JPH0376782A - 金属表面を研磨する方法およびそのための組成物 - Google Patents

金属表面を研磨する方法およびそのための組成物

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JPH0376782A
JPH0376782A JP2204947A JP20494790A JPH0376782A JP H0376782 A JPH0376782 A JP H0376782A JP 2204947 A JP2204947 A JP 2204947A JP 20494790 A JP20494790 A JP 20494790A JP H0376782 A JPH0376782 A JP H0376782A
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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、金属表面の速い研磨速度を提供し、高品質の
表面を作り出す研磨組成物を用いた金属表面を研磨する
方法および新規な金属研磨組成物に関する。
特に、本発明は、研磨剤、塩もしくは塩の組み合せおよ
び所望により酸を含有する水性研磨組成物を用いて、金
属光学、記憶ディスク、工作機械、コンパクトディスク
スタンパ−１装飾金属表面、機械部品等の金属表面を研
磨する方法および本方法に使用される新規な組成物に関
する。
（従来の技術） 金属表面を研磨するのに通常使用される従来の研磨組成
物は、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニ
ウム、酸化スズ、二酸化ケイ素、二酸化チタン等の様な
研磨剤の水性スラリーを含有する。研磨組成物は、金属
表面に塗布され、研磨パッドを用いて研磨される。しか
しながら、従来の研磨剤は、なめらかな表面および美し
い光沢を得るためにはかなりの時間を必要とする。研磨
剤の粒子サイズを大きくすることによって、研磨効果を
改良する試みは、深い傷、粗い表面等を引き起こす傾向
がある。そのため、なめらかな表面および傷のない表面
を得ることが困難である。
本発明は、従来技術の金属表面研磨組成物に関する望ま
しくない局面および欠点を克服する。本発明は、研磨速
度を高め、傷やオレンジビールおよび他の表面欠陥の様
な研磨による欠陥を減少させ、高品質の表面を作り出す
。
（発明の要旨） 本発明の一局面は、金属表面を研磨する方法に関し、そ
の方法は、（ａ）水、研磨剤および塩を含有する水性研
磨組成物を提供すること；（ｂ）組成物を研磨される金
属表面に塗布すること；ならびに（Ｃ）金属表面を研磨
することを包含する。
本発明の別の局面は、金属表面を研磨する組成物に関し
、その組成物は、水；酸化アルミニウム、酸化セリウム
、酸化ジルコニウム、酸化スズ、二酸化ケイ素、シリコ
ンカーバイド、二酸化チタンおよびチタニウムカーバイ
ドからなる群から選択された研磨剤；および、塩化マグ
ネシウム、過塩素酸アルミニウム、および過塩素酸マグ
ネシウムからなる群から選択される塩を含有する。
さらに本発明の方法は、（ａ）水、研磨剤および塩を含
有する水性研磨組成物を提供すること、ここで、該塩は
、酸および塩基または金属を研磨化合物の水性スラリー
に加えることによってその場で形成される；（ｂ）該組
成物を研磨される金属表面に塗布すること；および（ｃ
）該金属表面を研磨することを包含する。
本発明の研磨組成物は、更に該研磨組成物のｐＨを約ｌ
から約６に調節する量の酸を含有する。
（発明の構成） ここで用いられる「塩」とは、別の事前の反応で、ある
いは塩が使用される最終混合物の中での、酸と塩基もし
くは金属と酸の反応から作り出される化合物である。
本発明は、研磨剤勿よび塩もしくは塩の組み合せを含有
