TW201606062A - 鈦合金材料研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

本發明之課題為提供一種鈦合金材料研磨用組成物，其係可將鈦合金材料以高研磨速度研磨，且於研磨後可得到表面平滑性為優異並具有高光澤表面的經研磨的鈦合金材料。 本發明的鈦合金材料研磨用組成物，其係用來研磨鈦合金材料的鈦合金材料研磨用組成物，其含有：一化合物，係具有將相對於前述鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能之化合物；及一研磨粒。

Description

鈦合金材料研磨用組成物

本發明為關於鈦合金材料研磨用組成物。

所謂的合金，係指相對於1種的金屬元素而言含有1種以上的其他的金屬元素、或碳、氮、矽等的非金屬元素，且為具有金屬質性質之物，利用較純金屬為提升機械性強度、耐藥品性、耐蝕性、耐熱性等之性質之目的下而被製造。

各種合金之中，又以鈦合金，除了輕量以外由於高強度且耐蝕性為優異，故被廣泛使用於精密機器、裝飾品、工具、運動用品、醫療零件等。

依用途而異，合金之表面有必須予以鏡面拋光(mirror finishing)之情形。作為鏡面拋光之方法，有合金表面之塗裝或塗布。然而，若能將合金表面藉由研磨來實現鏡面拋光的話，可得到超越塗裝或塗布之優點。例如，研磨可提供較塗裝為優異的鏡面，因而塗裝或塗布步驟及使用於該步驟的材料變得不需要。又，相較於藉由塗裝而成的鏡面，藉由研磨而成的鏡面之耐久性為高，故鏡面可持續跨 越長期間。

以往，對於難加工材料的鈦、或氮化鈦等，已嘗試藉由施加各種做法來得到平滑化、及表面的鏡面拋光。例如美國專利第5516346號說明書及日本特開平10-067986號公報等中揭示著，藉由在研磨用漿料中添加氟化鹽、或氟化合物等的鹵素化合物，可達成對鈦、或氮化鈦等的高選擇性。又，例如日本特表2001-500188號公報(相當於美國專利第5770103號說明書)等中揭示著，藉由在水性漿料中添加具有極性基的1~3取代酚，可達成對鈦、及氮化鈦的高除去速度。更，例如日本特開2005-244123號公報(相當於美國發明公開公報2005/191823號說明書)等中揭示著，使用膠態二氧化矽(colloidal silica)作為研磨劑，藉由使成為pH≦6以下，可達成對鈦、及氮化鈦等的高研磨速度。

然而，藉由上述專利文獻記載之研磨用組成物，鈦合金材料之研磨速度為不足，而期望可達成對鈦合金材料為更高研磨速度的研磨用組成物。又，研磨後的鈦合金材料(經研磨的鈦合金材料)表面之平滑性為不足，具有所謂無法得到高光澤表面之問題。

因此，本發明為有鑑於上述情事之發明，本發明之目的為提供一種鈦合金材料研磨用組成物，其係可將鈦合金材料以高研磨速度研磨，且於研磨後可得到表面平滑性為優異並具有高光澤表面的經研磨的鈦合金材料。又，本發明之其他目的為提供：前述鈦合金材料研磨用組成物之製造方法；及包含使用前述鈦合金材料研磨用組成物的研磨步驟的經研磨的鈦合金材料之製造方法。

本發明人有鑑於上述課題，進行深入研究及檢討。其結果發現，藉由具有下述構成的鈦合金材料研磨用組成物可解決上述課題，因而完成本發明。

即，本發明之上述課題為藉由本發明的鈦合金材料研磨用組成物而被解決，其係用來研磨鈦合金材料的研磨用組成物，其含有：一化合物，係具有將相對於前述鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量包含於前述鈦合金材料的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能之化合物；及一研磨粒。

[實施發明之的最佳形態]

本發明之一形態為關於一種鈦合金材料研磨用組成物，其係用來研磨鈦合金材料的研磨用組成物，其含有：一化合物，係具有將相對於前述鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量包含於前述鈦合金材料的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其 溶解之機能之化合物；及一研磨粒。藉由具有如此般構成的本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物，可將鈦合金材料以高研磨速度研磨，且於研磨後可得到表面平滑性為優異並具有高光澤表面的經研磨的鈦合金材料。藉由本發明的一形態，可提供一種鈦合金材料研磨用組成物，其係可將鈦合金材料以高研磨速度研磨，且於研磨後可得到表面平滑性為優異並具有高光澤表面的經研磨的鈦合金材料。又，藉由本發明之一其他形態，可提供：前述鈦合金材料研磨用組成物之製造方法；及包含使用前述鈦合金材料研磨用組成物的研磨步驟的經研磨的鈦合金材料之製造方法。

