KR20150065757A - 연마 방법 및 합금 재료의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

연마 방법은, 연마 패드와 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서 합금 재료를 연마한다. 연마용 조성물은 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하고, 연마의 종료시에서의 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하이다. 합금 재료의 제조 방법은, 연마 패드와 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서, 합금 재료를 연마하는 연마 공정을 갖는다. 연마용 조성물은 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하고, 연마의 종료시에서의 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하이다.

Description

연마 방법 및 합금 재료의 제조 방법{POLISHING METHOD AND METHOD FOR PRODUCING ALLOY MATERIAL}

본 발명은, 합금 재료의 연마 방법 및 합금 재료의 제조 방법에 관한 것이다.

합금 재료는, 순금속 재료보다도, 기계적 강도나 내약품성, 내식성, 내열성 등이 높다고 하는 이점을 가지므로, 각종 용도에 사용되고 있다. 합금 재료에는, 예를 들어, 연마 등의 가공이 실시된다(특허문헌 1, 2 참조).

일본 특허 공개 평01-246068호 공보 일본 특허 공개 평03-228564호 공보

본 발명의 목적은, 합금 재료의 연마면의 평활성을 용이하게 높일 수 있는 연마 방법 및 합금 재료의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의하면, 연마 패드와 상기 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서 합금 재료를 연마하는 연마 방법이며, 상기 연마용 조성물은 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하고, 연마의 종료시에서의 상기 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하인 연마 방법이 제공된다.

상기 연마 방법은, 절삭 가공된 면, 또는 절삭 가공 후에 예비 연마된 면을 연마 대상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 합금 재료는, 마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 크롬 및 철 중 어느 1종을 주성분으로서 함유하는 것이 바람직하다.

상기 합금 재료는, 알루미늄을 주성분으로 하여 함유하고, 또한 규소, 마그네슘, 철, 구리 및 아연으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 원소를 0.5질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 형태에서는, 연마 패드와 상기 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서, 합금 재료를 연마하는 연마 공정을 갖는 합금 재료의 제조 방법이며, 상기 연마용 조성물은 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하고, 연마의 종료시에서의 상기 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하인 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 합금 재료의 연마면의 평활성을 높이는 것이 용이하게 된다.

이하, 연마 방법 및 합금 재료의 제조 방법의 일 실시 형태를 설명한다.

본 실시 형태의 연마 방법은, 연마 패드와 그 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서 합금 재료를 연마한다. 연마용 조성물은, 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유한다. 연마의 종료시에서의 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하이다.

연마 패드는, 예를 들어, 폴리우레탄 타입, 부직포 타입, 스웨이드 타입, 연마재를 포함하는 것, 연마재를 포함하지 않는 것 중 어느 쪽의 타입이어도 좋다.

높은 연마 속도를 필요로 하는 경우는, 비교적 경질인 연마 패드, 예를 들어, 폴리우레탄 타입이나 부직포 타입, 특히 연마재를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

합금 재료의 연마면에 결함이 생기는 것을 최소한으로 억제하고자 하는 경우나, 연마하는 합금이 연질로 손상이 나기 쉬운 경우에는, 비교적 연질의 연마 패드, 예를 들어, 연마재를 포함하지 않는 스웨이드 타입을 사용하는 것이 바람직하다.

실리카(산화규소) 또는 알루미나(산화 알루미늄)로 이루어지는 연마재는, 합금 재료의 표면을 물리적으로 연마하는 작용을 한다. 따라서, 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하는 연마용 조성물을 사용함으로써, 합금 재료의 연마 속도가 높아진다. 또한, 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하는 연마용 조성물을 사용함으로써, 보다 평활한 연마면이 얻어지기 쉬워진다.

연마용 조성물 중에 포함되는 연마재의 평균 1차 입자 직경은, 5㎚ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10㎚ 이상이며, 더욱 바람직하게는 15㎚ 이상이다. 연마재의 평균 1차 입자 직경의 증대에 따라서, 연마 속도가 높아진다.

연마용 조성물 중에 포함되는 연마재의 평균 1차 입자 직경은, 400㎚ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 300㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 200㎚ 이하이다. 연마재의 평균 1차 입자 직경의 축소에 따라서, 연마면의 평활성이 향상된다.

