JP5296539B2 - セリアを主材料としたガラス研磨組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セリアを主材料としたガラス研磨組成物およびその製造方法に関する。かかる組成物は、ガラスまたはそのような材料を研磨するために使用される。
ガラス工業において現在使用されている研磨組成物の中で、通常セリウムに基づくものが最もよく機能する。かかる組成物の製造または調製の様々な方法が知られている。例えば、前もって酸化されたセリウムが入っている希土類の硝酸塩溶液から、アンモニアを用いて水酸化セリウムを沈殿させることにより、セリウムを主材料とした研磨組成物を調製することが提案されている〔Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ， ８０， ５１６８８， （１９７４）〕。
研磨組成物の改良された調製方法は、米国特許４９４２６９７号に記載されている。それにより研磨組成物は、セリウムの沈殿およびセリウムと他の希土類との共沈殿により調製される。さらに、その方法は、沈殿の工程において、それぞれＦ、ＰＯ４、Ｂ２Ｏ３やそれらの組合せ等のような元素および化合物の添加を必要とする。共沈殿させた中間体の乾燥および焼成後、セリウム系酸化物が形成され、それは破砕および分類後、高い原料除去率を示す研磨組成物を生じる。米国特許４９４２６９７号の実施例１によれば、１％のＦを含んでいるセリウム酸化物（９９％）の組成物が得られる。約７０／３０の割合でセリウムおよびランタンを主材料としたその他の組成物の調製は、実施例１０以下に開示されている。その組成物もＦおよびＰＯ４を含んでいる。
かかる典型的な材料は、何年も前から商業規模で利用することが可能であり、商号ＣＥＲＯＸ １６５０で知られている。
共沈殿方法の欠点は、規定された希土類組成物を得るために、その方法中、ｐＨが厳密に管理されなければならないことである。例えば、米国特許４９４２６９７号の実施例で開示されている共沈殿の工程中の“ｐＨウインドウ”は、＋／−０．１のみである。
“４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｆ−ｅｌｅｍｅｎｔｓ”（マドリッド、２０００年９月１７−２１日）にて発表された論文“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｐｏｗｄｅｒｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｔ ＪＳＣ”、ＣＨＭＰ、Ｒｕｓｓｉａ（Ｋｏｓｙｎｋｉｎ ｅｔ ａｌ．著）において、５５３６７から５４４３９オングストローム（０．５５３６７から０．５４４３９ｎｍに対応）の範囲における結晶格子に対応する、Ｆ含有量が３−１３重量％の範囲にあるＦ含有セリウム化合物の結晶格子パラメーターが記載されている。著者は、化合物中のＦ含有量が６−８重量％である時、研磨能力の損失は最小限である、と主張する。
米国特許６５８５７８７号は、ＣｅＯ２を主材料とし、０．５−１０重量％のフッ素を含む０．５４４ｎｍから０．５６ｎｍの範囲にわたる格子定数を有する結晶からなる研磨剤を記載する。
かかる化合物の調製は、セリウム酸化物を出発原料として使用することが開示される。セリウム酸化物を原料として、ボールミル粉砕を受け、その後フッ化アンモニウム溶液で処理されたスラリーが調製される。乾燥および焼成後、追加の破砕工程が利用され、最終製品の所要の粒子径が作り出される。
かかる工程の欠点は、Ｆ−処理工程の前に分けて調製されなければならないセリウム系酸化物の追加の処理工程である。さらに、フッ化アンモニウム、すなわち有害な化学物質の多量の使用は、製品中のＦの最終濃度を達成するために避けることが出来ない。かかる処理工程において、Ｆは廃水のろ液中に見られ、さらなる精製の工程が必要である。
米国特許４９４２６９７号
米国特許６５８５７８７号
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ， ８０， ５１６８８， （１９７４）
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｐｏｗｄｅｒｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｔ ＪＳＣ"、ＣＨＭＰ、Ｒｕｓｓｉａ（Ｋｏｓｙｎｋｉｎ ｅｔ ａｌ．著）
セリアを主材料とした研磨粉末剤は世界中で使用されているという事実にもかかわらず、未だ製造ルートおよび粉末剤の研磨能力、特に原料除去率に関して改善する必要がある。
本発明は、原料除去率を改善したセリウム系酸化物の製造方法に関する問題を解決すること、特に、例えばＦ、ＰＯ４、またはそれらの組み合わせのような添加剤の同時添加と組み合わせた共沈殿工程を回避することを目的とする。その工程は、複合設備および過程の複雑な監視、例えば化学物質のスループットを正確に監視してｐＨを要求された厳密な枠内に維持することを要求する。
したがって、本発明の主要な目的は、改善された高い原料除去率を有する研磨組成物の調整方法を提供することである。本発明に係るセリアを主材料とした研磨組成物は、次の方法により製造することが出来る。その方法は、
（ａ）セリウム酸化物として全希土類酸化物（ＴＲＥＯ）に基づいて５０％から１００％の範囲に計算されるセリウム含有量である無機セリウム塩または水酸化セリウムを水性溶媒中に懸濁し、それにより水性懸濁液を得ること、