本發明之其他形態為前述鈦合金材料研磨用組成物之製造方法。

本發明之另一其他形態為包含使用前述鈦合金材料研磨用組成物的研磨步驟的經研磨的鈦合金材料之製造方法。

本發明人為了解決上述課題而進行檢討。其結果本發明人發現，在鈦合金材料中，藉由使用一種研磨用組成物來進行研磨，其係包含：具有利用較鈦為高溶解度來使鈦以外的金屬元素之至少1種溶解之機能之化合物(以下亦稱為「金屬溶解性提升劑」)、及研磨粒，研磨速度為顯著提升，且經研磨的鈦合金材料的平滑性亦為提升。

藉由設定為本發明之一形態之構成的「包含金屬溶解性提升劑、及研磨粒的鈦合金材料研磨用組成物」，可解 決上述課題，作為該構成本發明人係推測如下。即，在鈦合金材料的研磨步驟中，藉由「金屬溶解性提升劑」(其係具有將相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能)之存在，鈦以外的金屬元素之至少1種會從鈦合金材料溶出至鈦合金材料研磨用組成物中。然後，因副成分的鈦以外的金屬元素之至少1種之溶出，作用於與副成分鄰接並存在的鈦之分子間力為減少之結果，及/或在鈦合金材料表面附近之鈦-副成分間之金屬元素之鍵結被切斷，鈦變得容易從鈦合金材料表面脫離，而使得研磨變容易。其結果推定，鈦合金材料之研磨速度為提升，且經研磨的鈦合金材料之平滑性亦為提升。尚，上述機構為基於推測所完成者，該正確與否並不影響本發明之技術範圍。

以下為說明本發明之實施形態。尚，本發明並不僅限定於下述實施形態。又，本說明書中表示範圍的「X~Y」，係意味著「X以上Y以下」。

[鈦合金材料]

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物為使用於研磨鈦合金材料之用途。本發明之一形態相關的鈦合金材料，係含有主成分的鈦、及至少1種的副成分的鈦以外的金屬元素(以下，亦稱為「副成分的金屬元素」)。用來製造合金材料的方法並無特別限制，以藉由例如鑄造、 鍛造或軋延等所得到的為較佳。

合金材料係依據作為主成分的金屬元素來命名稱。鈦合金材料係以鈦作為主成分。於此，所謂「以鈦作為主成分」，係指在合金中含有最多的元素為鈦之意。又，作為鈦以外的金屬元素，鈦合金材料係含有例如：鋁、鐵、釩、錫、鉬、鋅、銅、鉻、或鈮等。作為鈦以外的金屬元素，係以含有選自由鋁、釩、鋅、鐵及銅之群之至少1種為較佳，含有鋁為又較佳。在鈦合金材料所含有的金屬元素之中，由於鋁特別易於溶解，故藉由含有鋁，鈦合金材料之研磨速度之上昇或平滑性之提升將為顯著。

鈦合金材料中鈦以外的金屬元素的總含有量，相對於合金材料全體而言為較0.5質量%多，較佳為1質量%以上。又，鈦合金材料中副成分的金屬元素的總含有量並無特別限制，較佳為未滿50質量%，又較佳為30質量%以下。尚，若鈦以外的金屬元素包含2種類以上時，將該合計量設為總含有量。

又，推測作用為本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物的鈦以外的金屬元素，每一元素的含有量係設為相對於合金材料全體而言為較0.5質量%多。即，本發明之研磨對象物的鈦合金材料，含有至少1個以相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%多的量所含有的鈦以外的金屬元素。此係由於，若含有量為0.5質量%以下時，將與存在於不可避免雜質中之元素成為同等級或以下之含有量，而幾乎無法得到本發明之效果。於此，所謂不 可避免雜質，係指用來形成合金的材料或在製造過程無意地含有在合金中之元素，可舉例如：以未滿0.5質量%之含有量存在於鈦合金材料中的氧、氮、碳等。

