KR20110030721A - Polishing apparatus and method of conductive and high hardness material - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for polishing high-hardness conductive materials and a method thereof are provided to polish the surface of high-hardness conductive materials at high precision, since the surface of the materials are oxidized and emulsified by electrochemical oxidation. CONSTITUTION: An apparatus for polishing high-hardness conductive materials comprises a magnetic member, functional fluid, an electrolyte(116), a drive unit, a transfer unit, and a power applying unit. The fluid is attached to the outer surface of the magnetic member. The fluid comprises magnetic particles and an abrasive(113). The electrolyte is mixed with the functional fluid. The drive unit drives the magnetic member. The transfer unit transfers high-hardness conductive materials(120). The power applying unit applies power between the functional fluid mixed with the electrolyte and the hardness conductive material.

Description

고경도 전도성 재료의 표면 연마 장치 및 방법{Polishing apparatus and method of conductive and high hardness material}Polishing apparatus and method of conductive and high hardness material

본 발명은 3차원 형상의 고경도 전도성 재료의 표면을 높은 정밀도를 가지며 효과적으로 가공할 수 있는 고경도 전도성 재료의 표면 연마 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for polishing a surface of a high hardness conductive material capable of efficiently processing a surface of a high hardness conductive material having a three-dimensional shape with high precision.

주지된 바와 같이, 자기 유변 연마공정은 외부 자기장에 의해 점도가 조절되는 특징을 갖는 자기유변유체와 고경도의 다이아몬드 파우더를 이용하여 시편 재료의 표면을 연마하는 공정이다. As is well known, the magnetorheological polishing process is a process of polishing a surface of a specimen material by using a magnetorheological fluid having a characteristic that viscosity is controlled by an external magnetic field and high hardness diamond powder.

이러한 자기 유변 연마 공정은 외부 자기장 인가시 자기유변유체 내의 자화성 입자인 철 파우더가 자화되며 입자 간 자기 에너지에 의해 자기장 방향으로 사슬형태 구조물을 생성한다. 이때 생성된 사슬 형태의 구조물로 인하여 유체의 점도 또는 항복 응력이 증가한다. In the magnetic rheological polishing process, iron powder, which is magnetizable particles in a magnetorheological fluid, is magnetized when an external magnetic field is applied, and a chain structure is generated in the magnetic field direction by magnetic energy between particles. The resulting chain-shaped structure increases the viscosity or yield stress of the fluid.

또한 자기장에 의해 자화되지 않는 비자화성 입자인 고경도의 다이아몬드 입자들은 자기부력현상에 의해 시편 재료측 방향으로 밀려나오게 되고, 자화된 사슬형태의 구조물에 의해 시편 재료의 표면을 특정 크기의 수직 응력 및 전단 응력으로 밀고 지나가게 된다. 이때의 응력이 시편의 항복응력을 넘게 되면 시편의 표면에 존재하는 재료의 일부가 제거된다. 이와 같은 자기 유변 연마공정은 자기장에 의해 자화 가능한 유체형 공구를 사용하여 시편의 표면을 연마하기 때문에 3차원 구조물의 표면연마가 가능하다.In addition, the hardened diamond particles, which are non-magnetized particles which are not magnetized by the magnetic field, are pushed toward the specimen material by magnetic buoyancy, and the magnetized chain structure causes the surface of the specimen material to have a specific magnitude of vertical stress and Pushed by shear stress. If the stress exceeds the yield stress of the specimen, some of the material present on the surface of the specimen is removed. In such a magnetic rheological polishing process, the surface of the specimen is polished using a fluid type tool that can be magnetized by a magnetic field, thereby allowing surface polishing of a three-dimensional structure.

