JPH0277486A - 希土類を基材とした研磨剤 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、希土類を基材とした研磨剤に関する。さらに
詳しくは、本発明は、硬質材料用研磨剤の用途に関する
。

［従来の技術とその問題点］ 市場で実際に見出される研磨材製品としては、アルミナ
、炭化けい素、立方晶窒化ほう素及びダイヤモンドがあ
げられる。

アルミナ及び炭化けい素はそれほど高価でない製品であ
る。しかし、アルミナは大きな使用寿命を得ることがで
きない、炭化けい素については、これは被研磨材料との
ある種の反応を示し、特に鋼の処理の場合がそうであり
、さらにその耐久性はセラミックを研磨するには不十分
である。

窒化ほう素とダイヤモンドは優れた研磨剤であるが、そ
の価格は慣用の研磨材製品よりもずっと高い。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、本発明の目的は、これら後者の窒化ほう素
やダイヤモンドの技術的性能に近いが、しかしそれより
安価な研磨剤を提供することである。

研磨材製品の探求は容易でない、なぜならば、これは多
くの要求を満さねばならないからであり、特に、大きな
耐久性、適度の耐破壊性を示しかつ生きたエツジを与え
る破砕性を有する粒子よりなっていなければならないか
らである。また、留意すべきことは、研磨材製品は所望
の研磨性を有するようにある種の破壊性を有しなければ
ならないが、しかし、寿命が限られてしまうためにあま
りにも脆くてはいけないことである。さらに研磨材製品
は被研磨材料と反応性であってはならない。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、少なくとも１種の希土類元素ほう化物の研磨
剤、特に硬質材料用研磨剤としての用途を提供する。

ここで、表現「希土類元素」とは、５７〜７１の原子番
号を有するランタニドと称される希土類元素に３９の原
子番号のイツトリウムを含めたものを意味する。

本発明者は、希土類元素ほう化物が炭化ほう素及び炭化
けい素のような慣用されているが硬質の研磨剤よりも優
れた研磨性を示すこと、そして経済的競争に勝つことが
できる非常に合理的な範囲内で希土類元素ほう化物の濃
度を増大させることによってダイヤモンドの性能と同等
の性能が得られることを見出した。

したがって、本発明は、研磨剤として希土類元素ほう化
物の使用を提案する。数種の希土類元素ほう化物が存在
する。希土類元素穴ほう化物は、ＣｓＣｌ型の立方晶基
本寸法を有する。希土類元素四ほう化物は正方品系で結
晶化する。。

本発明によれば、全ての種類の希土類元素ほう化物を使
用することができるが、好ましくは希土類元素穴ほう化
物が選ばれる。

希土類元素の選定にあたっては、好ましくは、テルビウ
ム、セリウム及びイッテルビウムのほう化物が使用され
るが、しかし経済的な観点からはセリウム系希土類元素
ほう化物、即ち、セリウム、ランタン、プラセオジム及
びネオジムのほう化物を使用するのが望ましい。

希土類元素ほう化物は周知の物質であるので、その製造
については文献を参照されたい０例えば下記の方法があ
げられる。まず、ポロカルボセルミー法［ソ連科学アカ
デミー誌無機材料編（Ｉｚｖ、Ａｋａｄ、Ｎａｖｋ　５
ＳＳＲＮｅｏｒｇ、Ｍａｔｅｒ、）３、胆５、ｐ、　８
０２−８０６　（１９６？）を参照］に従って希土類元
素酸化物から製造される希土類元素ほう化物を使用する
ことができる。また、希土類元素塩化物を元素状ほう素
によって（仏国特許出願第８７７１６３９６号を参照）
、要すればアルミニウムの存在下に（仏国特許第８８１
０５３３２号を参照）還元するこ、とによって製造され
る希土類元素ほう化物を使用することができる。

研磨剤として使用される希土類元素ほう化物は、粒度が
０．５〜１００μｍであり、かつ平均直径が好ましくは
約１０μｍである粉末状を呈する。

ある場合には、希土類元素ほう化物の凝集塊の超音波に
よる解離操作又は必要ならば例えばエアジェツト粉砕機
による粉砕操作を行うことが考慮される。

本発明によれば、希土類元素ほう化物は、材料の各種の
表面処理操作、即ち文献［カーク・オスマー編［エンサ
イクロペディア・オブ・ケミカルテクノロジー」１、ｐ
、２６〜５２（３版）を参照］に広く記載された操作に
使用することができる研磨剤を構成する。

これらは、中でも硬質材料の処理に好適である０例えば
、アルミナのようなセラミック；タングステン、タンタ
ル、ジルコニウム、ベリリウム、チタン、けい素及びほ
う素の炭化物：チタン及びけい素の窒化物；金属、特に
チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マ
ンガン、鉄、コバルト及びニッケル；無機ガラスなどが
あげられる。