（ｂ）前記水性懸濁液を、ＨＦ、Ｈ３ＰＯ４、およびＨ２ＳＯ４の群から選択される酸または酸の塩と懸濁し、それにより前記水性溶媒中に懸濁した固体を得ること、
（ｃ）前記固体を前記水性溶媒から分離すること、および
（ｄ）分離した固体を７５０℃から１，２００℃の間の温度で焼成し、焼成した固体を０．５μｍから５．０μｍの範囲の粒子径に破砕すること
を含む。
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（ｂ）前記水性懸濁液を、ＨＦ、Ｈ３ＰＯ４、およびＨ２ＳＯ４の群から選択される酸または酸の塩と懸濁し、それにより前記水性溶媒中に懸濁した固体を得ること、
（ｃ）前記固体を前記水性溶媒から分離すること、および
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を含む。
セリウム含有量は、ＴＲＥＯ（＝全希土類酸化物）に基づいて好ましくは１００％未満であり、その残りがＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕの希土類金属の群から選択される少なくとも一つの希土類金属である。
本発明に係る方法の有益な実施態様は、Ｚｒ（ＯＨ）４および／またはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕの希土類金属の群から選択される少なくとも一つの希土類酸化物が懸濁液に添加されることを特徴とする。
少なくとも一つの希土類酸化物の代わりに前記希土類酸化物の前駆物質を懸濁液に添加することができ、希土類の水酸化物、塩化物、または硝酸塩が好ましい。
本発明のさらに有益な実施態様において、希土類酸化物はＬａ２Ｏ３である。
本発明は、本発明に係る方法により得られるセリアを主材料とした研磨組成物も示す。この組成物は、ＸＲＤスペクトルにおいて従来技術の組成物とは顕著に異なり、異なる相の組成物であることが示されているので、新しい。参照材料に対するピークにおける主な違いは、ここに言及された実施態様下、およびグラフ中に見ることができる。
本発明に係るセリアを主材料とした研磨組成物は、好ましくはフッ化物を０．５ないし１４重量％、Ｐ２Ｏ５として０．５ないし５重量％の範囲に計算されるリン、およびＳＯ３として０．３ないし５重量％の範囲に計算される硫黄を含む。
その方法に従って調製された研磨組成物は、化学的に（強熱減量、希土類酸化物、Ｆ、Ｐ２Ｏ５、ＳＯ３）、物理的に（粒子径、ＸＲＤ）、および研磨効果の観点から特徴付けられた。
研磨効果の試験条件：
測定器：研磨機 ＬＯＨ、ＰＭ１５０
ガラス：無色の光学クラウンガラス
ガラス直径：６．５ｃｍ
研磨機の回転：１５００ｒｐｍ
圧力：７６３ｇ／ｃｍ２
研磨パッド：ＰＵ ＬＰ ６６
懸濁液の濃度：５０ｇ／リットル
懸濁液の温度：２５−３０℃
本発明に係る以下の好ましい実施態様において、より詳細に記載される。
測定器：研磨機 ＬＯＨ、ＰＭ１５０
ガラス：無色の光学クラウンガラス
ガラス直径：６．５ｃｍ
研磨機の回転：１５００ｒｐｍ
圧力：７６３ｇ／ｃｍ２
研磨パッド：ＰＵ ＬＰ ６６
懸濁液の濃度：５０ｇ／リットル
懸濁液の温度：２５−３０℃
本発明に係る以下の好ましい実施態様において、より詳細に記載される。
１．原料の調製
１．１．水酸化セリウム（ＣｅＯ２含有量が高い、＞９５％ ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ）の調製
水酸化セリウムの調製は、よく知られた方法である。かかる原料の合成は、例えばＣｈｅｍ． Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ８０， ５１６８８（１９７４）に記載されている。以下の手順に従って調製することもできる：
１．１．水酸化セリウム（ＣｅＯ２含有量が高い、＞９５％ ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ）の調製
水酸化セリウムの調製は、よく知られた方法である。かかる原料の合成は、例えばＣｈｅｍ． Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ８０， ５１６８８（１９７４）に記載されている。以下の手順に従って調製することもできる：
２００ｋｇの炭酸セリウム（商業的に利用できるバルク材、５１．１％ ＴＲＥＯ）は、１４６リットルの濃硝酸と１４００リットルの水を原料とした混合物中に溶解される。得られたセリウム硝酸塩溶液中に、２３４リットルのアンモニア溶液（２５０リットルの１５％アンモニアと２５０リットルの水を原料として調製）、および２００リットルのＨ２Ｏ２溶液（２００リットルの３０％Ｈ２Ｏ２と２５０リットルの水を原料として調製）を、ｐＨ値４．２−７の間で２時間にわたって入れる。調製が完了した後、混合物は次の２時間、蒸気により７０−８０℃まで加熱され、混合物は約５０℃まで冷まされる。固体の残渣をろ過し、水で洗浄した後、以下の特徴を有する１９５ｋｇの水酸化セリウム（ウェットケーキ）を生じた。
ＬＯＩ：５３％
ＴＲＥＯ：５２％
ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ：＞９９．９％
ＣｅＩＶ／全Ｃｅ（＝ＣｅＩＩＩ＋ＣｅＩＶ）：９２．５％
収率：＞９９％
ＴＲＥＯ：５２％
ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ：＞９９．９％
