JP2006176698A - Magnetic abrasive grain, its manufacturing method, electroless plating method and electroless plating activator for activated carbon - Google Patents

Magnetic abrasive grain, its manufacturing method, electroless plating method and electroless plating activator for activated carbon Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic abrasive grain which enables precise surface processing, is lightweight, excellent in abrasive performance and inexpensive, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The above problem is solved by the magnetic abrasive grain having a nickel-containing electroless plating layer that has magnetism formed on particles of activated carbon. This magnetic abrasive grain can be manufactured by immersing the activated carbon particles into a NiSO<SB>4</SB>/picolinic acid solution, then heating and drying them under an inert atmosphere, reducing the chelated anions of the picolinic acid and nickel that have adhered to the activated carbon particles into nickel metal and also carbonizing the picolinic acid, thus forming nickel metal element on the activated carbon particles, thereby performing the activation of the activated carbon particles, and then conducting nickel-containing electroless plating. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁気研磨法等に利用される磁性砥粒、その製造方法、無電解めっき方法及び活性炭用無電解めっき活性化剤に関するものである。   The present invention relates to a magnetic abrasive grain used for a magnetic polishing method, a manufacturing method thereof, an electroless plating method, and an electroless plating activator for activated carbon.

磁気研磨法は、研磨作用を有する砥粒を磁場の作用により運動させて被加工物の表面を研磨する精密加工方法である。この磁気研磨法は、従来の機械加工では困難な部品の研磨を可能にする方法であり、例えば、複雑形状を有する部品の表面、工具が入らない穴の内面、工具が届かない管の内面等の研磨について一部実用化されている。   The magnetic polishing method is a precision processing method for polishing the surface of a workpiece by moving abrasive grains having a polishing action by the action of a magnetic field. This magnetic polishing method is a method that enables polishing of parts that are difficult with conventional machining, such as the surface of a part having a complicated shape, the inner surface of a hole that does not receive a tool, the inner surface of a tube that does not reach the tool, etc. Part of the polishing has been put to practical use.

磁気研磨法において、これに使用される磁気研磨砥粒(以下、磁性砥粒という。)は、仕上げ品質及び仕上げ精度を確かなものとするために、極めて重要なものである。   In the magnetic polishing method, magnetic polishing abrasive grains (hereinafter referred to as magnetic abrasive grains) used for this are extremely important in order to ensure finishing quality and finishing accuracy.

従来、磁性砥粒としては、磁性粒子と、磁性を持たない砥粒とからなるものが使用されている。磁性を持たない砥粒は、例えば、Al、SiC、ZrO、BC及びダイアモンド、立方晶窒化ホウ素、MgO、CeO又はヒュームドシリカ、からなるものであり、通常、切削工具として用いられている。なお、磁性砥粒としては、磁性粒子と砥粒とが結合していないもの、軽く結合しているもの又は結合しているもの(これを、結合磁性砥粒という。)のいずれかを使用することができる。 Conventionally, magnetic abrasive grains comprising magnetic grains and non-magnetic abrasive grains have been used. The non-magnetic abrasive is composed of, for example, Al 2 O 3 , SiC, ZrO 2 , B 4 C and diamond, cubic boron nitride, MgO, CeO 2 or fumed silica, and is usually a cutting tool. It is used as. In addition, as a magnetic abrasive grain, the thing with which the magnetic grain and the abrasive grain are not couple | bonded, the thing couple | bonded lightly, or what is couple | bonded (this is called coupling | bonding magnetic abrasive grain) is used. be able to.

結合磁性砥粒としては、高温高圧下の不活性ガス雰囲気中で鉄と焼結させた酸化アルミニウム(非特許文献1)、あるいは不活性ガス雰囲気中でのアルミニウムと酸化鉄とのテルミット反応の生成物等を代表的に例示できる。市販の結合磁性砥粒の種類は、その複雑な製造プロセスがゆえに限定されている。   As the bonded magnetic abrasive, aluminum oxide sintered with iron in an inert gas atmosphere at high temperature and high pressure (Non-patent Document 1), or generation of a thermite reaction between aluminum and iron oxide in an inert gas atmosphere A thing etc. can be illustrated typically. The types of commercially available bonded magnetic abrasive grains are limited due to their complex manufacturing processes.

磁気研磨法に利用される磁性粒子としては、磁界によって研磨力を与える鉄粒子が最も汎用されている(非特許文献2)。しかしながら、鉄粒子の腐食性及びその軟度ゆえに、鉄粒子を含む磁性砥粒を用いて仕上げられた表面は、後洗浄を必要とすることとなり、このために、多くの時間を費やし、かつ、いくつかの超精密磁気研磨法においてはこの後洗浄工程が、律速反応的なものとなってしまうものであった。このため、このような従来の鉄粒子に変わる他の磁性粒子が早急に必要とされていた。   As magnetic particles used in the magnetic polishing method, iron particles that give a polishing force by a magnetic field are most widely used (Non-Patent Document 2). However, due to the corrosive nature of the iron particles and their softness, the surface finished with the magnetic abrasive containing the iron particles will require post-cleaning, which takes a lot of time, and In some ultra-precision magnetic polishing methods, the subsequent cleaning step becomes rate-limiting reaction. For this reason, other magnetic particles replacing such conventional iron particles have been urgently needed.

ニッケルは磁性材料であり、その公知の耐食性や硬度ゆえに、研究者の注目を浴びている。ニッケルは、電解めっきや無電解めっきで簡単に析出等させることができるので、磁気研磨法の研究領域にたずさわる研究者に着目されている。特に、無電解めっきは、被めっき材が金属であろうと不活性なものであろうと、また成形されたものであろうとそうでなかろうと、その被めっき材の表面に薄い金属皮膜を形成することができる簡単な方法であるゆえに、好ましいめっき方法として利用されている。さらに、無電解ニッケル複合体めっきもまた、公知の技術である。   Nickel is a magnetic material, and has attracted the attention of researchers because of its known corrosion resistance and hardness. Since nickel can be easily deposited by electrolytic plating or electroless plating, it attracts attention from researchers who are involved in the research area of magnetic polishing. In particular, electroless plating forms a thin metal film on the surface of the material to be plated, whether the material to be plated is a metal, an inert material, or a molded material. Therefore, it is used as a preferable plating method. Furthermore, electroless nickel composite plating is also a known technique.

なお、特許文献1には、鉄粒子からなる磁性粒子の表面に、ダイアモンド等の研磨粒子を含有した無電解ニッケルめっき皮膜を形成した磁性砥粒が報告されている。
特開2002−265933号公報(請求項3) Shinmura T., Takazawa K. and Hatano E. "Study on magnetic abrasive finishing", Ann. CIRP, vol. 39, No. 1, pp: 325-328 (1990) Yamaguchi H., Shinmura T and Kashiwagi R., “Internal finishing of austenitic stainless steel tube by a magnetic field assisted finishing process using a slurry circulation system”, Transactions of NAMRI/SME, volume 32, pp: 175-182, 2004.
Patent Document 1 reports magnetic abrasive grains in which an electroless nickel plating film containing abrasive particles such as diamond is formed on the surface of magnetic particles made of iron particles.
JP 2002-265933 A (Claim 3) Shinmura T., Takazawa K. and Hatano E. "Study on magnetic abrasive finishing", Ann. CIRP, vol. 39, No. 1, pp: 325-328 (1990) Yamaguchi H., Shinmura T and Kashiwagi R., “Internal finishing of austenitic stainless steel tube by a magnetic field assisted finishing process using a slurry circulation system”, Transactions of NAMRI / SME, volume 32, pp: 175-182, 2004.

