(57)【要約】      （修正有）【課題】  回転バレル法を用いて、小型の希土類合金ワークの面取り加工を際に、欠けの発生を抑制し、均一な面取りを短時間で可能とする希土類合金の面取り方法を提供する。【解決手段】  回転バレル容器１内に希土類合金ワークとメディアと液状媒体とを投入し、該バレル容器を回転させることにより希土類合金ワークを研磨する方法において、上記バレル容器の中心軸を回転軸に対して所定角度傾斜させ、この傾斜角度を維持した状態でバレル容器を回転させることを特徴とする希土類合金の面取り方法。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転バレル容器内に希土類合金ワークとメディアと液状媒体とを投入し、該バレル容器を回転させることにより希土類合金ワークを研磨する方法において、上記バレル容器の中心軸を回転軸に対して所定角度傾斜させ、この傾斜角度を維持した状態でバレル容器を回転させることを特徴とする希土類合金の面取り方法。
【請求項２】
液状媒体の投入量が、希土類合金ワークとメディアの総嵩体積の３／４以上が浸漬する量である請求項１記載の希土類合金の面取り方法。
【請求項３】
バレル容器の中心軸と回転軸とのなす角度が５〜８５゜である請求項１又は２記載の希土類合金の面取り方法。
【請求項４】
前記メディアがボールメディアである請求項１、２又は３記載の希土類合金の面取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類合金の面取り方法に関し、特に、バレル研磨法による面取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類合金は、例えば、強力な磁石の材料として利用されている。希土類合金を着磁することによって得られる希土類磁石は、例えば、磁気記録装置の磁気ヘッドの位置決めに用いられるボイスコイルモータ（以下、「ＶＣＭ」と呼ぶ。）用の材料として好適に用いられる。更に、その強力な磁力を利用して、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル・ヴァーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）等のピックアップのフォーカス、トラッキング用の小型磁石にも多く用いられている。この小型磁石の形状と大きさは、多くの場合、直方体、あるいはその類似形状で、辺の長さがおおよそ１２ｍｍ以下×１２ｍｍ以下×２．５ｍｍ以下である。
【０００３】
希土類合金の面取り方法の１つとして、従来、量産性に優れるという特徴から、バレル研磨法が用いられている。バレル研磨法には、回転バレル法と振動バレル法とがあるが、装置が安価であるということから、回転バレル法が広く用いられている（特許文献１：特開２００３−１１７８０２号公報参照）。
【０００４】
これらの回転バレル研磨法は、バレル槽内のメディアと被研磨物とが回転により持ち上げられて、流動層が形成され、この相中でメディアと被研磨物が相互に摺接し、被研磨物が研磨されるものであるが、上記のような小型ワーク（被研磨物）の研磨の場合、ワーク重量が小さいために、この相互摺接を効率的に行うことが難しく、一般に、所定の研磨量を均一に得るためには、長時間の研磨を必要としていた。
【０００５】
そこで、研磨時間を短縮するために、できるだけ長い流動層を形成させる回転数に設定した場合、回転によりメディアと被研磨物が高く持ち上げられ、その後、流動層表面に表れたメディアと被研磨物が下方に滑り落ちる際に、被研磨物同士あるいはメディアと被研磨物が衝突して欠けが発生しやすい。また、三角メデイア（三角錐メデイアや円錐メディアを含む）等の研削力の強いメディアを用いた場合、その強い研削力により被研磨物に欠けを発生させやすいという不都合があり、十分な効果を得られていなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１７８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、価格が安く、操作が簡単で、構造が単純であるためメンテナンスが容易であると共に、故障が少なく、寿命が長いという特徴を有する回転バレル法を用いて、特に小型の希土類合金ワークの面取り加工において、欠けの発生を抑制し