CN106574170A - 钛合金材料研磨用组合物 - Google Patents

Abstract

[课题]本发明提供能够以高的研磨速度对钛合金材料进行研磨，并且研磨后能够得到表面的平滑性优异、具有高光泽的表面的研磨完的钛合金材料的钛合金材料研磨用组合物。[解决手段]一种钛合金材料研磨用组合物，其用于对钛合金材料进行研磨，所述钛合金材料研磨用组合物含有如下的化合物及磨粒，所述化合物具有以比钛高的溶解度使相对于前述钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的、除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。

Description

钛合金材料研磨用组合物

技术领域

本发明涉及钛合金材料研磨用组合物。

背景技术

合金是指相对于1种金属元素，含有1种以上其它金属元素、碳、氮、硅等非金属元素的具有金属性质的物质，是出于与纯金属相比提高机械强度、耐化学药品性、耐腐蚀性、耐热性等性质的目的而制造的。

各种合金之中，钛合金由于不仅轻量、而且强度高并且耐腐蚀性优异，因此被广泛用于精密设备、装饰品、工具、运动用品、医疗部件等。

根据用途，需要对合金的表面进行镜面精加工。作为镜面精加工的方法，有合金表面的涂装、涂布。但是，如果能够实现基于合金表面的研磨的镜面精加工，则能获得超过涂装、涂布的优点。例如，由于研磨与涂装相比能够提高优异的镜面，因此不需要涂装或涂布工序及用于它们的材料。另外，由于基于研磨的镜面比基于涂装的镜面耐久性高，因此镜面长期持续。

以往，对作为难加工材料的钛、或氮化钛等，尝试了实施了各种办法的基于研磨的平滑化、及表面的镜面精加工。例如，美国专利第5516346号说明书及日本特开平10-067986号公报等中公开了通过在研磨用浆料中添加氟化盐、或氟化合物等卤素化合物，从而实现对钛、或氮化钛等的高选择性。另外，例如，日本特表2001-500188号公报(相当于美国专利第5770103号说明书)等中公开了通过在水性浆料中添加具有极性基团的1～3取代苯酚，从而实现对钛、及氮化钛的高去除速度。进而，例如，日本特开2005-244123号公报(相当于美国专利申请公开2005/191823号说明书)等中公开了通过使用胶态二氧化硅作为研磨剂、设为pH≤6以下，从而实现对钛、及氮化钛等的高研磨速度。

发明内容

但是，基于上述专利文献中记载的研磨用组合物的、钛合金材料的研磨速度不充分，期望对钛合金材料能够实现更高的研磨速度的研磨用组合物。另外，存在研磨后的钛合金材料(研磨完的钛合金材料)表面的平滑性不充分、得不到高光泽的表面的问题。

因此，本发明是鉴于上述实际情况而作出的，其目的在于，提供能够以高的研磨速度对钛合金材料进行研磨，并且研磨后能够得到表面的平滑性优异且具有高光泽的表面的研磨完的钛合金材料的钛合金材料研磨用组合物。另外，本发明的又一目的在于，提供前述钛合金材料研磨用组合物的制造方法、及包括使用了前述钛合金材料研磨用组合物的研磨工序的研磨完的钛合金材料的制造方法。

本发明人等鉴于上述问题，进行了深入研究。其结果发现，通过具有下述构成的钛合金材料研磨用组合物能解决上述问题，从而完成了本发明。

即，本发明的上述问题是通过如下的钛合金材料研磨用组合物来解决的：一种钛合金材料研磨用组合物，其是用于对钛合金材料进行研磨的研磨用组合物，所述钛合金材料研磨用组合物含有如下的化合物及磨粒，所述化合物具有以比钛高的溶解度使相对于前述钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量包含在前述钛合金材料中的、除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。

具体实施方式

本发明的一个实施方式涉及一种钛合金材料研磨用组合物，其是用于对钛合金材料进行研磨的研磨用组合物，所述钛合金材料研磨用组合物含有如下的化合物及磨粒，所述化合物具有以比钛高的溶解度使相对于前述钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量包含在前述钛合金材料中的、除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。根据具有这样的构成的本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物，能够以高的研磨速度对钛合金材料进行研磨，并且研磨后能够得到表面的平滑性优异、具有高光泽的表面的研磨完的钛合金材料。根据本发明的一个实施方式，能提供能够以高的研磨速度对钛合金材料进行研磨，并且研磨后能够得到表面的平滑性优异、具有高光泽的表面的研磨完的钛合金材料的钛合金材料研磨用组合物。另外，根据本发明的又一个实施方式，能够提供前述钛合金材料研磨用组合物的制造方法、及包括使用了前述钛合金材料研磨用组合物的研磨工序的研磨完的钛合金材料的制造方法。