ＣｅＩＶ／全Ｃｅ（＝ＣｅＩＩＩ＋ＣｅＩＶ）：９２．５％
収率：＞９９％
１．２．水酸化セリウム（ＣｅＯ２含有量が低い）の調製
２２３．５ｇ ＴＲＥＯ／リットルを含んでいる混合された希土類の塩化物溶液（約４５％ ＴＲＥＯ、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝５０％を有する固体の混合希土類の塩化物、および水を原料として調製した溶液）７６９リットルに、７．６リットルのＨ２Ｏ２（３０％）を加える。混合物に、３０．８リットルのＨ２Ｏ２（３０％）および３５０リットルのＮａＯＨ溶液（濃度＝２００．８ｇ／リットル）を１．５時間以内に加える。反応混合物をさらに1時間混合した後、混合物は７０から７５℃間の温度まで３０分間加熱され、そこに１３０リットルの炭酸ナトリウム溶液（濃度＝１００ｇ／リットル）が添加される。沈殿物はろ過により単離され、水で、その後０．０１ｎ 炭酸ナトリウム溶液で、そして再び水で洗浄され、以下の特徴を有する２４８ｋｇの水酸化セリウム（ウェットケーキ）を生じる。
２２３．５ｇ ＴＲＥＯ／リットルを含んでいる混合された希土類の塩化物溶液（約４５％ ＴＲＥＯ、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝５０％を有する固体の混合希土類の塩化物、および水を原料として調製した溶液）７６９リットルに、７．６リットルのＨ２Ｏ２（３０％）を加える。混合物に、３０．８リットルのＨ２Ｏ２（３０％）および３５０リットルのＮａＯＨ溶液（濃度＝２００．８ｇ／リットル）を１．５時間以内に加える。反応混合物をさらに1時間混合した後、混合物は７０から７５℃間の温度まで３０分間加熱され、そこに１３０リットルの炭酸ナトリウム溶液（濃度＝１００ｇ／リットル）が添加される。沈殿物はろ過により単離され、水で、その後０．０１ｎ 炭酸ナトリウム溶液で、そして再び水で洗浄され、以下の特徴を有する２４８ｋｇの水酸化セリウム（ウェットケーキ）を生じる。
ＴＲＥＯ：４７％
ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ：７１．９％
Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ：４．４％
Ｐｒ６Ｏ１１／ＴＲＥＯ：４．８％
Ｎｄ２Ｏ３／ＴＲＥＯ：１４．８％
Ｓｍ２Ｏ３／ＴＲＥＯ：０．２％
収率：６７．８％
ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ：７１．９％
Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ：４．４％
Ｐｒ６Ｏ１１／ＴＲＥＯ：４．８％
Ｎｄ２Ｏ３／ＴＲＥＯ：１４．８％
Ｓｍ２Ｏ３／ＴＲＥＯ：０．２％
収率：６７．８％
２．本発明に係る研磨組成物の調製
１８ｋｇの水酸化セリウム（ＴＲＥＯ濃度＝５２％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝９９．９％）は、１５リットルの水に懸濁され、続いて１リットルの３６％（ｗ／ｗ）ＨＣｌと、２ｋｇのＬａ２Ｏ３（ＴＲＥＯ＝９９％、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝９９．９％）と、１リットルのＨＦ（４０％ ｗ／ｗ）と、最後に２ｋｇのＬａ２Ｏ３が逐次添加される。
懸濁液はＬａ２Ｏ３およびＨＦの添加により約８５℃まで温まる。化合物を添加した後、混合物は１時間混合される。懸濁液は、８から８．５のpＨを達成するまで炭酸水素アンモニウム溶液（１００ｇ ABC／リットル）で処理され、Ｌａの溶解も回避する。混合物はさらに１時間混合され、固体はろ過により分離される。さらなる洗浄工程なしで、固体はマッフル炉に移され、１，０６０℃（炉温）で８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．４３％
ＣｅＯ２：６８．４％
Ｌａ２Ｏ３：２９．０％
Ｆ：２．０％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．０、４４．８、４６．５、５８．５
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：０．９８μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．９６ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．４３％
ＣｅＯ２：６８．４％
Ｌａ２Ｏ３：２９．０％
Ｆ：２．０％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．０、４４．８、４６．５、５８．５
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：０．９８μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．９６ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
