JP2001026769A

JP2001026769A - 磁性砥粒及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001026769A
Application number: JP11201369A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Mitsuoka; 慎一満岡
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気研磨装置に使用される、加工能力が優れ
た磁性砥粒、及び粒度制御及び製造が容易なその製造方
法を得ること。【構成】磁性粉体粒子１１の表面に、砥粒粒子１２が
埋め込み結合された磁性砥粒。この構成によると、磁気
砥粒の粒子の外側に砥粒１１が位置しているため研磨性
に優れ、磁性粉体粒子１１の量も十分確保できるため十
分な磁気作用を有する。また、容易に製造することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、磁気研磨装置に使用する磁性砥
粒及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】磁気研磨装置は、研磨性を
もつ砥粒粒子と磁性をもつ磁性粉体粒子とを含む磁性砥
粒を利用して各種精密研磨を行うもので、磁力で磁性粉
体をワークの加工面上に引き寄せることにより砥粒をワ
ークの加工面に接触させて加工面を研磨する。

【０００３】このような磁性砥粒としては、磁性粉体と
砥粒を焼結して製造する複合体（以下、複合体）や、磁
性粉体と砥粒を単純に混合したもの（以下、混合体）が
知られている。このうち複合体は、図５に示すように、
磁性粉体粒子１１の内部に砥粒粒子１２が分散して、磁
性粉体粒子１１と砥粒粒子１２とが一体に形成して粒子
を構成している。このような複合体は、磁性粉体と砥粒
との混合物を焼成して得た焼結物（ブロック体）を粉
砕、分級することによって製造されるが、その製造には
工程が多く、多大な労力とコストを必要とする。また、
製造時に粒度制御が困難で粒度のバラツキが避けられ
ず、加工（研磨）能力に大きく影響する。特に、小さな
粒径の粉体は分級が困難で、大きな粒径の粉体が混入し
ていると、研磨時に研磨面に傷など発生して加工品質が
低下する。また、粉砕、分級時に、製造装置などの内部
が磁性砥粒によって削られ、不純物として混入しやす
い。これらのことは光学部品の研磨などの精密研磨にお
いては大きな問題である。

【０００４】また、複合体は、焼結物を粉砕して粉体と
しているため、必ずしも磁性粉体粒子の表面に砥粒粒子
が結合するとは限らず、研磨能力の低い磁性粉体粒子が
表面に露出すると加工能力が低下してしまう。加工能力
を向上させるには砥粒粒子密度を大きくしなければなら
ないが、このことは磁性粉体粒子を減少させることであ
り、全体として磁気による作用の低下を招くこととな
る。

【０００５】一方、混合体は、図６示すように砥粒粒子
１２と磁性粉体粒子１１の混合物であり、製造に関して
は、磁性粉体と砥粒を混合するのみであるから比較的容
易であるが、砥粒と磁性粉体が一体ではないため、ワー
クの加工面に砥粒を十分な強度で押圧させることができ
ず、加工能力が低いという問題がある。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、加工能力が優れた磁性砥粒及
び粒度制御及び製造が容易なその製造方法を得ることを
目的とする。

【０００７】

【発明の概要】本発明の磁性砥粒は、磁性粉体粒子の表
面に、複数の砥粒粒子を埋め込み結合させてなることを
特徴としている。磁性性粉体粒子の表面だけに、複数の
砥粒粒子を埋め込み結合すれば、高い加工能力の磁性砥
粒が得られる。

【０００８】具体的には、砥粒粒子の粒径は０．０１μ
ｍ〜１ｍｍ、磁性粉体粒子の粒径は０．１μｍ〜１０ｍ
ｍとすることが好ましい。

【０００９】このような磁性砥粒は、少なくとも、研磨
性を有する砥粒粒子と、磁性を有する磁性粉体粒子とを
均一に混合する第一の工程；及び第一の工程で得られた
混合物を所定の圧力まで加圧し、該所定の圧力を保持し
た状態で所定の温度まで加熱して一定時間保持する第二
の工程；を有する製造方法によって製造することができ
る。砥粒と磁性粉体は、砥粒の焼結開始温度＞磁性粉体
の焼結開始温度の関係を満足する材料を選択し、第二の
工程における所定の温度を、磁性粉体の焼結開始温度以
上、上記砥粒の焼結開始温度以下とすれば、磁性粉体粒
子の表面に、複数の砥粒粒子を埋め込み結合させてなる
磁性砥粒を容易に得ることができる。