しかしながら、上述した特許文献1に記載の磁性砥粒は、その体積の大部分が比重の高い磁性粒子で占められているので重くて大きな研磨効果を有するものの、より精密な研磨加工を行う際には、必要以上に被加工物の表面を研磨してしまうことから必ずしも好ましい研磨砥粒であるとは言えないものであった。また、上述したように、基材となる磁性粒子として鉄粒子を用いているため、上述したような鉄粒子の腐食性及び軟度の問題も生じるものであった。   However, the magnetic abrasive grain described in Patent Document 1 described above is heavy and has a large polishing effect because most of the volume is occupied by magnetic particles having a high specific gravity, but when performing a more precise polishing process. Is not necessarily a preferable abrasive grain because the surface of the workpiece is polished more than necessary. In addition, as described above, since iron particles are used as the magnetic particles serving as the base material, the above-described problems of the corrosiveness and softness of the iron particles also occur.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、軽量でかつより精密な表面研磨を行える磁性砥粒及びその製造方法を提供することにある。また、この目的を達成する過程で完成された、本発明に係る無電解めっき方法及び活性炭用無電解めっき活性化剤についても提供する。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic abrasive grain that is lightweight and capable of performing more precise surface polishing, and a method for manufacturing the same. Moreover, the electroless plating method and the electroless plating activator for activated carbon according to the present invention completed in the process of achieving this object are also provided.

上記目的を達成するための本発明の磁性砥粒は、活性炭粒子上に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層が形成されていることを特徴とする。   The magnetic abrasive grains of the present invention for achieving the above object are characterized in that a nickel-containing electroless plating layer having magnetism is formed on activated carbon particles.

この発明によれば、基材として活性炭粒子を用い、その表面上に磁性層としての含ニッケル無電解めっき層が形成されているので、磁気研磨法に用いることのできる、軽量かつ安価で、高い研磨能力を有する磁性砥粒となる。   According to the present invention, the activated carbon particles are used as the base material, and the nickel-containing electroless plating layer as the magnetic layer is formed on the surface thereof. Magnetic abrasive grains having polishing ability are obtained.

本発明の磁性砥粒においては、前記含ニッケル無電解めっき層が、無電解ニッケル−ボロンめっき層、又は無電解ニッケル−ボロン−ダイアモンド複合体めっき層であることを特徴とする。この発明によれば、めっき層が耐食性、硬度等に優れたものとなり、より優れた研磨能力を有する磁性砥粒となる。   In the magnetic abrasive grains of the present invention, the nickel-containing electroless plating layer is an electroless nickel-boron plating layer or an electroless nickel-boron-diamond composite plating layer. According to this invention, the plating layer has excellent corrosion resistance, hardness, and the like, and the magnetic abrasive grains have better polishing ability.

本発明の磁性砥粒の製造方法は、活性炭粒子をNiSO/ピコリン酸溶液に浸漬した後、この活性炭粒子を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭粒子上にニッケル金属元素を形成して活性炭粒子の活性化を行い、次いで、含ニッケル無電解めっきを行って、前記活性炭粒子の表面に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層を形成することを特徴とする。 In the method for producing magnetic abrasive grains according to the present invention, activated carbon particles are immersed in a NiSO 4 / picolinic acid solution, and then the activated carbon particles are heated and dried in an inert atmosphere to form a nickel metal element on the activated carbon particles. The activated carbon particles are activated, and then nickel-containing electroless plating is performed to form a nickel-containing electroless plating layer having magnetism on the surface of the activated carbon particles.

この発明によれば、活性炭粒子をNiSO/ピコリン酸溶液に浸漬した後、この活性炭粒子を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭粒子に付着したピコリン酸とニッケルとのキレート化アニオンがニッケル金属に還元すると共にピコリン酸が炭化する。こうして形成されたニッケル金属元素によって活性炭粒子の活性化が行われ、次いで行われる含ニッケル無電解めっきにより、活性炭粒子の表面に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層が形成される。したがって、この製造方法によれば、上述したような優れた特性を有する磁性砥粒を比較的簡単な手法により製造できる。 According to the present invention, the activated carbon particles are immersed in a NiSO 4 / picolinic acid solution, and then the activated carbon particles are heated and dried in an inert atmosphere, thereby chelating anions of picolinic acid and nickel attached to the activated carbon particles. Is reduced to nickel metal and picolinic acid is carbonized. The activated carbon particles are activated by the nickel metal element thus formed, and then a nickel-containing electroless plating layer having magnetism is formed on the surfaces of the activated carbon particles by the subsequent nickel-containing electroless plating. Therefore, according to this manufacturing method, magnetic abrasive grains having excellent characteristics as described above can be manufactured by a relatively simple method.

また、上記の目的を達成する過程で完成された、本発明の無電解めっき方法は、活性炭とNiSO/ピコリン酸溶液とを接触させた後、この活性炭を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭上にニッケル金属元素を形成して活性炭の活性化を行い、次いで、含ニッケル無電解めっきを行って、前記活性炭の表面に含ニッケル無電解めっき層を形成することを特徴とする。 In addition, the electroless plating method of the present invention completed in the process of achieving the above object is to contact activated carbon with a NiSO 4 / picolinic acid solution, and then heat dry the activated carbon in an inert atmosphere. The nickel metal element is formed on the activated carbon to activate the activated carbon, and then nickel-containing electroless plating is performed to form a nickel-containing electroless plating layer on the surface of the activated carbon. .

この発明は、上記本発明に係る磁性砥粒の製造方法を研究している過程で完成した発明である。この発明によれば、上記同様、活性炭をNiSO/ピコリン酸溶液に浸漬した後、この活性炭を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭に付着したピコリン酸とニッケルとのキレート化アニオンがニッケル金属に還元すると共にピコリン酸が炭化する。こうして形成されたニッケル金属元素によって活性炭の活性化が行われ、次いで行われる含ニッケル無電解めっきにより、活性炭の表面に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層を形成することができる。 This invention was completed in the course of researching the method for producing magnetic abrasive grains according to the present invention. According to the present invention, as described above, activated carbon is immersed in a NiSO 4 / picolinic acid solution, and then this activated carbon is heated and dried in an inert atmosphere, whereby a chelating anion of picolinic acid and nickel attached to the activated carbon is obtained. Is reduced to nickel metal and picolinic acid is carbonized. The activated carbon is activated by the nickel metal element thus formed, and a nickel-containing electroless plating layer having magnetism can be formed on the surface of the activated carbon by subsequent nickel-containing electroless plating.

また、上記の目的を達成する過程で完成された、本発明の活性炭用無電解めっき活性化剤は、NiSO/ピコリン酸溶液からなることを特徴とする。 Moreover, the electroless plating activator for activated carbon of the present invention completed in the process of achieving the above object is characterized by comprising a NiSO 4 / picolinic acid solution.

この発明によれば、活性炭用無電解めっき活性化剤としてNiSO/ピコリン酸溶液を適用すれば、活性炭上に無電解めっき層を形成することができる。 According to this invention, if a NiSO 4 / picolinic acid solution is applied as an electroless plating activator for activated carbon, an electroless plating layer can be formed on the activated carbon.

以上説明したように、本発明の磁性砥粒及びその製造方法によれば、軽量でかつ研磨性能に優れた磁性砥粒を安価に得ることができ、さらに、この磁性砥粒を用いて磁気研磨法による精密研磨を行うことができる。このため、被加工物の表面の精密加工が可能となると共に、複雑な形状を有する被加工物を容易に加工することができる。   As described above, according to the magnetic abrasive grains of the present invention and the manufacturing method thereof, magnetic abrasive grains that are lightweight and excellent in polishing performance can be obtained at low cost, and further, magnetic polishing is performed using the magnetic abrasive grains. Precision polishing by the method can be performed. For this reason, precision processing of the surface of a workpiece becomes possible, and a workpiece having a complicated shape can be easily processed.

