CN110317573B - 研磨用组合物和其制造方法以及磁研磨方法 - Google Patents

研磨用组合物和其制造方法以及磁研磨方法 Download PDF

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Abstract

[课题]提供:不仅适用于硬质材料制的研磨对象物的研磨、而且适用于软质金属材料制的研磨对象物的研磨、且不易产生划痕等表面缺陷的研磨用组合物和磁研磨方法。[解决方案]研磨用组合物(1)含有:饱和磁化强度为20emu/g以上且150emu/g以下的磁性颗粒、和水。对该研磨用组合物(1)施加磁场,形成含有磁性颗粒的磁簇(3),使磁簇(3)与研磨对象物(5)接触,对研磨对象物(5)进行研磨。

Description

研磨用组合物和其制造方法以及磁研磨方法
技术领域
本发明涉及研磨用组合物和其制造方法以及磁研磨方法。
背景技术
作为对材料的表面以高精度进行精加工的研磨方法(例如镜面精加工),已知有磁研磨方法。磁研磨方法为使用包含磁性流体、磁粘性流体、磁混合流体等与磁场反应的功能性流体的浆料作为研磨用组合物的研磨方法,对研磨用组合物施加磁场而形成磁簇,以磁簇为研磨工具,使其与研磨对象物接触,从而进行研磨。
例如专利文献1中公开了一种磁研磨方法,其使用研磨用组合物,所述研磨用组合物含有:磁性颗粒、研磨颗粒、使胶体尺寸的颗粒稳定的稳定剂、调节粘性的添加剂、和载体流体。另外,专利文献2中公开了一种磁研磨方法,其使用颗粒分散型混合功能性流体作为研磨用组合物。然而,专利文献1、2中公开的研磨用组合物中作为磁性颗粒的铁粉容易聚集,因此存在在研磨对象物上容易产生划痕的问题。
进而,专利文献3中,作为用于对铝、铝合金等较软的软质金属材料进行研磨的研磨用组合物,公开了一种糊剂材料,其含有:体积磁化率4πM下的饱和磁化强度为15kG以上的金属颗粒、和作为溶剂的植物油脂。然而,专利文献3中公开的研磨用组合物虽然能抑制在软质金属材料制的研磨对象物上产生划痕等表面缺陷,但是不能说其效果是充分的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2002-544318号公报
专利文献2:日本特开2010-214505号公报
专利文献3:日本特开2008-254106号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此,本发明解决了上述现有技术所具有的问题,其课题在于,提供:不仅适用于硬质材料制的研磨对象物的研磨、而且适用于软质金属材料制的研磨对象物的研磨、且不易产生划痕等表面缺陷的研磨用组合物和其制造方法以及磁研磨方法。
用于解决问题的方案
为了解决前述课题,本发明的一方式的研磨用组合物的主旨在于,含有:饱和磁化强度为20emu/g以上且150emu/g以下的磁性颗粒和水。
本发明的另一方式的磁研磨方法的主旨在于,其为使用上述一方式的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨的磁研磨方法,所述方法包括如下工序:对研磨用组合物施加磁场,形成含有磁性颗粒的磁簇,使磁簇与研磨对象物接触,对研磨对象物进行研磨。
本发明的另一方式的研磨用组合物的制造方法的主旨在于,其为制造上述一方式的研磨用组合物的方法,所述制造方法包括如下工序:将含有磁性颗粒的第1成分、与含有水的第2成分进行混合。
发明的效果
本发明的研磨用组合物不仅适用于硬质材料制的研磨对象物的研磨、而且适用于软质金属材料制的研磨对象物的研磨、且不易产生划痕等表面缺陷。另外,根据本发明的研磨用组合物的制造方法,可以得到:不仅适用于硬质材料制的研磨对象物的研磨、而且适用于软质金属材料制的研磨对象物的研磨、且不易产生划痕等表面缺陷的研磨用组合物。进而,本发明的磁研磨方法适用于软质金属材料制的研磨对象物的研磨也不易产生划痕等表面缺陷,因此,可以进行对不仅硬质材料制的研磨对象物而且软质金属材料制的研磨对象物均以高精度进行精加工的研磨。
附图说明
图1为对本发明的磁研磨方法的一实施方式进行说明的图。
图2为对实施例和比较例中使用的磁研磨装置的结构进行说明的图。
附图标记说明
1 研磨用组合物
3 磁簇
5 研磨对象物
具体实施方式
对本发明的一实施方式详细进行说明。需要说明的是,以下的实施方式示出本发明的一例,本发明不限定于本实施方式。另外,可以对以下的实施方式施加各种变更或改良,施加了这样的变更或改良的方式也包含于本发明。
本实施方式的研磨用组合物含有饱和磁化强度为20emu/g以上且150emu/g以下的磁性颗粒和水。如果对本实施方式的研磨用组合物施加磁场,则磁性颗粒沿着磁力线以链状排列而形成磁簇。磁簇作为研磨工具发挥功能,因此,本实施方式的研磨用组合物可以用于磁研磨方法。即,如果对本实施方式的研磨用组合物施加磁场、且使磁簇与研磨对象物接触并进行相对移动,则可以进行对研磨对象物以高精度进行精加工的研磨(例如镜面精加工)。需要说明的是,emu是指电磁单元。
例如,使用研磨刀具的磁研磨方法中可以使用本实施方式的研磨用组合物。研磨刀具例如呈棒状,在前端具备使磁场产生的磁场发生部(例如永久磁体、电磁体),且具备使磁场发生部旋转的旋转驱动部。使本实施方式的研磨用组合物附着于研磨刀具的前端,在磁场发生部产生磁场,在研磨用组合物内形成磁簇后,使附着于研磨刀具的前端的研磨用组合物与研磨对象物接触。然后,如果边以旋转驱动部使磁场发生部旋转,边使研磨刀具的前端与研磨对象物相对移动,则通过磁簇与研磨对象物的滑动接触,可以对研磨对象物进行研磨。
本实施方式的研磨用组合物含有饱和磁化强度为20emu/g以上且150emu/g以下的磁性颗粒,因此,不仅适用于硬质材料制的研磨对象物的研磨、而且适用于软质金属材料制的研磨对象物的研磨、且不易产生划痕等表面缺陷,可以抑制表面缺陷且以实用的研磨速度进行研磨用组合物的研磨。需要说明的是,本实施方式的研磨用组合物不限定于可以适用于由软质金属材料形成的研磨对象物的研磨,还可以适用于由硬质金属材料、树脂材料、陶瓷材料等形成的研磨对象物的研磨。
以下,对本实施方式的研磨用组合物、磁研磨方法等进一步详细进行说明。
1.关于研磨对象物
研磨对象物的材质没有特别限定,例如可以举出金属、合金、氧化物、树脂等。
作为金属的具体例,可以举出铁、铜、铝、钛、锆、钌、钨等。作为合金的具体例,可以举出铝合金、铁合金(不锈钢等)、镁合金、钛合金、铜合金、铬合金、钴合金等。作为金属氧化物的具体例,可以举出氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化镓、氧化钇、氧化锗等。对金属氧化物的形态没有限定,除陶瓷材料、结晶性材料(蓝宝石、水晶等)、玻璃之外,前述金属、前述合金可以氧化而生成。作为树脂的具体例,可以举出超级工程塑料、例如聚苯砜树脂(PPSU)、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚醚醚酮树脂(PEEK)、聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)。
