KR101692298B1

KR101692298B1 - 세륨계 연마재

Info

Publication number: KR101692298B1
Application number: KR1020137008537A
Authority: KR
Inventors: 게이 오누키; 다케시 나가이시
Original assignee: 미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2017-01-04
Also published as: JP4876183B1; JP2012066370A; MY160974A; KR20130140657A; CN103124615B; WO2012042960A1; CN103124615A

Abstract

본 발명은, 연마 속도가 크고, 연마 흡집의 발생을 극력 저감한 연마면을 실현할 수 있는 세륨계 연마재를 제공한다. 본 발명은, F를 함유하고, 희토류 원소Ce와, Ce 이외의 희토류 원소 Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 선택되는 1종의 희토류 원소(RE^*)를 함유하는 세륨계 연마재에 있어서, 연마재 중의 F의 함유량은 5.0∼15.0질량%이고, 전 희토류 산화물 환산 질량에 차지하는 산화세륨의 질량의 비율은 48질량%∼90질량%이고, 전 희토류 산화물 환산 질량에 차지하는, RE^*의 산화물의 질량의 비율은 8질량%∼50질량%이고, 전 희토류 산화물 환산 질량에 차지하는, CeO₂과 RE^*의 산화물의 합계의 질량의 비율은 98질량% 이상이고, Y, La···의 14종에서 희토류 원소 RE^*를 제외한 13종에서 선택되는 희토류 원소는, 전 희토류 산화물 환산 질량에 차지하는, 상기 13종의 ORE에 있어서의 각 산화물의 질량의 비율이 0.5질량% 이하의 함유량인 것을 특징으로 한다.

Description

세륨계 연마재{CERIUM-BASED ABRASIVE}

본 발명은, 산화세륨을 주성분으로 하는 세륨계 연마재에 관한 것이며, 특히 F를 함유한 희토류 산화물을 주성분으로 하는 세륨계 연마재에 관한 것이다.

세륨계 연마재는, 예를 들면, 세륨을 비롯한 희토류 원소를 풍부하게 함유하는 바스트네사이트(bastnaesite) 정광(精鑛) 등의 원료를, 분쇄하고 배소(焙燒)하여, 필요에 따라 분급하는 것에 의해 제조된다. 제조된 세륨계 연마재는, 산화세륨(CeO₂ 등)을 주성분으로 하는 것이며, 그 이외에 산화란타늄(La₂O₃ 등) 등, 세륨 이외의 희토류 원소의 산화물을 함유하고 있다. 또한, 보다 높은 연마 속도가 얻어지는 연마재로서 불소(F)를 함유하는 세륨계 연마재가 있다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 있어서의 불소를 함유하는 세륨계 연마재는, 불소(F), 및 희토류 원소로서 세륨(Ce), 란타늄(La), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd)을 함유하며, F가 0.5∼10중량%, 전(全) 희토류 산화물 환산 중량(이하, TREO라 기재함)에 차지하는 산화네오디뮴의 중량의 비율(Nd₂O₃/TREO)은 0.001중량%∼5중량%, 또한 TREO에 차지하는 산화란타늄의 중량의 비율(La₂O₃/TREO)은 2중량%∼45중량%, 혹은 TREO에 차지하는 산화프라세오디뮴의 중량의 비율(Pr₆O₁₁/TREO)은 0.1중량%∼10중량%이며, 그리고, TREO에 차지하는 산화세륨의 중량의 비율(CeO₂/TREO)은 50중량%∼90중량%인 것이 바람직하다고 여겨지고 있다. TREO에 차지하는, 세륨, 란타늄, 프라세오디뮴 및 네오디뮴의 희토류 산화물의 총 중량의 비율이 97중량% 이상인 것이 제안되어 있다.

또한, 연마 속도가 크고, 연마 흡집이 적은 세륨계 연마재로서 희토류 산화물의, Cu-Kα선 또는 Cu-Kα1선을 사용한 X선 회절에 의해 얻어지는 피크에 착안한 세륨계 연마재도 알려져 있다(특허문헌 2 참조). 이 특허문헌 2에서는, 희토류 원소 Ce를 주성분으로 하는 희토류 산화물의, Cu-Kα선 또는 Cu-Kα1선을 사용한 X선 회절에 의해 얻어지는 피크 중 (111)면에 의거하는 피크 a의 반값폭이, 2θ에서 0.10∼1.00°인 세륨계 연마재가 제안되어 있다.

이들 선행 기술에 있어서의 세륨계 연마재는, 연마 속도가 비교적 크고, 연마 흡집의 발생도 어느 정도 억제된 것이다. 그러나, 최근에는, 보다 정밀도가 높은 연마면, 즉, 연마 흡집의 발생이 극력 저감된 연마면을 완성할 수 있는 세륨계 연마재가 요구되고 있다.

일본국 재표 2004-092297호 공보 일본국 특개2007-106890호 공보

본 발명은, 이상과 같은 문제점을 감안해서 이루어진 것이며, 연마 속도가 클 뿐만 아니라, 연마 흡집의 발생을 극력 저감한 연마면을 실현할 수 있는 세륨계 연마재를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 발명자들은, 세륨계 연마재의 연마 속도나 연마 흡집의 발생에 대하여, Ce(세륨) 이외의 희토류 원소의 영향을 검토한 바, Ce 이외의 희토류 원소의 산화물 비율을 제어함으로써, 연마 속도가 커질 뿐만 아니라, 연마 흡집의 발생을 극력 억제할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 상도(想到)하기에 이르렀다.

본 발명은, F(불소)를 함유하고, 희토류 원소로서의 Ce(세륨)와, Ce 이외의 희토류 원소인 Y(이트륨), La(란타늄), Pr(프라세오디뮴), Nd(네오디뮴), Sm(사마륨), Eu(유로퓸), Gd(가돌리늄), Tb(테르븀), Dy(디스프로슘), Ho(홀뮴), Er(에르븀), Tm(툴륨), Yb(이테르븀), Lu(루테튬)의 14종에서 선택되는 1종의 희토류 원소(RE^*라 함)를 함유하는, 희토류 산화물을 주성분으로 하는 세륨계 연마재에 있어서, 세륨계 연마재 중의 F의 함유량은 5.0∼15.0질량%이며, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는 산화세륨(CeO₂)의 질량의 비율(CeO₂/TREO)은 48질량%∼90질량%이고, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 세륨 이외의 1종의 희토류 원소의 산화물(RE^*O)의 질량의 비율(RE^*O/TREO)은 8질량%∼50질량%이고, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 산화세륨과 세륨 이외의 1종의 희토류 원소의 산화물(RE^*O)의 합계의 질량의 비율((CeO₂+RE^*O)/TREO)은 98질량% 이상이고, Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 희토류 원소 RE^*를 제외한 13종에서 선택되는 희토류 원소(ORE라 함)가, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 상기 13종의 ORE에 있어서의 각 산화물(각 OREO)의 질량의 비율((각 OREO)/TREO)이, 0.5질량% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 세륨계 연마재는, 실질적으로 희토류 원소로서 Ce와 Ce 이외의 RE^*의 2종류로 이루어지고, F의 함유량은 5.0∼15.0질량%이며, 이러한 세륨계 연마재이면, 선행 기술에 있어서의 세륨계 연마재와 동등한 높은 연마 속도를 갖고, 연마 흡집의 발생이 극히 억제된 것으로 된다.

