JP2000246648A - 磁性研磨材およびその製造方法 - Google Patents

磁性研磨材およびその製造方法

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JP2000246648A
JP2000246648A JP11095334A JP9533499A JP2000246648A JP 2000246648 A JP2000246648 A JP 2000246648A JP 11095334 A JP11095334 A JP 11095334A JP 9533499 A JP9533499 A JP 9533499A JP 2000246648 A JP2000246648 A JP 2000246648A
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magnetic
abrasive
polishing
porous
magnetic abrasive
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JP11095334A
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Katsuyoshi Tadenuma
克嘉 蓼沼
Yoshio Hasegawa
良雄 長谷川
Tsuneyuki Noguchi
恒行 野口
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Kaken Co Ltd
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Kaken Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】磁性研磨材の耐食性の向上、研削材含有、多孔
質化を図ることで、従来の磁気研磨法における磁性研磨
材の強度、研磨力、化学的耐食性などの問題を解決する
磁性研磨材を提供することに目的がある。 【解決手段】本発明の硬質研削材含有磁性研磨材は、研
磨材の磨耗が少なく、研磨力が大きい。しかも、耐食性
材料を磁性成分に用いて高濃度の酸などの使用が可能と
なり、しかも多孔質化してエッチング液の保持性を向上
させた。本発明の磁性研磨材は、例えば大径の配管や大
型タンク等の内面の特に側面や上面の研磨を行う場合で
もエッチング液がその磁性研磨材と分離せず、そのため
特別にエッチング液を吹きかけるなどの手間が不要とな
る。また、それを例えば微小な米粒状にすれば、外部磁
極への磁気接着力が増大し、外部磁極の変動に伴う磁性
研磨材の揺動の際にその磁性研磨材粒子相互のぶつかり
あいによる脱落が防止でき、効果的な研磨や放射性汚染
物の除染が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気揺動研磨処理
における磁性研磨材に関するものであり、半導体分野、
原子力分野、宇宙産業分野、医療分野などに使用される
高度に制御された各種材料表面の研磨、あるいは上下水
道、ボイラー、化学工業プラント、火力発電所等の大型
設備に使われている配管や設備等に付着したスケールの
除去、さらに原子力発電所や放射性物質取扱い施設から
発生する放射性汚染物や廃棄物の放射性汚染除去などに
適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】従来、細かいフェライト系磁性砥粒や短
い線状の磁性ステンレス鋼などのような磁性体を用い、
外部磁極の変動による磁性体揺動で材料表面を研磨する
磁気研磨方法がある。しかし、このような方法において
は、従来のフェライト系磁性材料ではその材料自体が比
較的柔らかいため、その磁性研磨材自体が磨耗する、あ
るいは研削力が低い、また酸などの高いエッチング効果
のある研磨液を共存させるとその磁性研磨材が酸に溶解
してしまうため研磨力が低下する、さらに大径の配管や
タンク等の内面の特に側面や上面の研磨を行う際に共存
させたいエッチング液がその磁性研磨材と分離してしま
うなどの問題があった。さらに、線状磁性ステンレス鋼
などのような線状の磁性研磨材の場合には、外部磁極の
変動を利用する磁気揺動研磨処理において、その線状磁
性研磨材を大径の配管やタンク等の内面の特に側面や上
面の研磨を行う際に、エッチング液との分離や磁極の変
動に伴う磁性研磨材同士のぶつかりあいによる脱落が起
こり磁性研磨材の密度が低くなり、研磨力が低下するな