、且つ、均一な面取りを短時間で可能とする希土類合金の面取り方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、回転バレル容器内に希土類合金ワークとメディアと液状媒体とを投入し、該バレル容器を回転させることにより希土類合金ワークを研磨する方法において、メディアとワークとの混合物が収容された容器の中心軸を回転軸に対して所定角度傾斜させて、この傾斜角度を維持したまま回転させることによって希土類合金ワークを研磨することで、ワークは容器の回転軸方向以外に中心軸方向にも移動し、このため、研磨に適切な流動層を得るのに回転数を通常の回転バレルほど高くする必要がなく、ワーク同士あるいはメディアとワークの衝突が少なくなり、脆性の高い希土類合金ワークに欠けが発生することが抑制され、均一な面取りを短時間で行うことができることを知見し、本発明をなすに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、下記の希土類合金の面取り方法を提供する。
（１）回転バレル容器内に希土類合金ワークとメディアと液状媒体とを投入し、該バレル容器を回転させることにより希土類合金ワークを研磨する方法において、上記バレル容器の中心軸を回転軸に対して所定角度傾斜させ、この傾斜角度を維持した状態でバレル容器を回転させることを特徴とする希土類合金の面取り方法。
（２）液状媒体の投入量が、希土類合金ワークとメディアの総嵩体積の３／４以上が浸漬する量である（１）記載の希土類合金の面取り方法。
（３）バレル容器の中心軸と回転軸とのなす角度が５〜８５゜である（１）又は（２）記載の希土類合金の面取り方法。
（４）前記メディアがボールメディアである（１）、（２）又は（３）記載の希土類合金の面取り方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、メディアを用いた回転バレル研磨法において、希土類合金の欠けの発生を抑制し、且つ、短時間に均一な面取りが可能である。即ち、価格が安く、操作が簡単で、構造が単純であるためメンテナンスが容易である上に、故障が少なく寿命が長いという特徴を有する回転バレル法を用いて希土類合金の面取りを効率的に実施できるので、安価に面取りができると共に、製品の歩留まりが向上する。特に、ＣＤ、ＤＶＤ用に用いられる希土類合金等、欠けが発生しやすい材料で形成された小型の部品を高歩留まりで面取りすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の希土類合金の面取り方法は、回転バレル容器内に希土類合金ワークとメディアと液状媒体とを投入し、該バレル容器を回転させることにより希土類合金ワークを研磨する方法において、上記バレル容器の中心軸を回転軸に対して所定角度傾斜させ、この傾斜角度を維持した状態でバレル容器を回転させるものである。
【００１２】
まず、被研磨物である希土類合金ワークについて説明する。
本発明で使用される希土類合金は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金（ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素である。）であることが好ましい。このＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金は、通常、５〜４０質量％のＲ、５０〜９０質量％のＦｅ、０．２〜８質量％のＢを含むものが好ましく、特に２０〜３５質量％のＲ、６０〜８０質量％のＦｅ、０．５〜３質量％のＢからなるものが好ましい。
【００１３】
本発明においては、希土類合金の磁気特性や耐食性を改善するために、Ｃ、Ａｌ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ等の元素が添加されたものを用いることができる。これらの元素の添加量は、添加する希土類合金に対して、Ｃｏの場合は３０質量％以下、その他の元素の場合は８質量％以下であることが好ましい。なお、添加量の下限値は特に制限されないが、通常、Ｃｏの場合は０．５質量％以上である。
【００１４】
