JP2000297273A

JP2000297273A - セラミックス微小粒研磨材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000297273A
Application number: JP11058252A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsumura; 浩行松村
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、ボール又は先端が角形状又は丸みを
有する１箇所以上のエッジ部を保有する半球、円錐、三
角錐、四角錐、円柱、立方体、三角〜１６角柱のいずれ
かの形状であり、粒子１個の大きさが、０．２ｍｍから
３ｍｍの範囲内にあり、且つ、その粒子の粒度分布が、
平均値±２５％の範囲にあり、平均対理論密度が９５％
以上であるセラミックス微小粒からなることを特徴とす
るセラミックス微小粒研磨材を要旨とするものである。【効果】本発明のセラミックス微小粒研磨材は、エッジ
を持った形状をしているので、打撃力、研掃力、切断力
などに優れているにもかかわらず、対象となる製品表面
に突き刺さる象眼現象が起きず、製品や微小粒自体に錆
を発生させることがないので、後工程でスチールグリッ
トなど金属製の研磨材を用いた場合になされる製品の酸
洗浄の必要がなく、かつ、耐久性に優れているので回収
再使用が容易であり、先端に尖った部分がないので分級
工程においても目詰まりし難い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乾式や湿式で研磨
材を金属製品などの表面に噴射し、研掃、研削、梨地、
ピーニング、切断加工をする研磨材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】乾式ブラストや液体ホーニングによる研
掃、研削、ピーニング加工やアブレーシブ型ウォーター
ジェットによる切断加工に使用される研磨材としては、
ショットと呼ばれる球状のガラス、スチール、鋳鉄、ジ
ルコン、ジルコニア；円柱状のステンレス、熱可塑性樹
脂のカットワイヤ；グリットと呼ばれる不定形状の熱硬
化性樹脂、ガーネット、珪砂、溶融アルミナ、炭化けい
素、酸化けい素、スチール、鋳鉄、ジルコニアなどが知
られ、いずれも３ｍｍより小さいサイズのものが主流と
して使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、研掃、研削、
切断などを目的とした噴射加工に用いられる研磨材は、
比重が大きく、圧壊強度や硬度など機械的特性に優れ、
衝撃で破砕し難いものがよいとされている。

【０００４】安価な溶融アルミナや酸化けい素は、研削
性に優れているので錆やバリの除去などのブラスト加工
に用いられるが、対象となる製品の硬度が高いと酸化け
い素は針状結晶なので折れやすく、溶融アルミナも１回
の使用で破砕され、どちらも再使用が難しく、研掃、研
削、切断などを目的とした噴射加工による研磨材として
用いた場合、産業廃棄物が多量に発生する問題がある。
ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製品の表面
を不定形状のスチールグリットや鋳鉄グリットで処理す
るとグリットが製品の表面に食い込んだり、突き刺さる
象眼現象を起こし、この部分から錆が発生したり、繰り
返して使用するとエッジ部分が段々丸みを帯びて、研削
や切断効率が低下する。また、湿分存在下で使用した場
合、保管時にグリット自体に錆が発生するので、加工処
理後に製品も含めて酸洗浄などが必要となる。アブレー
シブ型ウォータージェットの研磨材として用いられるガ
ーネットや珪砂においても対象となる材料の硬度が高い
と研磨材が破砕したり、摩耗し切断効率が低下すると共
に液体サイクロンなどを用いた切断粉と研磨材の分離が
難しくなる。

【０００５】これらの問題を解決するために、本発明者
らが、特開平６−３０６３５２で提案した不定形状のジ
ルコニア質グリットは、比重が大きく、圧壊強度や硬度
などの機械的特性に優れ、衝撃により破砕し難く、研
掃、研削、切断などの加工性に優れているので、対象と
なる製品の硬度が低い場合やピーニングに用いた場合、
製品表面が粗面になりすぎる問題がある。一方、対象と
なる製品の硬度が高い場合、長時間使用すると、若干で
はあるが、グリットの先端の尖った部分が欠け、丸みを
帯びることがあり、研削、切断効率が低下してくる問題
があった。また、不定形で先端の尖った破砕形状のた
め、研磨材サイズが小さくなると研削粉や切断粉と研磨
材の分離、あるいはグリットを製造する際の破砕成形体
の分級において、分級装置の網目にこれらが目詰まりを
起こす問題もあった。

