DE4130316A1 - Mechanochemisches polierschleifmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanochemisches Po­ lierschleifmittel gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Polieren von harten Substraten, wie Keramik, kristallinen Materialien, Glas und ähnlichen Materialien, die stark polierte Oberflächen aufweisen müssen.

Das Polieren und Bearbeiten von Keramiken stellt häufig den teuersten Teil der Keramikproduktion dar. Wirt­ schaftliche Betrachtungen beim Polieren von Keramiken müssen sowohl die Zeit als auch das verwendete Verbrauchsmaterial berücksichtigen. Für das abschließende Polieren von Kerami­ ken werden vor allem Diamantschleifmittel verwendet, die sehr teuer sind; der Poliervorgang mit Diamantschleifmitteln verläuft sehr langsam.

Andererseits kann die Bearbeitung von Keramiken zu Schäden führen. Bei der Bearbeitung von Metallen ist dies anders, weil diese duktil sind, während Keramiken gewöhnlich sehr spröde sind. Die spröde Natur der Keramiken macht sie empfindlich für Bruchbildung unter der Oberfläche. Diese Bruchbildung unter der Oberfläche beeinflußt nachteilig die physikalischen Eigenschaften der Keramiken. Die physikali­ schen Eigenschaften, die nachteilig durch die Bearbeitung beeinflußt werden, betreffen eine Reduzierung der Festigkeit der Keramiken, Änderungen in den magnetischen Eigenschaften der Keramik und Änderungen der elektrischen Eigenschaften der Keramiken.

Die Bearbeitung moderner Keramiken erfolgt tradi­ tionell mit Hilfe von harten Schleifmitteln, wie Diamant oder Siliziumkarbid. Obgleich hierdurch unter gewissen Umständen akzeptable Oberflächen erzeugt wurden, waren immer gewisse Schäden der Oberfläche und unter der Oberfläche zu beobachten bei Verwendung dieser Mittel. Die Verwendung weicherer Polierschleifmittel, beispielsweise von Kolloid- Siliziumdioxid, zum Bearbeiten moderner Keramiken ist unter­ sucht worden. Es konnte nachgewiesen werden, daß Kolloid- Siliziumdioxid Aluminiumoxid, Siliziumdioxid und Silizium poliert.

Kolloid-Siliziumdioxid ist in der Tat umfangreich eingesetzt worden, um Siliziumchips zu polieren. Allerdings neigt die Verwendung von Kolloid-Siliziumdioxid zum Polieren moderner Keramiken dazu, ein poliertes modernes Keramikpro­ dukt zu erzeugen, das beträchtliche Phasenreliefs aufweist. Man glaubt, daß dieses Relief erzeugt wird durch chemische Auflösung selektiver Körner auf den modernen Keramiken durch Kolloid-Siliziumdioxid.

Die Verwendung von Kolloid-Siliziumdioxid zum Po­ lieren von Siliziumoberflächen, Metallen, Glas, Granaten und Saphiren ist beschrieben im Artikel von H. W. Gutsche und J. W. Moody, "Polishing of Sapphire with Colloidal Silica", J. Electrical Chemical Soc. 125, Nr. 1, Seiten 136-138 (1978). Dieser Artikel offenbart, daß Kolloid-Siliziumdioxid eine chemische Wirkung auf das härtere Saphirmaterial hat, wodurch Kolloid-Siliziumdioxid Saphir polieren kann. Dem Artikel ist nicht zu entnehmen, daß Kolloid-Siliziumdioxid mit anderen Poliermitteln kombiniert werden kann, um gehär­ tete Materialien zu polieren.

Die Verwendung von CaCO₃, BaCO₃ und MgO als mechanochemisches Polierschleifmittel ist beschrieben im Aufsatz von H. Bora und R. J. Stokes, Study of Mechanoche­ mical Machining of Ceramicz and the Effect oh Thin Film Behavior, United States Government Report N00014-80-C04371 (30. April 1981). Der Aufsatz beschreibt im einzelnen das Polieren von dünnen Schichten aus MgO, Al₂O₃ und Silizium durch verschiedene Schleifmittel, beispielsweise Steinsalz, Kalzit, Fluorit und verschiedene andere Schleif­ mittel eingeschlossen Fensterglas. Es wurde herausgefunden, daß die drei oben erwähnten Verbindungen in der Lage sind, ein oder mehrere der obigen Materialien mechanochemisch zu polieren. Keines der mechanochemischen Schleifmittel wurde kombiniert mit Kolloid-Siliziumdioxid.