본 발명에 있어서의 RE^*란, Ce 이외의 희토류 원소인 Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 선택되는 1종의 희토류 원소를 말한다. 이들 희토류 원소는 연마재의 원료에 함유되는 경우가 있다. 단, 희토류 원소의 Pm(프로메튬)은 천연에는 존재하지 않는 방사성 원소이기 때문에 제외되어 있다. 통상, 세륨계 연마재는, Ce 이외의 희토류 원소로서 La나 Pr, 혹은 Nd를 함유하는 경우가 많고, Sm도 함유되어 있는 경우가 있다. 본 발명에 있어서의 RE^*는, La 또는 Nd의 어느 1종인 것이 바람직하며, F의 유지 능력이 높기 때문에 특히 La가 바람직하다. La 또는 Nd이면, 연마 흡집의 발생의 억제 효과가 크기 때문이다. RE^*가, La 또는 Pr의 어느 1종인 경우, Ce-La 혹은 Ce-Pr의 2성분계 원료를 용매 추출로 용이하게 분리·정제할 수 있다. RE^*가, La 또는 Pr 이외의 희토류 산화물인 경우, RE^*와 Ce를 각각 용매 추출로 분리·정제해서, 액체상인 채로, 혹은 침전 처리한 후에 혼합할 필요가 있다.

그리고, 본 발명에 있어서의 RE^*O란, Ce 이외의 희토류 원소인 Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 선택되는 1종의 희토류 원소의 산화물이며, 구체적으로는, Y₂O₃, La₂O₃, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Eu₂O₃, Gd₂O₃, Tb₄O₇, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃, Lu₂O₃에서 선택되는 1종을 말한다.

또한, 본 발명에 있어서의 ORE란, Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 희토류 원소 RE^*를 제외한 13종에서 선택되는 희토류 원소를 말한다.

그리고, 본 발명에 있어서의 OREO란, Y₂O₃, La₂O₃, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Eu₂O₃, Gd₂O₃, Tb₄O₇, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃, Lu₂O₃의 14종에서 RE^*O를 제외한 희토류 산화물을 말한다.

본 발명에 있어서, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는 산화세륨(CeO₂)의 질량의 비율(CeO₂/TREO)은 48질량%∼90질량%이다. CeO₂/TREO는, 50질량%∼90질량%가 바람직하고, 55질량%∼85질량%가 보다 바람직하고, 60질량%∼80질량%가 더 바람직하다. CeO₂/TREO가 50질량% 미만이면, 연마 속도가 작아지는 경향으로 되고, 90질량%를 초과하면 연마 흡집의 발생이 많아지는 경향이 된다.

그리고, 본 발명에 있어서, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 세륨 이외의 1종의 희토류 원소의 산화물(RE^*O)의 질량의 비율(RE^*O/TREO)은 8질량%∼50질량%이다. RE^*O/TREO는, 10질량%∼50질량%가 바람직하고, 15질량%∼45질량%가 보다 바람직하고, 20질량%∼40질량%가 더 바람직하다. RE^*O/TREO가, 10질량% 미만이면, 연마 흡집의 발생이 많아지는 경향이 되고, 50질량%를 초과하면, 연마 속도가 작아지는 경향이 된다.

본 발명에 있어서, 산화세륨과 세륨 이외의 1종의 희토류 원소의 산화물(RE^*O)의 합계의 질량의 비율((CeO₂+RE^*O)/TREO)은 98질량% 이상이다. (CeO₂+RE^*O)/TREO는, 99질량% 이상이 바람직하고, 99.5질량% 이상이 보다 바람직하다. (CeO₂+RE^*O)/TREO가 98질량% 미만이 되면, 연마 흡집이 많아지는 경향이 된다. 이 (CeO₂+RE^*O)/TREO는 100질량%이어도 된다.

또한, 본 발명에 있어서, Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 희토류 원소 RE^*를 제외한 13종에서 선택되는 희토류 원소는, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 상기 13종의 ORE에 있어서의 각 산화물(각 OREO)의 질량의 비율((각 OREO)/TREO)이, 0.5질량% 이하이다. (각 OREO)/TREO가 0.5질량% 이하인 것은, 각 OREO, 즉, Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 희토류 원소 RE^*를 제외한 13종의 모든 희토류 원소에 있어서, 그 13종의 모든 산화물이 대상이 된다. 구체적으로는, RE^*가 La일 경우, Y₂O₃, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Eu₂O₃, Gd₂O₃, Tb₄O₇, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃, Lu₂O₃의 각 산화물(각 OREO)이 대상이 된다. (각 OREO)/TREO가 0.5질량%를 초과하면, 연마 흡집이 많아지는 경향이 된다. 바람직하게는, (각 OREO)/TREO)이 0.1질량% 미만이며, 0.05질량% 이하가 보다 바람직하다.

이 (각 OREO)/TREO는, 0.01질량% 이하, 혹은 0.001질량% 이하이어도 실질적으로 문제없다. 또, 통상의 혼합 희토계의 세륨계 연마재는, 희토류 원소로서는 La, Ce, Pr, Nd, Sm 이외에는 거의 함유하지 않으며, Ce를 가장 많이 함유하고, 다음으로 La를 많이 함유하기 때문에, RE^*가 La(RE^*O가 La₂O₃)인 경우, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, Sm₂O₃에 대하여, 각각의 산화물의 질량 비율이 0.5질량% 이하인 것을 확인하면, 그 외의 OREO에 대해서도 각각 0.5질량% 이하인 것으로 추정할 수 있다. 마찬가지로, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, Sm₂O₃에 대하여, 각각의 산화물의 질량 비율이 0.1질량% 미만인 것을 확인하면, 그 외의 OREO에 대해서도 각각 0.1질량% 미만으로 추정할 수 있고, Pr₆O₁₁, Nd₂O₃, Sm₂O₃의 각각의 산화물의 질량 비율이 0.05질량% 이하인 것을 확인하면, 그 외의 OREO에 대해서도 각각 0.05질량% 이하로 추정할 수 있다.