本发明的又一方式为前述钛合金材料研磨用组合物的制造方法。

本发明的另一方式为一种研磨完的钛合金材料的制造方法，其包括使用了前述钛合金材料研磨用组合物的研磨工序。

本发明人等为了解决上述问题，进行了研究。其结果，本发明人等发现，对于钛合金材料，通过使用含有如下的化合物(以下也称为“金属溶解性提高剂”)及磨粒的研磨用组合物进行研磨，研磨速度显著提高，研磨完的钛合金材料的平滑性也提高，所述化合物具有以比钛高的溶解度使除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。

对于通过作为本发明的一个实施方式的构成的“含有金属溶解性提高剂、及磨粒的钛合金材料研磨用组合物”能解决上述问题的机制，本发明人等推测如下。即，推断为：在钛合金材料的研磨工序中，通过使具有以比钛高的溶解度使相对于钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能的、金属溶解性提高剂存在，从而除钛以外的金属元素的至少1种从钛合金材料向钛合金材料研磨用组合物中溶出。然后，由于作为副成分的除钛以外的金属元素的至少1种的溶出而使在副成分和邻接存在的钛之间起作用的分子间力减少的结果、和/或在钛合金材料表面附近钛-副成分间的金属元素的键合被切断、钛变得容易从钛合金材料表面脱离，从而研磨变得容易。其结果，钛合金材料的研磨速度提高、并且研磨完的钛合金材料的平滑性也提高。需要说明的是，上述机制是基于推测的，其正确和错误不影响本发明的技术范围。

以下，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明不仅限定于以下的实施方式。另外，在本说明书中，表示范围的“X～Y”是指“X以上且Y以下”。

[钛合金材料]

本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物用于对钛合金材料进行研磨的用途。本发明的一个实施方式的钛合金材料含有作为主成分的钛、及至少1种作为副成分的除钛以外的金属元素(以下也称为“副成分的金属元素”)。对用于制造合金材料的方法没有特别限制，优选通过例如铸造、锻造或轧制等获得。

合金材料是基于作为主成分的金属元素而命名的。钛合金材料以钛为主成分。此处，“以钛为主成分”是指合金中含有最多的元素为钛。另外，钛合金材料含有例如铝、铁、钒、锡、钼、锌、铜、铬、或铌等作为除钛以外的金属元素。作为除钛以外的金属元素，优选含有选自由铝、钒、锌、铁及铜组成的组中的至少1种、更优选含有铝。钛合金材料中含有的金属元素之中，铝特别容易溶解，因此通过含有铝，钛合金材料的研磨速度的上升、平滑性的提高变显著。

钛合金材料中的除钛以外的金属元素的总含量相对于合金材料整体大于0.5质量％、优选为1质量％以上。另外，对钛合金材料中的副成分的金属元素的总含量没有特别限制，优选小于50质量％、更优选为30质量％以下。需要说明的是，含有2种以上的除钛以外的金属元素的情况下，将其总计量作为总含量。

另外，将推测本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物所作用的除钛以外的金属元素的、每一元素的含量设为相对于合金材料整体大于0.5质量％。即，作为本发明的研磨对象物的钛合金材料含有至少1种以相对于钛合金材料的总质量大于0.5质量％的量含有的除钛以外的金属元素。这是因为，若含量为0.5质量％以下，则变成与不可避免的杂质中存在的元素同等以下的含量，基本得不到本发明的效果。此处，不可避免的杂质是指用于形成合金的材料和/或制造过程中在合金中非有意地含有的元素，例如，可以举出在钛合金材料中以小于0.5质量％的含量存在的氧、氮、碳等。