Das mechanochemische Polieren von Saphiren, Sili­ zium und Quarzkristallen ist beschrieben worden von N. Yasunaga, U. Tarumi, A. Obara, "Mechanism and Application of the Mechanochemical Polishing Method Using Soft Powder" The Science of Ceramic Machining and Surface Finishing II, NBS special publication 562, U.s. Government Printing Office, Washington, D.C., Seiten 171-183 (1979). Die Saphi­ re, das Silizium und der Quarz wurden mit nassen und trocke­ nen mechanochemischen Medien poliert. Die mechanochemischen Medien umfaßten BaCO₃, Fe₃O₄, CeCO₂, SiO₂, CeO₂, Diamanten und MnO₂. Der Artikel zielt primär darauf ab, die Bildung von kristallinen Silizi­ umdioxid-Materialien in dem Schleifmittelpulver beim Werk­ stückpolieren zu beschreiben. Die kristallinen Materialien wurden erzeugt durch Polieren des oben beschriebenen harten Materials bei hohen Temperaturen und Drucken unter Verwen­ dung der Pulvermischung. Dem Artikel ist nicht entnehmbar, Kolloidsiliziumdioxid auf irgendeine Weise zum mechnochemi­ schen Polieren zu verwenden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein preiswertes mechanochemisches Polierschleifmittel anzugeben, das in der Lage ist, ein gehärtetes Werkstück zu polieren, ohne selektiv Oberflächenartikel des gehärteten Werkstückes abzuschleifen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung be­ steht darin, ein Verfahren zum Polieren eines gehärteten Werkstückes anzugeben, in dem ein preiswertes mechanochemi­ sches Schleifmittel verwendet wird. Die Erfindung betrifft allgemein ein mechanochemisches Schleifmittel. Das mechano­ chemische Schleifmittel umfaßt eine Kolloid-Siliziumdioxid- Aufschlämmung mit einem oder mehreren mechanischen Schleif­ mitteln.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der Er­ findung ist ein mechanochemisches Schleifmittel vorgesehen, das eine Kolloid-Siliziumdioxid-Aufschlämmung und ein mecha­ nisches Schleifmittel aus Fe₂O₃, Fe₃O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und/oder Al₂O₃ verwendet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung be­ trifft ein mechanochemisches Polierschleifmittel mit etwa 13 bis 99,3 Gew.-% einer Kolloid-Siliziumdioxid-Basisaufschläm­ mung und aus etwa 0,7 bis 2,0 Gew.-% eines mechanischen Schleifmittels. Das mechanische Schleifmittel weist eine Partikelgröße auf von etwa 0,1 µ bis etwa 10 µ. Das mechani­ sche Schleifmittel besteht aus einem oder mehreren der Materialien Fe₂O₃, Fe₃O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und Al₂O₃.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Polieren einer oder mehrerer Werkstücke mit einem mechano­ chemischen Polierschleifmittel. Das mechanochemische Polier­ schleifmittel umfaßt eine wäßrige Aufschlämmung aus Kollo­ id-Siliziumdioxid und ein mechanisches Schleifmittel aus einem oder mehreren der Materialien Fe₃O₃, Fe₃O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und Al₂O₃. Das Werkstück wird durch Anwendung des mechanochemischen Polier­ schleifmittels an dem Werkzeug poliert, und zwar entweder durch direkte Anwendung oder über ein Polierkissen und durch Einwirkung des Poliermittels mit einem oder mehreren Werk­ stücken über eine Zeitdauer, die ausreicht, eine Oberfläche des Werkstückes zu polieren.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechano­ chemisches Polierschleifmittel und ein Verfahren zum Polie­ ren eines Werkstückes unter Verwendung des mechanochemischen Polierschleifmittels. Das mechanochemische Polierschleifmit­ tel gemäß vorliegender Erfindung verwendet ein Kolloid-Sili­ ziumdioxid-Material kombiniert mit einem mechanischen Schleifmittel.

