JP6414206B2 - 乾式バレル研磨方法及びメディアの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の一側面及び実施形態は、乾式バレル研磨方法、及び当該方法に適用されるメディアの製造方法に関する。

バレル研磨装置の研磨槽内に、被加工物及びメディアを装入して混合流動化させることで、被加工物の表面をメディアによって研磨するバレル研磨方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなバレル研磨方法には、研磨槽内に水を入れる湿式バレル研磨方法、及び、研磨槽内に水を入れない乾式バレル研磨方法がある。ここで、湿式バレル研磨方法は、被加工物の光沢仕上げ又は被加工物の平滑仕上げといった目的で広く用いられているものの、研磨後に廃水処理が必要となるという課題がある。このため、乾式バレル研磨方法が採用される場合がある。

特公昭４４−２３８７３号公報

しかしながら、乾式バレル研磨方法では、湿式バレル研磨方法と同等又はそれに近い仕上げ性能を確保するのが難しい。

本発明の一側面は、表面粗さ又は形状の調整等において、湿式バレル研磨方法と同等又はそれに近い仕上げ性能を確保することができる乾式バレル研磨方法、及び当該方法に適用されるメディアの製造方法を得ることが目的である。

本発明の一側面に係る乾式バレル研磨方法は、被加工物を乾式でバレル研磨する乾式バレル研磨方法であって、バレル研磨で用いられるメディアの表面に潤滑性付与材料をコーティングすることで、非湿潤のコーティング部を形成して前記メディアの表面に潤滑性を付与する第一工程と、前記メディアと被加工物とを研磨槽内で混合させる第二工程と、前記メディアと前記被加工物とを前記研磨槽内で流動させることで前記被加工物を研磨する第三工程と、を有する。

上記構成によれば、潤滑性付与材料によってメディアの流動性（滑り性能）が向上しているので、メディアが被加工物の表面を必要以上に粗く研磨することが抑えられ、被加工物の表面は平滑な研磨面に加工される。ここでいう非湿潤とは、メディアの表面が油脂等によって湿潤していない状態をいう。なお、本発明の一側面は、前述の第一工程、第二工程及び第三工程をそれぞれ個別に行う場合と、少なくとも２つ以上の工程を同時に行う場合と、の双方を含む。

一実施形態では、前記第三工程において前記研磨槽内に前記潤滑性付与材料を供給しながら前記メディアと前記被加工物とを流動させてもよい。

上記構成によれば、被加工物との衝突によってメディアから潤滑性付与材料が徐々に削り落とされても、メディアの表面は新たに供給された潤滑性付与材料によってコーティングされる。よって、被加工物の表面が必要以上に粗くなるのを抑制する効果が持続される。なお、被加工物にも潤滑性付与材料がコーティングされようとする。しかしながら、コーティングされる前又はコーティングされかけた被加工物の表面がメディアで研磨されることによって、被加工物の表面は徐々に研磨される。

一実施形態では、前記潤滑性付与材料は、脂肪酸又はその塩を含んでもよい。

上記構成によれば、潤滑性付与材料が脂肪酸又はその塩を含んでいるので、低コストとすることができると共にメディアの表面に潤滑性を付与することができる。特に、脂肪酸又はその塩が脂肪酸ナトリウムを含む場合には、低コストで良好な潤滑性を付与することができる。また、脂肪酸ナトリウムを潤滑性付与材料の主成分とする場合には、被加工物に油脂が殆ど付着しないので、洗浄工程を不要化又は簡略化することができる。

一実施形態では、前記メディアは、無機質のメディアであって、表面に前記潤滑性付与材料を入り込ませて保持する保持部を備えていてもよい。

無機質のメディア（焼成メディア、焼結メディア）は、有機質のメディア（樹脂メディア）に比べて安価である。しかし、無機質のメディアは、有機質のメディアより潤滑性が低いので、被加工物に対する衝撃力が強い。その結果として、湿式バレル研磨の場合と同等の研磨精度を得ることができない。ここで、上記構成によれば、メディアは、表面に潤滑性付与材料を入り込ませて保持する保持部を備えているので、潤滑性付与材料のメディアに対する付着力が強くなる。このため、保持部がない場合に比べて、被加工物の表面が必要以上に粗くなるのを抑制する効果をより長く持続することができる。

一実施形態では、前記メディアが多孔質体とされることで前記保持部が形成されていてもよい。

上記構成のように、メディアを多孔質にするとメディアの比重が低くなるので、被加工物に対するメディアの衝撃力が低減される。その結果、被加工物の表面が必要以上に粗くなるのを抑制することができる。よって、潤滑性付与材料による効果と多孔質による効果との相乗効果により、湿式バレル研磨方法と同等又はそれに近い仕上げ性能を確保することができる。なお、前述の多孔質のメディアにおける気泡の形態は、独立気泡構造又は連続気泡構造のどちらであってもよい。

