JP2003261861A - Cerium-based abrasive material and evaluation method for dispersibility thereof - Google Patents
Cerium-based abrasive material and evaluation method for dispersibility thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、セリウム系研摩材
に関する。詳しくは流動性及び分散性が良好で研摩特性
に優れるセリウム系研摩材に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cerium-based abrasive. More specifically, it relates to a cerium-based abrasive having excellent fluidity and dispersibility and excellent polishing characteristics.
【０００２】[0002]
【従来の技術】酸化セリウム系粒子を主成分として含有
するセリウム系研摩材は、酸化ジルコニウムや二酸化ケ
イ素等からなる研摩材に比べて切削速度が高く研摩効率
に優れ、更に、研摩精度が良好であるといった優れた研
摩効果を有し、その用途を急速に広げている。現在で
は、光学用ガラス研摩用途だけでなく、液晶用ガラス
用、ハードディスクなどの磁気記録媒体用ガラス研摩
用、ＬＳＩなどの電子回路製造用といった分野にも使用
されている。2. Description of the Related Art Cerium-based abrasives containing cerium oxide-based particles as a main component have a higher cutting speed, higher polishing efficiency, and higher polishing accuracy than abrasives made of zirconium oxide, silicon dioxide, or the like. It has an excellent polishing effect, and its application is rapidly expanding. At present, it is used not only for optical glass polishing, but also for fields such as liquid crystal glass, glass polishing for magnetic recording media such as hard disks, and electronic circuit manufacturing for LSI.
【０００３】ところで、このセリウム系研摩材は、通常
水等の分散媒に分散させ、必要に応じて分散剤やｐH調
整剤などを加えた後、研摩装置へ供給され使用されてい
る。このような場合、乾燥した研摩材粒子粉末が水に速
く分散して均一なスラリーとなること、及び分散状態を
維持できることが重要である。何故ならば、研摩材の分
散性が悪いと一定の濃度の研摩材スラリーを製造し難く
濃度の低い研摩材スラリーが供給された場合研摩効率が
低下し、また、分散せずに塊状の研摩材がスラリー中に
存在すると被研摩材表面に傷を生じさせることとなる。
更に、一旦分散させた研摩材もその状態が維持できなけ
れば、研摩材が凝集し沈降しケーキングと呼ばれる現象
によってスラリー中で研摩材が分離し、研摩速度の不安
定化、研摩装置の閉塞の要因にもなる。By the way, this cerium-based abrasive is usually dispersed in a dispersion medium such as water and, if necessary, added with a dispersant, a pH adjusting agent and the like, and then supplied to a polishing apparatus for use. In such a case, it is important that the dried abrasive particle powder is quickly dispersed in water to form a uniform slurry and that the dispersed state can be maintained. The reason for this is that if the dispersibility of the abrasive is poor, it is difficult to produce an abrasive slurry with a constant concentration, and if a low-concentration abrasive slurry is supplied, the polishing efficiency will decrease, and the abrasive will not disperse in a lump form. If present in the slurry, it will scratch the surface of the material to be polished.
Further, if the state of the abrasive once dispersed cannot be maintained, the abrasive aggregates and settles to separate in the slurry due to a phenomenon called caking, destabilizing the polishing speed, and blocking the polishing equipment. It also becomes a factor.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように、セリウム
系研摩材の評価基準としては、高い研摩速度を有し、優
れた鏡面性を有する研摩面を製造できるといった研摩特
性の良否だけではなく、分散性の良否も対象となる。特
に、セリウム系研摩材においては、近年、高度な表面平
滑性、鏡面性を実現すべく研摩材粒子の粒径が１μｍ以
下、更には０．５μｍ以下のより微小粒径のものが用い
られつつあるが、粒径が微小になればその表面エネルギ
ーの関係から分散性にも影響があるものと考えられ、分
散性も重要な特性であるといえる。As described above, the evaluation criteria for cerium-based abrasives are not only the quality of polishing such that a polished surface having a high polishing rate and excellent specularity can be produced. The quality of dispersibility is also an object. In particular, in cerium-based abrasives, in recent years, in order to achieve high surface smoothness and specularity, abrasive particles having a particle size of 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less, have been used. However, if the particle size becomes small, it is considered that the dispersibility is also influenced by the relation of the surface energy, and it can be said that the dispersibility is also an important characteristic.
【０００５】従来、この分散性の問題については、研摩
材に対して分散性改善のための添加剤を添加する他、そ
の使用前において研摩材を長時間攪拌し研摩装置の配管
やタンク等の各所に攪拌装置、超音波振動装置を設置し
常にスラリーが分散された状態となるようにしている。
しかし、このような攪拌装置の設置は研摩装置を大規模
なものとし装置コストが上昇することとなり、また、添
加剤の効果も必ずしも満足できるものではない。つま
り、研摩材そのものの分散性を改善する必要があるとい
える。Conventionally, regarding the problem of dispersibility, in addition to adding an additive for improving dispersibility to the abrasive, the abrasive is agitated for a long time before its use so that the abrasive pipes, tanks, etc. A stirring device and an ultrasonic vibration device are installed in various places so that the slurry is always dispersed.
However, the installation of such a stirrer increases the size of the polishing apparatus and increases the cost of the apparatus, and the effect of the additive is not always satisfactory. That is, it can be said that it is necessary to improve the dispersibility of the abrasive itself.
