JP4395049B2 - セリウム系研摩材及びセリウム系研摩材の製造方法 - Google Patents
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アルカリ金属化合物と研摩材原料とを水溶液中で混合し、ろ過することによりアルカリ金属化合物を添加する場合において、水酸化物の水溶液を適用すれば、ろ液中にアルカリ金属が残留せず、アルカリ金属を過剰に添加するおそれがないからである。また、水酸化物を適用することで、研摩速度の良好な研摩材を製造することができる。
この製造工程は、原料である炭酸希土について浸漬加熱粉砕及び仮焼を行いつつ、フッ素濃度調整は行わずに研摩材を製造した。この製造工程の概略を図1に示す。この製造工程により製造される研摩材は、後述の実施例1〜17、実施例24〜31、実施例33〜49、比較例1〜6、比較例8〜11、比較例15、16に該当する。
この製造工程は、原料である炭酸希土について浸漬加熱粉砕及び仮焼を行い、更にフッ素濃度の調整を行って研摩材を製造した。この製造工程の概略を図2に示す。この製造工程により製造される研摩材は、後述の実施例18〜20、比較例7に該当する。
この製造工程では、炭酸希土原料について、浸漬加熱粉砕、仮焼の一方又は双方を行わずに研摩材を製造した。フッ素濃度の調整は行っていない。この製造工程の概略を図3(a)〜(c)に示す。この製造工程により製造される研摩材は、後述の実施例21〜23に該当する。
この製造工程は、上述の特許文献1(実施例2)の内容に従って研摩材を製造するものである。この製造工程により製造される研摩材は、後述の比較例12、13に該当する。
この製造工程では、TREO 45重量%であり、酸化セリウム含有量99.9重量%、フッ素濃度0.1重量%未満、アルカリ金属濃度0.002重量%未満(いずれもTREO基準)の高純度炭酸セリウムを原料として用い、段落0031の後半で説明した製造方法にて研摩材を製造した。この製造工程の概略を図4に示す。この製造工程により製造される研摩材は、後述の実施例32、比較例14に該当する。
以上の製造工程により製造されたセリウム系研摩材について、D50の粒径、BET比表面積、粗大粒子含有量の測定を行い、更に、フッ素濃度、アルカリ金属(ナトリウム、カリウム、リチウム)濃度を測定した。そして、これら研摩材の研摩特性を評価すべく研摩試験を行った。
表3は、アルカリ金属濃度による研摩特性の評価結果を示している。まず、アルカリ金属濃度(ナトリウム濃度)を変化させつつ、焙焼温度を900℃と一定として製造された研摩材(実施例1〜9、比較例1〜3)についてみると、アルカリ金属濃度(ナトリウム濃度)の上昇に伴い、D50粒径、粗粒子含有率が増大し、BET表面積は減少している。そして、ナトリウム濃度の上昇に伴い、研摩速度は上昇する傾向があり、ナトリウム濃度が0.01重量%以上で急激に上昇している。一方、研摩傷評価については、ナトリウム濃度が低い程良好な結果を示している。比較例1、2で傷評価が良くないのは、研摩速度が低すぎるため、一旦傷が発生すると研摩により消すことができないため傷が残留してしまうことによる。
表4の中下部(実施例9、実施例26、27、比較例8、9)は、研摩材中の塩素濃度による評価結果を示すものである。この結果から、塩素濃度が増加するに従い、研摩速度が低下するのに加え、傷の発生も多くなる。従って、研摩材中の塩素濃度は、0.3重量%以下が好ましく、0.1重量%以下がより好ましいことが確認された。
表4の上部(実施例4、18〜20、比較例7)は、研摩材中のフッ素濃度による評価結果を示すものである。この結果から、フッ素濃度が増加するに従い、研摩速度の上昇がみられるが、反面、傷発生が多くなる。よって、研摩速度と傷とのバランスを考慮すれば、フッ素濃度は、0.5重量%以下(TREO基準)とすることが必要であり、0.2重量%以下(TREO基準)とが好ましく、0.1重量%以下(TREO基準)とがより好ましい。
表4の中上部(実施例4、21〜23)は、浸漬加熱粉砕、仮焼の有無による研摩特性を評価するものである。これらの研摩特性をみると、浸漬加熱粉砕及び仮焼は必ずしも必須の工程ではないことがわかる。但し、浸漬加熱粉砕を行うことで粗粒子の発生量が低減されており、研摩傷発生の抑制効果が確認され、また、仮焼の実施により研摩速度向上の効果が確認される。よって、両者を行うことが好ましい。
表4の中央部(実施例4、24、25)は、各種アルカリ金属化合物を添加して製造した研摩材の研摩特性を評価するものである。これらの研摩特性をみると、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムを用いた場合の効果はほぼ同等である。従って、アルカリ金属の種類による相違はさほどないといえる。尚、塩化ナトリウムを添加した場合には、研摩材中の素粒子含有率が高くなり、傷の発生が若干みられる。
表4の下部(実施例4、28〜31、比較例10、11)は、焙焼温度を種々変更して製造した研摩材の研摩特性を評価するものである。この表から、焙焼温度を高くすると、D50粒径、粗粒子含有率が増大し、BET表面積は減少している。そして、焙焼温度の上昇に伴い、研摩速度は上昇するが、傷の発生も多くなる。
