JP2019515127A - 遊離固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法、および前記方法を実施するための固形物 - Google Patents

Abstract

本発明は、遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法および前記方法を実施するための導電性である固形物に関し、それは、前記部品（１）を電流発生器の正極に、装置と関連する固定要素（２）により接続し、それを、電気伝導性であり、かつ前記間隙空間（５）を占有する気体環境を有するレセプタクル（３）中に含まれ、前記電流発生器の負極（陰極）と、前記レセプタクル（３）を介して直接、または陰極として作用する環を介して電気的に接触する遊離の固形物の粒子（４）との摩擦に供することを含む。固形物は、多孔性および親和性を有し、電解質液を飽和レベルより低く保持し、導電性を有するための粒子（４）である。【選択図】 図１

Description

本発明の適用の分野は、金属部品、例えばステンレス鋼の歯科補綴物を磨き、研磨することに関与する産業の部門内であり、特に粒子による電解研磨方法を含む。

最新技術に関して、遊離の固形物（粒子）を有する手段において金属を平滑化し、研磨するための種々の系が知られていることを、指摘するものとする。

かくして、はるかに以前から、いかなる支持体上にも固定されておらず、種々の形状およびサイズを有し、処理するべき材料よりも最も硬い粒子を使用することによって機械的研磨が行われる極めて多様な装置が、使用されている。

前記装置によって、両者の間に生じる相対的運動により、処理するべき部品上の粒子の摩擦が生じる。

これらの装置は、例えば回転レセプタクル（ドラム）、振動レセプタクルまたは粒子吹き付け機からなる。

しかしながら、上述したもののような直接的な機械的研磨に基づくすべての系は、それらが当該部品にほとんど均一性を伴わずに影響を及ぼすという深刻な欠点を有し、それは、研磨手段（粒子）によって部品に対して加えられる圧力と摩滅した材料の量との間に所与の比が存在するので、部品の突出領域が摩耗および丸みを被り、それが多くの場合において過度であることを意味する。

さらに、前記系において活用される全体的な機械的エネルギーが、多くの場合において、過度な応力に対する一撃および変形による部品の損傷についての理由である。

他方、機械的研磨に基づく系によって、金属部品上に、塑性変形を有する表面が生じ、それを行う場合、それらによって、無視できない量の異物が不可避的に閉塞され、多くの場合において材料の表面層の汚染による処理の不適切性が決定される。

同様に、処理するべき金属部品を電解質液中に浸漬し、陽極としての固体粒子を有しないガルバニー電気的処理による研磨系が知られており、電解研磨法として知られている。

前記方法は、それらによって上記に開示した専ら機械的な研磨方法の表面汚染のない表面が生じるという利点を有する。

ここで、達成される数ミクロンより大きい程度の粗さに対する水平化効果は、多くの場合において不十分であり、したがって前記処理は、従来の機械的研磨方法の仕上げ剤として主に使用される。

さらに、処理するべき金属部品を、電解質液の内側を自由に移動する固形物（粒子）を含む電解質液中に浸漬するガルバニー電気的方法が、存在する。

前記方法のために開発された電解質によって、粒子のないガルバニー電気的方法の場合におけるよりも厚い陽極層が生成し、したがって、含有される粒子が陽極層と機械的に相互作用する場合、１ミリメートルまでの有効な平滑化が、粗さに対して生じる。

しかしながら、他の場合におけるのと同様にある場合において、現在まで使用されてきたガルバニー電気的方法によって、多くの場合において、処理するべき金属の構造および結晶組成に関連するピンホールの、または段のある表面の形状における欠陥が生じ、それらの使用は、多くの場合において、部品の組成（合金）および成形処理および形成のために、部品を許容し得ない様式の前記欠陥を示さずに処理することができることが経験的に証明された部品に制限されたままである。

本発明の目的は、したがって、効果的であり、上記で開示した欠点および問題を回避する、金属部品のための改善された平滑化および研磨系を開発することにあり、少なくとも本出願人は、特許請求したように、その同一の特性を有するこのタイプの他のあらゆる同様の方法または発明の存在に気付いていないことを述べるものとする。

本発明は、この明細書の発明の名称において述べたように、遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法、ならびにまた、それらが前記方法を実施するのに役立ち、後に詳細に開示し、その適用の分野において現在知られているものに対して顕著な改善を意味する新規性の利点および特性を提供するための導電性固形物に言及する。

本発明の目的は、具体的には、金属部品、例えば歯科補綴物を、小さいサイズの遊離固形物によるイオン輸送に基づいて平滑化し、研磨する方法に関し、その固形物は、本質的に、前記固形物が電気的に伝導性であり、気体環境内に一緒に配置される点で区別される粒子を意味し、当該金属部品は、それらが電源、例えば直流発電機の正極に接続され、好ましくは運動するように配置され、固形物（粒子）の組は、それが電源の負極に電気的に接触するようになっており、前記固形物は、本発明の第２の特徴であり、ある量の電解質液を内部に保持し、したがって固形物がそれらを導電性に変換する導電性を有することができる粒子からなる。

