專利名稱：鈰基磨料和鈰基磨料的制造方法
技術領域：
本發明涉及研磨精度佳和磨削性好的主要組分為氧化鈰的鈰基磨料。
背景技術：
近年來，氧化鈰(CeO2)為主要組分的鈰基磨料已用于研磨各種玻璃材料。特別是鈰基磨料已用于研磨從以前的常用平板玻璃到最近的電氣、電子器械用的硬盤等磁性紀錄介質的玻璃、液晶顯示器(LCD)的玻璃基板等玻璃材料，其應用領域拓寬了。
這種鈰基磨料包含氧化鈰(CeO2)顆粒作為主要組分的磨料顆粒。而根據氧化鈰的含量，將鈰基磨料大致分為高鈰磨料(high cerium abrasive)和低鈰磨料。高鈰磨料含有不小于稀土金屬氧化物總含量(以下稱為TREO)的70重量％的氧化鈰，是氧化鈰的含量較多的磨料，低鈰磨料是氧化鈰含量較少、約為TREO的50％的磨料。雖然這種鈰基磨料的氧化鈰含量和原料不同，但在原料制成后的制造過程中沒有多大差異。


圖1所示的是這種鈰基磨料的制造步驟。高鈰磨料的原料是由稱為獨居石的稀土礦經化學處理和濃縮制成的稀土金屬氯化物。另一方面，以前低鈰磨料的原料大多是稱為氟碳鈰鑭礦的稀土礦經選礦而成的氟碳鈰鑭礦精礦，近年所用的原料大多是用氟碳鈰鑭礦和較為廉價的中國產復合礦為原料所合成的稀土金屬氧化物或稀土金屬碳酸鹽。而在原料制成后的過程中，兩者都是通過對原料進行化學處理(濕式處理)、過濾、干燥然后焙燒、再將其粉碎和分級而制成的。此外，構成磨料的磨料顆粒的粒徑雖然根據從粗加工到最終加工的目的而不同，但以平均粒徑計為0.2-3.0微米，并通過調節在上述制造過程和焙燒過程中的溫度和調節粉碎和分級過程來加以控制。
鈰基磨料廣泛使用的原因是鈰基磨料除了能形成高精度的研磨面外，還能在較短的時間內磨去大量玻璃而獲得高研磨值。這里，對于鈰基磨料的研磨機理不必確定明確的定論，但是據說磨料中所含的氟組分起重要作用。也就是說，除了氧化鈰的機械研磨作用以外，還同時發生如下化學研磨作用磨料中所含的氟組分和玻璃表面發生反應，使玻璃成為氟化物而加快玻璃表面的侵蝕。因此，對于鈰基磨料，認為在機械作用和化學作用兩者都充分進行時能發揮從未有過的良好研磨特性。
因此，作為研磨特性佳的磨料的第一項標準是不存在異常生長的磨料顆粒和粒徑分布具有均一性。所以，在鈰基磨料的制造過程中，要進行抑制磨料顆粒的異常生長的各種措施。例如，在化學處理步驟中，用鹽酸和硫酸等礦物酸處理粉碎的原料。這是為了溶解和除去原料中所含的雜質即鈉等堿金屬和堿土金屬，因為它們是隨后焙燒過程中異常生長的主要原因。
此外，除了要在這些制造步驟中加以控制外，對于制成的磨料顆粒，還要進行任意地產品檢驗，以檢查其平均粒徑和粒徑分布，調查有無異常生長成的粗顆粒。
通過上述對制造步驟中磨料顆粒的粒度分布和氟濃度的控制以及產品檢驗，能提供至今最好的磨料。
但是，考慮到今后對鈰基磨料的需要，當然希望開發出更佳的磨料。特別是由于硬盤和LCD用的玻璃基板等領域要求高密度化，因此需要不僅能形成精度極高的研磨面、還具有能以高速研磨到給定量的高磨削性的磨料。
因此，本發明的目的是提供能形成精度比以前方法所獲得的精度更高的研磨面、磨削性更好、具有新標準的鈰基磨料及其制造方法。

發明內容
本發明人等對于以前的鈰基磨料的研磨特性進行了詳細的研究，發現即使在使用以前的平均粒徑細微化的、并在產品檢驗中粒徑分布沒有問題的磨料時，有時在研磨面上也會有產生傷痕的問題。因此，他們對這種傷痕產生的原因進行了各種研究，結果發現上述檢驗方法中粒徑分布沒有問題的以前磨料有以下二個問題，由此完成了本發明。
以前的鈰基磨料的第一個問題在于以前的制造方法中不可避免地混入、而且以前的檢驗方法檢驗不出的極微量的粗顆粒。這里，本發明中的粗顆粒是指粒徑比構成磨料的磨料顆粒的平均粒徑大幾倍、和粒徑在以前檢驗方法獲得的粒徑分布范圍內不能測出和在10-50微米的范圍內的顆粒。