また、本発明の無電解めっき方法及び活性炭用無電解めっき活性化剤によれば、活性炭の上に無電解めっき、特に含ニッケル無電解めっき層を容易に形成することができる。   Moreover, according to the electroless plating method and the electroless plating activator for activated carbon of the present invention, an electroless plating, particularly a nickel-containing electroless plating layer can be easily formed on the activated carbon.

以下、本発明の磁性砥粒及びその製造方法、並びに無電解めっき方法及び活性炭用無電解めっき活性化剤について、図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the magnetic abrasive grains and the production method thereof, the electroless plating method and the electroless plating activator for activated carbon of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の磁性砥粒は、活性炭粒子上に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層が形成されていることを特徴とする。   The magnetic abrasive grain of the present invention is characterized in that a nickel-containing electroless plating layer having magnetism is formed on activated carbon particles.

本発明の磁性砥粒においては、活性炭粒子の露出表面にめっき層が形成されているのみならず、その細孔中にもめっき層が入り込んでいる。その結果、基材である活性炭粒子がめっき層を堅固に保持している。こうしたいわゆるアンカー効果によって、活性炭粒子とめっき層とが高い結合力で結合し、得られた磁性砥粒は、機械的強度にも優れたものとなる。   In the magnetic abrasive grains of the present invention, the plating layer is not only formed on the exposed surface of the activated carbon particles, but also in the pores. As a result, the activated carbon particles that are the base material firmly hold the plating layer. Due to such a so-called anchor effect, the activated carbon particles and the plating layer are bonded with high bonding strength, and the obtained magnetic abrasive grains have excellent mechanical strength.

本発明の磁性砥粒において、基材として用いられる粒子状の活性炭は、公知のように、大きな比表面積と吸着能を有する多孔質の炭素質物である。活性炭は、一般に、木炭、椰子ガラ、石炭チャーその他の原料を十分に炭化したのち、水蒸気による高温処理、あるいは塩化亜鉛などの水溶液の含浸と高温焼成などの方法で賦活して製造されるものであり、比表面積800〜1200m/g、容積0.2〜2cm/g、細孔径1〜4nm程度のものである。 In the magnetic abrasive grains of the present invention, the particulate activated carbon used as a base material is a porous carbonaceous material having a large specific surface area and adsorption capacity, as is well known. Activated charcoal is generally produced by fully carbonizing charcoal, coconut shells, coal char and other raw materials, and then activating them by high-temperature treatment with water vapor or impregnation with an aqueous solution such as zinc chloride and high-temperature firing. The specific surface area is 800 to 1200 m 2 / g, the volume is 0.2 to 2 cm 3 / g, and the pore diameter is about 1 to 4 nm.

なお、本発明において基材として用いられる活性炭としては、特に限定されるものではないが、例えば、比表面積が800〜1200m/g、容積が0.2〜2cm/g、細孔径が1〜4nm程度のものがより望ましい。 In addition, although it does not specifically limit as activated carbon used as a base material in this invention, For example, a specific surface area is 800-1200 m < 2 > / g, a volume is 0.2-2 cm < 3 > / g, and a pore diameter is 1. A thing of about ~ 4 nm is more desirable.

また、活性炭粒子の粒径としては、加工対象である被加工物の材質や形状及びその被加工物への加工目的等に応じて適宜選定され得るが、超精密加工等の上からはある程度その粒径が小さいものが望ましい。こうした観点から、活性炭粒子の平均粒径は、通常0.02〜100μm、より望ましくは0.02〜10μmである。   In addition, the particle diameter of the activated carbon particles can be appropriately selected according to the material and shape of the workpiece to be processed and the purpose of processing the workpiece, but to some extent from the top of ultra-precision machining, etc. A small particle size is desirable. From such a viewpoint, the average particle diameter of the activated carbon particles is usually 0.02 to 100 μm, more preferably 0.02 to 10 μm.

なお、所望粒径の活性炭粒子は、例えば、市販の活性炭を公知の適当な方法にて粉砕し、分級することによって得ることができる。   The activated carbon particles having a desired particle diameter can be obtained, for example, by pulverizing and classifying commercially available activated carbon by a known appropriate method.

活性炭粒子の表面に形成される無電解めっき層は、少なくとも磁場により活性炭粒子を運動させることができる磁気特性を有するものであればよい。   The electroless plating layer formed on the surface of the activated carbon particles only needs to have a magnetic property capable of moving the activated carbon particles at least by a magnetic field.

無電解めっき層の形成材料としては、特に、ニッケル又はニッケル合金からなる磁性材料であることが好ましい。ニッケル合金としては、Ni−P合金やNi−B合金を好ましく挙げることができ、さらにそれらの合金中に他の元素が含まれるものであってもよい。還元剤に次亜りん酸塩を使えばニッケル−りん(Ni−P)合金めっきが得られ、硼素化合物を使えばニッケル−ボロン(Ni−B)合金めっきが得られる。還元剤に次亜りん酸塩を使ったニッケル−りん合金めっきは、機械的・電気的・物理的特性等が優れていることや、複雑な形状の製品にもめっき皮膜を均一に被覆できるという利点がある。一方、還元剤に硼素化合物、例えばジメチルアミノボロン(DMAB)を使ったNi−B合金めっきは、めっき皮膜上に酸化膜が形成され難いので、熱処理時に変色しない、はんだの濡れ性が良好、導電率がNi−P合金めっきに比べて著しく低い、等の特徴を有しているため、特にNi−B合金からなる無電解めっき層を形成することが好ましい。   The material for forming the electroless plating layer is particularly preferably a magnetic material made of nickel or a nickel alloy. As a nickel alloy, a Ni-P alloy and a Ni-B alloy can be mentioned preferably, and other elements may be contained in these alloys. If hypophosphite is used as the reducing agent, nickel-phosphorus (Ni-P) alloy plating can be obtained, and if a boron compound is used, nickel-boron (Ni-B) alloy plating can be obtained. Nickel-phosphorus alloy plating using hypophosphite as a reducing agent has excellent mechanical, electrical, and physical characteristics, and it can uniformly coat plated products even on complicated shapes. There are advantages. On the other hand, Ni-B alloy plating using a boron compound such as dimethylaminoboron (DMAB) as a reducing agent is unlikely to form an oxide film on the plating film. It is particularly preferable to form an electroless plating layer made of a Ni-B alloy because it has a feature such that the rate is significantly lower than that of Ni-P alloy plating.

さらに、本発明の磁性砥粒において、高い研磨能力を付与する上からは、このような含ニッケル無電解めっき層中に、砥粒、特にダイアモンド粒子を配してなる無電解ニッケル複合体めっき層とすることもできる。このような無電解ニッケル複合体めっき層としては、ニッケル−ダイアモンド複合体(ニッケル−ボロン−ダイアモンド複合体、ニッケル−リン−ダイアモンド複合体等のニッケル合金−ダイアモンド複合体を包含する。)が望ましく、特にニッケル−ボロン−ダイアモンド複合体が望ましい。   Furthermore, in the magnetic abrasive grains of the present invention, an electroless nickel composite plating layer in which abrasive grains, particularly diamond particles, are arranged in such a nickel-containing electroless plating layer from the viewpoint of imparting high polishing ability. It can also be. The electroless nickel composite plating layer is preferably a nickel-diamond composite (including nickel alloy-diamond composites such as nickel-boron-diamond composite and nickel-phosphorus-diamond composite). A nickel-boron-diamond composite is particularly desirable.