Das im mechanochemischen Polierschleifmittel enthaltene Kolloid-Siliziumdioxid-Material reagiert chemisch mit den verschiedenen Oberflächenkomponenten, die das gehär­ tete Werkstück darstellen und mit dem mechanochemischen Polierschleifmittel poliert werden. Die genaue chemische Reaktion zwischen dem Kolloid-Siliziumdioxid und den Elemen­ ten und Molekülen in der Oberfläche des Werkstückes ist noch nicht genau bekannt, jedoch nimmt man an, daß das Kolloid- Siliziumdioxid mit der Oberfläche des gehärteten Werkstückes reagiert und ein Oberflächenmaterial auf dem Werkstück erzeugt, das weicher ist als das mechanische Schleifmittel. Wie oben erwähnt, ist ein Nachteil des Kolloid-Siliziumdi­ oxids darin zu sehen, daß es bevorzugte Körner auf der Oberfläche des gehärteten Werkstückes anzugreifen scheint, so daß ein reliefartiges Oberflächenbild entstehen kann, wenn die Werkstückoberfläche durch das Kolloid-Siliziumdi­ oxid chemisch verändert bzw. zersetzt wird.

Kolloid-Siliziumdioxid wird üblicherweise in Form einer wäßrigen (Wasser enthaltenden) Aufschlämmung angewendet, die bis zu 50% oder mehr Kolloid-Siliziumdioxid enthält. Ein bedeutendes Merkmal der Kolloid-Siliziumdi­ oxid-Aufschlämmung besteht darin, daß das Kolloid-Silizium­ dioxid aus einer Aufschlämmung auch nach Ablauf einer größe­ ren Zeitspanne nicht ausfällt. Das Kolloid-Siliziumdioxid ist gewöhnlich in einer wäßrigen Aufschlämmung enthalten, das mit Wasser kombiniert ist. Für die Zwecke des Einsatzes des Polierschleifmittels nach dieser Erfindung braucht das Kolloid-Siliziumdioxid und darf es in einigen Fällen nicht in einer Aufschlämmung mit Wasser vorliegen, sondern in einer Aufschlämmung mit einer anderen Flüssigkeit, bei­ spielsweise einer alkoholischen Flüssigkeit oder einem organischen Lösungsmittel oder ähnlichem Material. Wasser ist nicht in jedem Falle als Aufschlämmungsmaterial ge­ wünscht, weil Wasser nachteilig mit bestimmten gehärteten Werkstücken reagieren kann und dabei unbrauchbare Produkte erzeugt.

Das bevorzugte Kolloid-Siliziumdioxid ist eine wäßrige Aufschlämmung von Kolloid-Siliziumdioxid. Der Anteil des Kolloid-Siliziumdioxids in Gewichtsprozent in der wäßri­ gen Aufschlämmung ist nicht kritisch. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Kolloid-Siliziumdioxids in der wäßrigen Aufschlämmung etwa 15 bis etwa 50 Gew.-% oder mehr.

Andere Eigenschaften der Kolloid-Siliziumdioxid- Aufschlämmung, wie pH-Wert, Partikelgröße o. ä. sind nicht absolut kritisch hinsichtlich der Brauchbarkeit bei der chemischen Reaktion mit der Oberfläche eines gehärteten Werkstückes. Vorzugsweise liegt der pH-Wert der Kolloid-Si­ liziumdioxid-Aufschlämmung jedoch höher als etwa 7. Eine Kolloid-Siliziumdioxid-Aufschlämmung mit einem pH-Wert größer als etwa 7 stellt eine basische Aufschlämmung dar, und man fand heraus, daß eine solche Aufschlämmung wirkungs­ voller mit der Oberfläche des Materials reagiert, das po­ liert werden kann mit dem mechanochemischen Polierschleif­ mittel gemäß vorliegender Erfindung.