作為鈦(Ti)合金材料，只要是符合上述者無特別限定，可使用例如JIS H4600：2012中記載的11~23種的耐蝕鈦合金材料、50種的Ti-1.5Al(包含作為副成分的金屬元素的1.5質量%的鋁)、60種及60種E的Ti-6Al-4V(包含作為副成分的金屬元素的6質量%的鋁、及4質量%的釩)、61種及61種F的Ti-3Al-2.5V(包含作為副成分的金屬元素的3質量%的鋁、及2.5質量%的釩)、以及80種的Ti-4Al-22V(包含作為副成分的金屬元素的4質量%的鋁、及22質量%的釩)。又，作為鈦合金材料，亦可使用例如Ti-5Al-2.5Sn(包含作為副成分的金屬元素的5質量%的鋁、及2.5質量%的錫)、Ti-8Al-1Mo-1V(包含作為副成分的金屬元素的8質量%的鋁、1質量%的鉬、及1質量%的釩)、Ti-6Al-6V-2Sn(包含作為副成分的金屬元素的6質量%的鋁、6質量%的釩、及2質量%的錫)、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo(包含作為副成分的金屬元素的6質量%的鋁、2質量%的錫、4質量%的鋯、及6質量%的鉬)、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo(包含作為副成分的金屬元素的3質量%的鋁、8質量%的釩、6質量%的鉻、4質量%的鋯、及4質量%的鉬)、Ti-10V-2Fe-3Al(包含作為副成分的金屬元素的10質量%的釩、2質量%的鐵、及3質量%的鋁)、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(包含作為副成分的金屬元素的15質量%的 釩、3質量%的鉻、3質量%的錫、及3質量%的鋁)、Ti-5Al-1Fe(包含作為副成分的金屬元素的5質量%的鋁、及1質量%的鐵)、Ti-1Cu(包含作為副成分的金屬元素的1質量%的銅)、Ti-3Al-5V(包含作為副成分的金屬元素的3質量%的鋁、及5質量%的釩)、及Ti-20V-4Al-1Sn(包含作為副成分的金屬元素的20質量%的釩、4質量%的鋁、及1質量%的錫)、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo(包含作為副成分的金屬元素的5質量%的鋁、2質量%的錫、2質量%的鋯、4質量%的鉻、及4質量%的鉬)等。

於上述鈦合金材料之中，就溶解性高、進而有助於鈦合金材料之輕量化之觀點而言，以含有鋁的鈦合金材料為較佳。含有鋁的鈦合金材料中，鋁的含有量係較0.5質量%多為較佳，1質量%以上為又較佳。又，含有鋁的鈦合金材料中，鋁的含有量係以未滿50質量%為較佳，30質量%以下為又較佳。於含有鋁的鈦合金材料之中，就汎用性之觀點而言，以Ti-1.5Al、Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V、及Ti-4Al-22V、Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo為較佳；以Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V、Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo為又較佳；以Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V為更佳。

鈦合金材料係可進而包含半金屬元素或非金屬元素。

[金屬溶解性提升劑]

金屬溶解性提升劑，其係具有將相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能。所謂「具有將…使其溶解之機能」，係指金屬溶解性提升劑具有可使副成分的金屬元素的至少1種溶解之機能、或具有可使金屬溶解性提升劑與副成分的金屬元素的至少1種經反應後所得到的生成物(產生複數的反應時為該最終生成物)溶解之機能。

藉由金屬溶解性提升劑之作用，係認為本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物可顯著地提升鈦合金材料之研磨速度，並可提升研磨後的鈦合金材料之平滑性。

金屬溶解性提升劑之「具有將相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的副成分的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能」，可藉由進行鈦單質、及副成分的金屬元素單質之蝕刻，並測定分別的蝕刻速率之比來予以確認。將副成分的金屬元素之至少1種之蝕刻速率除以鈦單質之蝕刻速率，所算出的蝕刻速率比若較1大時，則表示具有將相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的副成分的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能。

前述蝕刻速率之測定方法，可使用實施例中所記載之方法。

金屬溶解性提升劑，只要是可得到本發明之效果之物 即可未特別限定，例如，就金屬之溶解性之觀點而言，可使用酸性化合物、或其鹽。酸性化合物，可任意使用無機酸化合物、或有機酸化合物。作為無機酸化合物之例，未特別限制，可舉例如鹽酸、硫酸、硝酸、氟酸、硼酸、碳酸、次亞磷酸、亞磷酸、及磷酸等。作為有機酸之例，未特別限制，可舉例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、n-己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、n-庚酸、2-甲基己酸、n-辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、乙醇酸、水楊酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來酸、鄰苯二甲酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、二乙醇酸、2-呋喃羧酸、2,5-呋喃二羧酸、3-呋喃羧酸、2-四氫呋喃羧酸、甲氧基乙酸、甲氧基苯基乙酸、及苯氧基乙酸、磺酸、膦酸(例如1-羥基乙烷-1,1-二膦酸)等。作為鹽之例，未特別限制，可舉例如鹼金屬鹽、第2族元素之鹽、鋁鹽、銨鹽、胺鹽、第四級銨鹽等。就單位含有量之研磨效果之觀點而言，金屬溶解性提升劑較佳為有機酸化合物或其鹽，又較佳為二價以上的有機酸化合物或其鹽。就操作性、研磨效果、及使用溶劑之情形時之對於溶劑(例如水)之溶解性之觀點而言，作為有機酸，較佳為乙醇酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、馬來酸、草酸、檸檬酸、丙酸、戊二酸、二乙醇酸、乳酸、次氮三亞甲基膦酸(nitrilotrismethylenetriphosphonic acid)、甲烷磺酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸；又較佳為二乙醇酸、琥珀酸、檸檬 酸、戊二酸、次氮三亞甲基膦酸、甲烷磺酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸；更佳為二乙醇酸、琥珀酸、檸檬酸、戊二酸、次氮三亞甲基膦酸、甲烷磺酸。

