KR100219356B1

KR100219356B1 - 연마방법

Info

Publication number: KR100219356B1
Application number: KR1019910013714A
Authority: KR
Inventors: 마쓰모또히로시
Original assignee: 우에무라 고오시; 우에무라 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1999-09-01
Also published as: GB9117132D0; GB2247892B; KR920004087A; JPH0493168A; JP2689706B2; GB2247892A

Abstract

피연마물은, 연마제를 버프에 도포부착시키고 버프를 회전시키며 이 버프에 대하여 피연마물을 가압시킴으로써 스크래치 없는 경면처리표면으로 버프연마 된다. 사용되는 연마제는 평균입경이 0.5㎛ 이하의 연마재입자를 3 내지 20중량% 농도로 물분산 시키고 질산, 인산 또는 질산엽으로 PH 1내지 5로 조정함으로써 얻어진다.

Description

연마방법

(산업상의 이용분야)

본 발명은 스테인레스 스틸등의 곡면이나 모서리부를 갖는 피연마물을 스크래치(scratch)가 없는 경면으로 연마할 수 있는 연마방법에 관한 것이다.

최근에, 시계케이스, 안경테, 그리고 양식기, 포트, 남비, 골프헤드 등의 곡면이나 모서리부를 가진 스테인레스 스틸제품등에 대하여 그 표면의 광택을 매우 중요시하도록 되어 있고, 특히 기능면도 그렇지만, 장식면에 있어서도 스크래치가 전혀 없는 평활면을 얻는 것이 강하게 요구되고 있다.

종래, 이러한 곡면이나 모서리부를 가진 피연마물의 경면연마방법으로서는, 주로 유지성 버프연마법이 채용되어 있으나, 이 방법은 숫돌입자의 찰과상이 연마면으로 들어가기 때문에, 스크래치가 없는 평활면을 얻는다는 요구는 충분히 만족할 수 있는 것은 아니였다.

그리고, 종래부터 경면연마법으로서 전해복합 연마법도 제안되어 있으나, 2차, 3차 곡면을 가진 피연마물에 대한 연마에서는 전해전류, 전압 등을 균일화하기가 어렵고, 그 때문에 전해복합 연마법은 평면부분에 대한 연마에 국한되어 있었다. 또, 이 전해복합 연마법은 장치도 복잡화하여 연마비용도 높아진다는 문제도 있었다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 종래의 버프연마법과 똑같이 여러가지 형상, 특히 곡면이나 모서리부를 가진 피연마물을 간단히 연마할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 버프연마법으로는 얻을 수 없었던 스크래치가 전혀 없는 경면연마면을 얻을 수 있고, 더구나 연마비용이 염가인 연마방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단 및 작용]

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여, 버프연마법에 착안하여, 그 검토를 행하였다.