또한 부가해서, 본 발명에 있어서, 세륨계 연마재 중의 F의 함유량은 5.0∼15.0질량%이다. 이 F의 함유량은, 5.0질량%∼12.0질량%인 것이 바람직하고, 5.0질량%∼10.0질량%인 것이 보다 바람직하다. F의 함유량이 5.0질량% 미만이면, 연마 속도가 작아지는 경향으로 되고, 15질량%를 초과하면, 연마 속도는 커지지만 연마 흡집의 발생이 쉬워지는 경향으로 된다.

본 발명에 따른 세륨계 연마재는, X선원(X線源)으로서 Cu-Kα선 또는 Cu-Kα1선을 사용한 X선 회절법에 의해 X선 피크 강도를 측정했을 때에 2θ(회절각)=28deg 부근의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크의 반값폭이, 2θ에서 0.1∼1.0deg인 것이 바람직하다. 이 피크의 반값폭은, 0.15∼0.9deg가 보다 바람직하고, 0.2∼0.8deg이 특히 바람직하다. 반값폭이 0.1deg 미만이면, 연마 흡집이 발생하기 쉬운 세륨계 연마재로 되는 경향이 있고, 1.0deg를 초과하면, 연마 속도가 작은 세륨계 연마재로 되는 경향이 있다.

또한, 본 발명에 따른 세륨계 연마재는, X선원으로서 Cu-Kα선 또는 Cu-Kα₁선을 사용한 X선 회절법에 의해 X선 피크 강도를 측정했을 때에 2θ(회절각)=28deg 부근의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크 강도(A)에 대한, 2θ(회절각)=26.5deg 부근의 희토류 옥시불화물의 피크 강도(B)의 강도비(B/A)가, 0.05∼1.0인 것이 바람직하다. 이 피크의 강도비 B/A는 0.1∼0.8이 보다 바람직하고, 0.15∼0.7이 더 바람직하다. 피크의 강도비 B/A가 0.05 미만이면, 연마 속도가 작은 세륨계 연마재로 되는 경향으로 되고, 1.0을 초과하면, 연마 흡집이 발생하기 쉬운 세륨계 연마재로 되는 경향이 있다.

그리고, 본 발명에 따른 세륨계 연마재는, 레이저 회절·산란법 입도 분포 측정에 있어서의 소입경측(小粒徑側)으로부터의 누적 체적 50%의 평균 입경 D₅₀이 0.2∼3.5㎛인 것이 바람직하다. 이 평균 입경 D₅₀은 0.3∼3.0㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.4∼2.5㎛이 더 바람직하다. 평균 입경 D₅₀이 0.2㎛ 미만이 되면, 연마 속도가 작아지고, 3.5㎛를 초과하면, 연마 흡집이 많아지는 경향이 된다.

본 발명에 따른 세륨계 연마재는, 수성액을 사용하여 세륨계 연마재 슬러리로 해서 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우의 수성액으로서는, 물, 또는 물과 물에 대한 용해도가 있는 적어도 1종 이상의 유기 용매를 용해도의 범위 내에서 혼합한 것을 말하며, 물을 적어도 1% 함유하는 것을 말한다. 그리고, 유기 용매로서는, 알코올이나 케톤 등을 들 수 있다.

본 발명에 사용 가능한 알코올로서는, 메탄올(메틸알코올), 에탄올(에틸알코올), 1-프로판올(n-프로필알코올), 2-프로판올(iso-프로필알코올, IPA), 2-메틸-1-프로판올(iso-부틸알코올), 2-메틸-2-프로판올(tert-부틸알코올), 1-부탄올(n-부틸알코올), 2-부탄올(sec-부틸알코올) 등을 들 수 있다. 또한, 다가 알코올로서는, 1,2-에탄디올(에틸렌글리콜), 1,2-프로판디올(프로필렌글리콜), 1,3-프로판디올(트리메틸렌글리콜), 1,2,3-프로판트리올(글리세린)을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 사용 가능한 케톤으로서는, 프로판온(아세톤), 2-부탄온(메틸에틸케톤, MEK) 등을 들 수 있다. 그 외, 테트라히드로퓨란(THF), N,N-디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭시드(DMSO), 1,4-디옥산 등도 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 세륨계 연마재와 수성액을 사용하여 세륨계 연마재 슬러리로 해서 사용하는 경우, 세륨계 연마재 함유량은 0.1질량%∼50질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.5질량%∼40질량%로 하는 것이 보다 바람직하고, 1질량%∼30질량%로 하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 세륨계 연마재는, 개략적으로는, 다음과 같이 해서 제조할 수 있다. 도 1에 그 제조 공정의 개략 플로우를 나타낸다. 또, 도 1에 있어서, 괄호로 둘러싸인 공정은 임의 공정이다.

우선, 원료에 대하여 설명한다. 연마재의 원료는, 그 형태로서, 탄산염, 모노옥시탄산염, 수산화탄산염, 옥살산염, 수산화물, 산화물(강열(强熱) 감량 1.0% 미만)의 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 그리고, 탄산염, 모노옥시탄산염, 수산화탄산염, 옥살산염의 1종 이상을 소성해서, 강열 감량(1000℃, 1hr)을 1.0∼20%로 조정한 것을 사용할 수 있다. 형태가 산화물인 원료로는, 강열 감량(1000℃, 1hr)이 1.0% 미만의 것을 사용할 수 있다. 또한, 원료의 조성은, 목적의 세륨계 연마재의 조성과 같은 희토류 원소의 조성이며, 그 조성량도 산화물 환산량으로 해서 세륨계 연마재와 같은 것을 사용한다. 원료의 F 함유량은, 특별히 제한은 없지만, 원료에 수분이나 탄산근(炭酸根) 등을 함유하는 경우가 있으므로, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 대한 F의 질량의 비율(F/TREO)로서 보면, 0.5질량% 이하이며, 통상은, 0.1질량%인 것이 많다.