其中,特别优选软质金属材料。作为软质金属材料,例如可以举出铝、铝合金、镁、镁合金、铜、铜合金(黄铜等)。另外,可以为包含多种这些材料的研磨对象物,例如也可以为一部分(例如表面)氧化而形成金属氧化物的研磨对象物。
2.关于磁性颗粒
作为磁性颗粒,例如可以举出由硬质磁性材料、软质磁性材料构成的颗粒。作为由软质磁性材料构成的颗粒,可以举出强磁性颗粒、常磁性颗粒。磁性颗粒的材质没有特别限定,例如可以举出铁、镍、钴、和它们的氧化物(例如磁铁矿等铁的氧化物)、它们的氮化物、它们的合金。另外,还可以使用包含钐、钕、铈等稀土金属的磁性颗粒。
其中,从容易将饱和磁化强度控制为20emu/g以上且150emu/g以下的范围内的观点出发,更优选磁铁矿、铁素体、坡莫合金(Ni系铁合金)、硅钢(Si系铁合金)等铁合金,特别优选磁铁矿、铁素体。
作为铁素体,例如可以举出Mn-Mg-Sr系铁素体、Mn系铁素体、Mn-Zn系铁素体、Ni-Zn铁素体、Ni-Zn-Cu系铁素体、Sr系铁素体、Mg-Ti系铁素体等。
这些铁素体等磁性颗粒与由铁等金属形成的磁性颗粒相比,不易氧化。因此,可以维持磁性颗粒的饱和磁化强度,因此,不易产生研磨用组合物的研磨性能经时地降低的问题。另外,本实施方式的研磨用组合物不易产生磁性颗粒的氧化,因此,还能历经长时间地保存。进而,也不易产生磁性颗粒的氧化所导致的氢的发生,因此,本实施方式的研磨用组合物的安全性高。
磁性颗粒的表面可以由树脂等实施表面处理,也可以不实施表面处理。
需要说明的是,磁性颗粒可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,本发明中磁性是指,对磁场有感应的情况,例如是指被磁体吸引的性质。
磁性颗粒的饱和磁化强度必须为20emu/g以上,优选30emu/g以上。饱和磁化强度如果为20emu/g以上,则可以得到实用的研磨速度。另外,磁性颗粒的饱和磁化强度必须为150emu/g以下,优选120emu/g以下、更优选100emu/g以下。饱和磁化强度如果为150emu/g以下,则可以将划痕等表面缺陷抑制为实用的水平。磁性颗粒的饱和磁化强度例如可以用振动试样型磁力计(VSM)测定。
磁性颗粒的平均一次粒径优选100μm以下、更优选50μm以下、进一步优选10μm以下。平均一次粒径如果为100μm以下,则抑制划痕等表面缺陷的效果优异。另外,磁性颗粒的平均一次粒径优选0.05μm以上、更优选0.1μm以上、进一步优选0.2μm以上。平均一次粒径如果为0.05μm以上,则可以具有充分的磁性。
特别是,磁性颗粒的平均一次粒径为0.1μm以上且10μm以下的情况下,磁性颗粒对水的分散性优异,因此,本实施方式的研磨用组合物能成为磁性颗粒的分散性优异的浆料。另外,磁性颗粒的平均一次粒径为0.1μm以上且10μm以下的情况下,可以提高经研磨的研磨对象物的被研磨面的亮度。
磁性颗粒的平均一次粒径例如可以基于以BET法测定的磁性颗粒的比表面积而计算。另外,也可以用动态光散射法测定。
首先实施重视加工效率的半精加工研磨后,进行重视表面品质的精加工研磨等分多个阶段进行研磨的情况下,每个各阶段可以使用平均一次粒径不同的磁性颗粒。
磁性颗粒的形状没有特别限定,可以设为球状或多面体状。作为多面体状的例子,可以举出4面体状、6面体状、8面体状、12面体状、20面体状。磁性颗粒的形状如果为球状或多面体状,则可以进一步抑制在使用研磨用组合物研磨了的研磨对象物的表面产生划痕等表面缺陷,且发挥表面光泽(光泽度)高的效果。
本实施方式的研磨用组合物中的磁性颗粒的含量优选75质量%以下、更优选65质量%以下。磁性颗粒的含量如果为75质量%以下,则可以发挥研磨用组合物的稳定性、流动性的确保和其所产生的研磨精度的维持之类的效果。另外,磁性颗粒的用量被抑制,因此,可以将研磨用组合物的成本抑制为较低。
本实施方式的研磨用组合物中的磁性颗粒的含量优选10质量%以上、更优选20质量%以上。磁性颗粒的含量如果为10质量%以上,则可以发挥研磨速度、表面品质的改善之类的效果。
需要说明的是,磁性颗粒可以组合使用2种以上,组合使用2种以上的磁性颗粒的情况下,研磨用组合物中的磁性颗粒的含量是指,这些2种以上的磁性颗粒的合计的含量。
3.关于水
本实施方式的研磨用组合物含有液态介质作为用于使磁性颗粒、添加剂等各成分分散或溶解的分散介质或溶剂。作为液态介质,可以使用水、有机溶剂等,但从防爆对策、环境负荷的降低的观点出发,优选含有水。如果不含有有机溶剂和油脂、且仅含有水作为液态介质,则研磨后的研磨对象物的清洗性优异,清洗工艺的负荷小。从抑制妨碍其他各成分的作用的观点出发,优选尽量不含杂质的水。具体而言,优选用离子交换树脂去除了杂质离子后、通过过滤器去除了异物的纯水、超纯水、或蒸馏水。
4.关于非磁性的研磨颗粒
本实施方式的研磨用组合物可以进一步含有非磁性的研磨颗粒。研磨用组合物如果含有非磁性的研磨颗粒,则对研磨用组合物施加磁场而形成磁簇时,研磨颗粒与磁性颗粒一起形成磁簇,因此,本实施方式的研磨用组合物的研磨性能、研磨速度提高,且研磨对象物的被研磨面的表面品质变得更良好。另一方面,研磨用组合物不含非磁性的研磨颗粒时,可以抑制研磨用组合物的制造成本。另外,有时能提高经研磨的研磨对象物的被研磨面的亮度、光泽度。
研磨颗粒的种类没有特别限定,例如可以举出无机颗粒、有机颗粒、有机无机复合颗粒。作为无机颗粒的具体例,可以举出:由二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化钛等金属氧化物形成的颗粒;氮化硅颗粒、碳化硅颗粒、氮化硼颗粒。作为有机颗粒的具体例,可以举出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒。研磨颗粒可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,可以使用市售品,也可以使用合成品。上述研磨颗粒中,更优选二氧化硅、氧化铝,进一步优选二氧化硅。作为二氧化硅,特别优选非结晶性二氧化硅。具体而言,可以举出胶体二氧化硅、二氧化硅凝胶、沉降性二氧化硅。
进而,研磨颗粒可以实施表面修饰。实施了表面修饰的研磨颗粒例如可以如下得到:将铝、钛、锆等金属或它们的氧化物与磨粒混合,在磨粒的表面掺杂铝、钛、锆等金属或它们的氧化物;将有机酸固定化于磨粒的表面,从而可以得到。实施了表面修饰的研磨颗粒中,特别优选的是,固定化了有机酸的胶体二氧化硅。