本發明人為制成至今為止精度最高的磨料，認為即使粗顆粒的量是微量，也必須明確粗顆粒的濃度和研磨面之間的關系。基于此觀點，本發明人等進行了認真研究，結果發現即使用檢驗方法發現沒有問題，但也存在以重量計不小于1500ppm的不小于10微米的粗顆粒。
因此，本發明人用對以前的制造方法作出后述改變的制造方法，制造粗顆粒濃度各異的各種鈰基磨料，并研究了研磨面的產生傷痕程度，結果發現如果使粗顆粒的濃度適當，就能提供符合用途的磨料，這是本發明的第一項發明。
也就是說，本發明的第一項發明是鈰基磨料，其特征在于在主要組分為氧化鈰和平均粒徑為0.2-3.0微米的氧化鈰基磨料中，粒徑不小于10微米的粗顆粒的濃度以重量計不大于1000ppm。
第一項發明所述的鈰基磨料的粗顆粒濃度比以前磨料低，這些粗顆粒的濃度以重量計不大于1000ppm，此磨料適用于研磨顯像管和CRT(陰極射線管)的玻璃面。通過使用這種磨料研磨這些制品的玻璃面，能獲得不產生傷痕和具有所需精度的研磨面。
而且，根據本發明人的發現，確定通過降低粗顆粒的濃度，能抑制傷痕的產生，獲得精度更高的研磨面。特別是近年來，對于加工和研磨硬盤和LCD用的玻璃基板等的極高精度研磨面的要求來說，需要幾乎不產生傷痕的研磨面。所以，在這種高精度的研磨中，優選使用濃度以重量計不大于300ppm的粒徑不小于10微米的粗顆粒的磨料。
以前的鈰基磨料的第二個問題在于存在由鐵、鎳等磁性金屬所組成的磁性顆粒。認為這些磁性顆粒是原料一開始所包含的或在制造步驟中混入的。特別是認為由于制造步驟中由于濕式粉碎步驟、干燥步驟、焙燒步驟、干式粉碎步驟等各步驟中的濕式粉碎機、干燥機、焙燒爐和干式粉碎機等的結構材料而混入。按此，認為磁性顆粒成為產生傷痕的原因是由于磁性顆粒(金屬顆粒)和磨料(氧化鈰等金屬氧化物)間的硬度不同導致不能均勻研磨。
本發明人基于此發現，研究了磁性顆粒的含量與傷痕產生程度之間的關系，想到如果使磁性顆粒濃度在給定范圍內，就能獲得不產生傷痕的高精度鈰基磨料，即本發明的第二項發明。
本發明的第二項發明是鈰基磨料，其特征在于在主要組分為氧化鈰和平均粒徑為0.2-3.0微米的氧化鈰基磨料中，磁性顆粒濃度不大于1000ppm(重量)。
此第二項發明所述的鈰基磨料的特征在于磁性顆粒的含量降低到比以前的鈰基磨料低，其濃度控制在不大于1000ppm。磁性顆粒濃度控制在不大于1000ppm的原因是基于以下研究結果而確立的據本發明人的研究，確定了以前產生傷痕的鈰基磨料中存在濃度以重量計不小于1500ppm的磁性顆粒，而磁性顆粒不大于1000ppm確實能抑制產生傷痕。
而且，本發明人確定通過降低粗顆粒的濃度，能抑制傷痕的產生，獲得精度更高的研磨面。例如，磁性顆粒濃度以重量計為至多1000ppm的磨料適用于研磨顯像管和CRT的玻璃面。另一方面，對于硬盤和LCD用的玻璃基板等的加工和研磨，近年要求有精度極高的研磨面，因此可通過降低磁性顆粒濃度來符合此需要，并優選使用磁性顆粒濃度以重量計不大于300ppm的磨料。而且，特別是對于硬盤來說，如果研磨后的基板表面殘留磁性顆粒，在磁性紀錄和再生的系統中會產生嚴重問題，使硬盤的可靠性降低。因此，使用本發明的磁性顆粒濃度低的磨料，能提高制成的硬盤的質量。
如上所述，本發明所述的鈰基磨料的粗顆粒和磁性顆粒的含量在給定范圍內，并且可以說此鈰基磨料是不傷害研磨面的高精度磨料。
而且，本發明人發現，不僅通過控制粗顆粒的濃度和磁性顆粒濃度，而且通過將比表面積控制在0.5-30米2/克的范圍內，也能獲得具有高磨削性、并能形成高精度的研磨面的鈰基磨料。
如果比表面積小于0.5米2/克，認為磨料顆粒會因燒結過度進行而變得過大，從而在研磨時產生傷痕。而且，如果比表面積大于30米2/克，磨料顆粒會因燒結程度不足而變得太小，使切削性過低。
如上所述，磨料顆粒的比表面積在給定范圍內和粗顆粒和磁性顆粒濃度低的鈰基磨料能形成高精度的研磨面。考慮到擴大今后鈰基磨料的用途，需要穩定地大量制造此磨料。本發明人回顧了以前的鈰基磨料的制造步驟，發現通過改變制造條件能較為容易地控制粗顆粒的濃度、磁性顆粒濃度和磨料顆粒的比表面積。按此，以前的鈰基磨料的制造步驟可大致分為以下步驟將磨料原料和分散介質混合成漿液，用濕式粉碎機處理此漿液以使磨料原料粉碎，對粉碎后的磨料進行過濾和干燥然后焙燒，以及對焙燒后的磨料原料進行再次粉碎然后進行分級處理。