그래서, 버프연마는 고속회전하는 버프에 유지성연마제를 도포 부착하고, 여기에 피연마물을 압착하여 연마를 행하는 것이며, 이 경우 마무리연마에서는 통상 연마숫돌입자에 의한 스크래치를 가급적 적게하기 위하여 숫돌입자를 유지로 피복한 유지성연마제가 사용된다. 숫돌입자는 버프면상에서 고정되지 않고(즉, 고정입자가 아니다), 어느 정도 자유로이 움직이나, 상술한 바와 같이 숫돌입자는 유지에 의하여 피복되어 있고, 숫돌입자 자체의 절삭과 유지의 윤활력과 피연마물의 금속과의 반응(금속비누의 생성)에 의하여 평활화와 경면화가 행하여지며, 특히 이 작용은 고온·고압하에 의하여 행하여진다. 이 경우, 숫돌입자의 성질·크기·성분에 의하여 피연마물에 주는 영향은 다르다. 일반적으로 입자가 클수록 또 경도가 높을수록 연마력이 크고, 또한 연마조흔(기계연마법에 의한 발생한 미소한 요철(오목하고 볼록함) 자국)이 깊다. 통상, 마무리연마라고 불리우는 경면마무리에는 산화철, 산화크롬, 알루미나 등의 1㎛ 이하의 입자나 매우 경도가 낮은 난산칼슘, 비결정성 실리카 등이 사용된다. 그러나 고온·고압하에서는 숫돌입자의 찰과상을 전연없게 할 수는 없다. 실제로, 본 발명자는 실험적으로 유지에 연마제 숫돌입자를 첨가하지 않은 연마제를 조정하여 버프연마하였던 바, 버프와 피연마물과의 접촉에 의하여 상처가 났다. 즉, 종래의 방법으로 스크래치가 없는 면을 얻을 수 없는 것을 나타냈다. 그러나, 버프연마 그 자체의 기구는 편하고, 설비비도 적으므로, 이 버프연마기구를 이용하는 경면연마법에 대하여 본 발명자는 검토를 계속한 결과, 평균입경이 0.5㎛ 이하의 연마숫돌입자를 질산, 인산, 질산염에서 선택되는 화합물로 pH 1∼5로 조정한 물에 3∼20중량% 농도로 분산시킨 슬러리를 버프에 공급하여, 버프연마를 행함으로써, 스크래치가 없는 경면연마가 가능하게 되는 것을 발견한 것이다.

이 경우, 종래의 최종 마무리 버프연마로 얻어지는 피연마물의 표면 최대거칠기(Rmax)는 0.1㎛가 한도이고, 이것이 통상 가장 뛰어난 가공거칠기이지만, 이 표면은 숫돌입자의 찰과상을 형광등이나 태양광선하에서 눈으로 보아 판별할 수 있는 것이다.

이에 대하여, 본 발명의 상기한 버프연마법의 채용에 의하여 얻어지는 피연마물의 표면 최대 거칠기(Rmax)는 0.1㎛를 대폭 밑돌고, 최고로는 그 1/3까지 내릴 수 있는 것이며, 이러한 Rmax가 0.1㎛ 보다 작은 표면거칠기에서는 도저히 형광등·태양광선하에서 숫돌입자의 찰과상을 판단할 수 없는 것이고, 따라서 종래의 버프연마법과 비교하여 명확히 외관상에 차이가 있는, 스크래치가 없는 광택면이 얻어지는 것이다. 그 이유는 종래의 버프연마의 기구는, 상기한 바와 같이 유지와 숫돌입자와 버프에 의한 고온·고압하에 있어서의 지방산과 금속과의 반응, 동조건하에 의한 숫돌입자 절삭의 총합에 의하여 이루어지나, 숫돌입자의 절입작용이 크므로, 깊은 스크래치를 생성한다.

한편, 본 발명 방법은 유지를 개재시키지 않으며, 그리고 과도하게 고온·고압이 되지 않는 원주속도 600m/분 이하의 조건하에서 연마하는 것이고, 이 때 슬러리중의 연마숫돌입자가 연삭작용을 하면서 그 슬러리에 함유되어 있는 질산, 인산 또는 질산알루미늄 등의 질산염이 피연마물의 표면과 미소한 용해반응을 일으켜, 숫돌입자의 찰과상이 묽은 반응성 산에 의하여 화학적으로 용해되기 때문이라고 생각된다. 이 경우, 숫돌입자로 연삭된 피연마물 표면은 연삭 직후의 활성면이기 때문에, 질산, 인산 또는 질산염을 함유한 pH 1∼5의 비교적 마일드한 산성슬러리로 과도한 에칭없이 양호하게 용해된다.

따라서 , 본 발명은 연마제가 부착된 버프를 회전시킴과 동시에, 그 버프에 피연마물을 가압하여 피연마물의 표면을 연마하는 연마방법에 있어서, 상기 연마제로서 평균입경이 0.5㎛ 이하의 연마숫돌입자를 질산, 인산, 질산염중에서 선택되는 화합물로 pH 1∼5로 조정한 물에 3∼20중량% 농도로 분산시킨 슬러리를 사용한 것을 특징으로 하는 연마방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 다시 상세히 설명한다.