本発明で用いられる希土類合金の中でも、特に欠けが発生しやすいものは、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、及びホウ素（Ｂ）を主成分とし、正方晶構造のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ金属間化合物からなる硬い主相（鉄リッチ相）と、Ｎｄリッチな粘りのある粒界相とを有する希土類焼結合金（以下、「ネオジム合金」と称する）であり、更には、Ｃｏを添加することによって、耐熱性を高めたネオジム合金である。
【００１５】
上記希土類合金ワークの形状としては、例えば、角チップ状ワーク、円柱状ワーク、円筒状ワーク等が挙げられ、本発明においては図１に示すような角チップ状ワークが好ましく用いられる。また、この希土類合金ワークの大きさは、直方体あるいはその類似形状の場合、辺の長さが１２ｍｍ以下×１２ｍｍ以下×２．５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０〜０．８ｍｍ×１０〜０．８ｍｍ×２．０〜０．５ｍｍ、更に好ましくは６．０〜１．０ｍｍ×６．０〜１．０ｍｍ×１．５〜０．７ｍｍである。また、この希土類合金ワークの比重は、７．０〜９．０程度、特に７．２〜８．０程度のものが磁気特性の点から好ましい。
【００１６】
次に、本発明で用いられるメディアとしては、ボールメディア、三角メディア、円柱メディア、塊状メディア等を例示することができ、これらの中でも特に、図２に示すような球状のボールメディアを使用することが好ましい。メディアとしてボールメディアを用いることによって、欠けの発生を効果的に抑制することができる。焼結法によって製造された希土類合金（以下「希土類焼結合金」と呼ぶ。）のように、主に脆性的な破壊を起こす硬い主相と、延性的な破壊を起こす粒界相を有する希土類合金のワークは、特に欠けが発生しやすいので、ボールメディアを用いることが好ましい。また、ボールメディアは、三角メディア等と比較し、ワークに対する衝撃力が小さく、欠けの発生を抑制することができると共に、面取りの均一性にも優れるものである。
【００１７】
ボールメディアを用いる場合、ワークの縁部（エッジ）をＲ（曲率半径）＝０．０６〜０．１４ｍｍに面取りするためには、直径が約４〜２０ｍｍ、特に約６〜１４ｍｍ範囲内であることが好ましい。ボールメディアの直径が小さすぎると研削力が不十分である場合があり、大きすぎると小型のワークに十分摺接しない場合がある。なお、本発明においては、直径の異なるボールメディアを混合して用いてもよい。その際、全ボールメディアの平均の直径が上記範囲内にあることが好ましい。
【００１８】
上記メディアの材質としては、比重が４以下となるものであれば特に制限されず、セラミック、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア等を挙げることができる。比重が４を超えるメディアは、ワークに大きな衝撃を与え、欠けを発生させやすいので、比重が４以下、特に３．０以下のメディアを用いることが好ましい。なお、メディアの比重の下限値は特に制限されないが、通常１．５以上、特に２．０以上である。
【００１９】
本発明においては、特に比重が４以下のセラミックメディアや砥粒がアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなるメディアが好ましい。また、アルミナ砥粒が粘土（又は石英や長石）からなる結合材によって固定されたメディアを用いることもできる。更に、アルミナ砥粒と結合材のほかに、ＳｉＣ砥粒（例えばＧＣやＣ）を更に含んでもよい。
【００２０】
上記希土類合金ワーク及びメディアと共に用いられる液状媒体としては、通常、水等を使用することができる。希土類合金は腐食し（錆び）やすいので、水等の液状媒体には防錆剤を添加することが好ましく、更に界面活性剤、消泡剤等を添加したものも好適に用いられる。この液状媒体としては、例えば、水（全体の２０〜５０質量％）に防錆剤（５〜３５質量％）及び必要に応じて界面活性剤（５質量％以下）や消泡剤（５質量％以下）を添加したコンパウンドと称される市販品を用いることもできる。
【００２１】
本発明においては、希土類合金ワーク、メディア、及び液状媒体に加え、更にスペーサ粒子を回転バレル容器内に投入することが好ましい。このスペーサ粒子は、希土類合金ワークの表面に付着して、研磨中に液状媒体の表面張力によって希土類合金ワーク同士が密着するのを防止する効果を有している。