Die bevorzugte wäßrige Aufschlämmung des Kolloid- Siliziumdioxids kann jede bekannte Kolloid-Siliziumdioxid- Aufschlämmung sein. Allgemein sind Kolloid-Siliziumdioxide bei einem pH-Wert von etwa 8 bis 14 stabilisiert und gewöhn­ lich in einem Bereich von 9 bis 11. Das bevorzugte Kolloid- Siliziumdioxid weist einen pH-Wertebereich von etwa 9,8 bis 10,2 auf und eine mittlere Partikelgröße von etwa 0,06 µ. Das mechanochemische Polierschleifmittel gemäß dieser Erfin­ dung umfaßt ferner ein mechanisches Schleifmittel. Das mechanische Schleifmittel ist gewöhnlich ein weicheres Material als das Material, aus dem das Werkstück hergestellt ist. Das mechanische Schleifmittel ist jedoch gewöhnlich härter als das Oberflächenmaterial des Werkstückes, hervor­ gerufen durch die chemische Reaktion zwischen den Kolloid- Siliziumdioxid-Komponenten des Polierschleifmittels und des gehärteten Werkstückes. Der Verwendungszweck des mechani­ schen Schleifmittels besteht darin, die weicheren zur Reak­ tion gebrachten Materialien aus der Oberfläche des gehärte­ ten Werkstückes abzuschleifen und eine glatte Werkstückober­ fläche zu erzeugen. Durch Abschleifen des weicheren Reak­ tionsproduktes von der Oberfläche des gehärteten Werkstückes setzt das mechanische Schleifmittel eine gehärtete Oberflä­ che kontinuierlich der Wirkung des Kolloid-Siliziumdioxids aus, das chemisch mit der Oberfläche reagiert. Auf diese Weise kann die selektive Reaktion des Kolloid-Siliziumdi­ oxids mit verschiedenen selektiven Körnern auf der Oberflä­ che des gehärteten Werkstückes auf ein Minimum herabgesetzt werden, wodurch eine stark polierte, gehärtete Substratober­ fläche entsteht.

Das mechanische Schleifmittel, das bei dem mecha­ nochemischen Schleifmittel gemäß vorliegender Erfindung einsetzbar ist, kann jedes Material oder jede Kombination von Materialien sein, die im Stand der Technik bekannt sind als brauchbares mechanisches Schleifmaterial. Das mechani­ sche Schleifmittel wird üblicherweise weicher, d. h. nicht so hart sein wie das Material, aus dem das Werkstück be­ steht. Das mechanische Schleifmaterial kann beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Materialien bestehen: Fe₂O₃, Fe₃O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und Al₂O₃. Ein bevorzugtes mechanisches Schleifmittel ist Fe₂O₃. Vorzugsweise weist das mechanische Schleifmittel eine mittlere Partikelgröße von etwa 0,1 µ bis etwa 10 µ auf, wobei eine Größe von etwa 0,5 bis 5 µ vorge­ zogen wird.

Wie zuvor erwähnt, weist das mechanochemische Po­ lierschleifmittel gemäß vorliegender Erfindung eine Kollo­ id-Siliziumdioxid-Aufschlämmung und ein oder mehrere mecha­ nische Schleifmittel auf. Das mechanochemische Polier­ schleifmittel nach dieser Erfindung enthält pulveriges mechanisches Schleifmittel in einer Menge von etwa 0,1 g und 100 ml Kolloid-Siliziumdioxid bis zu einer ausreichenden Menge an mechanischem Schleifmittel kombiniert mit Kolloid- Siliziumdioxid, um das mechanochemische Polierschleifmittel zu einer viskosen Aufschlämmung zu machen. Die Menge an mechanischem Schleifmittel, die notwendig ist, um das mecha­ nochemische Schleifmittel in eine viskose Aufschlämmung zu überführen, kann in Abhängigkeit von dem verwendeten mecha­ nischen Schleifmittel und in Abhängigkeit vom Siliziumdi­ oxid-Anteil des Kolloid-Siliziumdioxids variieren.

Wasser oder andere Verdünnungsmaterialien, wie Alkohol, Lösungsmittel etc. müssen der mechanischen Schleif­ mittel/Kolloid-Siliziumdioxid-Mischung zugefügt werden, um die Viskosität des mechanochemischen Schleifmittels zu reduzieren. Ein mechanochemisches Schleifmittel mit niedri­ ger Viskosität ist leicht anwendbar bei Werkstücken. Es bedeckt die Werkstücke gleichmäßig und weist gewöhnlich bessere Fließ- und Schleifeigenschaften auf.