する水性研磨組成物が、アルミニウム、ニッケル、鉄、
スチール、銅、ベリリウム、亜鉛、チタン、クロム等の
様な金属表面、特に、高度に研磨された鏡状の表面が望
ましい、もしくは′必須である、記憶ディスク、宇宙船
や望遠鏡の鏡等に用いられる金属光学機器の様な金属表
面を高度に研磨するという発見に基づいている。
本発明に用いられる研磨剤は、金属表面を研磨するのに
用いられる、粒子状の適当な研磨剤であればどの様なも
のでも良い。一般的な研磨剤は、例えば、酸化アルミニ
ウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、二
酸化ケイ素、シリコンカーバイド、二酸化チタンおよび
チタニウムカーバイドを含む。
塩もしくは塩の組み合せの添加は、研磨組成物の研磨剤
による金属表面の研磨効果を促進する。
研磨効果が、塩成分の含有によって高められる正確な理
由は、現在のところわかってはいない。しかしながら、
後に説明される実験に基づくと、金属表面の共同作用的
な研磨がおこるようである。
発明者は、どの様な特定の理論にも縛られたくはないが
、導が金属表面と反応することで、研磨の改良が生じる
と考えられる。例えば、硝酸アルミニウムの場合には、
硝酸アルミニウムは、金属表面と反応して、硝酸金属塩
とコロイド状のアルミナを発生すると考えられている。
コロイド状のアルミナは、その後、金属表面と研磨パッ
ドおよび研磨剤との間で障壁層として作用し、表面を傷
や点食から保護する。本研磨組成物もしくは従来技術の
研磨組成物が、合成樹脂品を研磨するのに用いられた場
合の様に、研磨組成物が非金属表面で用いられた場合に
は、この種の塩と金属表面との間の反応は達成されない
。
本発明の塩成分は、酸と塩基もしくは酸と金属との反応
産物である。従って、塩はカチオン成分およびアニオン
成分とを含有する。カチオン成分は、研磨される金属表
面で無電解めっきによって沈澱しないイオン化元素であ
れば、実質的にどれでもよい。例えば、銅もしくは二、
ツケルの様な金属は、研磨される金属表面で無電解めっ
きによって沈澱し得るので、これらの金属は使用されな
いであろう。塩の好ましいカチオン成分は、元素周期表
１７）ＩＩＡ族、ＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族およびＩＶＢ族
ノイノイオン化元素よび亜鉛、セリウムスズ（２”もし
くは３０）および鉄（ｒもしくは３９）イオンである。
一般的に、表示された族の重金属は、費用および汚染要
素のために、使用されないであろう。ジルコニルカチオ
ンＺｒＯ２＋が好ましいカチオンである。一方、リチウ
ム、ナトリウム、カリウムを包含する元素表のＩａ族は
、除去仕上げ（ｒｅｍｏｖａｌ　ｆｉｎｉｓｈ）もしく
は表面仕上げに著しい改良は加えないのに、点食を引き
起こすので避けるべきである。
塩のアニオン成分は、好ましくは、塩化物イオン、臭化
物イオン、ヨー化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、
燐酸イオン、および過塩素酸イオンを包含する。
塩の組み合せを水および研磨剤とともに含有する水性研
磨組成物は、単一の塩の使用と比較して、改良された金
属表面の研磨を提供する。従って、単一の塩の使用と比
較して、２種以上の塩の組み合せを研磨組成物に使用し
た場合、相互作用的な効果があるようにみえる。
本発明の好ましい方法に用いられた好ましい水性研磨組
成物は、塩化アルミニウム、硝酸ジルコニル、硫酸ジル
コニル、硝酸セリウム、硝酸アルミニウム、臭化アルミ
ニウム、ヨー化アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化
ジルコニル、塩化スズ、過塩素酸アルミニウム、塩化マ
グネシウム、塩化亜鉛、過塩素酸マグネシウム、塩化鉄
等を有する少なくとも１種の塩を用いて調製され得る。