作为钛(Ti)合金材料，只要满足上述，就没有特别限定，例如，可以举出：JISH4600：2012中记载的11～23种的耐腐蚀钛合金材料、50种的Ti-1.5Al(含有1.5质量％的铝作为副成分的金属元素)、60种及60种E的Ti-6Al-4V(含有6质量％的铝、及4质量％的钒作为副成分的金属元素)、61种及61种F的Ti-3Al-2.5V(含有3质量％的铝、及2.5质量％的钒作为副成分的金属元素)、以及80种的Ti-4Al-22V(含有4质量％的铝、及22质量％的钒作为副成分的金属元素)。另外，作为钛合金材料，例如可以使用Ti-5Al-2.5Sn(含有5质量％的铝、及2.5质量％的锡作为副成分的金属元素)、Ti-8Al-1Mo-1V(含有8质量％的铝、1质量％的钼、及1质量％的钒作为副成分的金属元素)、Ti-6Al-6V-2Sn(含有6质量％的铝、6质量％的钒、及2质量％的锡作为副成分的金属元素)、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo(含有6质量％的铝、2质量％的锡、4质量％的锆、及6质量％的钼作为副成分的金属元素)、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo(含有3质量％的铝、8质量％的钒、6质量％的铬、4质量％的锆、及4质量％的钼作为副成分的金属元素)、Ti-10V-2Fe-3Al(含有10质量％的钒、2质量％的铁、及3质量％的铝作为副成分的金属元素)、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(含有15质量％的钒、3质量％的铬、3质量％的锡、及3质量％的铝作为副成分的金属元素)、Ti-5Al-1Fe(含有5质量％的铝、及1质量％的铁作为副成分的金属元素)、Ti-1Cu(含有1质量％的铜作为副成分的金属元素)、Ti-3Al-5V(含有3质量％的铝、及5质量％的钒作为副成分的金属元素)、及Ti-20V-4Al-1Sn(含有20质量％的钒、4质量％的铝、及1质量％的锡作为副成分的金属元素)、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo(含有5质量％的铝、2质量％的锡、2质量％的锆、4质量％的铬、及4质量％的钼作为副成分的金属元素。)等。

上述钛合金材料之中，从溶解性高、进而有助于钛合金材料的轻量化的观点出发，优选含有铝的钛合金材料。含有铝的钛合金材料中的铝的含量优选大于0.5质量％、更优选1质量％以上。另外，含有铝的钛合金材料中的铝的含量优选小于50质量％、更优选30质量％以下。含有铝的钛合金材料之中，从通用性的观点出发，优选Ti-1.5Al、Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V、及Ti-4Al-22V、Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo，更优选Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V、Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo，进一步优选Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V。

钛合金材料可以还包含半金属元素、非金属元素。

[金属溶解性提高剂]

金属溶解性提高剂具有以比钛高的溶解度使相对于钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的、除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。“具有使之溶解的功能”可以是金属溶解性提高剂使副成分的金属元素的至少1种溶解的功能，或者也可以为使金属溶解性提高剂与副成分的金属元素的至少1种反应而得到的产物(发生多个反应的情况下，为其最终产物)溶解的功能。

认为通过金属溶解性提高剂的作用，本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物的钛合金材料的研磨速度显著提高、研磨后的钛合金材料的平滑性提高。

对于金属溶解性提高剂具有以比钛高的溶解度使相对于钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的、副成分的金属元素的至少1种溶解的功能，可以通过进行钛单体、及副成分的金属元素单体的蚀刻，由测定的各自的蚀刻速率的比来确认。用副成分的金属元素的至少1种的蚀刻速率除以钛单体的蚀刻速率而算出的蚀刻速率比大于1时，表示具有以比钛高的溶解度使相对于钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的副成分的金属元素的至少1种溶解的功能。

前述蚀刻速率的测定方法可以使用实施例中记载的方法。

金属溶解性提高剂只要能获得本发明的效果，就没有特别限定，例如，从金属的溶解性的观点出发，可以使用酸性化合物、或其盐。酸性化合物可以使用无机酸化合物或有机酸化合物中任意种。作为无机酸化合物的例子，没有特别限制，可以举出：盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、硼酸、碳酸、次磷酸、亚磷酸、及磷酸等。作为有机酸的例子，没有特别限制，可以举出：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、正己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、正庚烷酸、2-甲基己酸、正辛烷酸、2-乙基己酸、苯甲酸、乙醇酸、水杨酸、甘油酸、草酸、丙二酸琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸、邻苯二甲酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、二乙醇酸、2-呋喃羧酸、2,5-呋喃二羧酸、3-呋喃羧酸、2-四氢呋喃羧酸、甲氧基乙酸、甲氧基苯基乙酸、及苯氧基乙酸、磺酸、膦酸(例如，1-羟基乙烷-1,1-二膦酸)等。作为盐的例子，没有特别限制，可以举出：碱金属盐、第2族元素的盐、铝盐、铵盐、胺盐、季铵盐等。从单位含量的研磨效果的观点出发，金属溶解性提高剂优选有机酸化合物或其盐、更优选2元以上的有机酸化合物或其盐。从处理性、研磨效果、及使用溶剂时在溶剂(例如水)中的溶解性的观点出发，作为有机酸，优选乙醇酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、马来酸、草酸、柠檬酸、丙酸、戊二酸、二乙醇酸、乳酸、次氮基三亚甲基膦酸、甲磺酸、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸，更优选二乙醇酸、琥珀酸、柠檬酸、戊二酸、次氮基三亚甲基膦酸、甲磺酸、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸，进一步优选二乙醇酸、琥珀酸、柠檬酸、戊二酸、次氮基三亚甲基膦酸、甲磺酸。