그러나, 이와 같은 자기 유변 연마공정은 글래시 카본(Glssy Carbon)과 같은 높은 경도를 갖는 시편 재료를 연마할 경우 재료의 높은 경도 및 내마모성으로 인해 가공 시간이 오래 걸리고 가공된 표면 정도가 떨어지는 단점이 있었다. 따라서, 이러한 기존의 연마 방법으로는 3차원 형상의 고경도 구조물을 정밀하게 가공 연마하기가 어렵고 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. However, such a magnetoresistive polishing process has a disadvantage in that it takes longer processing time and degrades the processed surface due to the high hardness and abrasion resistance of the material having a high hardness such as glass carbon (Glssy Carbon). . Therefore, such a conventional polishing method has a problem that it is difficult to precisely process and polish a three-dimensional high hardness structure, and the efficiency is inferior.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자화성 입자와 연마제 및 전해액이 포함된 기능성 유체와 가공 대상물인 고경도 전도성 재료 사이에 전기장을 걸어 전기분해에 의한 전기화학적 산화작용에 의해 재료의 표면을 산화 및 유화시키면서 연마제로 재료의 표면을 연마 가공함으로써 고정밀도를 갖는 나노(nano) 스케일의 3차원 형상의 고경도 전도성 재료의 표면을 높은 정밀도를 가지며 효과적으로 가공할 수 있는 고경도 전도성 재료의 표면 연마 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to walk the electric field between the functional fluid containing the magnetizable particles and the abrasive and the electrolyte and the high hardness conductive material to be processed by electrolysis By processing the surface of the material with an abrasive while oxidizing and emulsifying the surface of the material by electrochemical oxidation, the surface of a highly conductive, nanoscale three-dimensional shape hardened conductive material can be processed with high precision and effectively. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for polishing a surface of a high hardness conductive material.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고경도 전도성 재료 표면 연마장치는, 고경도 전도성 재료의 표면을 연마하기 위한 연마장치에 있어서, 자성체; 상기 자성체의 외면에 부착되며, 자화성 입자와 연마제가 포함된 기능성 유체; 상기 기능성 유체와 혼합되는 전해액; 상기 자성체를 구동시키기 위한 구동수단; 상기 고경도 전도성 재료를 이송시키기 위한 이송수단; 상기 전해액이 혼합된 기능성 유체와 상기 고경도 전도성 재료 사이에 전원을 인가하기 위한 전원인가수단을 포함하며, 상기 전해액이 포함된 기능성 유체와 가공 대상물인 고경도 전도성 재료 사이에 전기장을 걸어 전기분해에 의한 전기화학적 산화작용에 의해 재료의 표면을 산화 및 유화시키면서 상기 연마제를 통해 재료의 표면을 연마 가공하는 것을 특징으로 한다.A high hardness conductive material surface polishing apparatus according to the present invention for achieving the above object, the polishing apparatus for polishing the surface of a high hardness conductive material, a magnetic body; A functional fluid attached to an outer surface of the magnetic body and containing magnetizable particles and an abrasive; An electrolyte mixed with the functional fluid; Driving means for driving the magnetic material; Conveying means for conveying the high hardness conductive material; And a power applying means for applying power between the functional fluid mixed with the electrolyte and the high hardness conductive material, and applying an electric field between the functional fluid containing the electrolyte and the high hardness conductive material to be processed to electrolysis. It is characterized by polishing the surface of the material through the abrasive while oxidizing and emulsifying the surface of the material by electrochemical oxidation.

여기서, 상기 구동수단은 상기 자성체의 중심부에 연결된 스핀들; 상기 스핀들을 회전시키는 모터; 상기 모터의 회전을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the driving means is a spindle connected to the central portion of the magnetic body; A motor for rotating the spindle; It may be configured to include a control unit for controlling the rotation of the motor.

그리고, 상기 모터의 축 하단부와 상기 스핀들의 상단부는 절연체를 개재한 상태에서 플랜지 결합될 수 있다.The lower end of the shaft of the motor and the upper end of the spindle may be flanged in an insulator.

또한, 상기 스핀들의 외주부에는 상기 스핀들을 통해 상기 자성체로 전원을 공급하기 위한 슬립링이 설치될 수 있다.In addition, a slip ring for supplying power to the magnetic material through the spindle may be installed on the outer peripheral portion of the spindle.

그리고 본 발명의 연마장치에는 상기 자성체를 상하방향(Z축방향)으로 이송시키기 위한 승강수단이 더 설치될 수 있다.And the polishing apparatus of the present invention may be further provided with a lifting means for transferring the magnetic material in the vertical direction (Z axis direction).

이때, 상기 재료는 상기 이송수단에 의해 전후방향(X축방향) 및 좌우방향(Y축방향)으로 이송되도록 구성할 수 있다.In this case, the material may be configured to be conveyed in the front-rear direction (X-axis direction) and the left-right direction (Y-axis direction) by the conveying means.

