(57)【要約】【課題】超弾性の性質を使って、単一の金属材料でも高分子並みの弾性特性を活用し、被研磨材表面を疵付けることなく、かつ繰り返し使用頻度が高いため製品寿命が長い研磨材を提供するものである。【解決手段】マルテンサイト変態を発現させた一次平均粒子径０．０５~３ｍｍの形状記憶合金製部材の粉末であるブラスト用研磨材にあり、上記形状記憶合金製部材としてはＣｕＡｌＮｉ合金、ＣｕＺｎＡｌ合金、ＦｅＭｎＳｉ合金、ＣｕＡｌＭｎ合金、ＣｕＡｌＮｉＴｉ合金、そしてＣｕＡｌＮｉＭｎ合金から選ばれた少なくとも一種の合金を粉砕した後に溶体化処理し、焼入れを行って形状記憶効果を発現させたものを使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルテンサイト変態を発現させた一次平均粒子径０．０５~３ｍｍの形状記憶合金製部材の粉末であることを特徴とするブラスト用研磨材。
【請求項２】
上記形状記憶合金製部材として、ＣｕＡｌＮｉ合金、ＣｕＺｎＡｌ合金、ＦｅＭｎＳｉ合金、ＣｕＡｌＭｎ合金、ＣｕＡｌＮｉＴｉ合金、そしてＣｕＡｌＮｉＭｎ合金から選ばれた少なくとも一種の合金を粉砕した後に加熱して溶体化処理し、焼入れを行って形状記憶効果を発現させたものである請求項１記載のブラスト用研磨材。
【請求項３】
上記形状記憶合金製部材として、ＣｕＡｌＮｉ合金、ＣｕＺｎＡｌ合金、ＦｅＭｎＳｉ合金、ＣｕＡｌＭｎ合金、ＣｕＡｌＮｉＴｉ合金、そしてＣｕＡｌＮｉＭｎ合金から選ばれた少なくとも一種の合金をアトマイズ法により溶湯から直接粉末を作製し、これを加熱して溶体化処理し、焼入れを行って、形状記憶効果を発現させる請求項１記載のブラスト用研磨材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラスト用研磨材に係り、詳しくは金属部品や樹脂部品等の研磨やばり取り、強固な塗膜剥離に使用されるものであり、優れた研磨性能を有するとともに被研磨材の表面を疵付けることなく、かつ繰り返し使用頻度が高いため製品寿命が長い研磨材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、諸部品に対して高機能、高精密、高品質化の要求が高くなっており、ブラスト研磨やバリ取り分野においても部品の表面を疵付けることなく研磨やバリ取りが可能な研磨材が必要とされている。
【０００３】
これらの要求を満たす製品として、軟質な高分子核体中に金属、ガラス、ダイヤモンド、セラミックス等の無機質粉末を分散させた、平均一次粒径が０．１~３ｍｍ程度の研磨材が提案されている。これらの複合粒子は、軟質な高分子核体が被研磨材に衝突した際に弾性変形して衝突時の衝撃を緩和することによって表面を疵付けることがなく、複合粒子表面の硬質な無機粉末が研磨を行うという複合効果を有する。
【０００４】
例えば、特許文献１では、バリ取りを目的としたブラスト材として、金属又は金属酸化物粒子を樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部含有した投射材が提案されているが、金属粒子としてステンレス粒子が挙げられている。また、特許文献２では、ゼラチン粒子表面に３，０００~１０，０００メッシュのダイヤモンド、炭化珪素、アルミナのいずれかまたは全てを水で粘着させた研磨材が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１２７０４５号公報
【特許文献２】特許第３３７６３３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、複合粒子ではブラスト時の衝撃により粒子表面の無機粉末が高分子核体から分離し、研磨効率が低下すると同時に研磨材の寿命が短くなるという欠点があった。このために分離した無機粒子を高分子核体に再接着処理する方法がとられているが、この場合、研磨された粒子が研磨材に混入して研磨材の性能が低下し、研磨された粒子を除去しようとすればコストの上昇が避けられない。
【０００６】
本発明は形状記憶合金が有する超弾性の性質を使って、単一の金属材料でも高分子並みの弾性特性を有するため、被研磨材表面を疵付けることなく、かつ繰り返し使用頻度が高いため製品寿命が長い研磨材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願請求項記載の発明は、マルテンサイト変態を発現させた一次平均粒子径０．０５~３ｍｍの形状記憶合金製部材の粉末であるブラスト用研磨材にある。上記形状記憶合金製部材としては、ＣｕＡｌＮｉ合金、ＣｕＺｎＡｌ合金、ＦｅＭｎＳｉ合金、ＣｕＡｌＭｎ合金、ＣｕＡｌＮｉＴｉ合金、そしてＣｕＡｌＮｉＭｎ合金から選ばれた少なくとも一種の合金を粉砕した後に加熱して溶体化処理し、焼入れを行って形状記憶効果を発現させたものであり、また上記形状記憶合金製部材としては、ＣｕＡｌＮｉ合金、ＣｕＺｎＡｌ合金、ＦｅＭｎＳｉ合金、ＣｕＡｌＭｎ合金、ＣｕＡｌＮｉＴｉ合金、そしてＣｕＡｌＮｉＭｎ合金から選ばれた少なくとも一種の合金をアトマイズ法により溶湯から直接粉末を作製し、これを加熱して溶体化処理して焼入れを行って、形状記憶効果を発現させるものを含む。