【０００６】本発明は、これらの問題の解決された、す
なわち、同一の形状および大きさに近いセラミックス微
小粒を連続的に製造することができ、得られた微小粒を
噴射加工用研磨材として用いても、エッジのある形状を
しているので、打撃作用、研掃、研削、切断などの加工
性に優れており、微小粒の先端に尖った部分がないの
で、対象となる製品の硬度が低くても、製品表面に突き
刺さりによる象眼現象が起きず、分級装置の網目で目詰
まりを起こし難い形状をしているので、研削粉や切断粉
との分離も容易であり、湿式で用いても微小粒自体に錆
が発生することなく、使用後の保管や表面付着物の除去
処理も容易であり、対象となる製品に錆を発生させ難い
ため、加工後の製品の酸洗浄などの後工程も不必要であ
り、耐久性があるので、粉塵や産業廃棄物の発生が少な
く、繰り返して使用しても、製品に対して一定の噴射加
工を維持することができる微小粒研磨材の提供を目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ボール又は先
端が角形状又は丸みを有する１箇所以上のエッジ部を保
有する半球、円錐、三角錐、四角錐、円柱、立方体、三
角〜１６角柱のいずれかの形状であり、粒子１個の大き
さが、０．２ｍｍから３ｍｍの範囲内にあり、且つ、そ
の粒子の粒度分布が、平均値±２５％の範囲にあり、平
均対理論密度が９５％以上であるセラミックス微小粒か
らなることを特徴とするセラミックス微小粒研磨材を要
旨とするものである。

【０００８】本明細書において、セラミックス焼結体の
「圧壊強度」とは、次の方法によって求められるものを
いう。

【０００９】柱状のセラミックス焼結体は、測定する焼
結体１個を水平の面に置き、円錐及び角錐のセラミック
ス焼結体は、同一組成の粉末を用いて、圧縮成形法（圧
力：７０ＭＰａ）で直径３ｍｍφ、高さ３ｍｍの円柱状
成形体を作製し、円錐及び角錐のセラミックスと同じ条
件で焼結したものを測定用焼結体とし、得られた焼結体
１個を同様に水平の面に置き、この状態における上から
見た投影断面の面積Ａ（単位：ｍ²）を測定する。更
に、＃２００の砥石で平面研削した厚さ１０ｍｍのジル
コニア板の間にこの焼結体をセットし、ＪＩＳＲ１６
０８に規定されたファインセラミックスの圧縮強さ試験
方法に基づいて、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍ
ｉｎで荷重を加え、焼結体が破壊されたときの最大荷重
Ｐ（単位：Ｎ）を有効数字３桁まで測定する。そして、
圧壊強度は次式を用いて算出し、平均圧壊強度は、１０
個の平均を求めた。

【００１０】圧壊強度（Ｐａ＝Ｎ／ｍ²）＝Ｐ／Ａ以下、本発明の詳細について説明する。

【００１１】（ａ）形状および断面形状研磨材に用いられるセラミックス微小粒の形状は、ボー
ル又は先端が角形状又は丸みを有する１個所以上のエッ
ジ部を保有する半球、円錐、三角錐、四角錐、円柱、立
方体、三角〜１６角柱のいずれかの形状であり、円錐及
び角錐のものは、頭を切ったものの方が好ましく、更
に、好ましくは、円柱、三角柱、立方体を含む四角柱、
六角柱又は八角柱がよい。

【００１２】エッジ部分が多いほど、研掃、研削、切断
力などの加工性に優れているが、エッジの部分が多くな
ると成形時の型の加工が難しくなる。硬度が高く、比重
の重いセラミックスは、丸みのあるエッジでも、研掃力
はあるが、研削力や切断力に劣る。逆に、エッジの先端
角度が鋭角であれば、先端の尖った不定形の破砕形状で
はないので、対象となる製品の表面に食い込んだり、突
き刺さる象眼現象が起き、微小粒成形体や焼結体を分級
する際、あるいは研削粉や切断粉と分離する際において
も、分級装置の網目が目詰まりを起こし易いため、エッ
ジの先端角度が鈍角の方が好ましい。

【００１３】微小粒の辺に直角に横に切った場合の断面
は、真円、正三角形、正方形、正六角形、正八角形に近
い形状がよい。成形時に使用する型の加工性からは、更
に、真円、正方形に近い形状が好ましい。

【００１４】（ｂ）粒子の大きさセラミックス微小粒の粒子１個の大きさは、０．２〜３
ｍｍの範囲内にあることがよい。更に、好ましくは、
０．３〜１．２ｍｍの範囲内にあることがよい。その粒
子が大きいほど、噴射加工を目的とした研磨材として用
いた場合、研掃、研削、切断力などの加工性に優れてい
るが、３ｍｍより大きくなると、単位時間当たりに噴射
される研磨材の数が少なくなるので、１回の噴射では、
対象となる製品表面に形成されている皮膜などを完全に
除去するすることができない。このため、同一箇所に数
回以上の噴射加工を行うことになり、製品の肉厚や製品
表面に形成されている皮膜の厚さが薄い場合、製品を必
要以上に削り取ることになる。