どの問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】上記したように従
来の磁性研磨材は、機械的強度、化学的耐食性、大径の
配管やタンク等の側面や上面の研磨を行う場合のエッチ
ング液の保持性、さらに線状の研磨磁性体の場合に問題
となる脱落による研磨力の低下、などの問題があった。
本発明の硬質研削材含有磁性研磨材によれば、それらの
問題が解消される。しかも、本発明の多孔質磁性研磨材
の場合はその磁性体内部に酸などのエッチング効果の高
い溶液や洗浄液等の溶液を含有保持することが可能とな
るため、例えば大径の配管や大型タンク等の内面の特に
側面や上面の研磨や洗浄を行う場合でもエッチング液が
その磁性研磨材と分離せず、そのため特別にエッチング
液を吹きかけるなどの手間が不要となる。さらに、その
形状を例えば微小な米粒状にすることによって外部磁極
への磁気接着力が増大し、さらに外部磁極の変動に伴う
磁性研磨材の揺動の際に、研磨対象物表面に対する研磨
力は保持され、しかもその磁性研磨材粒子相互のぶつか
りあいによる脱落も防止できる。本発明による磁性研磨
材を図1に例示するが、この磁性研磨材は濃度の高い酸
やアルカリ溶液に対しても高い耐食性を有し、しかも高
い機械的強度を有する炭化ケイ素、炭化タングステン、
窒化チタンなどの研削材を含有する磁性研磨材、さらに
そのような研削材含有磁性研磨材を多孔質化することに
よるエッチング液の含有保持能力を高めた材料を提供す
ることに目的がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の硬質研削材含有
磁性研磨材は、研削材である炭化ケイ素、炭化タングス
テン、窒化チタン等の硬質物と粉末状フェライトを混合
し高温で焼結させ緻密化し、さらに着磁処理を行う方法
によって製作される。次に、その硬質研削材を含有する
多孔質磁性研磨材は、研削材である炭化ケイ素、炭化タ
ングステン、窒化チタン等の硬質物と粉末状フェライト
あるいは金属アルコラートや無機物塩からゾルゲル法で
得られるフェライト前駆体として用い、それらの混合物
に有機質バインダーとしてポリビニルアルコール、ステ
アリン酸、デンプンやカーボンブラック等の有機物及び
無機物を添加混合し、高温焼結処理する際に、それらバ
インダーが消失することによって多孔質化する方法によ
って製作される。なお、これらの高温焼結法に放電プラ
ズマ焼結法を用いる方法も有効である。放電プラズマ焼
結法により多孔質体を製作する場合は、上記の有機質バ
インダーは不要である。本発明の磁性研磨材の製造プロ
セスを図2に示す。
【0005】上記の磁化成分に従来のフェライトを用い
た場合は、特に酸に対する化学的安定性に欠けるため、
さらに本発明ではステンレスなどの酸やアルカリ等に対
する耐食性に優れたフェライト材料に着磁する方法によ
って緻密なあるいは多孔質状の研削材含有磁性研磨材が
製作できる。このように化学的耐食性を向上させた研削
材含有磁性研磨材は、それ自体の研削力及び研磨力が向
上し、しかも酸やアルカリ、あるいは洗浄剤等をエッチ
ング液として混合した場合には研磨力あるいは洗浄力が
さらに向上する。
【0006】
【実施例】
【実施例1】研削材として中心粒径120メッシュ及び
36メッシュの粒径を有する炭化ケイ素を粉末状フェラ
イトに対してそれぞれ重量比10〜25%混合し、2ト
ン/cm加圧状態で1000℃で焼結する。これをさ
らに12キロエルステッドの磁界で常温で着磁処理を行
う。この処理によって得られた焼結体をクラッシャーで
粉砕し、中心粒径48メッシュ及び12メッシュの炭化
ケイ素含有磁性研磨材を作成する。この磁性研磨材に水
を添加したものを用いて、高温にさらされ表面に強固な
酸化被膜で覆われたステンレス鋼の磁気揺動研磨処理を
行った結果、本発明の磁性研磨材は常温で15〜30分
間程度の磁気揺動処理でもその試料表面から酸化被膜を
完全に除去する能力があった。これは、従来の磁気揺動
研磨材に比べてはるかに優れた結果である。
【0007】
【実施例2】次に、研削材として中心粒径120メッシ
ュ及び36メッシュの粒径を有する炭化ケイ素を粉末状
フェライトに対してそれぞれ重量比10〜25%混合
し、さらに有機質バインダーとしてとうもろこしデンプ
ンあるいはフェライト前駆体として酢酸第二鉄、ジイソ
プロポキシバリウム、ジイソプロポキシストロンチウム
から調整したゾルを全体重量の10〜30%になるよう
に添加混合する。この3成分の混合物を、1000℃で
焼結させ、さらに12キロエルステッドの磁界で常温で
着磁処理を行う。この処理によって得られた焼結体は空