【０００６】また、従来のセリウム系研摩材の溶媒に対
する分散性の評価方法としては、スラリー化した研摩材
について時間経過に伴う粒子径の変化をレーザー回折法
により測定する方法がある。しかしながら、この方法に
よる分散性測定はスラリー中をレーザーが透過できるよ
うにスラリー濃度を相当希釈する必要があり、実際に研
摩に必要なスラリー濃度よりもかなり低くなっている。
そのため、このレーザー回折による分散性測定法は、低
濃度のスラリーの分散状況を測定するのには問題ない
が、高濃度のスラリーの分散状況まで的確に測定してい
るのかは不明である。即ち、セリウム系研摩材の分散性
を検討するにあたっては、上記レーザー回折法のような
間接的な評価方法ではなく、研摩材粒子そのものから何
らかの評価基準を導き出し、それにより評価するのが望
ましいといえる。Further, as a method for evaluating the dispersibility of a conventional cerium-based abrasive in a solvent, there is a method in which a change in particle size with time of a slurry-like abrasive is measured by a laser diffraction method. However, the dispersibility measurement by this method requires a considerable dilution of the slurry concentration so that the laser can pass through the slurry, which is considerably lower than the slurry concentration actually required for polishing.
Therefore, this dispersibility measuring method by laser diffraction has no problem in measuring the dispersion state of the low-concentration slurry, but it is unknown whether the dispersion state of the high-concentration slurry is accurately measured. That is, when examining the dispersibility of a cerium-based abrasive, it is desirable to derive some evaluation criteria from the abrasive particles themselves, rather than an indirect evaluation method such as the laser diffraction method described above, and then evaluate it. .
【０００７】本発明は、以上のような背景の下になされ
たものであり、分散性に優れ溶媒に速く分散して均一な
スラリーとすることができ、且つ、分散状態を維持でき
るセリウム系研摩材を提供することを目的とする。ま
た、セリウム系研摩材の分散性について、乾燥状態の研
摩材からその分散性を簡易に評価できる方法についても
提供することを目的とする。The present invention has been made under the above background, and is a cerium-based polishing which has excellent dispersibility and can be rapidly dispersed in a solvent to form a uniform slurry, and can maintain a dispersed state. The purpose is to provide wood. Another object of the present invention is to provide a method for easily evaluating the dispersibility of a cerium-based abrasive from the dry abrasive.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この課題を解決すべく、
本発明者らは種々検討を行った結果、研摩材の分散性と
研摩粒子の凝集度との関連に着目した。通常の製造方法
により製造されるセリウム系研摩材には、焙焼により生
成する１次粒子と、これが焙焼過程又はその後の工程で
１次粒子が凝集して生成する凝集粒子とからなり、これ
らが混在した状態である。本発明者等は鋭意検討の結
果、分散性に優れた研摩材は、凝集度が低く研摩材を構
成する研摩粒子が１次粒子に近い状態にあることを見出
した。つまり、凝集度が低く１次粒子に近い状態の研摩
粒子は、凝集していても溶媒に対し速やかにほぐれるこ
とができるのである。そして、従来のセリウム系研摩材
については、単に粒径が小さいことや粒径分布が揃って
いることが求められているが、分散性の観点からはこれ
らに加え、このような凝集度の低い研摩粒子の占める割
合が大きいことが望ましいといえるのである。そこで、
本発明者等は、研摩材の凝集度を特定するためには、１
次粒子及び凝集粒子の粒径の比率を基準とするのが適当
であると考えた。そして、本発明者等は種々のセリウム
系研摩材を試作し、１次粒子及び凝集粒子の粒径の比率
の好ましい範囲について鋭意検討を行い本発明に想到し
た。[Means for Solving the Problem] In order to solve this problem,
As a result of various studies, the present inventors have paid attention to the relationship between the dispersibility of the abrasive and the degree of aggregation of the abrasive particles. The cerium-based abrasive produced by a usual production method is composed of primary particles produced by roasting and agglomerated particles produced by agglomeration of the primary particles in the roasting process or the subsequent steps. Is a mixed state. As a result of diligent studies, the present inventors have found that an abrasive having excellent dispersibility has a low degree of aggregation and the abrasive particles constituting the abrasive are in a state close to primary particles. That is, the abrasive particles having a low degree of aggregation and close to the primary particles can be quickly loosened in the solvent even if they are aggregated. For conventional cerium-based abrasives, it is simply required that the particle size be small and that the particle size distribution be uniform, but in addition to these, from the viewpoint of dispersibility, such a low degree of aggregation is required. It can be said that it is desirable that the ratio of the abrasive particles is large. Therefore,
The present inventors have found that in order to specify the degree of aggregation of the abrasive,
It was considered appropriate to use the ratio of the particle sizes of the secondary particles and the agglomerated particles as a reference. Then, the present inventors have made various cerium-based abrasives as prototypes, and have earnestly studied the preferable range of the particle size ratio of the primary particles and the agglomerated particles to arrive at the present invention.
【０００９】即ち、本発明は、酸化セリウムを主成分と
したセリウム系研摩材において、ＢＥＴ法により測定さ
れる研摩粒子の粒子径（ＤＮ）と、空気透過法により測
定される研摩粒子の粒子径（ＤＡ）との間に下記関係が
成立するセリウム系研摩材である。That is, according to the present invention, in the cerium-based abrasive containing cerium oxide as a main component, the particle diameter (D N ) of the abrasive particles measured by the BET method and the particle size of the abrasive particles measured by the air permeation method. It is a cerium-based abrasive having the following relationship with the diameter (D A ).