１０．６ｋｇのセリウム水和物（ＴＲＥＯ濃度＝５５％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝９８％）は、３０リットルの水に懸濁され、続いて４．８ｋｇのＺｒ（ＯＨ）４（ＺｒＯ２濃度＝３２％）および１．９８リットルのＨＦ（４０％ ｗ／ｗ）が添加される。化合物の添加後、混合物は４０から５０℃の間の温度で３時間混合し、固体はろ過により分離される。ろ過した固体は１リットルの水で洗浄され、その結果生じたウェットケーキは１５０℃にて２４時間乾燥される。乾燥した材料はマッフル炉で９５０℃（炉温）にて８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．３５％
ＣｅＯ２：７２％
ＺｒＯ２：１８．４％
Ｆ：１．７％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ａ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２４．０、２８．１、２９．８、３８．４、４７．８、５９．４、６９．８、７９．４
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．７６μｍ
０．０３％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．８６ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．３５％
ＣｅＯ２：７２％
ＺｒＯ２：１８．４％
Ｆ：１．７％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ａ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２４．０、２８．１、２９．８、３８．４、４７．８、５９．４、６９．８、７９．４
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．７６μｍ
０．０３％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．８６ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
７．８ｋｇのセリウム水和物（ＴＲＥＯ濃度＝５５％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝９８％）は、３０リットルの水に懸濁され、続いて０．６リットルの４０％（ｗ／ｗ）ＨＦと、０．４ｋｇのＨ３ＰＯ４（８０％）と、１．８ｋｇのＬａ２Ｏ３（ＴＲＥＯ＝９９％、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝９９．９％）が逐次添加される。
化合物の添加後、混合物は約５０℃にて３時間混合される。固体はろ過により分離され、沈殿物は１リットルの水で洗浄される。その固体は１５０℃にて２４時間乾燥され、次にマッフル炉で８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．４９％
ＣｅＯ２：６５．２％
Ｌａ２Ｏ３：２６．５％
Ｆ：２．６％
Ｐ２Ｏ５：２．６％
ＸＲＤ−スペクトル、参照ＡおよびＡ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２８．１、３２．８、５２．８、５５．４、６８．６、７８、７９．１
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：２．０４μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：３．０４ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．４９％
ＣｅＯ２：６５．２％
Ｌａ２Ｏ３：２６．５％
Ｆ：２．６％
Ｐ２Ｏ５：２．６％
ＸＲＤ−スペクトル、参照ＡおよびＡ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２８．１、３２．８、５２．８、５５．４、６８．６、７８、７９．１
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：２．０４μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：３．０４ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
１６．８ｋｇのセリウム水和物（ＴＲＥＯ濃度＝４７．４％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝９４．１％、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝３．８％、Ｎｄ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝１．５％）は、３０リットルの水に懸濁され、続いて０．７５リットルのＨＦ（４０％ ｗ／ｗ）と、０．７５ｋｇのＨ２ＳＯ４（３３．８％ ｗ／ｗ）が逐次添加される。化合物の添加後、混合物は３時間撹拌される。懸濁液は、７から８のｐＨを達成するまで固体の炭酸水素アンモニウムで処理される。固体はろ過により分離され、沈殿物は１リットルの水で洗浄される。その固体は１５０℃にて２４時間乾燥され、次にマッフル炉で８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．５０％