有机酸对胶体二氧化硅的表面的固定化例如可以通过在胶体二氧化硅的表面上化学键合有机酸的官能团从而进行。仅凭借胶体二氧化硅与有机酸单纯地共存时,无法实现有机酸对胶体二氧化硅的固定化。如果将作为有机酸的一种的磺酸固定化于胶体二氧化硅,则例如可以利用“Sulfonic acid-functionalized silica through quantitativeoxidation of thiol groups”,Chem.Commun.246-247(2003)中记载的方法进行。具体而言,使3-巯基丙基三甲氧基硅烷等具有巯基的硅烷偶联剂与胶体二氧化硅偶联后,用过氧化氢将巯基氧化,从而可以得到表面固定化了磺酸的胶体二氧化硅。
或者,如果将羧酸固定化于胶体二氧化硅,则例如可以利用“Novel SilaneCoupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introductionof a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel”,Chemistry Letters,3,228-229(2000)中记载的方法进行。具体而言,使包含光反应性2-硝基苄基酯的硅烷偶联剂与胶体二氧化硅偶联后进行光照射,从而可以得到表面固定化了羧酸的胶体二氧化硅。
另外,还可以使用日本特开平4-214022号公报中公开的、添加碱性铝盐或碱性锆盐而制造的阳离子性二氧化硅。
研磨颗粒的大小没有特别限定。例如,研磨颗粒的平均一次粒径优选5nm以上、更优选10nm以上、进一步优选20nm以上。随着研磨颗粒的平均一次粒径变大,利用研磨用组合物的研磨对象物的研磨速度提高。另外,研磨颗粒的平均一次粒径优选100μm以下、更优选50μm以下、进一步优选10μm以下。随着研磨颗粒的一次粒径变小,即使在浆料状的研磨用组合物的保管中磁性颗粒沉降,也容易发生再分散。研磨颗粒的平均一次粒径例如可以基于由BET法算出的研磨颗粒的比表面积,假定研磨颗粒的形状为圆球而算出。
研磨颗粒的平均二次粒径优选10nm以上、更优选20nm以上、进一步优选40nm以上。随着研磨颗粒的平均二次粒径变大,利用研磨用组合物的研磨对象物的研磨速度提高。另外,研磨颗粒的平均二次粒径优选200μm以下、更优选100μm以下、进一步优选20μm以下。随着研磨颗粒的二次粒径变小,即使在浆料状的研磨用组合物的保管中磁性颗粒沉降,也容易发生再分散。研磨颗粒的平均二次粒径例如可以用动态光散射法测定。
首先实施重视加工效率的半精加工研磨后、进行重视表面品质的精加工研磨等分多个阶段进行研磨的情况下,每个各阶段可以使用平均一次粒径不同的研磨颗粒。
本实施方式的研磨用组合物中的研磨颗粒的含量优选20质量%以下、更优选10质量%以下。研磨颗粒的含量如果为20质量%以下,则可以发挥研磨用组合物的稳定性、流动性的确保和其所产生的研磨精度的维持之类的效果。另外,从研磨效率的方面出发,本实施方式的研磨用组合物中的研磨颗粒的含量优选1质量%以上、更优选3质量%以上。研磨颗粒的含量如果为1质量%以上,则可以发挥改善研磨速度的效果。
5.关于研磨用组合物的pH
本实施方式的研磨用组合物的pH没有特别限定。但是,根据研磨对象物的种类可以设为6以上,也可以设为8以上。另外,本实施方式的研磨用组合物的pH根据研磨对象物的种类可以设为低于14,可以设为12以下,可以设为10.5以下。pH为该范围的研磨用组合物的表面光泽(光泽度)高,可以有效地对研磨对象物进行研磨。
研磨用组合物的pH可以通过添加pH调节剂而调整。为了将研磨用组合物的pH调整为期望的值,根据需要使用的pH调节剂可以为酸和碱,均可,另外,可以为无机化合物和有机化合物,均可。
作为用作pH调节剂的碱的具体例,可以举出碱金属的氢氧化物或其盐、碱土金属的氢氧化物或其盐、氢氧化季铵或其盐、氨、胺等。
作为碱金属的具体例,可以举出钾、钠等。另外,作为碱土金属的具体例,可以举出钙、锶等。进而,作为盐的具体例,可以举出碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、乙酸盐等。进而,作为季铵的具体例,可以举出四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵等。
作为氢氧化季铵化合物,包含氢氧化季铵或其盐,作为具体例,可以举出四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵等。
进而,作为胺的具体例,可以举出甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、亚乙基二胺、单乙醇胺、N-(β-氨基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、无水哌嗪、哌嗪六水合物、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、胍等。
作为用作pH调节剂的酸,可以举出无机酸、有机酸。作为无机酸的具体例,可以举出硫酸、硝酸、硼酸、碳酸、次磷酸、亚磷酸、磷酸等。另外,作为有机酸的具体例,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、正庚酸、2-甲基己酸、正辛酸、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、酸等羧酸、甲磺酸、乙磺酸、羟乙基磺酸等有机硫酸等。这些pH调节剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
6.关于研磨用组合物的电导率
本实施方式的研磨用组合物的电导率没有特别限定,优选20mS/cm以下、更优选10mS/cm以下、进一步优选5mS/cm以下。电导率如果为这样的范围,则更不易产生磁性颗粒、研磨颗粒的聚集,因此,可以进一步延长研磨用组合物的寿命。电导率可以根据研磨用组合物中添加的盐化合物的种类、添加量等而控制。
7.关于其他添加剂
本实施方式的研磨用组合物中,可以根据需要进一步添加氧化剂(例如含有卤素原子的氧化剂)、络合剂、防腐蚀剂、表面活性剂、水溶性高分子、防腐剂、防霉剂等其他添加剂。以下,对其他添加剂进行说明。
(1)关于氧化剂
本实施方式的研磨用组合物中可以包含氧化剂。氧化剂的种类没有特别限定,作为例子,可以举出过氧化氢、过乙酸、过碳酸盐、过氧化尿素、高氯酸盐、过硫酸盐等。
(2)关于防腐蚀剂
本实施方式的研磨用组合物中可以包含防腐蚀剂。为了抑制研磨对象物的腐蚀而添加防腐蚀剂,从而可以防止研磨对象物的溶解。通过使用防腐蚀剂,从而抑制研磨对象物的表面的表面粗糙度等的恶化,可以得到高的光泽度。
