JP3600725B2

JP3600725B2 - セリウム系研摩材の製造方法

Info

Publication number: JP3600725B2
Application number: JP07528798A
Authority: JP
Inventors: 秀彦山▲崎▼; 英男黒田
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JPH11269455A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセリウム系研摩材の製造方法に関し、詳しくは異常な粒成長を抑制し、切削性が改善されると共に、良好な仕上げ面が得られるセリウム系研摩材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、様々な用途にガラス材料が用いられている。この中で特に光ディスクや磁気ディスク用ガラス基板、アクティブマトリックス型ＬＣＤ、液晶ＴＶ用カラーフィルター、時計、電卓、カメラ用ＬＣＤ、太陽電池等のディスプレイ用ガラス基板、ＬＳＩフォトマスク用ガラス基板、あるいは光学用レンズ等のガラス基板や光学用レンズ等においては、高精度に表面研摩することが要求されている。
【０００３】
従来、これらのガラス基板の表面研摩に用いられている研摩材としては、希土類酸化物、特に酸化セリウムを主成分とする研摩材が用いられている。その理由は、酸化セリウムは、ガラスの研摩において酸化ジルコニウムや二酸化ケイ素に比べて研摩効率が数倍優れているという利点からである。
【０００４】
この酸化セリウムを主成分とする研摩材の切削性を向上させるために種々の提案がなされている。例えば、研摩材原料をより高い温度で焙焼したり、研摩材原料をフッ酸等で前処理した後、高い温度で焙焼したり（特開平９−１８３９６６号公報）、さらには研摩材原料にホウ酸（特公昭３９−１４８８号公報）やアルミナ（特公昭３９−２９５９６号公報）、シリカ等を添加後、焙焼し、それぞれガラス用研摩材を製造している。
【０００５】
しかし、焙焼温度が高くなるにつれて、研摩材原料中に含まれるアルカリ金属及びアルカリ土類金属や前処理で加えたフッ酸等の添加物の影響で、異常粒成長が促進され、局在化した粗大粒子が形成され、研摩材中に粗大粒子が混入してしまうという問題が生じる。
【０００６】
このような研摩材を用いてガラスの研摩を行った場合、切削性の改善にはある程度効果はあるが、粗大粒子のためにガラス面にキズが発生し、良好な仕上げ面は得られず、液晶用ガラスやハードディスク用ガラス等の電子材料向けの精度を要求されるガラスへの研摩には適するものではなかった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、切削性が改善されると共に、傷の少ない良好な仕上げ面が得られるセリウム系研摩材の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、検討の結果、研摩材原料を鉱酸で処理し、さらにフッ化アンモニウムで処理した後、焙焼することによって上記目的が達成し得ることを知見した。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、セリウム含有希土類原料（但しバストネサイトを除く）を鉱酸処理し、次いでフッ素濃度が５〜６０ｇ／ｌであるフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）で処理した後、焙焼することを特徴とするセリウム系研摩材の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられるセリウム含有希土類原料としては、酸化希土等が挙げられる。酸化希土は希土類原料の炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩等を焼成することによって、混合希土酸化物として得られる。
【００１１】
本発明では、このセリウム含有希土類原料は粉砕され、所定粒径とされたものを使用する。粉砕は湿式ボールミル等で行われ、その平均粒径は０．５〜３μｍが好ましい。
【００１２】
次に、この粉砕されたセリウム含有希土類原料を鉱酸で処理する。鉱酸としては塩酸、硫酸、硝酸等が例示され、その濃度は０．１〜２規定程度である。このように希土類原料を鉱酸処理することによって、焙焼工程において粒成長の原因となるカルシウム、ナトリウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属等の不純物を溶解除去し、異常粒成長を起こりにくくすることができる。
【００１３】
本発明では、この鉱酸処理されたセリウム含有希土類原料スラリーをフッ化アンモニウムで処理する。このようにフッ化反応のゆるやかなフッ化アンモニウムで処理することによって、原料中にフッ素源を均一に分布させることができ、より低温度の焙焼温度で均一な粒成長を促進することができるので、研摩材中に異常な粗大粒子をもつことがなく、高精度の表面仕上りが可能で、しかも高切削性の研摩材を得ることができる。
【００１４】
また添加するフッ素の量を調整することで、粒成長の度合いを制御でき、切削性を調整できるので、荒仕上げから最終仕上げに至る高精度研摩材を製造することができる。フッ素濃度は５〜６０ｇ／ｌとする。但し、処理に用いるフッ素源として、特開平９−１８３９６６号公報に記載されているようなフッ酸を用いるとセリウム含有希土類原料との反応性が激しく、そのために反応が局在化してしまうので、焙焼の際に部分的に異常粒成長を起こし、粗大粒子が研摩材中に混入し、研摩時の仕上り面に悪影響を与えるので好ましくない。
【００１５】
フッ化アンモニウムで処理されたセリウム含有希土類原料は濾過、乾燥された後、焙焼される。焙焼温度は６００〜１１００℃、好ましくは７００〜１０００℃、焙焼時間は１〜１０時間程度であり、例えば電気炉等が使用される。次いで、放冷、粉砕、分級して研摩材とする。この研摩材の平均粒径は０．４〜３．０μｍが好ましい。さらに、この研摩材中には、フッ素が０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１０重量％含有される。この焙焼温度及びフッ素含有量によって、研摩材の粒径を制御することができる。