연마재의 평균 1차 입자 직경은, 질소 흡착법(BET법)에 의한 비표면적의 측정값으로부터 산출할 수 있다.

연마용 조성물 중의 연마재 함유량은, 1질량％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2질량％ 이상이다. 연마재의 함유량 증대에 따라서, 연마 속도가 높아진다.

연마용 조성물 중의 연마재 함유량은, 50질량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40질량％ 이하이다. 연마재의 함유량의 감소에 따라서, 연마용 조성물의 제조 비용이 저감하는 데다가, 보다 스크래치가 적은 연마면이 얻어진다. 또한, 연마재의 함유량 감소에 따라서, 합금 재료 상에 잔존하는 연마재의 양이 감소한다. 그 결과, 연마 후의 합금 재료의 세정이 용이하게 된다.

연마용 조성물은, 실리카 및 알루미나 이외의 연마재를 함유해도 좋다. 실리카 및 알루미나 이외의 연마재로서는, 예를 들어, 지르코니아(산화지르코늄), 세리아(산화세륨), 티타니아(산화티타늄), 산화크롬, 산화철, 탄화규소 및 질화규소를 들 수 있다.

연마용 조성물의 pH는 8.0 내지 12.0의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 9.5 내지 11.2의 범위이다.

합금 재료는 주성분의 제1 금속종과, 제1 금속종과는 다른 종류의 제2 금속종을 함유한다. 합금 재료는 주성분의 제1 금속종에 기초하여 명칭이 부여된다. 합금 재료로서는, 예를 들어, 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 스테인리스강(철을 주성분으로 함), 니켈 합금 및 구리 합금을 들 수 있다.

알루미늄 합금은 알루미늄을 주성분으로서 함유하고, 예를 들어, 규소, 철, 구리, 망간, 마그네슘, 아연 및 크롬으로 선택되는 적어도 1종을 더 함유한다. 알루미늄 합금 중의 알루미늄 이외의 금속의 함유량은, 예를 들어, 0.1 내지 10질량％이다. 알루미늄 합금으로서는, 예를 들어, 일본 공업 규격 JIS H4000:2006, JIS H4040:2006 및 JIS H4100:2006에 기재되어 있는 합금 번호에 있어서, 2000번대, 3000번대, 4000번대, 5000번대, 6000번대, 7000번대 및 8000번대의 것을 들 수 있다.

티타늄 합금은 티타늄을 주성분으로 하여 함유하고, 예를 들어, 알루미늄, 철 및 바나듐으로 선택되는 적어도 1종을 더 함유한다. 티타늄 합금 중의 티타늄 이외의 금속의 함유량은, 예를 들어, 3.5 내지 30질량％이다. 티타늄 합금으로서는, 예를 들어, JIS H4600:2012에 기재되어 있는 종류에 있어서, 11 내지 23종, 50종, 60종, 61종 및 80종의 것을 들 수 있다.

스테인리스강은, 철을 주성분으로 하여 함유하고, 예를 들어, 크롬, 니켈, 몰리브덴 및 망간으로 선택되는 적어도 1종을 더 함유한다. 스테인리스강 중의 철 이외의 금속의 함유량은, 예를 들어, 10 내지 50질량％이다. 스테인리스강으로서는, 예를 들어, JIS G4303:2005에 기재되어 있는 종류의 기호에 있어서, SUS201, SUS303, SUS303Se, SUS304, SUS304L, SUS304NI, SUS305, SUS305JI, SUS309S, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS321, SUS347, SUS384, SUSXM7, SUS303F, SUS303C, SUS430, SUS430F, SUS434, SUS410, SUS416, SUS420J1, SUS420J2, SUS420F, SUS420C, SUS631J1을 들 수 있다.

니켈 합금은, 니켈을 주성분으로 하여 함유하고, 예를 들어, 철, 크롬, 몰리브덴 및 코발트로부터 선택되는 적어도 1종을 더 함유한다. 니켈 합금 중의 니켈 이외의 금속의 함유량은, 예를 들어, 20 내지 75질량％이다. 니켈 합금으로서는, 예를 들어, JIS H4551:2000에 기재되어 있는 합금 번호에 있어서, NCF600, NCF601, NCF625, NCF750, NCF800, NCF800H, NCF825, NW0276, NW4400, NW6002, NW6022를 들 수 있다.