作為本發明的第一項特征的降低粗顆粒濃度的方法包括在分級步驟中加入以下兩點改良。
第一個改良是將分級點設為0.5-15微米來降低粗顆粒的濃度。在此，分級點表示作為分級裝置中要分離的顆粒范圍的粒徑，通常是指部分分離效率(與分級前的顆粒量相對的分離到微粒側的顆粒量)為50％的粒徑值。此分級點通常對應于分級裝置的工作條件(例如風力型分級機的風量和轉速等)，在本發明中，通過固定分級點，設定分級裝置的工作條件，并進行分級處理。在此，分級點設為0.5-15微米是由于如果分級點設在15微米以上則不能降低粗顆粒的濃度，而如果分級點設在0.5微米以下則難以設定與其對應的分級裝置工作條件。所以，從磨料的制造效率考慮，特別優選的分級點范圍是1-10微米。
而且，這種通過改變分級點的分級處理中對分級裝置的類型沒有限制。因此，可用風力分級裝置等所謂的干式分級裝置和液體旋風器等所謂的濕式裝置等任意裝置進行處理。
作為降低粗顆粒濃度的第二種方法，是對分級后的磨料不小于再分級1次。這是因為考慮到如果只分級一次，即使控制了分級點，大小在此分級點以上的顆粒也會混入磨料中，進行再分級能降低磨料中的粗顆粒濃度。從磨料的制造效率考慮，這種再分級的進行次數為1次足矣。此外，這種再分級的進行優選與上述分級點的控制相結合，也就是說優選在分級點為0.5-15微米范圍內進行再分級。這樣，就能容易地制造用于加工和研磨的粗顆粒濃度不大于300ppm的磨料。而且，此時再分級時的分級點設為第1次分級時的分級點的相同值。
另一方面，降低磁性顆粒濃度的方法包括以下三種。減少磨料中磁性顆粒的第一種方法包括將用濕式粉碎機處理過的漿液通過由經勵磁而磁化的磁性材料制成的過濾器。進行從漿液狀態磨料原料中除去磁性顆粒的過程是因為漿液狀態下顆粒相互間幾乎不凝聚，而且磁性顆粒由于磁場而容易移動，從而能有效地捕捉磁性顆粒。具體地說，在過濾器周圍配置磁鐵，對這種磁鐵勵磁，在過濾器部位施加磁場，將漿液狀的磨料通過由此磁化的磁性過濾器。在此，優選使用電磁鐵作為磁化磁性過濾器的磁鐵，而且所產生的磁場強度優選在0.1-2.0特的磁通密度范圍內。如果不大于0.1特則不能捕捉微小的磁性顆粒，而如果不小于2.0特，除了磁鐵的工作成本會增加，而且維修過濾器時會難以除去粘附的磁性顆粒，從而降低生產效率。漿液狀磨料通過過濾器的次數沒有特別的限制，但次數多更能降低磁性顆粒濃度。
此外，在此使用的濕式粉碎機的類型沒有特別的限制，例如可用濕式球磨機、珠磨機(bead mill)和磨光機等粉碎機。而且，對磨料原料進行濕式粉碎時，必須將磨料原料和分散介質混合成漿液，此時的過程除了包括先將磨料原料和分散介質混合成漿液、然后將此漿液投入濕式粉碎機中進行粉碎的情況以外，還包括在濕式粉碎機中投入磨料原料和分散液開始粉碎、在粉碎初期制成漿液的情況。這些情況同樣適用于以下制造方法。
減少磨料中的磁性顆粒的第二種方法包括在粉碎漿液的濕式粉碎機中填充的由非磁性材料制成的粉碎介質，對磨料原料進行粉碎。粉碎介質是填充在粉碎機中時隨著粉碎機的運動(旋轉、振動)而聯動、由此獲得粉碎效果的物體，上述濕式球磨機等使用球形的粉碎介質。而且，從成本和粉碎效率考慮，其材料使用鐵或耐磨鋼。
在此，雖然已經說明了磨料中混入磁性顆粒的原因是制造過程中原料粉碎步驟，但認為粉碎步驟中粉碎介質的損耗和粉碎也是磁性顆粒混入的原因之一。第二種方法通過用非磁性材料作為粉碎介質的材料，抑制了磁性顆粒的產生，結果降低了磨料中磁性顆粒濃度。因此，從粉碎原料的本質功能考慮，此粉碎介質的結構材料優選是氧化鋯或氧化鋁，優選為沒有磁性和硬質的材料。而且，在粉碎介質使用非磁性材料的情況下，粉碎裝置中接觸漿液的粉碎機內部和與之相連的管線的內表面優選使用硬質的非磁性材料。