【００１５】一方、粒子の大きさが、０．２ｍｍより小
さいと製品表面から削られた研削粉や切断粉と研磨材の
粒度に差がなくなってくるので、特に、乾式状態で噴射
加工を行った場合、研削粉や切断粉と研磨材の分離が難
しくなる。

【００１６】（ｃ）粒度分布セラミックス微小粒の粒度分布は、平均値±２５％の範
囲にあることが好ましい。加工目的が、研掃の場合は、
サイズが小さく分布がやや広い方がよく、研削や切断の
場合は、サイズがやや大きく分布が狭い方がよい。セラ
ミックス微小粒は、耐久性があるので連続循環で繰り返
し使用されるため、研削粉や切断粉と研磨材の分離が速
やかに行わなければ、研削粉や切断粉が混入し、加工効
率が低下する。粒度分布が広すぎると、研削粉や切断粉
と研磨材の分離が難しくなる。

【００１７】セラミックス微小粒研磨材の粒度分布は、
ＪＩＳＲ６００２に規定されている研磨材の粒度の
試験方法による篩分け試験方法によって測定することが
できる。

【００１８】（ｄ）圧壊強度セラミックス微小粒の平均圧壊強度は、４００ＭＰａ以
上であることが好ましい。更に好ましくは、６００ＭＰ
ａ以上がよい。平均圧壊強度が４００ＭＰａ以上のもの
は、噴射処理の対象となる製品表面の硬度が高くても破
砕されにくく、且つ、繰り返し使用しても摩耗しにくい
ので、粉塵及び産業廃棄物の発生が少ない。

【００１９】（ｅ）平均対理論密度セラミックス微小粒の平均対理論密度は、９５％以上で
なければならない。平均対理論密度が９５％より小さい
と耐摩耗性や硬度あるいは機械的強度が劣り、対象とな
る製品表面に噴射された時に破砕されたり、繰り返し使
用するとエッジ部分が摩耗し、丸みを帯びてくるので、
研掃、研削、切断などの加工性が低下する。

【００２０】セラミックス微小粒研磨材の密度は、ＪＩ
ＳＲ６１２５に規定されている人造研削材の比重の
測定方法によって測定することができる。

【００２１】（ｆ）柱の高さセラミックス微小粒の形状が柱状形状である場合、その
柱の高さは、断面が円、楕円、又は三角〜１６角形の方
を底部に水平に置き、この状態における上から見た微小
粒の投影断面の最大長さに対して、０．７５〜１．２５
倍の範囲内にあることが好ましく、更に好ましくは、
０．９〜１．１倍の範囲内がよい。この値が０．７５よ
り小さくなっても、１．２５より大きくなっても、噴射
ノズル内で閉塞したり、噴射ノズルから対象となる製品
までの距離がある場合、微小粒がノズルからまっすぐ噴
射されないことがある。乾式状態で噴射加工をする場合
は、特にこの傾向が強くなる。

【００２２】（ｇ）セラミックスの組成セラミックス微小粒は、安定化剤を含むジルコニア、ア
ルミナ、ジルコン、ムライト、焼結助剤を含む窒化珪素
や炭化珪素などのセラミックスの１種、あるいはこれら
を主成分とする複合材料からなることがよい。セラミッ
クス微小粒研磨材は、耐久性があるので、繰り返して使
用することが可能であり、粉塵や産業廃棄物が多量に発
生することもない。

【００２３】製品の加工目的や硬度により、組成を選択
すればよく、噴射加工により、セラミックス微小粒の表
面に研削粉や製品が付着しても、金属系の研磨材と異な
り、酸洗浄などにより、表面付着物を容易に除去するこ
とが可能であり、大気中で保管しても錆ることはない。

【００２４】比重が大きく、靭性のあるジルコニアの場
合は、ＺｒＯ₂を主成分とし、安定化剤として、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、Ｙ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂などの希土類酸化物が用
いられているが、安定化剤を含むジルコニアの結晶構造
の内、８０％以上が正方晶であるジルコニア焼結体であ
ればよく、特に、安定化剤を限定する必要はない。

