[发明专利]氧化铈抛光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铈抛光粉及其制备方法，特别涉及集成电路、液晶显示用减薄及磷酸盐钕玻璃抛光用的氧化铈抛光粉及其制备方法。 

背景技术

稀土抛光粉用于透镜、平板玻璃、玻壳、眼镜、表壳等的抛光，具有抛光速度快、精度高的特点。自20世纪40年代发明稀土抛光粉以来，生产量与应用量逐渐增加。稀土抛光粉的生产工艺随着稀土分离工艺的进步而改变。近几年随着信息产业的快速发展，液晶显示、平面显示、光学元件等对抛光粉的需求越来越多，抛光精度要求越来越高。 

随着科学技术的不断发展，人们对新材料的要求也越来越高.作为新材料的高性能稀土抛光粉体材料，则要求其具有高纯度、超细、高均匀性。这些要求是传统的合成工艺和机械粉碎方法难以满足的。最佳抛光效果的抛光材料主要通过改变抛光粉体的纯度、粒度和晶形、硬度、化学活性等来达到。以氧化铈为例，氧化铈的粒度和晶粒形状主要由氧化铈制备过程中采用的中间体(由原材料用不同化学方法制取氧化铈的前驱体)决定，若所采用的前驱体不同，其制备工艺复杂程度、成本高低不同，所制得的氧化铈颗粒大小和晶粒形状也不一样.氧化铈的粒度和晶粒。晶粒形状为带棱角的片状的氧化铈，其抛光能力最强；片状晶粒的氧化铈，其抛光能力次之；米粒状的氧化铈，其抛光能力最弱。早期的稀土抛光粉采用氟碳铈矿为原料，如日本清美化学公司CN1156749， CN1205354专利所述，后来又发展为以混合碳酸稀土为原料进行生产。 

随着稀土分离成本的降低，采用铈含量更高的稀土原料生产稀土抛光粉已不再增加稀土抛光粉的成本，甚至其生产成本更低。 

玻璃抛光机理非常复杂，在化学或分子水平上还没有很好的理解抛光机制。一般认为氧化铈抛光化学作用又有机械研磨作用，是物理和化学共同作用的结果。机械研磨是对被抛光物体表面进行物理磨削过程，它与抛光粉的粒径大小、硬度、形貌等因素有关。而氧化铈抛光粉的化学作用一般理解为氧化铈抛光液浆液中氧化铈Ce³+和Ce⁴⁺之间价态的变化和水的作用使玻璃表面形成水合软化层，而CeO₂具有的路易斯酸性较其他种类的研磨粒子强，与SiO₂有着特殊化学作用，CeO₂表面的氢氧键为活性之路易士酸位置，易与SiO₂表面硅醇键的路易士碱反应，脱水形成氧桥基键结，形成Ce-O-Si的络合物而去除。 

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。 

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。 

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。 

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。 

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(D50:1.10-1.30μm，D100<5.60μm)，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。