減少磨料中的磁性顆粒的第三種方法是將焙燒后的磨料原料通過由磁化的磁性材料制成的管狀體、板狀體和棒狀體附近。在磨料制造步驟中，此步驟是對經過分級步驟前的焙燒和粉碎步驟所形成的處于近似于最終產品狀態的磨料顆粒進行的處理，是相對于先前漿液狀態處理的干式處理。此第三種方法有效除去從焙燒步驟或焙燒步驟后的粉碎步驟中的焙燒爐和粉碎機的結構材料混入的磁性顆粒。而且，這種干式的除去磁性顆粒的步驟是將焙燒后的磨料原料作為對象而進行的處理，它可在一經焙燒后即行干式粉碎之后立即進行或在分級處理前進行，也可在干式粉碎后或分級處理后的任何時間進行。此外，此方法的具體實施方式
包括將焙燒后的磨料原料通過經勵磁而磁化的管體或箱體內部，還包括在焙燒后的磨料原料輸送通路上設置磁鐵、使其與磨料原料接觸，還包括使磨料原料通過磁化的兩塊金屬板或金屬棒之間。而且，這種磁化的磁性材料的磁通密度和已說明的磁性過濾器的情況相同，優選在0.1-2.0特的范圍內。
通過使用上述三種降低磁性顆粒濃度的方法，不用再投入大規模的設備就能有效地除去磁性顆粒，并能以低成本制造高質量的鈰基磨料。雖然這種磁性顆粒的除去處理能各自發揮效果，但通過結合二種、三種或者全部方法，能更有效地降低磁性顆粒濃度。
因此，對于上述鈰基磨料，不僅通過控制粗顆粒濃度和磁性顆粒濃度，而且通過將比表面積控制在0.5-30米2/克的范圍內，就能獲得具有高磨削性和能形成高精度研磨面的鈰基磨料。所以，為使磨料的比表面積在上述適宜范圍內，重要的是要控制燒結條件。這種燒結條件雖然根據燒結方式和燒結前的磨料原料的粒徑等而異，但優選燒結溫度為600-1100℃，燒結時間為1-60小時。
而且，在上述鈰基磨料的制造方法中，對原料進行濕式粉碎時必須將原料分散在分散介質中，這種分散介質雖可可用有機溶劑，但優選有水作為主要組分的分散接枝。另外，這種分散介質中優選適當加入分散劑和pH調節劑。
此外，在本發明的粗顆粒和磁性顆粒減少的鈰基磨料中，必要時可在制造時適當加入氟進行化學處理。
附圖簡述圖1所示的是以前的鈰基磨料的制造過程的流程圖。圖2所示的是用激光衍射法測得的第一實施方式的鈰基磨料的粒徑分布圖。
此外，圖3所示的是本實施方式的粗顆粒的濃度分析法的流程圖。圖4是本實施方式的磁性顆粒濃度分析法的流程圖。
圖5是第2-4實施方式中所用的磁性過濾器的結構簡圖。圖6是第3實施方式中所用的磁性箱(magnet case)簡圖。
發明的實施方式以下描述優選實施方式和比較例。
A.粗顆粒的濃度和研磨特性之間的關系。
第1實施方式使用裝有12千克直徑5毫米鋼球的濕式球磨機(容量為5升)，對2千克TREO為70重量％、TREO中氧化鈰含量為50重量％的氟碳鈰鑭礦精礦和2升純水粉碎5小時，制成含有平均粒徑(微跡法(micro-track method)D50(累積50％粒徑))為0.9微米的粉末的漿液。對此粉末用濃度為1摩爾/升的鹽酸進行處理，并用純水洗凈，然后經過濾獲得濾餅。接著，將此濾餅干燥，然后于950℃在靜置爐中焙燒5小時，經再次粉碎，然后進行分級，制成鈰基磨料。
這里的分級步驟使用干式立式風力分級機(商品名為YM Micro Cut安川電氣社制造)作為分級機，進行分級點設為7微米、分級次數為1次的分級處理。
用以前的檢驗方法即激光衍射法檢查由此制成的磨料的平均粒徑和粒徑分布，確定此磨料的平均粒徑(微跡法D50(累積50％粒徑))為0.9微米，并具有圖2所示的粒徑分布。根據此粒度分布，未測出不小于10微米的顆粒。
而且，為了對磨料顆粒的粗顆粒濃度定量，用圖3所示的步驟對粗顆粒的濃度進行分析。下面沿著圖3說明粗顆粒的濃度分析方法。
(a)首先，稱取200克鈰系磨料顆粒，將其分散于0.1％六偏磷酸鈉溶液中，攪拌2分鐘，制成漿液。
(b)接著，用孔徑為10微米的微篩過濾此漿液，回收篩上的殘渣。
