JP2008105169A - Paste material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁界の作用により連動させることで非接触の表面処理を行うためのペースト材料に関するもので、金属材料,樹脂材料等の表面に対して研磨,洗浄等の表面処理をするのに適したペースト材料に関する。 The present invention relates to a paste material for performing non-contact surface treatment by interlocking with the action of a magnetic field, and is suitable for surface treatment such as polishing and cleaning on the surface of a metal material, a resin material, etc. Paste material.
研磨対象の表面を精密研磨するための研磨技術として、例えばラッピング,CMP(Chemical Mechanical Polishing),フロートポリッシングなどの加工方法がよく知られている。 As polishing techniques for precisely polishing the surface to be polished, processing methods such as lapping, CMP (Chemical Mechanical Polishing), and float polishing are well known.
また、磁気を利用した仕上げ研磨として、磁性流体(MF:Magnetic Fluid)や磁気粘性流体(MRF:Magneto Rheological Fluid)を使用する研磨技術が知られており、MFやMRFを研磨粒子と混合させ、磁界により混合液を運動させることで研磨を行っている。 Also, as a final polishing using magnetism, a polishing technique using a magnetic fluid (MF) or a magnetorheological fluid (MRF) is known, and MF or MRF is mixed with abrasive particles. Polishing is performed by moving the liquid mixture by a magnetic field.
この磁気研磨液(ペースト材料)は、MFやMRFに研磨粒子を混合させて形成される。そして、その磁気研磨液を磁界発生源である永久磁石を備えた研磨バイトの周りに付着させると、磁気吸引力によりMFやMRF中の強磁性粒子(例えば、鉄粒子),マグネタイト粒子が、多数凝集して磁気クラスタを形成する。この磁気クラスタは、磁束に沿うので研磨対象に対立して針状に多数が立ち並ぶ態様を採る。よって、磁気研磨液が研磨バイトに付着して磁気ブラシとなる。 This magnetic polishing liquid (paste material) is formed by mixing abrasive particles with MF or MRF. When the magnetic polishing liquid is attached around a polishing tool provided with a permanent magnet as a magnetic field generation source, a large number of ferromagnetic particles (for example, iron particles) and magnetite particles in MF and MRF are generated by magnetic attraction. Aggregates to form magnetic clusters. Since this magnetic cluster follows the magnetic flux, it takes a form in which a large number of needles are arranged in opposition to the object to be polished. Therefore, the magnetic polishing liquid adheres to the polishing bite to form a magnetic brush.
そして、磁気ブラシ或いは研磨対象が回転動作することにより、両者間の相対運動により磁気ブラシが研磨対象の表面を接触した状態で移動する。その結果、研磨対象の表面の凹凸を研磨粒子を伴う磁気ブラシが研磨し、より平滑な表面が得られ、非接触の流体研磨(表面処理)が行なわれる。 Then, when the magnetic brush or the object to be polished rotates, the magnetic brush moves in a state of contacting the surface of the object to be polished by relative movement between them. As a result, the unevenness of the surface to be polished is polished by a magnetic brush with abrasive particles, a smoother surface is obtained, and non-contact fluid polishing (surface treatment) is performed.
このような磁界の作用により非接触の流体研磨を行なうための磁気研磨液に関する技術としては、例えば、特許文献1に開示された発明がある。この特許文献1には、溶媒中に強磁性粒子、ケロシン等を混合した複合流体に、非磁性の研磨粒子を混合させ、さらに増粘剤としてαセルロース等を混合させた磁気研磨液が開示されている。
As a technique related to a magnetic polishing liquid for performing non-contact fluid polishing by the action of such a magnetic field, for example, there is an invention disclosed in
しかしながら、そうした従来の磁気研磨の技術では以下に示すような問題がある。MFによる磁気研磨では、磁界を作用させた際に磁性粒子の固定が弱く、研磨効率が低いため長時間の磁気研磨が必要になる。また、MFは粒子径10nm程度の磁性粒子を均一に分散させたものであるため、研磨加工後の洗浄が困難であり、微小な隙間に磁性粒子がつまってしまい、除去できなくなる問題が起きる。 However, such conventional magnetic polishing techniques have the following problems. Magnetic polishing by MF requires a long time magnetic polishing because magnetic particles are weakly fixed when a magnetic field is applied and polishing efficiency is low. Further, since MF is obtained by uniformly dispersing magnetic particles having a particle diameter of about 10 nm, it is difficult to clean after polishing, and magnetic particles are clogged in minute gaps and cannot be removed.
MRFによる研磨は、強磁性の磁性粒子が磁界により針状に強く固定し、いわゆる磁気クラスタをなし、この磁気クラスタにより研磨粒子が研磨面に押し付けられることで研磨を行うが、磁気クラスタの制御が難しく、研磨対象の表面に深いスクラッチ痕ができ易く、精細な仕上げ加工への適用に改善の余地がある。 In the polishing by MRF, ferromagnetic magnetic particles are strongly fixed in a needle shape by a magnetic field to form a so-called magnetic cluster, and polishing is performed by pressing the abrasive particles against the polishing surface by this magnetic cluster. Difficult, deep scratch marks are easily formed on the surface to be polished, and there is room for improvement in application to fine finishing.
さらに磁気研磨液を構成する研磨粒子は、一般にアルミナ等の非磁性粒子が用いられている。この非磁性粒子の一部は、研磨バイトの磁石による外部磁界の影響で磁気クラスタにトラップされず、磁気ブラシから染み出してしまう。そのため、加工面を汚染させたり、研磨効率の低下を招く等の問題を有する。 Further, non-magnetic particles such as alumina are generally used as the abrasive particles constituting the magnetic polishing liquid. Some of the nonmagnetic particles are not trapped in the magnetic cluster due to the influence of the external magnetic field generated by the magnet of the polishing tool, and ooze out from the magnetic brush. Therefore, there are problems such as contamination of the processed surface and reduction in polishing efficiency.
また、特許文献1に開示されたαセルロース等の増粘剤は、磁気クラスタを保持するように作用するものであり、その結果、多数の研磨粒子が研磨対象の表面に接触できる状態を促進し、研磨を高効率に行なうために用いられている。
Further, the thickener such as α-cellulose disclosed in
ところで、溶媒として水を用いた場合、可燃性が無く防爆構造や局所排気の設備をとる必要が無く、設備コストが低減化されると共に、環境安全性の面からも好ましい。しかし、特許文献1で用いられたαセルロース等の増粘剤は水に溶解するため使用できないという問題を有する。
By the way, when water is used as a solvent, it is not flammable and it is not necessary to provide an explosion-proof structure or local exhaust equipment, which is preferable from the viewpoint of environmental safety as well as reducing the equipment cost. However, the thickener such as α-cellulose used in
また、本発明者らは、先に、特願2006−159529にて、「磁性粒子と、アルミナ等の非磁性粒子の研磨粒子と、溶媒である水と、水に溶解しない樹脂粒子と、の4成分を含む磁気研磨液」を提案した。そして、樹脂粒子の具体例として、ポリメチルメタクリレートを例示した。 In addition, the present inventors previously described, in Japanese Patent Application No. 2006-159529, “magnetic particles, abrasive particles of nonmagnetic particles such as alumina, water as a solvent, and resin particles that are not soluble in water. A magnetic polishing solution containing four components was proposed. And polymethylmethacrylate was illustrated as a specific example of the resin particle.