【００１６】
本発明のセリウム系研摩材は、通常、水等の分散媒に分散させて５〜３０重量％程度のスラリーの状態で使用される。このような分散媒としては、水や水溶性有機溶媒が使用される。有機溶媒としてはアルコール、多価アルコール、アセトン、テトラヒドロフラン等が例示されるが、水が通常使用される。
【００１７】
本発明のセリウム系研摩材においては、高分子の有機分散剤を含有することが望ましい。このような有機分散剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等が例示される。このような有機分散剤を含有させることにより、研摩中の発泡を防止することができる。この有機分散剤の含有量は研摩材中に０．１〜０．８重量％であり、これを超えて含有させても使用効果がない。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説明する。
【００１９】
〔実施例１〕
全希土酸化物含量９８重量％、酸化セリウム含量５８重量％、カルシウム含量０．７重量％、ナトリウム含量０．１７重量％の組成からなる酸化物希土５ｋｇを湿式ボールミルで粉砕し、平均粒径１．０μｍの粉体とした。この粉体を鉱酸（濃度１規定の塩酸）で処理した後、フッ素含有量が７重量％となるように、フッ素濃度が１５ｇ／ｌのフッ化アンモニウム水溶液で処理した。次いで、濾過、乾燥し、９２０℃、２時間電気炉で焙焼し、放冷、粉砕、分級して研摩材を得た。この研摩材の平均粒径、比表面積、不純物品位（Ｃａ、Ｎａ）を表１に示す。また、得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図を図１に示す。
【００２０】
次に、得られた研摩材を水に溶解して濃度１０重量％のスラリーとした。このスラリー状研摩液を用いて平面パネル用ガラスを研摩し、研摩状態を評価した。評価は高速研摩機を用いて行い、切削値と表面仕上りで評価した。切削値は６５ｍｍφの平面パネル用ガラスを使用し、研摩圧力１５．７ｋｇ／ｃｍ^２で研摩し、その時の重量減を切削厚に換算した。表面仕上りは、傷の有無を光源３０万ルクスのハロゲンランプを用い、反射法にて評価した。その結果を表１に示す。
【００２１】
〔比較例１〕
鉱酸による処理及びフッ化アンモニウムによる処理に代えて、フッ素含有量が７重量％となるように、フッ素濃度が４５ｇ／ｌのフッ酸水溶液で処理した以外は、実施例１と同様にして研摩材を得た。この研摩材の平均粒径、比表面積、不純物品位（Ｃａ、Ｎａ）を表１に示す。また、この研摩材を用い、実施例１と同様にして研摩状態を評価した。その結果を表１に示す。また、得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図を図２に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１に示されるように、実施例１は比較例１に比べ、同一温度で焙焼を行っても、粒径及び比表面積の値から判るように、異常な粒成長が起こらない。また、実施例１は比較例１に比較して、切削性に優れ、かつ高精度の表面仕上りが可能である。このことは実施例１の研摩材は、異常に成長した粗大粒子が少なく、きめ細かい粒子から構成されるので、傷の少ない高精度の仕上り面が得られ、電子材料向けのガラス研摩には最適であることを示す。さらに、実施例１においては、フッ素が均一に分布しているので、より均一なＣｅＯＦ構造を取るので、上記したように、切削性も比較例１よりも優れている。また、図１と図２の対比からも、実施例１は比較例１に比して、異常に成長した粗大粒子が少ないことが分かる。
【００２５】
〔比較例２〕
セリウム含有希土類原料として、比較例１で用いた酸化希土に代えて、全希土酸化物含量７０重量％、酸化セリウム含量４０重量％、カルシウム含量１．３重量％の組成からなるバストネサイトを用いた以外は、比較例１と同様にして研摩材を得た。この研摩材の平均粒径、比表面積、不純物品位（Ｃａ、Ｎａ）を表２に示す。また、この研摩材を用い、研摩圧力を３１．４ｋｇ／ｃｍ²に変更した以外は、実施例１と同様にして研摩状態を評価した。その結果を表２に示す。また、得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図を図３に示す。
【００２６】
【表２】

【００２９】
〔比較例３〕
フッ素含有量を９重量％、焙焼温度を９４５℃と代えた以外は、比較例２と同様にして研摩材を得た。この研摩材の平均粒径、比表面積、不純物品位（Ｃａ、Ｎａ）を表３に示す。また、この研摩材を用い、実施例１と同様にして研摩状態を評価した。その結果を表３に示す。また、得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図を図４に示す。
【００３０】
【表３】

【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセリウム系研摩材の製造方法によって、粒子の異常成長が抑えられ、切削性が改善されると共に、ガラス面等に対して傷の少ない良好な仕上げ面が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１により得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図。
【図２】比較例１により得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図。
【図３】比較例２により得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図。
【図４】比較例３により得られた研摩剤のレーサー回折法による粒度分布図。

Claims

セリウム含有希土類原料（但しバストネサイトを除く）を鉱酸処理し、次いでフッ素濃度が５〜６０ｇ／ｌであるフッ化アンモニウムで処理した後、焙焼することを特徴とするセリウム系研摩材の製造方法。