CN102585707B

CN102585707B - 铈基混合稀土抛光粉的制备方法

Info

Publication number: CN102585707B
Application number: CN201210050768.0A
Authority: CN
Inventors: 赵月昌; 杨筱琼; 尹先升; 赵秀娟; 陈曦; 贾嘉
Original assignee: SHANGHAI HUAMING GONA RARE EARTH NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Xinyu Rare Earth Functional Materials Co. Ltd.
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: CN102585707A

Abstract

本发明公开了一种铈基混合稀土抛光粉的制备方法，包括如下步骤：(1)将氯化稀土溶解与水中，加入双氧水、氟硅酸和硫酸，加热，碳酸氢铵溶液沉淀至pH为6.5-7，保温，离心脱水，干燥，得部分氟化的碳酸稀土；(2)将氯化稀土溶解在水中，用碳酸氢铵溶液沉淀至pH值为6.5-7后，离心脱水，干燥，得碳酸稀土；(3)将部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土混合，粉碎，质量比为1∶0.35～1∶1.5；(4)950～1100℃焙烧4～6h，得前驱体；(5)将前驱体经粉碎、分级，得铈基混合稀土抛光粉。本发明耐磨性好，抛光速率快，抛光精度容易控制，成本低、无污染，适用于精密器件的表面抛光加工。

Description

铈基混合稀土抛光粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种稀土抛光粉的制备方法，特别涉及一种应用于集成电路、平面显示、光学玻璃等电子信息产业精密器件的表面抛光的铈基混合稀土抛光粉的制备方法。

背景技术

目前，各种玻璃材料被广泛使用，而这些材料被应用前都需经过必要的表面抛光。早期主要使用氧化锆、氧化铁或二氧化硅等材料对各种玻璃表面进行抛光，近年来，从抛光效率及精度方面来考虑，稀土氧化物(特别是氧化铈)为主要成分的抛光材料被认为更适合于玻璃材料的表面抛光。

随着电子信息技术的迅猛发展，透镜、平板玻璃、液晶显示器(LCD)、眼镜、光学元件及陶瓷材料等玻璃基材的需求大大增加，对于抛光材料的精度和抛光速率也提出了更高的要求，这就促使生产厂家不断提高产品档次，以适应新技术新产品的要求，稀土抛光粉已成为当今适用范围广、用量大、技术含量高的稀土应用产品。

早期的稀土抛光粉采用氟碳铈矿为原料，如专利公开号为CN101215446A的发明专利公开了一种稀土精矿制备高铈纳米量级稀土抛光粉的方法，用碳酸氢按沉淀法从稀土精矿浓硫酸焙烧、水浸液中直接制得混合碳酸稀土；混合碳酸稀土与碱混合，加热至熔融，并于熔融状态保温1-4小时，冷却、粉碎、然后加入工业氢氟酸，得到氟氧化稀土富集物；氟氧化稀富集物，粉碎，水洗，滤水，在搅拌机中混合均匀，然后装入带筛高能球磨机中，充入氮气，进行湿粉高能球磨，高能球磨室后筛的下方带有高压气流旋转通道，筛下的粉在高速气流推动下，对粉体的水分进行甩干处理，再进行烘干处理得稀土抛光粉。

CN101899281A公开了一种稀土抛光粉及其制备方法。该发明抛光粉含有氧化铈、氧化镧、氧化镨，其稀土总量TERO在90wt％以上。为保证必要的研磨速度，在湿法合成工序中配入了起化学作用的氟元素，并控制产品粒度的初步形成，制得877-3型稀土抛光粉。

目前市场上较多使用的是先碳沉后氟化工艺，即先加入碳酸氢铵进行沉淀，洗涤后再加入氢氟酸氟化。

如专利公开号为CN100497508C的发明专利公开了一种富铈稀土抛光粉的生产方法，先制备碳酸镧铈后加入氢氟酸进行氟化，焙烧得富铈稀土抛光粉。

采用上述现有生产工艺生产的抛光粉会由于采用的是一次性氟化，因此会有氟化反应不均匀或局部氟化的情况，一方面会影响焙烧后产品的晶相结构，另一方面会产生影响抛光精度及速率的游离态氟离子，焙烧后形成的团聚颗粒大小和强度也有很大的差别，而抛光粉的抛光精度和抛光速率主要是由高温烧结后形成的团聚体颗粒的大小和团聚强度所决定，这样会导致一系列问题，例如在抛光的玻璃表面产生划痕或抛光速率在非常短的时间内快速降低，特别是在抛硬玻璃表面时，抛光速率急速降低是致命的；同时氟化过程中得到的氟碳酸稀土粒度较小，脱水困难，造成了产量较低。

