(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化セリウムおよび該酸化セリウムの表面上および表面付近の層中にカーボネート基を有する結晶性一次粒子からなる、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末であって、
−  該粉末は２５〜１５０ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有し、
−  一次粒子は５〜５０ｎｍの平均直径を有し、
−  一次粒子の表面付近の層は約５ｎｍの深さを有し、
−  表面付近の層中でカーボネート濃度は、カーボネート濃度が最も高い表面から始まって内部へ向かって低下し、
−  カーボネート基に由来する炭素含有率は表面上では５〜５０面積パーセントであり、かつ表面付近の層中では約５ｎｍの深さで０〜３０面積パーセントであり、
−  酸化セリウムの含有率は、ＣｅＯ2として計算し、かつ粉末に対して、少なくとも９９．５質量％であり、かつ
−  炭素の含有率は、有機および無機炭素を含めて、粉末に対して、０．０１〜０．３質量％である、
カーボネート基を有する酸化セリウム粉末。
【請求項２】
一次粒子が凝集していることを特徴とする、請求項１記載のカーボネート基を有する酸化セリウム粉末。
【請求項３】
ナトリウムの割合が＜５ｐｐｍであり、かつ塩素の割合が＜２０ｐｐｍであることを特徴とする、請求項１または２記載のカーボネート基を有する酸化セリウム粉末。
【請求項４】
ＢＥＴ表面積が３０〜１００ｍ2／ｇであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のカーボネート基を有する酸化セリウム粉末。
【請求項５】
−  エーロゾルを反応室中、６００℃〜１５００℃の反応温度で、酸素を含有するガスと反応させ、該反応混合物を冷却し、かつ引き続き粉末をフィルターにより気体状物質から分離し、その際、
−  有機溶剤または溶剤混合物およびその中に溶解している酸化可能な有機セリウム−ＩＩＩ−化合物を含有する少なくとも１の溶液を少なくとも１の噴霧ガスを用いて噴霧することによりエーロゾルが得られ、
−  エーロゾルの体積基準の平均液滴直径Ｄ30が３０〜１００μｍであり、かつ反応室中での平均滞留時間が０．１秒〜５秒である
カーボネート基を有する酸化セリウム粉末の製造方法において、
−  反応室を離れた後に反応混合物を水滴の噴霧導入により冷却し、
−  水滴が１００μｍより小さい、体積基準の平均液滴直径を有し、かつ
−  水滴を発生させるために、式Ｉ
ｍH2O＝［ｃｐfl・（Ｔs−Ｔ0）＋ｄｈv＋ｃｐg・（Ｔe−Ｔs）］／３６００・Ｑ
（Ｉ）
（上記式中、
−  Ｑは、ＫＷで記載される、全ての原料の全燃焼エンタルピーであり、
−  ｍH20は、ｋｇ／ｈで記載される、最終温度Ｔeに到達するために必要な量のＨ2Ｏであり、
−  Ｔ0は、水の入口温度であり、
−  Ｔsは、１バールでの水の沸騰温度であり、
−  Ｔeは、最終温度であり、
−  ｄｈvは、水の蒸発エンタルピーであり、
−  ｃｐf1は、５０℃での水の熱容量であり、
−  ｃｐgは、１５０℃での水蒸気の熱容量であり、その際、
−  Ｔ0＝５〜５０℃、Ｔs＝１００℃、Ｔe＝２００〜４００℃、ｄｈv＝２２５６．７ｋＪ／ｋｇ、ｃｐfl＝４．１８１ｋＪ／ｋｇ・Ｋおよびｃｐg＝１．９８ｋＪ／ｋｇ・Ｋである）により記載される量の水を添加することを特徴とする、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末の製造方法。
【請求項６】
反応温度が９００℃〜１２００℃であることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
反応混合物にさらに燃焼ガスを供給することを特徴とする、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