本発明に従う希土類元素ほう化物は、研磨剤の慣用の形
態で使用することができる。それらは、粉末状（単独で
使用できる）で、又は担体に担持して、又は結合剤で凝
集させて使用することができる。

粉末状でそのままで使用されるときは、それらは乾燥状
態で使用することができるが、多くの場合には液体、例
えば水に１０〜２０００ｇ／ｊの濃度割合に懸濁させる
ことができる。

また、粉末状の希土類元素ほう化物は、紙又は槽重のよ
うな担体上に接着剤又は合成樹脂（好ましくはフェノー
ル樹脂）によって比較的薄い層として担持させることが
できる。この担体の形態は広範に及ぶ研磨材、即ち、個
々のシート又は巻取ったシート、円板、バンド、ベルト
などをもたらす。

また、本発明の研磨剤粉末は、適当な形状、即ち、円錐
状、円筒様又は平らな若しくは彎曲した円板状などの形
状を与えた不活性マトリックス中で、多くの場合にビト
リファイド型（セラミック）又は重合体型（例えばベー
クライト）の結合剤によって結合させることができる。

　−［実施例］ 以下の実施例では、希土類元素ほう化物の研磨性を立証
するが、その前にそれらの性能を評価するのに使用した
試験を以下に記載する。

試験は、第１図によって示される研磨機械で行う。

第１１ｉＵにおいて参照番号の意味は次の通りである０
円板状にした被研磨材料（１）、凹み付き円板（２）、
研磨板（３）、回転ボール（４）、回転円盤（５）、固
定ブラケット（６）、棒状ガイド（７）、荷重（８）、
研磨剤粉末懸濁液（９）。

研磨機械の動作原理は次の通りである。

図示してないモーターが研磨剤粉末懸濁液（９）を入れ
たボール（４）を回転させる。被研磨材料（１）は、荷
重（８）を加えた一定圧力下で楕円形運動を受ける。

二つの運動が結びついて被研磨材料（１）は研磨板（３
）の全体に及ぶ。

研磨剤粒子が研磨板と被研磨材料との間に入って後者の
材料を剥脱させる。

円板（１）を研磨操作の前後で秤量する。

結果は、材料の剥脱速度（ＥＥＶ）　、として表わされ
る。即ち、剥脱された平均重量を重ｎ単位　　　　　ｍ
ｇ 表面積単位　　　　ｄｍ茸 時間単位　　　　　分（ｍｎ） で得る。

操作条件は次の通りである。

研磨のタイプ　　　浸漬型 研磨板　　　　　　フェルト　ＤＰ　　ｐｌａｎ回転速
度　　　　　２３ｒｐｍ 円板上の圧力　　　８００　ｇ／ｃが 温　度　　　　　　周囲温度（２０’Ｃ）実験時間　　
　　　２０分間 使用した研磨板は、５ＴＲＵＥＲＳ社より市販されてい
るフェルトｒｏｐ　ｐｌａｎ　Ｊである。このものは硬
質プラスチック材料のフェルトである。

被研磨材料は、９９．５％焼結炭化けい素（ＳｉＣ）部
片か又は窒化けい素（ＳｉＳＮ４）部片であって、いず
れもＣＥＲＡＭＩＱＶＥＳ　ＥＴ　ＣＯＭＰＯ５ＩＴＥ
Ｓ社より市販されている。

下記の例１〜８は本発明を例示するものである。

比較例として、研磨剤として 炭化ほう素８４ＣＣ実験Ａ及びＣ） 炭化けい素ＳｉＣ（実験Ｂ及’Ｕ　Ｄ　）ダイヤモンド
　　（実験Ｅ） を使用して五つの実験を行う。

これらの物質のいずれも５ＴＲＶＥＲ３社より市販され
ている。Ｂ、Ｃ及びＳｉＣ粉末は１０μｍの粒度な示す
、ダイヤモンドは１５μｍのダイヤモンドの８ｇ／４１
懸濁液として市販されている。

１　；〜Ｌ６　　びＢ この例では研磨剤として六ほう化セリウムを使用する。

まず、酸化第二セリウムを元素状ほう素と炭素との混合
物（二つとも化学量論的量よりも１０％過剰で使用した
）とアルゴン雰囲気中で１５００℃で１５時間反応させ
ることによって六ほう化セリウムを製造した。

