CN103013444A - 精密型混合稀土抛光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种精密型混合稀土抛光粉及其制备方法，所述混合稀土抛光粉是由晶型为氟氧化物稀土与立方相稀土氧化物组成的均一固溶体；与现在的产品相比，通过球磨粉碎及均化助剂的添加使得碳酸稀土前躯体的晶粒尺寸均匀，氟化反应均匀完全，不产生影响抛光精度及速率的游离态氟离子及氟化物，结晶度高；产品抛光粉的耐磨性好，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，实现本发明的目的。

Description

精密型混合稀土抛光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种稀土抛光粉及其制备方法，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精密型混合稀土抛光粉及其制备方法。

背景技术

近年来，以氧化铈为主要成分的稀土抛光粉被广泛应用于透镜、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表面抛光。随着电子信息技术的迅猛发展，抛光粉应用领域的拓宽，对于抛光粉的需求在不断的增加，对其精度、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。

目前，市场上被广泛使用的稀土抛光粉生产工艺主要有两种，一种是先氟化后碳沉的工艺，即先在稀土溶液中加入氟硅酸形成氟化物后再加入碳酸氢铵进行完全沉淀，干燥、焙烧、粉碎、分级后得到稀土抛光粉产品。

如专利公开号为CN101899281A的发明专利公开了一种稀土抛光粉及其制造方法，该抛光粉作为研磨材料，含有氧化铈CeO₂，氧化镧La₂O₃、氧化镨Pr₆O₁₁，其稀土总量TREO在90wt％以上，同时877-3型稀土抛光粉稀土总量TREO中，CeO₂含量的比例占70-80％，La₂O₃含量的比例占19-29％，Pr₆O₁₁含量比例占0.05-2％，Nd₂O₃含量比例小于0.2％；其生产方法为在湿法合成工序加入了硅氟酸，用碳酸氢铵沉淀，然后经煮沸、脱水、焙烧、湿法分级、干法分级，制备相应的稀土抛光粉。

另一种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。

采用现有上述生产工艺生产的抛光粉原始晶粒度不均匀，因此与氟反应的均匀度就不一致，一方面会影响焙烧后产品的结晶度，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。

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。

如专利公开号为CN1903962A的发明专利虽然公开了采用草酸铵作为沉淀剂制备稀土抛光粉的方法，该方法采用表面活性剂控制前躯体尺寸，但这种方法存在的缺陷是小尺寸的颗粒太多，使得抛光速率存在严重缺陷。

因此，特别需要一种精密型混合稀土抛光粉及其制备方法，以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精密型混合稀土抛光粉及其制备方法，以克服现有技术上存在的问题，平均粒径小、粒度分布窄、抛光速率快。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种精密型混合稀土抛光粉，其特征在于，所述混合稀土抛光粉是由晶型为氟氧化物稀土与立方相稀土氧化物组成的均一固溶体。

在本发明的一个实施例中，所述混合稀土抛光粉的粒径D₅₀为0.6-4.0μm，比表面积为2.0-6.0m²/g，相对抛光效率＞80％。

另一方面，本发明提供一种精密型混合稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)球磨：将碳酸稀土与水混合，然后球磨得碳酸稀土浆料；

(2)氟化：将碳酸稀土浆料加热，在搅拌条件下滴加40％氢氟酸溶液，滴加结束后加入均化助剂并保温1-3h，得氟碳酸稀土；

(3)焙烧：将氟碳酸稀土进行焙烧，得氟氧化稀土；

(4)粉碎：将氟氧化稀土粉碎得混合稀土抛光粉。

在本发明的一个实施例中，所述碳酸稀土选自碳酸铈、碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种或几种。

