稀土抛光粉及其制备方法
【专利摘要】本发明的目的在于公开一种稀土抛光粉及其制备方法，它包括如下重量份的组分：柠檬酸0.5-1份，氧化镁1-3份，其余为氟氧化镧铈，各组分的质量百分数之和为100%；与现有的产品相比，当抛光粉与水配成浆液使用时，具有悬浮性好，无胶状或变硬的沉淀物等特点。被抛光玻璃易清洗，进而确保了抛光粉使用过程中抛光速度快，抛光精度高。本发明适用于手机触控玻璃、液晶显示和光学玻璃等光学光电信息产业精密器件的表面抛光加工。
【专利说明】稀土抛光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种稀土抛光粉及其制备方法，特别涉及一种适用于手机触控玻璃、液晶显不和光学玻璃等光学光电信息产业精密器件的表面抛光的稀土抛光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，各种玻璃材料被广泛使用，而这些材料被应用前都需经过必要的表面抛光。早期主要使用氧化锆、氧化铁或二氧化硅等材料对各种玻璃表面进行抛光，近年来，从抛光效率及精度方面来考虑，稀土氧化物(特别是氧化铈)为主要成分的抛光材料被认为更适合于玻璃材料的表面抛光。
[0003]随着电子信息技术的迅猛发展，透镜、平板玻璃、液晶显示器(IXD)、眼镜、光学元件及陶瓷材料等玻璃基材的需求大大增加，对于抛光材料的精度和抛光速率也提出了更高的要求，这就促使生产厂家不断提高产品档次，以适应新技术新产品的要求，稀土抛光粉已成为当今适用范围广、用量大、技术含量高的稀土应用产品。
[0004]而稀土抛光粉在使用过程中，通常是将抛光粉分散在水等分散介质中形成浆液的状态下使用。鉴于稀土抛光粉真密度较大，导致抛光粉在使用过程中容易沉淀，导致抛光粉的利用率较低。
[0005]另外，抛光粉一般是循环使用的，因此抛光粉本身会粉碎和混入作为被研磨物的玻璃组分，在抛光粉沉淀时，它的沉淀物会非常硬。
[0006]如果产生这种现象，首先，不能维持循环使用期间的给定浓度浆液的组成或浓度，因此研磨效率降低。其次，沉淀物变硬时，被研磨物的玻璃表面容易附着磨粒，因此需要进行从玻璃表面除去磨粒的作业。所以所谓的“玻璃表面洗净性”会变差。此外，磨粒沉淀物变硬时，研磨垫容易引起气孔堵塞，这是被研磨物表面产生伤痕的原因。
[0007]为了消除上述不理想的情况，近年采用在抛光材料浆液中添加抑制抛光材料浆液中的研磨材料粒子沉降的所谓分散剂的方法。利用该方法能够更长时间地维持通过搅拌等操作而分散的研磨材料粒子的分散状态。
[0008]CN101671525A公开了一种改善稀土抛光粉悬浮性的方法。在稀土抛光粉成品中加入分散助剂使颗粒表面润湿形成吸附层，阻碍其沉降，其具体方法是:按重量份额称取800-1200 份稀土抛光粉(D50:l.10-1.30 μ m, D100<5.60 μ m)，加入 1-10 份分散助剂，混合均匀即成为悬浮性得到改善的稀土抛光粉。所用的分散助剂可以是亚甲基双甲基荼磺酸纳或乙基茶磺酸纳的一种或它们的组合物。
[0009]CN1300277C公开了一种研磨材料。以含有氧化铈的稀土金属类氧化物为主要组分的玻璃用研磨材料，它能使磨粒的分散性良好、且降低磨粒沉淀物的硬度、并能稳定地实现高的研磨效率。本发明是以含有氧化铈的稀土金属类氧化物为主要组分的研磨材料，其中含有固化防止剂和分散剂，所述的固化防止剂用于在该研磨材料磨粒分散到分散介质时使该研磨材料磨粒的沉淀物变软，所述的分散剂用于使该研磨材料磨粒分散于分散介质中。所述的固化防止剂用于在该研磨材料磨粒分散到分散介质时使该研磨材料磨粒的沉淀物变软，它使用结晶纤维素、磷酸氢钙、合成二氧化硅中的任何一种。所述的分散剂用于使该研磨材料磨粒分散于分散介质中，它使用六偏磷酸钠或焦磷酸钠。