【００１０】第一の工程において、磁性粉体に対する砥
粒の混合比（体積比）は１：５以上とすることが好まし
い。

【００１１】第一の工程で混合する砥粒と磁性粉体の粒
子の粒径はそれぞれ、０．０１μｍ〜１ｍｍ、０．１μ
ｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。第二の工程におけ
る所定の圧力は、０．１〜１００Ｋｇｆ／ｃｍ²とする
ことが好ましい。

【００１２】さらに、第二の工程の後、冷却後の粉体を
磁石で磁気吸着して回収する第三の工程を設けることに
より、第一、第二の工程で生成した磁性砥粒のみを回収
することができる。磁石は、永久磁石でも電磁石でもよ
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明による磁性砥粒の粒子は、
図１に模式的に示すように、砥粒粒子１２が磁性粉体粒
子１１の表面に埋め込みに結合された構造からなる。換
言すると、砥粒粒子１２が、磁性粉体粒子１１の表面層
のみに存在し、内部には存在しない構造である。磁性粉
体粒子１１と砥粒粒子１２とが一体となって磁性砥粒１
０を形成しており、砥粒粒子１２が外側に位置している
ので、表面の砥粒粒子密度が大きく、高い研磨性を有す
る。また、磁性砥粒の中心に位置する磁性粉体粒子の成
分の比率を比較的大きくできるため、磁気による作用も
十分有し、磁性砥粒として好適に使用することができ
る。

【００１４】以上の磁性砥粒１０の製造方法について説
明する。この製造方法は、砥粒と磁性粉体を均一に混合
する第一の工程、混合物を加圧及び加熱する第二の工
程、及び得られた粉体を回収する第三の工程を有する。

【００１５】第一の工程では、図２に示すように、磁性
粉体１１と砥粒１２とを混合して造粒容器２１に入れ、
さらに攪拌して均一な混合物を得る。砥粒１２としては
硬質で研磨性を有する粉体、例えば、アルミナ、ダイア
モンド、シリカ、酸化セリウム、酸化クロムなどの粉体
を使用することができ、磁性粉体１１としては、例え
ば、鉄、酸化鉄などの強磁性体の粉末や短繊維を使用す
ることができる。砥粒１２は、その焼結開始温度が磁性
粉体１１の焼結開始温度よりも高いものを選択する（砥
粒の焼結開始温度＞磁性粉体の焼結開始温度）。一方、
使用する磁性粉体１１の粒径は砥粒１２の粒径よりも大
きなものを使用する。例えば、砥粒粒子の粒径は０．０
１μｍ〜１ｍｍ、磁性粉体粒子の粒径は０．１μｍ〜１
０ｍｍとすることが好ましい。

【００１６】第二の工程では、第一の工程で得られた混
合物が入った造粒容器２１を、図３に示すように密閉し
て、希ガスや窒素などの不活性ガスを封入し加圧する。
このときの圧力は０．１〜１００ｋｇｆ／ｃｍ²とす
る。続いて、加圧後の圧力を保持したまま所定の温度ま
で加熱する。所定の温度は、使用する磁性粉体と砥粒に
よって定めるが、磁性粉体の焼結開始温度以上、砥粒の
焼結開始温度以下の温度とする。その温度に達したら０
〜６０分間保持し、その後冷却する。

【００１７】この加圧加熱工程において、前述の所定の
温度まで混合物を加熱すると、磁性粉体の焼結開始温度
よりも高い焼結開始温度の砥粒を使用しているため、磁
性粉体１１はその焼結開始温度以上となって軟化する
が、砥粒１２はその焼結開始温度に達しないため軟化し
ない。また、混合物を加圧することによって砥粒粒子と
磁性粉体粒子とは互いに押し合っているため、固い砥粒
粒子が、軟化した磁性粉体粒子に埋没されるように結合
する。そして、その後冷却すると、軟化した磁性粉体粒
子が冷却されることによって再度硬化して砥粒粒子と磁
性粉体粒子とが一体に結合される。

【００１８】なお、第一の工程において、磁性粉体粒子
同士が接触すると、加熱時に、それらの磁性粉体粒子は
軟化して結合してしまうため、磁性粉体粒子同士が接触
した状態ができるだけ生じないようにすることが好まし
い。そこで、磁性粉体粒子同士が接触する状態ができる
だけ生じないように、磁性粉体１１よりも砥粒１２を大
幅に多く混合することが好ましい。具体的には、混合比
（砥粒：磁性粉体）（体積比）を５：１以上とすること
が好ましい。