このような無電解含ニッケル複合体めっき層を形成するのに用いられるダイアモンド粒子としては、特に限定されないが、例えば、平均粒径が1〜100nm、より望ましくは1〜10nm程度のものが用いられる。   The diamond particles used to form such an electroless nickel-containing composite plating layer are not particularly limited. For example, those having an average particle diameter of 1 to 100 nm, more preferably about 1 to 10 nm are used. .

含ニッケル無電解めっき層の厚さは、磁気研磨用の磁性砥粒に要求される磁気特性を確保できる厚さであればよく、したがってその厚さは、無電解めっき層を形成する材料の種類に応じて適宜変化させることが望ましい。例えば、無電解めっき層の形成材料として、Ni−P合金、Ni−B合金等を用いた場合、これらの材料からなる無電解めっき層は、上述した活性炭粒子上に0.1〜1μm程度の厚さで形成されることが望ましい。   The thickness of the nickel-containing electroless plating layer only needs to be a thickness that can ensure the magnetic characteristics required for magnetic abrasive grains for magnetic polishing. Therefore, the thickness is the type of material forming the electroless plating layer. It is desirable to change appropriately according to. For example, when a Ni-P alloy, a Ni-B alloy, or the like is used as a material for forming the electroless plating layer, the electroless plating layer made of these materials is about 0.1 to 1 μm on the activated carbon particles described above. It is desirable to form with thickness.

次に、本発明の磁性砥粒の製造方法として、無電解めっき法によって含ニッケル無電解めっき層を活性炭粒子の表面に形成する方法について詳細に説明する。   Next, as a method for producing the magnetic abrasive grains of the present invention, a method for forming a nickel-containing electroless plating layer on the surface of activated carbon particles by electroless plating will be described in detail.

まず、必要に応じ、所望粒径とされた活性炭粒子の清浄化処理を行う。この清浄化処理は、適当な酸、水等の適当な溶媒を用いて行うことができる。例えば、HCl水溶液中に、次いで脱イオン水中に、室温(25℃±2℃。以下同じ。)にてそれぞれ24時間程度浸漬処理することによって好適に行い得る。   First, the activated carbon particles having a desired particle diameter are cleaned as necessary. This cleaning treatment can be performed using an appropriate solvent such as an appropriate acid or water. For example, it can be suitably carried out by immersing in an aqueous HCl solution and then in deionized water at room temperature (25 ° C. ± 2 ° C., the same shall apply hereinafter) for about 24 hours.

このように清浄化された基材となる活性炭粒子は、次いで、活性化処理に供される。   The activated carbon particles that become the cleaned substrate are then subjected to an activation treatment.

一般に、無電解ニッケルめっき法においては、被めっき物の表面を活性化する必要があり、従来、このような活性化のための触媒付与・増感処理は、錫溶液、パラジウム溶液又は錫−パラジウム錯体溶液等を用いて、被めっき物の表面に金属元素又は金属錯体を吸着させ、さらに吸着させた金属元素又は金属錯体を酸化還元反応等によって活性な金属元素を表面に生成させる方法が採られていた。   In general, in the electroless nickel plating method, it is necessary to activate the surface of the object to be plated. Conventionally, the catalyst application / sensitization treatment for such activation is performed by a tin solution, a palladium solution, or tin-palladium. Using a complex solution or the like, a method is adopted in which a metal element or metal complex is adsorbed on the surface of the object to be plated, and the adsorbed metal element or metal complex is generated on the surface by oxidation-reduction reaction or the like. It was.

本発明の磁性砥粒の製造方法においては、このような従来の方法に代えて、活性炭粒子をNiSO/ピコリン酸溶液に浸漬した後、この活性炭粒子を不活性雰囲気下にて加熱乾燥するという処理によって、被めっき物である活性炭粒子の表面に、含ニッケル無電解めっきの自己触媒としてのニッケル金属元素のシードを形成する。 In the method for producing magnetic abrasive grains of the present invention, instead of such a conventional method, activated carbon particles are immersed in a NiSO 4 / picolinic acid solution, and then the activated carbon particles are heated and dried under an inert atmosphere. By the treatment, a seed of nickel metal element as an autocatalyst for nickel-containing electroless plating is formed on the surface of the activated carbon particles as the object to be plated.

本発明者らの研究によれば、アニオンは、中性及びカチオン状態に比べてより容易に活性炭上に吸着されることが明らかとなった。ここで、ピコリン酸は、NiSOに作用してキレート化ニッケルアニオンを形成する。活性炭の非常に優れた還元能力ゆえに、吸着されたピコリン酸とニッケルとのキレート化アニオン(Niピコリン酸アニオンともいう。)は、例えば、不活性雰囲気下で700〜1000℃、代表的には約700℃で、金属ニッケルに還元され、同時にピコリン酸は炭化される。 Our studies have shown that anions are more easily adsorbed on activated carbon than in neutral and cationic states. Here, picolinic acid acts on NiSO 4 to form a chelated nickel anion. Because of the excellent reducing ability of activated carbon, the chelated anion of adsorbed picolinic acid and nickel (also referred to as Ni picolinate anion) is, for example, 700 to 1000 ° C. in an inert atmosphere, typically about At 700 ° C., it is reduced to metallic nickel and at the same time picolinic acid is carbonized.

図2は、後述する実施例において、このようなNiピコリン酸アニオンが吸着した後の活性炭粒子のX線回折(XRD)スペクトル(曲線1)、及び還元処理した後の活性炭粒子のX線回折(XRD)スペクトル(曲線2)の一例を示すものである。700℃での還元処理後(曲線2)において、金属ニッケルのピークが、2θ=44.6°において観測されている。   FIG. 2 shows an X-ray diffraction (XRD) spectrum (curve 1) of activated carbon particles after such Ni picolinate anion is adsorbed and an X-ray diffraction of activated carbon particles after reduction treatment (curve 1) in Examples described later. XRD) shows an example of a spectrum (curve 2). After the reduction treatment at 700 ° C. (curve 2), a peak of nickel metal is observed at 2θ = 44.6 °.

このようにして形成される金属ニッケルのシードは、その後の含ニッケル無電解ニッケルめっきのための自己触媒として機能する。   The seed of metallic nickel formed in this manner functions as an autocatalyst for subsequent nickel-containing electroless nickel plating.

次いで、このようにして金属ニッケルのシードによって活性化された活性炭粒子は、無電解めっき法によって含ニッケルめっき層で被覆される。すなわち、上記のように金属ニッケルのシードを付与されて活性化された活性炭粒子は、成膜後に磁気特性を有することになるニッケルイオン種を含む無電解めっき液に浸漬される。活性化された活性炭粒子をめっき液に浸漬することにより、磁気特性を有する無電解めっき層を生成することができる。こうした無電解めっきの原理は、上記したような活性炭粒子の表面に付着した自己触媒のニッケル元素で、めっき液中の還元剤が酸化され、その際に放出される電子によって、めっき液中の磁性体となるイオン種が還元され、その結果、磁気特性を有する無電解めっき層が生成する。   Next, the activated carbon particles activated by the metallic nickel seed in this way are coated with a nickel-containing plating layer by an electroless plating method. That is, the activated carbon particles that have been activated by being given a metallic nickel seed as described above are immersed in an electroless plating solution containing nickel ion species that will have magnetic properties after film formation. By immersing the activated activated carbon particles in a plating solution, an electroless plating layer having magnetic properties can be generated. The principle of such electroless plating is the above-mentioned autocatalytic nickel element adhering to the surface of the activated carbon particles. The reducing agent in the plating solution is oxidized, and the electrons released at that time cause the magnetism in the plating solution. The ionic species that become the body is reduced, and as a result, an electroless plating layer having magnetic properties is generated.

