JPS5924175B2 - 強磁性研摩材及びその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は研摩材に関し更に詳しくは磁場において加工片
の表面を研摩処理するための強磁性研摩材及びこのよう
な研摩材を製造するための方法に関する。

本発明は印刷回路の素材を磁場中で強磁性研摩剤粉末に
よつて清浄化するために、加工片の表面を磁場中で装飾
的に研摩するために並びに各種の材料から作られた加工
片の表面に低いあらさ値（２．５〜０，０２μｍ（７）
Ｒａ）が求められる場合の適用においてもつとも有利に
使用され得る。

磁場中の研摩処理の強度及び効果は使用された強磁性研
摩材の切断能力によることが大きい。公知物質の切断能
力はそれらの貧弱な磁性、ペレツト中の強磁性成分及び
研摩材成分の間の低い接着力並びに研摩材成分の弱い硬
度によつて負に作用される。公知の強磁性研摩材を磁場
中で研摩処理のために使用する際には加工片の表面層の
外来介在物による純粋に機械的な拡散及び粘着性の飽和
が起る。このような強磁性研摩材のペレツトの形状及び
構造は最適ではなくそれらは磁場中の研摩処理の能力を
限定し且つ形成される加工片の表面層に広範囲にわたつ
て所望の表面の微細起状（ＭｉｃｒＯｒｅｌｉｅｆ）及
び品質を確保し得ない。先行技術の強磁性研摩材（ソビ
エト連邦発明者証第２３４１８４号）の一つは８０〜７
０重量％の工業用鉄の形式における強磁性成分及び２０
〜３０重量？の電解的に製造されたコランダムの形式に
おける研摩材成分を含有する。この物質を作るためには
鉄及び電解的に製造されたコランダムを粉末状において
上記の比率に互いに混合して混合物の全容積にわたり成
分の均一な分布を得る。得られた混合物を圧縮し高温で
焼結し機械的に粉砕する。焼結の間に鉄は部分的に融解
して電解的に製造されたコランダムの粒を包みこむので
ペレツト中の成分の機械的な結合が確保される。成分で
ある鉄及び電解的に製造されたコランダムは化学的に反
応しないのでそれらのペレツト中での機械的な結合の力
は低くこの物質を磁場中での加工片の研摩処理に使用す
る場合には電解的に製造されたコランダムの粒子はペレ
ツトの鉄の基体から押出され該物質は急速にその切断能
力を失う。其他の先行技術の強磁性研摩材（ソビエト連
邦発明者証第５００９７５号）は７０〜８０重量？の鉄
の形式の強磁性成分及び２０〜７５重量？のマンガンを
含有する２０〜３０重量？のフエロマンガンの形式の研
摩成分を含有する。この物質の製造法は上記の方法に類
似している。この方法においてはフエロマンガンと鉄と
の接触点において共融混合物が作られ成分間に化学的な
結合を生じその結合強度は高い。しかしフエロマンガン
の低い微細硬度（最大１２００ｋ９／Ｍｄ）は全体とし
てこの物質の切断能力に負に作用する。強磁性成分とし
て７０〜８５重量％の鉄及び研摩材成分として３０〜１
５重量％の遷移金属炭化物（例えばＴＩ，Ｗ，Ｚｒ，Ｃ
ｒ，ＭＯ，の炭化物）を含有する強磁性研摩材も又当業
者において公知である。

６物質を試験及び処理するための新方法（ＮｅｗＭｅｔ
ｈＯｄｆＯｒＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＴｒｅａｔｉｎｇＭ
ａｔｅｒｉａｌｓ） ″、ナウカ イ テクニカ パブ
リカース（ＮａｕｋａｉｔｅｋｈｎｉｋａＰｕｂｌｉｃ
ｈｅｒｓ）、ミンスク（Ｍｉｎｓｋ）、１９７６年、第
８２〜８６頁中のコミク（Ｎ．Ｓ．ｋｈＯｍｉｃｋ）、
，ナリフカ（Ｇ．Ｄ．ＮａｌＩｖｋａ）、強磁性研摩材
研摩における組成物の操作性（０ｐｅｒａｂｉ１１ｔｙ
０ｆＣ０ｍｐ０ｓｉｔｉ０ｎｓｉｎＭａｇｒ１ｅｔ０−
ＡｂｒａｓｉｖｅＰＯｌｉｓｈｉｎｇ）（ロシア語）参
照〕。