[0010]CN1289626C铈基抛光料和铈基抛光浆料。一种以氧化铈为主要成分的铈基抛光料，其基本粒径为40nm至80nm，比表面积为2m2/g至5m2/g，当以10% (质量)的量分散于水中时，该抛光料的沉淀物堆积比重为0.8g/ml至1.0g/ml。
[0011]铈基抛光浆料，其包含分散剂，且分散剂选自阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中至少一种。阴离子型表面活性剂选自低分子量或者高分子量的羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐和磷酸盐中至少一种，而非离子型表面活性剂选自聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯烷基醚和聚氧乙烯脂肪酸酯中至少一种。
[0012]虽然目前很多的分散剂均可以起到对抛光粉的分散作用。但在实际使用过程中还有很多问题。一方面，虽然使用过程中抛光粉分散在水中有着比较理想的分散效果，但是同时抛光浆料也容易在玻璃表面吸附，导致清洗性变差；另一方面，目前使用的分散剂导致抛光粉在使用过程中更容易产生胶状物质(gum-like)，这些胶状物质进一步吸附在玻璃表面，使玻璃的清洗问题变的更难。同时，当抛光粉配成浆液后，在间歇性的操作过程中(不可避免的)，抛光浆液静置后在储料罐的底部产生大量的胶状物质而变硬，导致抛光粉难以搅拌，这就导致了抛光粉的有效利用率下降，同时变硬胶状物质也是产生玻璃划伤的关键因素之一。
[0013]近年来在硬盘用或LCD用玻璃基板的加工研磨等电子材料的制造领域中，要求更高精度的研磨。随之而来对更细微糙的研磨材料的需求也日益增高。因为一般认为为粉体时，通常只要能够使其充分分散，淤浆化时，粒子越小越难沉降，就可长时间维持分散状态。但是，实际上铈系研磨材料的粒子越小分散性越低，容易出现凝集。即使粒径很小也不能够提高分散维持性，所以仅仅混合于分散介质并搅拌，仍然不能够维持足够的分散维持性。
[0014]因此，特别需要一种稀土抛光粉及其制备方法，以解决上述现有存在的问题。
【发明内容】
[0015]本发明的目的在于提供一种稀土抛光材料及其制备方法，克服现有技术存在上述的问题，当抛光粉与水配成浆液使用时，具有悬浮性好，无胶状或变硬的沉淀物等特点。被抛光玻璃易清洗，进而确保了抛光粉使用过程中抛光速度快，抛光精度高。
[0016]本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现:
[0017]本发明的一方面，本发明提供一种稀土抛光粉，其特征在于，它包括如下重量份的组分:柠檬酸0.5-1份,氧化镁1-3份,其余为氟氧化镧铈,各组分的质量百分数之和为
100% ο
[0018]本发明的另一方面，本发明提供一种稀土抛光粉的制备方法，它包括如下步骤:
[0019](I)氟化:将碳酸镧铈与水混合，加热至60-80°C，在搅拌条件下滴加20%氢氟酸溶液，滴加结束后加入用10-15%的碳酸氢铵水溶液调节至pH为6.5-7，保温l_2h，得到部分氟化的碳酸镧铈浆料；
[0020]所述碳酸镧铈中，稀土氧化物(REO)百分含量为45%~50%，氧化铈含量(CeO2/RE0)为 60% ~75% ；[0021]所述氢氟酸溶液的加入量为80_120kg/吨碳酸镧铺。
[0022](2)脱水和干燥:将部分氟化的碳酸镧铈浆料经脱水；
[0023]所述脱水为常规脱水，选自离心脱水、板框压滤、真空抽滤的任一种；
[0024](3)焙烧:将上述产物在900-1000°C焙烧4_6h，得氟氧化镧铈；
[0025](4)混料:将焙烧后的产物氟氧化镧铈加入柠檬酸、氧化镁，经混料机混合；