金屬溶解性提升劑之含有量，較佳為0.01質量%以上，又較佳為0.02質量%以上，更佳為0.1質量%以上。當金屬溶解性提升劑之含有量為上述範圍內時，鈦合金材料之研磨速度將會提升。又，金屬溶解性提升劑之含有量，較佳為10質量%以下，又較佳為7質量%以下，更佳為5質量%以下。當金屬溶解性提升劑之含有量為上述範圍內時，可降低鈦合金材料研磨用組成物之製造成本。

[研磨粒]

研磨粒為在鈦合金材料研磨用組成物中主要擔任機械性研磨加工。作為研磨粒之具體例未特別限制，可舉例如氧化鋁、氧化矽、氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦、氧化錳、碳化矽、碳化硼、碳化鈦、氮化鈦、氮化矽、硼化鈦、硼化鎢等。此等之中又以容易降低表面粗糙度、可實現低成本之觀點而言，研磨粒較佳為金屬氧化物；以使用可高研磨速度，且可容易取得的氧化鋁(α-氧化鋁、中間氧化鋁、氣相氧化鋁、氧化鋁溶膠或該混合)為又較佳。

鈦合金材料研磨用組成物中所包含的研磨粒的粒徑(D50)，較佳為0.1μm以上，又較佳為0.5μm以上。當研磨粒之粒徑(D50)為上述範圍內時，鈦合金材料之研磨速度將會提升。鈦合金材料研磨用組成物中所包含的研磨粒 的粒徑，較佳為10.0μm以下，又較佳為5.0μm以下。當研磨粒之粒徑(D50)為上述範圍內時，容易得到缺陷少且面粗糙度小的表面。研磨粒之粒徑(D50)可藉由細孔電阻法(測定機：Multisizer III型Beckman coulter公司製)來測定。

研磨粒之比表面積，較佳為2m²/g以上，又較佳為7m²/g以上。研磨粒之比表面積可藉由以JIS Z8830：2001所表示的氣體吸附法(BET法)(測定機：股份有限公司島津製作所製、FlowsorbII 2300)來測定。

鈦合金材料研磨用組成物中的研磨粒之含有量，較佳為0.1質量%以上，又較佳為0.2質量%以上，更佳為1質量%以上。當研磨粒之含有量為上述範圍內時，藉由鈦合金材料研磨用組成物的合金之研磨速度將會提升。鈦合金材料研磨用組成物中的研磨粒之含有量，較佳為50質量%以下，又較佳為25質量%以下，更佳為20質量%。當研磨粒之含有量為上述範圍內時，除了可降低鈦合金材料研磨用組成物之製造成本外，殘留於研磨後的合金表面上的研磨粒的量亦會降低，合金表面之清淨性將會提升。

[其他成分]

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物，除了上述成分以外，因應所需亦可含有例如下述成分：促進合金材料之溶解的蝕刻劑；使合金材料之表面氧化的氧化劑；作用於合金材料之表面或研磨粒表面的水溶性聚合 物、共聚物或其鹽、衍生物；抑制合金材料之表面之腐蝕的防蝕劑或螯合劑；使研磨粒之凝集體之再分散變得容易的分散助劑；具有其他機能的防腐劑、防黴劑等。

作為蝕刻劑之例，未特別限制，可舉例如硝酸、硫酸、磷酸等之無機酸、乙酸、檸檬酸、酒石酸或甲烷磺酸等之有機酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉等之無機鹼、氨、胺、第四級銨氫氧化物等之有機鹼等。

作為氧化劑之例，未特別限制，可舉例如過氧化氫、過乙酸、過碳酸鹽、過氧化脲、過氯酸鹽、過硫酸鹽等。

作為水溶性聚合物、共聚物或其鹽、衍生物之例，未特別限制，可舉例如聚丙烯酸等之聚羧酸、聚膦酸、聚苯乙烯磺酸等之聚磺酸、黃原膠、海藻酸鈉等之多糖類、羥基乙基纖維素、羧基甲基纖維素等之纖維素衍生物、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、山梨糖醇單油酸酯(sorbitan monooleate)、具有單一種或複數種的氧化烯單位的氧化烯系聚合物、或此等之鹽等。