아울러 상기 자성체는 영구자석이 적용될 수 있다.In addition, the magnetic material may be applied to a permanent magnet.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고경도 전도성 재료 표면 연마 방법은, 자화 가능한 자화성 입자와 연마제 및 전해액이 포함된 기능성 유체와 가공 대상물인 고경도 전도성 재료 사이에 전기장을 걸어 전기분해에 의한 전기화학적 산화작용에 의해 재료의 표면을 산화 및 유화시키면서 상기 기능성 유체에 포함된 연마제를 통해 재료의 표면을 연마 가공하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the high hardness conductive material surface polishing method according to the present invention for achieving the above object is, by applying an electric field between the functional fluid containing the magnetizable magnetizable particles and the abrasive and the electrolyte and the high hardness conductive material to be processed electric It is characterized in that the surface of the material is polished through the abrasive contained in the functional fluid while oxidizing and emulsifying the surface of the material by electrochemical oxidation by decomposition.

여기서, 상기 재료는 전후방향(X축방향) 또는 좌우방향(Y축방향)으로 이송되면서 기능성 유체에 의해 표면이 연마 가공될 수 있다.Here, the material may be polished by the functional fluid while being transported in the front-rear direction (X-axis direction) or left-right direction (Y-axis direction).

그리고, 상기 기능성 유체는 상하방향(Z축방향)으로 이송되면서 재료의 표면을 연마 가공하도록 할 수 있다.In addition, the functional fluid may be transported in the vertical direction (Z-axis direction) to polish the surface of the material.

상기한 본 발명의 고경도 전도성 재료 표면 연마 방법에 의하면, 자화성 입자와 연마제 및 전해액이 포함된 기능성 유체와 가공 대상물인 고경도 전도성 재료 사이에 전기장을 걸어 전기분해에 의한 전기화학적 산화작용에 의해 재료의 표면을 산화 및 유화시키면서 연마제로 재료의 표면을 손쉽게 연마 가공할 수 있기 때문에 글래시 카본(Glssy Carbon) 등과 같은 고경도 전도성 재료의 표면을 높은 정밀도를 가지며 효율적으로 가공할 수 있는 장점이 있다. According to the high hardness conductive material surface polishing method of the present invention, an electrochemical oxidation action by electrolysis is applied by applying an electric field between a functional fluid containing magnetizable particles, an abrasive and an electrolyte, and a high hardness conductive material to be processed. Since the surface of the material can be easily polished with an abrasive while oxidizing and emulsifying the surface of the material, it has the advantage of efficiently processing the surface of a hard conductive material such as glass carbon (Glssy Carbon) with high precision and efficiency. .

아울러, 전기분해를 통해 재료의 표면을 유화시킨 상태에서 기능성 유체에 포함된 연마제로 재료 표면을 연마 가공함으로써 고경도 재료의 표면 제거율을 향상시킬 수 있고, 이러한 전기화학 및 기계적 연마가공을 통해 고경도의 반도체용 전극 재료 및 각종 부품 제작용 금형을 나노(nano) 스케일의 고정밀도로 연마 가공할 수 있는 장점이 있다.In addition, the surface removal rate of the hardened material can be improved by polishing the surface of the material with the abrasive contained in the functional fluid in the state of emulsifying the surface of the material through electrolysis, and the high hardness through the electrochemical and mechanical polishing There is an advantage that the semiconductor electrode material and the metal mold for manufacturing various components can be polished with high precision on a nano scale.