Vorzugsweise weist das mechanochemische Schleif­ mittel gemäß dieser Erfindung etwa 0,07 bis etwa 2,0 Gew.-% eines pulverigen mechanischen Schleifmittels, etwa 13 bis etwa 99,2 Gew.-% Kolloid-Siliziumdioxid und etwa 0,7 bis etwa 85 Gew.-% ml Wasser auf. Vorzugsweise wird entionisier­ tes Wasser verwendet.

Das mechanochemische Schleifmittel der vorliegen­ den Erfindung ist brauchbar zum Polieren der Oberflächen vieler unterschiedlich gehärteter Werkstücke. Das mechano­ chemische Polierschleifmittel dieser Erfindung kann verwen­ det werden, die Oberfläche irgendeines Materials zu polie­ ren, das in der Lage ist, chemisch mit einer Kolloid-Silizi­ umdioxid-Aufschlämmung zu reagieren. Beispiele solcher Materialien umfassen Silizium (beispielsweise Siliziumschei­ ben), Saphir, Metalle, Glas, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid (Si₃N₄), Galliumarsenid (GaAs), Magnesiumoxid (MgO), Zirkoniumoxid und andere gehärtete keramische und nicht keramische Materialien.

Das mechanochemische Polierschleifmittel dieser Erfindung kann zum Polieren von gehärteten Werkstücken verwendet werden unter Verwendung von irgendwelchen zum Polieren gehärteter Werkstücke bekannter Poliereinrichtun­ gen. Das Polieren kann durchgeführt werden mit Hilfe belie­ biger Poliereinrichtungen, beispielsweise per Hand in dem Polierkissen und das mechanochemische Polierschleifmittel verwendet werden, oder mit Hilfe einer das flüssige mechano­ chemische Polierschleifmittel der Erfindung verwendende Maschine. Vorzugsweise wird ein Polierkissen in Verbindung mit einer Maschine verwendet, um gehärtete Werkstücke mit dem Polierschleifmittel der Erfindung zu polieren. Das Polierschleifmittel wird auf das Kissen oder das Werkstück aufgebracht, und das Kissen wird dann reibend auf der Ober­ fläche des mit Schleifmittel bedeckten Werkstückes beim Poliervorgang bewegt. Das Werkstück wird über eine Zeitdauer poliert, die ausreicht, um der Oberfläche des Werkstückes eine bestimmte Oberflächengüte zu erteilen.

Polierparameter, wie Druck und Temperatur, können die Poliergeschwindigkeit beeinflussen. Das Schleifmittel ist jedoch wirksam über einen großen Druck- und Temperatur­ bereich. Spezifische Drücke und Temperaturen sind für die Wirksamkeit des mechanochemischen Polierschleifmittels nicht erforderlich.

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung sollen nachfolgend beschrieben werden. Viele andere Beispiele können in den Schutzumfang der vorliegenden Erfin­ dung fallen.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel wurde Aluminiumoxid (Al₂O₂) mit verschiedenen Schleifmitteln, wie mechanischen Schleif­ mitteln, chemischen Schleifmitteln und dem mechanochemischen Schleifmittel dieser Erfindung poliert. Die Schleifmittel wurden bewertet hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Oberflächenma­ terial vom Aluminiumoxid-Werkstück in einer Zeiteinheit zu entfernen.

Die Oberfläche des Aluminiumoxid-Werkstückes wur­ de vorbereitet durch Schleifen mit 30 µ-Diamantpartikeln auf einer harten Polymerverbundplatte, gefolgt von einem Schlei­ fen mit 6 µ-Diamantpartikeln auf einer weichen Polymerver­ bundplatte. Nachdem die Oberfläche des Aluminiumoxids vorbe­ reitet war, wurde eine Einkerbung nach Knoop auf dem gehär­ teten Werkstück mit einer 5 kg-Last vorgenommen, wobei das Einkerben bei einer Belastungsgeschwindigkeit von 70 µ/sec. und einer Belastungszeit von 15 Sekunden durchgeführt ,wurde. Die Materialabtragungsgeschwindigkeit wurde ermittelt durch Messung der Verringerung der Diagonallänge der Knoop-Einker­ bung über die Zeit.