作為防蝕劑之例，未特別限制，可舉例如胺類、吡啶類、四苯基鏻鹽、苯并三唑類、三唑類、四唑類、苯甲酸等。作為螯合劑之例，可舉例如葡萄糖酸等之羧酸系螯合劑、伸乙二胺、二伸乙三胺、三甲基四胺等之胺系螯合劑、伸乙二胺四乙酸、氮基三乙酸、羥基乙基伸乙二胺三乙酸、三伸乙四胺六乙酸、二伸乙三胺五乙酸等之聚胺基聚羧酸系螯合劑、2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(亞甲基膦酸)、伸乙二胺肆(亞甲基膦酸)、 二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羥基膦酸、1-膦醯基丁烷-2,3,4-三羧酸等之有機膦酸系螯合劑、酚衍生物、1,3-二酮等。

作為分散助劑之例，可舉例如焦磷酸鹽或六偏磷酸鹽等之縮合磷酸鹽等。作為防腐劑之例，可舉例如次氯酸鈉等。作為防黴劑之例，可舉例如噁唑啶-2,5-二酮等之噁唑啉等。

[水]

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物，作為用來使各成分予以分散或溶解的分散媒或溶劑，以包含水為較佳。就所謂抑制阻礙其他成分之作用之觀點而言，以盡可能地不含有雜質的水為較佳，具體而言較佳為，以離子交換樹脂將雜質離子除去後，通過過濾器來除去異物的純水或超純水、或蒸餾水。

[鈦合金材料研磨用組成物之pH]

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物之pH，下限值較佳為1以上，又較佳為1.5以上。藉由使鈦合金材料研磨用組成物之pH變大，由於安全性將為提升，故較佳。

又，本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物之pH，上限值較佳為7.0以下，又較佳為6.0以下，更佳為4.5以下。隨著鈦合金材料研磨用組成物之pH之變 小，由於研磨速率將會提升，故較佳。

pH可藉由本發明之一形態相關的鈦合金研磨用組成物之一成分之金屬溶解性提升劑來予以控制，但藉由使用其以外周知的酸、鹼、或該等之鹽，亦可予以控制。

[鈦合金材料研磨用組成物]

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物，如前述般，其係含有：一化合物，係具有將相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能之化合物；及一研磨粒。又，在不損及本發明效果之範圍內，因應所需亦可包含其他成分。作為本發明之鈦合金材料研磨用組成物，可舉例如含有酸或酸性化合物、研磨粒、及水等。作為如此般的鈦合金材料研磨用組成物，可舉例如pH值為1以上7以下的鈦合金材料研磨用組成物等。

[鈦合金材料研磨用組成物之製造方法]

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物之製造方法，只要是混合上述所說明的鈦合金材料研磨用組成物之各成分即可，未特別限制。即，只要是包含混合：具有將鈦合金材料中相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高溶解度來使其溶解之機能之化合物 (「金屬溶解性提升劑」)；及「研磨粒」之步驟即可。可舉例如：將金屬溶解性提升劑及研磨粒添加至分散媒中並混合之步驟；將研磨粒添加至液體狀金屬溶解性提升劑中並混合之步驟；將研磨粒添加至已事先製作的金屬溶解性提升劑溶液中並混合之步驟；將金屬溶解性提升劑添加至已事先製作的研磨粒之分散液中並混合之步驟；混合已事先製作的金屬溶解性提升劑溶液、與已事先製作的研磨粒之分散液之步驟等，但不限定於此等。混合之條件或混合方法等可任意選擇。又，除了前述混合步驟外，亦可進而具有其他步驟。作為其他步驟，可舉例如在混合用來構成鈦合金材料研磨用組成物的各成分後，進而添加分散媒之步驟等，但不限定於此。

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物未特別限制，但可藉由例如將金屬溶解性提升劑、研磨粒(例如氧化鋁粒子)、及因應所需的其他成分，以在水中予以攪拌混合之方法等而得到。

混合各成分之際之溫度，未特別限制，較佳為10℃以上40℃以下，為了提高溶解速度，亦可予以加熱。又，混合時間亦未特別限制。

[鈦合金材料之研磨方法、及包含研磨鈦合金材料之步驟的經研磨的鈦合金材料之製造方法]

如上述般，本發明相關的鈦合金材料研磨用組成物為適合使用於鈦合金材料之研磨。因而，作為本發明之一其 他形態，係提供使用本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物來研磨鈦合金材料之研磨方法。又，作為本發明之一其他形態，係提供包含以前述研磨方法來研磨鈦合金材料之步驟的經研磨的鈦合金材料之製造方法。