이하, 본 발명에 따른 고경도 전도성 재료의 표면 연마 장치 및 방법에 대한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of a surface grinding apparatus and method of a high hardness conductive material according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are the same drawings. The numbering and duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 고경도 전도성 재료 표면 연마 장치의 전체 구성을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 연마장치에 의해 고경도 전도성 재료가 연마되는 것을 보여주는 개략도이다. 그리고, 도 3은 전기화학적 산화작용을 이용하여 고경도 전도성 재료의 표면을 연마하는 원리를 도식적으로 보여주는 것이고, 도 4는 전기화학적 부식작용에 의해 시편 재료의 표면에 산화막이 형성된 상태에서 비자화성 연마제를 통해 연마 가공되는 모습을 보여주는 것이다. 또한, 도 5는 나노 스케일을 갖는 유리부품 제작용 금형을 기존의 연마방법으로 표면 연마하는 공정과 본 발명의 전기화학적 연마방법으로 표면 연마하는 공정을 상호 비교 도시한 공정도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of a high hardness conductive material surface polishing apparatus according to the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing that the high hardness conductive material is polished by the polishing apparatus of the present invention. And, Figure 3 schematically shows the principle of polishing the surface of the high hardness conductive material using the electrochemical oxidation, Figure 4 is a non-magnetic abrasive in the state where the oxide film is formed on the surface of the specimen material by the electrochemical corrosion It will show the appearance of grinding through. In addition, Figure 5 is a process chart showing the surface polishing process of polishing the mold for producing a glass component having a nano-scale by the conventional polishing method and the surface polishing process by the electrochemical polishing method of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치는 영구자석(107)과, 상기 영구자석(107)의 외주에 부착되는 기능성 유체(110)와, 상기 기능성 유체(110)와 혼합되는 전해액(미도시)과, 상기 영구자석(107)을 구동시키는 구동수단과, 가공 대상물인 고경도 전도성 시편 재료(120)를 이송시키기 위한 이송수단과, 상기 전해액이 혼합된 기능성 유체(110)와 상기 고경도 전도성 시편 재료(120) 사이에 전원을 인가하기 위한 전원인가수단을 포함한다.1 and 2, the surface polishing apparatus of the high hardness conductive material according to the present invention is a permanent magnet 107, a functional fluid 110 attached to the outer periphery of the permanent magnet 107, and An electrolyte (not shown) mixed with the functional fluid 110, a driving means for driving the permanent magnet 107, a transfer means for transferring the high hardness conductive specimen material 120 to be processed, and the electrolyte And a power application means for applying power between the mixed functional fluid 110 and the high hardness conductive specimen material 120.

상기 영구자석(107)은 휠(wheel) 형상을 갖는 원형 구조물로서 구동수단을 통해 일정속도로 회전된다.The permanent magnet 107 is a circular structure having a wheel shape is rotated at a constant speed through the drive means.

상기 구동수단은 영구자석(107)의 중심부에 연결되는 스핀들(108)과, 상기 스핀들(108)을 회전시키는 서보모터(109)와, 상기 서보모터(109)의 회전을 제어하는 제어부(109a)를 포함한다.The driving means includes a spindle 108 connected to the center of the permanent magnet 107, a servo motor 109 for rotating the spindle 108, and a controller 109a for controlling the rotation of the servo motor 109. It includes.

구체적으로, 상기 서보모터(109)의 축(109b) 하단부와 상기 스핀들(108)의 상단부에는 각각 플랜지(109c)(108a)가 형성되고, 상기 각 플랜지(109c)(108a)는 그 사이에 절연체(109d)가 개재된 상태에서 볼트(108b)를 통해 축 결합된다.Specifically, flanges 109c and 108a are formed at the lower end of the shaft 109b of the servomotor 109 and the upper end of the spindle 108, respectively, and the flanges 109c and 108a are insulators therebetween. It is axially coupled via the bolt 108b with 109d interposed.

그리고, 상기 스핀들(108)의 외주부 일측에는 상기 회전되는 스핀들(108)을 통해 상기 영구자석(107)으로 전원(130)을 공급할 수 있도록 슬립링(107a)이 설치된다.In addition, a slip ring 107a is installed at one side of the outer circumferential portion of the spindle 108 to supply power 130 to the permanent magnet 107 through the rotating spindle 108.

상기 서보모터(109)는 베드(101)의 일측에 세워진 고정지지대(102)상에 승 강 가능하게 설치된 수평안착부(103) 위에 안착된다.The servo motor 109 is seated on a horizontal seating portion 103 installed on the fixed support 102 standing on one side of the bed 101 to be elevated.

상기 서보모터(109)는 제어부(109a)의 명령을 받아 영구자석(107)을 일정 속도로 회전시키면서 상기 영구자석(107)의 외주상에 부착된 기능성 유체(110)를 통해 시편 재료(120)의 표면을 연마 가공하게 된다.The servo motor 109 receives the command of the control unit 109a and rotates the permanent magnet 107 at a constant speed while passing the specimen material 120 through the functional fluid 110 attached to the outer circumference of the permanent magnet 107. The surface of is polished.