【００１９】また、第二の工程において、圧力を高くし
過ぎると砥粒が過度に磁性粉体内に進入してしまうた
め、圧力は０．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²とすることがよ
り好ましい。あるいは、砥粒と磁性粉体を適度に加圧で
きれば真空としてもよい。また、６０分以上加熱する
と、磁性粉体１１の変形が大きくなり、粒子毎の特性の
バラツキが大きくなるため、加熱時間は６０分までとす
ることが好ましい。

【００２０】以上の第一、第二の工程により、図１に示
すような、磁性粉体粒子１１の表面に砥粒粒子１２が埋
め込み結合された構造を有する磁性砥粒１０が得られ
る。

【００２１】第三の工程では、図４に示すように、第二
の工程で得られた磁性砥粒を磁石３１によって磁気吸着
して回収する。磁性粉体粒子に対する砥粒の混合比を大
きくする程、できあがった磁性砥粒１０に、磁性粉体粒
子１１に結合しなかった（磁性砥粒１０にならなかっ
た）余剰の砥粒１２が混入してしまう。そこで、第三の
工程では、磁気吸着によって磁性砥粒１０のみを回収す
ることにより、余剰の砥粒の混入を回避している。この
とき、磁気吸着されずに余った砥粒は再利用可能であ
る。なお、磁石は、永久磁石、電磁石のいずれでもよ
い。

【００２２】本発明の磁性砥粒の製造方法によると、従
来の複合体の製造方法のように焼結体の生成がなく、ほ
ぼ均一な粒径の磁性砥粒が得られるため、粉砕、分級の
工程が不要であり、そのため、不純物が混入することが
ない。

【００２３】さらに、本発明の磁性砥粒の製造方法によ
ると、磁性砥粒の粒度制御を容易にすることができる。
原料の磁性粉体粒子及び砥粒粒子と、最終生成物の磁性
砥粒の粒径とはほぼ比例関係にあるため、適当な粒径の
磁性粉体、砥粒を選択することによって粒度制御が可能
である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、容易に製造でき、粒度
制御が容易で、加工能力に優れた磁性砥粒が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁性砥粒の粒子を示す模式斜視図
である。

【図２】磁性粉体と砥粒の混合を概念的に示す図であ
る。

【図３】磁性粉体と砥粒の混合物を加圧及び加熱の工程
を概念的に示す図である。

【図４】磁性砥粒を磁気吸着によって回収する工程を概
念的に示す図である。

【図５】磁性粉体と砥粒を複合した従来の磁性砥粒の粒
子を示す模式斜視図である。

【図６】磁性粉体と砥粒を単純混合した従来の磁性砥粒
を示す模式斜視図である。

【符号の説明】

１０磁性砥粒１１磁性粉体粒子１２砥粒粒子２１造粒容器３１磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨性を有する砥粒粒子と、磁性を有す
る磁性粉体粒子とを含む磁性砥粒であって、上記磁性粉体粒子の表面に、複数の砥粒粒子を埋め込み
結合してなる磁性砥粒。
【請求項２】請求項１記載の磁性砥粒において、上記
砥粒粒子の粒径は、０．０１μｍ〜１ｍｍで、上記磁性
粉体粒子の粒径は０．１μｍ〜１０ｍｍである磁性砥
粒。
【請求項３】研磨性を有する砥粒粒子と、磁性を有す
る磁性粉体粒子とを均一に混合する第一の工程；及び第
一の工程で得られた混合物を所定の圧力まで加圧し、該
所定の圧力を保持した状態で所定の温度まで加熱して一
定時間保持する第二の工程；を有し、上記砥粒の焼結開始温度は上記磁性粉体の焼結開始温度
よりも高く、上記第二の工程における所定の温度は、上
記磁性粉体の焼結開始温度以上、上記砥粒の焼結開始温
度以下であることを特徴とする磁性砥粒の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の磁性砥粒の製造方法にお
いて、上記第一の工程における、上記磁性粉体に対する
上記砥粒の混合比は１：５以上である磁性砥粒の製造方
法。
【請求項５】請求項３または４記載の磁性砥粒の製造
方法において、上記第一の工程で混合する砥粒及び磁性
粉体の粒子の粒径はそれぞれ、０．０１μｍ〜１ｍｍ、
０．１μｍ〜１０ｍｍである磁性砥粒の製造方法。
【請求項６】請求項３ないし５記載の磁性砥粒の製造
方法において、上記第二の工程における所定の圧力は
０．１〜１００Ｋｇｆ／ｃｍ²である磁性砥粒の製造方
法。
【請求項７】請求項３ないし６のいずれか１項記載の
磁性砥粒の製造方法において、さらに、第二の工程の
後、冷却後の粉体を磁石で磁気吸着させて回収する第三
の工程を有する磁性砥粒の製造方法。