JP5352872B2 - 研磨用複合粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
比較のため、市販の磁性砥粒(平均粒径80μm、東洋研磨材工業製)を調達した。この磁性砥粒(磁性砥粒(a)とよぶ)のSEM写真を図4(a)に示す。
比較例1の市販の磁性砥粒との対比のために、同様の粒径となる磁性砥粒を調製した。まず、#3000 WA砥粒(平均粒径4μm、フジミインコーポレーテッド製)と電解鉄粉(平均粒径75μm、東邦亜鉛製)を、メカニカルミリング(300min−1、直径6mmと8mmアルミナ球を混合)により60分間混合させた。両者の混合重量割合は、WA砥粒:電解鉄粉=1:20である。これを図1に示すような装置を用い、表1に示す実験条件1に従って熱プラズマ加工し、磁性砥粒を作製した。得られた磁性砥粒のSEM写真を図4(c)に示す。また、原料として用いた電解鉄粉のSEM写真を図4(b)に示す。
参考例1の結果を考慮し、あらかじめ粒径をそろえた球状電解鉄粉とWA砥粒の混合粉末を作製し、表1の条件よりも低温条件の下で電解鉄粉表層をわずかに溶解するに留め、WA砥粒を鉄粉表面から脱落させずに冷却、固化すれば、前述した磁性砥粒(c)よりもWA砥粒が電解鉄粉表面に多く装着された球状磁性砥粒が作製できるものと考えた。
磁気研磨法では、磁性砥粒の作用磁力が加工力の基本となる。そこで、参考例1及び実施例1で作製した磁性砥粒の磁力を測定し、従来の磁性砥粒(比較例1)及び電解鉄粉と比較することにした。図5は、磁力の測定に用いた装置構成を示す模式図である。磁性砥粒31(10mg)を内径6.3mm、深さ10mmの容器32に入れ、それがひずみゲージ33を貼り付けた真鍮板34(95mm×10mm×1.5mm)の下方に設置された永久磁石35に磁化される場合の磁力を調べた。得られた結果を、図6に示す。従来の磁性砥粒(a)(比較例1)は、表面のみならず内部にも非磁性WA砥粒が混在するため、その値は最も低く、WA砥粒が含まれない電解鉄粉(b)は最も高い値を示している.本発明に係る磁性砥粒(d)は、電解鉄粉(b)に次いで高い磁力を示した。一方、図1(c)に示したように、磁性砥粒(c)(参考例1)にはWA凝集体も含まれている。したがって、磁性砥粒(c)は、磁性砥粒(d)に比べて低い値を示したものと考察される。
図7に示す装置を用いて、調製した磁性砥粒の加工性能を調べた。被加工物には、加工面(管内面)を評価し易いSUS304ステンレス鋼円管(外径2.0mm×内径1.8mm×長さ60mm)を採用した。また、従来のWA磁性砥粒を用いた研磨実験も行い、両者の加工性能を比較した。
図1に示す装置のプラズマ噴射ノズル12の代わりに図2に示すプラズマ噴射ノズル12’を用い、そのプラズマ噴射ノズル12’が有する第1粉体流路17aには参考例1で用いた電解鉄粉を6g/分で供給し、第2粉体流路17bには参考例1で用いたWA砥粒を10リットル/分のガス流に乗せて供給し、表1に示す実験条件1と同じ条件で熱プラズマ加工し、磁性砥粒を作製した。得られた磁性砥粒のSEM写真を図9(a)に示す。
参考例2と同様、図1に示す装置のプラズマ噴射ノズル12の代わりに図2に示すプラズマ噴射ノズル12’を用い、そのプラズマ噴射ノズル12’が有する第1粉体流路17aには実施例1で用いた球状電解鉄粉(すなわち、あらかじめプラズマ溶射加工して球状化した電解鉄粉)を6g/分で供給し、第2粉体流路17bには実施例1で用いたWA砥粒を10リットル/分のガス流に乗せて供給した。熱プラズマ加工は、アルゴンガス(99.999vol.%)、プラズマ電流490Aの条件で行った。得られた磁性砥粒のSEM写真を図9(b)に示す。