[0026](5)粉碎和分级:将步骤4混合后产品经粉碎、分级，得中位径D5tl:0.8-3.0 μ m的稀土抛光粉。
[0027]所述粉碎的粉碎方式选自流化床气流粉碎或机械粉碎；所述分级方式为干法分级或湿法分级。
[0028]术语“REO”指的是稀土氧化物(Rare Earth Oxide的缩写)；
[0029]术语“Ce02/RE0”指的是氧化铈占稀土氧化物总量的比例；
[0030]术语“D50”指的是一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%。
[0031]本发明的有益效果:
[0032]本发明的稀土抛光材料及其制备方法，与现有的产品相比，当抛光粉与水配成浆液使用时，具有悬浮性好，无胶状或变硬的沉淀物等特点。被抛光玻璃易清洗，进而确保了抛光粉使用过程中抛光速度快，抛光精度高。
`[0033]本发明用将碳酸镧铈用氢氟酸氟化后，加入碳酸氢铵水溶液调节至pH为6.5-7并保温1-2h，一方面减少了因氟化过程引起的pH变小而导致的碳酸镧铈因溶解而引起的损失，另一方面，确保了未氟化的碳酸镧铈转化为耐磨的碱式碳酸镧铈，确保了焙烧产品的耐磨性；同时，将焙烧后的产物氟氧化镧铈加入柠檬酸、氧化镁混合，粉碎分级，确保了目标产品稀土抛光粉具有一定的悬浮性，在使用过程中具有易清洗性和防止出现变硬的沉淀。从而达到本发明的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明的实施例1所得稀土抛光粉的XRD示意图。
[0035]图2为本发明的对比实施例1所得稀土抛光粉的XRD示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
[0037]实施例1
[0038]将1000kg碳酸镧铈(RE0 为 45%，Ce02/TRE0 为 65%)与 1000kg水混合，加热至 60°C，滴加20%的氢氟酸80kg,滴加结束后用10%的碳酸氢铵水溶液调节至pH为6.5,保温Ih,经离心脱水，900°C焙烧6h，得焙烧产物450kg。将焙烧产品450kg与柠檬酸2.28kg、氧化镁
4.56kg经混料机混合，然后气流粉碎，干法分级至D50为D5tl=0.81 μ m, XRD结果见图1。
[0039]实施例2
[0040]将1000kg碳酸镧铈(RE0 为 50%，Ce02/TRE0 为 60%)与 1000kg水混合，加热至 80°C，滴加20%的氢氟酸120kg,滴加结束后用15%的碳酸氢铵水溶液调节至pH为7,保温2h,经离心脱水，900°C焙烧6h，得焙烧产物500kg。将焙烧产品500kg与柠檬酸5.21kg、氧化镁15.6kg经混料机混合，然后机械粉碎，干法分级至D50为D5(i=2.91 μ m。
[0041]实施例3
[0042]将1000kg碳酸镧铈(RE0 为 50%，Ce02/TRE0 为 70%)与 1000kg水混合，加热至 70°C，滴加20%的氢氟酸100kg,滴加结束后用12%的碳酸氢铵水溶液调节至pH为6.8,保温2h,经离心脱水，1000°C焙烧4h，得焙烧产物500kg。将焙烧产品500kg与柠檬酸5.15kg、氧化镁10.3kg经混料机混合，然后机械粉碎，干法分级至D50为D5tl=L 81 μ m。
[0043]实施例4
[0044]抛光材料的抛光性能评价条件及评价结果如下:
[0045]取稀土抛光材料500g，加入去离子水至5L，得浓度为100g/L的抛光液浆液。采用UNIP0L802 (沈阳科晶)精密研磨抛光机对K9玻璃进行抛光，自动搅拌打浆，过滤循环使用，抛光机轴转速为100转/分，压力为660N/cm2，抛光皮为KSP66B-1.25，抛光时间为6.5小时，每隔一定时间测试浆液的粒度及记录洗涤干燥后的玻璃的重量。根据所称取抛光元件被抛光前后的质量计算出差值，此差值除以抛光时间即为抛蚀量。抛光性能以相对抛光速率计算，以对比例I所得的抛光材料的平均抛蚀量计为100，其余产品的相对抛光速率=实施例的平均抛蚀量/对比例I的平均抛蚀量X 100% ；