隙率がほぼ有機質バインダーの添加量に比例した多孔質
体となり、これをクラッシャーで粉砕し、中心粒径48
メッシュ、12メッシュ及び4メッシュの炭化ケイ素含
有磁性研磨材を作成する。この磁性研磨材に水を添加し
たものを用いて、高温にさらされ表面に強固な酸化被膜
で覆われたステンレス鋼の磁気揺動研磨処理を行った結
果、常温で15〜30分間程度の磁気揺動処理でも処理
後の試料表面から酸化被膜が完全に除去された状態とな
った。これは、従来の磁気揺動研磨処理に比べてはるか
に優れた結果であった。
【0008】
【実施例3】上記の磁性研磨材の作成条件をほぼ同様と
し、その焼結に放電プラズマ焼結法を用いた場合でも、
上記で得られた研削材含有磁性研磨材とほぼ同様の磁性
研磨材が得られ、その物性や研磨力も同様となった。放
電プラズマ焼結法によれば、有機質バインダーを用いる
ことなく多孔質体の磁性研磨材の作成は可能であり、そ
の場合の空隙率や粒子間の空隙間隔はその焼結条件によ
り変えることが可能であり、例えばグラファイト製の焼
結用型に炭化ケイ素あるいは炭化タングステンをフェラ
イト粒子に対して10〜20重量%になるように詰め、
約0.1Torr程度の真空状態で約200kg/cm
の圧力をかけながら、焼成温度1200℃、焼結電流
1500Aの条件で処理したものは、その燒結処理時間
が5分間程度の短時間の場合には空隙率が最大30%程
度のものが得られ、その処理時間を約20分以上にした
場合あるいは処理圧力をさらに増やした場合には緻密化
した焼結体が得られた。
【0009】磁性成分として上記のフェライトに替わり
粒径約0.1〜0.2mmの粒状ステンレス403を炭
化ケイ素に対し4倍重量添加し、1トン/cmでアル
ゴンガス雰囲気1200℃で処理を行い、その後100
0エルステッドの磁界で常温で着磁処理を行った。アル
ゴンガス雰囲気の高温処理の時間によって得られる磁性
研磨材の空隙率が変わり、1時間以下ではその処理時間
に相応した空隙率を有する多孔質体が得られ、1時間以
上の加熱処理によってほぼ緻密化した研削材含有ステン
レスベースの磁性研磨材が作成できる。この焼結を真空
状態で放電プラズマ焼結法で行った場合も、ほぼ同等の
緻密なあるいは多孔質のステンレス鋼ベースの研削材含
有磁性研磨材が作成できる。なお、この磁性研磨材は、
高濃度の硫酸や硝酸、あるいは濃度約3モル程度までの
塩酸と硝酸の混合液に対して、充分な耐食性を有してい
る。
【0010】
【実施例4】上記のようにして作成した多孔質体は、そ
のいずれもが水の吸収性は良好であり、外部磁極によっ
て10〜50ヘルツの周期でその水を吸収した磁性研磨
材が揺動しても水は保持される。一方、ステンレスを磁
性成分として耐食性を向上させた多孔質磁性研磨材の場
合でも、酸などのエッチング液の吸収性は充分にあり、
これら水や酸などのエッチング液を含有する研削材含有
多孔質研磨材を10〜50ヘルツの周期で磁気揺動して
もそのエッチング液は充分保持され、しかもエッチング
液を含有しない状態の同じ研磨材に比べ高い研磨効果が
見られた。
【0011】さらに、硝酸1モルと塩酸0.4モルの混
合液を含浸した本発明の研削材含有多孔質磁性研磨材を
用い、放射性コバルト(コバルト60)が高温環境下で
強固なステンレス表面酸化層中に埋没含有している状態
の放射性汚染物に対する除染処理を行った結果、磁極変
動周期20〜40ヘルツ、常温、30分間の磁気揺動処
理によりその放射能除去率99.99%以上(除染率:
DF10,000以上)となった。しかも放射性物質で
汚染した配管内部の側面や上面で処理を行っても、その
多孔質磁性研磨材に含浸した酸の研磨材からの分離は少
なく有効に研磨でき高い除染効率が得られ、本発明の磁
性研磨材の有効性が確認できた。
【0012】
【発明の効果】本発明の硬質研削材含有磁性研磨材によ
れば、研磨力が大きく、しかも多孔質体はその磁性体内
部に酸などのエッチング効果の高い溶液や洗浄液等の溶
液を含有保持することが可能であるため、例えば大径の
配管や大型タンク等の内面の特に側面や上面の研磨や洗
浄を行う場合でもエッチング液がその磁性研磨材と分離
しない。このため、複雑な形状の研磨対象物であって
も、外部磁場による本発明磁性体によって高い研磨効果
が得られる。本発明の磁性研磨材は、半導体分野、原子
力分野、宇宙産業分野、医療産業分野などに使用される
材料表面の研磨、あるいは上下水道、ボイラー、化学工
業プラント、火力発電所等の大型設備に使われている配
管や設備等に付着したスケールの除去、さらに原子力発
電所や放射性物質取扱い施設から発生する放射性汚染物
