JPS6294224A

JPS6294224A - アルミニウムの表面加工方法

Info

Publication number: JPS6294224A
Application number: JP23299885A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yamamoto; 豊山本; Tetsuya Goto; 哲也後藤; Shiro Horiguchi; 堀口　史郎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-10-17
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1987-04-30

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、アルミニウムの被加工面をサブミクロンの鏡
面に研磨できるようにした表面加工方法に関し、例えば
磁気ディスクのサブストレートの研磨、レーザプリンタ
等に使用されているポリゴンミラーの研磨に利用される
。

〔従来の技術〕

従来、実用化されているアルミニウムの鏡面加工方法と
しては電解研磨法、砥粒による精密研削（ラッピング）
、及びダイヤモンド工具による鏡面切削加工（ダイヤタ
ーン）がある。

上記電解研磨法は、陽極金属（被加工材）の電解による
溶解作用を利用しており、機械的研磨法に比較すれば微
視的凸部を溶かすので、きわめて平滑な鏡面光沢を有す
る表面に仕上げることができる点で優れている。しかし
ながら比較的大きい凹凸（３〜６μｓ＋Ｒｓａｘ程度）
はそのまま残るので、ある程度の下地仕上げを先行して
行う必要があるので、２重手間となる欠点がある。

上記ラッピング、ダイヤターンにおいては、上記２重手
間の問題は解消され、仕上面精度はそれぞれ０．２〜Ｑ
、３　＃ｗ＋Ｒｍａｘ、　＊　Ｏ，Ｑ３ｕｍＲｍａｘで
ある。

一方、高記憶度の磁気ディスク（１０ＭＢ／１ｎｃｈり
やポリゴンミラーの仕上面精度は０．１μｓＲｍａｘ以
下が必要であり、この磁気ディスク等の研磨においては
、ダイヤターン方式が今後重要視される。

しかしながら上記ダイヤターン方式の場合は、以下の問
題点がある。

（１）工具によって金属を微小量づつ除去する方法であ
るので、研磨速度が遅い。例えば切削速度６００〜２Ｑ
ＯＯ＋ｍ／ｗｉｎ　、切込み（１，０１ｍｍ／ｒｅｖ、
送り０．０５ｍｍ／ｒｅｖである。

（ＩＩ）工作機械本体の機械精度が工作物の加工精度に
直接影響を及ぼすので、機械精度を維持するための配慮
が必要であり、要求機械精度は例えば１μｍ以下と高い
。

（Ｉ［ｌ）ダイヤモンド工具のセツティング精度が工作
物の加工精度に大きく影響するので、工具のセツティン
グには熟練を要する。

ところで、最近ステンレス鋼、普通鋼を鏡面加工する方
法として電解複合加工法あるいは電解砥粒研磨と呼ばれ
る方法が開発されている。これは電解による陽極溶出作
用と、被加工面に生成された不働態化皮膜の凸部部分を
砥粒擦過により除去する研磨作用とを複合させて超仕上
げする表面加工法である。この表面加工法は上記ダイヤ
ターン方式の欠点を解消できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記電解複合加工法では、ステンレス鋼、普通鋼につい
ては、表面粗Ｒ＋５ａｘ０．０１μ閾までの鏡面加工が
できる加工条件が提案されているものの、アルミニウム
の鏡面加工の条件は、従来提案されていない。アルミニ
ウムにおいてこの加工条件が提案されていないのは、主
として以下の２点の理由による。

（１）アルミニウムの石動態域は、ステンレス鋼等に比
べて狭く、そのため電極間電圧の設定が困難である。

（ｎ）アルミニウムの表面はステンレス鋼等に比べて軟
らかく、そのため擦過条件の設定が困難である。

そこで本発明の目的は、電解複合加工法によるアルミニ
ウムの表面加工方法において、アルミニウムを鏡面仕上
（テするための加工条件を見い出す点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、アルミニウムを陽極溶出作用と、不働態化皮
膜を除去する研磨作用とを複合させて垣仕上げするアル
ミニウムの表面加工方法において、電流密度を０．３八
／−以下とし、電解液を濃度１０％以下のＮａＮｏ３等
のエイ動態化型電解液とし、工具電極の被加工面への押
付力を２．０Ｋｇｆ／ｃｍ”以下とし、砥粒を平均粒径
１．Ｏμｍ以下の遊離砥粒としたことを特徴としている
。

ここで、アルミニウムは他の試料に比べて不づ動態領域
電圧値が狭いから、アルミニウムと工具電極間の電圧は
不イ動態領域電圧値近傍に設定するのが望ましい、この
不動Ｈ領域電圧値はアルミニウムに固有のものであり、
電解液の濃度には依存しない、但し濃度が濃い時は薄い
時よりも電圧を若干低めに設定するのが望ましい。