一実施形態では、前記メディアは、６０〜８０質量％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、１０〜３０質量％の二酸化珪素（ＳｉＯ_２）と、４〜８質量％の酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）と、１〜３質量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）と、１〜４質量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と、を少なくとも含む焼結体であってもよい。

多孔質のメディアは、バレル研磨中に細孔を基点としてクラックが発生する等、多孔質でないメディアと比べて強度が低下する。上記構成では、１〜４質量％の酸化マグネシウムが含まれることで、メディア全体としての強度の必要以上の低下を防ぐことができる。また、この構成のメディアは、焼結メディアであるので焼成メディアに比べて寿命が長い。

本発明の他の側面に係る乾式バレル研磨方法に用いるメディアの製造方法は、前記メディアを製造するための方法であって、砥粒とバインダと酸化マグネシウムと消失材料粉末とを混練する混練工程と、前記混練工程で混練された混練物を所定の形状に成形する成形工程と、前記成形工程で成形された成形体を焼結して焼結体にすると共に、前記消失材料粉末を消失させて前記焼結体の表面に前記保持部を形成する焼結工程と、を含む。また、前記消失材料粉末の添加量は、前記砥粒、前記バインダ、前記酸化マグネシウム及び前記消失材料粉末の合計を１００質量％とした場合に１〜４０質量％の量である。

上記構成によってメディア全体を多孔質とすることで、細孔によって表面に保持部が形成された焼結体のメディアを得ることができる。なお、混練工程では、必要に応じて水を添加してもよい。

一実施形態では、前記消失材料粉末は水酸化アルミニウムの粉末であってもよい。

上記構成によれば、水酸化アルミニウムは焼結工程で脱水分解する。その結果、水酸化アルミニウムは、酸化アルミニウムに変化し固形分として体積が減少すると共に、水酸基は水蒸気となって発散する。水酸化アルミニウム粉末は成形体に分散されているので、前述の焼結工程で多孔質体が形成される。

一実施形態において、前記混練工程では、前記砥粒、前記バインダ、前記酸化マグネシウム及び前記消失材料粉末からなる混合材料に、酸化マンガン（ＭｎＯ）及び酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）の少なくとも一方を添加し、前記混合材料と、添加した当該少なくとも一方（すなわち、酸化マンガン及び酸化鉄のいずれか一方を添加した場合にはその一方、酸化マンガン及び酸化鉄の両方を添加した場合にはその両方）と、の合計を１００質量％としたときに当該少なくとも一方（すなわち、酸化マンガン及び酸化鉄のいずれか一方を添加した場合にはその一方、酸化マンガン及び酸化鉄の両方を添加した場合にはその両方）の含有量を５質量％以下としてもよい。

上記構成によれば、焼結工程では、添加した当該少なくとも一方が焼結助剤として効果的に機能する。

以上説明したように、本発明の種々の側面によれば、湿式バレル研磨方法と同等又はそれに近い仕上げ性能を確保することができるという優れた効果を有する。

一実施形態に係る乾式バレル研磨方法に適用される乾式バレル研磨装置を示す概略構成図である。 メディアの表面側を拡大して模式的に示す断面図である。 メディアの表面に潤滑性付与材料がコーティングされていることを示す分析結果である。図３（Ａ）はスペクトル分析の結果、図３（Ｂ）は面分析の結果をそれぞれ示す。

本実施形態に係る乾式バレル研磨方法及びメディアの製造方法について説明する。図１には、本実施形態に係る乾式バレル研磨方法に適用される乾式バレル研磨装置１０が概略構成図で示されている。まず、この乾式バレル研磨装置１０について概説する。

（乾式バレル研磨装置の構成）
乾式バレル研磨装置１０（以下、単に「バレル研磨装置１０」という。）は、研磨槽としてのバレル槽１２を備えている。バレル槽１２は、容器状とされて台座（図示省略）に固定されている。バレル槽１２の内側表面にはライニング１４が固着されている。このバレル槽１２には、研磨用のメディア４０及び被加工物Ｗ等（これらは総じて「マス」と呼ばれる）が装入される。なお、図中では、メディア４０及び被加工物Ｗを模式化して示している。

バレル槽１２の底部には、集塵ホース２０の一端が連結されている。集塵ホース２０の他端は、集塵機１６の吸入部側に連結されている。集塵機１６は、集塵ホース２０内の空気を吸入するファン（図示省略）と、塵埃を排出させないためのフィルタ（図示省略）とを備えている。