金属溶解性提高剂的含量优选为0.01质量％以上、更优选为0.02质量％以上、进一步优选为0.1质量％以上。金属溶解性提高剂的含量为上述范围内的情况下，钛合金材料的研磨速度提高。另外，金属溶解性提高剂的含量优选为10质量％以下、更优选为7质量％以下、进一步优选为5质量％以下。金属溶解性提高剂的含量在上述范围内时，能够减少钛合金材料研磨用组合物的制造成本。

[磨粒]

磨粒在钛合金材料研磨用组合物中主要承担机械研磨加工。作为磨粒的具体例，没有特别限制，可以举出：氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化锆、氧化钛、氧化锰、碳化硅、碳化硼、碳化钛、氮化钛、氮化硅、硼化钛、硼化钨等。这些之中，从容易减少表面粗糙度、能够实现低成本的观点出发，磨粒优选为金属氧化物、更优选使用能实现高研磨速度、并且能容易地获得的氧化铝(α-氧化铝、中间状氧化铝、气相氧化铝、氧化铝溶胶、其混合)。

钛合金材料研磨用组合物中含有的磨粒的粒径(D50)优选为0.1μm以上、更优选为0.5μm以上。磨粒的粒径(D50)在上述范围内时，钛合金材料的研磨速度提高。钛合金材料研磨用组合物中含有的磨粒的粒径(D50)优选为10.0μm以下、更优选为5.0μm以下。磨粒的粒径(D50)在上述范围内时，容易得到低缺陷并且表面粗糙度小的表面。磨粒的粒径(D50)可以通过小孔电阻法(测定机：Multisizer III型Beckman Coulter,Inc.制)来测定。

磨粒的比表面积优选为2m²/g以上、更优选为7m²/g以上。磨粒的比表面积可以通过JIS Z8830：2001中所示的气体吸附法(BET法)(测定机：株式会社岛津制作所制、FlowsorbII 2300)来测定。

钛合金材料研磨用组合物中的磨粒的含量优选为0.1质量％以上、更优选为0.2质量％以上、进一步优选为1质量％以上。磨粒的含量在上述范围内时，利用钛合金材料研磨用组合物的合金的研磨速度提高。钛合金材料研磨用组合物中的磨粒的含量优选为50质量％以下、更优选为25质量％以下、进一步优选为20质量％。磨粒的含量在上述范围内时，不仅钛合金材料研磨用组合物的制造成本减少，而且残留在研磨后的合金表面上的磨粒的量减少、合金表面的清洁性提高。

[其它成分]

本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物根据需要还可以含有除上述以外的成分，例如用于促进合金材料的溶解的蚀刻剂，使合金材料的表面氧化的氧化剂，作用于合金材料的表面、磨粒表面的水溶性聚合物、共聚物、其盐、衍生物，抑制合金材料的表面的腐食的防腐蚀剂、螯合剂，使磨粒的聚集体容易再分散的分散助剂，具有其它功能的防腐剂、防霉剂等成分。

作为蚀刻剂的例子，没有特别限制，可以举出：硝酸、硫酸、磷酸等无机酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、甲磺酸等有机酸、氢氧化钾、氢氧化钠等无机碱、氨、胺、季铵氢氧化物等有机碱等。

作为氧化剂的例子，没有特别限制，可以举出：过氧化氢、过乙酸、过碳酸盐、过氧化脲、高氯酸盐、过硫酸盐等。

作为水溶性聚合物、共聚物、其盐、衍生物的例子，没有特别限制，可以举出：聚丙烯酸等聚羧酸、聚膦酸、聚苯乙烯磺酸等聚磺酸、黄原胶、藻酸钠等多糖类、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、山梨糖醇酐单油酸酯、具有一种或多种氧化烯单元的氧化烯系聚合物、或它们的盐等。