これらの物質も又上記のようにして作られる。上記の金
属の炭化物は高い微細硬度（３０００ｋ９／Ｍｄまで）
を示し高温下に鉄と共融混合物及び化学的結合を形成す
る。しかしこれらの炭化物は多量の遊離の炭素（３重量
％まで）を含有し、この炭素は磁場中の研摩処理の間に
加工片の表面を汚染する。すべての先行技術の強磁性研
摩材の一般的な欠点はこれらの物質のペレツトが１５〜
３０重量％の反磁性研摩材成分を含有していて磁性が低
いために生ずる比較的に低い切断能力にある。

ペレツトの構造は上記の強磁性研摩材のすべてに対して
同じであり：研摩材成分の粒子は鉄の基体上に均一に分
布されている。

このような物質が磁場中の研摩処理に使用される場合に
は各ペレツトは鉄基体側又は研摩材粒子のいずれかによ
つて処理されるべき加工片の表面と接触する。物質にお
ける強磁性及び研摩材成分の間の比率から分るように、
処理される加工片の表面とペレツトの鉄基体との接触の
確率は平均してペレツトの研摩材成分との接触の確率よ
り４倍も大きい。このことは先行技術のすべての研摩材
の重要な一般的な欠点を、このような物質を磁場中での
加工片の研摩処理のために使用する時に加工片の表面層
をペレツトの強磁性基体からの鉄及び炭素によつて機械
的に粘着並びに拡散飽和させる傾向にあるように規制す
る。すべての先行技術の強磁性研摩材のペレツトは製造
される間に球形に近い形を取り丸い縁端を有する。

ペレツトのこのような形状は加工片を磁場で処理する時
に広範囲にわたつてその表面の微細な起伏及び表面層の
応力を加えられた状態の所望の特性の最適な組合せを確
保する可能性を制限する。本発明は高い切断能力、改良
された磁性、高い硬度及び強度を有する強磁性研摩材を
提供することにある。

本発明は又所望の形状のペレツト並びに研摩材成分のあ
らかじめ設定された組成がガス噴流の組成及び方法の条
件を選択することによつて得られる強磁性研摩材の製造
法を提供することにある。

本目的は強磁性成分及び研摩材成分を含有する強磁性研
摩材において、本発明により強磁性成分は鉄−アルミニ
ウム−ケイ素一燐一炭素の合金を含有し研摩材成分はア
ルミニウム及びケイ素の酸化物、炭化物、窒化物及び燐
化物を含有し重量％における成分比率が含有物： 酸化物、炭化物、窒化物及び燐化物０．０１〜５．０％
であることによつて達成される。

本発明による強磁性研摩材は６００エルステツドの磁場
（自）における透磁率μＨ−６９０エルステツドが７〜
１２．１ガウス／エルステツドの高い磁性を示しこの値
は先行技術の強磁性研摩材に対する夫々の係数より１．
１〜２．５倍も大きい。

この研摩材成分は高い硬度（平均微細硬度２２００ｋｇ
／Ｉｄ）を示す。

本発明による物質の強度は燐、アルミニウム及びシリコ
ンの含有率を変動させることによつて左右され得る。

上記の好適な性質は強磁性研摩材の高い切断能力を規制
する。

磁場中での加工片の研摩処理にそ）れを適用することは
先行技術の強磁性研摩材に比較して１．５〜３倍も短縮
された時間で加工片の表面のあらさの低い値（ＲａＯ．
ｌ〜０．２μｍ）の達成を可能にする。

出発物質の入手可能性は強磁性研摩材の価格を先行技術
の物質より２〜５倍も安くする。

本発明による強磁性研摩材は化学的な中性、処理される
表面への低い拡散及び粘着能力を示し；炭素はケイ素及
びアルミニウムの炭化物として結合されているので磁場
中での研摩処理の間に加工片の表面の炭素の飽和は起ら
ない。

上記の目的は又鉄−アルミニウム−ケイ素一燐合金を融
解させ、固化開始に対応する温度より５０〜２０『Ｃ高
い温度に過熱してからガス噴流によつて融解物を噴射し
微粒化して１、５ｍｍ以下の大きさのペレツトを作り且
つ得られたペレツトを冷却することからなる強磁性研摩
材の製造法において、本発明により鉄−アルミニウム−
ケイ素一燐融解物に炭素が添加され且つガス噴流が２〜
２０気圧の圧力及び１５０ｍ／秒の速度を有し且つ９９
．９９９〜７５重量％の窒素（Ｎ２）及び０．００１〜
２５重量？の酸素（０２）を含有し、これらは融解物の
微粒化及びペレツトの冷却の間にアルミニウム及びケイ
素の酸化物をペレツトの表面上に形成することによつて
達成される。