この先願に係る発明では、磁界を作用させた際は、磁性粒子が互いに吸着しあうが、このとき、磁性粒子の間に水に不溶性の樹脂粒子が存在している。よって、研磨バイトの運動に連動する際は、樹脂粒子が弾性変形するため、流体研磨における加工の圧力が低減し、スクラッチが起こりにくくなる。つまり、樹脂粒子は、弾性部材の機能を発現する。 In the invention according to this prior application, when a magnetic field is applied, the magnetic particles adsorb each other. At this time, there are resin particles insoluble in water between the magnetic particles. Therefore, since the resin particles are elastically deformed when interlocking with the movement of the polishing tool, the processing pressure in fluid polishing is reduced, and scratches are less likely to occur. That is, the resin particle expresses the function of the elastic member.
また、樹脂粒子は分散して各組成の間に挟まった状態で存在するため、磁性粒子の集合体(磁気クラスタ)は、全体的に膨らみを持つ態様となる。樹脂粒子は、磁気クラスタ全体のかさを増すスペーサ部材の機能を発現することになる。従って、磁気クラスタは、磁界発生源からの張り出しが大きくなり、研磨対象に対して研磨バイトの間隔を広く設定することができ、磁気研磨の利便性が増す。 Further, since the resin particles are dispersed and sandwiched between the respective compositions, the aggregate of magnetic particles (magnetic cluster) has an overall bulge. The resin particles express the function of a spacer member that increases the bulk of the entire magnetic cluster. Therefore, the magnetic cluster has a large protrusion from the magnetic field generation source, and the interval between the polishing tools can be set wide with respect to the object to be polished, thereby increasing the convenience of magnetic polishing.
この場合、樹脂粒子は溶媒に溶解しない樹脂材料から形成するため、その溶媒である水との干渉が無く、研磨能力を良好に得ることができる。 In this case, since the resin particles are formed from a resin material that does not dissolve in the solvent, there is no interference with water as the solvent, and a good polishing ability can be obtained.
よって、上記の先願の発明では、上記の各効果により、高度に精密な表面研磨が行なえ、樹脂等が混在することからブラシとしては弾性があって柔らかいという特性を有することになる。 Therefore, in the above-mentioned invention of the prior application, highly precise surface polishing can be performed by the above-mentioned effects, and since the resin or the like is mixed, the brush has elasticity and is soft.
このように、先願発明では、ある点から見るとすばらしい磁気研磨液を提供することができた。そして、PMMA等の樹脂粒子を混合した磁気研磨液の場合、仕上げ研磨としての効果は非常に研磨効率が高いが、例えば、表面粗さRy=5μm以上の比較的粗い研磨対象物に対する研磨は、時間がかかってしまう。これは、樹脂等を混在させることでブラシ自体が弾性があり、柔らかいためと思われる。 As described above, the invention of the prior application was able to provide an excellent magnetic polishing liquid from a certain point. And, in the case of a magnetic polishing liquid in which resin particles such as PMMA are mixed, the effect as final polishing is very high in polishing efficiency. For example, polishing on a relatively rough polishing object having a surface roughness Ry = 5 μm or more It takes time. This seems to be because the brush itself is elastic and soft by mixing resin or the like.
さらに、非磁性粒子の一部は、研磨バイトの磁石による外部磁界及び研磨バイトの回転運動による遠心力の影響で、磁気クラスタにトラップされず、磁気ブラシから染み出してしまうという問題も生じる。その結果、磁気ブラシから染み出しにより非磁性粒子が研磨対象の加工面を汚染させることになり、また、染み出しによる非磁性粒子である研磨粒子の量の低下に伴う研磨効率の低下を招く。さらに、樹脂成分を入れることで、磁性粒子の体積割合が低下するため、磁界による保持力が低下し、研磨効率が低下するという問題を有する。 Furthermore, a part of the non-magnetic particles is not trapped in the magnetic cluster due to the influence of the external magnetic field generated by the magnet of the polishing tool and the centrifugal force generated by the rotational movement of the polishing tool. As a result, the non-magnetic particles contaminate the processed surface to be polished by oozing out from the magnetic brush, and the polishing efficiency is reduced due to the decrease in the amount of abrasive particles that are non-magnetic particles due to oozing out. Furthermore, since the volume ratio of the magnetic particles is reduced by adding the resin component, there is a problem that the holding power by the magnetic field is reduced and the polishing efficiency is reduced.
図1は、従来のアルミナ等の非磁性粒子を研磨粒子42として用いた場合の磁気研磨システムを模式的に示した図である。磁性粒子41,非磁性粒子42並びに溶媒44を有する磁気研磨液が、磁気吸引力により磁気クラスタを形成して永久磁石20を有する研磨バイト2に付着している。図示するように、非磁性粒子42よりも磁性粒子41の方が強く永久磁石20に引き寄せられるとともに、研磨バイトの回転動作による遠心力の影響があることから、研磨粒子42が磁気クラスタの外側に位置し、また、非磁性粒子である研磨粒子42の一部が押し出され磁気ブラシから染み出しによる非磁性粒子となる。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a conventional magnetic polishing system in which nonmagnetic particles such as alumina are used as
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、研磨等の処理効率の良いペースト材料を提供することにあり、さらに他の目的は、今まで自動研磨方式では研磨できなかった樹脂材料も研磨可能にすることにある。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a paste material having a high processing efficiency such as polishing, and still another object is a resin material that could not be polished by an automatic polishing method until now. It is also possible to polish.
上記した目的を達成するために、本発明に係るペースト材料は、表面処理を行うために、処理対象物と非接触に対面する磁界発生源の周辺に存在させ、磁場の作用により連動させるペースト材料であって、少なくとも磁気クラスタを形成するための磁性粒子と、磁性を有する処理粒子と、溶媒とを含む、ようにした。 In order to achieve the above-described object, the paste material according to the present invention is present in the vicinity of a magnetic field generation source facing the object to be processed in a non-contact manner for surface treatment, and is interlocked by the action of the magnetic field. However, at least magnetic particles for forming magnetic clusters, treated particles having magnetism, and a solvent are included.
表面処理は、例えば、研磨処理や洗浄処理などがある。研磨処理とした場合、ペースト材料は、流体研磨を行うために、研磨対象と非接触に対面する研磨バイトの周辺に存在させ、磁場の作用により連動させる磁気研磨液(ペースト材料)であって、少なくとも磁気クラスタを形成するための磁性粒子と、磁性を有する研磨粒子と、溶媒とを含むように構成することもできる。 Examples of the surface treatment include polishing treatment and cleaning treatment. In the case of the polishing process, the paste material is a magnetic polishing liquid (paste material) that is present around the polishing bite that faces non-contact with the object to be polished in order to perform fluid polishing, and is interlocked by the action of a magnetic field, It can also be configured to include at least magnetic particles for forming magnetic clusters, abrasive particles having magnetism, and a solvent.
そして、前記処理粒子は、フェライト粒子とすることができる。また、前記処理粒子は、原料造粒粉の加圧成形体を焼結させたものを機械的な力で粉砕したフェライト粒子、もしくは、原料造粒分を成型することなく焼成したフェライト粒子を用いても良い。 The treated particles can be ferrite particles. In addition, the treated particles are ferrite particles obtained by sintering a pressure-molded body of raw material granulated powder and mechanically pulverized, or ferrite particles fired without forming the raw material granulated portion. May be.