そのつどモル／ｈで記載される、酸素割合（空気＋場合により噴霧ガス）の合計／（セリウム−ＩＩＩ−化合物＋燃焼ガス）の合計から算出されるラムダが≧１．５であることを特徴とする、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項５から８までのいずれか１項記載の方法により得られる、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末。
【請求項１０】
請求項１から４までのいずれか１項または請求項９に記載のカーボネート基を有する酸化セリウム粉末を含有する分散液。
【請求項１１】
分散液の成分が、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末、水および場合によりｐＨ値調整剤であることを特徴とする、請求項１０記載の分散液。
【請求項１２】
酸化セリウム粉末の含有率が０．５〜６０質量％であることを特徴とする、請求項１０または１１記載の分散液。
【請求項１３】
ｐＨ値が３〜８であることを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の分散液。
【請求項１４】
動的光散乱により測定される平均粒径ｄ50が１２０ｎｍより小さいことを特徴とする、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の分散液。
【請求項１５】
動的光散乱により測定される平均粒径ｄ90が２００ｎｍより小さいことを特徴とする、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の分散液。
【請求項１６】
ζ電位が少なくとも２０ｍＶであることを特徴とする、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の分散液。
【請求項１７】
化学的機械研磨のための請求項１から４までのいずれか１項または請求項８記載のカーボネート基を有する酸化セリウム粉末あるいは請求項１０から１６までのいずれか１項記載の分散液の使用。
【請求項１８】
触媒として、紫外線吸収剤として、トナー成分として、および燃料電池の成分としての、請求項１から４までのいずれか１項または請求項９記載のカーボネート基を有する酸化セリウム粉末の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化セリウムをベースとする粉末、該粉末の製造および使用に関する。本発明はさらに、該粉末を含有する分散液に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化セリウムは触媒の実質的な成分である。さらに酸化セリウムはガラスおよび電子部品を研磨するために重要な材料である。特に化学的機械研磨の分野では、酸化セリウム粉末ならびに酸化セリウムの分散液の特性を改善する多数の論文が定期刊行物および特許文献中に存在する。
【０００３】
通常、酸化セリウムは水酸化セリウムまたは炭酸セリウムをか焼することによって製造される。か焼された酸化物は次いで粉砕され、分級される。
【０００４】
さらに、湿式化学的なルートおよび気相法が公知である。酸化セリウムは、たとえばＵＳ５３８９３５２に記載されているような熱水合成法により製造することができる。その際、セリウム（ＩＩＩ）塩を温度および圧力の影響下で酸化することによって、微細な粒子の形で晶出する酸化セリウムとする。
【０００５】
特に興味深いのは、噴霧熱分解法のような気相法であり、この場合、通常はエーロゾルの形の酸化セリウム前駆物質を火炎中で酸化する。このような方法はＥＰ−Ａ１１４２８３０に記載されている。
【０００６】
Ｐｒａｔｓｉｎｉｓ等は、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、第１７巻、第１３５６〜１３６２頁（２００２）に、酢酸、イソ−オクタンおよび２−ブタノールからなる溶剤混合物中の酢酸セリウム溶液を、酸素／メタンの火炎中で酸素により酸化することにより、火炎噴霧熱分解によって高い結晶度の酸化セリウム粉末を製造することを記載している。比較的粗大な粒子を有していない酸化セリウム粉末を製造するために、溶剤混合物は必須である。
【０００７】