상기한 원료에 대한 제조 방법으로서는, 예를 들면 바스트네사이트 정광, 모나자이트 정광, 중국 복잡광(複雜鑛) 정광 등의 Ce 함유 희토류 정광을, 황산 분해법이나 알칼리 분해법 등으로 처리하고, 분별 침전, 분별 용해 등을 행하여, F, U, Th 및 그 외의 희토류 원소를 저감한 후, 용매 추출에 의해 분리 정제를 행한다.

원료의 제조 방법에 있어서, 일반적으로는, 용매 추출에 따른 분리·정제에 의해 얻어지는 Ce액(순도 CeO₂/TREO가 99.9질량% 이상, 보다 바람직하게는 99.99질량% 이상) 및, RE^*액(순도 REO/TREO가 99.9질량% 이상, 보다 바람직하게는 99.99질량% 이상)을 얻은 후, 그 Ce액과 RE^*액을, 목적의 세륨계 연마재의 조성으로 되도록 혼합해서 침전 생성하거나, 혹은 Ce액과 RE^*액을 개별로 침전제를 혼합해서 침전물을 얻고, 각각의 침전물을 목적의 세륨계 연마재의 조성으로 되도록 혼합한다.

RE^*가 La인 경우, 용매 추출에 의해, Y, Pr 및 Pr보다 원자 번호가 큰 희토류 원소를 거의 완전히 제거하는 것에 의해, Ce와 La로 이루어지는 Ce-La액을 얻을 수 있다. 단, Ce와 La의 비율을 조정하는 경우에는, Ce의 일부 또는 La의 일부를 제거할 수도 있다.

침전제로서는, 탄산염의 원료를 제조하는 경우에는, 탄산수소암모늄, 탄산암모늄, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 요소, 탄산구아니딘 등을 사용할 수 있고, 옥살산염을 제조하는 경우에는, 옥살산염, 옥살산암모늄, 옥살산나트륨 등이 있고, 수산화물을 제조하는 경우에는 암모니아 등을 사용할 수 있다.

탄산염의 원료를 제조하는 경우에는, 제조 조건에 따라, 일부 또는 전부가 모노옥시탄산염 및/또는 수산화탄산염으로서 얻어지는 경우가 있다. 예를 들면 탄산염을 생성해서 과잉인 침전제가 존재하는 경우나, 여과한 탄산염을 물로 리펄프하고나서, 60∼100℃로 가열(침지 가열 처리)을 한 경우에는, 모노옥시탄산염 및/또는 수산화탄산염의 원료가 되기 쉬운 경향이 있다. 또한, 강열 감량을 1∼20%로 조정한 원료의 경우, 탄산염, 모노옥시탄산염, 수산화탄산염, 옥살산염의 1종 이상을 300℃∼700℃에서 소성해서 강열 감량을 조정한 원료를 제조할 수 있다. 또한, 산화물의 원료의 경우, 탄산염, 모노옥시탄산염, 수산화탄산염, 옥살산염의 1종 이상을 750℃∼1100℃에서 소성해서 산화물의 원료를 제조할 수 있다.

도 1의 개략 플로우에 있어서의 분쇄는, 레이저 회절·산란법 입도 분포 측정에 있어서의 소입경측으로부터의 누적 체적 50%의 평균 입경 D₅₀이 0.2∼3.0㎛로 하는 것이 바람직하고, 0.3∼2.5㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.4∼2.0㎛인 것이 더 바람직하다. 이 분쇄 처리에는 공지의 수법을 사용할 수 있다.

도 1의 개략 플로우에 있어서의 불화 처리는, 불화암모늄, 불화수소, 불화수소암모늄, 불화희토의 어느 1종 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다. 불화 처리 후의 불소 함유량으로서는, F/TREOF/TREO로 5.5질량%∼16질량%가 바람직하고, 5.5질량%∼13질량%가 보다 바람직하고, 5.5질량%∼11질량%가 특히 바람직하다. 이 불화 처리에서는, 상기한 호적(好適) 범위 함유량을 벗어나면, 얻어지는 세륨계 연마재의 불소 함유량이 본 발명의 범위를 벗어날 우려가 있다. 또, 이 불화 처리 후에는, 세정 처리, 고액 분리 처리를 행하는 것이 바람직하다. 단, 불화희토는 물에 녹지 않는 고체이므로, 사용 전에 분쇄된 원료와 같은 정도의 평균 입경 D₅₀이 될 때까지 분쇄하고나서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 분쇄 처리 시에 불화희토를 원료에 섞어서 분쇄하는 것에 의해, 분쇄 처리와 불화 처리를 동시에 행할 수도 있다.

도 1의 개략 플로우에 있어서의 소성은, 소성 전에 건조 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이 건조 방법에 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 로터리 킬른에서 소성을 행할 경우, 건조 처리는, 로터리 킬른의 폐열을 이용한 로터리 드라이어를 사용함으로써 에너지절약을 도모할 수 있다. 건조 처리 후에 괴상물(塊狀物)이 함유되는 경우에는 해쇄(解碎)하는 것이 바람직하고, 괴상물을 해쇄해 두면, 열을 균일하게 가할 수 있기 때문이다. 소성 온도로서는, 750∼1150℃가 바람직하고, 800∼1100℃가 보다 바람직하고, 850∼1050℃가 특히 바람직하다. 또한, 소성 시간은, 0.5∼48시간이 바람직하고, 1∼36시간이 보다 바람직하고, 2∼24시간이 특히 바람직하다.

도 1의 개략 플로우에 있어서의 해쇄는, 임의 공정이지만, 후공정의 분급의 효율을 향상시키기 위해서 행하는 것이 바람직하다. 후공정의 분급이 건식일 경우에는 건식 해쇄를 행하고, 습식 분급의 경우에는 습식 해쇄를 행하는 것이 바람직하다.

도 1의 개략 플로우에 있어서의 분급은, 조대(粗大) 입자를 제거하기 위해서 행한다. 경우에 따라서는 조대 입자뿐만 아니라, 미세 입자도 제거할 수도 있다. 이 분급 처리는 건식 또는 습식으로 행하는 것이 가능하다. 습식 분급을 행하는 경우에는, 분말상의 세륨계 연마재를 얻기 위해서는 건조 처리가 필요하다.