また、アルミニウムの表面は他の試料と比べて軟らかく
、そのため擦過条件設定が困難であり、研磨布の使用で
は研磨精度の向上はそれほど望めないが、平均粒径が１
．０μｍ以下の遊離砥粒を使用することによりＲＩＩａ
ｘは著しく向上する。

電解液の濃度は、遊離砥粒を使用していることから、研
磨布を用いる場合より薄い方がよ＜、１０％以下、望ま
しくは５χ程度がよい。ちなみに研磨布を用いる場合は
１３χ程度が望ましく、このように研磨布の場合と電解
液の濃度が異なるのは、砥粒の擦過量と電解量とのバラ
ンスの問題と考えられる。

押付圧は、アルミニウムプレートの下面に配設したロー
ドセルにて検出した押付力を工具電極の面積で除して表
され、遊離砥粒を使用していることからある程度の力が
必要であるが、あまり大きいと加工表面に逆に擦過跡が
残るので２．０　Ｋｇｆ／ｃｉ以下が良い。

〔作用〕

本発明では、アルミニウムの電解複合加工における所定
の加工条件を実験により求めたので、アルミニウムを鏡
面仕上げできる。そしてこの場合に、加工可能領域は工
具電極の面積に比例するから、工具電極を大きくするこ
とにより容易に研磨速度を向上でき、研摩原理が従来の
ダイヤターン方式と全く異なるから機械精度は低くて済
み、工具のセツティングに熟練を要することもなく、そ
の分コストを低減できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第４図は本発明の一実施例方法を実施する
ための表面加工装置を示す０図において、ｌは回転駆動
機構であり、これは回転軸１ａを回転駆動するとともに
、垂直方向に所定の押付力を作用させることができるよ
うに構成されている。

上記回転駆動機構１の回転軸１ａの下端には、工具電極
２が取付けられている。この工具電極２は円板状のもの
で、その下面には通水性の粘弾性体の研磨材３が貼着さ
れている。そしてこの工具電極２には電解液噴出口２ａ
が形成され、また該電極２の下面には中央部から放射状
に４個所の露出部２ｂが形成されており、この露出部２
ｂが電極（陰極）として作用する。

上記工具電極２の下方には移動テーブル４ａが配設され
、このテーブル４ａは送りモータ４ｂで図示左右方向に
往復移動される。そしてこの移動テーブル４ａの上面に
は被加工物、この場合はアルミニウムプレートＷが載置
される。

また５は直流定電圧電源であり、これの陽極端子は上記
アルミニウムプレートＷに、陰極端子は上記工具電極２
に接続されており、この工具電極２とアルミニウムプレ
ートＷとの間に直流定電圧を印加する。

また６は電解液タンクであり、このタンク６内には不働
態化型電解液である硝酸ナトリウム水溶液（中性塩）と
遊離砥粒が収容されている。そしてこの電解液タンク６
には研磨材３とアルミニウムプレートＷとの間に電解液
を供給するための電解液供給通路７が接続されている。

この供給通路７には供給ポンプ７ａ、流量計７ｂ、圧力
計７ｃが介設されている。これにより電解液は電解液タ
ンク６から上記供給通路７を通って工具電極２の電解液
噴出口２ａから研磨材３とアルミニウムプレートＷとの
間に供給され、さらに帰還通路８を通って上記タンク６
に戻るようになっている。なお、９は廃液処理装置であ
る。

次に上記装置により、本発明の一実施例によるアルミニ
ウムの表面加工方法を実施する場合について説明する。

本実施例では、被加工物としてのアルミニウムプレート
Ｗは素地精度０．２〜０．３μｍＲｍａｘのものを使用
し、これを移動テーブル４ａ上に取り付ける。電解液は
重量濃度５χのＮａＮｏ３とし、工具電極２とアルミニ
ウムプレートＷとの間の電圧は４゜２Ｖ（不働態化型電
解液４．８ｖ±０．ＩＶ　）、電流密度は０．０４〜０
．０５Ａ／−とし、工具電極２の押付圧は１．０Ｋｇ／
ａｊとした。そして回転駆動機構１により７５０ｒｐｍ
＋で工具電極２を回転させ、この状態で移動テーブル４
ａを５５．６ｍｍ／＋ｍｉｎの送り速度で４回往復させ
た。