상기 서보모터(109)가 안착되는 수평안착부(103)는 도시되지 않은 승강장치에 의해 고정지지대(102)를 따라 상하방향(Z축방향)으로 이송가능하도록 설치되어 있다.The horizontal seating portion 103 on which the servomotor 109 is mounted is installed to be able to be transported in the vertical direction (Z-axis direction) along the fixed support 102 by a lifting device (not shown).

상기 시편 재료(120)는 상기 베드(101) 위에 전후방향(X축방향)으로 직선이동 가능하게 설치된 X축이송부(104) 위에 고정되는데, 상기 X축이송부(104)의 상부에는 좌우방향(Y축방향)으로 직선이동 가능하도록 Y축이송부(106)가 설치되어, 상기 시편 재료(120)는 상기 Y축이송부(106)상에 클램핑되어 고정된다.The specimen material 120 is fixed on the X-axis transfer unit 104 is installed on the bed 101 in the front-rear direction (X-axis direction) to be linearly movable, the left and right directions on the upper portion of the X-axis transfer unit 104 A Y-axis feed section 106 is provided to enable linear movement in the (Y-axis direction), and the specimen material 120 is clamped and fixed on the Y-axis feed section 106.

상기 X축이송부(104)와 Y축이송부(106)는 도시되지 않는 이송수단을 통해 각각 X축 및 Y축 방향으로 독립적으로 이송되도록 되어 있다.The X-axis transfer unit 104 and the Y-axis transfer unit 106 is to be independently transferred in the X-axis and Y-axis direction through a transfer means not shown.

이에 따라, 시편 재료(120)는 상기 이송수단을 통해 X,Y축 방향으로 이송되면서, Z축 방향으로 이송되는 기능성 유체(110)를 통해 3차원 연마 가공작업이 가능하게 수행된다.Accordingly, while the specimen material 120 is transferred in the X and Y axis directions through the transfer means, a three-dimensional polishing process may be performed through the functional fluid 110 transferred in the Z axis direction.

상기 영구자석(107)에 부착되는 기능성 유체(110)는 외부 자기장에 의해 자화되어 점도가 조절되는 특성을 갖는 자기유변유체(Magnetorheological Fluid)로서 물 또는 오일(oil)에 자화 가능한 탄화철 입자와 비자화성 연마제인 고경도의 다이아몬드 입자가 포함된 구성을 갖는다. 이때, 상기 연마제로는 비자화성 입자인 다 이아몬드 이 외에 CNT(Carbon Nano Tube)-IRON 복합입자와 같은 자화가능한 연마제가 사용될 수도 있다.The functional fluid 110 attached to the permanent magnet 107 is a magnetorheological fluid having a property of being magnetized by an external magnetic field to control viscosity, and non-magnetic iron carbide particles and magnetizable in water or oil. It has a configuration containing diamond particles of high hardness that is an abrasive. In this case, as the abrasive, a magnetizable abrasive such as carbon nanotube (CNT) -IRON composite particles may be used in addition to diamond, which is non-magnetic particles.

이러한 기능성 유체(110)는 도 3 및 도 4에서 보는 것과 같이 영구자석(107)에서 발생되는 자기장에 의해 유체 내부에 포함된 철 파우더가 자화되며 철 입자가 자기에너지에 의해 자기력선(114) 방향으로 사슬 형태로 배열하게 되고, 비자화성 연마제인 다이아몬드 입자가 자기부력현상에 의해 시편 재료(120) 쪽으로 밀려나와 고경도 전도성 재료(120)의 표면을 특정 크기의 수직응력 및 전단응력으로 밀고 지나가며 연마하게 된다.3 and 4, the functional fluid 110 is magnetized iron powder contained in the fluid by the magnetic field generated in the permanent magnet 107 and the iron particles in the magnetic field line 114 by the magnetic energy. Diamond particles, which are arranged in a chain form, are pushed toward the specimen material 120 by magnetic buoyancy, pushing the surface of the hardened conductive material 120 to a specific magnitude of vertical and shear stress, and then grinding. Done.

상기 기능성 유체(110)에는 전기분해가 가능하도록 NaOH 수용액으로 이루어진 전해질 용액인 전해액(116)이 혼합된다.The functional fluid 110 is mixed with an electrolyte solution 116, which is an electrolyte solution composed of an aqueous NaOH solution, to enable electrolysis.