「機械的な力で粉砕」は、加圧して砕くことで、例えば、粉砕機や、クラッシャーや、ボールミルなどを用いて粉砕することを言う。フェライトは、例えばMnZn系を用いることができるが、それ以外のものでも良い。 “Crushing with mechanical force” means crushing by pressurization, for example, using a pulverizer, a crusher, a ball mill or the like. For example, MnZn-based ferrite can be used, but other ferrites may be used.
処理粒子は、飽和磁化(Bs)が100mT以上とするとよい。また、前記磁性粒子は体積磁化において7kG以上の飽和磁化を有する磁性材料から形成するとよい。さらに、溶媒は水であり、前記磁性粒子はコバルト(粉)とするとよい。 The treated particles may have a saturation magnetization (Bs) of 100 mT or more. The magnetic particles may be formed of a magnetic material having a saturation magnetization of 7 kG or more in volume magnetization. Furthermore, the solvent may be water, and the magnetic particles may be cobalt (powder).
溶媒が水の場合は、磁性粒子はコバルト(粉)、センダスト(登録商標)等を用いることができる。また、溶媒が有機溶媒の場合は、磁性粒子は鉄(粉)、コバルト、センダスト(登録商標)等を用いることができる。 When the solvent is water, cobalt (powder), Sendust (registered trademark), or the like can be used as the magnetic particles. When the solvent is an organic solvent, the magnetic particles may be iron (powder), cobalt, Sendust (registered trademark), or the like.
また、溶媒を水とした場合、乾燥抑制および分散状態の安定性を向上させる添加物としてグリセリン等の多価アルコールを加えるとよい。また、ペースト材料には、処理対象(研磨対象)や処理装置(研磨装置)などへの錆を抑制する防錆剤を混合することがよい。さらに、磁性粒子は水に対して酸化耐性を有する磁性材料から形成することがよい。 When the solvent is water, a polyhydric alcohol such as glycerin may be added as an additive for improving drying suppression and dispersion stability. Moreover, it is good to mix the rust preventive which suppresses the rust to a process target (polishing object), a processing apparatus (polishing apparatus), etc. with paste material. Furthermore, the magnetic particles are preferably formed from a magnetic material having oxidation resistance to water.
一方、前記溶媒は有機溶媒であり、前記磁性粒子は鉄としてもよい。さらに、前記溶媒は油脂であり、前記磁性粒子は鉄としてもよい。特に研磨対象がアルミの場合、油脂を使用することで低公害化を図ることができる。 Meanwhile, the solvent may be an organic solvent, and the magnetic particles may be iron. Further, the solvent may be oil and fat, and the magnetic particles may be iron. In particular, when the object to be polished is aluminum, it is possible to reduce pollution by using oils and fats.
また、前記磁性粒子は、非球形粒子とするとよい。磁性粒子(磁性粉)を非球形粒子とすると、空間を持った凝集体を形成し、水を吸収しやすい状態となる。その結果、磁性粒子が沈殿しにくくなり、分散安定性の高い研磨液となる。 The magnetic particles may be non-spherical particles. When the magnetic particles (magnetic powder) are non-spherical particles, agglomerates having spaces are formed and water is easily absorbed. As a result, the magnetic particles are hardly precipitated and a polishing liquid with high dispersion stability is obtained.
さらにまた、前記溶媒中に、その溶媒に対して不溶解性な低融点樹脂を均一に混合させるようにするとよい。このとき、前記溶媒は、植物油脂とするとよい。低融点樹脂は、例えば100℃以下程度のものとする。これは、融点が100℃程度の樹脂の分子量は、1000程度であるが、融点が120℃程度の樹脂の分子量は10000程度となり、硬くなる。そして、100℃を越えた温度付近で、分子量が急激に増加する分岐点となる。そのため、係る増加する前の100℃以下の樹脂が低融点樹脂といえる。 Furthermore, a low melting point resin that is insoluble in the solvent may be mixed uniformly in the solvent. At this time, the solvent may be vegetable oil. The low melting point resin is, for example, about 100 ° C. or less. This is because the resin having a melting point of about 100 ° C. has a molecular weight of about 1000, but the resin having a melting point of about 120 ° C. has a molecular weight of about 10,000 and becomes hard. And it becomes a branching point where the molecular weight rapidly increases near the temperature exceeding 100 ° C. Therefore, it can be said that the resin of 100 ° C. or less before the increase is a low melting point resin.
そして、より好ましくは、前記低融点樹脂の融点が40℃以上から80℃以下とすることである。これは、樹脂粒子は、融点が低すぎると環境温度の変化により液体化してフェライト粒子の沈降を引き起こすため下限は40℃以上が好ましい。しかし、高温すぎると硬くなり、溶媒との相溶性が低下するため上限は80℃以下がよい。 More preferably, the melting point of the low melting point resin is 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. When the melting point of the resin particles is too low, the lower limit is preferably 40 ° C. or more because the resin particles are liquefied due to changes in the environmental temperature and cause precipitation of the ferrite particles. However, if the temperature is too high, it becomes hard and the compatibility with the solvent decreases, so the upper limit is preferably 80 ° C. or lower.
前記処理粒子は、角部を有する形状とするとよい。このように、粒子形状に角部を持たせるには、焼結体を機械力により粉砕した粒子を使用するとよい。角部を有することで、研磨力等が向上する。 The treated particles may have a corner shape. Thus, in order to give a corner | angular part to a particle shape, it is good to use the particle | grains which grind | pulverized the sintered compact with the mechanical force. By having the corners, the polishing power and the like are improved.
本発明では、処理粒子(研磨粒子)を磁性を有する処理粒子とした。そのため、処理粒子自体も磁界発生源(バイトの永久磁石等)に引き寄せられて磁性粒子に押し出されることがなく、また磁界発生源(研磨バイト)の回転動作による遠心力で処理粒子が磁気クラスタの外側に押し出させることもない。その結果、処理粒子は磁気クラスタに確実にトラップされ、磁気ブラシから染み出ることが抑制される。よって、研磨効率が向上する。 In the present invention, the treated particles (abrasive particles) are treated particles having magnetism. Therefore, the processed particles themselves are not attracted to and pushed out by the magnetic field source (such as the permanent magnet of the bite), and the processed particles are separated from the magnetic cluster by the centrifugal force generated by the rotation of the magnetic field source (polishing bite). It does not push outward. As a result, the treated particles are reliably trapped in the magnetic cluster and suppressed from oozing out of the magnetic brush. Therefore, polishing efficiency is improved.
処理粒子の飽和磁化(Bs)が100mT未満になると、研磨に時間がかかったり、研磨前の表面荒さが粗いと研磨できなくなる。よって、処理粒子の飽和磁化(Bs)が100mT以上とするのがよい。もちろん、100mT未満でも研磨は可能であるため、100mT以上が必須の要件ではない。 When the saturation magnetization (Bs) of the treated particles is less than 100 mT, it takes time to polish, or if the surface roughness before polishing is rough, polishing becomes impossible. Therefore, the saturation magnetization (Bs) of the treated particles is preferably 100 mT or more. Of course, since polishing is possible even if it is less than 100 mT, 100 mT or more is not an essential requirement.
磁性粒子は水に対して酸化耐性を有する磁性材料から形成し、磁性材料は体積磁化において7kG以上の飽和磁化を有する磁性材料とした場合、ペースト材料(磁気研磨液)の処理特性(研磨特性)の劣化を防ぐことができ、研磨能力が高く得られる。 When the magnetic particles are made of a magnetic material that has oxidation resistance to water, and the magnetic material is a magnetic material having a saturation magnetization of 7 kG or more in volume magnetization, the processing characteristics (polishing characteristics) of the paste material (magnetic polishing liquid) It is possible to prevent the deterioration of the film and to obtain a high polishing ability.