본 발명의 연마방법은 버프연마방법에 관한 것으로서, 특히 스테인레스 스틸, 크롬도금면, 도장면, 알루마이트면 등의 표면을 최종마무리 연마로서 경면연마하는데 유효하게 채용된다. 그런데 본 발명의 연마방법은 경면연마를 할 경우에는 피연마물의 연마되어야 할 면의 거칠기가 너무 크면 본 발명의 연마방법에 의해서도 경면연마가 달성되지 않을 우려가 있으므로 피연마물을 확실하게 경면연마하기 위해서 본 발명의 연마방법의 실시에 있어서는, 피연마물의 표면 최대 거칠기 Rmax를 0.5㎛ 이하로 가공한 것을 사용한다.

여기서, 피연마물의 표면 최대 거칠기 Rmax 0.5㎛ 이하로 가공하는 방법으로서는 종래의 방법을 채용할 수 있고, 특히 제한되는 것은 아니다. 예컨대 금강사 연마후, 사이잘몹(sisal mop)을 사용하는 중연마, 면버프를 사용하는 중간마무리 연마를 순차 채용하여 피연마물을 Rmax 0.5㎛ 이하로 가공한 것을 사용한다.

여기서, 피연마물의 표면 최대 거칠기 Rmax를 0.5㎛ 이하로 가공하는 방법으로서는 종래의 방법을 채용할 수 있고, 특히 제한되는 것은 아니다. 예컨대 금강사 연마후, 사이잘목(sisal mop)을 사용하는 중연마, 면버프를 사용하는 중간마무리 여마를 순차 채용하여 피연마물을 Rmax 0.5㎛ 이하로 연마할 수 있다.

그리하여, 본 발명은 이렇게 연마된 피연마물을 버프연마하는 것이지만, 본 발명에 있어서는 버프에 공급도포하는 연마제로서 평균입경이 0.5㎛ 이하의 연마숫돌입자를 질산, 인산, 질산염 중에서 선택되는 화합물로 PH 1∼5로 조정한 물분산시킨 슬러리를 사용한다.

이 경우, 연마숫돌입자로서는 산에 대하여 반응하지 않는 알루미나, 산화크롬, 산화철, 용융알루미나, 알런덤(Alundum; Al₂O₃; 노오튼 컴퍼니(Norton Co.)의 상품명), 카아보런덤(Carborundum; 하아비슨-카아보런덤 코오퍼레이션(Harbison-Carborundum Corp.)의 상품명). 등이 사용되나, 이들은 그 일종을 단독으로 사용하여도 2종 이상을 병용하여도 좋다. 그 평균입경은 상기한 바와 같이 0.5㎛ 이하이나, 예를 들면 평균입경이 0.5㎛라고 할 경우 당연히 입도분포가 있어 1㎛ 이상의 입자를 포함할 수도 있어서, 평균입경이 0.5㎛ 이하이더라도 1㎛ 이상의 입자가 포함되어 있으면 항상 그렇다고 한정할 수 없지만 스크래치가 발생할 우려가 있으므로 확실하게 스크래치를 발생시키지 않도록 하기 위해서 1㎛ 이상의 입경의 것이 포함되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 연마숫돌입자의 슬러리중에 있어서의 함유량은 3∼20%(중량%, 이하 같다)이다.

상기 슬러리는 질산, 인산, 질산염의 1종 또는 2종 이상을 함유하나, 특히 질산알루미늄이 가장 효과적이다. 이들의 화합물의 함유량은 0.1∼2%이다. 그 양이 너무 작으면, 본 발명의 목적으로 하는 용해효과가 충분히 발휘되지 않고, 너무 많으면 과도하게 용해되어, 에칭작용이 커져서, 외관이 손상된다. 그리고, 질산염으로서는 질산알루미늄이 적합하게 사용되는 외에, 질산니켈, 질산코발트, 질산아연 등을 사용할 수도 있다. 또, 상기 슬러리는 pH를 1∼5로 조정되나, pH 조정은 질산, 인산, 질산알루미늄 등의 질산염을 사용하여 행하는 것이다.