【００１０】[0010]
【数２】 [Equation 2]
【００１１】ＢＥＴ法とは、粉体（研摩材）に気体（窒
素ガス等）をその沸点付近で吸着させた際の吸着量を測
定するものであり、これにより得られる吸着等温線に次
式で示されるＢＥＴ式を適用して単分子層吸着量Ｖｍを
求め、この値と吸着分子の分子断面積とから粉体の比表
面積、平均粒径を算出する手法である。尚、このＢＥＴ
法による比表面積の測定の詳細は、ＪＩＳ Ｚ８８３
０：２００１において規定されている。The BET method is a method for measuring an adsorption amount when a gas (nitrogen gas or the like) is adsorbed to a powder (abrasive material) near its boiling point. Is a method for calculating the adsorption amount Vm of the monomolecular layer by applying the BET formula shown in FIG. In addition, this BET
For details of the measurement of specific surface area by the method, see JIS Z883
0: 2001.
【００１２】[0012]
【数３】
（式中、Ｖは吸着量を、Ｘは気体の相対圧（平衡圧
（Ｐ）／吸着質の飽和蒸気圧（Ｐ０））を示す。また、
Ｃは定数である。）[Equation 3] (In the formula, V represents the amount of adsorption, and X represents the relative pressure of gas (equilibrium pressure (P) / saturated vapor pressure of adsorbate (P0)).
C is a constant. )
【００１３】このＢＥＴ法は、吸着質が窒素ガスのよう
に極めて微小な分子であることから、凝集粒子に対して
もその間隙へ吸着質が浸入することができる。そのため
ＢＥＴ法により測定される粒子径は１次粒子径に近似で
きる。In the BET method, since the adsorbate is an extremely minute molecule such as nitrogen gas, the adsorbate can also penetrate into the gaps of the agglomerated particles. Therefore, the particle size measured by the BET method can be approximated to the primary particle size.
【００１４】一方、空気透過法とは、研摩材を一定の空
隙率を有する圧縮体に成形し、該圧縮体に一定量の空気
を通過させその圧力差（抵抗）をもとに、コゼニー・カ
ルマンの式から研摩材の比表面積、平均粒径を算出する
手法である。この空気透過法としては、特に、ＪＩＳ
Ｒ５２０１：１９９７において規定されているブレーン
透過法が知られている。On the other hand, in the air permeation method, an abrasive material is molded into a compressed body having a constant porosity, and a certain amount of air is passed through the compressed body, and based on the pressure difference (resistance), the cogeny This is a method of calculating the specific surface area and average particle diameter of the abrasive from the Kalman's formula. As this air permeation method, in particular, JIS
The Blaine transmission method defined in R5201: 1997 is known.
【００１５】空気透過法はガスの透過抵抗を測定するも
のであるから、凝集粒子による影響が大きい。つまり、
空気透過法により測定される粒子径は凝集粒子の粒径に
近似される。Since the air permeation method measures gas permeation resistance, it is greatly affected by agglomerated particles. That is,
The particle size measured by the air permeation method is approximate to the particle size of aggregated particles.
【００１６】本発明では、これらＢＥＴ法により測定さ
れる粒径（１次粒子径）と空気透過法により測定される
粒径（凝集粒子径）との比率から研摩材の凝集度を特定
するものである。この比が１であれば１次粒子径と凝集
粒子径とが等しく凝集粒子が少ないといえる。In the present invention, the cohesion degree of the abrasive is specified from the ratio of the particle size (primary particle size) measured by the BET method and the particle size (aggregated particle size) measured by the air permeation method. Is. If this ratio is 1, it can be said that the primary particle diameter and the agglomerated particle diameter are equal and the agglomerated particles are small.
【００１７】そして、この１次粒子径と凝集粒子径との
比を１〜１０の範囲としたのは、１未満となるのは凝集
粒子径が１次粒子径より大きくなることを示し、これは
理論上ありえない数値だからである。一方、１０以下と
したのは、本発明者等の検討から１０以上となると分散
性が悪化し、研摩装置や研摩材の溶媒への分散処理に配
慮が必要となるからである。特に、３以下とすることで
分散性が特に良好となり、簡易な分散機によってもすみ
やかに分散可能である。The ratio of the primary particle size to the aggregated particle size is set to be in the range of 1 to 10 when less than 1 indicates that the aggregated particle size is larger than the primary particle size. Is a theoretically impossible number. On the other hand, the reason why it is set to 10 or less is that dispersibility deteriorates when it becomes 10 or more based on the study by the present inventors, and it is necessary to consider the dispersion treatment of the polishing apparatus and the polishing agent in the solvent. In particular, when it is 3 or less, the dispersibility becomes particularly good, and it is possible to disperse quickly even with a simple disperser.
【００１８】本発明にかかるセリウム系研摩材は、溶媒
に対する分散性に優れ、溶媒に速く分散して均一なスラ
リーとすることができ、且つ、その分散状態を長時間維
持できる。これにより、一定のスラリー濃度での研摩が
可能となり、傷のない高精度の研摩面を形成することが
できる。また、研摩装置の閉塞、研摩速度の不安定化も
抑制することができる。The cerium-based abrasive according to the present invention has excellent dispersibility in a solvent, can be rapidly dispersed in the solvent to form a uniform slurry, and can maintain the dispersed state for a long time. As a result, polishing can be performed with a constant slurry concentration, and a highly accurate polished surface without scratches can be formed. Further, it is possible to prevent the polishing device from being blocked and the polishing speed from becoming unstable.