구리 합금은, 구리를 주성분으로 하여 함유하고, 예를 들어, 철, 납, 아연 및 주석으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 함유한다. 구리 합금 중의 구리 이외의 금속의 함유량은, 예를 들어, 3 내지 50질량％이다. 구리 합금으로서는, 예를 들어, JIS H3100:2006에 기재되어 있는 합금 번호에 있어서, C2100, C2200, C2300, C2400, C2600, C2680, C2720, C2801, C3560, C3561, C3710, C3713, C4250, C4430, C4621, C4640, C6140, C6161, C6280, C6301, C7060, C7150, C1401, C2051, C6711, C6712를 들 수 있다.

합금 재료의 주성분은, 마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 크롬 및 철 중 어느 1종인 것이 바람직하다. 합금 재료의 주성분이 알루미늄인 경우, 그 합금 재료는, 규소, 마그네슘, 철, 구리 및 아연으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.5질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하다.

합금 재료의 연마 대상으로 되는 면으로서는, 예를 들어, 절삭 가공된 면, 절삭 가공 후에 예비 연마된 면 및 연삭 가공된 면을 들 수 있다.

연마 방법에서는, 연마 패드에 연마용 조성물을 공급하고, 그 연마 패드를 합금 재료에 가압한 상태에서, 연마 패드와 합금 재료를 상대적으로 이동시킨다. 이 연마 방법은 연마 장치에 의해 행해진다. 연마 장치로서는, 예를 들어, 편면 연마 장치 및 양면 연마 장치를 들 수 있다.

연마 장치는, 합금 재료를 보유 지지하는 캐리어, 연마 패드를 고정하는 정반 및 캐리어와 정반을 상대적으로 이동시키는 구동부를 구비하고 있다. 연마 장치는, 또한 연마용 조성물을 연마 패드에 공급하는 공급부와, 합금 재료에 대해 소정의 하중으로 연마 패드를 가압하는 가압 기구를 구비하고 있다. 정반은, 연마 패드가 고정되는 면을 냉각하는 냉각 기구를 갖는다. 냉각 기구로서는, 예를 들어, 정반에 냉각 매체를 유통시키는 냉각 기구나 펠티에 소자를 사용한 냉각 기구를 들 수 있다. 이와 같은 냉각 기구를 갖는 정반에 의해, 연마 패드를 냉각할 수 있다.

연마 장치는 합금 재료에 가압된 연마 패드에 연마용 조성물을 공급하면서, 정반과 캐리어를 상대적으로 이동시킴으로써 합금 재료를 연마한다. 일반적으로는, 정반과 복수의 합금 재료를 보유 지지한 캐리어의 양쪽이 회전 구동된다. 그러나, 정반(연마 패드) 및 캐리어(합금 재료)의 한쪽만을 회전 구동시켜도 좋다. 연마는 정반 및 캐리어 중 적어도 한쪽의 회전 구동과 함께 개시된다. 이때, 정반의 냉각 기구에 의해, 연마 패드의 표면 온도가 제어된다. 연마는 정반 및 캐리어의 회전을 정지함으로써 종료한다. 연마 종료시의 연마 패드의 표면 온도는, 20℃ 이하로 제어된다.

연마 패드의 표면 온도는, 합금 재료와 접촉하는 연마 패드의 면의 온도이다. 연마의 종료시에서의 연마 패드의 표면 온도의 측정은 연마의 종료 직후에, 적외선 방사 온도계를 사용해서 측정된다. 연마가 종료되기 전의 연마 패드의 표면 온도는 20℃를 초과하고 있어도 좋다.

단, 연마 패드의 표면 온도는, 연마의 개시시로부터 종료시까지 20℃ 이하로 유지되어 있는 것이 바람직하다. 연마 패드의 표면 온도는, 연마용 조성물의 안정성을 유지한다고 하는 관점에서, 0℃를 초과하는 것이 바람직하다.

