発生しやすかった。また、ＴＲＥＯ中の酸化ネオジムの重量の割合が５重量％を超える比較例２および比較例３の研摩材は、研摩速度が低く、研摩傷も発生しやすかった。これらの結果、セリウム系研摩材における、ＴＲＥＯに占める酸化ネオジムの重量の割合（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）は０．００１重量％〜５重量％が好ましいことが解った。また研摩速度について各実施例を比較すると解るようにＴＲＥＯ中のネオジムの重量の割合は２重量％以下が好ましく、０．５重量％以下がより好ましく、０．１重量％以下がさらに好ましいことが解った。
そして、実施例６〜８の研摩材は、それぞれＴＲＥＯに占める４酸化物「酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_{１ １}）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）」の総重量の割合が１００重量％以下であり、各実施例ごとに当該割合の値がそれぞれ含有率が異なる。これらの実施例を含む実施例１〜８から解るように、総重量の割合が９６重量％あれば、研摩材として必要な研摩速度が確保され、研摩傷の発生も防止できた。そして総含有率が９７重量％以上あれば、より高い研摩速度が確保され、傷発生がより確実に防止されることが解った。
実施例４と実施例１０は、ＴＲＥＯに占める酸化ネオジムの割合（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）が好適な値であるだけでなく、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯも好適な値であり、研摩速度が高く、研摩傷がほとんど発生せず、研摩材の残存も観察されなかった。これに対し、実施例９と実施例１１は、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯは好適な値であるが、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯのうちの少なくとも１つが好適な値でなく、研摩速度、研摩傷、洗浄性のうちの少なくとも１つは実施例４や実施例１０よりも劣っていた。ただし、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが好適な値でない比較例１〜比較例３よりも優れていた。比較例４の研摩材は、プラセオジムを全く含有しておらず、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯは好適な値でないため、研摩性能が実施例５よりも劣っていた。
セリウム系研摩材中のフッ素および各希土類の研摩材１ｋｇ当たりのモル量（ｍｏｌ／Ｌ）に基づき、セリウム系研摩材中のフッ素の含有率とランタンおよびプラセオジムの総含有率とのモル比（Ｆ／（Ｌａ＋Ｐｒ））を算出した。算出した値を表２に示す。なお、表２に示される実施例および比較例のセリウム系研摩材は、全てＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが６５．０重量％、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが３０．９重量％、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯが４．０重量％、そしてＮｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが０．１重量％である。