【００１９】一方、この１次粒子径及び凝集粒子径は研
摩材そのものの特性である。したがって、これらの値を
求め、更にそれらの関係を検討することはセリウム系研
摩材そのものの特性から分散性を評価するものである。
そこで、本発明者等は、本願第２の発明として、酸化セ
リウムを主成分としたセリウム系研摩材の溶媒に対する
分散性の評価方法であって、ＢＥＴ法と、空気透過法と
の２種類の測定法による粒子径を求め、両者の比を算出
する過程を含むセリウム系研摩材の分散性の評価方法と
した。本発明に係る評価方法によれば、従来のレーザー
回折法とはことなり、研摩材そのものの分散性を直接的
に評価することができ、研摩材スラリーとしたときの分
散状況を評価することができる。On the other hand, the primary particle size and the agglomerated particle size are characteristics of the abrasive itself. Therefore, obtaining these values and further studying their relationship is to evaluate the dispersibility from the characteristics of the cerium-based abrasive itself.
Therefore, the inventors of the present invention, as a second invention of the present application, are a method for evaluating the dispersibility of a cerium-based abrasive containing cerium oxide as a main component in a solvent. The method was used to evaluate the dispersibility of the cerium-based abrasive including the process of obtaining the particle size by the measurement method and calculating the ratio of the two. According to the evaluation method of the present invention, unlike the conventional laser diffraction method, it is possible to directly evaluate the dispersibility of the abrasive material itself, and it is possible to evaluate the dispersion state of the abrasive material slurry. it can.
【００２０】本発明に係る分散性に優れた研摩材の製造
においては、研摩材を構成する研摩粒子について、微小
粒子の含有量を低減し粒径分布を極力均一とすることが
必要である。微小粒子は表面エネルギーの関係から、他
の平均的な粒径の研摩粒子に吸着し易いために凝集粒子
の割合を上昇させると共に凝集粒子径も大きくなる。そ
して、このような微小粒子を多く含有する研摩材は分散
性に劣ることとなる。従って、本発明に係る研摩材を製
造するためには、従来のセリウム系研摩材の製造工程に
対して所定の配慮が必要である。In the production of the abrasive having excellent dispersibility according to the present invention, it is necessary to reduce the content of fine particles in the abrasive particles constituting the abrasive to make the particle size distribution as uniform as possible. Due to the surface energy, the fine particles are more likely to be adsorbed on the abrasive particles having other average particle diameters, so that the ratio of the agglomerated particles is increased and the agglomerated particle diameter is increased. Then, the abrasive containing a large amount of such fine particles has poor dispersibility. Therefore, in order to manufacture the abrasive according to the present invention, it is necessary to give a certain consideration to the manufacturing process of the conventional cerium-based abrasive.
【００２１】ここで、セリウム系研摩材の一般的な製造
方法としては、炭酸希土、酸化希土等の原料を粉砕し、
必要に応じて化学的処理を行なった後、これを焙焼し
て、粉砕後分級により所望の粒径の研摩材とするもので
ある。そして、本発明に係るセリウム系研摩材を製造す
るためには、この従来の製造工程において、粉砕工程、
焙焼工程、分級工程のそれぞれにおいて配慮が必要であ
り、特に焙焼後の粉砕工程、分級工程が重要となる。Here, as a general method for producing a cerium-based abrasive, raw materials such as rare earth carbonate and rare earth oxide are pulverized,
A chemical treatment is carried out if necessary, and then this is roasted, crushed and classified to obtain an abrasive having a desired particle size. Then, in order to manufacture the cerium-based abrasive according to the present invention, in the conventional manufacturing process, a crushing step,
Care must be taken in each of the roasting process and classification process, and especially the crushing process and classification process after roasting are important.
【００２２】まず、原料の粉砕工程においては、原料を
スラリー化して粉砕する湿式粉砕を採用することが必要
である。湿式粉砕は乾式粉砕よりも均一な粉砕を行なう
ことができることから、湿式粉砕の適用により原料粒子
の粒径分布を均一とすることができるからである。First, in the step of pulverizing the raw material, it is necessary to employ wet pulverization in which the raw material is slurried and pulverized. This is because the wet crushing can perform more uniform crushing than the dry crushing, and thus the particle size distribution of the raw material particles can be made uniform by applying the wet crushing.
【００２３】また、焙焼工程においては焙焼炉の形式に
ついての配慮が必要となる。即ち、焙焼工程において静
置型の焙焼炉を適用すると、焙焼が不均一に行なわれ研
摩材原料の焼結にばらつきが生じるため研摩粒子の粒径
が不均一となる。そこで、ロータリーキルン等の回転式
の焙焼炉を適用することにより、原料を攪拌しつつ焙焼
を行ない均一に焙焼し、焙焼後原料粒子のばらつきを抑
制して研摩材の粒径を揃えることができる。In the roasting process, it is necessary to consider the type of roasting furnace. That is, when a stationary roasting furnace is applied in the roasting step, roasting is unevenly carried out and the sintering of the abrasive raw material varies, so that the particle size of the abrasive particles becomes non-uniform. Therefore, by applying a rotary roasting furnace such as a rotary kiln, the raw materials are stirred and roasted uniformly to suppress the variation of the raw material particles after roasting, and to make the abrasive particles uniform in particle size. be able to.
【００２４】一方、焙焼後の工程である粉砕工程、分級
工程は、本発明に係るセリウム系研摩材を製造にあたっ
て特に重要な工程である。焙焼後の粉砕工程は、焙焼に
よって生じる研摩材原料の異常粒成長を分級前に解砕す
ることが必要だからである。また、分級処理について
は、最終的な研摩材粒子の粒径分布を均一なものに調整
するためには、分級は必須の工程だからである。On the other hand, the crushing step and the classifying step, which are the steps after roasting, are particularly important steps in producing the cerium-based abrasive according to the present invention. This is because the crushing step after roasting requires crushing abnormal grain growth of the abrasive raw material caused by roasting before classification. Also, regarding the classification treatment, classification is an essential step in order to adjust the particle size distribution of the final abrasive particles to be uniform.