バレル槽１２の上方側には、必要に応じて集塵フード１８が配置される。集塵フード１８には、集塵ホース２０Ａの一端が連結されている。集塵ホース２０Ａの他端は、集塵ホース２０の他端側に接続されている。

一方、バレル槽１２の底部上面側には、回転盤２２が配置されている。回転盤２２は、その中央部が軸取付部とされて回転軸２４に固定されている。また、バレル槽１２の底部には、軸受部２６が設けられている。回転盤２２に固定された回転軸２４は、バレル槽１２の軸受部２６に回転可能に軸支されている。そして、回転軸２４の下端は、バレル槽１２の底部下方側で駆動力伝達機構２８に接続されている。

駆動力伝達機構２８は、一対のプーリー３０、３２と、一対のプーリー３０、３２に巻き掛けられたＶベルト３４と、を含んでいる。前述した回転軸２４は、一方のプーリー３０の軸心部に対して同軸に固着されている。また、他方のプーリー３２の軸心部には、減速機付きのモータ３６の出力軸が同軸に固着されている。

以上により、バレル研磨装置１０は、モータ３６の駆動で回転盤２２を回転させることによって、マスをバレル槽１２内で流動させる。このようなバレル研磨の方式は、流動式バレルと呼ばれている。

（メディア）
次に、バレル槽１２に装入されるメディア４０について概説する。メディア４０は、研磨の目的に応じて、数ミリから数十ミリの球形、三角錘形、三角柱形、円柱形、円柱を斜めカットした形、又は四角柱形等の任意形状に形成された小粒体である。本実施形態のメディア４０は、一例として、高さ６ｍｍの三角柱形状とされている。メディア４０は、バレル槽１２の中で被加工物Ｗと共に流動し、被加工物Ｗとの間に生じる摩擦力によって被加工物Ｗを研磨する。

図２には、メディア４０の表面側が拡大された模式的な断面図が示されている。図２に示される研磨用のメディア４０は、無機質のメディアである。無機質のメディアとしては、例えば、砥粒と粘土質材料とを混練して成形したものを焼成した焼成体のメディア（焼成メディア）と、砥粒の焼結により形成された焼結体のメディア（焼結メディア）と、が挙げられる。一般に無機質のメディアは、有機質のメディア（樹脂と砥材とが混合されて成型された樹脂メディア）に比べて低コストである。しかし、無機質のメディアは、その表面が硬く、被加工物Ｗに対する衝撃力が強すぎるので、湿式バレル研磨の場合と同等の研磨を達成するのが一般には困難である。一方、メディア４０を多孔質体（全体がポーラス）とすると、細孔によってメディア４０の比重が低くなるので、被加工物Ｗに対するメディア４０の衝突エネルギーが低くなる。その結果、被加工物Ｗに対するメディア４０の衝撃力が低減されるので、被加工物Ｗの表面が必要以上に粗くなるのを抑制することができる。更に、メディア４０の表面近傍に形成された細孔による緩衝効果も期待できる。また、無機質のメディアのうち、焼結メディアは、焼成メディアに比べて、損耗率が低く寿命が長い。本実施形態では、焼結メディアを選択した。

また、メディア４０の表面には、後述する潤滑性付与材料４４を入り込ませて保持する凹状の保持部４２が形成されている。この保持部４２により、メディア４０に対して潤滑性付与材料４４が強固に保持されている。すなわち、メディア４０に対する潤滑性付与材料４４の付着力が増す。保持部４２は、溝を設けることで形成されてもよいし、ディンプルを設けることで形成されてもよいし、又は凹凸を設けることで形成されてもよい。保持部４２は、多孔質体であるメディア４０の細孔によってメディア４０の表面に形成された凹凸で形成されている。このように、メディア４０を多孔質体とすることによって、前述した衝撃力の抑制の効果と、潤滑性付与材料４４を強固に保持する効果と、の双方の効果を得ることができる。従って、被加工物Ｗの表面を必要以上に粗くするのを防ぐことができる。

潤滑性付与材料４４には油脂が殆ど含まれない。例えば、潤滑性付与材料４４の油脂の含有率は、０．５質量％以下としてもよい。潤滑性付与材料４４に実質的に油脂が含まれないことによって、メディア４０の表面に潤滑性付与材料４４をコーティングした場合に、メディア４０の表面を湿潤させることなくメディア４０の表面に潤滑性を付与することができる。本実施形態における潤滑性付与材料４４は、一例として、脂肪酸ナトリウムと若干の不可避不純物とによって構成されている。脂肪酸ナトリウムにおける脂肪酸としては、例えば、絡酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、又はリシノレン酸等が挙げられる。上記脂肪酸は、単一の種類の脂肪酸であってもよいし、二種以上の脂肪酸を含む混合物であってもよい。