ここでアルミニウムプレートＷの研磨工程について、第
５図を用いて概説すれば、アルミニウムプレートＷの素
地表面に、電流と電解液とによる電解作用によりセ動態
化皮膜Ｗｌが生成しく同図（ａ）、（ｂ）　）　、次に
工具電極２の回転に伴う砥粒の擦過による研磨作用によ
り上記不１動態化皮膜の凸部部分Ｗ２が除去されてアル
ミニウムプレートＷの凸部表面Ｗ３が露出する（同図（
ｃ）　）　、アルミニウムプレートＷの不働態化皮膜が
除去された部分に、上記電解作用により、新たな不１動
態化皮膜Ｗ４が再生され（同図（ｄ）　）　、この部分
Ｗ４が上記研磨作用により再び除去され、この両作用の
繰り返しによりアルミニウムプレートＷの凸部が平坦に
均らされる（同図（ｅ）　）　。

このようにして得られたアルミニウムプレートＷの表面
研磨の結果を第６図に示す０図から明らかなように、本
実施例では表面精度は０．０３μｍＲｍａＸとなってお
り、０．２〜０．３＃ｍＲ＋ｍａｘの素地精度の約１０
倍に向上している。

本実施例方法におけるアルミニウムの表面加工方法は、
従来のアルミニウムの表面加工方法であるダイヤターン
方式に比べて以下の長所がある。

（１）　　１度に加工可能な被研磨物の領域の大きさは
、本実施例では工具電極２の電極面の大きさに比例する
ので、工具電極２を大きくすることにより、容易に研摩
速度を上げることができる。

（ＩＩ）工作機械自体に要求される機械精度は４０μ暖
程度と低いので、汎用ボール盤程度のものでよく、コス
トダウンが図れる０例えばダイヤターン方式では３００
０万円／機械１台に対して、本実施例方法では１０００
万円／機械１台というように１７３程度で済む。

（ｌｉｔ）工具のセツティングに熟練を要しない。

（ＩＶ）　ランニングコストが安い、これは、例えばダ
イヤターン方式では工具として天然単結晶ダイヤモンド
を使用しているのに対し、本実施例方法では１万円／ｋ
ｇ程度の砥粒を使用しているからである。

なお、上記実施例では、電圧４．２Ｖ、電流密度０゜０
４〜０．０５Ａ／ｃｄ、電解液濃度５χ、押付圧１．ｏ
ｋｇ／ｃｉ＋”。

砥粒粒径０．３μｍの場合について説明したが、本発明
によるアルミニウムの表面加工方法では、各加工条件は
上記実施例に限定されるものではないのは勿論であり、
電流密度は０．３　Ａ／−以下、電解液濃度は１０％以
下、押付圧は２．０　ｋｇ／　ｃｄ以下、砥粒粒径は１
．０μｍ以下の範囲内において適宜選択すればよく、こ
のような加工条件に設定すればアルミニウムの鏡面加工
が可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るアルミニウムの表面加工方
法によれば、電流密度を０．３　Ａ／−以下、電解液を
１０％以下のＮａＮｏ５溶液、押付力を２．ＯＫｇｆ／
ｃｊ以下、砥粒を１．０μｍの遊離砥粒としたので、ア
ルミニウムを鏡面仕上げできる効果があり、この場合に
従来のダイヤターン方式に比べ、研磨速度を太き（向上
でき、工作機械本体の精度は低くて済み、コストダウン
を達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法を実施するための表面加工
装置の概略構成図、第２図、第３図はその工具電極部分
の平面図及び側面図、第４図はその要部拡大図、第５図
（ａ）ないしくｅ）は加工工程を示す図、第６図はその
加工面の状態を示す図である。図において、２は工具電極、Ｗはアルミニウムプレート
、Ｗｌは内勤態化皮膜、Ｗ２．Ｗ４は不イ動態化皮膜の
凸部部分である。特許出願人　　　　　　株式会社神戸製鋼所代理人　弁
理士　　　　下車　努第１図第２図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム（以下アルミニウム合金を含む）の
被加工面を電解による陽極溶出作用と、被加工面に生成
された不働態化皮膜の凸部部分を砥粒擦過により除去す
る研磨作用とを複合させて鏡面加工するアルミニウムの
表面加工方法において、上記アルミニウムと工具電極間
の電流密度を０．３Ａ／ｃｍ＾２以下とし、電解液を濃
度１０％以下の硝酸ナトリウム（ＮａＮｏ＿３）等の不
働態化型電解液とし、工具電極の被加工面への押付力を
２．０ｋｇｆ／ｃｍ＾２以下とし、砥粒を平均粒径１．
０μｍ以下の遊離砥粒としたことを特徴とするアルミニ
ウムの表面加工方法。