【００２５】そして、上述のように本発明に係るセリウ
ム系研摩材を製造するためには、更に、その形式にも配
慮が必要である。即ち、これら焙焼後の粉砕処理及び分
級処理は、いずれも乾式にて行なうのが好ましい。湿式
にて粉砕、分級を行なうとその後に乾燥工程が必要とな
るが、この乾燥時に研摩材に乾燥凝集が生じ研摩材の分
散性が悪化することとなるからである。Further, in order to manufacture the cerium-based abrasive according to the present invention as described above, it is necessary to consider the type thereof. That is, it is preferable that both the pulverization treatment and the classification treatment after roasting are performed by a dry method. This is because if pulverization and classification are carried out by a wet method, a drying step is required after that, but during this drying, the abrasive material is dried and agglomerated to deteriorate the dispersibility of the abrasive material.
【００２６】また、分級前の粉砕処理については、ボー
ルミル、サンドミル、スタンプミルのように圧縮型の粉
砕機を適用した場合、粒子同士の間から空気を押出して
粒子同士を密着させる形式の粉砕は研摩材の分散性を考
慮すれば適当ではなく、アトマイザー、バンタムミル、
ジェットミルのような衝撃型の粉砕機により対象物に空
気を供給しながら粉砕する形式の方が好ましい。これら
衝撃型の粉砕機によれば、粒子同士の間に空気層を保持
させることができ、研摩材としたときの凝集性を確保す
ることができるからである。Regarding the crushing treatment before classification, when a compression type crusher such as a ball mill, a sand mill or a stamp mill is applied, air is extruded from between the particles to bring the particles into close contact with each other. Not suitable considering the dispersibility of the abrasive, atomizer, bantam mill,
It is preferable to use an impact type crusher such as a jet mill to crush the object while supplying air to the object. This is because these impact type pulverizers can hold an air layer between the particles and ensure the cohesiveness when used as an abrasive.
【００２７】尚、粉砕された焙焼後研摩材原料の分級
は、可能な限り粉砕直後に行なうのが好ましい。従っ
て、粉砕機と分級機とが複合化されている装置（このよ
うな複合化された装置の例として、ターボミル（ターボ
工業（株）製）とエルボージェット（日鉄鉱業（株）
製）との組合せ等がある）の適用が好適である。It is preferable to classify the crushed raw material for abrasives after roasting as much as possible immediately after crushing. Therefore, a device in which a crusher and a classifier are combined (as an example of such a combined device, a turbo mill (manufactured by Turbo Industry Co., Ltd.) and an elbow jet (Nittetsu Mining Co., Ltd.)
It is suitable to apply the above).
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
比較例と共に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described together with comparative examples.
【００２９】第１実施形態：ＴＲＥＯ（全希土酸化物）
含有量７２重量％、ＴＲＥＯ中の酸化セリウム含有量５
０重量％、フッ素含有量が５重量％のバストネサイト精
鉱５ｋｇと純水５ｌとを、湿式ボールミルにて４時間粉
砕し、平均粒径（マイクロトラック法Ｄ５０（累積５０
％粒径）１μｍの粉体からなるスラリーとした。そして
このスラリーを濾過してケーキを得た。 First Embodiment : TREO (all rare earth oxide)
72 wt% content, cerium oxide content in TREO 5
5 kg of bastnaesite concentrate having 0% by weight and 5% by weight of fluorine and 5 l of pure water were pulverized with a wet ball mill for 4 hours to obtain an average particle size (Microtrack method D50 (cumulative 50
The slurry was made of powder having a particle size of 1 μm. Then, this slurry was filtered to obtain a cake.
【００３０】次に、このケーキを乾燥後、８００℃にて
４時間、ロータリーキルンで焙焼した。そして、焙焼後
の原料を乾式の衝撃型粉砕機（ハンマーミル）にて粉砕
し、更に、乾式の風力分級機（製品名：ワイエムマイク
ロカット、安川電機社製）にて分級して３μｍ以上の粗
大粒子を除去することでセリウム系研摩材とした。Next, the cake was dried and then roasted in a rotary kiln at 800 ° C. for 4 hours. Then, the raw material after roasting is crushed by a dry impact type crusher (hammer mill), and further classified by a dry wind classifier (product name: YM Microcut, manufactured by Yasukawa Electric Co., Ltd.) to 3 μm or more. The coarse particles were removed to obtain a cerium-based abrasive.
【００３１】この第１実施形態に係る研摩材について、
粒径分布を測定した所、平均粒径が０．９４μｍ、マイ
クロトラック法Ｄ１０（累積１０％粒径）が０．３６μ
ｍであった。Regarding the abrasive according to the first embodiment,
When the particle size distribution was measured, the average particle size was 0.94 μm, and the Microtrack method D10 (cumulative 10% particle size) was 0.36 μm.
It was m.
【００３２】第２実施形態：本実施形態では、第１実施
形態と同様の原料を用い、原料粉砕の時間を２時間と
し、焙焼温度を９５０℃としてセリウム系研摩材を製造
した。また、焙焼後の原料の衝撃型粉砕機としてピンミ
ルを用いた。その他の製造条件は第１実施形態と同様と
した。 Second Embodiment : In this embodiment, the same raw material as in the first embodiment is used, the raw material crushing time is set to 2 hours, and the roasting temperature is set to 950 ° C. to produce a cerium-based abrasive. A pin mill was used as an impact type crusher for the raw material after roasting. The other manufacturing conditions were the same as those in the first embodiment.