また、潤滑性付与材料４４には、脂肪酸ナトリウムに代えて又は脂肪酸ナトリウムと共に、脂肪酸が含まれてもよい。この脂肪酸としては、例えば、ラウリン酸又はオレイン酸等が挙げられる。更に、潤滑性付与材料４４には、脂肪酸ナトリウムに代えて又は脂肪酸ナトリウムと共に、例えば、脂肪酸マグネシウム、脂肪酸カルシウム、又は脂肪酸カリウム等といった他の脂肪酸金属塩が含まれていてもよい。

メディア４０は、６０〜８０質量％の酸化アルミニウムと、１０〜３０質量％の二酸化珪素と、４〜８質量％の酸化ジルコニウムと、１〜３質量％の酸化カルシウムと、を少なくとも含み、その他に若干の不可避不純物（例えば、Ｋ_２Ｏ、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、ＨｆＯ_２又はＰ_２Ｏ_３等）を含んでもよい。不可避不純物は、３％以下（又は２％以下）としてもよい。

但し、メディア４０の全体を多孔質としたことによって、メディア４０全体の強度が低下する。例えば、バレル研磨による衝撃によって、細孔を基点としてメディア４０に割れ又は欠けが発生することがある。そこで、補強材料として酸化マグネシウムを更に含有させることによって、メディア４０を多孔質にしても、バレル研磨中にメディア４０に割れ又は欠けが生じない程度にメディア４０の強度を向上させることができる。酸化マグネシウムの含有量は、１〜４質量％（又は２〜３質量％）であってもよく、この場合、前述の効果が得られることが実験で確認されている。

（メディアの製造方法）
ここで、メディア４０を製造するための方法（メディア４０の製造方法）について説明する。

メディア４０の製造方法では、まず、混練工程がなされる。この混練工程では、砥粒とバインダと補強材料としての酸化マグネシウムと消失材料粉末としての水酸化アルミニウムの粉末と、を所定の含有量となるように秤量した後混練する（これらの材料を総じて、以降「混合材料ａ」と記す）。混練の際、必要に応じて水を添加してもよい。水酸化アルミニウムの粉末の添加量は、混合材料ａを１００質量％としたときの１〜４０質量％の量とする。

砥粒としては、アルミナ系砥粒（アランダム）、炭化珪素系砥粒（カーボランダム）、ジルコニアアルミナ砥粒、ダイヤモンド砥粒、又はＣＢＮ砥粒、等を用いることができる。砥粒として白色アルミナ系砥粒（ＷＡ）を用いた場合には、低価格で高い研磨力が得られ、且つ被加工物に砥粒の色が転写されないので、好ましい。また、砥粒の平均粒子径は研磨の目的に合わせて適宜選択される。例えば、微細研磨を目的とする場合は１〜４０μｍの範囲から選択される。ここで、砥粒の粒子径が小さすぎるとメディアの研磨力が低くなる。一方、砥粒の粒子径が大きすぎると粒子同士の結合力が弱くメディアの強度が低下する。

バインダは、焼結する際に砥粒同士を結合させるための結合材である。バインダは砥粒の種類又は焼結温度等によって適宜選択される。本実施形態において、バインダは、少なくとも二酸化珪素と酸化ジルコニウムと酸化カルシウムとを含む。なお、バインダに酸化マグネシウムが含まれる場合には、当該酸化マグネシウムを補強材料として利用できる。

また、本実施形態の混練工程では、一例として、混合材料ａに焼結助剤を添加する。焼結助剤は、酸化マンガン及び酸化鉄の少なくとも一方（すなわち、いずれか一方又は双方）とすることができる。焼結助剤の添加量は、混合材料ａと、焼結助剤と、の合計を１００質量％としたときに５質量％以下（焼結助剤として複数の材料を用いた場合はそれらの合計が５質量％以下）の範囲としている。

次の成形工程では、混練工程で混練された混練物を押出し成形機に投入して所定の形状（本実施形態では三角柱形状）に成形する。

次の焼結工程では、成形工程で成形された成形体を乾燥させた状態で耐熱容器に装入すると共に炉内において所定温度で所定時間焼結する。この焼結工程では、水酸化アルミニウムは脱水分解する。その結果、酸化アルミニウムに変化して固形分として体積が減少すると共に、水酸基は水蒸気となって発散する。つまり、この工程では、水酸化アルミニウムを消失させる。前述の混練によって水酸化アルミニウムは混合材料ａに均一に分散している。従って、この焼結工程によって独立気泡構造の多孔質体が形成され、表面に保持部４２が形成された焼結体のメディア４０が得られる。