溶媒として水を使用した場合、可燃性がなく防爆構造や局所排気の設備をとる必要が無く、設備コストが低減化されると共に、環境安全性の面からも好ましい。さらに、樹脂粒子を加えた場合には、磁場を作用させた際は磁性粒子が互いに吸着し合い、このとき、磁性粒子の間に水に不溶性の樹脂粒子が存在している。そして、研磨バイト等の磁界発生源の運動に連動する際は、樹脂粒子が弾性を示して変形する動きとなるため、流体研磨における加工の圧力が低減し、樹脂粒子は弾性部材の機能を発現する。その結果、スクラッチが起こりにくくなる。 When water is used as a solvent, it is not flammable and it is not necessary to provide an explosion-proof structure or local exhaust equipment, which is preferable from the viewpoint of environmental safety as well as reducing equipment costs. Further, when resin particles are added, the magnetic particles are mutually adsorbed when a magnetic field is applied, and at this time, resin particles that are insoluble in water exist between the magnetic particles. When interlocking with the movement of a magnetic field generating source such as a polishing tool, the resin particles become elastic and deformed, so the processing pressure in fluid polishing is reduced and the resin particles exhibit the function of an elastic member. To do. As a result, scratches are less likely to occur.
この樹脂粒子は分散して各組成の間に挟まった状態に存在し、磁性粒子の集合体(磁気クラスタ)は全体的に膨らみを持つことになる。つまり、樹脂粒子は磁気クラスタ全体のかさを増すスペーサ部材の機能を発現する。したがって、磁気クラスタは磁界発生源側からの張り出しが大きくなり、研磨対象に対して研磨バイトの間隔を広く設定することができ、磁気研磨の利便性が増す。この場合、樹脂粒子は溶媒に溶解しない樹脂材料から形成するので、その溶媒である水との干渉がなく、研磨能力を良好に得ることができ、高度に精密な表面研磨が行える。なお、従来一般に用いられたαセルロースは水に溶解するため、使用できない。 The resin particles are dispersed and sandwiched between the respective compositions, and the aggregate (magnetic cluster) of the magnetic particles is swollen as a whole. That is, the resin particles exhibit the function of a spacer member that increases the bulk of the entire magnetic cluster. Therefore, the magnetic cluster has a large protrusion from the magnetic field generation source side, and the interval between the polishing tools can be set wide with respect to the object to be polished, thereby increasing the convenience of magnetic polishing. In this case, since the resin particles are formed from a resin material that does not dissolve in the solvent, there is no interference with water as the solvent, the polishing ability can be obtained well, and highly accurate surface polishing can be performed. It should be noted that α cellulose which has been generally used in the past cannot be used because it dissolves in water.
添加剤としてグリセリン等の多価アルコールを加えた場合、蒸発を抑制することができ、分散状態の安定性を向上できる。また、防錆剤を添加するので研磨対象や研磨装置の錆を防止できる。 When a polyhydric alcohol such as glycerin is added as an additive, evaporation can be suppressed and the stability of the dispersed state can be improved. Moreover, since a rust inhibitor is added, rusting of the polishing object and the polishing apparatus can be prevented.
また前記樹脂粒子とは異なり、溶媒中に当該溶媒に不溶解な低融点樹脂を混合するようにした場合、樹脂粒子と溶媒とが、相溶性により形状を維持しつつ応力による流動性のあるものとすることができる。外力が作用しない無応力となる際は、低融点樹脂が、溶媒中のフェライト粒子を保持するので沈降を抑えることができる。また、仮に沈殿したとしても、混合が容易に行なえる。そして、外力の作用時には溶媒の流動性により流動することができる。よって、このペースト材料を研磨処理等に用いた場合、粘度上昇による研磨力の低下を防止することができる。 In addition, unlike the resin particles, when a low melting point resin that is insoluble in the solvent is mixed in the solvent, the resin particles and the solvent are fluid due to stress while maintaining the shape by compatibility. It can be. When there is no stress at which no external force acts, the low melting point resin holds the ferrite particles in the solvent, so that sedimentation can be suppressed. Moreover, even if it precipitates, mixing can be performed easily. And when an external force is applied, it can flow due to the fluidity of the solvent. Therefore, when this paste material is used for polishing treatment or the like, it is possible to prevent a reduction in polishing power due to an increase in viscosity.
低融点樹脂を少量だけ混合した場合、フェライト粒子と溶媒の分離を引き起こすが、フェライト粒子の間に樹脂粒子が存在するため分散性はよくなり、混合が容易になるので少量の混合であっても有効である。この低融点樹脂の混合量は、当該樹脂粒子の融点,粒子径および磁気研磨液の形状維持度,粘度に応じて決定することになる。 When only a small amount of low melting point resin is mixed, it causes separation of ferrite particles and solvent. However, since resin particles exist between ferrite particles, dispersibility is improved and mixing is facilitated. It is valid. The mixing amount of the low melting point resin is determined according to the melting point, the particle diameter, the shape maintenance degree of the magnetic polishing liquid, and the viscosity of the resin particles.
低融点樹脂の融点は、例えば100℃以下程度のものとする。これは、融点が100℃程度の樹脂の分子量は、1000程度であるが、融点が120℃程度の樹脂の分子量は10000程度となり、硬くなる。そして、100℃を越えた温度付近で、分子量が急激に増加する分岐点となる。そのため、係る増加する前の100℃以下の樹脂が低融点の樹脂といえる。 The melting point of the low melting point resin is, for example, about 100 ° C. or less. This is because the resin having a melting point of about 100 ° C. has a molecular weight of about 1000, but the resin having a melting point of about 120 ° C. has a molecular weight of about 10,000 and becomes hard. And it becomes a branching point where the molecular weight rapidly increases near the temperature exceeding 100 ° C. Therefore, it can be said that the resin at 100 ° C. or less before the increase is a low melting point resin.
さらに、低融点樹脂は、融点が低すぎると環境温度の変化により液体化してフェライト粒子の沈降を引き起こすため融点は40℃以上が好ましい。しかし、高温すぎると硬くなり、溶媒との相溶性が低下するため上限は80℃以下がよい。植物油脂に溶解しない樹脂材料としては、例えばポリエチレン、ポリスチレンなどがある。なお、前記樹脂粒子と低融点樹脂は、作用・効果とも異なるものである。 Furthermore, if the melting point of the low melting point resin is too low, the melting point is preferably 40 ° C. or higher because the low melting point resin liquefies due to changes in the environmental temperature and causes precipitation of ferrite particles. However, if the temperature is too high, it becomes hard and the compatibility with the solvent decreases, so the upper limit is preferably 80 ° C. or lower. Examples of resin materials that do not dissolve in vegetable oils include polyethylene and polystyrene. The resin particles and the low melting point resin are different from each other in action and effect.