ここで、活性炭粒子への無電解めっきは、上記したように一般に800〜1200m/gという、活性炭粒子の広大な比表面積ゆえに、一般的な被めっき物に対する無電解めっきと比べて技術的な考慮が必要である。 Here, the electroless plating on the activated carbon particles is technically more technical than the electroless plating on a general object to be plated because of the large specific surface area of the activated carbon particles, which is generally 800 to 1200 m 2 / g as described above. Consideration is necessary.

例えば、還元剤に硼素化合物、例えばジメチルアミノボロン(DMAB)を使った無電解Ni−B合金めっきを行う場合には、めっき浴中の還元剤であるDMABの初期濃度を、従来のめっき法よりも高く設定することが望ましく、具体的には例えば約2倍程度に設定することが望ましい。無電解めっき処理時間の最初の半期は、活性炭粒子の細孔が、析出するめっき層によって埋められるのみである。この時点で無電解めっきを中止すると、活性炭の黒色は、何ら顕著な変化をせず、また、この時点での活性炭粒子の形態も、走査型電子顕微鏡写真の画像から何ら顕著な変化が見られない。還元剤DMABのめっき浴中への滴下による、さらに半期の無電解めっき処理の後に、めっきされた活性炭粒子は金属光沢を放つようになる。後述する実施例に係る図2の曲線3は、計1時間の無電解めっき処理後の活性炭粒子のXRDスペクトルを示すものであるが、2θ=25.2°での活性炭のグラファイトピークが消失し、代わりに、ニッケル堆積を表す2θ=44.6°でのピークが観察された。めっきされた活性炭粒子のXRDスペクトルは、活性炭の表面が完全に堆積物によって覆われたことを示唆するものである。   For example, when performing electroless Ni-B alloy plating using a boron compound such as dimethylaminoboron (DMAB) as a reducing agent, the initial concentration of DMAB, which is a reducing agent in the plating bath, can be increased by a conventional plating method. Also, it is desirable to set a higher value, specifically, for example, approximately twice. In the first half of the electroless plating treatment time, the pores of the activated carbon particles are only filled with the deposited plating layer. If the electroless plating is stopped at this point, the black color of the activated carbon does not change at all, and the shape of the activated carbon particles at this point also shows a significant change from the image of the scanning electron micrograph. Absent. After a further half-period of electroless plating treatment by dropping the reducing agent DMAB into the plating bath, the plated activated carbon particles become metallic. Curve 3 in FIG. 2 according to an example described later shows an XRD spectrum of the activated carbon particles after the electroless plating treatment for 1 hour in total, but the graphite peak of activated carbon disappears at 2θ = 25.2 °. Instead, a peak at 2θ = 44.6 ° representing nickel deposition was observed. The XRD spectrum of the plated activated carbon particles suggests that the surface of the activated carbon is completely covered by deposits.

なお、無電解めっき処理に際しては、個々の活性炭粒子の表面に所定厚さの無電解めっき層を形成できるように、活性炭粒子をめっき液中で均一に分散させることが好ましく、具体的には、機械攪拌、エアー等のガス攪拌、超音波ホモジナイザー等による超音波攪拌等の攪拌手段を用いることが好ましい
また、含ニッケル無電解めっきとしての、ニッケル−ダイアモンド複合体めっき(ニッケル−ボロン−ダイアモンド複合体、ニッケル−リン−ダイアモンド複合体等のニッケル合金−ダイアモンド複合体めっきを包含する。)もまた、結合型の磁性砥粒を製造するために用いることができる。このような複合体めっきは、公知のように、ニッケルめっき液中にダイアモンド粒子を分散配合しておくことによって形成することが可能である。
In the electroless plating treatment, it is preferable to disperse the activated carbon particles uniformly in the plating solution so that an electroless plating layer having a predetermined thickness can be formed on the surface of each activated carbon particle. It is preferable to use stirring means such as mechanical stirring, gas stirring such as air, ultrasonic stirring using an ultrasonic homogenizer, etc. Also, nickel-diamond composite plating (nickel-boron-diamond composite as nickel-containing electroless plating) Including nickel alloy-diamond composite plating, such as nickel-phosphorus-diamond composites) can also be used to produce bonded magnetic abrasive grains. Such composite plating can be formed by dispersing and blending diamond particles in a nickel plating solution, as is well known.

なお、ニッケルめっき層にダイアモンド粒子が高含有率で含まれていると、磁性砥粒の磁性特性に影響を及ぼす可能性がある。このため、無電解めっき処理において、当初のめっき液におけるダイアモンド粒子の配合割合を低く設定することが望ましい。例えば、(1)ダイアモンド粒子の配合割合をニッケルめっき液100mlに対し、0.1〜0.3mg程度とするか、あるいは、(2)めっき層の表面領域のみにダイアモンド粒子を包含させるために、当初のめっき液にはダイアモンド粒子を添加しておかず、無電解めっき処理時間の後半にダイアモンド粒子をめっき液中に添加する、といった手法をとることが望ましい。   If the nickel plating layer contains diamond particles at a high content, the magnetic properties of the magnetic abrasive grains may be affected. For this reason, in the electroless plating process, it is desirable to set the blending ratio of the diamond particles in the initial plating solution low. For example, (1) the blending ratio of diamond particles is about 0.1 to 0.3 mg with respect to 100 ml of nickel plating solution, or (2) in order to include diamond particles only in the surface area of the plating layer, It is desirable not to add diamond particles to the initial plating solution, but to add diamond particles to the plating solution in the latter half of the electroless plating treatment time.

このようにして製造される本発明に係る磁性砥粒は、そのままの態様で例えば磁気研磨法等の精密加工用の砥粒として使用したり、液状媒体と共に磁性砥液として使用したりすることができる。   The magnetic abrasive grains according to the present invention thus produced can be used as they are as abrasive grains for precision processing such as a magnetic polishing method, or can be used as a magnetic abrasive liquid together with a liquid medium. it can.

本発明の磁性砥粒を磁性砥液の構成材料として使用する場合には、無電解めっき層の厚さを変えて磁性砥粒の重さを調整し、磁性砥液中での浮遊の程度や沈降の程度を調整することも可能である。   When using the magnetic abrasive grains of the present invention as a constituent material of the magnetic abrasive liquid, the thickness of the electroless plating layer is changed to adjust the weight of the magnetic abrasive grains, It is also possible to adjust the degree of sedimentation.

磁性砥液を構成する液状媒体は、磁性砥粒を自由に動き易くさせる媒体であればよく、被加工物の種類や磁性砥粒の比重等を考慮して適宜選定される。例えば、水、水性潤滑剤、油、油性潤滑剤等を用いることができる。また、磁性砥液中の磁性砥粒の含有量についても、加工用途や被加工物に応じて適宜調整される。   The liquid medium constituting the magnetic abrasive liquid may be any medium that allows the magnetic abrasive grains to freely move, and is appropriately selected in consideration of the type of workpiece and the specific gravity of the magnetic abrasive grains. For example, water, water-based lubricant, oil, oil-based lubricant, etc. can be used. Further, the content of the magnetic abrasive grains in the magnetic abrasive liquid is also appropriately adjusted according to the processing application and the workpiece.