[0046]悬浮性的评价方法及评价结果如下:
[0047]将100g这种抛光料分散在900g纯水中。将分散液注入500ml量筒中，直至弯月面的下缘处于100ml刻度线上。彻底搅拌分散液，然后将其静直5小时。然后观察上层是否澄清及底部沉淀物是否容易搅拌分散开。
`[0048]表面划伤率按照GB/T20165-2012规定的206088B的要求确定。
[0049]对比例I
[0050]将1000kg碳酸镧铈(REO为45%，Ce02/TRE0为65%)与1000kg水混合，加热至600C，滴加20%的氢氟酸80kg，滴加结束后保温lh，经离心脱水，900°C焙烧6h，得焙烧产物450kg。然后气流粉碎，干法分级至D50为D5tl=0.81 μ m，如图2所示。
[0051]对比例2
[0052]将1000kg碳酸镧铈(REO为45%，Ce02/TRE0为65%)与1000kg水混合，加热至600C，滴加20%的氢氟酸80kg，滴加结束后保温lh，经离心脱水，900°C焙烧6h，得焙烧产物450kg。将焙烧产品450kg与六偏磷酸钠2.28kg经混料机混合，然后气流粉碎，干法分级至D50 为 D50=0.81 μ m。
[0053]实施例与对比例的数据对比参见表1`[0054]表1实施例与对比例的参数
[0055]
【权利要求】
1.稀土抛光粉，其特征在于，包括如下重量份的组分:柠檬酸0.5-1份，氧化镁1-3份，其余为氟氧化镧铈，各组分的质量百分数之和为100%。
2.一种如权利要求1所述的稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤: (O氟化:将碳酸镧铈与水混合，加热至60-8(TC，在搅拌条件下滴加20%氢氟酸溶液，滴加结束后加入用10-15%的碳酸氢铵水溶液调节至pH为6.5-7，保温l_2h，得到部分氟化的碳酸镧铈浆料； (2)脱水和干燥:将部分氟化的碳酸镧铈浆料经脱水； (3)焙烧:将上述产物在900-1000°C焙烧4-6h，得氟氧化镧铈； (4)混料:将焙烧后的产物氟氧化镧铈加入柠檬酸、氧化镁，经混料机混合； (5)粉碎和分级:将步骤4混合后的产品经粉碎、分级，得中位径D50:0.8-3.0 μ m的稀土抛光粉。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳酸镧铈中，稀土氧化物(REO)百分含量为45%~50%，氧化铈含量(Ce02/RE0)为60%~75%。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氢氟酸溶液的加入量为80-120kg/吨碳酸镧铈。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述脱水为常规脱水，选自离心脱水、板框压滤、真空抽滤的任一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述粉碎的粉碎方式选自流化床气流粉碎或机械粉碎；所述分级方式为`干法分级或湿法分级。
【文档编号】C09K3/14GK103756571SQ201310727899
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】赵月昌, 高玮, 高璐, 蒙素玲, 郝祥, 杨筱琼 申请人:上海华明高纳稀土新材料有限公司