作為使用本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物的經研磨的鈦合金材料製造方法，可使用包含：將本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物供給至研磨墊與鈦合金材料之間；將研磨墊壓向鈦合金材料；使研磨墊及/或鈦合金材料旋轉或移動來研磨鈦合金材料之方法。

作為將研磨墊壓向鈦合金材料之方法，未特別限定，可使用：將研磨墊壓向鈦合金材料之方法；將鈦合金材料壓向研磨墊之方法；或兩者皆可使用。又，作為研磨方法，未特別限定，可使用：使研磨墊及貼附有此研磨墊的壓盤旋轉或移動之方法；使鈦合金材料及保持此鈦合金材料的保持具旋轉或移動之方法；或兩者皆可使用。

使用本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物來研磨鈦合金材料之際，可使用一般金屬研磨中所使用的裝置或條件來進行研磨。作為一般的研磨裝置，具有單面研磨裝置、或兩面研磨裝置；單面研磨裝置係使用稱為載具之保持具來保持鈦合金材料，邊供給研磨用組成物邊將貼附有研磨墊之壓盤壓向鈦合金材料之單面，並使壓盤旋轉來研磨合金材料之單面。兩面研磨裝置係使用稱為載具 之保持具來保持鈦合金材料，邊自上方供給研磨用組成物，邊將貼附有研磨墊之壓盤壓向鈦合金材料之對向面，藉由使該等以相對方向旋轉來研磨鈦合金材料之兩面。一般的研磨裝置，係以研磨用組成物為被供給至研磨墊與鈦合金材料之間之狀態下來研磨鈦合金材料。此時，藉由研磨墊及研磨用組成物、與鈦合金材料之摩擦產生之物理作用、與研磨用組成物之帶給鈦合金材料之化學作用，而被研磨。

作為本發明之一其他形態相關的研磨方法中的研磨條件之一，舉例如研磨荷重。一般而言，荷重愈高則藉由研磨粒之摩擦力會愈高，用於提高機械性加工能力之研磨速度會上升。本發明之一其他形態相關的研磨方法中，荷重未特別限定，鈦合金材料之每單位面積較佳為50g/cm²以上1,000g/cm²以下，又較佳為80g/cm²以上800g/cm²以下，更佳為100g/cm²以上600g/cm²以下。只要是此範圍，可充分發揮研磨速度，並可抑制因荷重造成的鈦合金材料之破損、或於表面產生損傷等之缺陷。

又，作為本發明之一其他形態相關的研磨方法中的研磨條件之一，舉例如研磨中之線速度。一般而言，研磨墊之旋轉數、載具之旋轉數、鈦合金材料之大小、鈦合金材料之數量等會影響線速度，但線速度較大時由於對於鈦合金材料之摩擦力變大，故於邊緣之機械性研磨作用變大。又，因摩擦產生摩擦熱，會有因研磨用組成物造成之化學性作用變大之情形。藉由本發明的研磨方法中，線速度未 特別限定，較佳為10m/分鐘以上300m/分鐘以下，又較佳為30m/分鐘以上200m/分鐘以下。只要是此範圍內，可得到充分的研磨速度，又，可抑制因鈦合金材料之摩擦造成之研磨墊之破損，進而充分地將摩擦傳遞到鈦合金材料，可防止所謂的鈦合金材料滑動狀態，可進行充分研磨。

在使用上述本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物的研磨方法中，所使用的研磨墊有除了包含例如聚胺基甲酸酯類、不織布類、鞣皮類等材質不同以外，亦有其硬度或厚度等之物性之不同，進而有含研磨粒者、不含研磨粒者，但其中較佳使用後者。

作為本發明之一其他形態相關的研磨方法中的研磨條件之一，舉例如鈦合金材料研磨用組成物之供給量。供給量雖會依據研磨的鈦合金材料之種類、或研磨裝置、研磨條件而異，但只要鈦合金材料研磨用組成物為無不均地全面供給至鈦合金材料與研磨墊之間之充分量即可。當鈦合金材料研磨用組成物之供給量少時，會有鈦合金材料研磨用組成物無法供給至鈦合金材料全體，或鈦合金材料研磨用組成物乾燥凝固而在鈦合金材料表面產生缺陷之情形。相反地供給量多時，除不經濟以外，會有因過量之研磨用組成物，尤其是水等之媒體妨礙摩擦而阻礙研磨之情形。