本発明の研磨組成物の塩成分は、研磨組成物中に研磨剤
の効果を促進するのに効果のある量で存在する。研磨組
成物の水成分は、主として、固体成分を懸濁する懸濁剤
、および、塩成分の溶剤にすぎない。所望であれば、研
磨組成物は、濃縮形で調製され、望ましい濃度まで水を
加えることによって使用時に希釈され得る。
研磨組成物中に僅かな量でも塩が存在すれば、研磨剤の
研磨効果は促進されると考えられる。この組成物の約０
．１重量ｘから約５０重量鴬までの量の塩を使用するこ
とで、満足できる研磨効果が得られる。前記上限は、タ
ングステンやスチールの様な点食にかなりの耐性のある
、ある種の非常に硬い基板には、許容できる。塩成分の
好ましい範囲は、約０．２５重量％までの基板に点食を
引き起こさない量までである。塩、研磨剤および基板の
種類は、上限を決定するのに考慮すべきそれぞれ独立し
た要素である。現在、特に、アルミニウムもしくはニッ
ケルめっきアルミニウム基板の様な柔らかい基板には、
好ましくは、塩成分の効果的な上限は、水性研磨組成物
の約１０重量２である。
研磨組成物は、塩もしくは塩の組み合せ、研磨剤および
水を均一に混合することによって作られる。研磨剤は、
好ましくは粒子サイズが約２０ミクロン以下の細かい粒
子からなるべきである。研磨剤は、適当な量で存在し得
るが、一般的には、水性研磨組成物の約１０重ｊ１％で
ある。
塩は、通常は使用される水に溶けるので、塩の粒子サイ
ズは重要ではない。しかしながら、塩の粒子サイズは、
水の中で速く溶けるのに充分小さいことが望ましい。更
に、水と接触した際に分解することを避けるために前記
の塩の多くが、水和形態であることが好ましい。
研磨剤、塩もしくは塩の組み合せ、および水を混合する
温度；研磨剤、塩もしくは塩の組み合せを水に加える割
合、および研磨組成物を形成するために研磨剤、塩もし
くは塩の組み合せおよび水を混合する速度の様な混合パ
ラメータは、一般に当該分野において理解されており、
当業者には公知である。
研磨組成物は、望ましい濃度および粘性を持つ研磨スラ
リーを提供するように調製されるべきである。好ましく
は、研磨剤と塩もしくは塩の組み合せとを合わせたｍ度
は、約２重量％から約５０重量工までである。望ましい
粘性の範囲は、研磨剤の沈澱が過剰に固まるのを低減さ
せるのには充分高く、しかし研磨組成物が自由に流動す
るには充分低いベきである。
更に、酸の添加は、研磨過程に有益であることが、示さ
れている。硝酸、硫酸、塩酸、リン酸等の様な酸を加え
ることで、ｐＨを約１から約６の範囲に下げると、研磨
組成物および研磨方法の性能が高められる。高められる
理由は、未知である。
加えて、研磨成分の塩は、その場で発生し得る。
適当な酸と塩基が、研磨化合物の水性スラリーに加えら
れ得る。例えば、Ｍｇ（ＯＨ）２はＨＮＯ３と化合され
、Ｍｇ（ＮＯ，）２と水を形成し得る。あるいは、塩は
、金属に酸を加えることで、例えば、粉末亜鉛に塩酸を
加えＺｎＣｌ２を形成することで組成物中で発生し得る
。
本発明の研磨方法は、水性研磨組成物を通常は室温で塗
布することによって実行される。金属表面は、その後、
フェルトもしくは他の研磨パッドを用いて研磨組成物で
研磨される。典型的な研磨パッドには、例えば、Ｒｏｄ
ａ１社製の“Ｐｏ１ｉｔｅｘ　５ｕｐｒｅｒｓｅ″ある
いは類似の研磨パッドが含まれる。
研磨組成物の研磨効果は、研磨の最初の１０〜３０分の
間に減少どころか増加さえする。更に、組成物の研磨特
性は、研磨の１サイクルで失われない。
高いレベルの研磨効果が、何回もの研磨サイクル後でさ
え維持され、研磨組成物は、多くの研磨操作で再利用さ
れ得る。従って、本発明は、再利用可能な研磨組成物で
繰り返して金属表面を研磨する経済的で、費用効果のあ
る手段を提供する。
本発明は、次に挙げる特定の、非限定的な実施例に関し
て更に詳しく説明される。