本発明の磁性砥粒は、磁気研磨法による各種被加工物の精密加工への適用が期待でき、例えば、次世代半導体や医療分野の製造プロセス等に用いられるスーパークリーンパイプ等のように、精密研磨が要求される製品やパイプ内のような微小空間の高精度の研磨が要求される製品等の研磨に有効である。また、例えば、ハードディスク装置のハードディスク基板表面のテクスチャ加工への応用が挙げられる。また、例えば、半導体基板に銅配線を形成するダマシン工程で使用される化学的機械的研磨(CMP)の代替工程としての応用が期待できる。ダマシン工程とは、絶縁膜上の配線溝にバリア層と銅めっき層を形成した後、表面の不要な銅を取り除く工程である。本発明の磁性砥粒は、こうした応用に限定されず、本発明の磁性砥粒の機能を発揮できる各種の用途に広く適用可能である。   The magnetic abrasive grains of the present invention can be expected to be applied to precision machining of various workpieces by the magnetic polishing method. For example, precision abrasives such as super clean pipes used in next-generation semiconductors and manufacturing processes in the medical field, etc. It is effective for polishing products that require polishing and products that require high-precision polishing of a minute space such as in a pipe. In addition, for example, application to texture processing of a hard disk substrate surface of a hard disk device can be mentioned. Further, for example, application as an alternative process of chemical mechanical polishing (CMP) used in a damascene process for forming a copper wiring on a semiconductor substrate can be expected. The damascene process is a process of removing unnecessary copper on the surface after forming a barrier layer and a copper plating layer in a wiring groove on an insulating film. The magnetic abrasive grains of the present invention are not limited to such applications, and can be widely applied to various uses that can exhibit the functions of the magnetic abrasive grains of the present invention.

(無電解めっき方法及び活性炭用無電解めっき活性化剤)
本発明に係る無電解めっき方法及び活性炭用無電解めっき活性化剤は、上記磁性砥粒及びその製造方法の発明を完成させる過程で達成されたものである。この無電解めっき方法及び活性炭用無電解めっき活性化剤は、活性炭一般に適用されるものであり、活性炭の形状が粒子状であるか否かにかかわらず適用することができ、粒子であっても板であってもよく、特に限定されない。
(Electroless plating method and electroless plating activator for activated carbon)
The electroless plating method and the electroless plating activator for activated carbon according to the present invention are achieved in the process of completing the invention of the magnetic abrasive grains and the method for producing the same. The electroless plating method and the electroless plating activator for activated carbon are generally applied to activated carbon, and can be applied regardless of whether the shape of the activated carbon is particulate, It may be a plate and is not particularly limited.

すなわち、本発明の無電解めっき方法は、活性炭とNiSO/ピコリン酸溶液とを接触させた後、この活性炭を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭上にニッケル金属元素を形成して活性炭の活性化を行い、次いで、含ニッケル無電解めっきを行って、前記活性炭の表面に含ニッケル無電解めっき層を形成することを特徴とする。この発明は、上記本発明に係る磁性砥粒の製造方法を研究している過程で完成した発明である。この発明によれば、活性炭をNiSO/ピコリン酸溶液に浸漬した後、この活性炭を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭に付着したピコリン酸とニッケルとのキレート化アニオンがニッケル金属に還元すると共にピコリン酸が炭化する。こうして形成されたニッケル金属元素によって活性炭の活性化が行われ、次いで行われる含ニッケル無電解めっきにより、活性炭の表面に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層を形成することができる。 That is, in the electroless plating method of the present invention, activated carbon is brought into contact with a NiSO 4 / picolinic acid solution, and then the activated carbon is heated and dried in an inert atmosphere to form a nickel metal element on the activated carbon. The activated carbon is activated and then nickel-containing electroless plating is performed to form a nickel-containing electroless plating layer on the surface of the activated carbon. This invention has been completed in the course of researching the method for producing magnetic abrasive grains according to the present invention. According to the present invention, activated carbon is immersed in a NiSO 4 / picolinic acid solution, and then the activated carbon is heated and dried in an inert atmosphere, so that the chelating anion of picolinic acid and nickel attached to the activated carbon is nickel metal. And picolinic acid is carbonized. The activated carbon is activated by the nickel metal element thus formed, and a nickel-containing electroless plating layer having magnetism can be formed on the surface of the activated carbon by subsequent nickel-containing electroless plating.

また、本発明の活性炭用無電解めっき活性化剤は、NiSO/ピコリン酸溶液からなることを特徴とする。この発明によれば、活性炭用無電解めっき活性化剤としてNiSO/ピコリン酸溶液を適用すれば、活性炭上に無電解めっき層を形成することができる。 Moreover, the electroless plating activator for activated carbon of the present invention is characterized by comprising a NiSO 4 / picolinic acid solution. According to this invention, if a NiSO 4 / picolinic acid solution is applied as an electroless plating activator for activated carbon, an electroless plating layer can be formed on the activated carbon.

以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

(実施例1)
活性炭(三菱化学株式会社製、商品名:三菱ダイヤホープ008)を、微細粒に粉砕し、篩にかけ、200〜320メッシュのサイズの粉砕粒子を無電解めっきの原料基材として用いた。図1は、この実施例1において、上記の活性炭粒子を用いて磁性砥粒を製造する各工程を示したフローチャートである。
(Example 1)
Activated carbon (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: Mitsubishi Diamond Hope 008) was pulverized into fine particles, sieved, and pulverized particles having a size of 200 to 320 mesh were used as a raw material substrate for electroless plating. FIG. 1 is a flowchart showing each step of manufacturing magnetic abrasive grains using the activated carbon particles in Example 1.

まず、上記のように所定サイズとされた活性炭粒子を、攪拌した1M HCl水溶液中に室温(25℃±2℃。以下同じ。)にて24時間浸漬し、次いで、攪拌した脱イオン水中に室温にて24時間浸漬することにより洗浄した。その後、清浄化された活性炭粒子を、空気中、200℃で5時間乾燥させた。   First, the activated carbon particles having a predetermined size as described above are soaked in a stirred 1M HCl aqueous solution at room temperature (25 ° C. ± 2 ° C., the same applies hereinafter) for 24 hours, and then in stirred deionized water at room temperature. It was cleaned by dipping for 24 hours. Thereafter, the cleaned activated carbon particles were dried in air at 200 ° C. for 5 hours.

次いで、活性炭粒子の活性化のために、清浄化した活性炭粒子を、攪拌したNiSO/ピコリン酸溶液(モル比1:2.5、pH2.8〜3.0)中に、室温にて3時間浸した。その後、活性炭粒子を濾去し、余剰のNiSO及びピコリン酸溶液と分離した。次いで、処理された活性炭粒子は、窒素雰囲気下に700℃で2時間乾燥され、これによって、活性炭粒子に吸着したNiイオンを金属Niに還元し、吸着したピコリン酸を炭化した。 Next, for the activation of the activated carbon particles, the cleaned activated carbon particles are placed in a stirred NiSO 4 / picolinic acid solution (molar ratio 1: 2.5, pH 2.8-3.0) at room temperature 3. Soaked in time. Thereafter, the activated carbon particles were filtered off and separated from excess NiSO 4 and picolinic acid solution. Next, the treated activated carbon particles were dried at 700 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere, whereby Ni ions adsorbed on the activated carbon particles were reduced to metallic Ni, and the adsorbed picolinic acid was carbonized.