상기와 같은 제조 방법에 의해 얻어진 본 발명의 세륨계 연마재를 세륨계 연마재 슬러리로서 사용하는 경우, 본 발명에 따른 세륨계 연마재와 수성액을 혼합, 혹은 습식 분쇄함으로써 슬러리로 된다. 또는, 상기한 본 발명의 세륨계 연마재의 제조 방법에 있어서, 분급 전의 소성품 또는 소성품을 해쇄한 것을 습식 분쇄한 것을 그대로 슬러리로서 사용할 수도 있다. 그리고, 상기한 본 발명의 세륨계 연마재의 제조 방법에 있어서, 습식 분급을 행한 것을 그대로 슬러리로서 사용할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 연마 속도가 클 뿐만 아니라, 연마 흡집의 발생을 극력 저감한 연마면을 실현할 수 있는 세륨계 연마재를 제공할 수 있다.

도 1은 세륨계 연마재 제조의 개략 플로우도.
도 2는 실시형태에 있어서의 연마재 제조 공정의 개략 플로우도.
도 3은 용매 추출의 공정 개략도.

이하에, 실시예 및 비교예를 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 실시형태에 관한 세륨계 연마재의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 2에, 본 실시형태에 있어서의 제조 공정의 개략 플로우를 나타낸다.

도 2에 나타내는 제조 공정에 따라서, 탄산염의 원료를 사용하여 세륨계 연마재를 제조했다. 실시예 1의 원료는, 표 1에 나타내는 바와 같이, 탄산세륨(TREO 45.2질량%, CeO₂/TREO 99.99질량%), 탄산란타늄(TREO 43.0질량%, La₂O₃/TREO 99.99질량%), 탄산프라세오디뮴(TREO 44.6질량%, Pr₆O₁₁/TREO 99.99질량%), 탄산네오디뮴(TREO 43.3질량%, Nd₂O₃/TREO 99.99질량%), 탄산사마륨(TREO 44.2질량%, Sm₂O₃/TREO 99.99질량%)을 사용했다. 표 1에서는, 각 실시예 및 각 비교예(실시예 36과, 비교예 1은 제외함)에 사용한 원료를 나타내고 있지만, ◎은 세륨의 공급으로서의 원료, ●은 RE^*이며, Ce 이외의 1종의 희토류 원소의 공급으로서의 원료, ○은 ORE이며, Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 희토류 원소 RE^*를 제외한 13종에서 선택되는 희토류 원소의 공급을 위한 원료이고, ―는 사용하지 않는 탄산염희토를 나타내고 있다.

그리고, 이 실시예 1의 원료를, 표 3에 나타내는 실시예 1의 세륨계 연마재의 조성이 되도록 칭량해서 혼합한 탄산희토를 원료로서 사용했다. 이러한 혼합에 의해 조제한 원료에 의해 제조되는 세륨계 연마재는, 원료 조성과 같아진다.

그리고, 이 탄산희토의 원료를, 최초에 450℃, 12시간의 가소(假燒) 처리를 행했다. 그리고, 아트라이터(attritor)(니혼 코크스 고교(주)제)에 의해, 습식 분쇄 처리를 행했다. 분쇄 매체로서는, 지름 5㎜의 스테인리스 볼을 사용하여 분쇄했다. 이 습식 분쇄 처리 후의 원료의 평균 입경 D₅₀을 측정한 바, 1.22㎛이었다.

습식 분쇄 처리 후, 55%의 불화수소 용액을 사용하여 불화 처리를 행했다. 이 불화 처리에 의해 원료의 불소 농도가, F/TREO로 7.0질량%가 되도록 했다. 불화 처리 후, 필터 프레스를 사용해서 여과 처리를 행했다. 여과 처리 후, 대기 분위기 중, 150℃, 24시간의 건조 처리를 해서, 롤 밀에 의해, 해쇄 처리를 행했다.

해쇄 처리 후, 950℃, 10시간의 소성 처리를 행하고, 그 후, 샘플 밀(후지 파운다르(주)제)을 사용해서 해쇄 처리를 행했다. 마지막으로, 정밀 공기 분급기(터보클래시파이어 TC-25N : 닛신엔지니어링(주)제)를 사용하여, 건식 분급 처리를 해서, 체 아래로 낙하한 것을, 실시예 1의 세륨계 연마재로서 얻었다.

이 실시예 1의 세륨계 연마재에 대하여, 조성, X선 회절, 평균 입경 D₅₀을 조사하고, 연마 속도 및 연마 흡집에 관한 연마 평가를 행했다(표 2). 측정 조건 등을 이하에 설명한다.

조성 : 얻어진 세륨계 연마재에 대하여, 전 산화희토(TREO), 불소 함유량, 희토류 산화물 함유량을 측정했다. 세륨계 연마재의 전 산화희토(TREO)는, 옥살산염 침전·소성·중량법에 의해 측정했다(단위 고형물 : 질량%, 액 : g/). 전처리로서, 고형물(연마재 원료 혹은 연마재)은 과염소산 및 과산화수소에 의해 용해하여 자비(煮沸)해서 행했다. 측정 대상이 액인 경우에는, 그대로 자비해서 행했다. 또한, CeO₂/TREO에 대해서는, 상기한 전 산화희토(TREO) 측정을 행해서 얻어진 TREO 시료를, 과염소산 및 과산화수소에 의해 용해하고, ICP-AES법에 의해 측정했다(Y₂O₃/TREO, La₂O₃/TREO, Pr₆O₁₁/TREO, Nd₂O₃/TREO, Sm₂O₃/TREO, Eu₂O₃/TREO, Gd₂O₃/TREO, Tb₄O₇/TREO, Dy₂O₃/TREO, Ho₂O₃/TREO, Er₂O₃/TREO, Tm₂O₃/TREO, Yb₂O₃/TREO, Lu₂O₃/TREO에 대해서도 마찬가지). 또한, 불소(F) 함유량은, 측정 대상이 되는 고형물(연마재)을, 알칼리 용융·온탕 추출에 의해 용액화해서 불화물 이온 전극법에 의해 용액의 F 농도를 측정하고, 고형물 중의 F 함유량(질량%)을 산출했다. 이 조성 조사에서는, RE^*O, OREO를 얻어진 분석 결과에 의해 산출했다. 또, CeO₂/TREO 및 RE^*O/TREO(실시예 34는 Nd₂O₃/TREO, 실시예 35는 Y₂O₃/TREO, 그 외에는 La₂O₃/TREO)에 대한 측정은, 모든 실시예 및 비교예에 대하여 실시했다. 그러나, 이하에서 설명하는 실시예 36과 비교예 1을 제외하고, 표 3∼표 6의 각 실시예, 각 비교예의 CeO₂/TREO 및 RE^*O/TREO의 수치는, 원료 혼합 시의 지시값(각 실시예, 각 비교예의 연마재 목표 조성값)을 기재했다.