이때, 상기 기능성 유체(110)에 혼합되는 전해액(116)은 필요에 따라 KOH 수용액 등 다양한 성분을 갖는 전해질 용액이 사용될 수 있다.In this case, an electrolyte solution having various components such as KOH aqueous solution may be used as the electrolyte 116 mixed in the functional fluid 110.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 전해액(116)이 혼합된 기능성 유체(110)와 가공 대상물인 고경도 전도성 시편 재료(120) 사이에는 전기분해를 위하여 전원인가수단을 통해 전원(130)이 인가된다. As shown in FIG. 3, a power source 130 is applied between the functional fluid 110 mixed with the electrolyte solution 116 and the highly conductive conductive specimen material 120 to be processed through a power supply unit for electrolysis. do.

이때, 상기 전원(130)의 한쪽 극은 전도성 시편 재료(120) 측에 접속하고 다른 극은 스핀들(108)에 결합된 슬립링(미도시)에 접속하여 전해액(116)을 매개체로 전기분해를 함으로써 고경도 전도성 시편 재료(120)의 표면을 산화시켜 유화시키게 한다. 이렇게 시편 재료(120)의 표면이 전기분해를 통해 유화된 상태에서 도 3과 같이 시편 재료(120)의 산화된 표면(122)을 비자화성 연마제인 다이아몬 드(113) 입자가 밀고 지나가면서 시편 재료(120)의 표면을 매끄럽게 연마시키게 된다.At this time, one pole of the power supply 130 is connected to the conductive specimen material 120 side and the other pole is connected to a slip ring (not shown) coupled to the spindle 108 to perform electrolysis through the electrolyte 116. Thereby oxidizing and emulsifying the surface of the high hardness conductive specimen material 120. In this state in which the surface of the specimen material 120 is emulsified through electrolysis, as shown in FIG. 3, the particles of the diamond 113 that is a non-magnetic abrasive are pushed through the oxidized surface 122 of the specimen material 120. The surface of the material 120 will be polished smoothly.

이때, 상기 시편 재료(120)는 전후방향(X축방향) 또는 좌우방향(Y축방향)으로 자유롭게 이송되면서 상하방향(Z축방향)으로 이송되는 기능성 유체(110)를 통해 표면이 3차원 형상으로 연마 가공될 수 있다.In this case, the specimen material 120 is a three-dimensional surface through the functional fluid 110 which is conveyed in the vertical direction (Z-axis direction) while freely conveyed in the front-rear direction (X-axis direction) or left and right (Y-axis direction) Can be polished.

도 5는 나노(nano)급의 미세한 크기를 갖는 3차원 형상의 유리부품 제작용 금형을 제작할 경우 기존의 연마방법으로 금형의 표면을 연마하는 공정과 본 발명의 전기화학적 연마방법을 사용하여 표면을 연마하는 공정을 도식적으로 비교 도시한 공정도이다.FIG. 5 illustrates a process of polishing a surface of a mold by a conventional polishing method and a surface using the electrochemical polishing method of the present invention when manufacturing a mold for manufacturing a glass component having a three-dimensional shape having a nano-scale fine size. It is a process chart which shows the comparative process of the grinding | polishing process.

도 5에 도시한 바와 같이, 가공 대상물인 시편 재료가 높은 경도를 갖는 글래시 카본(Glassy Carbon)과 같은 도전성 재료인 경우, 원재료를 형상가공함에 있어 시편 재료의 가공영역(210)을 비가공 영역(220)으로부터 제거하는 경우 재료가 갖는 높은 경도와 높은 녹는점으로 가공된 표면(222)의 정도가 낮아 표면(222)의 정밀도가 떨어지게 된다. 따라서, 위 금형을 이용하여 성형되는 완제품인 유리부품 또한 형상 정밀도가 떨어지게 되고 금형의 이형성으로 인해 3차원 형상 제작이 어렵게 된다. As shown in FIG. 5, when the specimen material, which is the object to be processed, is a conductive material such as Glassy Carbon having a high hardness, the processing region 210 of the specimen material is unprocessed in processing the raw material. When removed from 220, the precision of the surface 222 is lowered because the degree of the surface 222 processed by the high hardness and high melting point of the material is low. Therefore, the glass part, which is a finished product molded using the above mold, also loses shape precision and it becomes difficult to manufacture a three-dimensional shape due to mold release.