ＷＯ２００４／００５１８４Ａ１では、溶液から液滴を発生させ、該液滴を火炎中で酸化する、金属酸化物の製造方法が請求されている。該溶液は少なくとも１の原料および、全溶液に対して、少なくとも６０％のカルボン酸を溶剤として含有している。
【０００８】
ＷＯ０１／３６３３２Ａ１からは、粗粒状および微粒子状の割合からなる酸化セリウムの製造方法が公知である。この方法は酸化セリウム前駆物質のエーロゾルを７００〜１１００Ｋの高温帯域中で燃焼させることを開示している。
【０００９】
ＤＥ−Ａ−１０２５１０２９には、平均直径３０〜２００ｎｍを有する結晶性の、凝集していない粒子からなる粗大な割合と、平均アグリゲート直径５〜５０ｎｍおよびＢＥＴ表面積１５〜２００ｍ2／ｇを有する微結晶性の、成長した一次粒子からなるアグリゲートの形の微細な割合とを有する、熱分解法により製造された酸化セリウム粉末が開示されている。
【００１０】
ＥＰ−Ａ−１５０６９４０には、７０〜１５０ｍ2／ｇの比表面積、５〜２０ｎｍの平均一次粒子直径および２０〜１００ｎｍの投影された平均アグリゲート直径を有する一次粒子のアグリゲートの形の多結晶性酸化セリウム粉末および該酸化セリウム粉末を含有する分散液が開示されている。
【００１１】
さらに、化学的機械研磨のための、酸化セリウムを含有する多数の分散液が記載されている。
【００１２】
ＥＰ−Ａ−１２０３８０１には、熱分解法により製造され、酸化セリウムがドープされた二酸化ケイ素を含有する水性分散液が開示されており、その際、酸化セリウムはセリウム塩溶液またはセリウム塩懸濁液からなるエーロゾルにより導入され、かつ該分散液の平均粒径は１００ｎｍよりも小さい。
【００１３】
ＥＰ−Ａ−１３３０８０には、粒子が、熱分解法により製造され、ドープされた低次構造化 (low-structured)二酸化ケイ素からなるコアと、酸化セリウムのシェルとを有し、かつ平均二次粒子径が０．２μｍを超えない粒子を含有する、水性分散液が開示されている。
【００１４】
ＤＥ−Ｂ−１０３４２８２６には、１μｍより大きな粒子を有していない、熱分解法により製造された酸化セリウムの分散液が開示されている。
【００１５】
ＵＳ６８２７７５２では、ポリアクリレートにより安定化されている酸化セリウム分散液が請求されている。
【００１６】
ＵＳ６４４３８１１では、カチオン性表面活性剤を含有する、中性ないし弱塩基性の環境中の酸化セリウム分散液が請求されている。
【００１７】
ＵＳ６４２０２６９では、８〜１２の範囲のｐＨ値を有する酸化セリウム分散液が請求されており、これは分散剤、有利には水溶性の有機ポリマー、水溶性のアニオン性もしくは非イオン性の表面活性剤または水溶性のアミンを含有する。
【００１８】
従来技術による酸化セリウム分散液の場合の欠点は、中性ないし弱アルカリ性の範囲での十分な安定性は、添加剤の存在下で達成することができるにすぎないことである。
【特許文献１】ＵＳ５３８９３５２
【特許文献２】ＥＰ−Ａ１１４２８３０
【特許文献３】ＷＯ２００４／００５１８４Ａ１
【特許文献４】ＷＯ０１／３６３３２Ａ１
【特許文献５】ＤＥ−Ａ−１０２５１０２９
【特許文献６】ＥＰ−Ａ−１５０６９４０
【特許文献７】ＥＰ−Ａ−１２０３８０１
【特許文献８】ＥＰ−Ａ−１３３０８０
【特許文献９】ＤＥ−Ｂ−１０３４２８２６
【特許文献１０】ＵＳ６８２７７５２
【特許文献１１】ＵＳ６４４３８１１
【特許文献１２】ＵＳ６４２０２６９
【非特許文献１】Ｐｒａｔｓｉｎｉｓ等、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、第１７巻、第１３５６〜１３６２頁（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従って本発明の課題は、付加的な添加剤がなくても十分に安定しており、中性ないし弱アルカリ性の範囲で化学的機械研磨のために使用することができる、酸化セリウムベースの分散液を提供することであった。
【００２０】