(c)然后，將回收的殘渣再次分散于0.1％六偏磷酸鈉溶液中，成為漿液。此時，對分散液進行1分鐘的超聲波攪拌。并用孔徑為10微米的微篩過濾。
(d)再從中回收殘渣，在本實施方式中進行2次成漿和過濾。
(e)最后，充分干燥回收的粗顆粒，然后稱重。
根據此粗顆粒濃度的分析結果，從本實施方式所制成的鈰基磨料采集200毫克粗顆粒，測得此粗顆粒的濃度為1000ppm(重量)。因此，雖然用以前常用的激光衍射法未測出不小于10微米的粗顆粒，但確定本實施方式所制成的鈰基磨料混入實際上為1000ppm的微量粗顆粒。
下面，測定本實施方式所制造的鈰基磨料的磨料顆粒的比表面積。按照下述方法對比表面積進行測定。稱量約0.5克的充分干燥的試樣(磨料)，用表面積測定裝置(湯淺Ionics(株)制造的全自動表面積測定裝置Multisorp 12)測量表面積。測量條件為在對試驗裝置脫氣后，用氮氣+氦氣的混合氣體作為吸附氣體，相對壓力設為0.3，用BET一點法算出試樣的總表面積，由試樣重量求出比表面積。
第2-第8實施方式下面，原料組成和焙燒溫度等制造條件和第1實施方式相同，按照表1改變分級點和分級次數，制造粗顆粒濃度不同的鈰基磨料，并分析粗顆粒的濃度。表1中，“干式”是指用和第1實施方式相同的立式風力分級機進行的分級，“濕式”是指將濾餅粉碎后的粉末制成5重量％漿液并用液體旋風器進行的分級。
第9實施方式本實施方式中，使用和第1-第8實施方式所用原料相同的原料，焙燒過程中的焙燒條件設為1000℃和5小時。其它制造條件和第1-第8實施方式相同。而且，分級條件和第3實施方式相同。
第10實施方式本實施方式中，使用和第1-第8實施方式所用原料相同的原料，焙燒過程中的焙燒條件設為800℃和5小時。其它制造條件和第1-第8實施方式相同。而且，分級條件為分級點為7微米，分級次數為1次。
第11實施方式本實施方式中，使用和第1-第8實施方式所用原料相同的原料，焙燒過程中的焙燒條件設為700℃和5小時。其它制造條件和第1-第8實施方式相同。而且，分級條件為分級點為10微米，分級次數為1次。
第12實施方式本實施方式中，使用和第1-第8實施方式所用原料相同的原料，焙燒過程中的焙燒條件設為1100℃和10小時。其它制造條件和第1-第8實施方式相同。而且，分級條件為分級點為7微米，分級次數為2次。
第13實施方式本實施方式中，使用和第1-第8實施方式所用原料相同的原料，焙燒過程中的焙燒條件設為550℃和10小時。其它制造條件和第1-第8實施方式相同。而且，分級條件為分級點為7微米，分級次數為1次。
第14實施方式本實施方式中，用稀土金屬氧化物代替氟碳鈰鑭礦精礦作為磨料原料，通過進行氟化銨處理而加入氟組分，制成磨料。將2千克稀土金屬碳酸鹽焙燒而成的TREO為99重量％、TREO中氧化鈰含量為60重量％的稀土金屬氧化物與2升水混合成漿液，用填充12千克直徑5毫米的鋼制粉碎介質的濕式球磨機(容量為5升)對此漿液粉碎5小時，制成含有平均粒徑(微跡法D50(累積50％粒徑))為0.9微米的粉末的漿液。然后，向此漿液加入濃度為1摩爾/升的氟化銨溶液，用純水洗滌后過濾，獲得濾餅。接著，干燥此濾餅，在950℃下焙燒5小時，進行再次粉碎，然后分級，制成鈰基磨料。
這里的分級過程中，使用和第1實施方式相同的立式風力分級機作為分級機，進行分級點設為7微米、分級次數為2次的分級處理。
第15實施方式本實施方式中，使用中國包頭生產的氧化鈰(99％)作為磨料原料，用和第9實施方式相同的方法進行氟化銨處理，制成磨料。進行原料和水的混合量以及粉碎條件都和第9實施方式相同的濕式粉碎，制成含有平均粒徑(微跡法D 50(累積50％粒徑))為1.4微米的粉末的漿液。然后，在和第9實施方式相同的條件下進行氟化處理和干燥，接著經焙燒、粉碎和分級，制成鈰基磨料。
這里的分級過程中，使用和第1實施方式相同的立式風力分級機作為分級機，進行分級點設為7微米、分級次數為2次的分級處理。