能使用的防腐蚀剂没有特别限定,可以举出含氮化合物。作为含氮化合物,例如可以举出联吡啶衍生物、菲咯啉衍生物、三唑衍生物、苯并三唑衍生物、和、分子中不具有碳-碳多重键的胺。防腐蚀剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,防腐蚀剂可以使用市售品也可以使用合成品。
联吡啶衍生物可以包含下述式(1)所示的化合物。
Figure BDA0002001068820000111
需要说明的是,上述式(1)所示的化合物的R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、苯基、羟基、氨基、羧基、磺基、硝基、卤素基、羟基烷基、羟基烯基、烷基氨基、烯基氨基、羧基烷基、羧基烯基、烷基磺基、烯基磺基、烷基硝基、烯基硝基、烷氧基、乙酰基、烷基醚基、烯基醚基、烷基卤素基、烯基卤素基。
作为联吡啶衍生物的具体例,可以举出2,2’-联吡啶、4,4’-二甲醇-2,2’-联吡啶、5,5’-二羧酸-2,2’-联吡啶、3-羟基-4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶、6-甲氧基-2,2’-联吡啶、3,3’-二羟基-2,2’-联吡啶、6,6’-二羟基-2,2’-联吡啶、3-羧基-2,2’-联吡啶、4-羧基-2,2’-联吡啶、6-羧基-2,2’-联吡啶、6-溴-2,2’-联吡啶、6-氯-2,2’-联吡啶、6,6’-二氨基-2,2’-联吡啶、6,6’-二甲基-2,2’-联吡啶、6,6’-二砜-2,2’-联吡啶等2,2’-联吡啶衍生物和其盐。
菲咯啉衍生物可以包含下述式(2)所示的化合物。
Figure BDA0002001068820000121
需要说明的是,上述式(2)所示的化合物的R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27和R28分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、苯基、羟基、氨基、羧基、磺基、硝基、卤素基、羟基烷基、羟基烯基、烷基氨基、烯基氨基、羧基烷基、羧基烯基、烷基磺基、烯基磺基、烷基硝基、烯基硝基、烷氧基、乙酰基、烷基醚基、烯基醚基、烷基卤素基、烯基卤素基。
作为菲咯啉衍生物的具体例,可以举出1,10-菲咯啉、2-氯-1,10-菲咯啉、5-氯-1,10-菲咯啉、2-溴-1,10-菲咯啉、3-溴-1,10-菲咯啉、5-溴-1,10-菲咯啉、3,8-二溴-1,10-菲咯啉、2,9-二甲基-1,10-菲咯啉、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、3,4,7,8-四甲基-1,10-菲咯啉、5-氨基-1,10-菲咯啉、4,7-二羟基-1,10-菲咯啉、3,4,7,8-四羟基-1,10-菲咯啉、1,10-菲咯啉-2,9-二羧酸、5-硝基-1,10-菲咯啉-2,9-二羧酸、1,10-菲咯啉-2,9-二磺酸、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉-2,9-二磺酸、1,10-菲咯啉-5,6-二酮、和其盐、以及其水合物。
作为三唑衍生物,可以举出具有三唑结构的化合物和其盐。作为具体例,例如可以举出1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、1-甲基-1,2,4-三唑、3-硝基-1,2,4-三唑、1H-1,2,4-三唑-3-硫醇、4-(1,2,4-三唑-1-基)苯酚、甲基-1H-1,2,4-三唑-3-羧酸酯、1,2,4-三唑-3-羧酸、1,2,4-三唑-3-羧酸甲酯、3-氨基-1H-1,2,4-三唑、3-氨基-5-苄基-4H-1,2,4-三唑、3-氨基-5-甲基-4H-1,2,4-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑-5-硫醇、3,5-二氨基-1H-1,2,4-三唑、3-溴-5-硝基-1,2,4-三唑、4-氨基-1,2,4-三唑、4-氨基-3,5-二丙基-4H-1,2,4-三唑、4-氨基-3,5-二甲基-4H-1,2,4-三唑、4-氨基-3,5-二庚基-4H-1,2,4-三唑、5-甲基-1,2,4-三唑-3,4-二胺。
作为苯并三唑衍生物,可以举出具有苯并三唑结构的化合物和其盐。作为具体例,例如可以举出苯并三唑、2,2’-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇、5-氯苯并三唑、1H-苯并三唑-1-甲醇、5-甲基-1H-苯并三唑、5-硝基苯并三唑、5-羧基苯并三唑、5-氨基苯并三唑、5,6-二甲基-1H-苯并三唑、1-(1”,2’-二羧基乙基)苯并三唑、1-[N,N-双(羟基乙基)氨基甲基]苯并三唑、1-[N,N-双(羟基乙基)氨基甲基]-5-甲基苯并三唑、1-[N,N-双(羟基乙基)氨基甲基]-4-甲基苯并三唑、1H-苯并三唑、1-羟基苯并三唑、1-氨基苯并三唑、1-羧基苯并三唑、5-氯-1H-苯并三唑、5-硝基-1H-苯并三唑、5-羧基-1H-苯并三唑、1-(1’,2’-二羧基乙基)苯并三唑。
作为分子中不具有碳-碳多重键的胺,例如可以包含下述式(3)、(4)、(5)、(6)所示的化合物。
Figure BDA0002001068820000131
需要说明的是,上述式(3)所示的化合物的R31、R32、R33分别独立地为氢原子、烷基、或羟基烷基,或分别独立地为羧基烷基、膦酸基烷基、或磺基烷基。R31、R32、R33的碳可以彼此键合而形成环状结构(环状烷)。但是,R31、R32、R33中的3个不同时成为氢原子。R31、R32、R33所具有的碳链可以为直链状也可以为支链状。R31、R32、R33中的至少一个为羟基烷基时,磁性颗粒的抗氧化效果变高,故优选。羟基烷基所具有的羟基的个数可以为1个也可以为2个以上。
作为上述式(3)所示的化合物的具体例,例如可以举出甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、正丁胺、叔丁胺、二丁胺、三丁胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单丙醇胺、3-甲基氨基-1,2-丙二醇、二异丙醇胺、次氮基三亚甲基膦酸、次氮基三乙酸、3,3’,3”-次氮基三丙酸、吡咯烷、1-甲基吡咯烷、2-甲基吡咯烷、1-乙基吡咯烷、2-乙基吡咯烷、1-(2-羟基乙基)吡咯烷、2-(羟基甲基)吡咯烷、2-(2-羟基乙基)-1-甲基吡咯烷、哌啶、3,5-二甲基哌啶、2-乙基哌啶、2-甲基哌啶、4-甲基哌啶、1-哌啶乙醇、1-乙醇-4-丙醇哌啶、3-喹核醇、环己胺、N,N-双(2-羟基乙基)异丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺。