【００２５】例えば、Ｙ₂Ｏ₃を安定化剤とした場合、Ｙ
₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂のモル比で１．５／９８．５〜５／９５
の範囲内にあることが好ましい。１．５／９８．５未満
では、単斜晶系の結晶構造のジルコニア相が多くなり、
強度や硬度が低下し、研磨材として使用できない。ま
た、５／９５を越えた場合も、強度が低下するので研磨
材として使用することは好ましくない。

【００２６】ＺｒＯ₂と安定化剤に用いた酸化物および
不可避成分以外に、焼結助剤などとして、安定化剤に用
いた酸化物と異なるＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂などの
酸化物やこれらの化合物、あるいは非酸化物の１種以上
を加えて複合材とする場合、主成分の特性を損なうこと
があるので、その添加量は、主成分に対して３０ｗｔ％
以下が好ましい。

【００２７】（ｈ）製法出発原料が、粉末の場合は、焼結により、３ｍｍ以下に
なるように、セラミックス粉末をタブレッティングやロ
ールプレスなどにより、円柱又は三角〜１６角柱状に圧
縮成形する方法が好ましい。

【００２８】出発原料が、泥漿、坏土、練土など水分を
含む場合は、ドクターブレードなどによるテープ成形、
スクリュー型、ロール型などの押出成形などにより、シ
ート成形体を作製し、これを任意のサイズに切断する
か、泥漿、坏土、練土状態にあるセラミックス原料を開
孔部、あるいは陥没孔のある型の孔部に流し込むか、あ
るいは押し込んだ後乾燥し、孔部乾燥成形体を型から外
す方法が好ましい。

【００２９】開孔部あるいは陥没孔のある型としては、
円、楕円、又は三角〜１６角形に打ち抜いた打抜金網、
平織、菱形織、亀甲織で織った金網や樹脂網、電成網、
表面をエンボシングやレーザー加工などにより凹凸ある
いは貫通加工した樹脂シートやゴムシートなどを用いる
ことができる。いずれの型においても、開孔径、あるい
は陥没孔径の最大長さと孔の深さが同一あるいは若干深
い方が好ましい。

【００３０】セラミックス原料が湿分の多い泥漿状態の
場合は、開孔部のある貫通した型の下に目開きの小さい
網、あるいはシートを敷き、泥漿を流し込み乾燥させた
後、成形体を型から外す方法が好ましく、エンボスシー
トなどの型がセットされたコンベア型、ベルト型、シー
ト型などの乾燥機を用いれば、連続的に成形体を製造す
ることができる。

【００３１】原料が湿分の低い坏土や練土状態の場合
は、型をロールなどに挟み、開孔部や陥没孔に原料を押
し込んで成形し、そのまま型から外すか、あるいは乾燥
させた後、成形体を型から外す方法が好ましく、エンボ
スシートなどの型をセットしたコンベア型ロールなどを
用いれば、連続的に成形体を製造することができる。

【００３２】得られた成形体は、そのセラミックスの組
成に適合した焼結方法、温度、雰囲気などの条件を選択
した後、焼成し焼結体にすればよいが、冷間静水圧（Ｃ
ＩＰ）処理により、成形体密度を上昇させ焼成したり、
一次焼結により得られた焼結体を熱間静水圧（ＨＩＰ）
処理すれば、更に、焼結体の機械的特性を向上させるこ
とができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の如く、本発明のセラミックス微小
粒研磨材は、エッジを持った形状をしているので、打撃
力、研掃力、切断力などに優れているにもかかわらず、
対象となる製品表面に突き刺さる象眼現象が起きず、製
品や微小粒自体に錆を発生させることがないので、後工
程でスチールグリットなど金属製の研磨材を用いた場合
になされる製品の酸洗浄の必要がなく、かつ、耐久性に
優れているので、粉塵や産業廃棄物の発生量が少なく、
回収再使用が容易であり、先端に尖った部分がないので
分級工程においても網目に目詰まりし難い。

【００３４】本発明のセラミックス微小粒は、乾式ブラ
ストや液体ホーニングによる研掃、研削を目的とした研
磨材；アブレーシブ型ウォータージェットによる切断加
工を目的とした研磨材；ピーニング加工を目的としたシ
ョットとして用いることで、樹脂、ガラス、木材をはじ
め、金属、石材、セラミックスなどの表面研掃や研磨、
あるいは切断；接着剤、塗料、釉薬、溶射材の付着や接
着効果向上のための前処理の粗面化；ろう接面の不純
物、放電加工後の硬化膜、鋼材の焼き入れ後や各溶接後
のスケール、錆、酸化皮膜、古くなった溶射皮膜、メッ
キ、塗装膜、琺瑯質などの除去；各種金型や金型部品、
自動車部品、航空機部品、船舶部品、化学あるいは石油
化学などの各種プラントや機械工場の装置や配管類、工
作機工具、各種車両部品や機械部品類の研磨や清掃、あ
るいは修理前のクリーニング；各種ステンレス鋼やその
溶接面など金属の疲労や応力腐食による破壊限界の延長
を目的としたショットピーニングなどに用いることがで
きる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例及び、比較例により具
体的に説明する。