【００３３】この第２実施形態に係る研摩材について、
粒径分布を測定した所、平均粒径が２．０４μｍ、マイ
クロトラック法Ｄ１０（累積１０％粒径）が０．４μｍ
であった。Regarding the abrasive according to the second embodiment,
When the particle size distribution was measured, the average particle size was 2.04 μm, and the Microtrack method D10 (cumulative 10% particle size) was 0.4 μm.
Met.
【００３４】第３実施形態：本実施形態では、原料とし
て酸化希土を使用した。この酸化希土は、炭酸希土を焙
焼して製造されたものであり、ＴＲＥＯ９９重量％、Ｔ
ＲＥＯ中の酸化セリウム含有量６０重量％の組成を有す
る。そして、この酸化希土５ｋｇと水５ｌとを混合し、
このスラリーを湿式ボールミルにて６時間粉砕し、平均
粒径１μｍの粉体からなるスラリーとした。 Third Embodiment : In this embodiment, rare earth oxide is used as a raw material. This rare earth oxide is produced by roasting rare earth carbonate, and contains 99% by weight of TREO and T
It has a composition with a cerium oxide content of 60% by weight in REO. Then, 5 kg of this rare earth oxide and 5 l of water are mixed,
This slurry was pulverized with a wet ball mill for 6 hours to obtain a slurry made of powder having an average particle size of 1 μm.
【００３５】次に、このスラリーをろ過、乾燥後、８５
０℃にて４時間、ロータリーキルンで焙焼した。そし
て、焙焼後の原料を、乾式の衝撃型粉砕機（ジェットミ
ル）にて粉砕し、乾式風力分級機にて分級することでセ
リウム系研摩材とした。Next, this slurry is filtered and dried, and then 85
Roasted in a rotary kiln for 4 hours at 0 ° C. Then, the raw material after roasting was crushed by a dry impact type crusher (jet mill) and classified by a dry air classifier to obtain a cerium-based abrasive.
【００３６】この第３実施形態に係る研摩材について、
粒径分布を測定した所、平均粒径が１．０９μｍ、マイ
クロトラック法Ｄ１０（累積１０％粒径）が０．３７μ
ｍであった。Regarding the abrasive according to the third embodiment,
When the particle size distribution was measured, the average particle size was 1.09 μm, and the Microtrack method D10 (cumulative 10% particle size) was 0.37 μm.
It was m.
【００３７】第４実施形態：本実施形態では、第２実施
形態と同様に原料として酸化希土を用い、原料粉砕の時
間を５時間とし、焙焼温度を１０００℃としてセリウム
系研摩材を製造した。その他の製造条件は第２実施形態
と同様とした。 Fourth Embodiment : In this embodiment, as in the second embodiment, rare earth oxide is used as a raw material, the pulverization time of the raw material is 5 hours, and the roasting temperature is 1000 ° C. to produce a cerium-based abrasive. did. The other manufacturing conditions were the same as those in the second embodiment.
【００３８】この第４実施形態に係る研摩材について、
粒径分布を測定した所、平均粒径が１．２１μｍ、マイ
クロトラック法Ｄ１０（累積１０％粒径）が０．３８μ
ｍであった。Regarding the abrasive according to the fourth embodiment,
When the particle size distribution was measured, the average particle size was 1.21 μm, and the Microtrack method D10 (cumulative 10% particle size) was 0.38 μm.
It was m.
【００３９】第５実施形態：本実施形態では、原料とし
て炭酸希土を使用した。炭酸希土５ｋｇと水５ｌとを混
合し、このスラリーをビーズミルにて６時間粉砕し、平
均粒径０．３μｍの粉体からなるスラリーとした。 Fifth Embodiment : In this embodiment, rare earth carbonate is used as a raw material. 5 kg of rare earth carbonate and 5 l of water were mixed, and this slurry was pulverized with a bead mill for 6 hours to obtain a slurry composed of powder having an average particle size of 0.3 μm.
【００４０】次に、このスラリーをろ過、乾燥後、１０
００℃にて４時間、ロータリーキルンで焙焼した。そし
て、焙焼後の原料を、第１実施形態と同様、乾式の衝撃
型粉砕機（ハンマーミル）にて粉砕し、更に、乾式の風
力分級機にて分級してセリウム系研摩材とした。Next, this slurry was filtered and dried, and then 10
Roasted in a rotary kiln for 4 hours at 00 ° C. Then, the raw material after roasting was crushed by a dry impact crusher (hammer mill) as in the first embodiment, and further classified by a dry air classifier to obtain a cerium-based abrasive.
【００４１】この第５実施形態に係る研摩材について、
粒径分布を測定した所、平均粒径が０．４μｍ、マイク
ロトラック法Ｄ１０（累積１０％粒径）が０．２５μｍ
であった。Regarding the abrasive according to the fifth embodiment,
When the particle size distribution was measured, the average particle size was 0.4 μm, and the Microtrack method D10 (cumulative 10% particle size) was 0.25 μm.
Met.
【００４２】比較例１：上記実施形態に対する比較とし
て、第１実施形態と同様のバストネサイト精鉱を原料と
し、焙焼後の粉砕工程を衝撃型粉砕機から圧縮型粉砕機
（サンドミル）による粉砕に変更してセリウム系研摩材
を製造した。その他の原料粉砕工程、焙焼工程の条件は
第１実施形態と同様とした。 Comparative Example 1 : As a comparison with the above embodiment, the same bastnaesite concentrate as in the first embodiment was used as a raw material, and the crushing process after roasting was changed from an impact crusher to a compression crusher (sand mill). A cerium-based abrasive was manufactured by changing to crushing. The conditions of the other raw material crushing process and roasting process were the same as those in the first embodiment.