연마 패드의 표면 온도는 0℃를 초과하고, 15℃ 이하의 범위인 것이 바람직하고, 5℃ 이상, 12℃ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.

연마 패드에 공급되는 연마용 조성물의 온도는, 연마 패드의 표면 온도가 상기 범위 내로 유지되도록 설정된다. 연마 패드의 표면 온도의 설정을 용이하게 한다고 하는 관점에서, 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물의 온도는 25℃ 이하인 것이 바람직하다.

연마 대상의 면의 평활성이 낮을수록, 연마 시간을 길게 설정하는 것이 바람직하다. 연마 시간은 연마면의 평활성을 높인다고 하는 관점에서, 2분 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3분 이상이며, 더욱 바람직하게는 5분 이상이다. 예를 들어, 절삭 가공된 면, 또는 절삭 가공 후에 예비 연마된 면은, 일반적으로 평활성이 낮다. 그로 인해, 그와 같은 면을 연마 대상으로 하는 경우, 연마 시간은 5분 이상으로 설정된다. 연마 시간의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 과잉의 연마를 억제함으로써 효율을 유지한다고 하는 관점에서, 예를 들어, 120분 이하가 바람직하고, 60분 이하가 보다 바람직하다.

일반적으로, 합금 재료와 연마 패드 사이의 하중, 즉 연마 하중이 커짐에 따라서, 합금 재료에 작용하는 물리적 힘이 증대하므로, 연마 속도가 높아진다. 또한, 일반적으로 연마 하중이 작아짐에 따라서, 연마면의 평활성이 향상된다. 연마 하중은, 예를 들어, 20 내지 1,000g/㎠인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 500g/㎠이다.

연마에 있어서의 선 속도는, 일반적으로 연마 패드의 회전수, 캐리어의 회전수, 합금 재료의 크기 및 합금 재료의 수 등에 따라서 조정된다. 연마에 있어서의 선 속도는, 예를 들어, 10 내지 300m/분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 30 내지 200m/분이다. 선 속도가 높아짐에 따라서, 높은 연마 속도가 얻어진다. 선 속도가 낮아짐에 따라서, 합금 재료에 마찰력이 가해지기 쉬워진다.

연마의 종료 후, 즉 상기 회전 구동의 정지 후는, 정반 및 캐리어가 상대적인 이동이 정지된다. 또한, 정반과 캐리어 사이의 하중이 해방된다.

다음에, 합금 재료의 제조 방법에 대해 설명한다.

합금 재료의 제조 방법은, 연마 패드와 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서, 합금 재료를 연마하는 연마 공정을 갖는다. 연마용 조성물은, 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유한다. 연마 공정의 종료시에서의 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하이다. 합금 재료의 제조 방법에 있어서의 연마 공정은, 상기 연마 방법과 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 연마 방법 및 합금 재료의 제조 방법의 작용에 대해 설명한다.

연마(연마 공정)가 개시되면, 연마 패드의 표면 온도는, 주로, 합금 재료와의 마찰에 의해 발생하는 열에 의해 상승한다. 본 실시 형태에서는, 연마의 종료시에서의 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하로 제어된다. 즉, 연마 패드의 표면 온도는 연마의 종료에 가까워짐에 따라서 저하하도록, 또는, 연마하는 동안 20℃ 이하로 유지되도록 제어된다.

합금 재료에 포함되는 복수의 금속종은, 연마에 있어서 다른 반응성을 나타낸다. 이 반응성의 차이에 의해, 연마면이 불균일해지기 쉽다. 그러나, 본 실시 형태에서는 상술한 연마 패드의 온도 제어에 의해, 합금 재료의 표면에 있어서의 복수의 금속종간의 반응성의 차이가 작아지므로, 연마면의 평활성이 높아진다고 추측된다.