【００２２】
スペーサ粒子の形状は、特に制限はなく、球状、円柱状、塊状、菱形状等の形状のものを使用することができるが、本発明においてはワーク同士の間に間隙を形成しやすい理由から球状のものが好ましい。また、スペーサ粒子の平均粒径は０．０５〜１．０ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍの範囲内にあることが好ましい。スペーサ粒子としては、例えば、ポリスチレンビーズ等の合成樹脂粒子等が好適に用いられる。なお、粒子の平均粒径は、篩い分け法、顕微鏡による観察、空気透過法等の方法により測定することができる。
【００２３】
本発明の希土類合金の面取り方法は、例えば、図３に示すような回転バレル容器１を具備する回転バレル装置を用いて行うことができる。まず、回転バレル容器１に所定量のメディアとワークを投入する。メディアの投入量は、容器の容量によって決まり、容器容量に対して２０〜６０％程度、特に３０〜５０％程度が好ましい。ワークの投入量は適宜変更され得るが、メディアの総量に対して、約５分の１〜約５０分の１程度、特に４分の１〜２０分の１程度（体積比）とすることが好ましい。ワークの投入量が少なすぎるとメディア同士の衝突によるメディアの消耗が激しい場合があり、多すぎるとワーク同士の衝突によりワークに欠けが発生する場合がある。
【００２４】
次いで、液状媒体を投入するが、液状媒体の投入量は、容器に投入された希土類合金ワーク及びメディアの総嵩体積の３／４以上が好ましく、より好ましくは全体が浸漬するように投入することによって、希土類合金ワーク同士が密着することを抑制することができる。液状媒体の投入量が少なすぎると、この抑制が十分働かない場合がある。
【００２５】
また、スペーサ粒子を用いる場合、その使用量は、液状媒体に対して０．１〜１０体積％が好ましく、より好ましくは０．３〜３体積％である。
【００２６】
希土類合金ワーク、メディア、及び液状媒体を投入した回転バレル容器１は、その容器中心軸２と回転軸３とがなす傾斜角度αが５〜８５°、特に１５〜６０゜の範囲内となるように傾斜させ、その傾斜角度を維持しながら回転させることが好ましい。これによって、欠けの発生を抑制しながら、研磨効率を高めることができる。この場合、傾斜角度が小さすぎると、適切な流動層が得られず、短時間で研磨ができない場合があり、大きすぎるとワーク同士の衝突が多くなり、欠けが発生する場合がある。
【００２７】
ここで、図３の回転バレル装置において、上記回転バレル容器１は、所定間隔離間して配置されていると共に、連結体４，４を介して連結された一対の円形リング体５，５内に上述した所用の傾斜角度αを持って固定されている。更に、モーター等の回転装置（図示せず）により回転可能に水平方向（上記回転軸３の軸方向）に沿って回転棒６，６が配設され、この回転棒６，６の回転により上記円形リング体５，５が摩擦回転し、これと一体に回転バレル容器１が回転するものである。
【００２８】
バレル容器の回転数は、６〜４０ｒｐｍ、特に１５〜３０ｒｐｍが好ましく、１〜５時間、特に２〜３時間回転させて研磨することが好ましい。上記条件を下回ると面取量にばらつきが生じる場合があり、上回ると生産性低下になる場合がある。
【００２９】
本発明方法によれば、希土類合金ワークの縁部（エッジ）は、Ｒ（曲率半径）＝０．０６〜０．１４ｍｍ、特に０．０８〜０．１２ｍｍとすることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００３１】
［実施例１］
図３に示す回転バレル研磨装置（バレル内容積１．３Ｌ）を用いて研磨工程を実行した。ワークは、図１に示した形状（約２．５ｍｍ×約１．５ｍｍ×約１ｍｍ）を有するネオジム合金ワーク（比重約７．５，単体重量が約０．０３ｇの角チップ状ワーク；Ｎｄ３２質量％，Ｆｅ６３．５質量％，Ｂ１．０質量％，Ｃｏ３．５質量％）を用い、投入量は５，０００個とした。このネオジム合金ワークは、焼結によって得られたネオジム合金のブロックを切断することによって得た。
【００３２】
ボールメディアとしては、アルミナ砥粒と結合材の他に、ＳｉＣ砥粒（ＧＣやＣ）を含んだ直径が約８ｍｍのセラミックメディア（比重約２．６）（チップトン社製）を５００ｃｃ投入した。液状媒体（商品名：ＴＫＸコンパウンド＃８０３（比重１．０５〜１．１０），共栄社化学（株）製）は、ネオジム合金ワーク及びメディアの総嵩体積の３／４まで浸漬するように投入した。
