JPH01135434A - 回転仕上装置における金属材の研麿の加速方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転仕上装置は時計率太鼓のような回転部位及び／又は
振動部位、渦巻き及び／又は遠心研磨部位を有する。こ
の装ｒｔに、様々な性ＩＸを有する製品の表面処理に用
いられる。

これらの表面処理（主に研磨）には、たいてい種々の製
材屑や表面処理剤が用いられる。

製材屑とは、ガラス、玄武岩、大理石、プラスチック、
セラミ、りなど様々な材料の小片、粒、屑を意味し、回
転処理や振動処理を受ける部材の表面を擦り磨い念り、
研ぎ磨くのに用いられる。

アランダム、シリコンカーバイド、石英などの研磨粉が
、磁器、セラミックの多面体、プラスチ。

りの円錐や球などの結合した形態で用いられる。

表面処理剤とは、回転仕上処理に用いる添加剤（固体で
も液体でもよい）で、処理する表面に物理的化学的な影
響を及ぼして研磨処理を加速する。

金属材とは、金属や合金でできている機械、道具、レン
チ、装飾物などの研磨対称物をいう。

粉状物とは、粒径が数肉の粒子状の物質をいう。

化学物質（溶液か否かを問わない）は、太古から金属表
面を滑らかにするのに用いられている。

文献によれば、酸洗い、エツチング、磨き仕上げなどに
多くの化学物質が用いられている。電解磨き仕上げの場
合は、光沢のある金属表面を得るため、化学反応時に直
流電流（パルス状か否かを問わない）を流す。

上述の処理方法においては、比較的多量の金属が金属材
から溶液に溶解する。

しかし回転仕上処理の場合は、金属の損失ははるかに少
ない。この処理は、酸洗い、エツチング、磨き仕上げな
どに用いられる化学物質よりも穏やかな効果を有する化
学物質と製材屑とを合せたものである。

表面処理にしばしば用いられる回転仕上装置は、スパイ
ラトロンである。

スパイラトロンは回転しながら上昇する底部を有する大
きなボウルで、回転運動と振動運動をする。従ってデウ
ル内の製材屑は回転・振動運動をし、処理する金属材を
摩耗・研磨する。

この処理は従来非常な時間を喪し、１０〜２４時間かか
つていた。従って化学的（物理的）手段の助けを借りて
処理時間を短縮し、撮動・研磨処理を加速することが求
められていた。この分野では多くの研究がなされている
。

す７ラネクとミラー“化学促進剤を用いた振動仕上げ“
によれば、硫酸水素塩及び重クロム酸塩は大幅に研ｍ時
間を短縮する。セモン（米国特許第３，９７９，８５８
号）によれば、声約１．５の有機酸の水溶液は研磨時間
を短縮する。レスナー（米国特許第２，２９８，４１８
号）はリン酸塩を、またチャン（米国特許第３，９３２
，２４３号）はリン酸エステルを、研磨処理の〃１速に
用いている二中でも最良の効果は、ミラ、−（米国特許
第４，４９１，５００号ンが得ている。ミラヨーは酸化
性の環境（例えばＨ２Ｏ２）下でシュク酸をポリリン酸
とともに用いて、研磨時間を２５〜８０％削減している
。ミラ、−は、酸化性の環境下では金属表面に化学反応
が起こると、容易に研磨効果を発揮する変換層が形成さ
れることを示している。

本発明は、金属材の研磨技術を改善することを目的とす
る。

本発明においては、今までとは異なる角度から研究をし
た。

もし金属が研磨の初期にその表面に水素を発生させるよ
うな媒体に曝されると、金属はその水素を再び吸収する
。すると金属表面の強度はかなり弱まる。この金ＩＩ４
表面における短時間の水素の発生は、研磨処理時間の短
縮に寄与する。