Es wurden sowohl Vibratoren als auch halbautoma­ tische Poliergeräte verwendet. Das Vibrationspolieren wurde verwendet, um den mechanischen Beitrag zu minimieren. Die Experimente wurden über eine Zeitdauer von 24 Stunden aufge­ zeichnet. Halbautomatische Poliergeräte wurden verwendet, um zusätzlichen mechanischen Beitrag zu liefern.

Das Polieren wurde durchgeführt auf einem von Buehler verkauften TEXMET®-Poliertuch.

In der nachfolgenden Tabelle I sind die Polierre­ sultate für Aluminiumoxid-Werkstücke zusammengefaßt:

Tabelle I

Die Ergebnisse zeigen, daß das mechanochemische Polierschleifmittel dieser Erfindung, das eine Kolloid-Sili­ ziumdioxid-Aufschlämmung in Kombination mit dem mechanischen Schleifmittel Fe₂O₃ aufweist sowohl beim Vibrations­ polieren als auch beim mechanischen Rotationspolieren in der Lage ist, Aluminiumoxid mit einer höheren Poliergeschwindig­ keit zu polieren als wenn Kolloid-Siliziumdioxid oder Fe₂O₃ allein zum Polieren verwendet wird. Überdies ist die Poliergeschwindigkeit für das Kolloid-Siliziumdi­ oxid/ Fe₂O₃-Schleifmittel wesentlich höher als die Gesamtpoliergeschwindigkeit von Kolloid-Siliziumdioxid und Fe₂O₃ (0,125 µ/h gegenüber 0,044 µ/h für Vibrations- Polieren und 0,35 µ/min. gegenüber 0,26 µ/min. für Rotati­ onspolieren).

Dieses Beispiel zeigt deutlich, daß das mechano­ chemische Polierschleifmittel der vorliegenden Erfindung überraschenderweise eine sehr hohe Poliergeschwindigkeit ermöglicht im Vergleich zu Kolloid-Siliziumdioxid oder zu mechanischen Schleifmitteln allein oder zusammen genommen.

Beispiel 2

Unter Verwendung des gleichen Vibrationspolier­ verfahrens gemäß Beispiel 1 wurden nach Knoop gekerbte Proben aus Aluminiumoxid, Siliziumnitrid und Zirkoniumoxid poliert, indem Kolloid-Siliziumdioxid, verschiedene mechani­ sche Schleifmittel und verschiedene mechanochemische Schleifmittel gemäß vorliegender Erfindung verwendet wurden.

Das mechanochemische Poliermittelmedium bestand aus einem Liter Lösung, hergestellt aus 20 g Al₂O₃, CeO₂, Cr₂O₃ oder Fe₃O₂ und 490 ml eines wäßrigen Kolloid-Siliziumdioxids. Das wäßrige Kolloid-Sili­ ziumdioxid wies einen pH-Wert von etwa 10, eine mittlere Partikelgröße von etwa 0,05 bis 0,07 µ, eine Dichte von 1,390 und 50% Festbestandteile auf. 5 ml entionisiertes Wasser wurde der Mischung zugesetzt.

Die verschiedenen Proben wurden für eine Zeitdau­ er von 24 Stunden durch Vibrationspolieren poliert. Die Poliergeschwindigkeit in µ/h für jedes Schleifmittel wurde dann bestimmt. Das Ergebnis des Vibrationspolierens der drei Proben ist in der Tabelle II wiedergegeben:

Tabelle II

Mechanochemische Poliergeschwindigkeit (µ/h)

Das oben verwendete Kolloid-Siliziumdioxid ist das gleiche wie das im mechanochemischen Polierschleifmittel verwendete Kolloid-Siliziumdioxid. Vor der Verwendung zu Testzwecken wurde kein Wasser dem Kolloid-Siliziumdioxid zugesetzt.

Von jedem im Test verwendeten mechanischen Schleifmittel wurde eine Aufschlämmung hergestellt, indem 5 ml ionisiertes Wasser etwa 20 g pulverigem mechanischem Schleifmittel zugesetzt wurde.

Polierdrücke und -temperaturen waren hinsichtlich der Ergebnisse nicht kritisch, wurden aber beim Testen möglichst gleich gehalten. Die Poliertemperatur wurde bei etwa 25°C und der Polierdruck bei etwa 50 g/cm² gehalten.