X선 회절 측정 : X선 회절 장치(맥사이언스(주)제, MXP18)를 사용해서, 세륨계 연마재에 대하여 X선 회절 분석을 행해 회절 X선 강도를 측정했다. 본 측정에서는, 구리(Cu) 타깃을 사용하고 있으며, Cu-Kα선을 조사해서 얻어진 Cu-Kα₁선에 의한 회절 X선 패턴에 출현한 피크에 대하여 해석했다. 또, 그 외의 측정 조건은, 관(管)전압 40㎸, 관(管)전류 150㎃, 측정 범위 2θ=5∼80deg, 샘플링 폭 0.02deg, 주사 속도 4deg/min이었다. 또한, 세륨계 연마재의 X선 회절 측정 결과로부터 판독한, 2θ(회절각)=28deg 부근의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크의 반값폭, 2θ(회절각)=28deg 부근의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크 강도(A)에 대한, 2θ(회절각)=26.5deg 부근의 희토류 옥시불화물의 피크 강도(B)의 강도비(B/A)를 측정했다.

평균 입경 D₅₀의 측정 : 레이저 회절·산란법 입도 분포 측정 장치 ((주)호리바세이사쿠쇼제 : LA-920)를 사용해서 세륨계 연마재의 입도 분포를 측정하고, 평균 입경 D₅₀(소입경측으로부터의 누적 체적 50%에 있어서의 입경)을 구했다.

연마 평가 : 얻어진 세륨계 연마재를 사용해서 연마 시험을 행하여, 연마 속도, 얻어진 연마면의 연마 흡집을 조사했다. 연마 시험은, 우선 분말상의 세륨계 연마재 분말과 순수를 혼합해서, 고형분 농도가 15중량%인 연마재 슬러리를 조제했다. 이 연마재 슬러리를 사용하여, 연마 시험기(HSP-2I형, 타이도세이키(주)제)에 의해 65㎜φ의 평면 패널용 유리의 표면을 연마했다. 그리고, 연마 종료 후, 평면 패널용 유리를 순수로 세정하여 무진(無塵) 상태에서 건조시켰다. 또, 이 연마 시험기는, 연마 대상면에 연마재 슬러리를 공급하면서 연마 패드로 연마 대상면을 연마하는 것이며, 연마 패드로서 폴리우레탄제의 것을 사용했다. 연마면에 대한 연마 패드의 압력은, 5.9kPa(60g/㎠)로 했다. 그리고, 연마 시험기의 회전 속도를 100rpm으로 설정했다. 또한, 연마재 슬러리의 공급량은 5리터/분의 비율이었다.

연마 속도 : 연마 전후의 유리 중량을 측정해서 연마에 의한 유리 중량의 감소량을 구하고, 이 값에 의거하여 연마값을 구했다. 본 연마 시험에서는, 이 연마값을 사용해서 연마 속도를 평가했다. 또, 본 실시형태에서는 후술하는 비교예 1에 의해 얻어진 세륨계 연마재를 사용해서 연마했을 경우의 연마값을 기준(100)으로 했다.

연마 흡집 : 연마 종료 후, 순수로 세정하고, 무진 상태에서 건조시킨 연마면에 대하여 흡집 평가를 행했다. 흡집 평가는, 30만 룩스의 할로겐 램프를 광원으로서 사용하는 반사법으로 유리 표면을 눈으로 보아 관찰하여, 2㎜ 이상의 흡집을 카운트하는 것에 의해 행했다. 이 연마 흡집은, 50개를 초과하는 흡집이 확인된 경우에는, 세륨계 연마재로서는 실용적이지 않은 것의 지표로 된다. 또한, 정밀 연마용으로는 20개 이하가 바람직하고, 10개 이하가 특히 바람직하다.

상기한 실시예 1의 제조 공정과 같은 수순으로, 다양한 조건을 변경해서 실시예 2∼36의 세륨계 연마재를 제조했다.

이 실시예 2∼35의 원료에 대해서는, 표 1에 나타내는 바와 같이, 탄산세륨(TREO 45.2질량%, CeO₂/TREO 99.99질량%), 탄산란타늄(TREO 43.0질량%, La₂O₃/TREO 99.99질량%), 탄산프라세오디뮴(TREO 44.6질량%, Pr₆O₁₁/TREO 99.99질량%), 탄산네오디뮴(TREO 43.3질량%, Nd₂O₃/TREO 99.99질량%), 탄산이트륨(TREO 36.0질량%, Y₂O₃/TREO 99.99질량%)을 사용하며, 표 3∼6에 나타내는 각 세륨계 연마재의 조성이 되도록 칭량해서 혼합한 탄산희토를 원료로서 사용했다. 이러한 혼합에 의해 조제한 원료에 의해 제조되는 세륨계 연마재는, 원료 조성과 같아진다.

각 원료는, 혼합한 것을 최초에 450℃, 12시간의 가소 처리를 행했다. 그리고, 아트라이터(니혼 코크스 고교(주)제)에 의해, 습식 분쇄 처리를 행했다. 분쇄 매체로서는, 지름 5㎜의 스테인리스 볼을 사용하여 분쇄했다. 또, 이 습식 분쇄 처리는, 표 2에 나타내는 평균 입경 D₅₀의 값을 목표로 행했다.

그리고, 각 조성의 탄산희토 원료를 사용하여, 도 2에서 나타내는 공정 플로우에 따라, 각 세륨계 연마재를 제조했다. 또한, 각 실시예의 세륨계 연마재의 제조 조건을 표 2에 나타낸다.

각 실시예의 제조 조건의 차이를 설명한다. 실시예 1∼6은, OREO/TREO의 함유량을 변화시킨 것이다. 그리고, CeO₂과 RE^*O(La₂O₃)의 비율을 CeO₂:RE^*O=7:3로 한 것이다. 실시예 7∼11은, 희토류 산화물의 함유량을 일정하게 해서, 불소 함유량을 변화시켰기 때문에, 거의 같은 평균 입경으로 되도록 소성 온도를 조정한 것이다. 실시예 12∼17은, 희토류 산화물의 함유량(RE^*O)을 변화시켜, 거의 같은 불소 함유량으로 하기 위해서, 불화수소의 첨가량을 일정하게 함과 함께, 거의 같은 평균 입경으로 되도록 소성 온도를 조정한 것이다. 실시예 18∼25는, 얻어지는 세륨계 연마재의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크의 반값폭을 변화시키기 위해 소성 온도를 변화한 것이며, 소성 온도가 높은 경우에는 불소가 휘발하기 쉽기 때문에, 불화수소의 사용량도 조정한 것이다. 실시예 26∼33은, 가소 처리 후의 습식 분쇄 시간을 변화시켜 평균 입경을 조정한 것이다. 실시예 34, 35는, RE^*(RE^*O)로서 La(La₂O₃)가 아닌 것을 채용한 것이며, 실시예 34가 Nd(Nd₂O₃), 실시예 35가 Y(Y₂O₃)로 한 것이다.