합금 재료의 절삭 가공된 면은 평활성이 낮고, 가공에 의한 손상이나 버어를 갖는 경우가 많다. 이로 인해, 절삭 가공된 면의 평활성을 연마에 의해 높이는 경우, 보다 긴 연마 시간을 필요로 하게 된다. 이와 같은 절삭 가공된 면을, 예를 들어, 예비 연마한 경우라도, 그 면의 평활성을 높이기 위해서는, 일반적인 마무리 연마보다도 긴 연마 시간을 필요로 하는 경우가 있다. 즉, 절삭 가공된 면, 또는 절삭 가공 후에 예비 연마된 면을 연마하는 경우, 연마 시간이 보다 길게 설정되는 경향이 있다. 이 경우, 연마면은 연마 패드의 표면 온도의 상승에 의한 영향을 받기 쉬워지는 결과, 연마 시간을 보다 길게 설정해도, 원하는 평활성이 얻어지기 어려워진다. 연마 패드의 표면 온도가 제어되는 본 실시 형태의 방법에 의하면, 절삭 가공된 면, 또는 절삭 가공 후에 예비 연마된 면을 보다 평활한 면에 연마할 수 있다.

본 실시 형태의 방법은, 표면 거칠기 Ra의 값이 20㎚ 이상의 면에 적용되는 것이 바람직하고, 표면 거칠기 Ra의 값이 30㎚ 이상의 면에 적용되는 것이 보다 바람직하다. 본 실시 형태의 방법은, 표면 거칠기 Ra의 값이 10㎚ 이하의 연마면을 얻기 위해 적용되는 것이 바람직하고, 표면 거칠기 Ra의 값이 5㎚ 이하의 연마면을 얻기 위해 적용되는 것이 보다 바람직하다. 본 실시 형태의 방법은, 높은 평활성을 갖는 연마면이 얻어지기 때문에, 합금 재료의 표면을 마무리하는 마무리 연마로서 적용되는 것이 바람직하다.

상기 방법에 의해 연마된 합금 재료의 용도는, 특별히 한정되지 않고 합금 재료의 특성을 살린 다양한 용도에 사용할 수 있다. 알루미늄 합금의 용도로서는, 예를 들어, 건축재나 용기 등의 구조 재료, 자동차, 선박, 항공기 등의 수송 기계, 전기 제품 및 전자 부품을 들 수 있다. 티타늄 합금의 용도로서는, 예를 들어, 정밀 기기, 장식품, 공구, 스포츠 용품 및 의료 부품을 들 수 있다. 스테인리스강 및 니켈 합금의 용도로서는, 예를 들어, 상기 구조 재료, 수송 기계, 공구, 기계 기구 및 조리 기구를 들 수 있다. 구리 합금의 용도로서는, 장식품, 식기, 악기 및 전기ㆍ전자 부품을 들 수 있다.

이상 상세한 설명한 본 실시 형태에 따르면, 다음과 같은 효과가 발휘된다.

(1) 본 실시 형태의 연마 방법에 의하면, 합금 재료의 연마면의 평활성을 높이는 것이 용이하게 된다. 따라서, 예를 들어, 광택이 우수한 경면을 갖는 합금 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 연마면의 결함 발생을 억제하는 것이 용이하게 된다.

(2) 본 실시 형태의 연마 방법은, 절삭 가공된 면, 또는 절삭 가공 후에 예비 연마된 면의 평활성을 높일 수 있는 점에서 특히 유리하다.

(3) 본 실시 형태의 연마 방법은, 주성분으로 하여 마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 크롬 및 철 중 어느 1종을 함유하는 합금 재료의 연마에 바람직하다. 본 실시 형태의 연마 방법은, 특히, 주성분으로 하여 알루미늄을 함유하고, 규소, 마그네슘, 철, 구리 및 아연으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 원소를 0.5질량％ 이상 함유하는 합금 재료의 연마에 바람직하다.

(4) 본 실시 형태의 합금 재료의 제조 방법에 의하면, 평활성이 향상된 합금 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 광택이 우수한 경면을 갖는 합금 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 연마면의 결함 발생을 억제하는 것이 용이하게 된다.

상기 실시 형태는 다음과 같이 변경되어도 좋다.