本発明に係るペースト材料では、処理粒子がしみ出ることが無く研磨効率が良好となる。さらに、研磨対象の表面を汚染することなく研磨できる。従来は、非磁性の研磨粒子を磁気クラスタに保持するために樹脂等を添加することを必須の構成としていたが、本発明では、磁性を有する処理粒子を用いることで、処理粒子そのものが磁気クラスタを形成する効果を発揮することになる。また、処理粒子自体に磁性を持たせることで、磁気バイト等の磁界発生源につく磁気ブラシの付着度が高くなり、磁界発生源(処理バイト)の動きに合わせて磁気ブラシの動きが改善されることからも、研磨効率が高くなる。 In the paste material according to the present invention, the processing particles do not ooze out and the polishing efficiency is improved. Furthermore, it can grind | polish without contaminating the surface of grinding | polishing object. Conventionally, it has been essential to add a resin or the like in order to hold non-magnetic abrasive particles in a magnetic cluster. However, in the present invention, by using treated particles having magnetism, the treated particles themselves become magnetic clusters. The effect which forms is exhibited. In addition, by making the treated particles themselves magnetic, the adhesion of the magnetic brush to the magnetic field generating source such as a magnetic bite is increased, and the movement of the magnetic brush is improved in accordance with the movement of the magnetic field generating source (processing bite). This also increases the polishing efficiency.
さらに、磁性を有する処理粒子として、フェライト粒子を用いた場合、粗い加工面を研磨する点で効果がある。 Further, when ferrite particles are used as the treatment particles having magnetism, there is an effect in that a rough processed surface is polished.
図2は本発明の好適な一実施の形態を示している。本実施形態では、ペースト材料をいわゆる磁気研磨に使用する。本形態において、磁気研磨を行う構成には磁界発生源(20)を有する研磨バイト2を備え、研磨対象1はy軸ステージ3に固定し、その研磨対象1に対して研磨バイト2が非接触に対面する配置とし、研磨対象1との間に磁気研磨液4を存在させて当該磁気研磨液4には研磨粒子を混合しておき、研磨バイト2にはこれと連係させた駆動手段5を起動することにより所定の運動動作を行わせ、そしてy軸ステージ3を起動することにより研磨対象1にはy軸について所定の運動動作を行わせ、磁気研磨液4に生成した磁気クラスタにより流体研磨を行うようになっている。
FIG. 2 shows a preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, the paste material is used for so-called magnetic polishing. In this embodiment, the configuration for performing magnetic polishing includes a polishing
研磨バイト2は、先端に永久磁石20を設けて磁界の発生源としている。磁界発生源としては永久磁石20に限らず、例えば電磁石なども好ましく適用でき、磁気研磨液4に対して磁界を作用し得るものであればよい。磁場の発生は時間的に定常的である必要はなく、時間的に変動的な磁場を発生させることもよい。
The
駆動手段5は、少なくともx軸,z軸について多軸制御の機能を有するものとし、当該駆動手段5を起動することにより研磨バイト2には回転動作およびx軸,z軸について所定に移動する運動動作を行わせる。もちろん、一軸方向に往復運動させるようにしても良い。駆動手段5としては例えばNC工作機を用いればよく、ボール盤,旋盤,NC旋盤,フライス盤などの回転軸(チャック部)に研磨バイト2の軸部を取り付けし、着脱を行うようにする。
The driving means 5 has a multi-axis control function for at least the x-axis and z-axis. When the driving means 5 is activated, the
図3は本発明に係る磁気研磨液を模式的に示す説明図であり、磁界が作用した状況を示し、いわゆる磁気クラスタを示している。 FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a magnetic polishing liquid according to the present invention, showing a state in which a magnetic field acts, and showing a so-called magnetic cluster.
磁気研磨液4は、少なくとも磁性粒子41と、磁性を有する研磨粒子45と、溶媒44との3成分を含む。溶媒44は、水とした。そして、乾燥抑制および分散状態の安定性を向上させる添加物としてグリセリン等の多価アルコールを加えてもよい。この磁気研磨液4には、研磨対象1や研磨装置などへの錆を抑制する防錆剤を混合するとよい。防錆剤には例えばアニオン系界面活性剤などを用い、研磨能力に悪影響がない適宜な量を添加する。この磁気研磨液4は研磨対象1と研磨バイト2との狭間へ供給手段により供給するようになっている。
The
本実施形態では、研磨粒子45は、磁性体から構成され、例えばMnZn系その他のフェライト粉末から形成される。このように研磨粒子45が磁性を有しているので、研磨粒子45と磁性粒子41が共に永久磁石に引き寄せられる。その結果、図3に示すように、磁性粒子41に研磨粒子45が取り込まれる形で磁気クラスタを形成する。
In the present embodiment, the
本実施形態では、磁性を有する研磨粒子45を備えることで、樹脂等の造粘剤を用いなくても良くなり、本実施形態のように造粘剤を用いない場合、磁性粒子41の体積割合が低下することながなく、磁界による保持力が低下しないので、研磨効率が高くなる。
In this embodiment, by providing the
また、本実施形態の研磨粒子は、磁性を有する材料から構成したため、硬い。よって、粗い研磨が可能となる(適する)。 The abrasive particles of the present embodiment are hard because they are made of a magnetic material. Therefore, rough polishing is possible (suitable).
また、MnZn系のフェライトを用いた場合、一般に飽和磁化が400mTある。そして、研磨粒子45の平均粒子径は、0.01μmから100μmとする。なお、研磨粒子45の粒子径や種類は、研磨対象1の材質や面粗さにより適宜に変更,設定すればよい。
When MnZn-based ferrite is used, the saturation magnetization is generally 400 mT. The average particle diameter of the
本実施形態では溶媒44は水とするため、磁性粒子41は水に対して酸化耐性を有する磁性材料から形成するのがよく、体積磁化(4πM)において7kG以上の飽和磁化を有する磁性材料から形成している。具体的には磁性粒子はコバルトから形成することが好ましい。
In this embodiment, since the solvent 44 is water, the
この磁性粒子41は、平均粒子径を0.01μmから500μmとし、より好ましくは0.5μmから50μmに設定することがよい。これは平均粒子径が過剰に小さいときは磁場による応答が極端に弱くなり研磨できなくなる問題を生じ、逆に粒子径が過大では分散状態の安定性が悪くなり研磨について制御が難しくなるためである。
The
なお、磁性粒子41として、鉄や鉄系の合金など、水に対する酸化耐性の面で不利になる磁性材料を利用することもできる。すなわち、係る磁性材料では、例えば表面を被覆して水と反応しないようにすればよく、耐水,耐酸化について適切な対策を施すことにより不都合なく使用することができる。
As the
本実施形態の溶媒は水を用いたが、有機溶媒を用いても良い。但し、その場合、引火を抑制するために防爆構造にしたり、局所排気を行なうようにする。 Although the solvent of this embodiment used water, you may use an organic solvent. In this case, however, an explosion-proof structure or local exhaust is performed to suppress ignition.
また、磁性粒子として鉄を用いることもできる。 Moreover, iron can also be used as a magnetic particle.
また、樹脂粒子をさらに混在させても良い。この場合、樹脂粒子は溶媒44に溶解しない樹脂材料から形成し、平均粒子径を数μmから数百μmとするのがよい。樹脂粒子の形状は例えば球形状とすればよく、あるいは繊維状等の非球形状に形成することもよい。水に溶解しない樹脂材料では、例えばポリエチレン(PE),ポリスチレン(PS),ポリメチルメタクリレート(PMMA),ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリ塩化ビニル(PVC)などが利用できる。この樹脂粒子の形状は、球形の他に繊維状等の非球形粒子でも良い。 Further, resin particles may be further mixed. In this case, the resin particles are preferably formed from a resin material that does not dissolve in the solvent 44, and the average particle diameter is preferably several μm to several hundred μm. The shape of the resin particles may be, for example, a spherical shape, or may be formed in a non-spherical shape such as a fibrous shape. Examples of resin materials that do not dissolve in water include polyethylene (PE), polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), and polyvinyl chloride (PVC). The shape of the resin particles may be non-spherical particles such as fibers in addition to the spherical shape.