本発明のもう１つの課題は、分散液のための基礎としての酸化セリウムベースの粉末を提供することであった。もう１つの課題は、該粉末を製造する方法を提供することであった。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題は本発明により、酸化セリウムおよび該酸化セリウムの表面上および表面付近の層中にカーボネート基を有する結晶性一次粒子からなる、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末であって、
−  該粉末は２５〜１５０ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有し、
−  一次粒子は５〜５０ｎｍの平均直径を有し、
−  一次粒子の表面付近の層は約５ｎｍの深さを有し、
−  表面付近の層中でカーボネート濃度は、カーボネート濃度が最も高い表面から始まって内部へ向かって低下し、
−  カーボネート基に由来する炭素含有率は表面上では５〜５０面積パーセントであり、かつ表面付近の層中では約５ｎｍの深さで０〜３０面積パーセントであり、
−  酸化セリウムの含有率は、ＣｅＯ2として計算し、かつ粉末に対して、少なくとも９９．５質量％であり、かつ
−  炭素の含有率は、有機および無機の炭素を含めて、粉末に対して、０．０１〜０．３質量％である
カーボネート基を有する酸化セリウム粉末により解決される。
【００２２】
本発明による粉末中のカーボネート基は、表面においても約５ｎｍの深さにおいても検出することができる。この場合、カーボネート基は化学的に結合しており、かつたとえば構造ａ〜ｃにおけるように配置されていてよい。
【００２３】
【化１】
0004653705.tif 000002
【００２４】
カーボネート基はたとえばＸＰＳ／ＥＳＣＡ分析により検出することができる。表面付近の層中のカーボネート基を検出するために、表面の一部をアルゴンイオン衝撃により除去し、生じる新たな表面を同様にＸＰＳ／ＥＳＣＡ（ＸＰＳ＝Ｘ線光電子分光法；ＥＳＣＡ＝化学分析のための電子分光法）により分析することができる。
【００２５】
本発明による粉末では一次粒子が相互に分離して存在していてもよいし、あるいはまた程度の差はあるものの、強く凝集して存在していてもよい。有利には一次粒子はほぼ凝集して存在している。
【００２６】
本発明による粉末は有利には＜５ｐｐｍのナトリウムおよび＜２０ｐｐｍの塩素の割合を有していてよい。前記の元素は通常、化学的機械研磨の際に僅少量でのみ許容可能である。
【００２７】
さらに研磨の適用のためには３０〜１００ｍ2／ｇの本発明による粉末のＢＥＴ表面積は有利であり、かつ４０〜８０ｍ2／ｇは特に有利であり得る。
【００２８】
本発明のもう一つの対象は、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末の製造方法であり、この方法では、
−  エーロゾルを反応室中、６００℃〜１５００℃、有利には９００℃〜１２００℃の反応温度で、酸素を含有するガスと反応させ、該反応混合物を冷却し、かつ引き続き粉末をフィルターにより気体状物質から分離し、その際、
−  有機溶剤または溶剤混合物およびその中に溶解している酸化可能な有機セリウム−ＩＩＩ−化合物を含有する少なくとも１の溶液を少なくとも１の噴霧ガスにより噴霧することによりエーロゾルが得られ、
−  エーロゾルの体積基準の平均液滴直径Ｄ30が、３０〜１００μｍであり、かつ反応室中での平均滞留時間が０．１秒〜５秒であり、
かつその際、
−  反応室を離れた後に反応混合物を水滴の噴霧導入により冷却し、
−  水滴が１００μｍより小さい、体積基準の平均液滴直径を有し、かつ
−  水滴を発生させるために、式Ｉ
ｍH2O＝［ｃｐfl・（Ｔs−Ｔ0）＋ｄｈv＋ｃｐg・（Ｔe−Ｔs）／３６００・Ｑ    
（Ｉ）
（上記式中、
−  Ｑ＝ＫＷで記載される、全ての原料の全燃焼エンタルピー、
−  ｍH20＝ｋｇ／ｈで記載される、最終温度Ｔeに到達するために必要な量のＨ2Ｏ、
−  Ｔ0＝水の入口温度、
−  Ｔs＝１バールでの水の沸騰温度、
−  Ｔe＝最終温度、
−  ｄｈv＝水の蒸発エンタルピー、
−  ｃｐf1＝５０℃での水の熱容量、
−  ｃｐg＝１５０℃での水蒸気の熱容量、その際、
−  Ｔ0＝５〜５０℃、Ｔs＝１００℃、Ｔe＝２００〜４００℃、ｄｈv＝２２５６．７ｋＪ／ｋｇ、ｃｐfl＝４．１８１ｋＪ／ｋｇ・Ｋおよびｃｐg＝１．９８ｋＪ／ｋｇ・Ｋである）により記載される量の水を添加する。