（実施例） 次に挙げる実施例１．２および３で研磨された金属基板
は、直径１３０ｍｍのニッケルめっきアルミニウム記憶
ディスクであった。表示研磨組成物は、記憶ディスクに
塗布され、Ｒｏｄｅｌ　５ｕｂａ　７５０研磨パツドを
装備したＨａｈｎ　＆　Ｋｏｌｂ　２Ｌ−８０１−Ｓ研
磨機で研磨された。次の研磨試験の終了後、金属の表面
は、しみ、傷等の有無を検査された。金属表面は、その
後、特定の研磨組成物の効果を評価するために表１およ
び表２に記載の対照試験と比較された。
表面の粗さは、Ｔｅｎｃｏｒ　Ａｌｐｈａ　５ｔｅｐ　
２０（）テスターで測定された。
寛凰園−上 表１に示される、約１重量２から約６重量蔦のアルミニ
ウム塩、カルシウム塩もしくはマグネシウム塩および約
１ミクロンの粒子サイズの約１０重量２の酸化アルミニ
ウムを含有する一連の水性研磨組成物が、調製された。
表１の最初の組成物は、塩を含有しない対照標準である
。
（以下余白） 表−−Ｌ ２、　　　　１％ＡｌＣｌ３　　　　　　　１７　　　
　　　１１０３．５％Ａｌ（ＮＯ３）３２３　　　　　
　４０４．１％ＡｌＣｌ、、　５％Ａｌ（Ｎｏ、）３２
７　　　　　　２０Ｓ、Ｏ，Ｓ％ＣａＣｌ２．２％Ｃａ
（ＮＯｓ）３２５　　　　　　２５６．２％Ｍｇ（Ｃｌ
Ｏ４）２　　　　２４　　　　　　２０表１は、塩もし
くは塩の組み合せ、特に、硝酸アルミニウムを加えるこ
とが、酸化アルミニウム研磨剤の研磨効果をかなり改良
することを示している。表１の研磨組成物３および４を
用いた前記実験の結果は、硝酸アルミニウムが金属表面
と反応して、硝酸金属塩およびコロイド状アルミナを発
生したという考えを支持する。他の塩においても、同様
の一般的なタイプの反が起こると考えられる。
表１は更に、高度な除去仕上げおよび低い平均の粗さを
達成するのに、塩の組み合せの方が、どの様な単一の塩
よりも効果があったことを示している。
叉違［２ 表２に示される、約０．５重量％から約１５重量蔦のア
ルミニウム塩および約１ミクロンの平均粒子サイズの約
１０重量％の酸化アルミニウムを含有する一連の水性研
磨組成物が、調製された。表２の最初の組成物は、塩を
含有しない対照標準である。
表−−Ｌ （以下余白） １６、１．０％　５％　０．４％無　３０　２０１６、
　１．０％　　　　５％　　　１％　　　有　　　３５
４０表２は、酸化アルミニウムによって除去される単位
が、塩の重量パーセントが増すにつれて増加しているこ
とを示している。同時に、塩の重量パーセントが増すに
つれて、研磨速度は増加せず、金属表面の粗さおよび点
食が増加し始めている。
使用された塩の中で、硝酸アルミニウムおよび塩化アル
ミニウムが、特に高い研磨除去単位を示した。更に、過
塩素酸アルミニウムの添加は、良好な表面仕上げを維持
しながら、除去速度を改良する。
亙美１Ｌ−１ カリウム塩、鉄塩、マグネシウム塩および亜鉛塩を有す
る一連の水性研磨組成物が、表３に示されるように調製
された。塩は、単体でもしくは組み合わせて、研磨組成
物の約０．２５重ｊ！％から約０．５重量％の量で存在
した。前記の加えられた塩の量は、金属表面と塩の反応
で発生する酸化物がより簡単に除去されるので、アルミ
ニウム塩の場合よりもかなり少なかった。
（以下余白） 表−−Ｌ ２．１．０％　ＣａＣ２，４１Ｃａ（ＮＯ３）２有　２
７３５３、０．２５％ＺｎＣ２，１％Ｚｎ（ＮＯ３）２
無　２８２７４、０．５％ＺｎＣ２，２％Ｚｎ（ＮＯ３
）２有　２９４０６、０．５Ｘ　ＭｇＣｌ２．２％Ｍｇ
＜ＮＯｘ”）２無　２７３０６、１．０％ＭｇＣ２゜４
％Ｍｇ（ＮＯ３ｈ有　３０４０７、　２．０％　Ｍｇ（
ＣｌＯ４）２　　　　　　　無　　　２４２０Ｂ、　　
４．０％　Ｍｇ（Ｃ１０ａ）２　　　　　　　有　　　
２６　　４５９、　０．２５％　ＦｅＣｌ３　　　　　
　　　　　　無　　　２４２５１０、　０．５％　　Ｆ
ｅＣｌ３　　　　　　　　　　　有　　　２７３０表３