作为防腐蚀剂的例子，没有特别限制，可以举出：胺类、吡啶类、四苯基鏻盐、苯并三唑类、三唑类、四唑类、苯甲酸等。作为螯合剂的例子，可以举出：葡萄糖酸等羧酸系螯合剂、乙二胺、二亚乙基三胺、三甲基四胺等胺系螯合剂、乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、羟基乙基乙二胺三乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、二亚乙基三胺五乙酸等多氨基多羧酸系螯合剂、2-氨基乙基膦酸、1-羟基乙叉基-1,1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羟基膦酸、1-膦酰丁烷-2,3,4-三羧酸等有机膦酸系螯合剂、苯酚衍生物、1,3-二酮等。

作为分散助剂的例子，可以举出焦磷酸盐、六偏磷酸盐等缩合磷酸盐等。作为防腐剂的例子，可以举出次氯酸钠等。作为防霉剂的例子，可以举出噁唑烷-2,5-二酮等噁唑啉等。

[水]

本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物优选含有水作为用于将各成分分散或溶解的分散介质或溶剂。从抑制阻碍其它成分的作用的观点出发，优选尽可能不含有杂质的水，具体而言，优选利用离子交换树脂将杂质离子去除后、通过过滤器去除了异物的纯水、超纯水、或蒸馏水。

[钛合金材料研磨用组合物的pH]

本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物的pH的下限优选为1以上、更优选为1.5以上。通过增大钛合金材料研磨用组合物的pH，从而安全性会提高，因此优选。

另外，本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物的pH的上限优选为7.0以下、更优选为6.0以下、进一步优选为4.5以下。随着钛合金材料研磨用组合物的pH变小，研磨速率提高，因此优选。

pH可以通过作为本发明的一个实施方式的钛合金研磨用组合物的一个成分的金属溶解性提高剂来控制，也可以通过使用其以外的公知的酸、碱、或它们的盐来控制。

[钛合金材料研磨用组合物]

如前所述，本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物含有如下的化合物(金属溶解性提高剂)及磨粒，所述化合物具有以比钛高的溶解度使相对于钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的、除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。另外，只要不损害本发明的效果，也可以根据需要含有其它成分。作为本发明的钛合金材料研磨用组合物，例如可以举出含有酸或酸性化合物、磨粒、及水的组合物等。作为这样的钛合金材料研磨用组合物，例如可以举出pH值为1以上且7以下的钛合金材料研磨用组合物等。

[钛合金材料研磨用组合物的制造方法]

对于本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物的制造方法，只要将上述中说明的钛合金材料研磨用组合物的各成分混合，就没有特别限制。即，包括将如下的化合物(金属溶解性提高剂)及磨粒混合的工序即可，所述化合物具有以比钛高的溶解度使钛合金材料中相对于钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。例如可以举出：向分散介质中添加金属溶解性提高剂及磨粒并混合的工序、向液体状的金属溶解性提高剂中添加磨粒并混合的工序、向预先制作的金属溶解性提高剂溶液中添加磨粒并混合的工序、向预先制作的磨粒的分散液中添加金属溶解性提高剂并混合的工序、将预先制作的金属溶解性提高剂溶液和预先制作的磨粒的分散液混合的工序等，但不限定于这些。可以任意选择混合的条件、混合方法等。另外，除了前述混合工序以外，也可以还具有其它工序。作为其它工序，例如可以举出在用于构成钛合金材料研磨用组合物的各成分的混合后，进而加入分散介质的工序等，但不限定于此。

对本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物没有特别限制，例如，可以通过将金属溶解性提高剂、磨粒(例如氧化铝颗粒)、及根据需要的其它成分在水中搅拌混合的方法等来获得。

对混合各成分时的温度没有特别限制，优选10℃以上且40℃以下，为了提高溶解速度也可以进行加热。另外，对混合时间也没有特别限制。

[钛合金材料的研磨方法及包括对钛合金材料进行研磨的工序的研磨完的钛合金材料的制造方法]

如上所述，本发明的钛合金材料研磨用组合物适合用于钛合金材料的研磨。因此，作为本发明的又一个实施方式，提供使用本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物对钛合金材料进行研磨的研磨方法。另外，作为本发明的另一个实施方式，提供包括通过前述研磨方法对钛合金材料进行研磨的工序的研磨完的钛合金材料的制造方法。