これに関与する物理化学反応は極めて複雑である。

１、水素の発生が開始する時間は重要なパラメータであ
る。水素が発生するスピードには、多くの要因が影響を
及ぼす。

２、撮動製材屑の振動回数と振幅、及び／又は回転仕上
装置の回転速匿と容量も関連がある。

３、表面処理剤の化学組成、濃度、処理温度などは、初
期の水素発生及びその吸収に関連がある。

これらの要因及び被研磨材の性質と組成が水素の発生す
る程度に影響を与える。

粒径、接触ポテンシャル、酸化還元ポテンシャル、過電
圧、表面における局所的弾性・層性変形などの製材屑や
媒体と金属表面の間の境界現象も極めて関連がある。

セラミック結合をしたコランダム粉末からなる５０ゆの
製材屑を装填した容量５０１のスパイラトロンを用いて
試験を行なった。この試験ではマルテンサイトを新語し
た。

研磨の結果はスルトロニック１０荒さ測定器を用いて測
定した。

研磨後の荒さ（ＲＲ）を測定して、研磨前の荒さで除し
、研磨後の荒さ比５４（ＲＲ％）を計算した。

ＲＲ％が低いほど研磨の結果がよいことになる。

試験結果は冷附の図面に示し几。

第１図では研磨後の荒さ比率（ＲＲ％）をシュウ酸濃度
の関数として示した。各試験は鴻−の時間内で行った。

第２図では研磨後の荒さ比″４を４％シュウ酸の温度の
関数として示した。

第３図では研磨後の荒さ比率を亜鉛粉末の濃度の関数と
して示した。

第４図では各表面処理剤について研磨後の荒さ比率を研
磨時間の関数として示した。

セメネクらの研究にならって、試験ににシュウ酸の水溶
液を用いた（金属処理には主に有機酸が用いられる。強
酸の几め腐蝕の問題が起こらないからである。） シュウ酸の温度と濃度が研磨作用に及ぼす影響を調べた
。シ、つ酸濃度の影響は第１図に示した。

酸のｍ度が増加するにつれて、ＲＲ％値が減少している
。しかし４．５％付近でくぼみがあるのＦｉＳ＜べきこ
とである。

この結果、所定の条件下ではシ、つ酸ｆＩ！に度が４．
５％という低い水準でよい研磨効果が期待できることが
分かる。

セメネクらにある他の酸についても、同じ一下で同様な
結果が得られた。中でもクエン酸がよい結果を与えた。

研磨処理における温度の影響は第２図に示した。

この図から、温度は研磨処理において重要な因子である
ことが分かる（１℃上昇すると約１％ＲＲ％値が減少し
ている）。ピット（又は他の腐蝕）の発生する温度が温
度の上限である。温度の上限は各金属及び／又は台金に
よって異なる几め、所定の新暦条件下で経験的に求めな
ければならない。

金属粉末の影響 この試験によれば、酸のＲＲ％値を減少させる効果に、
金属粉末を加えることによってさらに増幅された。もし
金属の酸化ポテンシャルが正ならば（そして酸化剤が存
在しないならば〕、いかなる酸媒体（ｐＨ７）も媒体中
に金属粉末を分散させることができるため、ＲＲ％値を
下げる効果を有する。

さらに、もし酸媒体中に分散している金属粉末の酸化？
テンシャルが、被処理材金属表面のそれより高い場合に
は、正の接触ポテンシャルは水素を所望通り発生させる
上で重要な因子となる。

多くの試験結果から、ジルコニウム及び亜鉛粉末（酸化
ポテンシャルはそれぞれ１．５及び０．８Ｖ）を用いて
スチール（酸化ポテンシャルは約０．４Ｖ）を研磨する
と、モリブデン、スズ及びタングステン（酸化ポテンシ
ャルはそれぞれ０．２．０．１４及び０．　Ｉ　Ｖ　）
を用いてスチールを研磨する場合よりも、はるかに低い
ＲＲ％値が得られた。

これらの結果は上述の仮説と一致する。

上述の試験の条件は、シュウ酸の濃度と温度の影響を調
べた試験条件に、さらに微小な亜鉛粉末（Ｚｉｎｃｏｌ
ｉ　６００と６２０）を加えたものである。

亜鉛粉末を用いたのは、適自な酸化ポテンシャルを有し
、入手しやすく、安価なためである。しかし被研磨金属
よりも酸化ポテンシャルが高いジルコニウム、アルミニ
ウムなどの金属からも、同様な結果が得られる。

研磨処理に最適なシュウ酸媒体（濃度４．５％、温度３
５℃）中での亜鉛粉末の濃度の影響を調べた。第３図に
その結果を示す。この図から分かるように、有機酸若し
くはその混曾物又は適当な濃度の有機酸溶液、及び酸化
ポテンシャルがゼロより高い微細な金属又は亜鉛粉末を
用いると、水素の発生に寄与し、研磨作用に顕著な改嵜
がみられる。第１図と同じように、第３図にもくぼみが
生じている。この図から、亜鉛粉末が約０．２５重量係
のときに、スチール材に対して最適な研磨効果が得られ
ることが分かる。

