JP2005205513A

JP2005205513A - 研磨に用いるショットブラスト用金属粉末

Info

Publication number: JP2005205513A
Application number: JP2004012584A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Aikawa; 芳和相川
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】本発明は、ＰＤＰ等の研磨に用いるショットブラスト用金属粉末を提供する。【解決手段】粉末内部のＨｖ硬度１５０〜４００の金属粉末表面に厚さ５０〜３００ｎｍの酸化被膜を形成させたことを特徴とする研磨に用いるショットブラスト用金属粉末。【効果】表面に酸化を形成し硬度を上げることでショットした際の寿命を向上させ、全体的な粉末硬度は低いため被研磨材への負荷が少なく、被研磨材は良好な形状に仕上がり、寿命も向上させることが出来る。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＰＤＰ等の研磨に用いるショットブラスト用金属粉末に関するものである。

従来、ガラス、セラミックス、金属、貴金属、機械類等の加工物や天然物の研磨に、粉体ないし粒子からなる研磨材を用いた方法が数多く提案されており、このような方法として、例えばサンドブラスト法、ウエットブラスト法、バレル加工法、ラッピング加工法および磁気研磨方法等がある。これら研磨材の用途は多岐にわたり、近年では精密ガラス表面の研磨や、指輪、宝石類、精密機械類の研磨にも用いられ、より精密、正確性と製造性の向上が望まれ、その改良が行なわれている。なかでもサンドブラスト法の発生は著しく、自己発光型のフラットディスプレーであるプラズマディスプレーパネル（ＰＤＰ）の製造時に必要とされる、隔壁形成に使用されている。

上述したＰＤＰ上の隔膜形成を行なう場合における隔膜を精度、効率よく形成する方法として、例えば特開２００２−１１４９６８号公報（特許文献１）に開示されているように、特定範囲の平均粒径、分散係数、粒度のシャープネス、特定範囲の硬度、および磁性を有する研磨材が、研磨材の使用後、研磨材と研磨対象物の研磨屑とを磁気により完全かつ簡便に分離回収、再利用を可能とした研磨材が提案されている。

特開２００２−１１４９６８号公報

上述した特許文献１の方法では、確かにサンドブラスト法による磁性を有する研磨材であることから、研磨材の使用後、研磨材と研磨対象物の研磨屑とを磁気により簡便に分離回収、再利用を可能とした研磨材ではあるが、研磨する場合に効率良く研磨するには研磨材の硬度が高い程好ましいが、しかし、高すぎるとショット時の衝撃により粉末が破壊し再利用することが困難になる。一方、硬さが低い材料では耐摩耗性の劣化により同様に再利用が困難となるという問題がある。

上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、表面に酸化被膜を生成させることにより、粉末表面の硬度を向上させて耐摩耗性の向上をはかり、一方、酸化されていない粉末内部については、その硬度は低くすることにより耐衝撃性も併せ持つことにより低融点ガラスの如き被研磨材として効率良く研磨することが可能となり、しかも研磨材としての寿命の向上を図ることが出来るＰＤＰ等の研磨に用いるショットブラスト用金属粉末を提供するものである。

その発明の要旨とするところは、
（１）粉末内部のＨｖ硬度１５０〜４００の金属粉末表面に厚さ５０〜３００ｎｍの酸化被膜を形成させたことを特徴とする研磨に用いるショットブラスト用金属粉末。
（２）前記（１）に記載の粉末内部のＨｖ硬度２００〜３４０としたことを特徴とする研磨に用いるショットブラスト用金属粉末。
（３）前記（１）に記載の金属粉末表面に厚さ１００〜２００ｎｍとしたことを特徴とする研磨に用いるショットブラスト用金属粉末にある。

以上述べたように、表面に酸化膜を形成し硬度を上げることで耐摩耗性を向上させ、全体的な粉末硬度は低いため耐衝撃性も併せもつことにより、寿命も向上させることが出来る優れた効果を奏するものである。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る金属粉末の成分組成としては、酸化被膜が生成し易く、硬度が適正に得られるものであれば特に限定するものでないが、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金が使用され、特に安価に製造可能で粉末表面に容易に酸化被膜が形成されるステンレス系粉末が望ましい。