실시예 36은, 이하에 나타내는 비교예 1의 원료(일반적인 연마재 원료인 중국산 탄산희토(TREO 45질량%, CeO₂/TREO 62.5질량%, La₂O₃/TREO 31.6질량%, Pr₆O₁₁/TREO 5.3질량%, Nd₂O₃/TREO 0.6질량%, F/TREO<0.1질량%))를 다음과 같은 수순을 행해서 탄산희토의 원료로 했다.

상기한 중국산 탄산희토를, 염산에 의해 용해해서, 진공 여과 처리하여 얻어진 용해 여과액을 사용해서, 도 3에 나타내는 용매 추출 분리 정제를 행했다. 도 3에는, 용매 추출의 공정 개략도를 나타내고 있다. 이 용매 추출에서는 50단의 믹서 세틀러를 사용했다. 1단째에 2.0ℓ/min으로 용매를 공용(供用)했다. 추출제는, 시판품인 PC-88A(다이하치카가쿠고교(주)제)를 사용하며, 희석제는, 시판품인 IP 솔벤트 2028(이데미쓰코산(주)제)을 사용했다. 이 추출제와 희석제의 혼합 비율은, 추출제가 30vol%로 되도록 했다. 또한, 20단째에는, 용해 여과액(TREO 100g/ℓ)을 1.0ℓ/min으로 공용했다. 40단째에는 1mol/ℓ 염산을 0.2ℓ/min으로 공용하고, 50단째에는 4mol/ℓ 염산을 0.5ℓ/min으로 공용하고, 또한 5단째와 10단째에는, 1mol/ℓ 암모니아수를 0.2ℓ/min으로 공용했다. 1단째로부터는 Ce-La액이 산출되고, 41단째로부터는 Pr-Nd액이 산출된다. 50단째로부터 산출되는 용매는 서비스 탱크로 복귀하여, 1단째로 공용하도록 했다.

그리고, 얻어진 정제액(Ce-La액)을, TREO가 50g/ℓ가 되도록 물로 희석하고, 액온 50℃가 될 때까지 가열하고, 50g/ℓ 농도의 탄산수소암모늄 수용액을 pH 7.0이 될 때까지 약 1시간에 걸쳐서 첨가해서, 첨가 종료 후 10분간 교반을 계속하고, 그 후 진공 여과 처리를 해서 수세함으로써, 실시예 36의 탄산희토 원료(TREO 45질량%, CeO₂/TREO 66.1질량%, La₂O₃/TREO 33.9질량%)로 했다. 이 탄산희토의 원료를 400℃, 12시간의 가소 처리한 후, 표 2에 나타내는 조건에서, 실시예 36의 세륨계 연마재를 제조했다.

비교를 위해서, 비교예 1∼13의 세륨계 연마재를 제조했다. 비교예 1은, 일반적인 연마재 원료인 중국산 탄산희토(TREO 45질량%, CeO₂/TREO 62.5질량%, La₂O₃/TREO 31.6질량%, Pr₆O₁₁/TREO 5.3질량%, Nd₂O₃/TREO 0.6질량%, F/TREO<0.1질량%))를 탄산희토의 원료로 하여 400℃, 12시간의 가소 처리를 행하여 사용했다. 이 비교예 1의 제조 조건은 표 2에 나타낸다.

또한, 비교예 2∼13은, 표 1에 나타내는 원료를 사용하여, 상기 실시예 2∼35에서 설명한 같은 요령으로 표 3∼표5에 나타내는 각 비교예의 세륨계 연마재와 같은 조성의 탄산희토의 원료를 사용했다. 각 조성의 탄산희토 원료를 400℃, 12시간의 가소 처리한 후, 도 2에서 나타내는 공정 플로우에 따라, 비교예 2∼13의 세륨계 연마재를 제조했다(각 비교예의 세륨계 연마재의 제조 조건을 표 2에 나타냄).

비교예 1∼13의 제조 조건의 차이에 대하여 설명한다. 비교예 1∼5는, 실시예 1∼6과 마찬가지로 OREO/TREO의 함유량을 변화시킨 것이다. 비교예 6, 7은, 실시예 7∼11과 마찬가지로, 희토류 산화물의 함유량을 일정하게 해서, 불소 함유량을 변화시켰기 때문에, 거의 같은 평균 입경으로 되도록 소성 온도를 조정한 것이다. 비교예 8, 9는, 실시예 12∼17과 마찬가지로, 희토류 산화물의 함유량(RE^*O)을 변화시켜, 거의 같은 불소 함유량으로 하기 위해, 불화수소의 첨가량을 일정하게 함과 함께, 거의 같은 평균 입경으로 되도록 소성 온도를 조정한 것이다. 비교예 10, 11은, 실시예 18∼25과 마찬가지로, 얻어지는 세륨계 연마재의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크의 반값폭을 변화시키기 위해 소성 온도를 변화한 것이며, 소성 온도가 높은 경우에는 불소가 휘발하기 쉽기 때문에, 불화수소의 사용량도 조정한 것이다. 비교예 12, 13은, 실시예 26∼33과 마찬가지로, 가소 처리 후의 습식 분쇄 시간을 변화시켜 평균 입경을 조정한 것이다.

실시예 1∼36, 비교예 1∼13의 세륨계 연마재에 대하여, 조성, X선 회절, 평균 입경 D₅₀을 조사한 결과, 연마 속도 및 연마 흡집에 관한 연마 평가 결과를 표 3∼표 6에 나타낸다. 또, 실시예 6에 대해서는, 데이터의 비교 기준으로서, 표 중의 수 개소에 기재했다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

[표 6]

표 3∼표 6의 결과로부터 다음의 것이 판명되었다. 각 OREO/TREO가 0.5질량% 이하, 단 합계가 2질량% 이하((CeO₂+RE^*)/TREO가 98% 이상)이면, 연마 흡집의 발생이 적다. 각 OREO/TREO가 작으면 연마 흡집의 발생이 적다(실시예 1∼6, 비교예 1∼5).