【００３６】実施例１市販の部分安定化ジルコニア粉末（東ソー製ＴＺ−３
Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃：３モル％、理論密度：６．１０ｇ／ｃ
ｍ³）を振動ボールミルを用いて２時間湿式粉砕し、ス
ラリー濃度５０ｗｔ％スラリー（粘度１センチポイズ）
を得た。このスラリーに０．１％アンモニア水を加え、
粘度１０００センチポイズに調整した後、表面を陥没の
ピラミッド形状にエンボシング加工した樹脂シート（旭
ロール製陥没孔径：１ｍｍ孔深さ：０．９ｍｍ）に
流し込み、１００℃で乾燥後、陥没部の乾燥成形体を取
り出した。更に、該乾燥成形体を大気雰囲気下で電気炉
により１５００℃、保持４時間の条件で焼成し、粒子の
大きさが０．６〜０．８５ｍｍ（平均値＝０．７１ｍ
ｍ）、粒度分布が平均値の＋２０％，−１５．５％であ
り、平均対理論密度が９８．７％であるピラミッド形状
ジルコニア質焼結体を得、これを研磨材とし、噴射テス
トに供し、テスト後、目開き０．６ｍｍの試験篩で研削
粉と焼結体の選別を行った。同一組成及び焼成条件によ
り作製したテストピースの平均圧壊強度は、１０２０Ｍ
Ｐａだった。

【００３７】実施例２実施例１と同じジルコニア粉末に分散剤としてアニオン
界面活性剤（サンノプコ社製ノプコサントＲＦＡ）を
粉末に対して０．５ｗｔ％添加し、振動ボールミルを用
いて３時間湿式粉砕し、スラリー濃度６５ｗｔ％のスラ
リーとした。このスラリーを下部に目開き０．０２５ｍ
ｍの金網を張り合わせたステンレス製の金網（山縣屋製
目開き：０．７８ｍｍ幅：１５０ｍｍ長さ：８０
０ｍｍ線径：０．８ｍｍ）の上に流し込み、シート乾燥
機（津川精機製ＫＰ−２００）を用いて、熱風温度１
００℃で乾燥後、開孔部の乾燥成形体を取り出した。更
に、該乾燥成形体を大気雰囲気下で電気炉により１５０
０℃、保持４時間の条件で焼成し、粒子の大きさが０．
５〜０．７１ｍｍ（平均値０．６ｍｍ）、粒度分布が平
均値の＋１８．３％，−１６．７％であり、平均対理論
密度が９８．７％である立方形状に近いジルコニア質焼
結体を得、これを研磨材とし、噴射テストに供し、テス
ト後、目開き０．５ｍｍの試験篩で研削粉と焼結体の選
別を行った。同一組成及び焼成条件により作製したテス
トピースの平均圧壊強度は、１０５０ＭＰａだった。

【００３８】実施例３市販の部分安定化ジルコニア粉末（東ソー製ＴＺ−３
ＹＳ、Ｙ₂Ｏ₃：３モル％、理論密度：６．１０ｇ／ｃｍ
³）１００部に、水溶性セルロースエステル（信越化学
製メトローズ）１部と水３０部を加え、コンパウンド
とした。このコンパウンドをステンレス打抜金網（布引
製作所製丸孔径：０．５ｍｍピッチ：１．０９ｍｍ
開孔率：１９％板厚：０．５ｍｍ）をセットしたロ
ール成形機（マキノ製ＭＲＣＡ−１改造型ロール隙
間：０．５ｍｍ）で成形し、１２０℃で乾燥後、開孔部
の乾燥成形体を取り出した。更に、該乾燥成形体を大気
雰囲気下で電気炉により１４５０℃、保持４時間の条件
で焼成し、粒子の大きさが０．３５５〜０．４２５ｍｍ
（平均値０．４ｍｍ）、粒度分布が平均値の＋６．３
％，−１１．２５％であり、平均対理論密度が９９．０
％であり、柱の高さが断面の最大長さの０．９２〜１．
１倍、平均圧壊強度が９８０ＭＰａである円柱状ジルコ
ニア質焼結体を得、これを研磨材とし、噴射テストに供
し、テスト後、目開き０．３５５ｍｍの試験篩で研削粉
と焼結体の選別を行った。