参考例2と実施例2で得られた磁性砥粒を用いて、上記の性能評価実験2と同じ条件で、磁性砥粒の加工性能を調べた。図10は、得られた表面粗さと加工量の時間的変化を示すグラフである。図10の結果からわかるように、実施例2で得られた磁性砥粒は、参考例2で得られた磁性砥粒に比べて、低い加工量で同等の表面粗さRzに加工できた。さらに、図10の結果と図8の結果を比べても、実施例2で得られた磁性砥粒は、実施例1で得られた磁性砥粒に比べて、低い加工量で同等の表面粗さRzに加工できた。このことは、図2に示すプラズマ噴射ノズル12’の有効性を示唆するものと考えられる。
参考例2及び実施例2と同様、図1に示す装置のプラズマ噴射ノズル12の代わりに図2に示すプラズマ噴射ノズル12’を用い、そのプラズマ噴射ノズル12’が有する第1粉体流路17aには、平均粒径7μmの球状電解鉄粉を2g/分で供給し、第2粉体流路17bには、#30000 WA砥粒(平均粒径0.3μm、フジミインコーポレーテッド製)を10リットル/分のガス流に乗せて供給した。熱プラズマ加工は、アルゴンガス(99.999vol.%)、プラズマ電流50Aの低電流条件で行った。得られた磁性砥粒のSEM写真を図11に示す。図11より、実施例3で得られた磁性砥粒は、約7μm程度の微細な粒子表面にWA砥粒が均一に装着されていた。
2 担体粒子
3 砥粒
10 プラズマ処理装置
11 真空チャンバー
12,12’ 直流アーク放電型のプラズマ噴射ノズル
13 陰極
14 陽極
15 環状の流路(プラズマガス流路)
16 プラズマガス供給ライン
17 環状の流路(粉体流路)
17a 第1粉体流路
17b 第2粉体流路
18 粉体供給ライン
19 粉体供給装置
20 噴射ノズル開口部
21 プラズマフレーム
31 磁性砥粒
32 容器
33 ひずみゲージ
34 真鍮板
35 永久磁石
Claims (6)
- 熱プラズマを形成してなるチャンバー内に予め球状化させた担体粒子と砥粒とを供給し、当該担体粒子の表面近傍領域のみを融解する低温条件の熱プラズマで融解された担体粒子の表面に1種以上の砥粒を担持させることを特徴とする研磨用複合粒子の製造方法。
- 前記担体粒子を予め球状化させる処理が、予め前記担体粒子のみを別途、前記熱プラズマを形成してなるチャンバー内に供給して、当該担体粒子を溶融し、溶融した担体粒子の表面張力により球状化させた後、冷却、凝固することによって行われるものである、請求項1に記載の研磨用複合粒子の製造方法。
- 前記担体粒子と前記砥粒とは、予め混合された状態で前記熱プラズマ中に供給される、請求項1又は2に記載の研磨用複合粒子の製造方法。
- 前記担体粒子と前記砥粒とは、それぞれ別々の経路を経て前記チャンバー内へ供給し、前記熱プラズマ中を通過することで少なくとも表面近傍領域が溶融状態にある担体粒子に対し、前記砥粒をチャンバー内で混合する、請求項1又は2に記載の研磨用複合粒子の製造方法。
- 前記担体粒子が、磁性金属又は磁性セラミックスからなるものである、請求項1〜4のいずれかに記載の研磨用複合粒子の製造方法。
- 前記砥粒が、酸化物、炭化物、ダイヤモンド、及び窒化物からなる群から選ばれる少なくとも1種のものである、請求項1〜5のいずれかに記載の研磨用複合粒子の製造方法。
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