【００２９】
酸素を含有する気体は通常、空気であるか、または酸素が富化された空気である。
【００３０】
噴霧ガスとして本発明による方法では空気、酸素が富化された空気のような反応性の気体および／または窒素のような不活性ガスを使用することができる。通常、空気を噴霧ガスとして使用する。セリウム−ＩＩＩ−溶液／噴霧ガス量の送入量の比は有利には０．１〜２５ｋｇ／Ｎｍ3、および特に有利には０．５〜５ｋｇ／Ｎｍ3であってよい。噴霧のために特に１もしくは複数の２流体ノズルまたは多流体ノズルが適切である。噴霧圧力は通常、１〜１００バールである。
【００３１】
本発明による方法の有利な実施態様では、反応混合物にさらに燃料ガスを供給する。燃焼ガスとして特に水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、希ガスが適切である。供給される燃焼ガスの量は第１に、供給される、セリウム−ＩＩＩ−化合物を含有する溶液の量、その組成および燃焼値に応じて調整する。燃焼ガス／溶液の比率は通常０．１〜２Ｎｍ3／ｋｇである。
【００３２】
さらに、反応室へ二次空気を導入する場合には有利であり得る。通常、二次空気の量は、一次空気に対する二次空気の比率が０．１〜１０であるように量定する。
【００３３】
有利には本発明による方法は、酸素を含有する気体の導入量の酸素割合が、セリウム−ＩＩＩ−化合物および燃焼ガスの完全な反応のために必要とされるよりも高いように実施することができる。ラムダが≧１．５である場合に特に有利であり、その際、ラムダはそのつどモル／ｈで記載される、酸素割合（空気＋場合により噴霧ガス）の合計／（セリウム−ＩＩＩ−化合物＋燃焼ガス）の合計から算出される。とりわけ有利であるのは２＜ラムダ＜５であり得る。
【００３４】
有機セリウム−ＩＩＩ−化合物として特にセリウム−アルコラートおよび／またはセリウム−カルボキシラートを使用することができる。アルコラートとして、有利にはエチラート、ｎ−プロピラート、イソ−プロピラート、ｎ−ブチラートおよび／またはｔ−ブチラートを使用することができる。カルボキシラートとして酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、オクタン酸、２−エチル−ヘキサン酸、吉草酸、カプリン酸および／またはラウリン酸をベースとする化合物を使用することができる。特に有利には２−エチルヘキサノエートおよび／またはラウレートを使用することができる。
【００３５】
有機溶剤として、もしくは有機溶剤混合物の成分として有利にはアルコール、たとえばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソ−プロパノール、ｎ−ブタノールまたはｔ−ブタノール、ジオール、たとえばエタンジオール、ペンタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジアルキルエーテル、たとえばジエチルエーテル、ｔ−ブチル−メチルエーテルまたはテトラヒドロフラン、Ｃ1〜Ｃ12−カルボン酸、たとえば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、オクタン酸、２−エチル−ヘキサン酸、吉草酸、カプリン酸、ラウリン酸であってよい。さらに酢酸エチルエステル、ベンゼン、トルエン、ナフサおよび／またはベンジンを使用することができる。有利には、Ｃ2〜Ｃ12−カルボン酸、特に２−エチルヘキサン酸および／またはラウリン酸を含有する溶液を使用することができる。
【００３６】
本発明のもう１つの対象は、本発明による方法により得られる、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末である。
【００３７】
本発明のもう１つの対象は、本発明によるカーボネート基を有する酸化セリウム粉末を含有する分散液である。
【００３８】