在本发明的一个实施例中，所述碳酸稀土浆料中含有重量百分比碳酸稀土50％-70％，其余为水。

在本发明的一个实施例中，所述碳酸稀土浆料加热的加热温度为30-60℃。

在本发明的一个实施例中，所述滴加40％氢氟酸溶液的用量为40-80kg酸/吨碳酸稀土。

在本发明的一个实施例中，所述均化助剂选自硫酸铵、硝酸铵、氯化铵或磷酸铵中的一种或几种；所述助剂的加入量为20-60kg/吨碳酸稀土。

在本发明的一个实施例中，所述氟碳酸稀土焙烧的焙烧温度为950-1100℃，焙烧时间为4-8h。

在本发明的一个实施例中，所述氟氧化稀土粉碎的粉碎方式选自流化床气流粉碎或机械粉碎。

本发明的精密型混合稀土抛光粉及其制备方法，与现在的产品相比，通过球磨粉碎及均化助剂的添加，使得碳酸稀土前躯体的晶粒尺寸均匀，氟化反应均匀完全，不产生影响抛光精度及速率的游离态氟离子及氟化物，结晶度高；产品抛光粉的耐磨性好，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密器件的表面抛光加工，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的实施例1与对比例1所得混合稀土抛光粉的XRD对比的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。

本发明的精密型混合稀土抛光粉，所述混合稀土抛光粉为氟氧化物稀土。

在本发明中，所述混合稀土抛光粉的粒径D₅₀为0.6-4.0μm，比表面积为2.0-6.0m²/g，相对抛光效率＞80％。

本发明的精密型混合稀土抛光粉的制备方法，它包括如下步骤：

(1)球磨：将碳酸稀土与水混合，然后球磨得碳酸稀土浆料；

(2)氟化：将碳酸稀土浆料加热，在搅拌条件下滴加40％氢氟酸溶液，滴加结束后加入均化助剂并保温1-3h，得氟碳酸稀土；

(3)焙烧：将氟碳酸稀土进行焙烧，得氟氧化稀土；

(4)粉碎：将氟氧化稀土粉碎得混合稀土抛光粉。

在本发明中，所述碳酸稀土选自碳酸铈、碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种或几种。

在本发明中，所述碳酸稀土浆料中含有重量百分比碳酸稀土50％-70％，其余为水。

在本发明中，所述碳酸稀土浆料加热的加热温度为30-60℃。

在本发明中，所述滴加40％氢氟酸溶液的用量为40-80kg酸/吨碳酸稀土。

在本发明中，所述均化助剂选自硫酸铵、硝酸铵、氯化铵或磷酸铵中的一种或几种；所述助剂的加入量为20-60kg/吨碳酸稀土。

在本发明中，所述氟碳酸稀土焙烧的焙烧温度为950-1100℃，焙烧时间为4-8h。

在本发明中，所述氟氧化稀土粉碎的粉碎方式选自流化床气流粉碎或机械粉碎。

本发明中涉及的稀土抛光粉相对抛光效率按照GB/T20165-2006进行。

实施例1

(1)球磨：将400kg碳酸镧铈，100kg碳酸铈与330kg水混合，配制固含量为60wt％的碳酸镧铈浆液，经球磨2h，滤除研磨珠后，得碳酸镧铈浆液；

(2)氟化：将碳酸镧铈浆液加热至50℃，按照60kg酸/吨碳酸稀土，滴加氢氟酸30kg，滴加结束后加入硫酸铵10kg，保温反应1h，得氟碳酸镧铈浆液；

(3)焙烧：将碳酸镧铈浆液在980℃下焙烧4h，得到氟氧化镧铈；

(4)粉碎：将(3)所得氟氧化镧铈行气流粉碎，即得到本发明所述的稀土抛光粉，激光粒度仪测试结果为：D₅₀＝1.82μm，比表面积为4.24m²/g。

实施例2

(1)球磨：将500kg碳酸镧铈与500kg水混合，配制固含量为50wt％的碳酸镧铈浆液，经球磨2h，滤除研磨珠后，得碳酸镧铈浆液；

(2)氟化：将碳酸镧铈浆液搅拌均匀，加热至30℃，按照40kg酸/吨碳酸稀土，滴加氢氟酸20kg，滴加结束后，加入磷酸铵30kg，保温反应2h，得氟碳酸镧铈浆液；