次いで、活性炭粒子へのニッケルめっきを、無電解めっき技術を用いて行った。めっき反応を維持するために、改良ドロッピングめっき法(Modified dropping plating method)を用いた。めっき浴は、当初、0.1M硫酸ニッケル(II)、0.025Mジメチルアミノボロン錯体(DMAB)、0.025Mグリシン、及び0.5M硫酸アンモニウムを含む、pH9.0の溶液300mlであり、浴温70℃で用いた。一方、0.2gの活性炭粒子を、20mlの0.255M DMAB水溶液中に超音波分散させた。次いで、活性炭粒子を分散させたDMAB溶液を400rpmの攪拌速度で機械的攪拌を行いながら、上記の最初のめっき浴中に添加した。30分間のめっきの後、0.255M濃度の還元剤(DMAB)を、めっき浴中へ30ml/hの速度で滴下した。さらに、30分間の経過後、ニッケルめっきされた活性炭粒子を濾去し、脱イオン水で洗浄し、そしてオーブンにて乾燥した。   Next, nickel plating on the activated carbon particles was performed using an electroless plating technique. In order to maintain the plating reaction, a modified dropping plating method was used. The plating bath is initially 300 ml of a pH 9.0 solution containing 0.1 M nickel (II) sulfate, 0.025 M dimethylaminoboron complex (DMAB), 0.025 M glycine, and 0.5 M ammonium sulfate, and the bath temperature Used at 70 ° C. Meanwhile, 0.2 g of activated carbon particles was ultrasonically dispersed in 20 ml of a 0.255 M DMAB aqueous solution. Next, the DMAB solution in which the activated carbon particles were dispersed was added to the first plating bath while performing mechanical stirring at a stirring speed of 400 rpm. After plating for 30 minutes, a reducing agent (DMAB) having a concentration of 0.255M was dropped into the plating bath at a rate of 30 ml / h. Further, after 30 minutes, the nickel-plated activated carbon particles were filtered off, washed with deionized water, and dried in an oven.

ニッケルめっきされた活性炭粒子を、X線回折装置(XRD)及び走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。得られた結果を図2及び図3にそれぞれ示す。なお、XRDは、Rint200/AFC−2Cを用いて測定し、また、SEM画像は、電界放射型走査電子顕微鏡(株式会社日立製作所製、S4500、加速電圧20.0kV)を用いて観察した。   The nickel-plated activated carbon particles were observed with an X-ray diffractometer (XRD) and a scanning electron microscope (SEM). The obtained results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. XRD was measured using Rint200 / AFC-2C, and SEM images were observed using a field emission scanning electron microscope (manufactured by Hitachi, Ltd., S4500, acceleration voltage 20.0 kV).

この実施例において、無電解めっきの最初の30分間は、活性炭の細孔が、析出するめっき層によって埋められるのみであった。この時点で無電解めっきを中止すると、活性炭の黒色は何ら顕著な変化をせず、また、この時点での活性炭の形態も、走査型電子顕微鏡写真の画像から何ら顕著な変化が見られなかった。還元剤であるDMABのめっき浴中への滴下による、さらに30分間の無電解めっき処理の後に、めっきされた活性炭粒子は金属光沢を放つようになった。図2の曲線3は、計1時間の無電解めっき処理後の活性炭粒子のXRDスペクトルを示すものであるが、2θ=25.2°での活性炭のグラファイトピークが消失し、代わりに、ニッケル堆積を表す2θ=44.6°でのピークが観察された。めっきされた活性炭粒子のXRDスペクトルは、活性炭の表面が完全に堆積物によって覆われたことを示唆するものである。   In this example, during the first 30 minutes of electroless plating, the pores of the activated carbon were only filled with the deposited plating layer. When the electroless plating was stopped at this point, the black color of the activated carbon did not change at all, and the shape of the activated carbon at this point also did not show any significant change from the scanning electron micrograph image. . After an additional 30 minutes of electroless plating treatment by dropping the reducing agent, DMAB, into the plating bath, the plated activated carbon particles became metallic. Curve 3 in FIG. 2 shows the XRD spectrum of the activated carbon particles after a total of 1 hour of electroless plating treatment, but the graphite peak of activated carbon at 2θ = 25.2 ° disappeared, instead of nickel deposition. A peak at 2θ = 44.6 ° representing The XRD spectrum of the plated activated carbon particles suggests that the surface of the activated carbon is completely covered by deposits.

活性炭表面上のめっきの完全性は、さらに、図3のSEM画像によっても証明される。めっき処理前(図3(a))及び処理後(図3(b))の活性炭の形態は、大きな違いがある。活性炭上のニッケルめっき層のランダムで多エッジ的な形態は、磁気研磨法における切歯として期待できるものであった。   The integrity of the plating on the activated carbon surface is further demonstrated by the SEM image of FIG. The form of the activated carbon before the plating treatment (FIG. 3A) and after the treatment (FIG. 3B) is greatly different. The random and multi-edge shape of the nickel plating layer on the activated carbon was expected as an incisor in the magnetic polishing method.

(実施例2)
実施例1において、めっき浴中の、0.1M硫酸ニッケル(II)、0.025Mジメチルアミノボロン(DMAB)、0.025Mグリシン、及び0.5M硫酸アンモニウムを含むpH9.0の溶液300mlに、平均粒径80nmのダイアモンド粉末(トーメイダイヤ株式会社製)を0.1mg添加する以外は、実施例1と同様にして、活性炭粒子へのめっき処理を行い、ニッケル−ダイアモンド複合体めっき活性炭粒子を得た。得られた複合体めっき活性炭粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。得られた結果を図3(c)に示す。図3に示す粒子形態の写真からは、ダイアモンド粉末の部位を判別できなかったが、図3(b)に示す実施例1で得られた粒子において、活性炭表面に形成されためっき層と同一の完全性が観察できた。
(Example 2)
In Example 1, 300 mL of a pH 9.0 solution containing 0.1 M nickel (II) sulfate, 0.025 M dimethylaminoboron (DMAB), 0.025 M glycine, and 0.5 M ammonium sulfate in a plating bath was averaged. The activated carbon particles were plated in the same manner as in Example 1 except that 0.1 mg of diamond powder having a particle size of 80 nm (manufactured by Tomei Diamond Co., Ltd.) was added to obtain nickel-diamond composite plated activated carbon particles. . The obtained composite plated activated carbon particles were observed with a scanning electron microscope (SEM). The obtained result is shown in FIG. Although the part of the diamond powder could not be discriminated from the photograph of the particle form shown in FIG. 3, in the particles obtained in Example 1 shown in FIG. 3 (b), the same plating layer formed on the activated carbon surface was used. Completeness could be observed.

(実施例3)
実施例1と同様に、0.1M硫酸ニッケル(II)、0.025Mジメチルアミノボロン(DMAB)、0.025Mグリシン、及び0.5M硫酸アンモニウムを含むpH9.0、の溶液にて、30分間めっき処理を行った後に、このめっき溶液に、平均粒径80nmのダイアモンド粉末(トーメイダイヤ株式会社製)を1mg添加する以外は、実施例1と同様にして、活性炭粒子のめっき処理を行い、ニッケル−ダイアモンド複合体めっき活性炭粒子を得た。得られた複合体めっき活性炭粒子は、実施例2において得られたものと同様に、活性炭表面に完全性のあるめっき層を有するものであった。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, plating was carried out for 30 minutes in a solution of pH 9.0 containing 0.1 M nickel (II) sulfate, 0.025 M dimethylaminoboron (DMAB), 0.025 M glycine, and 0.5 M ammonium sulfate. After the treatment, the activated carbon particles were plated in the same manner as in Example 1 except that 1 mg of diamond powder (Tomei Diamond Co., Ltd.) having an average particle size of 80 nm was added to the plating solution. Diamond composite plated activated carbon particles were obtained. The obtained composite-plated activated carbon particles had a complete plating layer on the surface of the activated carbon, similar to those obtained in Example 2.