分散液の液相は水、１もしくは複数の有機溶剤または水性／有機性の組み合わせであってよく、その際、これらの相は有利には混和性である。分散液はさらにｐＨ値調整剤、表面活性添加剤および／または保存剤を含有していてよい。しかし表面活性添加剤を含有する分散液は有利ではない。その代わりに、カーボネート基を有する酸化セリウム粉末、水および場合によりｐＨ値調整剤のみからなる分散液が有利である。
【００３９】
カーボネート基を有する酸化セリウム粉末の含有率は有利には０．５〜６０質量％であってよい。本発明による粉末を２０〜５０質量％、特に３５〜４５質量％含有する水性分散液は特に有利である。さらに、４０質量％までの粉末の濃度および２３℃の温度で、１〜１０００ｓ-1の剪断範囲において、＜３０ｍＰａｓおよび特に有利には＜２０ｍＰａｓの粘度を有する本発明による水性分散液が有利であり得る。
【００４０】
本発明による水性分散液のｐＨ値は有利には３〜８の範囲である。分散液の貯蔵は通常、酸の添加により３〜４のｐＨ値を調整する。このために特に適切であるのは硝酸である。分散液の安定性はこのｐＨ範囲で特に高い。
【００４１】
水性分散液を研磨剤として使用する場合、たとえばアンモニアまたは苛性カリ溶液により７〜８のｐＨ値を調整することができる。この範囲で分散液は、表面活性添加剤が存在していなくても、優れた安定性を示す。
【００４２】
研磨工程にとって特に、動的光散乱により測定されたその平均粒径ｄ50が１２０ｎｍより小さい、特に１５０ｎｍより小さい分散液が適切である。
【００４３】
さらにこの目的のために、動的光散乱により測定されたその平均粒径ｄ90が２００ｎｍより小さい、特に１５０ｎｍより小さい分散液が適切である。
【００４４】
本発明による分散液のζ電位は特に少なくとも２０ｍＶであり、特に３０ｍＶより大であってよい。
【００４５】
本発明による分散液は当業者に公知の分散装置を用いて製造することができる。これはたとえば回転子−固定子−装置、粒子が相互に衝突することによって粉砕される高エネルギーミル、遊星型混練機、攪拌ボールミル、揺動装置として運転されるボールミル、揺動プレート、超音波装置または前記の装置の組み合わせであってよい。
【実施例】
【００４６】
比表面積はＤＩＮ６６１３１により測定される。
【００４７】
表面特性を面積の大きい（１ｃｍ2）ＸＰＳ／ＥＳＣＡ分析（ＸＰＳ＝Ｘ線光電子分光法；ＥＳＣＡ＝化学分析のための電子分光法）により測定する。評価はＤＩＮ専門家報告書第３９号、国立物理学研究所(National Physics Laboratory)のＤＭＡ（Ａ）９７、Ｔｅｄｄｉｎｇｔｏｎ、ＵＫによる一般的な推奨、および作業委員会の開発に伴う規格(entwicklungsbegleitenden Normung des Arbeitsausschuss)、「表面およびマイクロ領域の分析」、ＮＭＰ８１６（ＤＩＮ）に関するこれまでの知識に基づいている。さらに、技術文献からのそのつど存在する比較スペクトルが考慮される。値はそのつど記載される電子レベルの関連する感度要因を考慮して、バックグラウンド除去により算出される。記載は面積パーセントで行う。精度は見積もりに対して±５％である。
【００４８】
ζ電位は３〜１２のｐＨ範囲で動電学的な音波の振幅（electrokinetic sound amplitude：ＥＳＡ）により測定される。このために、酸化セリウム１％を含有する懸濁液を製造する。分散は超音波バー（４００Ｗ）を用いて行う。懸濁液は電磁攪拌機で攪拌し、かつチューブポンプを介してＭａｔｅｃ社のＥＳＡ−８０００装置のＰＰＬ−８０センサーによりポンプ輸送する。出発ｐＨ値から５ｍのＮａＯＨを使用してｐＨ１２への電位差滴定を開始する。ｐＨ４への逆滴定は５ｍのＨＮＯ3を用いて行う。評価は装置ソフトウェア、バージョンｐｃａｖａ５．９４により行う。
【００４９】
【数１】
0004653705.tif 000003
上記式中、
ζはゼータ電位を表し、
φは体積分率を表し、
Δρは粒子と液体との間の比重の差を表し、
ｃは懸濁液中の音速を表し、
ηは液体の粘度を表し、
εは懸濁液の誘電率を表し、
｜Ｇ（α）｜は慣性の補正を表す。
【００５０】
分散液は超音波処理により水中で超音波フィンガー（Ｂａｎｄｅｌｉｎ社、ＵＷ２２００／ＤＨ１３Ｇ）、段階８、１００％、５分）により製造する。平均的なアグリゲートの直径はＨｏｒｉｂａ社の粒径分析装置ＬＢ−５００により測定される。