や廃棄物の放射性汚染除去などにその効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の研削材含有磁性研磨材(緻密体及び多
孔質体)を示す図である。
【図2】本発明の研削材含有磁性研磨材の製作プロセス
を示す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B24D 3/10 B24D 3/10 3/34 3/34 Z

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタ
    ン、ダイヤモンド、フリント、炭化ホウ素、窒化ホウ
    素、酸化クロム、酸化鉄、その他の硬質研削材を含有
    し、しかも磁性体であることを特徴とする磁性研磨材。
  2. 【請求項2】前記請求項1の研削材含有磁性研磨材が、
    前記請求項1に示した炭化ケイ素等の硬質研削材と粉末
    状フェライトを混合し高温で焼結させ緻密化し、さらに
    着磁処理を行うことにより製作することを特徴とする磁
    性研磨材。
  3. 【請求項3】前記請求項2の高温焼結法として、放電プ
    ラズマ焼結法を用いることを特徴とする前記請求項1記
    載の磁性研磨材。
  4. 【請求項4】前記請求項1に示す炭化ケイ素等の硬質研
    削材と粉末状フェライトあるいはフェライト前駆体の混
    合物に有機質バインダーを添加混合し、高温で焼結させ
    ながら多孔質状態とし、さらに着磁処理を行うことによ
    り製作することを特徴とする多孔質磁性研磨材。
  5. 【請求項5】前記請求項4の有機質バインダー添加法に
    よる研削材含有多孔質磁性研磨材において、多孔質化す
    る方法として有機質バインダーを添加することなく、炭
    化ケイ素等の硬質研削材と粉末状フェライトの混合物を
    放電プラズマ焼結法で直接高温焼結させて多孔質状態と
    し、さらに着磁処理を行うことにより製作することを特
    徴とする前記請求項4記載の研削材含有多孔質磁性研磨
    材。
  6. 【請求項6】前記請求項1〜5の研削材含有磁性研磨材
    において、その磁化成分として磁性ステンレスなどの酸
    やアルカリ等に対して高い耐食性を有するフェライト材
    料を用いることを特徴とする磁性研磨材。
  7. 【請求項7】前記請求項6記載の磁化成分として磁性ス
    テンレス等の耐食性フェライト材料を用いた磁性研磨材
    において、その含有成分に研削材を含まず、緻密体ある
    いは多孔質体に高温あるいは放電プラズマ法によって焼
    結し、さらに着磁処理を行うことにより製作することを
    特徴とする磁性ステンレス研磨材。
  8. 【請求項8】前記請求項1〜7の磁性研磨材が、細粒
    状、米粒状、針状、球状、角状、錐状、角のある不定形
    などの形状を有する緻密体あるいは多孔質体であること
    を特徴とする磁性研磨材。
  9. 【請求項9】請求項6〜8記載の高い耐食性を有する研
    削材含有多孔質磁性研磨材に酸や洗浄剤などを含浸させ
    ることによって研磨効率あるいは洗浄効率を向上させた
    ことを特徴とするエッチング液を含浸した研削材含有多
    孔質磁性研磨材。
  10. 【請求項10】前記請求項1〜8記載の研削材含有磁性
    研磨材を製作するための製造プロセス。
  11. 【請求項11】前記請求項4の多孔質磁性研磨材の製作
    において、その多孔質化を行うための原料であるバイン
    ダーがポリビニルアルコール、ステアリン酸、デンプン
    やカーボンブラック等の有機物及び無機物であり、多孔
    質化のための焼成処理や加熱状態で着磁処理する際に、
    それらバインダーが消失することによって多孔質化する
    ことを特徴とする多孔質磁性研磨材の製造プロセス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100764043B1 (ko) 2006-03-14 2007-10-11 한일플랜트서비스 (주) 고체방사성폐기물 자기제염설비
JP2008272860A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Toshiba Plant Systems & Services Corp 単層ダイヤモンドホイールおよびその使用方法

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