(実施例4)
実施例1及び2において製造された磁性砥粒を用いて、磁気研磨処理を行った。試料として、表面粗さRaが0.273の純銅板を用い、10mm×10mmの区画をそれぞれ研磨加工した。実施例1で製造されたニッケル無電解めっき活性炭と加工用オイルとの混合物、あるいは実施例2で製造されたニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっき活性炭と加工用オイルとの混合物を、研磨用のスラリーとして用いた。研磨条件を表1に示す。
(Example 4)
Magnetic polishing was performed using the magnetic abrasive grains produced in Examples 1 and 2. A pure copper plate having a surface roughness Ra of 0.273 was used as a sample, and 10 mm × 10 mm sections were polished. A slurry for polishing the mixture of nickel electroless plating activated carbon produced in Example 1 and processing oil, or the mixture of nickel-diamond composite electroless plating activated carbon produced in Example 2 and processing oil Used as. Table 1 shows the polishing conditions.

Figure 2006176698
Figure 2006176698

研磨処理前後の試料の表面形態及び表面粗さは、VK−8500デジタルマイクロスコープ(キーエンス株式会社製)を用い、レーザ波長685nm、出力0.45mW及び解像度0.01μmの条件で測定した。   The surface morphology and surface roughness of the sample before and after the polishing treatment were measured using a VK-8500 digital microscope (manufactured by Keyence Corporation) under the conditions of a laser wavelength of 685 nm, an output of 0.45 mW, and a resolution of 0.01 μm.

図4は、それぞれ30分間のニッケル無電解めっき活性炭による研磨及びニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっき活性炭による研磨前後における、銅板試料表面の写真であり、図4(a)は未処理状態、図4(b)はニッケル無電解めっき活性炭での研磨処理後、図4(c)はニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっき活性炭での研磨処理後の状態を示すものである。ニッケル無電解めっき活性炭によって仕上げられた試料表面は、表面粗さRaが0.221となり、ニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっき活性炭によって仕上げられた試料表面は、表面粗さRaが0.05まで改善された。ニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっき活性炭によって30分間研磨することにより鏡面状表面を得ることができた。   FIG. 4 is a photograph of a copper plate sample surface before and after polishing with nickel electroless plating activated carbon for 30 minutes and before and after polishing with nickel-diamond composite electroless plating activated carbon, FIG. 4 (a) is an untreated state, FIG. (B) shows the state after the polishing treatment with nickel electroless plating activated carbon, and FIG. 4 (c) shows the state after the polishing treatment with nickel-diamond composite electroless plating activated carbon. The sample surface finished with nickel electroless plated activated carbon has a surface roughness Ra of 0.221, and the sample surface finished with nickel-diamond composite electroless plated activated carbon improves the surface roughness Ra to 0.05. It was done. A mirror-like surface could be obtained by polishing with nickel-diamond composite electroless plated activated carbon for 30 minutes.

本発明の磁性砥粒の製造方法の一実施例において、活性炭を用いて磁性砥粒を製造する各工程を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed each process which manufactures a magnetic abrasive grain using activated carbon in one Example of the manufacturing method of the magnetic abrasive grain of this invention. 本発明の磁性砥粒の製造方法の一実施例において得られたニッケルめっき活性炭粒子のXRDチャートであり、図中、曲線1はニッケル−ピコリン酸吸着後の活性炭粒子、曲線2はさらに還元処理後の活性炭粒子、曲線3はニッケルめっき活性炭粒子のXRDスペクトルである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an XRD chart of the nickel plating activated carbon particle obtained in one Example of the manufacturing method of the magnetic abrasive grain of this invention. Activated carbon particles, curve 3 is an XRD spectrum of nickel-plated activated carbon particles. (a)は本発明の磁性砥粒の製造方法の一実施例において用いた活性炭の未処理状態の走査電子顕微鏡写真(倍率2,300倍)、(b)はこの活性炭にニッケル無電解めっきした状態の走査電子顕微鏡写真(倍率2,300倍)、(c)はこの活性炭にニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっきした状態の走査電子顕微鏡写真(倍率2,300倍)である。(A) is a scanning electron micrograph of untreated activated carbon used in one embodiment of the method for producing magnetic abrasive grains of the present invention (magnification 2,300 times), and (b) is nickel electroless plating on this activated carbon. A scanning electron micrograph of the state (magnification 2,300 times) and (c) are scanning electron micrographs (magnification 2,300 times) of the activated carbon obtained by electroless plating of the nickel-diamond complex. ニッケル無電解めっき活性炭による研磨及びニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっき活性炭による研磨前後における、銅板試料表面の写真であり、(a)は未処理状態、(b)はニッケル無電解めっき活性炭での研磨処理後、(c)はニッケル−ダイアモンド複合体無電解めっき活性炭での研磨処理後の状態を示すものである。It is a photograph of the surface of a copper plate sample before and after polishing with nickel electroless plating activated carbon and with nickel-diamond composite electroless plating activated carbon, (a) is an untreated state, (b) is polishing with nickel electroless plating activated carbon. After the treatment, (c) shows the state after the polishing treatment with the nickel-diamond composite electroless plated activated carbon.

Claims (7)

活性炭粒子上に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層が形成されていることを特徴とする磁性砥粒。   A magnetic abrasive comprising a magnetic nickel-containing electroless plating layer formed on activated carbon particles. 前記含ニッケル無電解めっき層が、無電解ニッケル−ボロンめっき層、又は無電解ニッケル−ボロン−ダイアモンド複合体めっき層であることを特徴とする請求項1に記載の磁性砥粒。   The magnetic abrasive grains according to claim 1, wherein the nickel-containing electroless plating layer is an electroless nickel-boron plating layer or an electroless nickel-boron-diamond composite plating layer. 活性炭粒子の平均粒径が20〜60μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁性砥粒。   3. The magnetic abrasive according to claim 1, wherein the activated carbon particles have an average particle diameter of 20 to 60 μm. 前記含ニッケル無電解めっき層の膜厚が10〜100nmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁性砥粒。   The magnetic abrasive according to claim 1 or 2, wherein the nickel-containing electroless plating layer has a thickness of 10 to 100 nm. 活性炭粒子をNiSO/ピコリン酸溶液に浸漬した後、この活性炭粒子を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭粒子上にニッケル金属元素を形成して活性炭粒子の活性化を行い、次いで、含ニッケル無電解めっきを行って、前記活性炭粒子の表面に磁性を有する含ニッケル無電解めっき層を形成することを特徴とする磁性砥粒の製造方法。 After immersing the activated carbon particles in a NiSO 4 / picolinic acid solution, the activated carbon particles are heated and dried in an inert atmosphere to form nickel metal elements on the activated carbon particles to activate the activated carbon particles, A method for producing magnetic abrasive grains, wherein nickel-containing electroless plating is performed to form a nickel-containing electroless plating layer having magnetism on the surface of the activated carbon particles. 活性炭とNiSO/ピコリン酸溶液とを接触させた後、この活性炭を不活性雰囲気下にて加熱乾燥することにより、活性炭上にニッケル金属元素を形成して活性炭の活性化を行い、次いで、含ニッケル無電解めっきを行って、前記活性炭の表面に含ニッケル無電解めっき層を形成することを特徴とする無電解めっき方法。 After contacting the activated carbon with the NiSO 4 / picolinic acid solution, the activated carbon is heated and dried in an inert atmosphere to form a nickel metal element on the activated carbon to activate the activated carbon. An electroless plating method, wherein nickel electroless plating is performed to form a nickel-containing electroless plating layer on the surface of the activated carbon. NiSO/ピコリン酸溶液からなることを特徴とする活性炭用無電解めっき活性化剤。 An electroless plating activator for activated carbon, comprising an NiSO 4 / picolinic acid solution.
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