もまた、研磨組成物の効果を改良する試みで、加えられ
た塩もしくは塩の組み合せを２倍に増加させることによ
って、点食および金属表面の粗さの増加が生じている。
実１αＬ± 表４は、４インチスチールディスク基板上での、亜鉛塩
の組み合せおよび約１ｏｆＩｊ１％の約１μｍの平均粒
子サイズの酸化アルミニウムを含有する研磨組成物の研
磨効果を示している。ふたつの研磨試験は、同じ研磨組
成物を用いて行われた。
２％　ＺｎＣｌ２．　１％Ｚｎ（ＮＯ３）２試験＄１　
　　　　　　　１９　　　４０試験＃２　　　　　　　
　２１　　　３５叉違」［−り 表５は、３インチアルミニウムディスク基板上での、マ
グネシウム塩の組み合せおよび約１０重ｌｌ１％の約１
μｍの平均粒子サイズの酸化アルミニウムを含有する研
磨組成物の研磨効果を示している。実施例１４の様に、
ふたつの研磨試験は、同じ研磨組成物を用いて行われた
。
表−一先 ２％Ｍｇ（ＮＯ３）ｚ、１％ＭｇＣｌ２１％Ｍｇ（Ｃｌ
Ｏ４）２ 試験１１　　　　　　　　４０　　　４Ｇ試験＄２　　
　　　　　　４１　　　３７本発明は、その精神もしく
は本質的な特性から離れずに、他の特定の形で実施され
得る。従って、本発明の範囲を示すには、前述の明細書
よりも添付の特許請求の範囲を参照すべきである。
（発明の要約） 本発明は、金属表面に水性研磨組成物を用いて金属表面
を研磨する方法に関し、該組成物は、水；酸化アルミニ
ウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、二
酸化ケイ素、シリコンカーバイド、二酸化チタンおよび
チタニウムカーバイドのような研磨剤、塩化アルミニウ
ム、硝酸ジルコニル、硫酸ジルコニル、硝酸セリウム、
硝酸アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨー化アルミニ
ウム、塩化アルミニウム、塩化ジルコニル、塩化スズ、
過塩素酸アルミニウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、
過塩素酸マグネシウム、および塩化鉄の様な塩もしくは
塩の組み合せを有する。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、金属表面を研磨する方法であって、 （ａ）水、研磨剤および塩を含有する水性研磨組成物を
    提供すること、ここで、該塩は、酸と塩基との反応およ
    び酸と金属との反応からなる群から選択された反応の反
    応産物であって、該塩はカチオン成分およびアニオン成
    分を含有し、該カチオン成分は、研磨される金属表面で
    無電解めっきによって沈澱しないイオン化元素からなる
    群から選択される； （ｂ）該組成物を研磨される金属表面に塗布すること；
    および （ｃ）該金属表面を研磨することを包含する、方法。 ２、前記研磨剤が、酸化セリウム、酸化アルミニウム、
    酸化ジルコニウム、酸化スズ、二酸化ケイ素、シリコン
    カーバイド、二酸化チタンおよびチタニウムカーバイド
    からなる群から選択される請求項１に記載の方法。 ３、前記研磨剤が、約２０μｍ以下のサイズの粒子を含
    有する請求項２に記載の方法。 ４、前記塩のカチオン成分が、元素周期表のIIＡ族、I
    IIＡ族、IVＡ族およびIVＢ族からなる群から選択される
    イオン化元素および亜鉛、セリウム、スズおよび鉄イオ
    ンである請求項１に記載の方法。 ６、前記塩のアニオン成分が、塩化物イオン、臭化物イ
    オン、ヨー化物イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫
    酸イオン、および過塩素酸イオンからなる群から選択さ
    れる請求項１に記載の方法。 ６、前記研磨組成物が、少なくとも２種の塩を含有する