为了满足条件就需要挑选出有一定团聚强度、一定粒度的抛光粉产品，而这些特性又是很难控制的，且生产工艺复杂，成本增加且引入杂质离子，引起质量波动。

此外，如专利公开号为CN101010402A的发明专利公开了将氧化稀土与氟化稀土混合，经研磨、干燥、焙烧、分级制备稀土抛光粉的方法。氟化稀土颗粒较细，后处理工艺复杂；同时使用氟化物与氧化物的混配工艺也比较复杂；该方法会产生颗粒二次烧结的现象，部分颗粒经过二次焙烧产生异常的生长，形成局部的粗大颗粒，从而在抛光过程中造成划伤。

因此，特别需要一种铈基混合稀土抛光粉及其制备方法，已解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铈基混合稀土抛光粉的制备方法，克服现有技术存在的上述问题。

本发明提供的一种铈基混合稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)部分氟化的碳酸稀土制备：将氯化稀土溶解与水中，依次加入质量浓度30％双氧水、质量浓度40％氟硅酸和质量浓度98％的硫酸，混合后加热到60～80℃，用质量分数为10-15％的碳酸氢铵水溶液沉淀至pH为6.5-7后，保温5～12h，离心脱水，100℃～200℃干燥10～15h，得部分氟化的碳酸稀土；

氯化稀土的REO为45～50％；

氯化稀土中，各个组分以氯化稀土的REO为基准，以氧化物的质量计为：

氧化铈含量(CeO₂) 60-70％；

氧化镧含(La₂O₃) 30-40％；

氧化镨(Pr₆O₁₁) 余量；

术语“REO”，为离子相稀土氧化物总量，以100kg氯化稀土为例，稀土氧化物为45kg，即REO＝45％，下同；

所述的双氧水的质量用量为180kg-225kg/吨氯化稀土；

所述的氟硅酸的质量用量为142-240kg/吨氯化稀土；

所述的硫酸的质量用量为20～40kg/吨氯化稀土；

(2)碳酸稀土的制备：将氯化稀土溶解在水中，加热到60～80℃，用质量分数计为10-15％碳酸氢铵水溶液沉淀至pH值为6.5-7后，保温5～12h，离心脱水，100℃～200℃干燥10～15h，得碳酸稀土；

氯化稀土的REO为45～50％；

氧化铈含量(CeO₂) 60-70％；

氧化镧含(La₂O₃) 30-40％；

氧化镨(Pr₆O₁₁) 余量；

(3)混合：将部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土混合，粉碎；

所述的部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土的质量比为1∶0.35～1∶1.5；

(4)焙烧：将混合后的原料950～1100℃焙烧4～6h，得稀土抛光粉前驱体；

(5)粉碎、分级：将稀土抛光粉前驱体经粉碎、分级，D50为0.8-3.0，得铈基混合稀土抛光粉；

所述粉碎方式选自气流粉碎或机械粉碎；所述分级方式选自气流分级或湿法分级。

本发明的铈基混合稀土抛光粉，与现有的产品相比，采用部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土混合，确保了氟化反应均匀性，解决了碳酸稀土一次氟化难脱水和产量低的缺点；通过氟含量的控制，确保了氟化均匀性，解决了氟化不均匀而产生影响抛光精度及速率的游离态氟离子及氟化物，在焙烧过程中不产生局部异常粗大的颗粒；产品的耐磨性好，抛光速率快，抛光精度容易控制；产品的均一性好，生产效率高，成本低、无污染，适用于集成电路、平面显示、光学玻璃等电子信息产业精密器件的表面抛光加工。

附图说明

图1为本发明的实施例1所得混合稀土抛光粉的XRD示意图。

实施例1

氯化稀土中，各个组分的质量比为：

稀土总量REO为45％；氧化铈70％，氧化镧为29.95％，余量为氧化镨0.05％；

将上述的1000kg氯化稀土与2000kg水混合，依次加入180kg30％的双氧水、142kg40％的氟硅酸、20kg98％的硫酸。充分搅拌后加热到60℃，缓慢加入10％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为6.5，保温12h。经离心脱水后在100℃干燥15h，得部分氟化的碳酸稀土。

将上述的1000kg氯化稀土与2000kg水混合，充分搅拌后加热到60℃，缓慢加入质量含量为10％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为6.5，保温12h。经离心脱水后在100℃干燥15h，得碳酸稀土。

将部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土按照质量比1∶1.5混合，经气流粉碎后950℃焙烧6h后，经气流粉碎、气流分级，得所述的铈基混合稀土抛光粉，该抛光粉的氟含量为4％，激光粒度仪测试结果：D₅₀＝0.82μm。

