[发明专利]铈系研磨材料及铈系研磨材料的评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及以氧化铈为主成分的铈系研磨材料的评估方法和铈系研磨材料及其制造方法。

背景技术

以氧化铈(CeO₂)为主成分的铈系研磨材料被用于各种玻璃材料的研磨，特别是近年来，还用于硬盘等磁性记录媒体用玻璃、液晶显示器(LCD)的玻璃基板等电气电子产品的玻璃材料的研磨，其应用领域正不断扩大。

铈系研磨材料按氧化铈占全部稀土氧化物含量(以下称为TREO)的比例，分为高铈研磨材料(氧化铈含量70％以上)和低铈研磨材料(氧化铈含量50％左右)两类，其制造工艺没有很大差别，都是先对原料进行化学处理(湿法处理)，过滤干燥后焙烧，再经粉碎分级而制得。另外，作为原料，以前多半使用从被称为氟碳铈镧矿的稀土矿石中选出的氟碳铈镧矿的精矿石这样的天然原料。最近，使用以氟碳铈镧矿和较为廉价的中国产杂矿为原料的人工合成的氧化稀土或碳酸稀土为原料的情况正在增多。

铈系研磨材料之所以得到广泛应用是因为使用铈系研磨材料能得到高精度的研磨面，而且其切削性能很好，能在比较短的时间内研磨除去大量的玻璃材料。有关铈系研磨材料的研磨机理虽然还没有明确的定论，一般认为是铈系研磨材料中所含的氟成分起着重要作用。即，除了研磨材料一般具有的以氧化铈为主的研磨粒子的机械研磨作用之外，还具有化学研磨作用，即，研磨材料中所含的氟成分可与玻璃面反应，形成氟化物，促进玻璃表面的侵蚀。

如上所述，铈系研磨材料只有具备机械研磨作用和化学研磨作用两者的效果，才能发挥其优异的研磨特性。因此，衡量铈系研磨材料质量的标准，除了研磨材料一般要求的质量，即研磨离子的粒径均匀，不能存在会划出刮痕的粗大颗粒之外，还要求有适当的氟品位(浓度)。以往的铈系研磨材料都是通过适当控制氟化处理条件、焙烧温度、分级条件来控制氟含量和研磨粒子粒径，籍此提供优质的研磨材料。

但是，如果考虑到今后铈系研磨材料的需要，当然希望开发出比现有的研磨材料更好的研磨材料。特别是硬盘、LCD用玻璃基板等领域中，都在追求更加高密度化，因此，不仅要求能磨出极高精度的研磨面，还要求研磨材料具备较高的切削性能，且能以高速度完成研磨。

另外，氟化处理条件、焙烧温度、分级条件等目前都是靠经验来决定的，但它们之间的关系并不那么简单，尤其是把焙烧温度、分级条件这样的制造工艺作为标准是很难推定研磨特性的。因此，为了评估铈系研磨材料的研磨特性，要靠实际研磨玻璃材料，测定研磨值以及观察研磨面上有无刮痕产生等手段来进行，而实际研磨玻璃材料的研磨试验是很烦琐的。另外，仅从氟含量也不可能评估铈系研磨材料的研磨特性。由此可以认为，最好确立一种更简易的研磨材料的评估标准，这在从现有产品通过变更原料和制造条件来试制新型研磨材料时尤为必要。

本发明正是基于上述情况完成的发明，其目的是提供一种能形成高精度研磨面、切削性能更好的研磨材料及其制造方法。并且提供一种能够比较简单地评估铈系研磨材料的方法。

发明的揭示

本发明者为解决上述问题进行了各种研究，结果发现了铈系研磨材料的制造过程，特别是焙烧前后起因于氟的氧化铈结晶结构的变化。本发明者的研究结果表明，氧化铈含量在40％以上(TREO基准)的铈系研磨材料中的研磨粒子的结晶结构，因原料不同其结晶的形成过程不同，但在最终成为研磨材料时都是相同的。

以氧化稀土为原料的铈系研磨材料中的研磨粒子的结晶结构如下，即，焙烧前原料状态的氧化铈以铈结晶中固溶了La、Nd等稀土金属而形成的以化学式Ce_xLn_yO_z表示的氧化铈型立方晶(Ln表示含铈的稀土金属元素，x、y、z的关系满足关系式2x≤z≤2(x+y)，以下将氧化铈型立方晶称为氧化铈相。)的形式存在。另外，焙烧前原料状态的氟以与稀土金属化合生成的稀土类氟化物(LnF)的形式存在，该稀土类氟化物可以作为单独相存在，也可以固溶于氧化铈相的状态存在。

上述研磨材料原料由于焙烧而使作为单独相存在的稀土类氟化物被氧化，其一部分或全部转变成LnOF，与此同时，固溶于氧化铈相的稀土类氟化物也由于焙烧从氧化铈相释放出来，氧化后转变成LnOF。因此，焙烧后的研磨材料由固溶了稀土类氟化物的氧化铈(稀土类氟化物的固溶量因焙烧温度而异)、LnOF和稀土类氟化物组成。