【００３９】実施例４市販の部分安定化ジルコニア粉末（東ソー製ＴＺ−３
Ｙ２０ＡＢ、Ｙ₂Ｏ₃：３モル％、Ａｌ₂Ｏ₃：２０ｗｔ
％、理論密度：５．５１ｇ／ｃｍ³）を機械式ウィズア
ンドローアル型粉末成形プレス（三研精機製ＡＰＣ−
６）により、断面の最大長さが３ｍｍ、高さ３ｍｍの六
角柱状に成形し、得られた成形体を脱脂後、大気雰囲気
下で電気炉により１４５０℃、保持時間４時間の条件で
焼成し、ジルコニア質焼結体を得た。更に、該焼結体を
目開き２．０ｍｍおよび２．５ｍｍの試験篩で分級し、
粒子の大きさが、２．０〜２．５ｍｍ（平均値２．３４
ｍｍ）、粒度分布が平均値の＋６．８％，−１４．５％
であり、平均対理論密度が９８．０％であり、柱の高さ
が断面の最大長さの０．９〜１．０６倍であり、平均圧
壊強度が７８０ＭＰａである六角柱状ジルコニア質焼結
体を得、これを研磨材とし、噴射テストに供し、テスト
後、目開き０．３ｍｍの試験篩で研削粉と焼結体の選別
を行なった。

【００４０】実施例５実施例４で得られた焼結体を更に、圧力１５０ＭＰａ、
温度１５００℃で１時間ＨＩＰ処理をし、平均対理論密
度が９９．５％、平均圧壊強度が１５００ＭＰａである
以外は、実施例４と同じ特性の六角柱状ジルコニア質焼
結体を得、これを研磨材とし、噴射テストに供し、テス
ト後、目開き０．３ｍｍの試験篩で研削粉と焼結体の選
別を行なった。

【００４１】実施例６市販の部分安定化ジルコニア粉末（東ソー製ＴＺ−３
ＹＢ、Ｙ₂Ｏ₃：３モル％、理論密度：６．１０ｇ／ｃｍ
³）をプリズム型ロールをセットしたブリケッティング
マシン（仲田製作所製１４６０Ｓ）で、各片の長さが３
ｍｍの３角柱状に成形し、脱脂後、大気雰囲気下で電気
炉により１４００℃、保持時間４時間の条件で焼成し、
ジルコニア質焼結体を得た。更に、該焼結体を目開き
２．０ｍｍ及び２．５ｍｍの試験篩で分級し、粒子の大
きさが、２．０〜２．５ｍｍ（平均値２．４０ｍｍ）、
粒度分布が平均値の＋４．２％，−１６．７％であり、
平均対理論密度が９８．０％であり、柱の高さが断面の
最大長さの０．９〜１．０４倍であり、平均圧壊強度が
９２０ＭＰａである三角柱状のジルコニア質焼結体を
得、これを研磨材として、噴射テストに供し、テスト
後、目開き０．３ｍｍの試験篩で研削粉と焼結体の選別
を行なった。

【００４２】実施例７市販の部分安定化ジルコニア粉末（東ソー製ＴＺ−３
ＹＳＢ、Ｙ₂Ｏ₃：３モル％、理論密度：６．１０ｇ／ｃ
ｍ³）１００部に、高分子熱可塑性樹脂水溶液（明成化
学工業製セラゾール１００Ｄ）３部を加え、押出成形
用コンパウンドを作製し、ロールの隙間を０．５ｍｍに
セットしたロール成形機（マキノ製ＭＲＣＡ−１）を
通し、シート状に成形した後、ピアノ線を用いた可変式
カッター（内製品）を用いて、各片の長さが０．５ｍｍ
の四角柱状（立方体）に切断し、脱脂後、大気雰囲気下
で電気炉により１４３０℃、保持時間４時間の条件で焼
成し、ジルコニア質焼結体を得た。更に、該焼結体を目
開き０．３５５ｍｍ及び０．４２５ｍｍの試験篩で分級
し、粒子の大きさが、０．３５５〜０．４２５ｍｍ（平
均値０．４ｍｍ）、粒度分布が平均値の＋６．２５％，
−１１．３％であり、平均対理論密度が９８．５％であ
り、柱の高さが断面の最大長さの０．９〜１．０６倍で
あり、平均圧壊強度が９００ＭＰａである立方体形状の
ジルコニア質焼結体を得、これを研磨材として、噴射テ
ストに供し、テスト後、目開き０．３ｍｍの試験篩で研
削粉と焼結体の選別を行なった。