用和第1實施方式相同的激光衍射法檢查這些第2-第12實施方式中所制成的磨料顆粒的粒度分布，確定不存在不小于10微米的粗顆粒，但用上述第1實施方式中的粗顆粒濃度分析方法確定存在150-1000ppm(重量)的粗顆粒。這些粗顆粒的濃度都示于表1。結果確定，如果減小分級點和增加分級次數，能減少粗顆粒的濃度。此外，確定粗顆粒的濃度降低效果不根據濕式和干式的分級機形式而不同。而且，表1還一同示出了比表面積的測定值。
表1

與以上實施方式相反，如下改變磨料顆粒的制造條件(焙燒條件和分級條件)制成鈰基磨料作為比較例，并測定粗顆粒的濃度和比表面積。
比較例1此比較例中，除了將分級點設為20微米以外，用和第3實施方式相同的制造方法制成鈰基磨料，并分析其粗顆粒的濃度。
比較例2此比較例中，使用和第1-8實施方式相同的原料，焙燒條件為1100℃和10小時。其它條件和第1-8實施方式相同。而且，分級點為18微米，分級次數為2次。
比較例3此比較例中，使用和第1-8實施方式相同的原料，焙燒條件為550℃和10小時。其它條件和第1-8實施方式相同。而且，分級點為30微米，分級次數為1次。
比較例4此比較例中，使用和第1-8實施方式相同的原料，焙燒條件為1200℃和10小時。其它條件和第1-8實施方式相同。而且，分級點為16微米，分級次數為2次。
和第1-12實施方式相同，用激光衍射法檢查這些比較例的磨料的粒度分布，確定不存在不小于10微米的粗顆粒，但根據本發明的粗顆粒濃度分析方法，確定存在1500ppm(重量)的粗顆粒。
下面使用第1-第12實施方式和比較例1-3中制成的鈰基磨料對玻璃材料進行研磨，比較和評價其研磨狀態。首先，將各磨料分散在水中，制成10重量％的磨料漿液。在研磨試驗中，用攪拌機不斷攪拌磨料漿液，防止磨料沉淀。
對玻璃材料的研磨是使用Oscar型研磨試驗機(臺東精機(株)社制造的HSP-2I型)作為試驗裝置，研磨時，將60毫米φ平面控制板用的玻璃作為被研磨的材料，用聚氨酯制造的研磨墊。研磨條件是以500毫升/分鐘的速度供應磨料漿液，對研磨面的壓力設為100克/厘米2，研磨機的轉速為180轉/分，研磨時間為3分鐘。用純水洗滌研磨后的玻璃材料，然后在無塵狀態下干燥。
此評價試驗中，研磨值的測量是通過測定研磨前后玻璃重量來求出因研磨而減少的重量，將使用比較例1的磨料時的重量減少量設為100，則除此以外的磨料的研磨值為相對于100的值。此外，研磨面的表面加工的評價是將研磨表面有無傷痕作為標準而進行評價的。具體地說，通過用30萬勒的鹵素燈向研磨后的玻璃表面照射，并用反射法對玻璃表面進行觀察。這里，對傷痕的評價是通過根據傷害程度(大小)和傷痕數來記分數，從100分為滿分減去分數的方式而進行的。其評價結果示于表2。
表2

△基本良好(略有傷痕)○良好◎極好×有傷痕根據此結果，第1-第12實施方式的磨料的粗顆粒濃度和傷痕數都大幅減小，確定形成了良好的研磨面。而且，任一研磨值都和比較例的以前鈰基磨料幾乎相同，即使粗顆粒的量減少，研磨速度也不會變差，確定它維持著高研磨效率。
另一方面，對比一下比較例，比較例1、2和4的磨料的研磨值雖然較好，但由于看到傷痕產生而研磨面的評價低。這是由于粗顆粒濃度高。而比較例3的磨料除了研磨面的評價低以外，研磨值也低。認為這可能是因為他們除了粗顆粒濃度高以外，磨料顆粒的比表面積也太低。
B.磁性顆粒濃度和研磨特性之間的關系第16實施方式使用裝有直徑3毫米氧化鋯粉碎介質的濕式粉碎機，對10千克TREO為70重量％、TREO中氧化鈰含量為50重量％的氟碳鈰鑭礦精礦和適量水形成的濃度為1000克/升的漿液粉碎4小時，制成含有平均粒徑為0.9微米的粉末的原料漿液。對此原料漿液用濃度為1摩爾/升的鹽酸進行處理，并用純水洗凈，然后經過濾獲得濾餅。接著，將此濾餅干燥，然后于850℃在靜置爐中焙燒4小時，用超微粉碎機將其粉碎后進行分級處理，制成平均粒徑(微跡法D50(累積50％粒徑))為0.9微米的鈰基磨料。