그러나, 전술된 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 전기화학적 연마 공정과 같이 전해액(116)이 포함된 기능성 유체(110)와 가공 대상물인 고경도 전도성 재료(120) 사이에 전기장을 걸어 전기분해에 의해 시편 재료(120)의 표면을 산화 및 유화시키면서 비자화성 연마제인 다이아몬드(113)를 통해 재료(120)의 표 면을 가공할 경우 도 5와 같이 고경도의 전도성 재료(220)의 표면(222)을 높은 형상 정밀도로 효율적으로 연마 가공할 수 있고, 이렇게 제작된 고정밀도 금형을 통해 높은 형상 정밀도를 갖는 나노(nano) 스케일 3차원 유리부품의 제작이 가능해진다.However, as shown in FIG. 3 and FIG. 4 described above, an electric field is formed between the functional fluid 110 including the electrolyte 116 and the high hardness conductive material 120 to be processed, as in the electrochemical polishing process of the present invention. When the surface of the material 120 is processed through diamond 113, which is a non-magnetic abrasive, while oxidizing and emulsifying the surface of the specimen material 120 by electrolysis, a high hardness conductive material 220 as shown in FIG. The surface 222 can be efficiently polished with high shape precision, and the nanoscale three-dimensional glass parts having high shape precision can be manufactured through the high precision mold thus produced.

이와 같은 본 발명에 따른 전기화학적 자기유변 가공방법은 고경도의 반도체용 전극 재료의 가공에 적합할 뿐 아니라 나노(nano) 스케일의 고정밀도를 갖는 각종 부품제작용 금형에 널리 응용될 수 있기 때문에 막대한 경제적 파급효과를 기대할 수 있다.Such electrochemical magnetorheological processing method according to the present invention is not only suitable for the processing of electrode materials for high hardness semiconductor, but also can be widely applied to various component manufacturing molds having a high precision of nanoscale. Economic ripple effects can be expected.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 고경도 전도성 재료 표면 연마 장치의 전체 구성을 도시한 구성도.1 is a block diagram showing the overall configuration of a high hardness conductive material surface polishing apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명의 연마장치에 의해 고경도 전도성 재료가 연마되는 모습을 도시한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing a state that the high hardness conductive material is polished by the polishing apparatus of the present invention.

도 3은 전기화학적 산화작용을 이용하여 고경도 전도성 재료의 표면을 연마하는 원리를 도식적으로 보여주는 도면.3 schematically illustrates the principle of polishing the surface of a high hardness conductive material using electrochemical oxidation.

도 4는 전기화학적 부식작용에 의해 시편 재료의 표면에 산화막이 형성된 상태에서 비자화성 연마제를 통해 연마 가공되는 모습을 보여주는 도면.4 is a view showing a state that the polishing process through the non-magnetic abrasive in the state where the oxide film is formed on the surface of the specimen material by the electrochemical corrosion action.

도 5는 나노 스케일을 갖는 유리부품 제작용 금형을 기존의 연마방법으로 표면 연마하는 공정과 본 발명의 전기화학적 연마방법으로 표면 연마하는 공정을 상호 비교 도시한 공정도.Figure 5 is a process chart showing a comparison between the surface polishing process and the surface polishing process of the electrochemical polishing method of the present invention by a conventional polishing method for producing a glass component having a nano-scale.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

101: 베드 102 : 고정지지대101: bed 102: fixed support

107 : 영구자석 108 : 스핀들107: permanent magnet 108: spindle

109 : 서보모터 110 : 기능성 유체109: servo motor 110: functional fluid

116 : 전해액 120 : 시편 재료116: electrolyte 120: specimen material

Claims (10)