【００４３】この比較例に係る研摩材について、粒径分
布を測定した所、平均粒径が０．９２μｍ、マイクロト
ラック法Ｄ１０（累積１０％粒径）が０．３３μｍであ
った。When the particle size distribution of the abrasive material according to this comparative example was measured, the average particle size was 0.92 μm, and the Microtrack method D10 (cumulative 10% particle size) was 0.33 μm.
【００４４】比較例２：この比較例では、第１実施形態
と同様のバストネサイト精鉱を原料とし、分級工程を変
更してセリウム系研摩材を製造した。その他の原料粉砕
工程、焙焼工程の条件は第１実施形態と同様とした。こ
こでの分級工程は、湿式の分級であり次のような工程に
より行なった。まず、焙焼後の粉砕が終了した研摩材原
料粉末にヘキサメタリン酸ナトリウム０．１ｗｔ％水溶
液を添加し十分攪拌してスラリーとした。このときのヘ
キサメタリン酸ナトリウム水溶液の添加量は、研摩材原
料粉末１００ｇに対してヘキサメタリン酸ナトリウム水
溶液を７００ｍｌとした。そして、このスラリーを９０
分間静置してスラリーの下側１００ｍｌに相当する部分
を残してスラリーの上側をサイホンで分離除去した。こ
の分離した上側のスラリーについて粒度分布測定を行な
ったところ、３μｍ以上の粒子が存在しないことが確認
された。そして、この上側のスラリーに水を加えて静置
して、ヘキサメタリン酸ナトリウムを傾斜によって洗
浄、除去した。最後に、このようにして得られたスラリ
ーを１２０℃で乾燥して研摩材粉末とした。 Comparative Example 2 : In this comparative example, the same bastnasite concentrate as in the first embodiment was used as the raw material, and the classification process was changed to produce a cerium-based abrasive. The conditions of the other raw material crushing process and roasting process were the same as those in the first embodiment. The classification step here is wet classification and was performed by the following steps. First, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was added to the abrasive raw material powder that had been crushed after roasting, and sufficiently stirred to obtain a slurry. At this time, the amount of the sodium hexametaphosphate aqueous solution added was 700 ml of the sodium hexametaphosphate aqueous solution per 100 g of the abrasive raw material powder. Then, this slurry is mixed with 90
The mixture was allowed to stand for a minute, and the upper side of the slurry was separated and removed with a siphon, leaving a portion corresponding to 100 ml of the lower side of the slurry. When the particle size distribution of the separated upper slurry was measured, it was confirmed that particles of 3 μm or more did not exist. Then, water was added to the slurry on the upper side and the mixture was allowed to stand still, and sodium hexametaphosphate was washed and removed by a gradient. Finally, the slurry thus obtained was dried at 120 ° C. to obtain an abrasive powder.
【００４５】この比較例２に係る研摩材について、粒径
分布を測定したところ、平均粒径が０．９６μｍ、マイ
クロトラック法Ｄ１０（累積１０％粒径）が０．３７μ
ｍであった。The particle size distribution of the abrasive according to Comparative Example 2 was measured. The average particle size was 0.96 μm, and the microtrack method D10 (cumulative 10% particle size) was 0.37 μm.
It was m.
【００４６】以上の第１〜第５実施形態及び比較例１、
２において製造したセリウム系研摩材について、ＢＥＴ
法、空気透過法（ブレーン法）により粒子径を求めた。
その結果を表１に示すが、この結果からわかるように、
第１〜第４実施形態に係るセリウム系研摩材のＢＥＴ法
により測定される粒子径（ＤＮ）と、空気透過法により
測定される粒子径（ＤＡ）との比（ＤＡ/ＤＮ）はいず
れも１０未満であり、比較例に係るＤＡ/ＤＮは１０を
超えるものとなっている。The above-mentioned first to fifth embodiments and comparative example 1,
BET on the cerium-based abrasive produced in No. 2
And the air permeation method (Blaine method) were used to determine the particle size.
The results are shown in Table 1. As can be seen from these results,
The ratio (D A / D N ) of the particle diameter (D N ) of the cerium-based abrasive according to the first to fourth embodiments, measured by the BET method, and the particle diameter (D A ) measured by the air permeation method. ) Is less than 10, and D A / D N according to the comparative example is more than 10.
【００４７】[0047]
【表１】 [Table 1]
【００４８】そして、これらのセリウム系研摩材につい
て、スラリー化した際の分散性の評価、ガラス材料を研
摩したときの研摩値の安定性を検討した。With respect to these cerium-based abrasives, the dispersibility when slurried and the stability of the polishing value when the glass material was polished were examined.
【００４９】分散性評価は、製造されたセリウム系研摩
材１０ｇと純水９０ｇとを三角フラスコに入れ１分間手
で激しく振り混ぜてスラリーとし、このスラリーを１０
０ｍｌのガラス製メスシリンダーに移して静置し、沈降
中のスラリーを観察しつつ静置後５分間経過したところ
で、メスシリンダーの底に沈殿している未分散粒子の有
無を評価することで判断した。To evaluate the dispersibility, 10 g of the produced cerium-based abrasive and 90 g of pure water were placed in an Erlenmeyer flask and shaken vigorously by hand for 1 minute to form a slurry.
Transfer to a 0 ml glass graduated cylinder and let it stand still. Observe the slurry during settling, and after 5 minutes of standing, judge by evaluating the presence of undispersed particles that have settled at the bottom of the graduated cylinder. did.