本発明が提案する前記方法を実施するための遊離の固形物および電気的に伝導性の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法は、したがって、その適用の分野内で新規なものとして構成され、その理由は、それを実施する際に、上述の目的が満足に達成され、特性評価する詳細によって、それが可能になり、それがこの明細書に添付した最終的な特許請求の範囲に好都合に包含されるように識別されるからである。

具体的には、本発明が提案するものは、上述したように、一方では、これが制限を意味するものではないが、イオン輸送に基づいて、金属部品、例えば歯科補綴物用の金属部品を平滑化し、研磨する方法が、革新的な様式において、気体環境において電気的に伝導性である遊離の固形物（粒子）を用いて実施され、他方では、導電性を有するように電解質液の量を保持する多孔性および親和性を有する様々な形状を有する粒子からなる前記固形物である。

より特定的には、本発明の方法は、以下のステップを提供する：
− 処理するべき部品を、電流発生器の正極（陽極）に接続するステップ。
− それらを固定した後、処理するべき部品を、気体環境、例えば空気中で負の電荷に荷電した導電性の遊離の固形物によって構成される一組の粒子との摩擦に供するステップ。

部品の粒子との摩擦を、例えば、ガスによって推進されるかもしくは遠心機構から排出される粒子の流れによって、または粒子を部品の表面上で移動および押圧することができるブラシ、巻き取り機または任意の他の好適な推進要素を有する系によって行うことができる。

好ましい実施形態において、部品を、レセプタクル内に、互いに、および電流発生器の負極（陰極）と接触する粒子の組と共に導入する。この状況において、部品を、例えば円運動に続いて、粒子の組に対して移動させる。

かかる導電性の遊離の固形物を構成する粒子について、それらは、様々な形状およびサイズを有し、それは、処理するべき部品の粗さを平滑化するのに適しており、いずれにせよ解消するべき粗さよりも大きい。

加えて、粒子は、ある量の電解質液を保持するための多孔性および親和性を保有し、したがってそれらは、それらを導電性にするものである導電性を有する。

粒子によって保持される電解質液の量は、常に飽和レベルより少量であり、したがって遊離の液体が粒子の表面上に残留することが明確に回避されることを指摘するものとする。

好ましくは、例えばステンレス鋼を研磨するための電解質液の組成は、Ｈ_２Ｏ：９０〜９９％ ＨＦ：１０〜１％である。

このように、粒子は、それらが研磨するべき部品を擦る際に、金属の除去がイオン形態において起こるエンボス加工した領域を極めて正確に決定する。

主な利点は、遊離の固形物を有する電解質液を含む方法とは異なり、本発明が提案する方法は、あらゆる金属合金を、表面の不均一な攻撃による効果を生じずに事実上平滑化し、研磨することができることである。

先の段落において述べたように、しばしば、遊離の固形物を有する電解質を使用する際、ピンホールおよびステップが、処理した部品の表面上に出現し、これは、その結晶構造の異なる領域間の組成および特性の固有の差異の反映である。

本発明の方法において、電解質液で荷電した粒子は、処理するべき部品の塊を擦る。当該方法の定常状態において、常に、粒子の電気的状況の多様性が存在する。

したがって、極端な場合において、部品と陰極との間の他の粒子との直接的接触によって、電気的「ブリッジ」として作用する粒子の場合が存在する。

この場合において、部品と接触する粒子は、所定量の電解質液を放出し、部品の表面の領域を湿潤させ、電気腐食（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｒｏｓｉｏｎ）効果を発揮する。

この電気腐食の生成物（塩）は、前記領域中に局所的に存在する。

別の極端な場合において、部品の表面と、隔離された方式において、かつ他の粒子と接触しない最大の時間の後に接触する粒子が存在する。

この場合において、部品と接触する粒子は、他の粒子によって生成した以前の電気腐食作用の残り（塩）を吸収する。

かつ、さらに、別の極端な場合において、当該方法は、十分に高い部品−粒子の相対移動速度を使用し、同時に十分な電圧を印加して作業すると、かなりの数の粒子が部品の表面に、隔離された方式において衝突し、同時に有効な電気腐食を誘発するのに十分な電荷を供給する可能性が最大化されるものである。