作为使用了本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物的研磨完的钛合金材料制造方法，可以使用包括如下的方法：

向研磨垫和钛合金材料之间供给本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物；

将研磨垫按压在钛合金材料上；

使研磨垫和/或钛合金材料旋转或移动而对钛合金材料进行研磨。

作为将研磨垫按压在钛合金材料上的方法，没有特别限定，将研磨垫按压在钛合金材料上的方法、将钛合金材料按压在研磨垫上的方法、或这两者均可以使用。另外，作为研磨方法，没有特别限定，使研磨垫及贴附有其的平板旋转或者移动的方法、使钛合金材料及保持其的保持具旋转或者移动的方法、或这两者均可以使用。

使用本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物对钛合金材料进行研磨时，可以使用通常的金属研磨中使用的装置、条件进行。作为通常的研磨装置，有单面研磨装置、双面研磨装置，在单面研磨装置中，用被称作承载器(carrier)的保持具保持钛合金材料，边供给研磨用组合物边将贴附有研磨垫的平板按压在钛合金材料的单面并使平板旋转，由此对钛合金材料的单面进行研磨。在双面研磨装置中，使用被称作承载器的保持具保持钛合金材料，边从上方供给研磨用组合物，边将贴附有研磨垫的平板按压在钛合金材料的相对面并使它们沿相反方向旋转，由此对钛合金材料的双面进行研磨。在通常的研磨装置中，在将研磨用组合物供给到研磨垫和钛合金材料之间的状态下对钛合金材料进行研磨。此时，通过由研磨垫及研磨用组合物与钛合金材料的摩擦产生的物理作用和研磨用组合物给钛合金材料带来的化学作用进行研磨。

作为本发明的又一个实施方式的研磨方法中的研磨条件之一，可以举出研磨载荷。通常载荷越高，由磨粒带来的摩擦力越高，机械加工力提高，因此研磨速度上升。对本发明的又一个实施方式的研磨方法的载荷没有特别限定，在钛合金材料的每单位面积中，优选为50g/cm²以上且1000g/cm²以下、更优选为80g/cm²以上且800g/cm²以下、进一步优选为100g/cm²以上且600g/cm²以下。如果为该范围，则发挥充分的研磨速度、能够抑制由载荷导致的钛合金材料的破损、在表面产生损伤等缺陷。

另外，作为本发明的又一个实施方式的研磨方法中的研磨条件之一，可以举出研磨中的线速度。通常研磨垫的转速、承载器的转速、钛合金材料的大小、钛合金材料的数量等会影响线速度，线速度大时，施加于钛合金材料的摩擦力变大，因此对边缘进行机械研磨的作用变大。另外，有时由于摩擦而产生摩擦热，由研磨用组合物带来的化学作用变大。对本发明的研磨方法中的线速度没有特别限定，优选为10m/分钟以上且300m/分钟以下、更优选为30m/分钟以上200m/分钟以下。为该范围时，能获得充分的研磨速度，另外能够抑制由钛合金材料的摩擦导致的研磨垫的破损、进而摩擦向钛合金材料充分地传递，能够防止所谓钛合金材料滑动的状态、能够充分地进行研磨。

使用了上述本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物的研磨方法中使用的研磨垫除了例如聚氨酯型、无纺布型、绒面革型等材质不同以外，还有其硬度、厚度等物性不同、进而有包含磨粒的研磨垫、不包含磨粒的研磨垫，优选使用后者。

作为本发明的又一个实施方式的研磨方法中的研磨条件之一，可以举出钛合金材料研磨用组合物的供给量。供给量根据研磨的钛合金材料的种类、研磨装置、研磨条件而不同，只要是足以将钛合金材料研磨用组合物没有不均地全面供给至钛合金材料和研磨垫之间的量即可。钛合金材料研磨用组合物的供给量少时，有时钛合金材料研磨用组合物未被供给于钛合金材料整体、或钛合金材料研磨用组合物发生干燥凝固并使钛合金材料表面产生缺陷。相反，供给量多时，除了不经济以外，有时会因过剩的研磨用组合物、特别是水等介质而妨碍摩擦，研磨受到阻碍。