金属粉末は他の方法によっても媒体中に導入することが
できる。例えば 偵）　金属粉末を適当な量だけ製材屑と混合する。

すると両者は相互に擦シ合わされて、金属、例えハ亜鉛
、ジルコニウム、アルミニウムなどはさらに細かくなり
、目的の水素を発生させる。

（ｂ）　　亜Ｍ、ジルコニウム、アルミニウムなどの金
属はベレットなどの形状で合金として適当量加えること
ができる。製材屑と被処理材の相互研磨によってこの金
属は微細になり、水素の発生に寄与する。

粒径の影響 亜鉛粉末についての実験結果から、並属粉末の粒径が重
要な因子であることが分かった。最良の結果は、粒径０
．１−１０μｍの超徽細金属（亜鉛）粉末から得られた
。この理由はおそらく、カルボニルニッケルから得られ
るニッケルが微細に粉砕されたとき、空気に触れると発
火性を示すように、粒子は超微細になると化学反応性が
高まるためであろう。

第４囚は本発明の最もよい結果を、ミ７　ｍｌ−（米国
特許第４，４９１，５００号）の第２表にある研磨結果
と比較したものである。ミラョーにおいても、本発明と
同じようにスパイラトロンを用い、３５〜４５℃で固い
金属を研磨している。ミラ、−は表面処理剤としてポリ
リン酸塩及びシュウ酸を、また酸化性の環境をつくるた
め過酸化水素を用いている。

この図から本発明の金属（亜鉛）粉末を富有する表面処
理材は、ミラョーの酸化性環境下におけるよりも還元性
の環境下でよい研磨効果を発揮することが分る。

前述のようにこの研究は、被研磨材の表面に短時間水素
を発生させれば研磨作用が加速されるという仮説の下に
進められた。

この短時間の水素の発生（物理的要因）は、明らかに荒
い金属表面の研磨を加速する上で最大の効果を発揮して
いる。ミラョー（米国特許第４．４９１，５００号）の
酸化性の環境は二次的な効果を有するにすぎない、研磨
処理は還元性の環境下でも加速することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシュウ酸の濃度と研磨後の荒さ比率（ＲＲ％）
の関係を示す図、第２図はシュウ酸の温匪と研磨後の荒
さ比率の関係を示す図、第３図は亜鉛粉末の濃度と研磨
後の荒さ比率の関係を示す図、及び第４図は研磨時間と
研磨後の荒さ比率との関係を示す図である。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦ｓ２図 も ４笥（ を− １４図 手続補正書坊式） １、事件の表示 特願昭６３−１４９９１３号 ２、発明の名称 回転仕上装置における金属材の研磨の加速方法３６補正
をする者 事件との関係　　特許出願人 氏名　アテ・ブンデリンク ４、代理人

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）平均的な表面荒さが５μｍ以上の金属表面
   を有する適当量の金属材を、（ｂ）適当量の研磨用製材
   屑及び（ｃ）一又は二以上の有機酸を含む研磨用表面処
   理剤とともに回転仕上装置に納め数時間回転して金属材
   を研磨する方法において、前記表面処理剤は有機酸若し
   くは有機酸の混合物又は適当な濃度の有機酸溶液であり
   、かつ酸化ポテンシャルがゼロより大きい微細な金属又
   は合金粉末を用いることを特徴とする方法。
2. （２）前記有機酸溶液は１ｌ当たり０．５〜５０％、好
   ましくは３〜６％のシュウ酸及び／又はクエン酸を含む
   請求項１記載の方法。
3. （３）前記微細な金属又は合金粉末は前記金属材より大
   きな酸化ポテンシャルを有し、接触ポテンシャルが陰極
   反応によって水素を所望通りに発生させる請求項１又は
   ２記載の方法。
4. （４）前記微細な金属又は合金粉末は、粒径が０．０１
   〜４００μｍ、好ましくは０．５〜２０．０μｍの亜鉛
   である請求項１ないし３のいずれか１項記載の方法。
5. （５）前記微細な金属又は合金粉末、とりわけ亜鉛粉末
   は前記表面処理剤１ｌ当たり０．０５〜９．５％、好ま
   しくは０．１〜０．８％含まれている請求項１ないし４
   のいずれか１項記載の方法。
6. （６）前記微細な金属又は合金粉末はより粗い金属又は
   合金粒子の研磨によって得られる請求項１ないし５のい
   ずれか１項記載の方法。
7. （７）前記金属材はスチール、好ましくは硬いスチール
   である請求項１ないし６のいずれか１項記載の方法。