【００５１】
例１：
エチルヘキサン酸セリウム（ＩＩＩ）５０質量％および２−エチルヘキサン酸５０質量％からなる溶液（溶液の燃焼値は２９ＫＪ／ｋｇ）２５０ｋｇ／ｈおよび噴霧空気５０Ｎｍ3／ｈから２流体ノズル（Ｓｃｈｌｉｃｋ社）によりエーロゾルを発生させ、該エーロゾルを反応室中に噴霧する。ここで水素（４０Ｎｍ3／ｈ）および一次空気（１８００Ｎｍ3／ｈ）からなる爆鳴気が燃焼し、その中でエーロゾルが反応する。付加的に二次空気（３２００Ｎｍ3／ｈ）を反応室中に導入する。火炎中での滞留時間は約２０ｍｓである。火炎より０．５ｍ下方の温度は１１００℃である。
【００５２】
引き続き、２０℃の入口温度を有する水９００ｋｇ／ｈと、噴霧空気２００Ｎｍ3／ｈからなるエーロゾルを２流体ノズルにより反応室により噴霧導入する。固体の生成物をフィルターにより気体状の物質から分離する。反応混合物は、この時点で２８０℃の温度を有する。反応混合物の滞留時間は反応室で１ｓである。
【００５３】
例２〜４を例１と同様に実施し、その際、使用量およびその他の方法パラメータは第１表に記載されている。得られる粉末の分析データは第２表に記載されている。
【００５４】
ＸＰＳ／ＥＳＣＡ分析の結果は、極めて純粋な表面が存在していることを示している。Ｃｅ、ＣおよびＯ以外に、他の元素は検出されない。カーボネート−Ｃは２８９ｅＶの結合エネルギーを示す。
【００５５】
第２表にはさらに、例１〜４の粉末の１パーセント分散液のｄ50値およびｄ90値が記載されている。
【００５６】
ＨＮＯ3によりｐＨ値を３．９に調整した、例３からの粉末の水中５パーセント分散液の粒径分布は、８２ｎｍのｄ50値および１０３ｎｍのｄ90値である。
【００５７】
本発明による分散液により、ＳｉＯ2表面を研磨することができ、かつ６００００Ｎ／ｍｓのｐｖ値において、＞５００ｎｍ／分、有利には１２００ｎｍ／分まで、特に１０００ｎｍ／分の除去速度を達成することができる。
【００５８】
図１および図２は、ＫＯＨによりそのｐＨ値を７．６に調整した、例３からの粉末を用いた０．５パーセント分散液の研磨結果を示している。
【００５９】
図１はＮ／ｍｓで記載される、プレス圧力と速度とからの積に依存する除去速度をｎｍ／分で示している。
【００６０】
さらに、ＳｉＯ2およびＳｉ3Ｎ4の研磨の際に測定される運動流(Motorstrom)は、本発明による分散液を使用する場合に相互に逸脱することが確認された。これはいわゆるＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）において有利に使用することができる。ＳＴＩの目的は、できる限り選択的にＳｉＯ2を研磨し、かつ窒化物層に達したときに研磨工程を停止することである。このために、窒化物を保護することによってこの選択性を高める添加剤を分散液に添加することが公知である。意外なことにこの添加剤は本発明による分散液では不要である。
【００６１】
図２はｓで記載されている時間に依存するＳｉＯ2およびＳｉ3Ｎ4に関する運動流を示している。
【００６２】
【表１】
0004653705.tif 000004
【００６３】
＊）セリウム−ＩＩＩ−溶液；  ＊＊）火炎の５００ｍｍ下方、  ＊＊＊）水
【表２】
0004653705.tif 000005
【００６４】
＊）全ての実施例において：Ｎａ＜５ｐｐｍ；Ｃｌ＜２０ｐｐｍ；＊＊）ｐＨ＝４、
＊＊＊）ＩＥＰ＝等電点；  ＊＊＊＊）合成法／スパッタ法；スパッタリング：アルゴンイオン、５ｋｅＶ、約１０分の衝撃により表面を除去した後。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による酸化セリウム粉末を含有する０．５パーセント分散液の研磨結果を示す図。
【図２】本発明による酸化セリウム粉末を含有する０．５パーセント分散液の研磨結果を示す図。
【図１】
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【図２】
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