그리고, 슬러리에는 과산화수소 등의 다른 산화제를 첨가하여도 좋고, 또 연마의 균일성, 세정의 목적으로 계면활성제를 첨가할 수 있다. 계면활성제로서는 폴리에틸렌 글리콜 노릴페닐 에테르 등이 적합하게 사용되고, 그 첨가량은 0.1∼0.2% 정도로 할 수 있다.

이 슬러리가 도포되는 버프는, 그 슬러리를 확실히 보존하는 점에서, 흡습성이 뛰어난 재질의 것이 좋고, 예컨대 펠트, 플란넬, 스폰지상의 합성섬유 등의 다흡습성 섬유로 된 것을 사용할 수 있다. 버프의 크기는 피연마물에 의하여 적절히 선정되나, 통상 10∼250㎜이다. 버프에 대한 슬러리의 공급방법으로서는 자연적하에 의한 방법, 스프레이에 의한 도포방법, 펌프에 의한 공급방법 등이 채용된다. 피연마물에 대한 본 발명의 버프연마의 조작방법은 공지의 버프연마법과 똑같으나, 본 발명에 의한 연마결과를 얻기 위해서 그리고 연마액의 비산을 적게하기 위해서는 버프회전수는 지속으로 하는 것이 바람직하다. 즉 종래의 크롬산화물 등을 사용하는 최종마무리 버프연마법에 있어서의 버프의 회전수는 통상 2000∼3000rpm 정도이나, 본 발명에 있어서는 연마효과 등의 점에서 버프회전수를 100∼1000rpm으로 하고, 원주속도를 600m/분 이하로 한다. 그리고, 버프회전수가 너무 크고, 원주속도가 너무 빠르면 슬러리상태의 연마액이 비산되어 다량의 연마제가 필요하게 된다.

그리고, 버프에 대한 슬러리 공급량은 1회의 연마에 대하여 5∼20㎖ 정도이다. 또, 연마시간은 피연마물에 따라 다르나, 통상 1∼3초이다.

본 발명의 연마방법의 실시에 있어서는, 상기한 바와 같이, 산성슬러리를 사용하는 것이므로, 그 슬러리가 다른 곳으로 흩어지지 않도록 장치 전체를 커버로 덮도록하는 것이 바람직하다. 또, 슬러리는 탱크에 저장되어, 여기에서 상기한 바와 같이 같은 공급방법으로 버프에 공급되나, 버프에 공급·함침된 슬러리는 상기 탱크에 순환시켜, 재사용할 수도 있다.

이하, 실시예와 비교예를 예시하여 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.

(실시예)

스테인레스 스틸제 식기(나이프)의 손잡이(표면거칠기 Rmax 7∼10㎛)을 금강사 연마제를 사용하여 연마한 후, 알루미나를 연마숫돌입자로 하는 커터 V(Cutter V : 우에무라 고오교오가부시끼가이샤(C. Uyemura Co., Ltd.)제품)를 사용하여 사이잘 버프연마하고, 표면거칠기 Rmax를 0.6∼0.8㎛로 하였다. 이어서, 중간마무리로서 알루미나를 연마숫돌입자로 하는 트레이너 10(Trainer 10; 우에무라 고요교오 가부시끼가이샤 제품)를 사용하여 면버프연마하고, 그 표면거칠기(Rmax)를 0.2∼0.3㎛으로 마무리하였다.

다음에, 버프로서 직경 150㎜의 펠트버프를 사용하여, 회전수 400rpm(원주속도 188m/분)로 회전시킴과 동시에, 하기조성의 슬러리를 스프레이 건으로 버프에 뿜어 이 회전버프에 피연마물을 가압하여 연마를 행하였다. 이 경우, 1회의 연마에 있어서의 슬러리의 뿜는 양은 4㎖이고, 연마시간은 5초로 하였다.