然后，為測量此磨料的磁性顆粒濃度，以作為本發明有關的磁性顆粒濃度分析法的一個實施方式，按照圖4所示的步驟進行磁性顆粒濃度的分析。
(a)稱取500克鈰基磨料，將其分散在1.5升水中，再加入作為分散劑的六偏磷酸鈉，用超聲波分散30分鐘，制成漿液。
(b)將磁通密度為2.0特的磁鐵在此漿液中浸漬30分鐘。在30分鐘后，取出磁鐵并洗凈，回收附著物。
(c)然后，將回收的附著物分散在六偏磷酸鈉水溶液中，再次制成漿液，和上述相同，將2.0特的磁鐵在此漿液中浸漬30分鐘。
(d)重復5次再成漿和磁鐵浸漬的操作，回收磁性顆粒。
(e)將回收的磁性顆粒充分干燥，然后稱量。
根據此分析結果，從本實施方式制成的鈰基磨料采集250毫克磁性顆粒，測得這些磁性顆粒濃度為500ppm(重量)。
下面按照下述操作，制成磁性顆粒濃度不同的三種鈰基磨料，并分析其磁性顆粒濃度。此外，除原料組成和焙燒溫度等分級條件以外的制造條件和第1實施方式相同。
本文以下所示的步驟中，用磁性過濾器進行的過濾是通過將圖5所示的磁性過濾器1裝在漿液管道中來除去磁性顆粒的。圖5中，粉碎后的漿液10從磁性過濾器的下部管道11通入，通過磁化的過濾器12，磁性顆粒被除去。由在過濾器12的周圍包圍著的電磁線圈14來勵磁，由此產生的磁場使過濾器12被磁化。然后，磁性顆粒被除去的漿液10’從上部管道13排出，送往后的步驟中。
此外，圖6是磁性箱15的簡圖。磁性箱15由2塊金屬板16和16’夾持多根棒狀磁鐵17，通過使焙燒和粉碎后的磨料通過這些棒狀磁鐵間除去磨料原料中的磁性顆粒。
第17實施方式用和第16實施方式相同的方法制成原料漿液，用直徑3毫米的耐磨鋼制粉碎介質將其粉碎，將粉碎后的漿液通過磁性過濾器(磁通密度為0.65特，孔徑為3毫米)。然后，按照和第1實施方式相同的步驟進行焙燒、粉碎和分級，制成鈰基磨料。
第18實施方式用和第16實施方式相同的方法制成原料漿液，用直徑3毫米的耐磨鋼制粉碎介質將其粉碎，將粉碎后的漿液通過和第2實施方式相同的磁性過濾器。然后，按照和第1實施方式相同的步驟進行焙燒和粉碎后，使粉末通過磁性箱，然后經分級制成鈰基磨料。
第19實施方式本實施方式中，用稀土金屬氧化物代替氟碳鈰鑭礦精礦作為磨料原料，通過進行氟化銨處理而加入氟組分，制成磨料。將2千克由稀土金屬碳酸鹽焙燒而成的TREO為99重量％、TREO中氧化鈰含量為60重量％的稀土金屬氧化物與2升水混合成漿液，用填充12千克直徑5毫米的鋼制粉碎介質的濕式球磨機(容量為5升)對此漿液粉碎5小時，并將粉碎后的漿液通過磁性過濾器。然后，向此漿液加入濃度為1摩爾/升的氟化銨溶液，用純水洗滌后過濾，獲得濾餅。接著，干燥此濾餅，于850℃在靜置爐中焙燒4小時，并用超微粉碎機將其粉碎，然后分級，制成平均粒徑(微跡法D50(累積50％粒徑)，為0.9微米的鈰基磨料。
這些第16-第19實施方式制成的鈰基磨料由和第1實施方式相同的磁性顆粒濃度分析方法測定，確認其磁性顆粒濃度為150-1000ppm(重量)。
比較例5和第16-第19實施方式不同，用以前的制造方法制成鈰基磨料。也就是說，用耐磨鋼作為第16實施方式中粉碎漿液時的粉碎介質的材料，并且不通過磁性過濾器和磁性箱而制成磨料。然后，用和上述實施方式相同的方法分析其磁性顆粒濃度。
結果，確定此比較例的鈰基磨料存在磁性顆粒濃度為2000ppm(重量)的磁性顆粒。
然后，使用上述第16-第19實施方式和比較例5中制成的鈰基磨料，對玻璃材料進行研磨，比較和評價其研磨狀態。這種研磨試驗的方法和第1-第15實施方式相同。其評價結果示于表3。
表3

○良好◎極好△基本良好(略有傷痕)×有傷痕結果，第16-第19實施方式的磨料和比較例5相比，隨著磁性顆粒濃度的減少，傷痕的數目和大小都減小，確定形成了良好的研磨面。而且，任一研磨值都和比較例的以前鈰基磨料相同，即使磁性顆粒的量減少，研磨速度也不變差，確認了高研磨效率的維持。