实施例2

氯化稀土中，各个组分的质量比为：

稀土总量REO为45％；氧化铈为60％；氧化镧为34％；氧化镨为6％；

将上述的1000kg氯化稀土与2000kg水混合，依次加入225kg质量浓度为30％的双氧水、214kg质量浓度为40％的氟硅酸、40kg质量浓度为98％的硫酸。充分搅拌后加热到80℃，缓慢加入15％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为7，保温5h。经离心脱水后在200℃干燥10h，得部分氟化的碳酸稀土。

将上述的1000kg氯化稀土与2000kg水混合，充分搅拌后加热到60℃，缓慢加入10％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为7，保温5h。经离心脱水后在200℃干燥10h，得碳酸稀土。

将部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土按照质量比1∶1.5混合，经气流粉碎后1100℃焙烧4h后，经气流粉碎、气流分级，得所述的铈基混合稀土抛光粉，该抛光粉的氟含量为6％，激光粒度仪测试结果：D₅₀＝2.95μm。

实施例3

氯化稀土中，各个组分的质量比为：

稀土总量REO为45％；氧化铈为60％；氧化镧为36％，氧化镨及为4％；

将上述的1000kg氯化稀土与2000kg水混合，依次加入210kg30％的双氧水、178kg40％的氟硅酸、30kg质量浓度98％的硫酸。充分搅拌后加热到70℃，缓慢加入质量浓度12％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为6.8，保温8h。经离心脱水后在160℃干燥12h，得部分氟化的碳酸稀土。

将上述的1000kg氯化稀土与2000kg水混合，充分搅拌后加热到70℃，缓慢加入质量浓度12％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为6.8，保温8h。经离心脱水后在160℃干燥12h，得碳酸稀土。

将部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土按照质量比1∶1.5混合，经气流粉碎后1100℃焙烧4h后，经气流粉碎、气流分级，得所述的铈基混合稀土抛光粉，该抛光粉的氟含量为5％，激光粒度仪测试结果：D₅₀＝1.2μm。

实施例4

氯化稀土中，各个组分的质量比为：

稀土总量REO为50％；氧化铈含为70％，氧化镧为29.95％，氧化镨为0.05％

将1000kg氯化稀土与2000kg水混合，依次加入210kg质量浓度30％的双氧水、235.4kg质量浓度40％的氟硅酸、30kg质量浓度98％的硫酸。充分搅拌后加热到70℃，缓慢加入12％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为6.8，保温8h。经离心脱水后在160℃干燥12h，得部分氟化的碳酸稀土。

将1000kg氯化稀土与2000kg水混合，充分搅拌后加热到70℃，缓慢加入质量浓度12％的碳酸氢铵水溶液，至终点的pH值为6.8，保温8h。经离心脱水后在160℃干燥12h，得碳酸稀土。

将部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土按照质量比1∶0.36混合，经气流粉碎后1100℃焙烧4h后，经气流粉碎、气流分级，得所述的铈基混合稀土抛光粉，该抛光粉的氟含量为4％，激光粒度仪测试结果：D₅₀＝1.8μm。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.铈基混合稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）部分氟化的碳酸稀土制备：将氯化稀土溶解于水中，依次加入质量浓度30%双氧水、质量浓度40%氟硅酸和质量浓度98%的硫酸，混合后加热到60～80℃，用质量分数为10-15%的碳酸氢铵水溶液沉淀至pH为6.5-7后，保温5～12h，离心脱水，100℃～200℃干燥10～15h，得部分氟化的碳酸稀土；

氯化稀土的REO为45～50%；

氧化铈含量（CeO₂） 60-70%；

氧化镧含量（La₂O₃） 30-40%；

氧化镨含量（Pr₆O₁₁）余量；

所述的双氧水的质量用量为180kg-225kg/吨氯化稀土；

所述的氟硅酸的质量用量为142-240kg/吨氯化稀土；

所述的硫酸的质量用量为20～40kg/吨氯化稀土；

（2）碳酸稀土的制备：将氯化稀土溶解在水中，加热到60～80℃，用质量分数计为10-15%碳酸氢铵水溶液沉淀至pH值为6.5-7后，保温5～12h，离心脱水，100℃～200℃干燥10～15h，得碳酸稀土；

氯化稀土的REO为45～50%；

氧化铈含量（CeO₂） 60-70%；

氧化镧含量（La₂O₃） 30-40%；

氧化镨含量（Pr₆O₁₁）余量；

（3）将部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土混合，粉碎；

所述的部分氟化的碳酸稀土与碳酸稀土的质量比为1：0.35～1：1.5；

（4）将混合后的原料950～1100℃焙烧4～6h，得稀土抛光粉前驱体；

（5）将稀土抛光粉前驱体经粉碎、分级，D50为0.8-3.0μm，得铈基混合稀土抛光粉。