슬러리조성

질산알루미늄 15g/ℓ

알루미나(평균입경 0.45㎛) 100g/ℓ

pH 4

연마후에는 피연마물을 중성세제로 세정하고, 온수로 세척하고 건조시켰다.

(비교예)

실시예와 똑같이 하여 벨트연마, 사이잘 버프연마, 면버프연마를 행하여, 표면거칠기 Rmax를 0.2∼0.3㎛으로 마루리한 나이프의 손잡이를 종래의 최종마무리 연마방법에 따라 직경 150㎜의 면버프를 사용하여, 회전수 2400rpm으로 회전시킴과 동시에, 평균입경 0.5㎛의 산화크롬을 연마숫돌입자로 하여, 이것을 지방산, 경화유, 왁스로 굳힌 고형연마제(블루러프(blue rough), GX-1, 우에무라 고오교오 가부시끼가이샤 제품)을 1회의 연마에 대하여 5g 도포 부착하고, 이 회전버프에 피연마물을 가압하여 5초간 연마하였다.

연마후에는 피연마물을 트리클로로에틸렌으로 탈지하고 이어서 세정하여 건조시켰다.

다음에, 실시예·비교예에서 연마한 피연마물(나이프의 손잡이)의 표면거칠기를 도오꾜오 세이미츠 가부시키가이샤 제품인 서어프콤(Surfcom) 1500형을 사용하여, 배율 10만배로 4개소 표면거칠기를 측정하였다. 결과를 제1표에 표시한다. 그리고, 결과는 4개소의 평균치이다.

[표 1]

제1표의 결과에서, 본 발명에 의하여 얻어지는 피연마물 표면의 최대거칠기(Rmax)는, 종래의 버프마무리 방법에 의하여 얻어지는 최대거칠기(Rmax) 0.1㎛를 대폭 밑도는 약 0.05㎛로 되어 있고, 이것은 형광등이나 태양광선하에서 스크래치를 판별할 수 없는 거칠기인 것을 이해할 수 있다. 실제로 눈으로 본 관찰의 결과로는, 실시예의 것은 연마조흔이 전혀 없는 광택있는 연마면으로 되어 있고, 한편, 비교예의 것은 연마조흔이 인식되고, 외관은 스크래치에 의하여 희게 느껴지며, 실시예의 것과는 뚜렷한 차이가 인정되었다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 피연마물 표면을 스크래치가 없는, 광택도가 높은 경면으로 버프연마할 수 있고, 또 유지를 사용하지 않아서 연마표면에 오염물질을 남기지 않기 때문에, 트리클로로에틸렌 등에 의한 유기용제 세제를 생략할 수 있게 되는 등, 후처리가 간단화 된다.

Claims

연마제가 도포부착된 버프를 회전시키는 단계와 이 버프에 대하여 피연마물을 가압시키는 단계를 포함하는, 피연마물의 표면을 버프연마시키는 방법에 있어서,

상기 연마제는 평균입경이 0.5㎛ 이하의 연마숫돌입자를 질산, 인산, 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산성분으로 pH 1 내지 5로 조정한 물에 3 내지 20중량% 농도로 분산시킨 슬러리 인 것을 특징으로 하는 버프연마방법.
제1항에 있어서, 버프는 원주속도 600m/ 분 이하에서 회전되는 것을 특징으로 하는 버프 연마방법.
제1항에 있어서, 연마숫돌입자는 알루미나, 산화크롬, 산화철, 및 실리콘 카아바이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 버프연마방법.
제1항에 있어서, 산성분은 질산 알루미늄인 것을 특징으로 하는 버프연마방법.
제1항에 있어서, 피연마물은 버프연마전에 0.5㎛ 이하의 Rmax를 가지며 0.1㎛ 이하의 Rmax로 버프연마되는 것을 특징으로 하는 버프연마방법.