表２に示されるように、実施例２，１２，１３と比較例５，６の研摩材は、それぞれ研摩材中のフッ素（Ｆ）の含有率が異なる。これらのうち実施例２，１２，１３の研摩材は、研摩速度が高く、しかも研摩傷も発生しにくく良好なものであった。これらに対し、フッ素をほとんど含有していない比較例５の研摩材は、研摩速度が著しく低かった。また、フッ素の含有率が高い比較例６の研摩材は、研摩速度は高かったが、研摩傷が発生しやすかった。これらの結果、セリウム系研摩材におけるフッ素の含有率は０．５重量％〜１０重量％が好ましいことが解った。そして、研摩速度および研摩傷の両方について、より高い効果が得られることからフッ素の含有率は２重量％〜７重量％がさらに好ましいことが解った。また、フッ素の含有率とランタンおよびプラセオジムの総含有率とのモル比（Ｆ／（Ｌａ＋Ｐｒ））は、０．２〜３が好ましかった。
第２実施形態
第１実施形態で用いた原料とは異なる原料を用いて製造した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。
まず、セリウムを主成分とする希土類炭酸塩（中国産）を用意した。当該希土類炭酸塩は、ＴＲＥＯが５２．３重量％であり、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが５２．１％、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが２６．７％、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯが７．２％、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが１３．０％であった。本実施形態の実施例１４〜１７および比較例７〜１０（後に掲載した表３および表４参照）のうち、比較例７では、この希土類炭酸塩をそのまま原料として使用した。また、実施例１４〜１７および比較例８〜１０では、当該希土類炭酸塩を塩酸にて溶解し、得られた炭酸塩溶解液を溶媒抽出法によって分離精製してネオジムやランタンを低減した希土類溶液（精製液）を得て、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・水洗し、原料として用いる希土類炭酸塩（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが０．１重量％〜６．３重量％）を得た。
ここで、本実施形態の溶媒抽出の概略を説明する。当該溶媒抽出では、有機溶媒として、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、当該有機溶媒と炭酸塩溶解液（ＴＲＥＯ２４０ｇ／Ｌ）とを流量比（有機溶媒／炭酸塩溶解液）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。このとき、実施例１６においてはランタンの一部を水溶液中に残留させた。また、これ以外の実施例および比較例においては希土類元素のほぼ全量を有機溶媒に抽出させた。抽出の調整は向流多段抽出の途中で添加する水酸化ナトリウム水溶液の添加流量を変えることにより行った。この後、希土類元素を含む有機溶媒と３ｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液とを向流多段接触（３０段）させ、ネオジムおよび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、プラセオジムの大部分とネオジムの一部を塩酸水溶液中に抽出して精製液を得た。なお、抽出量の調整は塩酸水溶液の流量を変えることによって行った（有機溶媒の流量は一定）。
得られた原料（希土類炭酸塩）を、第１実施形態と同様の工程を用いてセリウム系研摩材を製造した。上述の記載から解るように、第２実施形態の原料は、第１実施形態の原料と比較すると、原料の総重量に対する原料のＴＲＥＯの割合が低いが、第２実施形態においても第１実施形態同様、原料重量の２倍の重量の純水と原料を混合して得た混合物をアトライタで湿式粉砕してスラリーを得た。アトライタによる湿式粉砕時間は１０時間であった。また、湿式粉砕によって得られたスラリーに１０％フッ化水素酸を添加するフッ化処理では、スラリー中のフッ素成分の重量比（Ｆ／（ＴＲＥＯ＋Ｆ））が７％になるように調製を行った。そして、焙焼工程における焙焼温度は、実施例１７，１８および比較例９，１０以外は、第１実施形態同様９５０℃であった。これら以外のうち、焙焼温度は、比較例９では６５０℃、実施例１７では７５０℃、実施例１８では１１００℃、そして比較例１０では１２００℃であった。これら以外の研摩材製造条件は第１実施形態と同じであった。したがって、ここでは、研摩材製造工程の説明を省略する。

第２実施形態の当初原料である希土類炭酸塩（中国産）のＮｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯは５％を超えているが、溶媒抽出によってネオジムを低減した実施例１４〜１６の研摩材（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯは５％以下）では高い研摩性能が得られた。これに対し、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯが５％を超える比較例７，８の研摩材は、実施例の研摩材に比べて研摩速度、傷評価および洗浄性が劣っていた。
また、製造したセリウム系研摩材について、回折Ｘ線強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、平均粒径（Ｄ_５０）、細孔容積の測定を測定した。
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_１線による回折Ｘ線パターンのうち回折角（２θ）が２０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇ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＝５〜８０ｄｅｇ、サンプリング幅０．０２ｄｅｇ、走査速度４ｄｅｇ／ｍｉｎであった。また、各実施例および比較例のセリウム系研摩材のＸ線回折測定結果から読み取った、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）のＸ線ピーク強度に対するオキシフッ化ランタン（ＬａＯＦ）のＸ線ピーク強度およびフッ化ランタン（ＬａＦ_３）のＸ線ピーク強度の比のデータを表４に示す。
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（Ｄ_５０：小粒径側からの累積体積５０％における粒径）を求めた。
細孔容積の測定
細孔容積測定装置（ＣＯＵＬＴＥＲ ＳＡ３１００）を用いてセリウム系研摩材の細孔容積を測定した。