Figure BDA0002001068820000141
上述式(4)所示的化合物的R41、R42、R43、R44分别独立地表示氢原子、烷基、或羟基烷基。R41、R42、R43、R44的碳可以彼此键合而形成环状结构(环状烷)。上述式(4)所示的化合物的R45表示碳数2以上且10以下的亚烷基。R41、R42、R43、R44、R45所具有的碳链可以为直链状、支链状、环状,均可。R41、R42、R43、R44中的至少一个为羟基烷基时,磁性颗粒的抗氧化效果变高,故优选。羟基烷基所具有的羟基的个数可以为1个也可以为2个以上。
作为上述式(4)所示的化合物的具体例,例如可以举出亚乙基二胺、N-甲基亚乙基二胺、N-乙基亚乙基二胺、N,N-二甲基亚乙基二胺、N,N-二乙基亚乙基二胺、N,N’-二乙基亚乙基二胺、N,N,N’,N’-四甲基亚乙基二胺、1,2-二氨基丙烷、2-甲基-1,2-丙二胺、N-(2-羟基乙基)亚乙基二胺、N,N’-双(2-羟基乙基)亚乙基二胺、N-(2-羟基丙基)亚乙基二胺、N,N,N’,N’-四(2-羟基乙基)亚乙基二胺、1,3-二氨基丙烷、2,2-二甲基-1,3-丙二胺、2-甲基-1,3-丙二胺、N-甲基-1,3-丙二胺、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、N,N-双(2-羟基乙基)-1,3-二氨基丙烷、哌嗪、1-甲基哌嗪、1-乙基哌嗪、N,N’-二甲基哌嗪、1-(2-羟基乙基)哌嗪、4-甲基哌嗪-1-乙醇、1,4-双(2-羟基乙基)哌嗪、1,2-环己二胺、1,4-环己二胺。
Figure BDA0002001068820000142
上述式(5)所示的化合物的R51、R52、R53、R54、R55分别独立地表示氢原子、烷基、或羟基烷基。R51、R52、R53、R54、R55的碳可以彼此键合而形成环状结构(环状烷)。上述式(5)所示的化合物的R56、R57表示碳数2以上且10以下的亚烷基。R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57所具有的碳链可以为直链状、支链状、环状,均可。R51、R52、R53、R54、R55中的至少一个为羟基烷基时,磁性颗粒的抗氧化效果变高,故优选。羟基烷基所具有的羟基的个数可以为1个也可以为2个以上。
作为上述式(5)所示的化合物的具体例,例如可以举出二亚乙基三胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基二亚乙基三胺、N,N,N’,N”,N”-五(2-羟基丙基)二亚乙基三胺、3,3’-二氨基二丙胺、N-(3-氨基丙基)-N-甲基-1,3-丙二胺、N’-[3-(二甲基氨基)丙基]-N,N-二甲基-1,3-丙二胺、2,6,10-三甲基-2,6,10-三氮杂十一烷、N-(2-氨基乙基)哌嗪、1,4,7-三氮杂环壬烷、N,N,N’,N”,N”-五(2-羟基丙基)二亚乙基三胺。
Figure BDA0002001068820000151
上述式(6)所示的化合物的R61、R62、R63、R64、R65、R66分别独立地表示氢原子、烷基、或羟基烷基。R61、R62、R63、R64、R65、R66的碳可以彼此键合而形成环状结构(环状烷)。上述式(6)所示的化合物的R67、R68、R69表示碳数2以上且10以下的亚烷基。R61、R62、R63、R64、R65、R66、R67、R68、R69所具有的碳链可以为直链状、支链状、环状,均可。R61、R62、R63、R64、R65、R66中的至少一个为羟基烷基时,磁性颗粒的抗氧化效果变高,故优选。羟基烷基所具有的羟基的个数可以为1个也可以为2个以上。
作为上述式(6)所示的化合物的具体例,例如可以举出三亚乙基四胺、N,N,N’,N”,N”’,N”’-六甲基三亚乙基四胺、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、1,4,7,10-四氮杂环十二烷。联吡啶衍生物、菲咯啉衍生物、三唑衍生物、苯并三唑衍生物中,还包含2,2’-联吡啶、1,10-菲咯啉、三唑、苯并三唑。防腐蚀剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为除上述以外的防腐蚀剂的具体例,可以举出吡咯化合物、吡唑化合物、咪唑化合物、四唑化合物、吡啶化合物、吡嗪化合物、哒嗪化合物、氮茚化合物、中氮茚化合物、吲哚化合物、异吲哚化合物、吲唑化合物、嘌呤化合物、喹嗪化合物、喹啉化合物、异喹啉化合物、萘啶化合物、酞嗪化合物、喹喔啉化合物、喹唑啉化合物、噌啉化合物、蝶啶化合物、噻唑化合物、异噻唑化合物、噁唑化合物、异噁唑化合物、呋咱化合物等含氮杂环化合物。
如果进一步列举具体例,则作为吡唑化合物的例子,可以举出1H-吡唑、4-硝基-3-吡唑羧酸、3,5-吡唑羧酸、3-氨基-5-苯基吡唑、5-氨基-3-苯基吡唑、3,4,5-三溴吡唑、3-氨基吡唑、3,5-二甲基吡唑、3,5-二甲基-1-羟基甲基吡唑、3-甲基吡唑、1-甲基吡唑、3-氨基-5-甲基吡唑、4-氨基-吡唑并[3,4-d]嘧啶、别嘌呤醇、4-氯-1H-吡唑并[3,4-D]嘧啶、3,4-二羟基-6-甲基吡唑并(3,4-B)-吡啶、6-甲基-1H-吡唑并[3,4-b]吡啶-3-胺等。
作为咪唑化合物的例子,可以举出咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、1,2-二甲基吡唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-异丙基咪唑、苯并咪唑、5,6-二甲基苯并咪唑、2-氨基苯并咪唑、2-氯苯并咪唑、2-甲基苯并咪唑、2-(1-羟基乙基)苯并咪唑、2-羟基苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,5-二甲基苯并咪唑、5-甲基苯并咪唑、5-硝基苯并咪唑、1H-嘌呤等。
作为四唑化合物的例子,可以举出1H-四唑、5-甲基四唑、5-氨基四唑、5-苯基四唑等。
作为吲唑化合物的例子,可以举出1H-吲唑、5-氨基-1H-吲唑、5-硝基-1H-吲唑、5-羟基-1H-吲唑、6-氨基-1H-吲唑、6-硝基-1H-吲唑、6-羟基-1H-吲唑、3-羧基-5-甲基-1H-吲唑等。