本發明之一其他形態相關的研磨方法中，可在研磨步驟之前具有使用另一研磨用組成物之預研磨步驟。在鈦合金材料表面具有加工損傷或輸送時之傷痕等時，以一步驟使該等傷痕鏡面化會耗費較多時間，而有不經濟且損及平 滑性等之虞。藉由利用預研磨步驟去除鈦合金材料表面之傷痕，可縮短以本發明之研磨方法研磨所需之研磨時間，可期待有效地獲得優異之鏡面。使用於預研磨步驟的預研磨用組成物，相較於本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物，較佳為使用研磨力更強者。具體而言，相較於使用於本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物中的研磨粒，較佳為使用硬度更高、粒子尺寸更大之研磨粒。

使用本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物來研磨鈦合金材料之際，可回收一次研磨中已使用的鈦合金材料研磨用組成物，而使用於再次研磨中。作為鈦合金材料研磨用組成物之再使用之方法之一例，可舉例如將自研磨裝置排出之鈦合金材料研磨用組成物回收於桶槽中，於再次研磨裝置內循環使用之方法。就可減少以廢液排出之鈦合金材料研磨用組成物之量而降低環境負荷之點、及藉由減低所使用之鈦合金材料研磨用組成物之量而可抑制鈦合金材料之研磨所花費製造成本之點而言，循環使用鈦合金材料研磨用組成物為有用。

循環使用本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物之際，可在循環使用中添加因研磨而消耗．損失之金屬溶解性提升劑、研磨粒(例如氧化鋁粒子)、及因應所需的其他成分之一部分或全部來作為組成物調整劑。

該情形下，作為組成物調整劑，可以任意之混合比率來混合金屬溶解性提升劑、研磨粒(例如氧化鋁粒子)、及 因應所需的其他成分之一部分或全部。藉由追加添加組成物調整劑，將鈦合金材料研磨用組成物調整成適於再利用之組成物，而維持較佳之研磨。組成物調整劑中所含有之金屬溶解性提升劑、研磨粒(例如氧化鋁粒子)、及因應所需的其他成分之濃度為任意，並無特別限制，但較佳為依據循環桶槽之大小或研磨條件而適當調整。

本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物可為單液型，亦可為例如以二液型為代表之多液型。又，本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物亦可使用水等稀釋液，來將本發明之一形態相關的鈦合金材料研磨用組成物之原液稀釋成例如10倍以上而調製。

作為藉由本發明之經研磨的鈦合金材料之製造方法(其係包含將本發明之一其他形態相關的鈦合金材料以前述研磨方法進行研磨之步驟)所製造的經研磨的鈦合金材料之算術平均粗糙度Ra，較佳為70nm以下，又較佳為65nm以下，更佳為50nm以下，又更佳為40nm以下，特佳為30nm以下。可使用非接觸表面形狀測定器來測定算術平均粗糙度。測定方法之詳細如實施例中所記載。

[實施例]

接著，列舉實施例及比較例更具體地來進行說明，但本發明並不僅受限於以下之實施例。

作為研磨粒準備α-氧化鋁(粒徑(D50)2.7μm、測定機：Multisizer III型Beckman coulter公司製)。比較例1 中，藉由將研磨粒以水稀釋來調整包含研磨粒的鈦合金材料研磨用組成物，其中，該研磨粒係相對於鈦合金材料研磨用組成物之總質量而言為14質量%。實施例1~4、及比較例2中，藉由將研磨粒以水稀釋，並以成為相對於鈦合金材料研磨用組成物之總質量而言如表1記載之pH之方式，進而添加表1之化合物，來調整包含研磨粒的鈦合金材料研磨用組成物，其中，該研磨粒係相對於鈦合金材料研磨用組成物之總質量而言為14質量%。

於此，將實施例及比較例所使用的化合物之種類，於表1中記載為「化合物」，將所製作的鈦合金材料研磨用組成物之pH，於表1中記載為「pH」。

又，準備鈦(Ti)、及鈦合金材料的Ti-6Al-4V。Ti-6Al-4V，係由相對於鈦合金材料之總質量而言為包含6質量%的鋁、及4質量%的釩，殘餘為鈦、及極微量的不可避免之雜質所構成。更，準備Ti-6Al-4V之副成分之一的鋁(Al)之單質。

求得藉由各化合物(其係使用於實施例1~4、以及比較例1及2的各鈦合金研磨用組成物)所造成的鈦合金材料中的鈦(Ti)與鋁(Al)之蝕刻速率比，來確認各化合物是否為金屬溶解性提升劑。又，使用實施例及比較例的各鈦合金材料研磨用組成物，求得鈦、及鈦合金材料之研磨速度。更，測定藉由各鈦合金材料研磨用組成物之研磨後之鈦合金材料之表面粗糙度。

各測定方法及結果如下所示。

<蝕刻速率比>

經由蝕刻速率比，來確認藉由各化合物(其係使用於實施例1~4、以及比較例1及2的各鈦合金研磨用組成物)所造成的，使存在於鈦合金材料中的主成分的鈦、及副成分的金屬元素溶解之機能。