研磨バイト2の運動動作は、例えば研磨対象1の表面に関してくまなく走査する動作としたり、あるいはy軸ステージ3および駆動手段5の動作設定により、研磨対象1にはx−y平面について所定の運動動作を行わせることもよい。このとき、研磨バイト2の周辺には磁気研磨液4を供給し、研磨バイト2には当該軸方向において正逆反転する回転動作を行わせる。あるいは所定に振動させる振動動作を行わせることもよい。
The movement operation of the
研磨バイト2と研磨対象1との間には磁気研磨液4が存在し、当該磁気研磨液4は研磨粒子42を含み、永久磁石20により磁気研磨液4に時間的に定常的あるいは変動的な磁場が加わると磁気クラスタが生成する。つまり、磁気研磨液中の磁性粒子41が、磁気吸引力により多数凝集して磁気クラス夕となる。磁気クラス夕は、磁束に沿うので研磨対象1に対立して針状に多数が立ち並び、これにより磁気研磨液中に存在する研磨粒子42が研磨対象1の表面に抑えつけられる。このとき、研磨バイト2と研磨対象1とは相対運動することから、研磨粒子42は研磨対象1の表面上を接触しつつ運動して切削(研削)を行う。
A
磁気研磨液4に磁場を作用させた際は、図3に示すように、磁性粒子41が互いに吸着し合う。さらに、研磨粒子45をフェライト粉末などの磁性体から構成したため、研磨粒子は研磨バイトの磁石によって磁気ブラシ内にとどまって外部に流出するのを抑制でき、効率の良い研磨を行なうと共に、研磨作業が簡単に行なえる。
When a magnetic field is applied to the
溶媒44は水とし、有機溶媒は使用しないので防爆構造や局所排気が必要なく、環境安全性の面で有利になる。添加剤としてグリセリン等の多価アルコールを加えているので、蒸発を抑制することができ、分散状態の安定性を向上できる。また、防錆剤を添加するので研磨対象1や研磨装置の錆を防止できる。
Since the solvent 44 is water and no organic solvent is used, an explosion-proof structure and local exhaust are not required, which is advantageous in terms of environmental safety. Since a polyhydric alcohol such as glycerin is added as an additive, evaporation can be suppressed and the stability of the dispersed state can be improved. Moreover, since a rust inhibitor is added, rusting of the polishing
また、磁性粒子41は水に対して酸化耐性を有する磁性材料から形成し、磁性材料は体積磁化(4πM)において7kG以上の飽和磁化を有する磁性材料とするので、磁気研磨液の研磨特性の劣化を防ぐことができ、研磨能力が高く得られる。
Further, the
図2に示す磁気研磨のための構成により試料の研磨を行った。つまり、研磨能力に関する本発明の効果を実証するため、磁気研磨液は組成を変更した複数を用意し、それぞれの磁気研磨液により試料の研磨を行い、研磨後の表面粗さRa(算術平均粗さ),Ry(最大粗さ)を評価した。 The sample was polished according to the configuration for magnetic polishing shown in FIG. That is, in order to demonstrate the effect of the present invention on the polishing ability, a plurality of magnetic polishing liquids having different compositions are prepared, the sample is polished with each magnetic polishing liquid, and the surface roughness Ra (arithmetic average roughness) after polishing is prepared. And Ry (maximum roughness).
磁気研磨液は、組成として、コバルト(磁性粒子41)、フェライト粉末(研磨粒子42)と、水(溶媒)とを表1に示すwt%とし、さらにグリセリンを水に対して3%混合の割合で添加し、これらを均一に混合することにより2種類の実施例を調製した。この実施例1では、樹脂粒子は用いないものとした。また、実施例2として樹脂粒子を混在させた。また比較例として、研磨粒子としてアルミナを用い、さらに、樹脂粒子として粒子径20μmを加えたものを調整した。
研磨対象は、アクリル樹脂からなる板片(Ry=5.7μm)とし、その表面の研磨を行った。この研磨対象にはx軸方向に、2mm/secで30mmの往復運動を行わせた。磁界発生源の永久磁石20にはネオジウム磁石を用い、研磨時間は10分とした。表面粗さは表面粗さ段差計により測定し、これにはテンコール社製P−10を使用した。研磨対象の研磨を行ったところ、図4に示すような結果を得た。
The object to be polished was a plate piece (Ry = 5.7 μm) made of acrylic resin, and the surface was polished. This object to be polished was reciprocated at 30 mm at 2 mm / sec in the x-axis direction. A neodymium magnet was used as the
図4は、樹脂粒子を含まない実施例1の研磨対象の研磨前後の表面粗さを示している。表面粗さは表面粗さ段差計(テンコール社製:P−10)により測定した。図から明らかなように、実施例1は、研磨前のRy=5.7μmの表面粗さ研磨対象がRy=0.14μmの透明な表面が得られた。なお、比較例では全く研磨できなかった。 FIG. 4 shows the surface roughness before and after polishing of the polishing target of Example 1 that does not contain resin particles. The surface roughness was measured by a surface roughness step meter (manufactured by Tencor: P-10). As is apparent from the figure, in Example 1, the surface roughness of Ry = 5.7 μm before polishing was a transparent surface with Ry = 0.14 μm. In the comparative example, polishing was not possible at all.
次に、研磨時間と研磨粗さの関係に関する本発明の効果を実証するため、上記の実施例1,2について研磨時間を変えて研磨粗さを測定した。その結果、表2,図5に示す結果を得た。Ryが0.2μm以下で目視で透明になる。よって、1分以上で研磨面が透明になることが確認できた。なお、研磨時間が10分間の場合、比較例のものでは研磨できなかった。
図6は、研磨時間に対する研磨粗さを示す図である。また、右側に示す写真図は、研磨対象がアクリル樹脂に対して表面を研磨し、処理後のアクリル樹脂(裏面側は透明)を書類に上に置き、上から目視した状態を示している。研磨時間が1分間から目視が可能となり、目視で透明となるRy=0.2μmとすると、実施例1の場合5分間で所望の特性を達成することができ、研磨効率に優れていることが確認できた。
FIG. 6 is a diagram showing the polishing roughness with respect to the polishing time. Moreover, the photograph figure shown on the right side has shown the state which the grinding | polishing object grind | polished the surface with respect to an acrylic resin, the acrylic resin after a process (back side is transparent) is set | placed on a document, and was visually observed from the top. When polishing time becomes visible from 1 minute and Ry = 0.2 μm, which is visually transparent, in the case of Example 1, desired properties can be achieved in 5 minutes, and polishing efficiency is excellent. It could be confirmed.
次に、本発明の前提となる湿式の研磨方式と、乾式の研磨方式(比較例)による比較を行なった。フェライト粉末としてはMnZn系フェライトを用いた。フェライト粉末は、原料造粒扮の加圧成型体を焼結させたものを粉砕機で粉砕したものを用いた。粉砕した後には特別な工程を必要としない。磁性粒子はコバルトを用いた。また、溶媒は水とした。一方、乾式のものは、磁性粒子をコバルトとし、研磨粒子をフェライトとし、溶媒はない。 Next, a comparison was made between a wet polishing method which is a premise of the present invention and a dry polishing method (comparative example). MnZn-based ferrite was used as the ferrite powder. As the ferrite powder, a powder obtained by sintering a pressure-molded body of raw material granulated slag was pulverized with a pulverizer. No special process is required after grinding. Cobalt was used for the magnetic particles. The solvent was water. On the other hand, in the dry type, the magnetic particles are cobalt, the abrasive particles are ferrite, and there is no solvent.