作为吲哚化合物的例子,可以举出1H-吲哚、1-甲基-1H-吲哚、2-甲基-1H-吲哚、3-甲基-1H-吲哚、4-甲基-1H-吲哚、5-甲基-1H-吲哚、6-甲基-1H-吲哚、7-甲基-1H-吲哚、4-氨基-1H-吲哚、5-氨基-1H-吲哚、6-氨基-1H-吲哚、7-氨基-1H-吲哚、4-羟基-1H-吲哚、5-羟基-1H-吲哚、6-羟基-1H-吲哚、7-羟基-1H-吲哚、4-甲氧基-1H-吲哚、5-甲氧基-1H-吲哚、6-甲氧基-1H-吲哚、7-甲氧基-1H-吲哚、4-氯-1H-吲哚、5-氯-1H-吲哚、6-氯-1H-吲哚、7-氯-1H-吲哚、4-羧基-1H-吲哚、5-羧基-1H-吲哚、6-羧基-1H-吲哚、7-羧基-1H-吲哚、4-硝基-1H-吲哚、5-硝基-1H-吲哚、6-硝基-1H-吲哚、7-硝基-1H-吲哚、4-腈-1H-吲哚、5-腈-1H-吲哚、6-腈-1H-吲哚、7-腈-1H-吲哚、2,5-二甲基-1H-吲哚、1,2-二甲基-1H-吲哚、1,3-二甲基-1H-吲哚、2,3-二甲基-1H-吲哚、5-氨基-2,3-二甲基-1H-吲哚、7-乙基-1H-吲哚、5-(氨基甲基)吲哚、2-甲基-5-氨基-1H-吲哚、3-羟基甲基-1H-吲哚、6-异丙基-1H-吲哚、5-氯-2-甲基-1H-吲哚等。
其中,优选的防腐蚀剂为三唑化合物,特别优选1H-苯并三唑、5-甲基-1H-苯并三唑、5,6-二甲基-1H-苯并三唑、1-[N,N-双(羟基乙基)氨基甲基]-5-甲基苯并三唑、1-[N,N-双(羟基乙基)氨基甲基]-4-甲基苯并三唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑。
本实施方式的研磨用组合物中的防腐蚀剂的含量优选5质量%以下、更优选1质量%以下。防腐蚀剂的含量如果为5质量%以下,则发挥保护研磨对象物的表面且维持研磨速度的效果。另外,本实施方式的研磨用组合物中的防腐蚀剂的含量优选0.01质量%以上、更优选0.05质量%以上。防腐蚀剂的含量如果为0.01质量%以上,则可以保护研磨对象物的表面,得到高的光泽(光泽度)。
(3)关于表面活性剂
本实施方式的研磨用组合物中可以包含表面活性剂。表面活性剂通过对研磨后的被研磨面赋予亲水性,从而可以使研磨后的被研磨面的清洗效率良好,因此,可以防止污染物对被研磨面的附着等。表面活性剂的种类没有特别限定,可以为阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、两性表面活性剂、和非离子性表面活性剂,均可。这些表面活性剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为阴离子性表面活性剂的例子,可以举出聚氧亚乙基烷基醚乙酸、聚氧亚乙基烷基硫酸酯、烷基硫酸酯、聚氧亚乙基烷基醚硫酸、烷基醚硫酸、烷基苯磺酸、烷基磷酸酯、聚氧亚乙基烷基磷酸酯、聚氧亚乙基磺基琥珀酸、烷基磺基琥珀酸、烷基萘磺酸、烷基二苯基醚二磺酸、和它们的盐等。
作为阳离子性表面活性剂的例子,可以举出烷基三甲基铵盐、烷基二甲基铵盐、烷基苄基二甲基铵盐、烷基胺盐等。
作为两性表面活性剂的例子,可以举出烷基甜菜碱、烷基氧化胺等。
作为非离子性表面活性剂的例子,可以举出聚氧亚乙基烷基醚、聚氧亚烷基烷基醚、脱水山梨醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧亚乙基脂肪酸酯、聚氧亚乙基烷基胺、烷基烷醇酰胺等。
研磨用组合物中的表面活性剂的含量优选0.0001质量%以上、更优选0.001质量%以上。随着表面活性剂的含量变多,研磨后的被研磨面的清洗效率进一步提高。另外,研磨用组合物中的表面活性剂的含量优选1质量%以下、更优选0.1质量%以下。随着表面活性剂的含量变少,可以降低表面活性剂对被研磨面的残留量,清洗效率进一步提高。
(4)关于水溶性高分子
本实施方式的研磨用组合物中可以包含水溶性高分子。如果在研磨用组合物中添加水溶性高分子,则磁性颗粒和研磨颗粒的再分散性变得更良好。水溶性高分子的种类没有特别限定,作为具体例,可以举出聚苯乙烯磺酸盐、聚异戊二烯磺酸盐、聚丙烯酸盐、聚马来酸、聚衣康酸、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甘油、聚乙烯基吡咯烷酮、异戊二烯磺酸与丙烯酸的共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮聚丙烯酸共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮乙酸乙烯酯共聚物、萘磺酸甲醛缩合物的盐、二烯丙基胺盐酸盐二氧化硫共聚物、羧基甲基纤维素、羧基甲基纤维素的盐、羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素、普鲁兰、壳聚糖、壳聚糖盐类。这些水溶性高分子可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
研磨用组合物中的水溶性高分子的含量优选0.0001质量%以上、优选0.001质量%以上。随着水溶性高分子的含量变多,磁性颗粒和研磨颗粒的再分散性变得良好。另外,研磨用组合物中的水溶性高分子的含量优选1质量%以下、更优选0.1质量%以下。随着水溶性高分子的含量变少,可以降低高分子对被研磨面的残留量,清洗效率进一步提高。
(5)关于防腐剂、防霉剂
本实施方式的研磨用组合物中可以包含防腐剂、防霉剂。防腐剂和防霉剂的种类没有特别限定,作为具体例,可以举出2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮等异噻唑啉系防腐剂、对羟基苯甲酸酯类、苯氧基乙醇、次氯酸钠等。这些防腐剂和防霉剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
8.关于研磨用组合物的制造方法
本实施方式的研磨用组合物的制造方法没有特别限定,例如可以通过将磁性颗粒、防腐蚀剂等各成分在水中进行搅拌混合,从而制造。将各成分混合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,可以进行加热。另外,混合时间也没有特别限定。
或者,分别另行制备含有磁性颗粒的第1成分和含有水的第2成分,将这些两成分混合,从而可以制造研磨用组合物。此时,防腐蚀剂可以包含于第1成分,也可以包含于第2成分,还可以包含于两成分。另外或者,可以在第1成分与第2成分的混合物中添加防腐蚀剂,还可以将第1成分、第2成分和防腐蚀剂同时混合。
9.关于磁研磨方法
使用本实施方式的研磨用组合物的研磨对象物的研磨方法没有特别限定,本实施方式的研磨用组合物通过施加磁场而沿着磁力线可以形成刷子状的磁簇,因此,可以用于磁研磨方法。