なお、水酸化アルミニウムの粉末の含有比率が高すぎると、寿命が短くなるので、水酸化アルミニウムの粉末の含有比率は、前述のようにしてもよい。また、この焼結工程では、混練工程で添加した酸化マンガン及び酸化鉄の少なくとも一方が焼結助剤として効果的に機能している。

（乾式バレル研磨方法）
次に、メディア４０を用いた乾式バレル研磨方法について説明する。

まず、図１に示されるバレル研磨装置１０のバレル槽１２にメディア４０及び潤滑性付与材料（図１では図示省略）を装入する。次に、バレル研磨装置１０に連結された集塵機１６を作動させる。

次に、バレル研磨装置１０を作動させ、バレル槽１２内でメディア４０と潤滑性付与材料（図１では図示省略）とを流動させる。これにより、図２に示されるように、研磨用のメディア４０の表面に、油脂を殆ど含まない潤滑性付与材料４４をコーティングする。具体的には、メディア４０の表面に、非湿潤のコーティング部４４Ｃを形成してメディア４０の表面に潤滑性を付与する（第一工程）。潤滑性付与材料４４は、一例として、５〜８００μｍ程度（但し、このサイズには限定されない）の粒子径の粉末状のものをメディア４０と混ぜて流動させることによってメディア４０の表面にコーティングされる。本実施形態において、例えば、潤滑性付与材料４４は、その主成分が脂肪酸ナトリウムである。従って、潤滑性付与材料４４のコストを抑えると共にメディア４０の表面に潤滑性を付与することができる。

また、潤滑性付与材料４４は、例えばキューブ状（一例として、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ〜７０ｍｍ×７０ｍｍ×７０ｍｍの立方体状）のものをメディア４０と混ぜて流動させることによって、メディア４０の表面にコーティングされてもよい。また、潤滑性付与材料４４は、例えば液体状（一例として濃度１０ｖｏｌ％）のものをメディア４０と混ぜて流動させながら固化させることによって、メディア４０の表面にコーティングされてもよい。潤滑性付与材料４４として液体状のものを混ぜてコーティングする場合には、定量添加が容易で集塵機１６（図１参照）に吸引されにくいというメリットがあり、遠心式バレルに対する定量添加も適用可能である。なお、液体状の潤滑性付与材料４４を投入する場合には、メディア４０の表面が湿潤しない程度の量を投入する。

図１に示されるバレル研磨装置１０を作動させてから所定時間経過後に、バレル研磨装置１０の作動を停止させる。次に、バレル研磨装置１０のバレル槽１２内に被加工物Ｗを装入し、メディア４０と被加工物Ｗとをバレル槽１２内で混合させる（第二工程）。

次に、バレル研磨装置１０を作動させ、潤滑性付与材料４４（図２参照）によって表面がコーティングされたメディア４０と、被加工物Ｗと、をバレル槽１２内で流動させる。この流動によって被加工物Ｗにメディア４０を滑るように接触させることにより、被加工物Ｗを研磨する（第三工程）。このとき、潤滑性付与材料４４によってメディア４０の流動性（滑り性能）が向上しているので、被加工物Ｗにはメディア４０の衝突による過度の研磨荷重が付与されない。また、メディア４０の細孔により被加工物Ｗと衝突する際の衝撃力が緩衝されるので、被加工物Ｗにはメディア４０の衝突による過度の研磨力が付与されない。このため、メディア４０が被加工物Ｗの表面を必要以上に粗くするのが抑えられ、被加工物Ｗの表面粗さを小さくする研磨を行うことができる。すなわち、被加工物Ｗの表面は、平滑な研磨面に加工される。

また、図２に示されるように、多孔質体のメディア４０が表面全体に保持部４２を備えることによって、潤滑性付与材料４４のメディア４０に対する付着力が強くなっている。これにより、メディア４０は、保持部４２がない場合に比べて潤滑性付与材料４４を長時間保持することができるので、被加工物Ｗの表面が必要以上に粗らされるのを抑制する効果をより長く持続することができる。このため、潤滑性付与材料４４の性能を十分に発揮することができる。