本方法は強磁性成分がペレツトの中央に配置され且っ研
摩材成分が強磁性成分の周囲に位置するペレツトを確実
に製造する。

更に融解物の組成及び微粒化の条件を修正することによ
つてペレツトの予設定形状（Ｐｒｅ−Ｓｅｔｓｈａｐｅ
）は球状から伸長された砲弾様の形状まで広範囲に変動
され得る。即ち融解物中のアルミニウムの含有率を増加
し、微粒化噴流中のガス速度及びその窒素含有率を減少
することは伸長された砲弾状のペレツトの形成に寄与す
るが融解物中のケイ素の含有率を増加し微粒化噴流のガ
ス速度及びその窒素含有率を増加することは球形に近い
ペレツトの形成に寄与する。ガス噴流の組成を変動する
ことによつて研摩材成分中の窒化物及び酸化物の量的組
成は変化され得る。ガス噴流中の酸素の含有率を増加す
ることによつて得られたペレツトは更に厚い層の研摩材
成分を有する筈であり磁場中で機械に硬い物質を研摩処
理するために有利に使用され得る。ガス噴流の窒素含有
率を増加すれば、得られたペレツトは薄い層の研摩材成
分、より良好な磁性及び磁場中でアルミニウム及びその
合金を研摩処理する際のより高い切断能力を有する。本
発明による強磁性研摩材の二つの特定な組成物を次に開
示する。

実抱例 １ 以下の組成（重量％）：鉄８３．３％；アルミニウム８
％；ケイ素５％：燐０．１％；炭素０．１％；アルミニ
ウム及びケイ素の炭化物、窒化物及び燐化物３．５％を
有する本発明による強磁性研摩材を印刷回路の適用の前
に磁場中で印刷回路の素材の表面を研摩処理するために
使用した。

この研摩処理は酸化銅の膜の除去及び被覆すなわち印刷
回路を適用するための表面の予設定微細起伏（Ｐｒｅ−
ＳｅｔｍｉｃｒＯｒｌｉｅＯを提供することにあつた。
このように磁場中の研摩処理は微細切断様式（Ｍｌｃｒ
Ｏ−ＣｕｔｔｉｎｇｍＯｄｅ）で行われた。この物質の
ペレツトは伸長された砲弾様の形状であつて鋭角の縁端
及び頂点における小半径を有していた。

磁場中での研摩処理の結果として比較的に厚い層の銅及
びその酸化物（２〜２０μｍ）が素材の表面から除去さ
れた。得られた表面の微細断面の特徴は比較的に小さい
間隔の可視性不規則、それらの高さ、不規則の側面の大
角度の傾斜及び小半径の凹凸であつた。この処理は次の
製造工程のために用いられる高品質の素材の製造を確実
にした。実施例 ２ 次の組成（重量％）：鉄−８２．９％；アルミニウム−
３％；ケイ素−９％；燐−０．００５％；炭 Ｊ素−０
．００５％；アルミニウム及びケイ素の炭化物、窒化物
並びに燐化物−５．０％を有する本発明による強磁性研
摩材を磁場中で低炭素鋼を研摩するために使用した。

この研摩処理は加工片の表面から少量の金属を除去する
ことによつて表面のあ 一らさ（Ｒａ−０．１〜０．０
２μｍ）を得ることにある。研摩処理は微細しごき様式
（ＭｌｃｒＯｉｒＯｎｉｎｇｍＯｄｅ）で行われた。磁
場中での処理の結果として突起は消滅され、不規則性の
可塑的な微細変形が行われ、凹部は変形金属で満され且
つ微細起伏は平らにさ ４れた。各種の材料の加工片を
磁場中で研摩処理するために本発明による強磁性研摩材
を使用することは処理された表面の微細起伏の所望の特
性を次の範囲内に確保する：起伏の算術平均偏差（Ｒａ
）−２．５〜０．０２μｍ：不規則性の平均間隔（Ｔ）
−８００〜２０μｍ不規則性の側面の平均傾斜角度（０
）−１００〜００１５′ペレツトの表面上の研摩材成分
の分布及びその化学的中和性は本発明による強磁性研摩
材のすべての適用において処理される加工片の表面に外
来介在物による汚染を実際的に消滅させる。

本発明の特徴についてさらに説明する。

機械工学においては磁場における研摩処理（以下磁気研
摩処理と称す）について種々の要求が求められており、
これらの要求は作業の目的及び処理方法の性能、効率に
おける所望の特性から生じ、磁気研摩処理の最終結果は
使用する強磁性研摩材粉末の性質で可成りの程度変るの
で、以下特定の目的に対する磁気研摩処理の応用例を示
して本発明の特徴を説明する。