【００３３】
更に、スペーサ粒子として、ポリスチレンビーズ（平均粒径０．５ｍｍ、比重１．０５）を５ｇ上記液状媒体に添加した。
【００３４】
バレル容器の回転数は２０ｒｐｍと固定し、バレル研磨時間ごとの面取り量を回転バレル容器の中心軸に対する回転軸の傾斜角度αを０°、１５°、３０°、４５°と変化させて面取り量を観察した。その結果を図４に示す。各時間の面取り量（ワークエッジの面取りＲで、単位はｍｍである。）は、各々４０個の測定値の平均を用いた。
【００３５】
回転バレル容器の中心軸に対する回転軸の傾斜角が０°、いわゆる通常の回転バレルの場合、所定の面取り量（０．０８〜０．１２ｍｍ）を得るのに５時間以上の面取り時間が必要であるが、回転バレル容器の中心軸に対して回転軸に傾斜角度をつけることにより、通常の回転バレルより短時間で所定の面取り量を得ることができた。これは、回転バレル容器の回転軸に傾斜を設け、この傾斜を維持しながら回転させると、ワークは回転による周方向への移動に加えて、軸方向へも移動が進み、適切な流動層が形成され、研磨が進行していることを表している。
【００３６】
次に、均一な面取りを示す面取り量のばらつきについて表１を用いて説明する。
表１は、傾斜角０°と３０°における面取り時間３時間と５時間の場合の実際の面取り量のばらつきを表したものである。
研磨時間３時間では、０°の研磨量のばらつきは大きく、研磨量の絶対値もまだ所定の０．０８ｍｍに達していない。研磨時間が５時間になるとようやく平均面取り量が所定の０．０８ｍｍになるが、ばらつきを考慮すると、０．０８ｍｍ以下の面取り量のワークがまだ存在している。
一方、傾斜角３０°の場合、研磨時間３時間で、０．０８ｍｍ以上の面取り量が確保でき、しかもばらつきを考慮しても、全て所定の研磨量に入っていることが分かる。
これは、傾斜角３０°で回転させた場合、時間あたりの研磨速度が０°に比べて大きく、更に、３時間程度で面取り量が飽和に近づいて、この付近での時間に対する面取り量の傾きが小さくなっていて、面取り量のばらつきが通常の回転バレルより小さくなっているためである。
【００３７】
【表１】
2006055924.tif 000003
【００３８】
更に、傾斜角０°、いわゆる通常の回転バレルでの研磨時間を短縮するために、できるだけ長い流動層を形成させる回転数（３０ｒｐｍ）に設定した場合の研磨量（面取り量）と欠けの発生比率を表２で比較する。なお、欠けの発生比率は、全数検査の結果である。
【００３９】
傾斜角０°の場合、回転数を３０ｒｐｍにすることにより、研磨量は増加しているが、研磨中にワーク同士の衝突が起こり、欠けが発生した。回転容器の中心軸を回転軸に対して傾斜を設け、この傾斜を維持しながら回転させると、研磨中にワークの欠けが発生するほどのワーク同士の衝突もなく、且つ、適切な流動層が形成され、研磨が進行する。
【００４０】
【表２】
2006055924.tif 000004
【００４１】
本発明の面取り方法によると、希土類合金ワーク、特にネオジム合金ワークの欠け発生が抑制されると共に、適切な流動層が形成されるため、短時間に均一な面取りが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明で用いられる希土類合金ワークの一例を模式的に表す図である。
【図２】本発明で用いられるボールメディアを模式的に示す図である。
【図３】本発明で用いられる回転バレル容器装置の一例を示す模式図である。
【図４】回転バレル容器の中心軸と回転軸とがなす傾斜角度が０°、１５°、３０°、４５°のときの面取り量を縦軸に研磨時間を横軸に表したグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１  回転バレル容器
２  容器中心軸
３  回転軸
４  連結体
５  円形リング体
６  回転棒
【図１】
2006055924.tif 000005
【図２】
2006055924.tif 000006
【図３】
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【図４】
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