【００４３】実施例８実施例７と同じ押出用コンパウンドを用いて、ディスク
ダイ式ロール押出造粒機（不二パウダル製ディスクペ
レッター）により、直径３ｍｍ、長さ３ｍｍの円柱状に
成形し、得られた成形体を脱脂後、大気雰囲気下で電気
炉により１４５０℃、保持時間４時間の条件で焼成し、
ジルコニア質焼結体を得た。該焼結体を目開き２ｍｍ及
び２．５ｍｍの試験篩で分級し、粒子の大きさが、２〜
２．５ｍｍ（平均値２．２５ｍｍ）、粒度分布が平均値
の＋１１．１％，−１１．１％であり、平均対理論密度
が、９８．８％であり、柱の高さが断面の最大長さの
０．９４〜１．１１倍であり、平均圧壊強度が１０５０
ＭＰａである円柱状のジルコニア質焼結体を得、これを
研磨材として、噴射テストに供し、テスト後、目開き
０．３ｍｍの試験篩で研削粉と焼結体の選別を行なっ
た。

【００４４】比較例１断面が、円、三角形、四角形及び六角形に近い形状を有
しない市販の破砕状のジルコニアグリットＴＺ−Ｇ４８
（東ソー製Ｙ₂Ｏ₃：３モル、粒子の大きさ：０．２〜
０．７１ｍｍ（平均値：０．３６ｍｍ）、粒度分布：平
均値の＋９７．２％，−４４．５％、理論密度：６．１
０ｇ／ｃｍ³、平均対理論密度：９８．５％）を用いて
噴射テストを供し、テスト後、目開き０．２ｍｍの試験
篩で研削粉とグリットの選別を行った。

【００４５】若干ではあるが、グリットの先端の尖った
部分が丸みを帯びているものがあり、研削粉との選別の
際、試験篩の網目が目詰まりを起こした。市販グリッド
と同一組成及び焼成条件により作製したテストピースの
平均圧壊強度は、１０３０ＭＰａであった。

【００４６】比較例２乾燥成形体の焼成温度を１３５０℃とする他は、実施例
１と同じ条件でピラミッド形状ジルコニア質焼結体を得
たが、この焼結体の理論密度は６．１０ｇ／ｃｍ³、平
均対理論密度は９２．５％であり、９５％未満であっ
た。また、同一組成および焼成条件で作製したテストピ
ースの圧壊強度は、３９０ＭＰａだった。

【００４７】これを研磨材とし、噴射テストに供し、テ
スト後、目開き０．４２５ｍｍの試験篩で研削粉と焼結
体の選別を行った。

【００４８】テスト開始後、１０分でブラスト装置内の
粉塵がひどくなり、テストを中止した。焼結体の摩耗量
が多く、エッジ部分が丸くなっていた。

【００４９】比較例３市販の破砕状のジルコニア質グリットＴＺ−Ｇ２０（東
ソー製Ｙ２Ｏ３：３モル％、粒子の大きさ：０．８５
〜１．４ｍｍ（平均値：１．２ｍｍ）、粒度分布：平均
値の＋１６．７％，−２９．２％、平均対理論密度：９
８．５％）を用いて、噴射テストを供し、テスト後、
０．３ｍｍの試験篩で研削粉と焼結体の選別を行なっ
た。薄板状のものが破損し、粉化していた。また、比較
例１同様に若干ではあるが、グリットの先端の尖った部
分が丸みを帯びているものがあり、研削粉との選別の
際、試験篩の網目が目詰まりを起こした。

【００５０】市販のグリットと同一組成及び焼成条件に
より作製したテストピースの平均圧壊強度は、１０５０
ＭＰａであった。

【００５１】比較例４実施例７と同じ組成の押出成形用コンパウンドを作製
し、実施例７と同じロール成形機のロールの隙間を１．
５ｍｍにセットし、シート状に成形した後、実施例７と
同じピアノ線を用いた可変式カッターで、各片の長さが
１．５ｍｍ、高さが４ｍｍの４角柱状（直方体）に成形
し、脱脂後、大気雰囲気下で電気炉により、実施例７と
同じ条件で焼成し、粒子の大きさが、１．２〜３．２５
ｍｍ（平均値２ｍｍ）、粒度分布が平均値の＋６０％，
−４０％であり、平均対理論密度９８．８％であり、柱
の高さが断面の最大長さの１．９〜２．６倍であり、平
均圧壊強度が１０００ＭＰａである四角柱状のジルコニ
ア質焼結体を得、これを研磨材とし、噴射テストに供し
た。しかし、１回目の噴射中にノズル内で研磨材が閉塞
した。

