(57)【要約】【課題】研磨砥粒を安定して均一に分散でき、研磨能、浸透性がよく、摩擦熱の冷却効率が優れた水溶性研磨加工液を提供する。【解決手段】水溶性研磨加工液は、アルキレングリコールおよび炭素数１０以下の低級カルボン酸塩を含有する水溶液と、リン酸塩を含有する水溶液との混合水溶液にダイヤモンド砥粒を分散させている。アルキレングリコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、分子量１００〜１０００のポリエチレングリコールが適す。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキレングリコールおよび炭素数１０以下の低級カルボン酸塩を含有する水溶液と、リン酸塩を含有する水溶液との混合水溶液に、ダイヤモンド砥粒を分散させてなる水系研磨加工液。
【請求項２】
該アルキレングリコールが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコールから選ばれる少なくとも一種類のグリコールであることを特徴とする請求項１に記載の水系研磨加工液。
【請求項３】
該低級カルボン酸塩が、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸等のモノカルボン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸、乳酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、フタル酸、トリメシン酸、トリメリット酸、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸から選ばれる少なくとも一種類の酸と、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、トリエタノールアミンから選ばれる少なくとも一種類の塩基からなることを特徴とする請求項１に記載の水系研磨加工液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬金属、ステンレス、チタン等の金属類、炭化珪素、窒化ガリウム等のセラミックス類、サファイヤ、結晶化ガラス等の電子材料等の各種の硬質材料を研磨する際に使用される水系研磨加工液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
硬質材料の研磨は、研磨砥粒が分散している研磨加工液をかけながら研磨パッドを材料の研磨面に定加重で押し付けることで行われる。番手の小さな（粒子の粗い）研磨砥粒から始めて段階的に番手を大きくする。最近ではダイヤモンド砥粒の粒子が小さく揃ったものを得られるようになったため、研磨の初期段階からダイヤモンド砥粒を使って平坦度の高い研磨面を効率的に仕上げることができるようになっている。研磨加工液は水系と非水系（油性系）があるが、取扱いが簡単なため主に水系が使用されている。
【０００３】
かかる研磨に使用される研磨加工液は、研磨砥粒を均一に分散して研磨面に潤沢に送り込む、研磨定盤と研磨面の間を潤滑にする、研磨定盤と研磨面の摩擦熱を冷却する、というような役割を負っている。従来の研磨加工液として、例えば特許文献１に記載されているようなアルキレングリコールモノアルキルエーテル、高級脂肪酸その塩を含むものが示されている。特許文献２には、グリコール化合物、高級脂肪酸金属塩を含む研磨加工液が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８７４５６号公報
【特許文献２】特開２０００−１４１２１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本件出願の発明者による追試験のためアルキレングリコールと高級脂肪酸塩の研磨加工液でステンレスのような硬質材料を研磨したところ、研磨面の仕上がりの表面粗さは良かったが、研磨加工中の滑りが良すぎて研磨レートが上がらないという結果がでている。
【０００６】
本発明は、特許文献１や特許文献２に示された従来の研磨加工液を改良するためになされたもので、研磨砥粒を安定して均一に分散でき、研磨能、浸透性がよく、摩擦熱の冷却効率が優れた研磨加工液を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の水系研磨加工液は、アルキレングリコールおよび炭素数１０以下の低級カルボン酸塩を含有する水溶液と、リン酸塩を含有する水溶液との混合水溶液にダイヤモンド砥粒を分散させている。
【０００８】
アルキレングリコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、分子量１００〜１０００のポリエチレングリコールが使用できる。
【０００９】
アルキレングリコールの混合水溶液中の割合は、１〜９０％が好ましく、２０〜４０％であればさらに好ましい。１％未満ではダイヤモンド砥粒が沈降する傾向がみられ、研磨面の表面粗さが悪くなる。９０％以上であると粘性が高くなりすぎ、他の添加物の溶解性も悪くなってしまう。
【００１０】
炭素数１０以下の低級カルボン酸塩の酸の具体例は、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸等のモノカルボン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸、乳酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸等のオキシカルボン酸、フタル酸、トリメシン酸、トリメリット酸等の芳香族カルボン酸、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸等がある。炭素数１０以下の低級カルボン酸塩の塩基としてはナトリウム、カリウム、アンモニウム、トリエタノールアミン等の水溶性アミンが使用できる。これらの酸と塩基は任意に組み合わされる。