通过施加磁场而在研磨用组合物内形成含有磁性颗粒的磁簇后,使磁簇与研磨对象物的被研磨面接触,在此基础上,使研磨对象物和磁簇中的一者或两者移动,使磁簇与研磨对象物的被研磨面滑动接触。如此,利用磁簇与研磨对象物的被研磨面的接触部位的剪切应力,研磨对象物的被研磨面被研磨。磁簇还能以追随复杂的形状、凹凸形状的方式进行变形,因此,不仅可以用于平面的研磨还可以用于三维形状的面的研磨。
此处,边参照图1边对磁研磨方法的一例进行说明。图1所示的磁研磨装置具有:用于收纳研磨用组合物1的容器10;对收纳于容器10的研磨用组合物1施加磁场的磁场施加部12;用于保持研磨对象物5的保持部14;使与保持部14连接的自转轴16旋转的第一驱动部18;能旋转地连接于自转轴16的圆板20;和,使圆板20旋转而使保持部14公转的第二驱动部22。
磁场施加部12设置于圆板状的研磨台24,所述圆板状的研磨台24设置于容器10的底部,可以对收纳于容器10的研磨用组合物1施加磁场。研磨台24只要能对收纳于容器10的研磨用组合物1施加磁场即可,可以设置于容器10内,也可以设置于容器10外。磁场施加部12的构成没有特别限定,例如可以由永久磁体、电磁体构成。图1的例子中,磁场施加部12由永久磁体构成,在研磨台24安装有多个永久磁体。施加的磁场的强度没有特别限定,可以以磁场施加部12中与磁簇3接触的面的表面磁通量密度成为100mT以上且3000mT以下(即,1000高斯以上且300000高斯以下)的方式进行调整。
另外,以磁力线朝向相对于研磨台24的板面呈垂直的方向(以下也有时记作“垂直方向”)的方式,使同种磁极朝向垂直方向的同一方向侧,将全部永久磁体安装于研磨台24。因此,形成于研磨用组合物1内的磁簇3沿相对于研磨台24的板面呈垂直的方向延伸。但是,可以以磁力线朝向相对于研磨台24的板面呈水平的方向的方式,在研磨台24安装永久磁体。例如,分为朝向垂直方向的一方向侧(例如上方侧)安装有S极(也可以为N极)的永久磁体、和朝向垂直方向的另一方向侧(例如下方侧)安装有S极(也可以为N极)的永久磁体,对于相邻的永久磁体,如果S极彼此朝向垂直方向的相反方向,则使磁力线朝向相对于研磨台24的板面呈水平的方向。
对于保持于保持部14的研磨对象物5,在其与研磨台24之间隔着垂直方向的间隔而配置。此时,研磨对象物5与研磨台24之间的垂直方向的间隔设为研磨对象物5与磁簇3接触的大小。接着,使沿垂直方向延伸的自转轴16利用第一驱动部18旋转,并且使与研磨台24呈平行的圆板20利用第二驱动部22旋转。自转轴16以比圆板20的中心更靠近外径侧地安装,因此,使自转轴16旋转且使圆板20旋转,从而可以使研磨对象物5(保持部14)相对于研磨台24的板面保持平行的同时进行自转且公转。第一驱动部18和第二驱动部22例如可以由马达构成。
通过这样的研磨对象物5的自转运动和公转运动,从而研磨对象物5与磁簇3接触且相对移动,因此,磁簇3与研磨对象物5的被研磨面滑动接触,研磨对象物5的被研磨面以高精度被精加工(例如镜面精加工)。
需要说明的是,作为磁研磨装置,可以利用CNC磨削装置。另外,图1的磁研磨装置成为使研磨对象物5移动且不使磁场施加部12移动的构成,但与此相反地,也可以为使磁场施加部12移动且不使研磨对象物5移动的构成的磁研磨装置。或者,也可以为使研磨对象物5与磁场施加部12这两者移动的构成的磁研磨装置。
首先实施重视了加工效率的粗精加工/半精加工研磨后、实施重视表面品质的精加工研磨等可以分多个阶段进行研磨。
〔实施例〕
以下示出实施例和比较例,对本发明进一步具体地进行说明。制备各种研磨用组合物,使用这些研磨用组合物,对由铝合金A6063形成的研磨对象物进行磁研磨。研磨对象物的形状为一边60mm、厚度8mm的正方形状的板。而且,算出研磨速度,且对研磨对象物的被研磨面的划伤(划痕)、表面光泽(光泽度)、和雾度进行评价。
(实施例1)
将磁性颗粒、非磁性的研磨颗粒(以下记作“磨粒”)、防腐蚀剂、添加剂、水进行混合后,添加适量的硝酸或氢氧化钾,将pH调整为规定的值,得到实施例1的研磨用组合物。如表1所示那样,磁性颗粒的种类是饱和磁化强度为78.5emu/g的Fe3O4(磁铁矿),磁性颗粒的形状为8面体状,平均一次粒径(体积基准的累积粒径分布中的50%粒径D50)为0.17μm。另外,研磨用组合物中的磁性颗粒的含量为50.0质量%。
磨粒的种类为胶体二氧化硅,其平均一次粒径为35nm、平均二次粒径为65nm。另外,研磨用组合物中的磨粒的含量为5.0质量%。
防腐蚀剂的种类为苯并三唑(各表中记作BTA),研磨用组合物中的防腐蚀剂的含量为0.15质量%。
研磨用组合物的pH用硝酸或氢氧化钾调整,调整后的pH为9.5。
需要说明的是,磁性颗粒的饱和磁化强度如下算出:使用理研电子株式会社制的振动试样型磁力计(VSM)型号BHV-50,在以下的条件下测定而算出。饱和磁化强度的校正使用镍粉末。
·最大磁场:±10000Oe
·磁场的扫描速度:±10000Oe的1Loop 5分钟
·试样的质量:在内径5.8mm、厚度2.5mm的丙烯酸类树脂制的容器中填充磁性颗粒,用精密天平测定填充前后的质量而算出。
[表1]
Figure BDA0002001068820000231
接着,对磁研磨进行说明。所使用的磁研磨装置为对Engis Corporation制的EJ380研磨机进行了改造的装置,其结构如图2所示。即,图2所示的磁研磨装置具备:用于收纳研磨用组合物1的容器10;对收纳于容器10的研磨用组合物1施加磁场的磁场施加部12;用于保持研磨对象物5的保持部14;使连接于保持部14的自转轴16旋转的第一驱动部18;和,以公转轴为中心轴使磁场施加部12旋转(公转)的第二驱动部(未作图示)。
对于其他构成,与图1的磁研磨装置同样,因此,省略详细的说明,但通过使自转轴16利用第一驱动部18旋转,且使研磨台24利用第二驱动部旋转,从而可以使研磨对象物5(保持部14)相对于研磨台24的板面保持平行的同时进行自转且公转。通过这样的研磨对象物5的自转运动和公转运动,从而研磨对象物5与磁簇3接触且相对移动,因此,磁簇3与研磨对象物5的被研磨面滑动接触,研磨对象物5的被研磨面以高精度被精加工(例如镜面精加工)。
需要说明的是,磁场施加部12使用永久磁体。永久磁体的种类为钕N40,其表面磁通量密度为400mT。另外,安装于研磨台24的永久磁体的个数为22个。
另外,研磨条件如以下所述。
研磨台的直径:380mm
研磨对象物与研磨台的表面的距离:5mm
公转速度:80rpm
自转速度:5rpm
研磨用组合物的用量:2000g
研磨时间:30分钟
(实施例2~25和比较例1~11)
磁性颗粒的种类、饱和磁化强度、形状、和50%粒径D50中的至少一者不同(参照表1、2),除此之外,与实施例1同样地进行研磨用组合物的制备和磁研磨。