応用例 １ 摩擦装置又は可動継手（水力設備の軸受レース、ロツド
及びラム）の機械要素の磁気研摩。

本処理は最適の粗さ（Ｒａ）と所望の金属除去（ｑ）を
有する平滑化せる微細起状を得ようとするもので、これ
らの要求は丸い面と頂点とを有する不規則多面体の形状
での強磁性研摩材粒子によつて満たされる。

応用例 ２ シリコン又はゲルマニウム集積回路基体の磁気研摩。

多くの材料（ｑ）が除かれ（前工程からのキズを有する
表面層を除くために）かつ最小のＲａ値が得られなけれ
ばならない。

この場合、粉末状粒子は工程を高能率とする鋭角の面と
頂点とを有する不規則多面体の形で使用されなければな
らない。応用例 ３金属よりの宝石の磁気研摩。

金属の最小の除去と最小のＲａ値を有する光沢ある平滑
な表面及び微小不規則間の最大間隔で得られなければな
らない。

この場合は球状の形状を有する粉末が使用されるべきで
ある。応用例 ４ 遮光材料（ＰｈＯｔＯｒｅｓｉｓｔｍａｔｅｒｉａｌ）
に応用する磁場における印刷回路板の素材の洗篠。

上記板の素材と遮光材料との強力な接着を得るために板
の素材の表面は発達した微細起状、最小のＴ値及び最適
のＲａ及びｑ値をもたなければならない。

この目的のためには伸びた断片的な形状と鋭角の面と頂
点とを有する強磁性研摩材粒子を使用するのが好ましい
。

次に磁気研摩処理の応用例における実晦例を示す。

各処理の問題点を解決するために、強磁性研摩材粉末は
各場合に対し最適である特定の物理的、機械的性質並び
に線状幾何学的特性（１ｉｎｅａｒｇｅ０ｍｅｔｒｉｃ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を有するものを使用
すべきである。

普通の強磁性研摩材は広い範囲の性質を有していないし
、又磁気研摩処理によつて多くの問題点を有効に解決し
ていない。

下記第１表に先行技術及び本発明の強磁性研摩材につい
てその組成、性能並びに銅試片の適用結果について示す
。

試験条件は各粉末に対し同様であり、下表に示す粒子の
線状幾何学的特性は次の通りである。形状の特性は、粒
子の巾と高さとの和の％に対する長さの比（２１／ｂ＋
ｈ）；粒子の頂点における角度（Ｅ）；及び頂点の円形
の半径（ｐ）によつて示される。

提示せる材料の化学組成は透磁率、硬度、強度及び線状
幾何学的特性（２１／ｂ＋Ｈ，ｐ，Ｅ）の如き物理的及
び機械的性質を決定することが第１表よりわかる。

又強磁性研摩材の性質は磁気研摩処理の結果から決定さ
れる。なお、上記第１表に示す本発明材料の例は前述の
応用例について下記のように使用するとき、特に好適で
あつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 強磁性成分及び研摩材成分を含有する強磁性研摩材
   において、強磁性成分は鉄−アルミニウム−ケイ素−燐
   −炭素の合金を含み研摩材成分はアルミニウム及びケイ
   素の酸化物、炭化物、窒化物及び燐化物を含み重量％に
   おける成分比率が鉄 ７５〜９７％アルミニウム ０．
   ２〜１６．０％ ケイ素 ０．２〜１８．０％ 燐 ０．００５〜１．５％ 炭素 ０．０５〜３．０％ 窒素 ０．０１〜０．５％ 含有物： 酸化物、炭化物、窒化物及び燐化物 ０．０１〜５．０％ であることを特徴とする強磁性研摩材。 ２ 鉄−アルミニウム−ケイ素−燐合金を融解させ固化
   開始に対応する温度より５０〜２００℃高い温度に過熱
   してからガス噴流によつて融解物を噴射し微粒化して１
   ．５ｍｍ以下の大きさのペレット（ｐｅｌｌｅｔ）を作
   り且つ得られたペレットを冷却することからなり、重量
   ％における成分比率が鉄 ７５〜９７％アルミニウム
   ０．２〜１６．０％ ケイ素 ０．２〜１８．０％ 燐 ０．００５〜１．５％ 炭素 ０．０５〜３．０％ 窒素 ０．０１〜０．５％ 含有物： 酸化物、炭化物、窒化物及び燐化物 ０．０１〜５．０％ である強磁性研摩材の製造方法において、鉄−アルミニ
   ウム−ケイ素−燐融解物に炭素が添加され且つガス噴流
   が９９．９９９〜７５重量％の窒素（Ｎ＿２）及び０．
   ０１〜２５重量％の酸素（Ｏ＿２）を含有し、２〜２０
   気圧の圧力及び１５０〜５００ｍ／秒の速度を有するこ
   とを特徴とする方法。