また、この工程（第三工程）においては、潤滑性付与材料４４の供給装置（図示省略）を作動させることによって、バレル槽１２内に潤滑性付与材料４４を供給しながらメディア４０と被加工物Ｗとを流動させる。このため、被加工物Ｗとの衝突によってメディア４０から潤滑性付与材料４４が徐々に削り落とされても、メディア４０の表面には新たに供給された潤滑性付与材料４４がコーティングされる。従って、被加工物Ｗの表面が必要以上に粗らされるのを抑制する効果が持続される。なお、被加工物Ｗにも潤滑性付与材料４４がコーティングされようとする。しかしながら、コーティングされる前又はコーティングされかけた被加工物Ｗの表面がメディア４０で研磨されることによって、被加工物Ｗの表面は徐々に研磨される。

バレル研磨装置１０を作動させてから所定時間経過後に、潤滑性付与材料４４の供給装置の作動を停止させ、その後バレル研磨装置１０の作動を停止させ、更にその後に集塵機１６の作動を停止させる。そして、バレル研磨装置１０のバレル槽１２からメディア４０及び被加工物Ｗを排出し、これらを分別して被加工物Ｗを回収する。

以上説明したように、本実施形態によれば、乾式バレル研磨方法でありながら、湿式バレル研磨方法と同等又はそれに近い仕上げ性能を確保することができる。

なお、例えば、表面に油脂コーティングされたものをメディアとして研磨するような従来の例では、被加工物に油脂が付着するので、洗浄工程が必要になる。これに対して、本実施形態の場合には、油脂を殆ど含まない潤滑性付与材料４４によってメディア４０の表面をコーティングして非湿潤のコーティング部４４Ｃを形成している。このため、被加工物Ｗに油脂が殆ど付着しない。その結果、洗浄工程を不要化又は簡略化することができるという利点がある。

次に、実施例について説明する。

まず、メディアの流動性を確認した試験結果を表１に示す。ここで、表中の数値は、測定したメディアの安息角である。表面粗さＲａ＝０．０１４６μｍの板にメディアを載置した後、この板を徐々に傾斜させ、メディアがこの板に沿って落下した時の傾斜角度を安息角とした。この測定は、潤滑性付与材料をコーティングしたメディア（表中では「コーティングあり」と記載）と潤滑性付与材料でコーティングしていないメディア（表中では「コーティングなし」と記載）のそれぞれのメディアに対して、２０個ずつ測定を行った。

表１の結果によれば、コーティングされることで、メディアの安息角が小さくなっていることが判る。この結果、メディアの表面を潤滑性付与材料によってコーティングすると、メディアの潤滑性が向上するので、バレル研磨の際にメディアの流動性が向上することが示唆された。

一方、メディアの表面を脂肪酸ナトリウム（潤滑性付与材料）でコーティングした場合を実施例（実施例１〜１０）とし、メディアの表面をコーティングしない場合を比較例（比較例１〜５）として、バレル槽（研磨槽）内で被加工物と混合させた状態で流動させることで被加工物を研磨する試験を行った。

研磨（バレル研磨）の条件は、次の表２に示す通りである。被加工物として、測定用の被加工物（φ１５ｍｍ×ｔ１５ｍｍのＳ４５Ｃ材（機械構造用炭素鋼鋼材：ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）））を１枚と、１２Ｌ（見掛けの容積）のダミーの被加工物（３０ｍｍ×３０ｍｍ×ｔ３ｍｍのＳＳ４００材（一般構造用圧延鋼材：ＪＩＳ））と、を用いた。

表２のメディアの種類について補足説明する。メディアＡ及びメディアＣ（焼結メディア）は、砥粒同士を焼結させて形成されたメディアである。メディアＢ及びメディアＤ（焼成メディア）は、砥粒と粘土質材料とを焼結させて形成されたメディアである。メディアＥ（樹脂メディア）は、樹脂と砥材とを混合して成型したメディアである。

また、下記の表３には、実施例１〜９及び比較例１〜５の各条件、並びに、表面粗さ、研磨量、及び損耗率を測定した結果を示す。

表３の条件項目において、「メディア」の項目は、表２のメディアのいずれであるかを示し、「方法」の項目は、乾式バレル研磨方法であるか又は湿式バレル研磨方法であるかを示す。なお、湿式バレル研磨方法では、研磨槽内に１１Ｌの水を入れると共に、５０ｍｌの研磨助剤（コンパウンド）を添加した。

「脂肪酸ナトリウムの投入」の項目は、メディアの表面に潤滑性付与材料としての脂肪酸ナトリウムがコーティングされる工程が「有」か「無」かを示す。ここで、「有」の場合には、粉末、固形、液体のいずれの状態で投入されているのかを括弧書きで示す。