비교예 5에 대해서는, 각 OREO/TREO가 0.5질량% 이하이지만, (CeO₂+RE^*)/TREO가 98% 미만이며, 실시예 1과 비교하면 연마 흡집의 발생이 많은 결과로 되었다.

F 함유량에 대해서는, 5∼15질량%가 연마 흡집의 발생이 적고, 특히 5∼10질량%가 바람직한 것이 판명되었다.

CeO₂/TREO에 대해서는, 연마 흡집의 발생을 억제할 수 있다는 점으로 하면, 50∼90질량%가 바람직하고, 55∼85질량%가 더 바람직하고, 60∼80질량%가 특히 바람직한 것이 판명되었다(실시예 12∼17, 비교예 8, 9). RE^*O/TREO에 대해서는, 연마 흡집의 발생을 억제할 수 있다는 점으로 하면, 10∼50질량%가 바람직하고, 15∼45질량%가 더 바람직하고, 20∼40질량%가 특히 바람직한 것이 판명되었다 (실시예 12∼17, 비교예 8, 9).

다음으로, X선 회절 측정에 있어서의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크의 반값폭에 대해서는, 연마 흡집의 발생을 억제할 수 있다는 관점으로 하면, 0.10deg 이상이 바람직하고, 0.15deg 이상이 더 바람직하고, 0.20deg 이상이 특히 바람직한 것이 판명되었다. 또한, 연마 속도가 크다는 관점으로 하면, 1.0deg 이하가 바람직하고, 0.90deg 이하가 더 바람직하고, 0.80deg 이하가 특히 바람직한 것이 판명되었다(실시예 18∼25, 비교예 10, 11).

평균 입경 D₅₀에 대해서는, 연마 속도가 크다는 관점으로 하면, 0.2㎛ 이상이 바람직하고, 0.3㎛ 이상이 더 바람직하고, 0.4㎛ 이상이 특히 바람직한 것이 판명되었다(실시예 26∼33, 비교예 12, 13). 그리고, 연마 흡집의 발생의 관점으로 하면, 3.5㎛ 이하가 바람직하고, 3.0㎛ 이하가 더 바람직하고, 2.5㎛ 이하가 특히 바람직한 것이 판명되었다.

RE^*O에 대해서는, 실시예 34, 35, 실시예 6의 결과로부터, La₂O₃ 이외에도 사용 가능한 것이 판명되었다. 단, 연마 흡집의 발생을 억제하는 관점으로 하면, La₂O₃이 가장 바람직한 것이었다.

실시예 36의 결과로부터, 고순도 희토류 탄산염을 복수 종류 혼합하지 않아도, 용매 추출에 의해 분리·정제를 행하면 같은 원료를 제조할 수 있는 것이 확인되었다. Ce-La계의 경우에는, 특히 용매 추출에 의한 제조가 용이하며, 저코스트가 실현된다. 그리고, 비교예 1의 원료에 대해서도, 원료 제공지에 있어서 용매 추출에 의해 분리·정제해서 제조되고 있는 것이므로, 탄산염으로 하지 않고, 정제액을 실시예 36과 같은 용매 추출로 분리·정제할 수 있다. 또, 통상 입수 가능한 원료인 중국산 탄산희토를 사용한 비교예 1의 세륨계 연마재는, 각 실시예의 세륨계 연마재에 비하면, 연마 흡집의 발생이 많은 결과로 되어 있지만, 특별히 정밀도가 요구되지 않는 경우에는 실용 가능한 연마 속도, 연마 흡집 레벨이다.

본 발명에 의하면, 연마 속도가 클 뿐만 아니라, 연마 흡집의 발생을 극력 저감한 연마면을 실현할 수 있는 세륨계 연마재를 제공할 수 있다. 그 때문에, 보다 정밀도가 높은 연마면, 즉 연마 흡집의 발생이 극력 저감된 연마면을 고속으로 완성할 수 있다.

Claims

F를 함유하고,
희토류 원소로서의 Ce와,
Ce 이외의 희토류 원소인 Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 선택되는 1종의 희토류 원소(RE^*라 함)를 함유하는, 희토류 산화물을 주성분으로 하는 세륨계 연마재에 있어서,
세륨계 연마재 중의 F의 함유량은 5.0∼15.0질량%이며, 전(全) 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는 산화세륨(CeO₂)의 질량의 비율(CeO₂/TREO)은 48질량%∼90질량%이고, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 세륨 이외의 1종의 희토류 원소의 산화물(RE^*O)의 질량의 비율(RE^*O/TREO)은 8질량%∼50질량%이고, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 산화세륨과 세륨 이외의 1종의 희토류 원소의 산화물(RE^*O)의 합계의 질량의 비율((CeO₂+RE^*O)/TREO)은 98질량% 이상이고,
Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 14종에서 희토류 원소 RE^*를 제외한 13종에서 선택되는 희토류 원소(ORE라 함)는, 전 희토류 산화물 환산 질량(TREO)에 차지하는, 상기 13종의 ORE에 있어서의 각 산화물(각 OREO)의 질량의 비율((각 OREO)/TREO)이 0.5질량% 이하의 함유량이며,
X선원(X線源)으로서 Cu-Kα선 또는 Cu-Kα1선을 사용한 X선 회절법에 의해 X선 피크 강도를 측정했을 때에 2θ(회절각)=28deg 부근의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크의 반값폭이, 2θ에서 0.1∼1.0deg인
것을 특징으로 하는 세륨계 연마재.
제1항에 있어서,
레이저 회절·산란법 입도 분포 측정에 있어서의 소입경측(小粒徑側)으로부터의 누적 체적 50%의 평균 입경 D₅₀이 0.2∼3.5㎛인 세륨계 연마재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
RE^*가 La인 세륨계 연마재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
(각 OREO)/TREO가 0.1질량% 미만인 세륨계 연마재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
X선원으로서 Cu-Kα선 또는 Cu-Kα1선을 사용한 X선 회절법에 의해 X선 피크 강도를 측정했을 때에 2θ(회절각)=28deg 부근의 CeO₂을 주성분으로 하는 희토류 산화물의 피크 강도(A)에 대한, 2θ(회절각)=26.5deg 부근의 희토류 옥시불화물의 피크 강도(B)의 강도비(B/A)가, 0.05∼1.0인 세륨계 연마재.
제1항 또는 제2항에 기재된 세륨계 연마재와 수성액을 함유하는 세륨계 연마재 슬러리.
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