表5の中央部(実施例33〜40、比較例15)は、焙焼温度を900℃と一定にし、酸化セリウム含有量を変化させた研摩材の評価結果を示す。この結果から、酸化セリウム含有量の上昇に伴い、D50粒径、粗粒子含有率が増大し、BET表面積は減少している。そして、酸化セリウム含有量の上昇に伴い、研摩速度は上昇する傾向があり、30重量%以上で急激に上昇している。一方、研摩傷評価については、酸化セリウム含有量が低く、粗粒子が少ない程、良好な結果を示している。比較例14で粗粒子が少ないにもかかわらず傷評価が良くないのは、研摩速度が低すぎるため、一旦傷が発生すると研摩により消すことができないことよる。
比較例12、13は、本発明に係る方法とは全く異なる方法で製造された研摩材であるが、その評価結果(表5最上部)を見るとわかるように研摩傷の発生がみられる上に、研摩速度もさほど高くないことが確認された。また、そもそも、この製造方法は、手間がかかり工業的とはいい難い。
実施例32、比較例14は、他の実施例に係る研摩材とは異なる原料、工程にて製造された研摩材である。その評価結果(表5上部)からわかるように、比較例14の研摩材は、研摩面精度が極めて良好な研摩材であるが、研摩速度が比較的低いという問題がある。そこで、実施例32は、研摩材にアルカリ金属を添加したものであるが、アルカリ金属の添加により、研摩速度の明確な改善が見られた。この際、良好な研摩面精度を損なうことはない。よって、アルカリ金属を含有させることは、かかる研摩材の研摩特性改善にも有効であることが確認された。
Claims (11)
- 炭酸希土からなる研摩材原料から製造され、酸化セリウムを全希土類酸化物(TREO)に対して30重量%〜99重量%含有し、TREOに対するフッ素濃度が0.5重量%以下であるセリウム系研摩材において、
ナトリウム、カリウム、リチウムからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属をTREOに対して合計で0.01〜3.0重量%含み、
更に、TREOに対する塩素濃度が0.3重量%以下であることを特徴とするセリウム系研摩材。 - フッ素濃度がTREOに対して0.1重量%以下である請求項1記載のセリウム系研摩材。
- ナトリウム、カリウム、リチウムからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属をTREOに対して合計で0.02〜1.0重量%含み、TREOに対する塩素濃度が0.1重量%以下である請求項1又は請求項2記載のセリウム系研摩材。
- アルカリ金属がナトリウムである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のセリウム系研摩材。
- 700〜1100℃の温度で焙焼される焙焼工程を経て製造された請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のセリウム系研摩材。
- 研摩材原料を焙焼する焙焼工程、該焙焼工程前に研摩材原料を粉砕する原料粉砕工程を有するセリウム系研摩材の製造方法において、
前記研摩材原料として、酸化セリウムをTREOに対して30重量%〜99重量%含有するセリウム系希土類炭酸塩を用い、
前記焙焼工程の前に、ナトリウム、カリウム、リチウムからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属のTREOに対する濃度が合計で0.01〜3.0重量%となるように、ナトリウム、カリウム、リチウムの化合物を少なくとも1種、研摩材原料に添加する工程を有し、
添加する前記ナトリウム、カリウム、リチウムの化合物として、塩素とアルカリ金属との重量比(塩素/アルカリ金属)が0.2以下である化合物を用いることを特徴とするセリウム系研摩材の製造方法。 - 添加するナトリウム、カリウム、リチウムの化合物として、塩素を構成元素として含まない化合物を用いる請求項6記載のセリウム系研摩材の製造方法。
- 焙焼前の研摩材原料を、乾燥基準の強熱減量が5〜25重量%となるように仮焼する工程を有する請求項6又は請求項7記載のセリウム系研摩材の製造方法。
- 原料中のナトリウム、カリウム、リチウムからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属のTREOに対する濃度が合計で0.02〜1.0重量%となるように、ナトリウム、カリウム、リチウムの化合物を少なくとも1種添加する請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載のセリウム系研摩材の製造方法。
- 焙焼工程前にナトリウムの化合物を添加する請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載のセリウム系研摩材の製造方法。
- 焙焼工程前に、研摩材原料を水を含む溶媒と混合して60〜100℃で加熱して、該研摩材原料を粉砕する請求項6〜請求項10のいずれか1項に記載のセリウム系研摩材の製造方法。
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