表４に示される実施例および比較例の研摩材のうち、Ｘ線ピーク強度の強度比（ＬａＯＦ／ＣｅＯ_２）が０．０５〜０．６である実施例の研摩材は、研摩速度が高く、しかも研摩傷も発生しにくく良好なものであった。これらに対し、強度比（ＬａＯＦ／ＣｅＯ_２）が小さい比較例９の研摩材は、研摩速度が著しく低く、傷が発生した。また強度比が大きい比較例１０の研摩材は研摩速度は高かったが、著しく傷が発生した。この結果、Ｘ線ピーク強度の強度比（ＬａＯＦ／ＣｅＯ_２）が０．０５〜０．６である研摩材が好ましいことが解った。
また、細孔容積が０．００２ｃｍ^３／ｇ〜０．１ｃｍ^３／ｇである実施例の研摩材は、研摩速度が高く、しかも研摩傷も発生しにくく、良好であった。これらに対し、細孔容積が大きい比較例９研摩材は、研摩速度が著しく低かった。また細孔容積が小さい比較例１０の研摩材は、傷が発生した。この結果、細孔容積が０．００２ｃｍ^３／ｇ〜０．１ｃｍ^３／ｇである研摩材が好ましいことが解った。

産業上の利用の可能性

本発明に係るセリウム系研摩材は、より研摩速度が高く、より傷の発生が少ないものである。これを用いてガラス等の研摩対象面を研摩すると、従来のセリウム系研摩材を用いる場合と比べてより短時間で研摩を行うことができ、しかも研摩面における傷発生をより確実に抑制できる。したがって、精密機器、電子機器あるいはそれらの部品などの表面研摩等の用途に好適である。

Claims (7)

1. フッ素（Ｆ）ならびに希土類元素として少なくともセリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）およびネオジム（Ｎｄ）を含有する、希土類酸化物を主成分と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）に占める酸化ネオジムの重量の割合（Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）は０．００１重量％〜５重量％であるセリウム系研摩材。
2. 全希土類酸化物換算重量に占める、セリウム、ランタン、プラセオジムおよびネオジムの希土類酸化物の総重量の割合は９７重量％以上である請求の範囲第１項に記載のセリウム系研摩材。
3. 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_２／ＴＲＥＯ）は５０重量％〜９０重量％であり、
   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_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ）は２重量％〜４５重量％であり、
   全希土類酸化物換算重量に占める酸化プラセオジムの重量の割合（Ｐｒ_６Ｏ_{１ １}／ＴＲＥＯ）は０．１重量％〜１０重量％である、請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載のセリウム系研摩材。
4. フッ素の含有率は０．５重量％〜１０重量％である、請求の範囲第１項から請求の範囲第３項のいずれか一項に記載のセリウム系研摩材。
5. 含有されるフッ素（Ｆ）と、含有されるランタン（Ｌａ）およびプラセオジム（Ｐｒ）とのモル比（Ｆ／（Ｌａ＋Ｐｒ））は０．２〜３である請求の範囲第１項から請求の範囲第４項のいずれか一項に記載のセリウム系研摩材。
6. Ｘ線源としてＣｕ−Ｋα線またはＣｕ−Ｋα_１線を用いたＸ線回折法によってＸ線ピーク強度を測定したときに２θ（回折角）＝２０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇの範囲に出現する、希土類オキシフッ化物についてのＸ線ピーク強度のうち最強のＸ線ピーク強度と、酸化セリウムについてのＸ線ピーク強度のうち最強のＸ線ピーク強度との強度比（希土類オキシフッ化物／酸化セリウム）が０．０５〜０．６である請求の範囲第１項から請求の範囲第５項のいずれか一項に記載のセリウム系研摩材。
7. 細孔容積が０．００２ｃｍ^３／ｇ〜０．１ｃｍ^３／ｇである請求の範囲第１項から請求の範囲第６項のいずれか一項に記載のセリウム系研摩材。