【００１１】
炭素数１０以下の低級カルボン酸塩の水系研磨加工液中の割合は０．０１〜５％が好ましい。０．０１％以下では研磨能が低く加工レートが上がらない。５％以上加えてもさほど研磨能が上がらないので無駄になる。
【００１２】
また水系研磨加工液に分散させるダイヤモンド砥粒の種類は、単結晶、多結晶どちらでもよく、天然又は合成のダイヤモンドを使用できる。粒径は、研磨能を向上させ加工レートを上げるため、０．５μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１μｍ以上が良い。大きいほど研磨能が上がるが、研磨面の表面粗さが大きくなってしまうため、通常は１０μｍ程度までの粒子径が使われる。
【００１３】
本発明の水系研磨加工液には、上記成分の他に防錆剤、界面活性剤、防腐剤を含有することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の水系研磨加工液は、以下のように調製される。アルキレングリコールを適当量の純水に溶かし、そこに炭素数１０以下の低級カルボン酸塩を溶かして水溶液を準備する。その水溶液にリン酸塩の純水溶液を加え、さらに防錆剤等の他の添加成分を加えてから純水で濃度調整をして混合水溶液を得る。この混合水溶液にダイヤモンド砥粒を加えミキサーで高速攪拌するとダイヤモンド砥粒が分散浮遊状態となり、水系研磨加工液が得られる。
【００１５】
尚、混合水溶液を得るために全量の純水に全成分を同時に加えることも、溶解が潤沢に進めば問題ない。またダイヤモンド砥粒を分散させるため、必要なら超音波分散機やビーズミルを併用してもよい。
【００１６】
本発明の水系研磨加工液は、図１に示すような研磨機で、硬質材料のワーク１を研磨する際に使用される。ワーク１は、荷重回転軸１４に繋がるセラミック板１２にワックスによって複数枚貼り付けられる。荷重回転軸１４は図示しない回転駆動源に繋がっている。数本の円形溝１１が削条された回転定盤１０は、受盥（不図示）を伴って回転駆動源に繋がっている。水系研磨加工液は、タンク１５に貯蔵され、配管パイプによりバルブ１６を経て給液ノズル１７から回転定盤１０の上に向けて噴霧される。回転定盤１０の受盥の下方ドレインにつながる配管パイプからポンプ１８でタンク１５に吸い上げられる。このようにして水系研磨加工液は、タンク１５→バルブ１６→ワーク１と研磨パッド１３の摺接面（研磨面）→ドレイン（不図示）→ポンプ１８→タンク１５と循環してゆく。
【００１７】
研磨加工のときには、回転定盤１０が回転し、セラミック板１２が回転すると、ワーク１が荷重を受けながら回転定盤１０に摺接する。このとき水系研磨加工液は、溝１１に溜まりながら回転定盤１０の上を濡らしているため、ワーク１と回転定盤１０との摺接面で研磨機能を果たす。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を適用する実施例と本発明を適用外の比較例の水系研磨加工液を試作し研磨加工に供した例を説明する。
【００１９】
表１に示す配合によって実施例１、比較例１、実施例２、比較例２、実施例３、実施例４、表２に示す配合によって比較例３、比較例４、比較例５、比較例６、比較例７、比較例８、実施例５の水系研磨加工液を、上記の手順により調製した。
【００２０】
【表１】
2004331686.tif 000002
【００２１】
【表２】
2004331686.tif 000003
【００２２】
各実施例および比較例で試作した水系研磨加工液を使い、図１に示す研磨加工機で以下のとおり研磨加工をした。予めフェーシングした錫下定盤を用い硬質材料のワーク用テストピースとしてＳＵＳ３０４（５ｍｍ×５ｍｍ）をセラミックス上定盤にワックスで貼り付けた。水系研磨加工液を３０秒毎に３ミリリットル噴霧しながら、セラミックス板に３６．５ｋｇの荷重をかけ６０ｒｐｍで６０分研磨した。
【００２３】
研磨の終了したテストピースの研磨面を表面粗さ計（東京精密社製サーフコム５９０Ａ）で測定した。テストピースの研磨前後の重量差から加工レートを算出した。表面粗さＲａ（ｎｍ）、加工レートｍｇ／ｍｇのデータを、表１および表２に併せて記載してある。表１および表２から明らかなように本発明の水系研磨加工液を使った研磨面の表面粗さの値は小さく、加工レート、すなわち同一定条件下における研磨による減量が大きいことが分かる。
【００２４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の水系研磨加工液は研磨砥粒を安定して均一に分散でき、研磨能、浸透性がよく、摩擦熱の冷却効率が優れている。そのため本発明の水系研磨加工液を使うことによって、研磨加工面の表面粗さが小さいものとなる。また研磨加工による減量が大きく短時間で研磨できるようになる。すなわち、本発明の水系研磨加工液は、研磨精度の向上と研磨加工の時間短縮に資するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨加工機による研磨加工の状態を示す図である。
【符号の説明】
１はワーク、１０は定盤、１１は溝、１２はセラミック板、１４は荷重回転軸、１５はタンク、１６はバルブ、１７は給液ノズル、１８はポンプである。
【図１】
2004331686.tif 000004