在本发明的又一个实施方式的研磨方法中，可以在研磨工序前具有使用了其它研磨用组合物的预研磨工序。在钛合金材料表面有加工损伤、输送时的损伤等时，为了在一个工序中将这些损伤镜面化，会耗费较多时间，不仅不经济，而且有损害平滑性等的担心。通过预研磨工序预先将钛合金材料表面的损伤去除，从而能够缩短基于本发明的研磨方法的研磨所需的研磨时间、能够期待有效地获得优异的镜面。预研磨工序中使用的预研磨用组合物优选使用比本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物研磨力更强的研磨用组合物。具体而言，优选使用比本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物中使用的磨粒硬度更高、颗粒尺寸大的磨粒。

使用本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物对钛合金材料进行研磨时，可以回收曾经在研磨中使用的钛合金材料研磨用组合物并再次用于研磨。作为钛合金材料研磨用组合物的再次利用的方法的一例，可以举出如下方法：将从研磨装置排出的钛合金材料研磨用组合物回收至容器内，使其再次向研磨装置内循环而使用。循环使用钛合金材料研磨用组合物在通过减少作为废液排出的钛合金材料研磨用组合物的量从而能够减轻环境负担的方面、和通过减少使用的钛合金材料研磨用组合物的量从而能够抑制钛合金材料的研磨所花费的制造成本的方面是有用的。

循环使用本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物时，可以将因研磨消耗·损失的金属溶解性提高剂、磨粒(例如氧化铝颗粒)、及根据需要的其它成分的一部分或全部作为组合物调节剂而添加到循环使用中。

在这种情况下，作为组合物调节剂，可以以任意混合比率混合金属溶解性提高剂、磨粒(例如，氧化铝颗粒)、及根据需要的其它成分的一部分或全部。通过追加添加组合物调节剂，可以将钛合金材料研磨用组合物调整为适于再次利用的组成，研磨得以适当地维持。组合物调节剂中所含有的金属溶解性提高剂、磨粒(例如，氧化铝颗粒)、及根据需要的其它成分的浓度是任意的，没有特别限定，优选根据循环容器的大小、研磨条件进行适宜调整。

本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物可以为单组分型，也可以为以双组分型为首的多组分型。另外，本发明的一个实施方式的钛合金材料研磨用组合物可以通过使用水等稀释液将钛合金材料研磨用组合物的原液稀释至例如10倍以上来制备。

作为通过本发明的另一个实施方式的包括利用前述研磨方法对钛合金材料进行研磨的工序的研磨完的钛合金材料的制造方法制造的、研磨完的钛合金材料的算术平均粗糙度Ra，优选为70nm以下、更优选为65nm以下、进一步优选为50nm以下、更进一步优选为40nm以下、特别优选为30nm以下。算术平均粗糙度可以通过非接触表面形状测定器来测定。测定方法的详细情况记载于实施例中。

实施例

接着，举出实施例及比较例，更具体地进行说明，但本发明不仅受以下实施例的任何限定。

作为磨粒，准备α-氧化铝(粒径(D50)2.7μm、测定机：Multisizer III型BeckmanCoulter,Inc.制)。在比较例1中，通过用水将磨粒稀释，从而制备了相对于钛合金材料研磨用组合物的总质量含有14质量％的磨粒的钛合金材料研磨用组合物。在实施例1～4、及比较例2中，用水稀释磨粒，进而加入表1的化合物以使相对于钛合金材料研磨用组合物的总质量成为表1中记载的pH，从而制备了相对于钛合金材料研磨用组合物的总质量含有14质量％的磨粒的钛合金材料研磨用组合物。

此处，将实施例及比较例中使用的化合物的种类记载为表1中的“化合物”，将制作的钛合金材料研磨用组合物的pH记载为表1中的“pH”。

另外，准备钛(Ti)、及作为钛合金材料的Ti-6Al-4V。Ti-6Al-4V相对于钛合金材料的总质量含有铝6质量％、及钒4质量％，剩余的由钛、及极微量的不可避免的杂质形成。进而，以单质的形式准备作为Ti-6Al-4V的副成分之一的铝(Al)。

求出基于实施例1～4、以及比较例1及2的各钛合金研磨用组合物中使用的各化合物的、钛合金材料中的钛(Ti)与铝(Al)的蚀刻速率比，确认了各化合物是否为金属溶解性提高剂。另外，使用实施例及比较例的各钛合金材料研磨用组合物，求出钛、及钛合金材料的研磨速度。进而，对基于各钛合金材料研磨用组合物的研磨后的钛合金材料的表面粗糙度进行测定。