需要说明的是,比较例7~11的研磨用组合物中使用的磁性颗粒为磁铁矿,通过将含有磁铁矿的磁性流体的市售品混合,从而制备研磨用组合物。比较例7的研磨用组合物中使用的磁性流体为Taiho Industries Co.,Ltd.制的磁性流体ferricolloid 1003S。以下同样地,比较例8为Taiho Industries Co.,Ltd.制的磁性流体HC-50、比较例9为TaihoIndustries Co.,Ltd.制的磁性流体W40、比较例10为Ferrotec Corporation制的磁性流体MSGW08、比较例11为Ferrotec Corporation制的磁性流体MSGS60。
[表2]
Figure BDA0002001068820000261
接着,对实施例1~25和比较例1~11的磁研磨的评价进行说明。研磨速度如下算出:用电子天平测量研磨前后的研磨对象物的质量,由其差值而算出。将结果示于表1、2。
研磨对象物的被研磨面的划痕根据能以目视确认的划伤的数量进行评价。将结果示于表1、2。没有能以目视确认的划伤的情况下,各表中记作“无”,能以目视确认的划伤的数量为5条以下的情况下,各表中记作“微少”,能以目视确认的划伤的数量为6条以上且10条以下的情况下,各表中记作“少”,能以目视确认的划伤的数量为11条以上的情况下,各表中记作“多”。
研磨对象物的被研磨面的光泽度设为以Konica Minolta Corporation制的光泽计GM-268Plus测定的60°的值。将结果示于表1、2。铝合金A6063的情况下,光泽度如果为800以上,则可以说非常良好,如果为700以上,则良好,如果为600以上,则能实用。
研磨对象物的被研磨面的雾度以在荧光灯下是否能以目视确认白色的雾进行评价。将结果示于表1、2。无法以目视确认白色的雾的情况下,各表中记作“无”,研磨对象物的被研磨面的超过0%且50%以下的面积起白色雾的情况下,各表中记作“微白雾”,研磨对象物的被研磨面的超过50%的面积起白色雾的情况下,各表中记作“白雾”。
由表1、2所示的结果可知,实施例1~25的研磨用组合物含有饱和磁化强度为20emu/g以上且150emu/g以下的磁性颗粒,因此,即使用于铝合金A6063那样的软质金属材料制的研磨对象物的磁研磨,也不易产生划痕等表面缺陷,光泽度和雾度也良好。另外,研磨速度也大。进而,由表1、2所示的结果可知,磁性颗粒的50%粒径D50越大,可见研磨速度越大的倾向。进而,磁性颗粒的50%粒径D50越小,可见光泽度的数值越大的倾向。
(实施例31~38)
防腐蚀剂的种类和含量各不同(参照表3),除此之外,与实施例5同样地进行研磨用组合物的制备和磁研磨。
需要说明的是,表3中的BP为2,2’-联吡啶,PT为1,10-菲咯啉,TA为1,2,4-三唑,MBTABE为2,2’-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇,NBTA为5-硝基-1H-苯并三唑,TEA为三乙醇胺,PHDETA为N,N,N’,N”,N”-五(2-羟基丙基)二亚乙基三胺。
由表3所示的结果可知,即使防腐蚀剂的种类不同,研磨速度、划痕、光泽度和雾度也均良好。
[表3]
Figure BDA0002001068820000291
(实施例41~46)
磁性颗粒的含量各不同(参照表4),除此之外,与实施例5同样地进行研磨用组合物的制备和磁研磨。
由表4所示的结果可知,磁性颗粒的含量越多,可见研磨速度越大的倾向。另外,即使磁性颗粒的含量不同,划痕、光泽度和雾度也均良好。
[表4]
Figure BDA0002001068820000311
(实施例51~61)
研磨用组合物的pH各不同(参照表5),除此之外,与实施例5同样地进行研磨用组合物的制备和磁研磨。
由表5所示的结果可知,研磨用组合物的pH越大,可见研磨速度越大的倾向。另外,研磨用组合物的pH如果超过10.5,则可见光泽度的数值降低的倾向。即使研磨用组合物的pH不同,划痕和雾度也均良好。
[表5]
Figure BDA0002001068820000331

Claims (13)

1.一种研磨用组合物,其含有:饱和磁化强度为20emu/g以上且150emu/g以下的磁性颗粒和水,还含有研磨颗粒,所述研磨用组合物的pH为6.0以上且低于14,所述磁性颗粒的表面不实施表面处理,所述磁性颗粒的含量为20质量%以上,所述研磨颗粒的含量为1质量%以上。
2.根据权利要求1所述的研磨用组合物,其中,所述磁性颗粒含有铁合金和铁氧化物中的至少一者。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的研磨用组合物,其中,所述磁性颗粒的平均一次粒径为10μm以下。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的研磨用组合物,其中,所述磁性颗粒的平均一次粒径为0.10μm以上。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的研磨用组合物,其pH为10.5以下。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的研磨用组合物,其中,所述磁性颗粒的形状为球状或多面体状。
7.一种磁研磨方法,其为使用权利要求1~6中任一项所述的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨的磁研磨方法,所述方法包括如下工序:对所述研磨用组合物施加磁场,形成含有所述磁性颗粒的磁簇,使所述磁簇与所述研磨对象物接触,对所述研磨对象物进行研磨。
8.根据权利要求7所述的磁研磨方法,其中,所述研磨对象物含有软质金属材料。
9.根据权利要求7所述的磁研磨方法,其中,所述研磨对象物含有铝、铝合金、镁、镁合金、铜和铜合金中的至少1种。
10.根据权利要求7所述的磁研磨方法,其中,所述研磨对象物含有氧化铝、氧化锆、氧化硅、铁合金、钛合金和树脂中的至少1种。
11.根据权利要求7所述的磁研磨方法,其中,所述研磨对象物的包含其表面的一部分由金属氧化物形成,其他部分由合金形成。
12.根据权利要求7~11中任一项所述的磁研磨方法,其中,在所述研磨对象物的研磨以前,将含有所述磁性颗粒的第1成分、与含有所述水的第2成分进行混合,从而制造所述研磨用组合物,使用制造好的所述研磨用组合物,对所述研磨对象物进行研磨。
13.一种研磨用组合物的制造方法,其为制造权利要求1~6中任一项所述的研磨用组合物的方法,所述制造方法包括如下工序:将含有所述磁性颗粒的第1成分、与含有所述水的第2成分进行混合。
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