工業實用性本文的粗顆粒濃度和磁性顆粒濃度都降低的鈰基磨料能形成不產生傷痕的高精度研磨面。特別地，即使對于今后要求高密度、高精度的硬盤等紀錄介質和LCD等基板的研磨面，這種鈰基磨料也能符合要求。
此外，這些磨料通過將磨料顆粒的比表面積控制在給定范圍內，可使研磨值也很好，因此，它能更有效發揮在高研磨值時形成高精度研磨面的效果，而這正是鈰基磨料的特征。而且，無需對以前的制造方法進行大幅改變就能制成這種鈰基磨料。
權利要求
1.鈰基磨料，其特征在于在主要組分為氧化鈰和磨料顆粒的平均粒徑為0.2-3.0微米的氧化鈰基磨料中，粒徑不小于10微米的粗顆粒的濃度以重量計不大于1000ppm。
2.如權利要求1所示的鈰基磨料，其特征在于所述的粒徑不小于10微米的粗顆粒的濃度以重量計不大于300ppm。
3.鈰基磨料，其特征在于在主要組分為氧化鈰和磨料顆粒的平均粒徑為0.2-3.0微米的氧化鈰基磨料中，磁性顆粒濃度以重量計不大于1000ppm。
4.如權利要求1所述的鈰基磨料，其特征在于所述的磁性顆粒濃度以重量計不大于300ppm。
5.如權利要求1-4中任何一項所述的氧化鈰基磨料，其特征在于所述的磨料顆粒的比表面積平均值為0.5-30米2/克。
6.鈰基磨料的制造方法，它包括以下步驟將磨料原料和分散介質混合成漿液，用濕式粉碎機處理所述漿液以使所述磨料原料濕式粉碎，對粉碎后的所述磨料原料進行過濾和干燥然后焙燒，對焙燒后的所述磨料原料進行干式粉碎然后進行分級處理，其特征在于它通過將分級點控制在0.5-15微米范圍內而進行所述的分級處理。
7.如權利要求6所述的鈰基磨料的制造方法，其特征在于它還包括對經分級處理后的所述磨料至少重復分級一次的步驟。
8.鈰基磨料的制造方法，它包括以下步驟將磨料原料和分散接枝混合成漿液，用濕式粉碎機處理所述漿液以使磨料原料濕式粉碎，對粉碎后的所述磨料原料進行過濾和干燥然后焙燒，對焙燒后的所述磨料原料進行干式粉碎然后進行分級處理，其特征在于它還包括將用濕式粉碎機處理過的所述漿液通過由經勵磁而磁化的磁性材料制成的過濾器的步驟。
9.如權利要求8所述的鈰基磨料的制造方法，其特征在于將所述的磁性材料制成的過濾器在磁通密度0.1-2.0特的范圍內磁化，在此情況下漿液通過。
10.鈰基磨料的制造方法，其特征在于它包括以下步驟將磨料原料和分散接枝混合成漿液，用濕式粉碎機處理所述漿液以使磨料原料濕式粉碎，對粉碎后的所述磨料原料進行過濾和干燥然后焙燒，對焙燒后的所述磨料原料進行干式粉碎然后進行分級處理，其特征在于其中使用由非磁性材料制成的粉碎介質作為所述的濕式粉碎機中填充的粉碎介質，使所述的磨料濕式粉碎。
11.如權利要求10所述的鈰基磨料的制造方法，其特征在于用氧化鋯或氧化鋁作為構成粉碎介質的非磁性材料。
12.鈰基磨料的制造方法，其特征在于它包括以下步驟將磨料原料和分散接枝混合成漿液，用濕式粉碎機處理所述漿液以使磨料原料濕式粉碎，對粉碎后的所述磨料原料進行過濾和干燥然后焙燒，對焙燒后的所述磨料原料進行干式粉碎然后進行分級處理，其特征在于它包括將焙燒后的磨料原料通過由磁化的磁性材料制成的管狀體、板狀體和棒狀體附近的步驟。
13.如權利要求12所述的鈰基磨料的制造方法，其特征在于將所述的磁性材料制成的管狀體、板狀體、棒狀體在磁通密度0.1-2.0特的范圍內磁化，使漿液通過。
全文摘要
本發明是鈰基磨料，其特征在于在主要組分為氧化鈰和磨料顆粒的平均粒徑為0.2－3.0微米的氧化鈰基磨料中，粒徑不小于10微米的粗顆粒的濃度不大于1000ppm(重量)，和/或磁性顆粒的濃度不大于1000ppm(重量)。這些粗顆粒和磁性顆粒特別優選不大于300ppm(重量)。而且，由于包含表面積平均值為0.5－30米
文檔編號B24B37/00GK1394229SQ01803411
公開日2003年1月29日 申請日期2001年4月6日 優先權日2000年10月2日
發明者伊藤昭文, 山崎秀彥, 望月直義, 內野義嗣 申請人:三井金屬鉱業株式會社