メディアの表面に脂肪酸ナトリウムが形成されていることは、走査電子顕微鏡（（株）日立製作所製；Ｓ３４００）及びエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＡＸ製；Ｇｅｎｅｓｉｓ ４０００）によりスペクトル分析及び面分析（マッピング）を行うことによって確認した。一例として、実施例３のスペクトル分析の結果を図３（Ａ）に、実施例３及び比較例１のメディアの表面を面分析した結果を図３（Ｂ）に示す。実施例３のメディアは、図３（Ａ）により脂肪酸ナトリウムに由来するイオン（ナトリウムイオン）が検出されたことから、脂肪酸ナトリウムの存在が確認された。なお、同図における他のピークはメディアに由来する成分を示す。更に図３（Ｂ）により脂肪酸ナトリウムがメディアの表面全体に分布していることが判った。即ち、バレル研磨を行う際に脂肪酸ナトリウムを投入すると、メディアの表面全体に脂肪酸ナトリウムがコーティングされることが示された。

また、表３の条件項目において、「Ａｌ（ＯＨ）_３」の添加の項目は、メディアを製造する際の混練工程で、水酸化アルミニウムの粉末を添加しているか否かを示す。水酸化アルミニウムの粉末を添加している場合には、その添加量の割合を括弧書きで示す。前記括弧書きで示された水酸化アルミニウムの添加量の割合は、混合材料（前述した実施形態では混合材料ａ）を１００質量％としたときの質量％としている。なお、Ａｌ（ＯＨ）_３の添加が有の場合、メディアは多孔質体となり、Ａｌ（ＯＨ）_３の添加が無の場合、メディアは多孔質体とならずに表面が比較的平滑な緻密体となる。

更に、「バッチ数」の項目は、同一のメディアによる何回目の研磨であるのかを示す。実際の研磨処理では、１回目の研磨後、被加工物が取り出され、その後に新しい被加工物が装入されて２回目の研磨が同一のメディアで行われるといったように、同一のメディアを用いて研磨と被加工物の取り出し及び装入が繰り返される。ここで、表中でバッチ数が１とされる例は、１回目の研磨後に取り出された被加工物の測定結果を示し、表中でバッチ数が１０とされる例（実施例９）は、１０回目の研磨後に取り出された被加工物の測定結果を示している。

また、表３の結果項目において、「表面粗さ」は、表面形状粗さ測定機（（株）東京精密製；Ｓｕｒｆｃｏｍ １５００ＤＸ）にて被加工物表面の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ６００１；１９９４）を測定した結果である。「表面粗さ」の単位はμｍである。「研磨量」は、電子天秤（（株）島津製作所製；ＩＰＳ−ＤＰ１０）にて「加工前の被加工物の質量」及び「加工後の被加工物の質量」をそれぞれ測定し、その差を単位時間あたりに換算して評価した結果である。「研磨量」の単位は、ｍｇ／ｈである。

また、「損耗率」は、前述の電子天秤にて「加工前のメディア（測定用）の質量」及び「加工後のメディア（測定用）の質量」をそれぞれ測定し、下の数式１にて算出した結果である。「損耗率」の単位は、％／ｈである。

表３の結果によれば、実施例１〜１０では、比較例３、４の湿式バレル研磨方法と同等又はそれに近い表面粗さに仕上げられていることが判る。特に、実施例３と実施例１０とを比較すると、メディアとして焼結メディアを選択する場合に、より良い結果が得られていることが判る。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態の変形例として、研磨槽の遊星回転又は振動等によりマスを流動化させることによって被加工物の研磨を行ってもよい。なお、バレル研磨の種類としては、上記実施形態のような流動式バレルの他、例えば、遠心式バレル、振動式バレル、回転式バレル、及びジャイロ式バレル等と呼ばれるものがある。

また、上記実施形態の変形例として、研磨用のメディアと、被加工物と、潤滑性付与材料と、を研磨槽内で混合させ（第二工程）、これらのマスを研磨槽内で流動させ、メディアの表面に潤滑性付与材料をコーティングする。これにより、非湿潤のコーティング部を形成してメディアの表面に潤滑性を付与すると共に（第一工程）、メディアと被加工物とを研磨槽内で流動させることによって被加工物を研磨する（第三工程）といったような形態を採ってもよい。

また、上記実施形態では、第三工程において、図示しない供給装置によって潤滑性付与材料をバレル槽１２内に供給しながらメディア４０と被加工物Ｗとを流動させている。しかしながら、このような潤滑性付与材料の供給をせずに、追加で必要となる分量だけ予め潤滑性付与材料をバレル槽１２内に装入しておいてもよい。