ㆍ연마용 조성물은, 연마재의 분산성을 향상시키는 분산제를 필요에 따라서 더 함유해도 좋다. 분산제로서는, 예를 들어, 수용성 중합체나 수용성 공중합체, 그들 염 및 유도체를 들 수 있다. 수용성 중합체, 수용성 공중합체, 그들 염 및 유도체의 예로서는, 폴리아크릴산염 등의 폴리카르복실산, 폴리포스폰산, 폴리스티렌술폰산 등의 폴리술폰산, 크산탄껌, 알긴산나트륨 등의 다당류, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 비이온성 계면 활성제, 음이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 비이온성 계면 활성제의 구체예로서는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 소르비탄모노올레에이트, 단일종 또는 복수종의 옥시알킬렌 단위를 갖는 옥시알킬렌계 중합체 등을 들 수 있다. 음이온성 계면 활성제의 구체예로서는, 예를 들어, 알킬술폰산계 화합물, 알킬벤젠술폰산계 화합물, 알킬나프탈렌술폰산계 화합물, 메틸타우린산계 화합물, 알킬디페닐에테르디술폰산계 화합물, α-올레핀술폰산계 화합물, 나프탈렌술폰산 축합물, 술포숙신산디에스테르계 화합물 등을 들 수 있다.

ㆍ연마용 조성물은, 필요에 따라서 pH 조정제, 에칭제, 산화제, 방식제, 킬레이트제, 분산 보조제, 방부제, 방미제 등의 다른 첨가제를 더 함유해도 좋다.

pH 조정제로서는, 공지의 산, 염기 및 그들 염을 사용할 수 있다. pH 조정제로서 사용할 수 있는 산의 구체예로서는, 예를 들어, 염산, 황산, 질산, 불산, 붕산, 탄산, 차아인산, 아인산 및 인산 등의 무기산이나, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 2-메틸부티르산, n-헥산산, 3, 3-디메틸부티르산, 2-에틸부티르산, 4-메틸펜탄산, n-헵탄산, 2-메틸헥산산, n-옥탄산, 2-에틸헥산산, 벤조산, 글리콜산, 살리실산, 글리세린산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 말레산, 프탈산, 말산, 타르타르산, 시트르산, 락트산, 디글리콜산, 2-푸란카르복실산, 2, 5-플랜지카르복실산, 3-푸란카르복실산, 2-테트라히드로푸란카르복실산, 메톡시아세트산, 메톡시페닐아세트산 및 페녹시아세트산 등의 유기산을 들 수 있다.

pH 조정제로서 사용할 수 있는 염기로서는, 지방족 아민, 방향족 아민 등의 아민, 수산화 제4암모늄 등의 유기염기, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 토금속의 수산화물 및 암모니아 등을 들 수 있다.

또한, 상기의 산 대신에 또는 상기한 산과 조합하여, 상기 산의 암모늄염이나 알칼리 금속염 등의 염을 pH 조정제로서 사용해도 좋다.

에칭제의 예로서는, 질산, 황산, 인산 등의 무기산, 아세트산, 시트르산, 타르타르산이나 메탄술폰산 등의 유기산, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등의 무기 알칼리, 암모니아, 아민, 제4급 암모늄 수산화물 등의 유기 알칼리 등을 들 수 있다.

산화제의 구체예로서는, 과산화수소, 과아세트산, 과탄산염, 과산화요소, 과염소산염, 과황산염 등 외에, 황산, 질산, 인산 등의 옥소산이나 그의 염 등을 들 수 있다.

방식제의 구체예로서는, 예를 들어, 아민류 외에, 피리딘류, 테트라페닐포스포늄염, 벤조트리아졸류, 트리아졸류, 테트라졸류, 벤조산 등의, 단환식 화합물, 축합환 화합물을 포함하는 다환식 화합물, 복소환식 화합물 등을 들 수 있다.

킬레이트제의 구체예로서는, 글루콘산 등의 카르복실산계 킬레이트제, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리메틸테트라아민 등의 아민계 킬레이트제, 에틸렌디아민4아세트산, 니트릴로3아세트산, 히드록시에틸에틸렌디아민3아세트산, 트리에틸렌테트라민6아세트산, 디에틸렌트리아민5아세트산 등의 폴리아미노폴리카르본계 킬레이트제, 2-아미노에틸포스폰산, 1-히드록시에틸리덴-1, 1-디포스폰산, 아미노 트리(메틸렌포스폰산), 에틸렌디아민테트라키스(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산), 에탄-1, 1-디포스폰산, 에탄-1, 1, 2-트리포스폰산, 메탄히드록시포스폰산, 1-포스포노부탄-2, 3, 4-트리카르복실산 등의 유기 포스폰산계 킬레이트제, 페놀 유도체, 1, 3-디케톤, 아미노산 등을 들 수 있다.