【００５０】また、研摩値の安定性は、１０重量％研摩
材スラリーでガラス材料（ガラス組成：ＢＫ７）を５枚
研摩し、研摩前後のガラスの重量から研摩による重量減
を求めこれを研摩値とし研摩値のバラツキ（研摩値の最
大値と最小値の差）の有無により判定した。具体的に
は、研摩値の最大値と最小値の差が、研磨値の平均値の
１０％以下であれば安定、１０％超であれば不安定と判
定した。また、ガラス材料の研摩条件は、研摩材スラリ
ーを５００ｍｌ／ｍｉｎの速度で供給し、研摩面に対す
る圧力を１００ｇ／ｃｍ２に設定して研摩機の回転数を
１００ｒｐｍとして研摩時間を１０分間とした。研摩後
のガラス材料は、純水で洗浄し無塵状態で乾燥させた。Further, the stability of the polishing value is obtained by polishing five glass materials (glass composition: BK7) with a 10% by weight polishing slurry, and determining the weight loss due to polishing from the weight of the glass before and after polishing. The judgment was made based on the presence or absence of variation in polishing value (difference between maximum and minimum polishing values). Specifically, if the difference between the maximum and minimum polishing values was 10% or less of the average polishing value, it was determined to be stable and if the difference was more than 10%, it was determined to be unstable. The polishing conditions of the glass material were as follows: the polishing slurry was supplied at a rate of 500 ml / min, the pressure on the polishing surface was set to 100 g / cm 2 , the polishing machine rotation speed was 100 rpm, and the polishing time was 10 minutes. . The glass material after polishing was washed with pure water and dried without dust.
【００５１】各セリウム系研摩材の分散性の評価結果、
及び、研摩値の安定性を評価結果を表２に示す。Evaluation results of dispersibility of each cerium-based abrasive,
Table 2 shows the evaluation results of the stability of the polishing value.
【００５２】[0052]
【表２】 [Table 2]
【００５３】これらの結果から、ＤＡ/ＤＮの値が１０
未満である第１〜第５実施形態に係るセリウム系研摩材
は、スラリーとしたときの分散性にも優れ、また、安定
した研摩値を得ることが確認された。これに対し、ＤＡ
/ＤＮの値が１０を超える比較例に係るセリウム系研摩
材には、未分散の研摩材粒子の存在が確認され、それに
より研摩値も不安定であった。From these results, the value of D A / D N is 10
It was confirmed that the cerium-based abrasives according to the first to fifth embodiments, which are less than the above, also have excellent dispersibility when made into a slurry and that a stable polishing value is obtained. On the other hand, D A
/ D cerium-based abrasive values according to the comparative example exceeded 10 N is confirmed the presence of abrasive particles of undispersed is thereby was unstable also grindability.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るセリ
ウム系研摩材は、分散性に優れ、溶媒と混合した際にす
みやかに均一なスラリーとすることができる。そして、
この分散状態を維持することができる。また、本発明に
係るセリウム系研摩材の評価方法は、その分散性につい
て、乾燥状態の研摩材から簡易に評価できる。As described above, the cerium-based abrasive according to the present invention is excellent in dispersibility, and when mixed with a solvent, can be quickly made into a uniform slurry. And
This dispersed state can be maintained. Further, in the method for evaluating a cerium-based abrasive according to the present invention, the dispersibility can be easily evaluated from a dry abrasive.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 広幸 東京都品川区大崎１丁目11番１号 三井金 属鉱業株式会社機能材料事業本部レアメタ ル事業部内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 DA02 DA17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroyuki Watanabe 1-11-1 Osaki, Shinagawa-ku, Tokyo Mitsui Kin Rare Meta, Functional Materials Business Group, Genus Mining Co., Ltd. Within the business unit F-term (reference) 3C058 AA07 DA02 DA17
Claims (2)
研摩材において、 ＢＥＴ法により測定される研摩粒子の粒子径（ＤＮ）
と、空気透過法により測定される研摩粒子の粒子径（Ｄ
Ａ）との間に下記関係が成立するセリウム系研摩材。 【数１】 1. In a cerium-based abrasive containing cerium oxide as a main component, the particle diameter (D N ) of the abrasive particles measured by the BET method.
And the particle size of the abrasive particles (D
A cerium-based abrasive having the following relationship with A ). [Equation 1]
摩材の溶媒に対する分散性の評価方法であって、 ＢＥＴ法と、空気透過法との２種類の測定法による粒子
径を求め、両者の比を算出する過程を含むセリウム系研
摩材の分散性の評価方法。2. A method for evaluating the dispersibility of a cerium-based abrasive containing cerium oxide as a main component in a solvent, wherein the particle size is obtained by two types of measurement methods, a BET method and an air permeation method, and A method for evaluating the dispersibility of a cerium-based abrasive including the step of calculating the ratio.
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| JP2002061694A JP2003261861A (en) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | Cerium-based abrasive material and evaluation method for dispersibility thereof |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005114177A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-12-01 | Seimi Chemical Co., Ltd. | Method for evaluating quality of abrasive particles, method for polishing glass and abrasive composition for polishing glass |
| JPWO2005110679A1 (en) * | 2004-05-19 | 2008-03-21 | 日産化学工業株式会社 | Polishing composition |
-
2002
- 2002-03-07 JP JP2002061694A patent/JP2003261861A/en active Pending
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| CN1957253B (en) * | 2004-05-20 | 2011-06-01 | 清美化学股份有限公司 | Method for evaluating quality of abrasive particles, method for polishing glass and abrasive composition for polishing glass |
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