【００５２】以上の各例で得られた焼結体の特性、噴射
テストによる耐久テスト結果を表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】研磨材の耐久テストは、研磨材各２ｋｇを
使用し、箱型ブラスト装置（不二製作所製ＳＧＫ−４
ＬＤ−４０１型サクション式）と試験片（ＳＵＳ３０
４１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）を用いて行
なった。実施例１〜３及び比較例１〜２は、空気圧力
０．５ＭＰａ、ノズル内径９ｍｍ、ノズル先端と試験片
の距離８０ｍｍ、ノズルと試験片の角度９０°の条件
で、３０分間連続で循環噴射し、実施例４〜８及び比較
例３〜４は、空気圧力０．６ＭＰａ、ノズル内径１０ｍ
ｍ、ノズル先端と試験片の距離８０ｍｍ、ノズルと試験
片の角度４５°の条件で噴射し、１回毎に研磨材を全量
回収し、目開き０．３ｍｍの試験篩で研磨材の研削粉と
研磨材を選別し、それぞれの重量を測定しながら、この
操作を２０回繰り返した。

【００５５】研磨材の摩耗量は、篩上で回収した研磨材
の重量とテスト前の重量により求めた。また、研磨材を
篩分けた後、篩の網目の目詰まりの有無（○：目詰まり
なし、△：若干の目詰まり、×：完全に目詰まり）を目
視により観察した。

【００５６】また、篩上の研磨材のエッジ部分の摩耗の
有無（○：摩耗なし、△：若干摩耗、×：完全に摩耗）
を光学顕微鏡および電子顕微鏡により観察した。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボール又は先端が角形状又は丸みを有する
１箇所以上のエッジ部を保有する半球、円錐、三角錐、
四角錐、円柱、立方体、三角〜１６角柱のいずれかの形
状であり、粒子１個の大きさが、０．２ｍｍから３ｍｍ
の範囲内にあり、且つ、その粒子の粒度分布が、平均値
±２５％の範囲にあり、平均対理論密度が９５％以上で
あるセラミックス微小粒からなることを特徴とするセラ
ミックス微小粒研磨材。
【請求項２】請求項１記載のセラミックス微小粒研磨材
において、微小粒の形状が柱状形状であり、その柱の高
さが、断面の最大長さの０．７５〜１．２５倍の範囲内
にあることを特徴とするセラミックス微小粒研磨材。
【請求項３】請求項１及び請求項２に記載のセラミック
ス微小粒研磨材において、形状が円柱、立方体、四角柱
であることを特徴とするセラミックス微小粒研磨剤。
【請求項４】セラミックス微小粒が、安定化剤を含むジ
ルコニア、アルミナ、ジルコン、ムライト、焼結助剤を
含む窒化珪素や炭化珪素などのセラミックスの１種、あ
るいはこれらを主成分とする複合材料からなることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかの請求項に記載のセラ
ミックス微小粒研磨材。
【請求項５】請求項４に記載のセラミックス微小粒研磨
材において、安定化剤を含むジルコニアの結晶構造の
内、８０％以上が正方晶であることを特徴とするセラミ
ックス微小粒研磨材。
【請求項６】請求項５記載の安定化剤を含むジルコニア
焼結体において、ZｒO₂と安定化剤に用いた酸化物およ
び不可避成分以外に、安定化剤に用いた酸化物と異なる
Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂などの酸化物やこれらの化
合物あるいは非酸化物の１種以上をＺｒＯ₂および安定
化剤の合計に対して、０．０５〜３０ｗｔ％含むことを
特徴とするセラミックス微小粒研磨材。
【請求項７】セラミックス原料を成形し、焼結すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれかの請求項に記載の
セラミックス微小粒研磨材を製造する方法。
【請求項８】請求項７に記載のセラミックス焼結体を製
造する方法において、泥漿、坏土、練土状態のセラミッ
クス原料を開孔部あるいは陥没孔のある型の孔部に流し
込むか、あるいは押し込んだ後乾燥し焼結することを特
徴とするセラミックス微小粒研磨材を製造する方法。
【請求項９】請求項７に記載のセラミックス焼結体を製
造する方法において、成形により得られた成形体を０．
２ｍｍから３ｍｍの範囲内になるように切断するか、又
は焼結により得られた焼結体を０．２ｍｍから３ｍｍの
範囲内になるように切断することを特徴とするセラミッ
クス微小粒研磨材を製造する方法。