さらに、これら３つの極端な場合の間に、無限の多様な中間的な場合がまた、存在する。

したがって、当該方法の高い効率および精度は、定常状態で、迅速な連続した粒子の部品との接触によって説明される。

当該方法の安定な挙動を確保するために必要な陽極−陰極間のイオン輸送は、前記粒子を通しての拡散によって生じる。

さらに、所与の程度まで、イオン輸送に寄与する粒子の組の陽極−陰極輸送もまた、起こり得る。

当該方法は、明らかにまた、種々の寸法スケールで平滑化し、研磨することさえも関連する能力を示す。

したがって、例えば、０．３〜０．８ｍｍの範囲内の直径を有する球状粒子および１〜３ｍ／秒の程度の研磨するべき部品に対する粒子の組の平均の接線速度について、それは、ｍｍ^２規模で得られ、それは、処理するべき部品の露出した表面の１平方ミリメートルに関して、数ナノメートルのほとんど粗さのない鏡面仕上げを意味する。前記球状粒子は、好ましくは、スルホン化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのものであり、微孔性構造を有する。

次に、数センチメートル離れた領域間で除去された金属の量を評価して、大きな均一性を、把握することができる。

それは、本発明の方法が、多数の接触が極めて広い範囲の環境間で生じる（接触）にもかかわらず、多数の接触（各粒子の）の作用を所与の程度まで平準化または均等化する能力を保有することを意味する。

また、本発明の方法により、電圧、接線速度の平均、電解質液の含有量、前記電解質液の導電性および化学組成、粒子と周囲の気体との間の百分率比を意味する介在するすべての要素のパラメータを調整することが可能になることを念頭に置くことが、極めて重要である。

かかる調整を好適かつ明確に行う場合、センチメートル寸法規模で、より隠れた部分に関して相対的に露出し、突出した部分に対する電気腐食効果を制限することが、達成される。

突出した部分に関して、粒子の局所的な平均の接線速度は、隠れた部分に関するよりも高い。

かつ、述べたパラメータを適正に調整するに伴って、突出領域における個々の接触（各粒子の）時間の平均が、隠れた領域における接触時間の平均よりも低く、隠れた領域において達成されたものに関するよりも突出領域において低い電気腐食収率がもたらされることが起こる。

これは、部品の金属のイオン輸送があるために、最初に、接触の各領域を、時間および方法を要求する所与のしきい値まで分極しなければならず、適正に調整することができるので、分極に必要なこの時間が、センチメートルの寸法規模で結果を均等化する意味において作用することが可能になるという事実のためである。

突出した部分上の個々の接触に対する低い収率は、時間の単位による、および表面の単位によるそれらのより多くの数によって均衡する。

前記方法を実施するための遊離の固形物および導電性固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨するための開示した方法は、したがって、それらを設計する目的のために現在まで知られていない特徴を有する革新にあり、その理由は、それらの実用的有用性と共同して、それらに適用する排他性の特権を得るために十分な基礎を提供することである。

行った説明を補足し、本発明の特徴を最良に理解するのを補助するために、この明細書に、その一体の部分として図面を添付し、ここで、例示のためであって、限定する目的ではなく、以下を描写する。

図１は、本発明の目的である、遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法において介在する主要な要素の概略図を示す。 図２は、当該方法が、本発明において、それを導電性にすることが明らかになる電解質液を保持するためのその多孔質形態および容量を提示する、固形物を形成する粒子の概略図を示す。 図３は、処理するべき部品の粗い表面の一部の概略図および、当該方法において使用する粒子が有することができる可能性のある形状のいくつかの例を示し、それらの間のサイズおよび粗さのサイズの差異を、象徴的に見ることができる。 図４は、当該方法のそれぞれの瞬間を描く、図１において描写したものと同様のスケッチを示し、図４のものは、粒子の群が陽極と陰極との間の直接接触の電気的ブリッジを形成する場合である。 図５は、粒子が部品の表面を別個にブラッシングする別の場合である。

述べた図を見て、およびそれら中に採用された符号付けに従って、いかにして、本発明の方法の好ましい実施形態において、処理するべき金属部品（１）を、フック、クリップ、顎または他のものからなる、また金属製の固定要素（２）によって、軸の周囲で、および平面上で軌道運動を行うことができ、ならびに同時に、軌道に垂直な平面上で、図１の矢印線によって示す直線的な、および交互的な変位運動を行うことができる装置の移動するアーム（図示せず）上に固定するかが明らかである。

このようにして固定し、述べた軌道での、および交互の直線的な変位運動が無能力になった部品（１）を、上部によって、一組の導電性粒子（４）およびそれらの間に存在するその間隙環境の空間（５）を占有する空気または任意の他のガスを含む装置のレセプタクル（３）中に導入し、したがって部品（１）は、前記組の粒子（４）によって依然として完全に覆われている。

好ましくは、レセプタクル（３）の形状は、下端または底部が閉鎖され、上端が開放されている円筒形の形状である。

いずれの場合においても、固定要素（２）を、装置中に設けられた電流発生器（図示せず）の陽極または正極に接続し、一方レセプタクル（３）を、金属製であるために直接、または当該効果がもたらされた環を介して、陰極として作用する前記発生器の負極に接続する。