(3)焙烧：将氟碳酸稀土浆液在950℃下焙烧8h，得到氟氧化镧铈；

(4)粉碎：将(3)所得氟氧化镧铈进行气流粉碎，即得到本发明所述的稀土抛光粉，激光粒度仪测试结果为：D₅₀＝0.61μm，比表面积为2.91m²/g。

实施例3

(1)球磨：将500kg碳酸镧铈镨与214kg水混合，配制固含量为70wt％的碳酸镧铈镨浆液，经球磨3h，滤除研磨珠后，得碳酸镧铈镨浆液。

(2)氟化：将碳酸镧铈镨浆液搅拌均匀，加热至60℃，按照80kg酸/吨碳酸稀土，滴加氢氟酸40kg，滴加结束后，加入硫酸铵5kg，硝酸铵5kg，保温反应3h，得氟碳酸稀土浆液。

(3)焙烧：将氟碳酸稀土浆液在1100℃下焙烧4h，得到氟氧化镧铈镨。

(4)粉碎：将(3)所得氟氧化镧铈镨进行气流粉碎，即得到本发明所述的稀土抛光粉，激光粒度仪测试结果为：D₅₀＝3.97μm，比表面积为3.48m²/g。

实施例4

(1)球磨：将500kg碳酸镧铈镨与500kg水混合，配制固含量为50wt％的碳酸镧铈镨浆液，经球磨3h，滤除研磨珠后，得碳酸镧铈镨浆液；

(2)氟化：将碳酸镧铈镨浆液搅拌均匀，加热至50℃，按照80kg酸/吨碳酸稀土，滴加氢氟酸40kg，滴加结束后保温反应3h，得氟碳酸稀土浆液；

(3)焙烧：将氟碳酸稀土浆液在950℃下焙烧4h，得到氟氧化镧铈镨；

(4)粉碎：将(3)所得氟氧化镧铈镨进行气流粉碎，即得到本发明所述的稀土抛光粉，激光粒度仪测试结果为：D₅₀＝2.61μm，比表面积为5.97m²/g。

对比例1

将400kg碳酸镧铈，100kg碳酸铈与330kg水混合，配制固含量为60wt％的碳酸镧铈浆液，得碳酸镧铈浆液。将碳酸镧铈浆液加热至50℃，按照60kg酸/吨碳酸稀土，滴加氢氟酸水溶液30kg，滴加结束后保温反应1h，得氟碳酸镧铈浆液。将碳酸镧铈浆液在980℃下焙烧4h，得到氟氧化镧铈。将氟氧化镧铈进行气流粉碎，即得到相应的稀土抛光粉，激光粒度仪测试结果为：D₅₀＝1.79μm，比表面积为4.38m²/g。

实施例1、实施例2、实施例3和实施例4与对比例1的粒径D₅₀(μm)、比表面积(m²/g)和抛光速率(％)的数据对比如表1所示。

表1

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 (9)

1.一种精密型混合稀土抛光粉，其特征在于，所述混合稀土抛光粉是由晶型为氟氧化物稀土与立方相稀土氧化物组成的均一固溶体。

2.根据权利要求1所述的精密型混合稀土抛光粉，其特征在于，所述混合稀土抛光粉的粒径D₅₀为0.6-4.0μm，比表面积为2.0-6.0m²/g，相对抛光效率＞80％。

3.一种精密型混合稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)球磨：将碳酸稀土与水混合，然后球磨得碳酸稀土浆料；

(2)氟化：将碳酸稀土浆料加热，在搅拌条件下滴加40％氢氟酸溶液，滴加结束后加入均化助剂并保温1-3h，得氟碳酸稀土；

(3)焙烧：将氟碳酸稀土进行焙烧，得氟氧化稀土；

(4)粉碎：将氟氧化稀土粉碎得混合稀土抛光粉。

在本发明的一个实施例中，所述碳酸稀土选自碳酸铈、碳酸镧铈或碳酸镧铈镨中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸稀土浆料中含有重量百分比碳酸稀土50％-70％，其余为水。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸稀土浆料加热的加热温度为30-60℃。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述滴加40％氢氟酸溶液的用量为40-80kg酸/吨碳酸稀土。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述均化助剂选自硫酸铵、硝酸铵、氯化铵或磷酸铵中的一种或几种；所述助剂的加入量为20-60kg/吨碳酸稀土。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氟碳酸稀土焙烧的焙烧温度为950-1100℃，焙烧时间为4-8h。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氟氧化稀土粉碎的粉碎方式选自流化床气流粉碎或机械粉碎。

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