これを超音波による凝集体の解離操作に付す。

このものは１０μｍの平均粒度を示す０粒度はレーザー
回折・拡散技術（ＣＩＬＡＳ−ＡＬＣＡ置装置）によっ
て測定した。

次いで、六ほう化セリウムＣｅＢａの水性懸濁液を１２
５　ｇ／Ｒの割合で調製する。

比較実験のために、炭化ほう素８４Ｃ懸濁液（実験Δ）
及び炭化けい素懸濁液（実験Ｂ）を１２５ｇｚｌの同一
濃度で調製する。

次いで、炭化けい素部片の研磨を行うことによって研磨
性を立証する。

得られた結果を下記の表■に記載する。

表工 表工から、六ほう化セリウムが炭化ほう素及び炭化けい
素よりも優れた研磨性を示すことがわかる。

２５τ　ＣびＤ 研磨試験に付される材料が窒化けい素部片であることを
除いて、前記の例及び実験を同一の条件で反復する。

得られた結果を表Ｈにまとめる。

表■！ したがって、セラミック材料に対する六ほう化セリウム
の研磨性の優秀性が認められる。

表Ｈに示した一連の結果を第２図にグラフとして表わす
、このグラフは時間（１）に対する材料の剥脱速度（Ｅ
ＥＶ）の変化を表わすものである。

曲線（Ｉ）、（Ｃ）及び（ロ）がそれぞれ六ほう化セリ
ウム、炭化ほう素及び炭化けい素に相当する。

このグラフは本発明の目的である研磨剤の優秀性を立証
している。

匠主及Ｕ４ 以下の各種の例では、六ほう化ランタン及び六ほう化プ
ラセオジムを使用する。

まず、例１の六ほう化セリウムを製造するのに使用した
方法と同一の方法に従って、それぞれの酸化物Ｌａ５ｈ
ｓ及びＰ「６０□１を元素状ほう素と炭素との混合物と
反応させることによって六ほう化ランタン及び六ほう化
プラセオジムを製造した。

得られた粉末は、六ほう化ランタンについては６５μｎ
１、六ほう化プラセオジムについては１９μｍの平均粒
度を示す。

次いで六ほう化ランタン及びプラセオジムのそれぞれを
１’　２５　ｇ／ｊの割合で水に懸濁させる。

窒化セリウム部片について研磨試験を行う。

得られた結果を下記の表■にまとめる。参考のため六ほ
う化セリウムについて得られた結果も示す。

表■ 六ほう化ランタンで得られる結果が同様に非常に良好で
あることがわかる。この結果は第２図において曲線（２
）によって例示する。

匠旦二上 以下の一連の例では、１１　ｇ＃　、　３０ｇ／ｌ、６
０　ｇ／Ｒ及び９０ｇ／Ｒの異なる濃度を有する六ほう
化セリウムの水性懸濁液を使用する。

試験は窒化けい素部片について行う。

得られた結果を下記の表■にまとめる。

上記の六ほう化セリウムの水性懸濁液の濃度では材料の
剥離速度の増加が認められる。

匠に且工叉豆上 六ほう化セリウムとダイヤモンドとの研磨性を、比較す
るため、前記の市販のダイヤモンド懸濁液を用いて試験
する。

表■に示す結果が得られた。

表Ｖ 表■と表Ｖの内容を比較すると、同一濃度では六ほう化
セリウムはダイヤモンドよりも小さい研磨力を有するが
、約３５ｇ／１２の濃度では同等になることがわかる。

４、１の　　を言口 第１図は、本発明の研磨剤の研磨性能を評価するのに使
用した研磨機械の概略図である。

第２図は、本発明の研磨剤と従来の研磨剤との研磨性を
示すグラフである

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも１種の希土類元素ほう化物を基材とした
   研磨剤。 ２）少なくとも１種の希土類元素ほう化物を基材とした
   硬質材料用研磨剤。 ３）希土類元素ほう化物がホウ化ランタニド又はイット
   リウムであることを特徴とする請求項２記載の研磨剤。 ４）希土類元素ほう化物が六ほう化セリウム、六ほう化
   ランタン又は六ほう化プラセオジムであることを特徴と
   する請求項３記載の研磨剤。 ５）硬質材料がセラミック、金属又は無機ガラスである
   ことを特徴とする請求項２記載の研磨剤。 ６）硬質材料がセラミックであることを特徴とする請求
   項５記載の研磨剤。 ７）硬質材料が炭化けい素又は窒化けい素であることを
   特徴とする請求項６記載の研磨剤。 ８）粒度が０．５〜１００μｍである粉末状を呈する請
   求項１〜７のいずれかに記載の研磨剤。 ９）研磨剤粉が約１０μｍの平均粒度を有することを特
   徴とする請求項８記載の研磨剤。１０）希土類元素ほう
   化物がそのまま粉末状で、又は担体に担持されて又は結
   合剤により凝集されて使用されることを特徴とする請求
   項１〜９のいずれかに記載の研磨剤。