また、上記実施形態の変形例として、メディアに求められる性能（仕上げ性能及び寿命等）によっては、焼結体のメディアの組成を、例えば、６０〜８０質量％の酸化アルミニウムと、１０〜３０質量％の二酸化珪素と、４〜８質量％の酸化ジルコニウムと、１〜３質量％の酸化カルシウムと、１質量％未満又は５質量％の酸化マグネシウムと、を含む焼結体のメディアとすることも可能である。

また、上記実施形態のメディアの製造方法の変形例として、消失材料粉末は、例えば、発泡スチロール樹脂の粉末や黒鉛の粉末等のような他の消失材料粉末であってもよい。なお、セラミックスバインダーに消失材料として発泡スチロール樹脂を使用すると、焼結後のメディア内に消失材料を原因とする不純物（例えば、炭素）が結晶粒界に残る可能性があり、この不純物はメディアの強度低下の一因（クラックの発生）となる可能性がある。これに対して、上記実施形態のように、消失材料として水酸化アルミニウムを使用した場合には、焼結を行っても、水酸化アルミニウムは、水蒸気と、セラミックスバインダーの主成分である酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、に分解する。よって、焼結後のメディア内に消失材料を原因とする不純物が残らないという利点がある。

また、上記実施形態のメディアの製造方法の変形例として、混練工程において酸化マンガン及び酸化鉄が添加されないような方法も採り得る。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１２…バレル槽（研磨槽）、４０…メディア、４２…保持部、４４…潤滑性付与材料、４４Ｃ…コーティング部、Ｗ…被加工物。

Claims (11)

1. 被加工物を乾式でバレル研磨する乾式バレル研磨方法であって、
   前記バレル研磨で用いられるメディアの表面に潤滑性付与材料をコーティングすることで、非湿潤のコーティング部を形成して前記メディアの表面に潤滑性を付与する第一工程と、
   前記メディアと前記被加工物とを研磨槽内で混合させる第二工程と、
   前記メディアと前記被加工物とを前記研磨槽内で流動させることで前記被加工物を研磨する第三工程と、を有する、
   乾式バレル研磨方法。
2. 前記第三工程において、前記研磨槽内に前記潤滑性付与材料を供給しながら前記メディアと前記被加工物とを流動させる、
   請求項１に記載の乾式バレル研磨方法。
3. 前記潤滑性付与材料は、脂肪酸又はその塩を含む、
   請求項１又は２に記載の乾式バレル研磨方法。
4. 前記脂肪酸又はその塩は、脂肪酸ナトリウムを含む、
   請求項３に記載の乾式バレル研磨方法。
5. 前記メディアは、無機質のメディアであって、前記メディアの表面には、前記潤滑性付与材料を入り込ませて保持する保持部が設けられている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾式バレル研磨方法。
6. 前記保持部は、前記メディアが多孔質体とされることで形成されている、
   請求項５に記載の乾式バレル研磨方法。
7. 前記メディアは、６０〜８０質量％の酸化アルミニウムと、１０〜３０質量％の二酸化珪素と、４〜８質量％の酸化ジルコニウムと、１〜３質量％の酸化カルシウムと、１〜４質量％の酸化マグネシウムと、を少なくとも含む焼結体である、
   請求項６に記載の乾式バレル研磨方法。
8. 請求項７に記載の乾式バレル研磨方法に用いるメディアを製造するための方法であって、
   砥粒とバインダと酸化マグネシウムと消失材料粉末とを混練する混練工程と、
   前記混練工程で混練された混練物を所定の形状に成形する成形工程と、
   前記成形工程で成形された成形体を焼結して焼結体にすると共に、前記消失材料粉末を消失させて前記焼結体の表面に前記保持部を形成する焼結工程と、を含む、
   メディアの製造方法。
9. 前記消失材料粉末の添加量は、前記砥粒、前記バインダ、前記酸化マグネシウム及び前記消失材料粉末の合計を１００質量％とした場合に、１〜４０質量％の量である、
   請求項８に記載のメディアの製造方法。
10. 前記消失材料粉末は、水酸化アルミニウムの粉末である、
    請求項８又は９に記載のメディアの製造方法。
11. 前記混練工程では、前記砥粒、前記バインダ、前記酸化マグネシウム及び前記消失材料粉末を含む混合材料に、酸化マンガン及び酸化鉄の少なくとも一方を添加し、前記混合材料と前記酸化マンガン及び前記酸化鉄の少なくとも一方と、の合計を１００質量％とした場合に、前記酸化マンガン及び前記酸化鉄の少なくとも一方の含有量は、５質量％以下である、
    請求項８〜１０のいずれか１項に記載のメディアの製造方法。