ＣｅＯ２：９０．０％
Ｌａ２Ｏ３：４．８％
他のＲＥ２Ｏ３：２．１％
Ｆ：０．８％
ＳＯ３：１．２％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２８．７、３３．２、４７．４、５６．３、５９．２、５９．４、６９．３、６９．５、７６．８、７６．９
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：２．０４μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．４４ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．５０％
ＣｅＯ２：９０．０％
Ｌａ２Ｏ３：４．８％
他のＲＥ２Ｏ３：２．１％
Ｆ：０．８％
ＳＯ３：１．２％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２８．７、３３．２、４７．４、５６．３、５９．２、５９．４、６９．３、６９．５、７６．８、７６．９
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：２．０４μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．４４ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
１２．６ｋｇのセリウム水和物（ＴＲＥＯ濃度＝４７．４％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝９４．１％、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝３．８％、Ｎｄ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝１．５％）は、３０リットルの水に懸濁され、続いて２ｋｇのＬａ２Ｏ３（ＴＲＥＯ＝９９％、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝９９．９％）と、１．３ｋｇのＨＣｌ（２０％（ｗ／ｗ））と、０．８リットルのＨＦ（４０％ ｗ／ｗ）が逐次添加される。化合物の添加後、混合物は４０−５０℃にて３時間混合される。懸濁液は、７から８のｐＨを達成するまで固体の炭酸水素アンモニウムで処理される。固体はろ過により分離され、沈殿物は１リットルの水で洗浄される。その固体は１５０℃にて２４時間乾燥され、次にマッフル炉で９５０℃にて８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．４７％
ＣｅＯ２：７０．３％
Ｌａ２Ｏ３：２５．６％
Ｆ：１．９％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．０、２８．７、３９．３、４４．８、５５．８
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．２４μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．６９ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．４７％
ＣｅＯ２：７０．３％
Ｌａ２Ｏ３：２５．６％
Ｆ：１．９％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．０、２８．７、３９．３、４４．８、５５．８
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．２４μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．６９ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
１４ｋｇの水酸化セリウム（ＴＲＥＯ濃度＝５２．７％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝９３．９％、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝３．９％）は、３０リットルの水に懸濁され、続いて０．７５リットルの４０％（ｗ／ｗ）ＨＦと、０．４ｋｇのＨ３ＰＯ４（８０％）が逐次添加される。化合物の添加後、混合物は４０−５０℃にて３時間混合される。固体はろ過により分離され、沈殿物は１リットルの水で洗浄される。その固体は１５０℃にて２４時間乾燥され、次にマッフル炉で８５０℃にて８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．３４％
ＣｅＯ２：８６．９％
Ｌａ２Ｏ３：５．２％
Ｆ：０．８％
Ｐ２Ｏ５：２．７％
ＸＲＤ−スペクトル、参照ＡおよびＡ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．３、５９．２、５９．５
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．５７μｍ
０．０２％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．４９ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．３４％