분산 보조제의 구체예로서는, 피로인산염이나 헥사메타인산염 등의 축합인산염 등을 들 수 있다. 방부제의 예로서는, 하이포아염소산나트륨 등을 들 수 있다. 방미제의 예로서는, 옥사졸리딘-2, 5-디온 등의 옥사졸린 등을 들 수 있다.

ㆍ연마용 조성물은, 1제형이어도 좋고, 2제 이상으로 구성되는 다(多)제형이어도 좋다.

ㆍ연마용 조성물에 함유되는 각 성분은, 연마용 조성물의 제조 직전에 필터에 의해 여과 처리된 것이어도 좋다. 또한, 연마용 조성물은, 사용 직전에 필터에 의해 여과되어도 좋다. 여과 처리에 의해, 연마용 조성물 중의 조대 이물질이 제거되어 품질이 향상된다.

상기의 여과 처리에 사용하는 필터의 재질 및 구조는 특별히 한정되는 것은 아니다. 필터의 재질로서는, 예를 들어, 셀룰로오스, 폴리아미드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리카르보네이트, 유리 등을 들 수 있다. 필터의 구조로서는, 예를 들어, 딥스 필터, 플리트 필터, 멤브레인 필터 등을 들 수 있다.

ㆍ연마용 조성물을 사용해서 합금 재료를 연마할 때에 한 번 연마에 사용된 연마용 조성물을 회수하여, 합금 재료의 연마에 다시 사용해도 좋다. 연마용 조성물을 재사용하는 방법으로서는, 예를 들어, 연마 장치로부터 배출되는 사용 완료된 연마용 조성물을 탱크 내에 일단 회수하고, 탱크 내로부터 다시 연마 장치 내에 순환시켜 사용하는 방법을 들 수 있다. 연마용 조성물을 재사용함으로써, 폐액이 되는 연마용 조성물의 배출량을 삭감하고, 연마용 조성물의 사용량을 저감시킬 수 있다. 이것은, 환경 부하를 저감할 수 있는 점 및 합금 재료의 연마에 드는 비용을 억제할 수 있는 점에서 유용하다.

연마용 조성물을 재사용하는 경우, 연마용 조성물 중의 각 성분이 연마에 의해 소비되거나 또는 손실된다. 이로 인해, 각 성분의 감소분을 연마용 조성물에 보충하는 것이 바람직하다. 보충하는 성분은 개별로 연마용 조성물에 첨가해도 좋고, 혹은, 복수의 성분을 순환 탱크의 크기나 연마 조건 등에 따른 임의의 비율로 혼합한 상태에서 연마용 조성물에 첨가해도 좋다. 재사용되는 연마용 조성물에 대해 각 성분의 감소분을 보충함으로써, 연마용 조성물의 조성이 유지되어, 연마용 조성물의 기능을 지속적으로 발휘시킬 수 있다.

ㆍ연마용 조성물은 연마용 조성물의 원액을 물로 희석함으로써 제조되어도 좋다.

ㆍ연마 공정 전공정으로서, 예비 연마 공정을 행해도 좋고, 연마 공정의 후공정으로서, 또한 연마 공정을 행해도 좋다.

<실시예>

다음에, 실시예 및 비교예를 들어 상기 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다.

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서는, 연마재로서 콜로이달 실리카(평균 1차 입자 직경:80㎚)를 사용했다. 콜로이달 실리카를 물로 희석하고, 수산화칼륨에 의해 pH를 10.2로 조정함으로써, 연마용 조성물을 조제했다. 각 실시예 및 비교예의 연마용 조성물 중의 연마재 함유량은 22질량％이다. 연마재의 평균 1차 입자 직경은, 마이크로메리텍스사제의 "Flow SorbII 2300"을 사용해서 BET법에 의해 측정된 연마재의 비표면적과, 연마재의 밀도로부터 산출했다.