    請求項１に記載の方法。 ７、金属表面を研磨する方法であって、 （ａ）水、研磨剤および塩を含有する水性研磨組成物を
    提供すること、ここで、該塩は、臭化アルミニウム、塩
    化アルミニウム、ヨー化アルミニウム、硝酸ジルコニル
    、硫酸ジルコニル、硝酸セリウム、硝酸アルミニウム、
    塩化ジルコニル、塩化スズ、過塩素酸アルミニウム、塩
    化マグネシウム、塩化亜鉛、過塩素酸マグネシウムから
    なる群から選択される； （ｂ）該組成物を研磨される金属表面に塗布すること；
    および （ｃ）該金属表面を研磨することを含有する、方法。 ８、金属表面を研磨する方法であって、 （ａ）水、研磨剤および塩を含有する水性研磨組成物を
    提供すること、ここで、該塩は、酸および塩基を研磨化
    合物の水性スラリーに加えることによってその場で形成
    される； （ｂ）該組成物を研磨される金属表面に塗布すること；
    および （ｃ）該金属表面を研磨することを包含する、方法。 ９、金属表面を研磨する方法であって、 （ａ）水、研磨剤および塩を含有する水性研磨組成物を
    提供すること、ここで、該塩は、金属および酸を研磨化
    合物の水性スラリーに加えることによってその場で形成
    される； （ｂ）該組成物を研磨される金属表面に塗布すること；
    および （ｃ）該金属表面を研磨することを包含する、方法。 １０、前記塩の濃度が、前記研磨組成物の約０．１重量
    ％から約５０重量％である請求項１に記載の方法。 １１、前記研磨剤と前記塩とを合わせた重量パーセント
    が、前記研磨組成物の約２重量％から約５０重量％であ
    る請求項１に記載の方法。 １２、金属表面を研磨する方法であって、 （ａ）水、研磨剤、塩、および研磨組成物のｐＨを約１
    から約６に調節する量の酸を含有する水性研磨組成物を
    提供すること、ここで、該酸は、塩酸、硝酸、リン酸、
    および硫酸からなる群から選択される； （ｂ）該組成物を研磨される金属表面に塗布すること；
    および （ｃ）該金属表面を研磨することを包含する、方法。 １３、金属表面を研磨する水性研磨組成物であって、水
    ：酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム
    、酸化スズ、二酸化ケイ素、シリコンカーバイド、二酸
    化チタンおよびチタニウムカーバイドからなる群から選
    択される研磨剤；および、塩化マグネシウム、硝酸アル
    ミニウム、および過塩素酸マグネシウムからなる群から
    選択される塩を含有する、組成物。 １４、少なくとも２種の塩を含有する請求項１３に記載
    の研磨組成物。 １５、前記塩の濃度が、前記研磨組成物の約０．１重量
    ％から約５０重量％である請求項１３に記載の研磨組成
    物。 １６、前記研磨剤と塩とを合わせた重量パーセントが、
    前記研磨組成物の約２重量％から約５０重量％までの請
    求項１３に記載の研磨組成物。 １７、前記研磨組成物が、更に該研磨組成物のｐＨを約
    １から約６に調節する量の酸を含有する請求項１３に記
    載の研磨組成物。 １８、前記酸が、塩酸、硝酸、リン酸、および硫酸から
    なる群から選択される、請求項１７に記載の研磨組成物
    。 １９、２種以上の塩が、単一の塩を使用する方法に比べ
    て、研磨される金属表面に相互作用的な影響を提供する
    、請求項６に記載の方法。 ２０、２種以上の塩が、単一の塩を含有する組成物に比
    べて、研磨される金属表面に相互作用的な影響を提供す
    る、請求項１４に記載の研磨組成物。
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