論理的には、装置は、レセプタクル（３）を形成するシリンダを堅く固定し、したがってそれは、部品（１）の固定要素（２）の軌道運動および交互の直線変位を作動させる際に、その変位を回避する。

最後に、図示しない装置の前記アームによって提供される固定要素（２）の動きの振幅、および粒子（４）を含むレセプタクル（３）のサイズは、処理するべき部品（１）または前記固定要素（２）の任意の導電性部品が、レセプタクルの壁に、または適切な場合には陰極として作用する環に直接接触することが決して可能ではない程度であることを、指摘するものとする。

図２を考慮して、いかにして本発明による方法の遊離の電気的に伝導性の固形物を構成する粒子（４）が、それらが電気伝導性を有するように、ある量の電解質液を保持する多孔性および親和性を有する固形物であり、前記量の電解質液が粒子（４）によって常に飽和レベルより低く保持され、したがって遊離の液体の存在が粒子の表面上で明確に回避されるかが、明らかである。

好ましくは、例えばステンレス鋼を研磨するための電解質液の組成は、Ｈ２Ｏ：９０〜９９％ ＨＦ：１０〜１％である。

他方、図３の例によって示すように、粒子（４）は、様々な形状およびサイズを有し、処理するべき部品（１）の粗さを平滑化するのに適し、好ましくは前記表面から解消するべき粗さより大きい物体である。

最後に、図４および図５において、部品（１）を平滑化し、研磨することを導電性粒子（４）と処理するべき部品（１）の表面との間の接触によって達成する方法の極端な場合の２つの例を示し、図４は、粒子（４）の群が、金属部品（１）と接触する固定要素（２）を通じての陽極と、レセプタクル（３）を通じての陰極との間の直接的な接触の電気的ブリッジを構成する場合を示し、図５は、粒子（４）がそれを前段において説明したように部品（１）の表面を別個にブラッシングする場合を示す。

十分に開示した本発明の性質、およびそれを実施するための方式は、あらゆる当業者がその範囲およびそれから生じる利点を理解するためにもはやその説明を拡張する必要はないと考えられ、その本質内で、その基本的原理が変化、変更、または修正されない限り、当該示した例えば目的および求められた保護を拡張するものとする詳細において異なる他の実施形態において実行することができることを、述べる。

Claims (11)

1. 処理するべき部品（１）の電流発生器の正極（陽極）への接続を含む、遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法であって、
   − 部品（１）の、気体環境において負の電荷を荷電した導電性の遊離の固形物によって構成された一組の粒子（４）での摩擦のステップ
   を含むことを特徴とする、前記方法。
2. − 前記部品（１）をレセプタクル（３）内に導入するステップであって、前記レセプタクル（３）内に包含され、電流発生器の負極（陰極）に電気的に接触する一組の粒子（４）との摩擦を伴う、前記ステップ
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法。
3. 前記粒子（４）の前記電流発生器の前記負極との前記電気的接触を、前記発生器の前記負極に直接接続される陰極として作用する前記レセプタクル（３）を介して行うことを特徴とする、請求項２に記載の遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法。
4. 前記粒子（４）の前記電流発生器の前記負極との前記電気的接触を、前記レセプタクル（３）に設けられた陰極として作用する環を介して行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法。
5. 前記処理するべき部品（１）と前記粒子（４）との間の摩擦を、前記部品（１）を前記レセプタクル（３）内に固定する固定要素（２）が関連付けられる前記装置が生み出す作用によって決定される前記部品（１）の運動によって行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法。
6. 前記装置によって行われる前記運動が軸の周囲の、および平面上での軌道運動、ならびに同時に前記軌道に垂直な前記平面上の直線的な、および交互的な運動であることを特徴とする、請求項５に記載の遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法。
7. 前記レセプタクル（３）内の前記粒子（４）間に存在する前記間隙空間（５）を占有する気体環境が好ましくは空気であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の遊離の固形物によるイオン輸送を介して金属を平滑化し、研磨する方法を実施するための固形物であって、それらが、電気伝導性を有するように電解質液の量を保持する多孔性および親和性を有する粒子（４）によって構成される導電性固形物からなることを特徴とする、前記固形物。
9. 前記粒子（４）によって保持される電解質液の量が常に飽和レベルより低く、遊離の電解質液がその表面上に存在することを回避することを特徴とする、請求項８に記載の固形物。
10. 前記粒子（４）が、処理するべき前記部品（１）の表面から除去するべき粗さより大きいサイズを有することを特徴とする、請求項８または９に記載の固形物。
11. 研磨するため電解質液の組成がＨ_２Ｏ：９０〜９９％ ＨＦ：１０〜１％であることを特徴とする、請求項８または９に記載の固形物。
    
    

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