고경도 전도성 재료의 표면을 연마하기 위한 연마장치에 있어서,A polishing apparatus for polishing a surface of a high hardness conductive material, 자성체;Magnetic material; 상기 자성체의 외면에 부착되며, 자화성 입자와 연마제가 포함된 기능성 유체;A functional fluid attached to an outer surface of the magnetic body and containing magnetizable particles and an abrasive; 상기 기능성 유체와 혼합되는 전해액;An electrolyte mixed with the functional fluid; 상기 자성체를 구동시키기 위한 구동수단;Driving means for driving the magnetic material; 상기 고경도 전도성 재료를 이송시키기 위한 이송수단;Conveying means for conveying the high hardness conductive material; 상기 전해액이 혼합된 기능성 유체와 상기 고경도 전도성 재료 사이에 전원을 인가하기 위한 전원인가수단을 포함하며,Power supply means for applying power between the functional fluid mixed with the electrolyte and the high hardness conductive material, 상기 전해액이 포함된 기능성 유체와 가공 대상물인 고경도 전도성 재료 사이에 전기장을 걸어 전기분해에 의한 전기화학적 산화작용에 의해 재료의 표면을 산화 및 유화시키면서 상기 연마제를 통해 재료의 표면을 연마 가공하는 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치.Polishing the surface of the material with the abrasive while oxidizing and emulsifying the surface of the material by electrochemical oxidation by electrolysis by applying an electric field between the functional fluid containing the electrolyte and the highly conductive conductive material to be processed. Surface polishing apparatus of a high hardness conductive material characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 구동수단은,The method of claim 1, wherein the driving means, 상기 자성체의 중심부에 연결된 스핀들;A spindle connected to the center of the magnetic body; 상기 스핀들을 회전시키는 모터;A motor for rotating the spindle; 상기 모터의 회전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치.And a control unit for controlling the rotation of the motor. 제2항에 있어서, 상기 모터의 축 하단부와 상기 스핀들의 상단부는 절연체를 개재한 상태에서 플랜지 결합된 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치.The surface polishing apparatus of claim 2, wherein the shaft lower end of the motor and the upper end of the spindle are flanged with an insulator interposed therebetween. 제3항에 있어서, 상기 스핀들의 외주부에는 상기 스핀들을 통해 상기 자성체로 전원을 공급하기 위한 슬립링이 설치된 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치.The surface polishing apparatus of claim 3, wherein a slip ring for supplying power to the magnetic material through the spindle is installed at an outer circumference of the spindle. 제1항에 있어서, 상기 자성체를 상하방향(Z축방향)으로 이송시키기 위한 승강수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치.The surface polishing apparatus of claim 1, further comprising elevating means for transferring the magnetic material in a vertical direction (Z-axis direction). 제5항에 있어서, 상기 재료는 상기 이송수단에 의해 전후방향(X축방향) 및 좌우방향(Y축방향)으로 이송되는 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치.6. The surface polishing apparatus of claim 5, wherein the material is conveyed in the front-rear direction (X-axis direction) and left-right direction (Y-axis direction) by the conveying means. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성체는 영구자석인 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마장치.The surface grinding apparatus of the high hardness conductive material according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetic material is a permanent magnet. 고경도 전도성 재료의 표면을 연마하기 위한 연마방법에 있어서,In the polishing method for polishing the surface of a high hardness conductive material, 자화 가능한 자화성 입자와 연마제 및 전해액이 포함된 기능성 유체와 가공 대상물인 고경도 전도성 재료 사이에 전기장을 걸어 전기분해에 의한 전기화학적 산화작용에 의해 재료의 표면을 산화 및 유화시키면서 상기 기능성 유체에 포함된 연마제를 통해 재료의 표면을 연마 가공하는 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마방법.It is contained in the functional fluid while oxidizing and emulsifying the surface of the material by electrochemical oxidation by electrolysis by applying an electric field between the magnetizable magnetizable particles, a functional fluid containing an abrasive and an electrolyte, and a highly conductive conductive material to be processed. And polishing the surface of the material through the polished abrasive. 제8항에 있어서, 상기 재료는 전후방향(X축방향) 또는 좌우방향(Y축방향)으로 이송되면서 기능성 유체에 의해 표면이 연마 가공되는 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마방법.9. The method of claim 8, wherein the material is polished by a functional fluid while being conveyed in the front-rear direction (X-axis direction) or left-right direction (Y-axis direction). 제9항에 있어서, 상기 기능성 유체는 상하방향(Z축방향)으로 이송되면서 재료의 표면을 연마 가공하는 것을 특징으로 하는 고경도 전도성 재료의 표면 연마방법.10. The method of claim 9, wherein the functional fluid is polished to the surface of the material while being transported in the vertical direction (Z-axis direction).
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