作為蝕刻用基板，分別準備純鋁、及純鈦(各別為32×32×2mm)各1片。又，作為蝕刻溶液，以成為與表1所記載的各鈦合金研磨用組成物之pH為相同值之方式，準備純水中為含有各化合物的蝕刻溶液。於250mL容器中分別置入各基板各1片，使浸漬於蝕刻溶液150mL中，以60℃靜置24小時後取代基板，從蝕刻前後的質量差計算出各蝕刻速率。於此，將蝕刻前後的質量差，以每1日(24小時)之蝕刻速率來予以表示。然後，使用該等各蝕刻速率之測定結果，藉由將Al之蝕刻速率除以Ti之蝕刻速率來求得蝕刻速率比。將此結果於表1中表示為「Al/Ti蝕刻速率比」。當此蝕刻速率比較1大時，則將該化合物設為金屬溶解性提升劑，其係具有利用較鈦為高溶解度來使鈦合金材料之副成分的金屬元素(在此為鋁)溶解之機能。

<研磨速度>

使用實施例1~4、以及比較例1及2的各鈦合金材料研磨用組成物，將上述鈦、及鈦合金材料以單面研磨機來進行研磨。具體而言，使用保持具來保持鈦合金材料，邊 供給鈦合金材料研磨用組成物邊將貼附有研磨布(研磨墊)之壓盤壓向鈦合金材料之單面，藉由使壓盤旋轉，以表2所示條件來研磨鈦合金材料。

測定研磨步驟前的各鈦、及鈦合金材料之質量、及研磨步驟後的各經研磨的鈦、及經研磨的鈦合金材料之質量，從研磨步驟前後的質量差計算出各研磨速度。將該結果於表1中分別表示為「Ti研磨速度」、及「Ti-6Al-4V研磨速度」。

<算術平均粗糙度Ra>

對於已使用實施例1~4、以及比較例1及2的各鈦合金研磨用組成物研磨後的經研磨的鈦合金材料，使用非接觸表面形狀測定器(雷射顯微鏡VK-X200、Keyence公司製)，以測定區域尺寸設為248×213μm，來求得算術平均粗糙度Ra。將該結果於表1中表示為「Ra」。

尚，表1的比較例1及2之蝕刻速率測定中，由於無法確認到鋁及鈦之蝕刻，故於表1之蝕刻速率比中記載為「無蝕刻」。

如表1所示般，對於實施例1~4的鈦合金材料的研磨速度，係呈現較比較例1及2為大的值。又，相較於比較例，實施例之Ra呈現小的值。由此結果得知，以各實施例時，可得到鈦合金材料之研磨速度為快，且平滑性高並具有高光澤表面的經研磨的鈦合金材料。另一方面，以比較例時，研磨速度為慢、表面之粗糙亦變大。

又，本申請案係基於2014年8月7日申請之日本專利申請案第2014-161790號，其揭示內容以參照作為全文並予以援用。

Claims (8)

1. 一種鈦合金材料研磨用組成物，其係用來研磨鈦合金材料的鈦合金材料研磨用組成物，其含有：一化合物，係具有使以相對於前述鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高之溶解度來溶解之機能之化合物；及一研磨粒。
2. 如請求項1之鈦合金材料研磨用組成物，其中，前述化合物為酸性化合物、或其鹽。
3. 如請求項1或2之鈦合金材料研磨用組成物，其中，前述化合物為有機酸化合物、或其鹽。
4. 如請求項1~3中任一項之鈦合金材料研磨用組成物，其中，前述研磨粒為金屬氧化物。
5. 如請求項1~4中任一項之鈦合金材料研磨用組成物，其中，前述研磨粒為氧化鋁。
6. 如請求項1~5中任一項之鈦合金材料研磨用組成物，其中，前述鈦以外的金屬元素之至少1種為鋁。
7. 一種鈦合金材料研磨用組成物之製造方法，其係包含混合：一化合物，係具有使以鈦合金材料中相對於鈦合金材料之總質量而言為較0.5質量%為多之含有量存在的鈦以外的金屬元素之至少1種，利用較鈦為高之溶解度來溶解之機能之化合物；及 一研磨粒之步驟。
8. 一種經研磨的鈦合金材料之製造方法，其係包含：將請求項1~6中任一項之鈦合金材料研磨用組成物、或藉由請求項7之製造方法所得到的鈦合金材料研磨用組成物供給至研磨墊與鈦合金材料之間；將前述研磨墊壓向前述鈦合金材料；使前述研磨墊及/或前述鈦合金材料旋轉或移動來研磨前述鈦合金材料。