以下示出各测定方法及结果。

<蚀刻速率比>

根据蚀刻速率比，确认了由实施例1～4、以及比较例1及2的各钛合金研磨用组合物中使用的各化合物带来的使存在于钛合金材料中的主成分的钛、及副成分的金属元素溶解的功能。

作为蚀刻用基板，分别准备纯铝、及纯钛(各32×32×2mm)各1张。另外，作为蚀刻溶液，准备在纯水中以成为与表1中记载的各钛合金研磨用组合物的pH相同的值的方式含有各化合物的溶液。将各基板在250mL容器中分别放入1张，浸渍于蚀刻溶液150mL，在60℃静置24小时后，取出基板，由蚀刻前后的质量差算出各蚀刻速率。此处，蚀刻前后的质量差表示每1天(24小时)的蚀刻速率。然后，使用这些各蚀刻速率的测定结果，用Al的蚀刻速率除以Ti的蚀刻速率，由此求出蚀刻速率比。将该结果示于表1的“Al/Ti蚀刻速率比”。该蚀刻速率比大于1时，化合物为具有以比钛高的溶解度使作为钛合金材料的副成分的金属元素(此处为铝)溶解的功能的金属溶解性提高剂。

<研磨速度>

使用实施例1～4、以及比较例1及2的各钛合金材料研磨用组合物，用单面研磨机对上述钛、及钛合金材料进行研磨。具体而言，用保持具保持钛合金材料，边供给钛合金材料研磨用组合物，边将贴附有研磨布(研磨垫)的平板按压在钛合金材料的单面上并使平板旋转，由此在表2示出的条件下对钛合金材料进行研磨。

对研磨工序前的各钛、及钛合金材料的质量、及研磨工序后的各研磨完的钛、及研磨完的钛合金材料的质量进行测定，由研磨工序前后的质量差算出各研磨速度。将该结果分别示于表1的“Ti研磨速度”、及“Ti-6Al-4V研磨速度”。

<算术平均粗糙度Ra>

对于用实施例1～4、以及比较例1及2的各钛合金研磨用组合物进行了研磨的研磨完的钛合金材料，使用非接触表面形状测定器(激光显微镜VK-X200、KEYENCE CORPORATION制)，将测定区域尺寸设为248×213μm，求出算术平均粗糙度Ra。将该结果示于表1的“Ra”。

[表1]

需要说明的是，关于表1的比较例1及2的蚀刻速率测定，由于没有确认到铝及钛的蚀刻，因此在表1的蚀刻速率比处记载为无蚀刻。

[表2]

如表1所示，对实施例1～4的钛合金材料的研磨速度为大于比较例1及2的值。另外，实施例与比较例相比，Ra为小的值。由该结果可知，各实施例中，钛合金材料的研磨速度快、并且能够得到平滑性高、具有高光泽的表面的研磨完的钛合金材料。另一方面，比较例中，研磨速度慢、表面的粗糙也变大。

本申请基于在2014年8月7日申请的日本特许申请号2014-161790号，其公开内容通过参照而整体被引入。

Claims (8)

1.一种钛合金材料研磨用组合物，其用于对钛合金材料进行研磨，所述钛合金材料研磨用组合物含有如下的化合物及磨粒，所述化合物具有以比钛高的溶解度使相对于所述钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在的、除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。

2.根据权利要求1所述的钛合金材料研磨用组合物，其中，所述化合物为酸性化合物或其盐。

3.根据权利要求1或2所述的钛合金材料研磨用组合物，其中，所述化合物为有机酸化合物或其盐。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的钛合金材料研磨用组合物，其中，所述磨粒为金属氧化物。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的钛合金材料研磨用组合物，其中，所述磨粒为氧化铝。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的钛合金材料研磨用组合物，其特征在于，所述除钛以外的金属元素的至少1种为铝。

7.一种钛合金材料研磨用组合物的制造方法，其包括将如下的化合物及磨粒混合的工序，所述化合物具有以比钛高的溶解度使相对于钛合金材料的总质量以大于0.5质量％的含量存在于钛合金材料中的、除钛以外的金属元素的至少1种溶解的功能。

8.一种研磨完的钛合金材料的制造方法，其包括：向研磨垫和钛合金材料之间供给权利要求1～6中任一项所述的钛合金材料研磨用组合物、或通过权利要求7所述的制造方法得到的钛合金材料研磨用组合物；

将所述研磨垫按压在所述钛合金材料上；

使所述研磨垫和/或所述钛合金材料旋转或移动而对所述钛合金材料进行研磨。