ＣｅＯ２：８６．９％
Ｌａ２Ｏ３：５．２％
Ｆ：０．８％
Ｐ２Ｏ５：２．７％
ＸＲＤ−スペクトル、参照ＡおよびＡ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．３、５９．２、５９．５
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．５７μｍ
０．０２％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．４９ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
１５ｋｇの水酸化セリウム（ＴＲＥＯ濃度＝５０％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝７３．０％、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝６．５％、Ｎｄ２Ｏ３＋Ｐｒ６Ｏ１１＋Ｓｍ２Ｏ３／ＴＲＥＯ＝２０．５）は、３０リットルの水に懸濁され、続いて０．７５リットルの４０％（ｗ／ｗ）ＨＦと、０．５リットルのＨ３ＰＯ４（８０％）が逐次添加される。化合物の添加後、混合物は４０−５０℃にて３時間混合される。固体はろ過により分離され、洗浄せずに１５０℃にて２４時間乾燥され、次にマッフル炉で９５０℃にて８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．３２％
ＣｅＯ２：６９．７％
Ｌａ２Ｏ３：６．６％
Ｎｄ２Ｏ３＋Ｐｒ６Ｏ１１＋Ｓｍ２Ｏ３：１８．５％
Ｆ：１．７％
Ｐ２Ｏ５：３．２％
ＸＲＤ−スペクトル、参照ＡおよびＡ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２４．４、２８．０、３５．２、４５．３、５１．２、５３．２、５９．２、７９．１
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．２１μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．２２ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．３２％
ＣｅＯ２：６９．７％
Ｌａ２Ｏ３：６．６％
Ｎｄ２Ｏ３＋Ｐｒ６Ｏ１１＋Ｓｍ２Ｏ３：１８．５％
Ｆ：１．７％
Ｐ２Ｏ５：３．２％
ＸＲＤ−スペクトル、参照ＡおよびＡ１と顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２４．４、２８．０、３５．２、４５．３、５１．２、５３．２、５９．２、７９．１
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．２１μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．２２ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
１１ｋｇの水酸化セリウム（ＴＲＥＯ濃度＝５４％、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯ＝９８％）は、３０リットルの水に懸濁され、続いて１リットルのＨＦ（４０％（ｗ／ｗ））が逐次添加される。ＨＦの添加後、混合物は４０−５０℃にて３時間混合される。固体はろ過により分離され、１リットルの水で洗浄される。その固体は１５０℃にて２４時間乾燥され、次にマッフル炉で９５０℃にて８時間焼成される。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：０．７２％
ＣｅＯ２：９１．０％
Ｌａ２Ｏ３：１．７％
Ｆ：２．９％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．３、２８．７、３３．２、４５．３、４７．４、５６．３、５９．２、６９．５
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．７２μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：１．７０ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：０．７２％
ＣｅＯ２：９１．０％
Ｌａ２Ｏ３：１．７％
Ｆ：２．９％
ＸＲＤ−スペクトル、参照Ｂと顕著に異なる：
ピークは（２シータ度）：２７．３、２８．７、３３．２、４５．３、４７．４、５６．３、５９．２、６９．５
詳細は以下のグラフ参照
粒子径（ｄ５０）：１．７２μｍ
０．０１％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：１．７０ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
３．共沈殿技術による参照材料（Ａ）の調製
参照材料は、米国特許４９４２６９７号の実施例３に従って、Ｎｄの代わりにランタンを使用して調製した。したがって、３リットルビーカーに、１リットルの水をいれて５０℃まで温めた。１リットルの１ｍ Ｃｅ硝酸塩溶液、１ｍ ランタン硝酸塩溶液、１ｍ ＨＦ溶液、０．０８ｍ Ｈ３ＰＯ４溶液、６ｍ Ｈ２Ｏ２溶液、および０．４リットルの５ｍ アンモニア溶液を、７．０（＋／−０．１）の間にｐＨを制御し、５０℃に温度を制御して、ビーカーに入れた。結果として生じた懸濁液は８０℃まで１時間加熱され；沈殿物はろ過により分離され、３００℃で乾燥されて８５０℃にて１時間マッフル炉で焼成された。