粉末の製造方法としては、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、鋳造粉砕のいずれでも良く、特に限定するものではない。酸化被膜の形成方法については、例えばステンレス系粉末の場合、大気中で４７３Ｋ〜１０７３Ｋで処理することで粉末表面に容易に酸化被膜を形成することが出来る。

粉末内部のＨｖ硬度１５０〜４００
粉末内部のＨｖ硬度１５０以上としたのは、１５０未満ではショット時の変形が大きく寿命が低下する。また、４００を超えると衝撃破壊により寿命が低下することから、その範囲を１００〜４００とした。好ましくは２００〜３００とする。

金属粉末表面に厚さ５０〜３００ｎｍの酸化被膜
厚さ５０ｎｍとしたのは、５０ｎｍ未満では十分な耐摩耗性が得られず寿命が低下する。また、３００ｎｍを超えると十分な耐衝撃性が得られず寿命が低下する。従って、その範囲を５０〜３００ｎｍとした。好ましくは１００〜２００ｎｍとする。

以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示す成分組成の粉末をガスアトマイズ、ないし水アトマイズにより作製し、−４５μｍに分級した。この粉末を大気中で温度４７３Ｋ〜１０７３Ｋ（被膜の厚さを熱処理温度により調整）、保持時間：１ｈｒの熱処理した後、この粉末を用いてブラスト加工をした。被研磨材としてはＰＤＰ試験用背面パネルを製造した。この背面パネルを製造するに、先ず、ソーダガラス（１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を基盤とし、その基盤上に酸化マグネシウム電極を１５０μｍ間隔でストライプ状に印刷形成した。次に、低融点ガラスペーストをコーターで所望の厚さになるまで塗布し、乾燥後、その表面に耐ブラスト性を有する低融点ガラスペーストを塗布し、感光材をラミネートした後に露光・現像を行い、低融点ガラスペースト上にパターンを形成した。

得られた実験用ＰＤＰ背面パネルを、次の加工条件に設定したショットブラストマシンでショットし、幅５０μｍの溝加工を行ない、研磨し、隔壁形成を行なった。
噴射ノズル口径：９ｍｍ
研磨材噴射圧力：０．２５ＭＰａ
研磨材噴射量：１０ｋｇ／ｍｉｎ
パネルまでの距離：１０ｃｍ

評価方法としては、粉末硬度はミクロビッカース硬さ計、荷重２５ｇを用いて測定した。また、酸化被膜厚さはオージェ分析計で測定した。さらに、寿命（研磨材回収率）はショットブラスト加工終了後の回収した研磨対象物の研磨屑量を理論上、計算で得られるそれで除算し研磨対象物回収率として表した。また、被研磨材の外観としては、表面状態の観察は電子顕微鏡を用い、研磨後のＰＤＰ背面基板の表面の傷、溝やその隅部の加工形状の観察を行い、○：隔壁等に傷がなく、外観良好なもの、×：隔壁等に傷が確認され、外観不良のもの、を持って評価した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８は本発明例であり、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２は比較例である。比較例Ｎｏ．９は酸化被膜厚さが薄いために研磨回収率が悪く、隔壁等に傷が確認され、外観不良である。Ｎｏ．１０は酸化被膜厚さが厚過ぎるために、Ｎｏ．９と同様に、研磨回収率が悪く、隔壁等に傷が確認され、外観不良である。Ｎｏ．１１は内部硬さが硬いために研磨回収率が悪く、隔壁等に傷が確認され、外観不良である。また、Ｎｏ．１２は内部硬さが軟らか過ぎるために研磨回収率が悪く、隔壁等に傷が確認され、外観不良である。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．８はいずれも研磨回収率の高く、かつ隔壁等に傷がなく、外観も良好であることが分かる。

特許出願人山陽特殊製鋼株式会社
代理人弁理士椎名彊

Claims

粉末内部のＨｖ硬度１５０〜４００の金属粉末表面に厚さ５０〜３００ｎｍの酸化被膜を形成させたことを特徴とする研磨に用いるショットブラスト用金属粉末。
請求項１に記載の粉末内部のＨｖ硬度２００〜３４０としたことを特徴とする研磨に用いるショットブラスト用金属粉末。
請求項１に記載の金属粉末表面に厚さ１００〜２００ｎｍとしたことを特徴とする研磨に用いるショットブラスト用金属粉末。