これにより、図7から図9,表3示すように、湿式の研磨の方が、表面粗さも小さくなると共に、透過率も高くなることが確認できる。具体的には、湿式では研磨時間5分間で透過率が88%以上となる。これに対し、乾式では研磨時間が5分間の場合、透過率は72%程度にとどまり、研磨時間が10分間でも透過率は79%程度となる。さらに、乾式の場合、溶媒がないのでち砥粒が分散しにくく、研磨ムラが多くなる。
次に、研磨対象をモデリングワックス(モデリング用ワックス)として研磨処理を行なった。モデリングワックスは、デザイン設計分野において形状を確認する目的から、原型を作る際に使用される材料である。このモデリングワックスは、軟らかく、加工性がよい特徴がある。磁気研磨液としては、磁性粒子がコバルト粉(50wt%)、研磨粒子がフェライト(24wt%)、溶媒が水(23wt%)、添加剤がグリセリン(保湿剤)(3wt%)とした。 Next, a polishing process was performed using a polishing wax as a modeling wax (modeling wax). Modeling wax is a material used in making a prototype for the purpose of confirming the shape in the design and design field. This modeling wax is characterized by being soft and having good processability. As the magnetic polishing liquid, the magnetic particles were cobalt powder (50 wt%), the abrasive particles were ferrite (24 wt%), the solvent was water (23 wt%), and the additive was glycerin (humectant) (3 wt%).
その結果、研磨前がRa:0.81μm,Ry:8.49μmであるのに対し、研磨後はRa:0.20μm,Ry:1.99μmとなり、表面粗さは1/4以下に改善され、表面の光沢を得ることができた。 As a result, Ra: 0.81 μm and Ry: 8.49 μm before polishing, but Ra: 0.20 μm, Ry: 1.99 μm after polishing, and the surface roughness is improved to 1/4 or less. The surface gloss can be obtained.
また、研磨対象をアルミとした場合について、同様の実験を行なった。磁気研磨液としては、磁性粒子が鉄(37.5wt%)、研磨粒子がフェライト(37.5wt%)、溶媒が油脂(25wt%)のものを用いた。すると、研磨前がRa:0.884μm,Ry:6.033μmであるのに対し、研磨後はRa:0.280μm,Ry:2.723μmとなった。 Moreover, the same experiment was conducted when the object to be polished was aluminum. As the magnetic polishing liquid, one having magnetic particles of iron (37.5 wt%), polishing particles of ferrite (37.5 wt%), and solvent of oils and fats (25 wt%) was used. As a result, Ra: 0.884 μm and Ry: 6.033 μm before polishing, whereas Ra: 0.280 μm and Ry: 2.723 μm after polishing.
次に、磁気研磨液を構成する磁性粒子の形状による磁気研磨液の特性を検証した。具体的には、磁性粒子の形状として、球形のものと非球形のものをそれぞれ作製し、評価した。磁気研磨液は、組成として、磁性粒子がセンダスト(26wt%)、研磨粒子がフェライト(26wt%)、溶媒が水(48wt%)とした。研磨前の試料粗さは、Ra:1.056μm,Ry:6.677μmであった。 Next, the characteristics of the magnetic polishing liquid according to the shape of the magnetic particles constituting the magnetic polishing liquid were verified. Specifically, spherical and non-spherical magnetic particles were produced and evaluated. The magnetic polishing liquid was composed of sendust (26 wt%) as magnetic particles, ferrite (26 wt%) as abrasive particles, and water (48 wt%) as a solvent. The sample roughness before polishing was Ra: 1.056 μm, Ry: 6.677 μm.
磁性粒子の形状として、球形のものはアトマイズ法にて作製し、非球形のものは機械的粉砕(剪断)により微粒子化することで作製した。磁性粒子が金属であるため、機械的粉砕により、扁平状となる。 As the shape of the magnetic particle, a spherical one was produced by an atomizing method, and a non-spherical one was produced by micronizing by mechanical pulverization (shearing). Since the magnetic particles are metal, they are flattened by mechanical pulverization.
その結果、下記表4に示すように、吸水量は球形粒子よりも非球形粒子の法が多くなることが確認できた。またの分散性も非球形粒子を用いた磁気研磨液の場合、作製から7日後であっても沈殿を生じず、分散性は良好な状態を保持するが、球形粒子の場合には沈殿を生じ、分散性が悪いことが確認できた。 As a result, as shown in Table 4 below, it was confirmed that the water absorption amount was increased by the non-spherical particle method compared to the spherical particle. In addition, in the case of a magnetic polishing liquid using non-spherical particles, the dispersibility does not cause precipitation even after 7 days from preparation, and the dispersibility remains in a good state, but in the case of spherical particles, precipitation occurs. It was confirmed that the dispersibility was poor.
また、それぞれの磁気研磨液を用いて1分間研磨したところ、表4に示すように、研磨後の粗さは、いずれの粒子でもほぼ同等のものが得られた。これにより、強磁性粉を非球形とすることで、研磨能力を低下させることなく、分散安定性を高めることが可能となり、使用時に再攪拌する必要がないか、簡単に均一になり、扱いやすい磁気研磨液となる。 Further, when each magnetic polishing liquid was used for polishing for 1 minute, as shown in Table 4, the roughness after polishing was almost the same for all particles. This makes it possible to increase dispersion stability without reducing the polishing ability by making the ferromagnetic powder non-spherical, and it is not necessary to re-stir during use, or it is easily uniform and easy to handle. It becomes a magnetic polishing liquid.
なお、上記の実験では、非球形の形状として扁平状にしたが、繊維状や不定形など水を吸収するような形状であればいずれの形状をとっても良い。
In the above experiment, the non-spherical shape is flat, but any shape may be used as long as it absorbs water, such as a fiber shape or an indefinite shape.
溶媒に低融点樹脂を混合することで分散安定性が得られることの効果を実証するための実験を行なった。すなわち、磁気研磨液は、組成として、鉄粉(磁性粒子41)、フェライト粉末(研磨粒子42)と、植物油(溶媒)とを表5に示すwt%とした。下記の表5において、炭化水素系樹脂とは、炭素と水素のみで構成された樹脂を示し、ポリエチレン,ポリスチレン等の樹脂を指す。また、アルコール末端樹脂とは、分子鎖中に、−OH基を持つ樹脂を示し、ポリビニルアルコールやポリメチルメタクリレート等がある。
この溶媒に、各種の樹脂を所定量だけ混合した。各種の磁気研磨液の分散安定性の状態と、研磨液作成後1週間放置した後の磁気研磨液を用いて研磨処理した際の研磨可否の判断を行なった。その結果を表6に示す。 Various amounts of various resins were mixed in this solvent. The state of dispersion stability of various magnetic polishing liquids and whether or not polishing was possible using the magnetic polishing liquid after being left for one week after the polishing liquid was prepared were determined. The results are shown in Table 6.