In den meisten Fällen wurde jedes Material mit dem mechanochemischen Polierschleifmittel der Erfindung mit einer höheren Geschwindigkeit poliert als mit dem Kolloid- Siliziumdioxid oder dem mechanischen Schleifmittel allein oder zusammengenommen. Lediglich Ce₂O₃ mit Kolloid- Siliziumdioxid zeigte eine geringere Poliergeschwindigkeit als Kolloid-Siliziumdioxid allein beim Polieren von Alumini­ umoxid.

Claims (15)

1. Mechanochemisches Polierschleifmittel, gekennzeichnet durch eine Aufschlämmung aus Kolloid-Siliziumdioxid und einem oder mehreren mechanischen Schleifmitteln.

2. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Schleifmit­ tel aus einem oder mehreren der Materialien Fe₂O₃, Fe₃O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und Al₂O₃ besteht.

3. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolloid-Siliziumdioxid einen pH-Wert von mehr als 7 aufweist.

4. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolloid-Siliziumdioxid- Aufschlämmung eine wäßrige Aufschlämmung ist.

5. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine wäßrige Aufschlämmung aus Kolloid-Siliziumdioxid und einem mechanischen Schleifmittel aus einem oder mehreren der Materalien Fe₂O₃, Fe₂O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und Al₂O₃.

6. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanochemische Polier­ schleifmittel etwa 0,07 bis etwa 2,0 Gew.-% an mechanischem Schleifmittel und etwa 13 bis etwa 99,2 Gew.-% wäßrige Kolloid-Siliziumdioxid-Aufschlämmung aufweist.

7. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolloid-Siliziumdioxid einen über etwa 7 liegenden pH-Wert aufweist.

8. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Schleifmit­ tel eine Partikelgröße von etwa 0,1 µ bis etwa 10 µ auf­ weist.

9. Mechanochemisches Polierschleifmittel, gekennzeichnet durch eine wäßrige Kolloid-Siliziumdioxid-Aufschlämmung von etwa 13 bis etwa 99,2 Gew.-% mit einem pH-Wert größer als etwa 7, durch Wasser mit einem Anteil von etwa 0,7 bis 85 Gew.-% und durch ein mechanisches Schleifmittel mit einem Anteil von etwa 0,07 bis 2,0 Gew.-% und mit einer Partikel­ größe von etwa 0,1 µ bis etwa 10 µ, wobei das mechanische Schleifmittel aus einem oder mehreren der Materialien Fe₂O₃, Fe₃O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und Al₂O₃ besteht.

10. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Schleifmit­ tel eine Partikelgröße von etwa 0,5 µ bis 5 µ aufweist.

11. Mechanochemisches Polierschleifmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Schleifmit­ tel Fe₂O₃ ist.

12. Verfahren zum Polieren eines Werkstückes mit einem mechanochemischen Polierschleifmittel, das aus einer Kol­ loid-Siliziumdioxid-Auschlämmung und einem oder mehreren mechanischen Schleifmitteln besteht, bei dem das mechanoche­ mische Polierschleifmittel auf ein Werkstück aufgetragen wird und das Werkstück mit einer Poliereinrichtung über eine Zeitdauer in Berührung gebracht wird, die ausreicht, um wenigstens eine Fläche des Werkstückes zu polieren.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanochemische Polierschleifmittel auf die Polier­ einrichtung aufgetragen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Poliereinrichtung eine mechanische Poliereinrichtung unter Verwendung eines Polierkissens ist.

15. Verfahren zum Polieren eines Werkstückes mit einem mecha­ nochemischen Polierschleifmittel, das eine wäßrige Kolloid- Siliziumdioxid-Aufschlämmung und ein mechanisches Schleifmit­ tel verwendet, das aus einem oder mehreren der Materialien Fe₂O₃, Fe₃O₄, MgO, BaCO₃, CaCO₃₁, MnO₂, CeO, SiO₂, CeO₂, Cr₂O₃ und Al₂O₃ besteht, indem das mechanochemische Polierschleifmittel auf ein Kissen aufgebracht wird, das sich auf einer mechanischen Poliereinrichtung befindet, und das Kissen der mechanischen Poliereinrichtung in Reibkontakt mit wenigstens einer Fläche des Werkstückes für eine Zeitperiode gebracht wird, die ausreicht, die Fläche des Werkstückes zu polieren.