각 실시예 및 비교예에 있어서, 표 1의 "합금 재료"란에 나타내어지는 알루미늄 합금을 상기의 연마용 조성물을 사용해서 연마했다. 표 1에 나타내어지는 알루미늄 합금의 명칭은, 일본 공업 규격 JIS H4040:2006에 따른 것이다. 각 실시예 및 비교예에 있어서, 3개의 알루미늄 합금의 32㎜×32㎜의 면이며, 각각 표면 거칠기 Ra가 약 50㎚가 되도록 예비 연마된 면을 연마 대상으로 했다. 연마 공정에서의 연마 조건을 표 2에 나타낸다. 연마 패드의 표면 온도는 정반에 설치된 냉각 기구에 의해 제어했다.

연마 공정에 있어서, 이하와 같이 연마 패드의 표면 온도, 연마 속도 및 연마 공정 후의 합금 재료의 연마면에 있어서의 표면 거칠기를 구했다.

<연마 패드의 표면 온도>

적외선 방사 온도계를 사용해서, 연마의 종료시에서의 연마 패드의 표면 온도를 측정했다. 표면 온도의 측정은 연마 패드 중, 정반의 회전에 수반하여 합금 재료로부터 이격되기 직전의 위치이며, 또한 연마 패드의 외주연으로부터 직경 방향 내측에, 연마 패드의 직경 6분의 1의 거리를 두고 이격된 위치에서 행했다. 그 결과를 표 1의 "연마 패드의 표면 온도"란에 나타낸다. 각 실시예 및 비교예에 있어서, 연마 패드의 표면 온도는 연마의 개시시로부터 종료시까지, 표 1에 나타내는 온도 이하이며, 또한 5℃ 이상으로 유지되어 있었다.

<연마 속도>

연마 전의 합금 재료의 중량과, 연마 후의 합금 재료의 중량을 측정하고, 연마 전후의 중량차로부터 연마 속도를 산출했다. 그 결과를 표 1의 "연마 속도"란에 나타낸다.

<표면 거칠기>

연마 공정 후의 합금 재료의 연마면에 있어서의 표면 거칠기를 나타내는 "Ra"를, 표면 형상 측정기(상품명:ZYGO New View 5000 5032, Zygo사제)를 사용하고, 측정 범위를 1.4㎜×1.1㎜로 설정해서 측정했다. "Ra"는, 거칠기 곡선의 높이 방향의 진폭의 평균을 나타내는 파라미터이며, 일정 시야 내에서의 합금 재료 표면의 높이의 산술 평균을 나타낸다. 측정 결과를 표 1의 "표면 거칠기 Ra"란에 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서는, 연마 후의 합금 재료의 표면 거칠기 Ra는, 비교예 1 및 2보다도 작은 값으로 되었다. 실시예 4 내지 6에 있어서도, 연마 후의 합금 재료의 표면 거칠기 Ra는, 비교예 3 및 4보다도 작은 값으로 되었다. 이 결과로부터, 각 실시예에서는 표면 거칠기 Ra의 값이 보다 작은 연마면을 갖는 합금 재료, 즉 평활성이 보다 높은 연마면을 갖는 합금 재료를 용이하게 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 연마 패드와 상기 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서 합금 재료를 연마하는 연마 방법이며,
   상기 연마용 조성물은 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하고,
   연마의 종료시에서의 상기 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
2. 제1항에 있어서,
   절삭 가공된 면, 또는 절삭 가공 후에 예비 연마된 면을 연마 대상으로 하는, 연마 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 합금 재료는, 마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 크롬 및 철 중 어느 1종을 주성분으로서 함유하는, 연마 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 합금 재료는, 알루미늄을 주성분으로 하여 함유하고, 또한 규소, 마그네슘, 철, 구리 및 아연으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 원소를 0.5질량％ 이상 함유하는, 연마 방법.
5. 연마 패드와 상기 연마 패드에 공급되는 연마용 조성물을 사용해서, 합금 재료를 연마하는 연마 공정을 갖는 합금 재료의 제조 방법이며,
   상기 연마용 조성물은 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 연마재를 함유하고,
   연마의 종료시에서의 상기 연마 패드의 표면 온도는 20℃ 이하인 것을 특징으로 하는, 합금 재료의 제조 방법.