なお、磁気研磨液は、所定量を混合機を用いて混合して作製し、一週間後の研磨紙研磨時には再混合を行った。また、研磨対象は、アクリル樹脂からなる板片とし、その表面の研磨を行った。この研磨対象にはx軸方向に、20mmの往復運動を行わせた。磁界発生源の永久磁石20は、回転数を500rpmで、試料との距離を0,5mmの状態で研磨時間は2分とした。
上記の結果より、粒子の表面処理(比較例1、2)は分散安定の効果が見られず、未処理と大差がなかった。溶媒に不溶な高融点樹脂を混合した場合(比較例4、5)は沈殿を抑える事は可能であるが、一週間放置後には研磨液が硬くなってしまい混合が難しくな利安定性に欠けることがわかった。溶媒に可溶な樹脂の混合(比較例6)は樹脂が溶媒に溶けることにより粘度が上がり、沈殿は抑えられるが粘度上昇により研磨できなくなる。界面活性剤の混合(比較例7、8)は少量では分散効果が無く、多量混合することにより若干効果は見られるが研磨が出来なくなってしまうため、有効ではない。 From the above results, the particle surface treatment (Comparative Examples 1 and 2) did not show the effect of dispersion stability, and was not significantly different from the untreated. When a high melting point resin that is insoluble in a solvent is mixed (Comparative Examples 4 and 5), it is possible to suppress precipitation, but after standing for one week, the polishing liquid becomes hard and mixing is difficult and lacks stability. I understood it. The mixing of the resin soluble in the solvent (Comparative Example 6) increases the viscosity when the resin is dissolved in the solvent and suppresses the precipitation, but cannot be polished due to the increased viscosity. The mixing of the surfactants (Comparative Examples 7 and 8) is not effective because there is no dispersion effect in a small amount, and a slight effect can be seen by mixing in a large amount but polishing becomes impossible.
よって、有効な方法としては溶媒に不溶な低融点樹脂の混合(実施例1〜4)であり、少量の混合では分離を引き起こすが、混合は容易になっており効果的であることが確認できた。 Therefore, an effective method is mixing of low melting point resins insoluble in a solvent (Examples 1 to 4), and a small amount of mixing causes separation, but mixing is easy and can be confirmed to be effective. It was.
次に、磁気研磨液4は組成として、磁性粉(鉄粉)と、フェライト粉末(MnZnフェライト)と、溶媒(植物油)とを表7に示すwt%とし、これらを均一に混合することにより各種の試料を調製した。
Next, the
MnZnフェライトは室温での飽和磁束密度が約510mTのものを使用した。なお、フェライト粒子は、平均粒子径15μmでは粒子径4μmから50μmのものを含み、平均粒子径100μmでは粒子径40μmから200μmのものを含み、平均粒子径220μmでは粒子径100μmから400μmのものを含み、平均粒子径400μmでは粒子径250μmから700μmのものを含んでいる。
研磨対象は、アクリル樹脂からなる板片(Ry=5.7μm)とし、その表面の研磨を行った。この研磨対象1にはx軸方向に、2mm/secで30mmの往復運動を行わせた。磁界発生源の永久磁石20にはネオジウム磁石を用い、研磨時間は2分とした。表面粗さは表面粗さ段差計により測定し、これにはテンコール社製P−10を使用した。研磨対象の研磨を行ったところ、表8に示す結果を得た。
表8から明らかなように、フェライト粒子を平均粒子径15μmとした場合、鉄粉末を加えていない試料1や、少量だけ加えた試料2,3では研磨が不可または弱く、一定量の鉄粉末を混合することで研磨が可能となる。フェライト粒子の平均粒子径が100μmになると、鉄粉末を加えなくても研磨が可能となり、鉄粉末を混合することで逆に研磨力は若干劣化してくる。さらに、フェライト粒子の平均粒子径を220μmあるいは400μmにすることでは傷が入り始める。
As is apparent from Table 8, when the ferrite particles have an average particle diameter of 15 μm, the
つまり、フェライト粒子は、平均粒子径が小さい場合では鉄粉末により磁化(磁気モーメント)を増して磁気ブラシを強固にする必要がある。しかし、平均粒子径が大きくなり粒子一つ当たりの飽和磁束密度が増すことではフェライト粒子のみで研磨が可能になる。ただし、平均粒子径が大きくなると傷も大きくなることを確認した。 In other words, when the average particle diameter is small, the ferrite particles need to have a magnetic brush strengthened by increasing the magnetization (magnetic moment) with the iron powder. However, when the average particle size is increased and the saturation magnetic flux density per particle is increased, polishing can be performed using only ferrite particles. However, it was confirmed that the scratches increased as the average particle size increased.
図2は、研磨対象について表面粗さの測定結果を示すグラフであり、研磨前の表面粗さと、実施例1および試料1での研磨後の表面粗さを表示している。同図から明らかなように、実施例1は研磨後の表面粗さが略零値であり、良好な鏡面が得られた。
FIG. 2 is a graph showing the measurement results of the surface roughness of the object to be polished, and the surface roughness before polishing and the surface roughness after polishing in Example 1 and
さらに、磁気研磨液4としては、フェライト粉末をNiCuZnフェライトに変更した組成も用意し、試料の研磨および評価を行った。つまり、磁気研磨液4は各成分を表9に示すwt%とし、NiCuZnフェライトは室温での飽和磁束密度が約300mTのものを使用した。
研磨対象の研磨を行ったところ、表10に示す結果を得た。
表10から明らかなように、NiCuZnフェライトにあっては、MnZnフェライトと同様に平均粒子径を100μmとした場合でも、鉄粉末を加えていない試料21や、少量だけ加えた試料22では研磨が不可となり、一定量の鉄粉末を混合することで研磨が可能となる。これは、NiCuZnフェライトはMnZnフェライトに比べて飽和磁束密度が小さいため、平均粒子径が大きくなっても磁束密度が足りなかったことを示し、鉄粉末を加えて磁束密度を増す必要があることを確認した。さらに、フェライト粒子の平均粒子径を220μmにすることでは、MnZnフェライトと同様に傷が入り始める。
As can be seen from Table 10, in the case of NiCuZn ferrite, even when the average particle diameter is set to 100 μm as in the case of MnZn ferrite, polishing is not possible with Sample 21 to which no iron powder is added or
試料21〜24では、フェライト粒子は焼結体の塊を粉砕したものではなく、ペレットをそのまま焼成したものを使用したが、研磨力が弱いことを確認した。これは、ペレットをそのまま焼成することでは、焼結体は球状を維持したままになるので、フェライト粒子に角部がないため研磨力が落ちたと言える。よって、フェライト粒子には、角部(好ましくは鋭い角部)があることが好ましい。 In Samples 21 to 24, the ferrite particles were not those obtained by pulverizing the sintered body lump, but those obtained by firing the pellets as they were, but it was confirmed that the polishing power was weak. It can be said that when the pellets are fired as they are, the sintered body remains in a spherical shape, and therefore the ferrite particles have no corners, so that the polishing power is reduced. Therefore, it is preferable that the ferrite particles have corner portions (preferably sharp corner portions).
1 研磨対象
2 研磨バイト
20 永久磁石
3 y軸ステージ
4 磁気研磨液(ペースト材料)
41 磁性粒子
42 非磁性粒子
44 溶媒
45 研磨粒子(処理粒子)
5 駆動手段
DESCRIPTION OF
41
5 Drive means
Claims (13)
少なくとも磁気クラスタを形成するための磁性粒子と、磁性を有する処理粒子と、溶媒とを含む、ことを特徴とするペースト材料。 In order to perform surface treatment, it is a paste material that exists in the vicinity of a magnetic field generation source facing non-contact with an object to be processed and is interlocked by the action of a magnetic field,
A paste material comprising at least magnetic particles for forming magnetic clusters, treated particles having magnetism, and a solvent.
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