参照材料は、米国特許４９４２６９７号の実施例３に従って、Ｎｄの代わりにランタンを使用して調製した。したがって、３リットルビーカーに、１リットルの水をいれて５０℃まで温めた。１リットルの１ｍ Ｃｅ硝酸塩溶液、１ｍ ランタン硝酸塩溶液、１ｍ ＨＦ溶液、０．０８ｍ Ｈ３ＰＯ４溶液、６ｍ Ｈ２Ｏ２溶液、および０．４リットルの５ｍ アンモニア溶液を、７．０（＋／−０．１）の間にｐＨを制御し、５０℃に温度を制御して、ビーカーに入れた。結果として生じた懸濁液は８０℃まで１時間加熱され；沈殿物はろ過により分離され、３００℃で乾燥されて８５０℃にて１時間マッフル炉で焼成された。
焼成された産物は、ジェットミル中で破砕され、以下の特徴を有する研磨組成物を生成する。
ＬＯＩ：１．６％
ＴＲＥＯ：９３．６％
ＣｅＯ２：６９．６％
Ｌａ２Ｏ３：２９．１％
Ｆ：４．７５％
Ｐ２Ｏ５：２．２％
ＸＲＤ−スペクトル：以下のグラフを参照
粒子径（ｄ５０）：０．７μｍ
０．０５％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．１４ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
ＬＯＩ：１．６％
ＴＲＥＯ：９３．６％
ＣｅＯ２：６９．６％
Ｌａ２Ｏ３：２９．１％
Ｆ：４．７５％
Ｐ２Ｏ５：２．２％
ＸＲＤ−スペクトル：以下のグラフを参照
粒子径（ｄ５０）：０．７μｍ
０．０５％未満が３２μｍのふるいを通過しない
研磨効果：２．１４ｍｇ／ｃｍ２／ｍｉｎ
４．商業的に利用できる材料−特徴
参照Ｂ−“Ｃｅｒｏｘ １６７０”
ＬＯＩ：０．３１％
ＴＲＥＯ：９７．４％
ＣｅＯ２：７４．０％
Ｌａ２Ｏ３：２３．４％
Ｆ：０．９４％
ＸＲＤ−スペクトル：以下のグラフを参照
粒子径（ｄ５０）：２．０μｍ
０．０５％未満が３２μｍのふるいを通過しない
参照Ｂ−“Ｃｅｒｏｘ １６７０”
ＬＯＩ：０．３１％
ＴＲＥＯ：９７．４％
ＣｅＯ２：７４．０％
Ｌａ２Ｏ３：２３．４％
Ｆ：０．９４％
ＸＲＤ−スペクトル：以下のグラフを参照
粒子径（ｄ５０）：２．０μｍ
０．０５％未満が３２μｍのふるいを通過しない
参照Ａ１−“Ｃｅｒｏｘ １６５０”
ＬＯＩ：０．６４％
ＴＲＥＯ：９３．６％
ＣｅＯ２：６９．９％
Ｌａ２Ｏ３：２６．８％
Ｆ：２．５％
Ｐ２Ｏ５：２．７％
粒子径（ｄ５０）：１．５μｍ
０．０５％未満が３２μｍのふるいを通過しない
ＬＯＩ：０．６４％
ＴＲＥＯ：９３．６％
ＣｅＯ２：６９．９％
Ｌａ２Ｏ３：２６．８％
Ｆ：２．５％
Ｐ２Ｏ５：２．７％
粒子径（ｄ５０）：１．５μｍ
０．０５％未満が３２μｍのふるいを通過しない
Claims (7)
- セリアを主材料とした研磨組成物の製造方法であって、
（ａ）セリウム酸化物として全希土類酸化物（ＴＲＥＯ）に基づいて５０％から１００％の範囲に計算されるセリウム含有量である無機セリウム塩または水酸化セリウムを水性溶媒中に懸濁し、Ｚｒ（ＯＨ） ４ および／もしくはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕの希土類金属の群から選択される少なくとも一つの希土類酸化物、またはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕ酸化物前駆物質の群から選択される少なくとも一つの希土類酸化物前駆物質を、懸濁液に添加すること、
（ｂ）前記水性懸濁液を、ＨＦ、Ｈ３ＰＯ４、およびＨ２ＳＯ４の群から選択される酸または酸の塩と懸濁し、それにより前記水性溶媒中に懸濁した固体を得ること、
（ｃ）前記固体を前記水性溶媒から分離すること、および
（ｄ）分離した固体を７５０℃から１，２００℃の間の温度で焼成し、焼成した固体を０．５μｍから５．０μｍの範囲の粒子径に破砕すること
を含む該製造方法。 - 前記セリウム含有量がＴＲＥＯに基づいて１００％未満であり、その残りがＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕの群から選択される少なくとも一つの希土類金属であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕ酸化物前駆物質の群から選択される少なくとも一つの希土類酸化物前駆物質を、懸濁液に添加することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 希土類酸化物前駆物質として、希土類の水酸化物、塩化物、または硝酸塩を使用することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
- 希土類酸化物がＬａ２Ｏ３であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 請求項１ないし５に記載されたうちの１の方法により得られる、セリアを主材料とした研磨組成物。
- フッ化物を０．５ないし１４重量％、Ｐ２Ｏ５として０．５ないし５重量％の範囲に計算されるリン、およびＳＯ３として０．３ないし５％の範囲に計算される硫黄を含むことを特徴とする、請求項６に記載のセリアを主材料とした研磨組成物。
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