【発明の効果】
【０００８】
ブラスト用研磨材として使用する形状記憶合金は、マルテンサイト変態および逆変態に付随して起こる顕著な形状記憶動作を示し、また逆変態の母相状態では良好な超弾性を示す。超弾性は伸びのひずみ量が数％に達し、弾性係数も高分子と同程度である。このため、形状記憶合金を用いて作製したブラスト用研磨材を、超弾性状態で使用することにより、被研磨物表面を疵付けることが少ないという特長を持ち、更には上記研磨材が被研磨材表面に衝突したときには研磨材の衝突部分が加工硬化するため研磨効果が発揮される。このため形状記憶合金粉末は、単一材料であるにもかかわらず弾性性能と研磨性能を兼ね備えた研磨材ということができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のブラスト用研磨剤として使用する形状記憶合金の材質には、ＴｉＮｉ系合金、Ｃｕ系合金、Ｆｅ系合金等があるが、このうち経済的に粉末を作製できる材質は、Ｃｕ系合金およびＦｅ系合金である。Ｃｕ系合金にはＣｕＡｌＮｉ合金やＣｕＺｎＡｌ合金、ＣｕＡｌＭｎ合金、ＣｕＡｌＮｉＴｉ合金、そしてＣｕＡｌＮｉＭｎ合金があり、Ｆｅ系合金にはＦｅＭｎＳｉ合金がよく知られている。
【００１０】
ここで合金の組成は、マルテンサイト変態温度に大きな影響を与える。研磨材が超弾性を示すためには、マルテンサイト変態温度が研磨材の使用温度以下になるよう成分を設定する必要があるが、上記合金系の組成と変態温度の関係は、学会や文献等で報告されているのでこれを利用することができる。例えば、宮崎、大塚等の研究によると、ＣｕＡｌＮｉ合金ではＮｉを４重量%に固定すると、マルテンサイト変態温度（Ｍｓ点）とＡｌの組成は下記の式で表される。
【００１１】
Ｙ＝−１２６Ｘ＋１７５９  （−１００＜Ｙ＜１００）
ここで、Yはマルテンサイト変態温度（Ｍｓ点）、ＸはＡｌの組成である。また、Ｎｉを４重量%に固定できない場合でも、あらかじめ合金組成に対するマルテンサイト変態温度の関係を調べておけば、それを活用することができる。
【００１２】
形状記憶合金粉末は、材料を溶解して作製したインゴットを粉砕した粉末や、材料の溶湯を噴霧し急冷微細化するアトマイズ法により溶湯から直接作製した粉末を加熱して溶体化処理後、例えば水中に焼入れすることによってマルテンサイト変態を発現させて形状記憶性能を与えることができる。上記アトマイズ法の具体的な方法としては、材料を溶解した後に細孔から落下させ、この流れに対して高圧の水ジェットを噴射して得る水アトマイズ法、溶湯を真空中に噴出させる真空アトマイズ法、細孔から落下させ溶融材料を高圧ガス中に噴出させるガスアトマイズ法等がある。
アトマイズ法は粉砕工程を経ずに粉末を作製することがでるために製造コストを低減することができるが、合金元素の種類や組成によっては溶湯の粘性が上昇して、粉末を作製することが困難になることがある。このような場合、粉砕法により粉末を作製することができる。
【００１３】
形状記憶合金粉末の平均一次粒径は０．０５~３ｍｍが適当であり、０．０５mmより小さくなると研磨効果が得られなくなり、一方３ｍｍを超えると被研磨材に対する衝突エネルギーが大きくなるため、表面を疵付ける恐れがある。
【実施例】
【００１４】
実施例１〜２
表1に実施例と比較例に用いた研磨材の材質、粒径およびマルテンサイト変態温度（Ｍｓ点）を示す。実施例では、９９．９％純度の電解銅およびニッケル、９９．９９％純度のアルミニウムを用いて、高周波溶解炉にてＣｕ−１４重量％Ａｌ−４重量％Ｎｉからなる合金インゴットを作製した。このインゴットからフライス盤にてチップを削り出し、これを振動ミルにて粉砕し、平均一次粒径が０．０５〜０．１ｍｍおよび０．１〜０．５ｍｍの粉末を作製した。
【００１５】
次に、この粉末を８５０℃、５分間加熱して溶体化処理し、約１０℃の冷水中に焼入れてマルテンサイト変態を発現させた。実際にマルテンサイト変態が発現したかどうかを確認するために、示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）により変態温度を測定した。上記の式によると、Ｃｕ−１４重量％Ａｌ−４重量％Ｎｉの変態温度は−５℃であるのに対して、実測値はそれよりも若干低い。しかし、ブラスト試験温度（２３℃）では、変態温度は十分に低く超弾性状態にあることが明らかである。
【００１６】
実際に本合金から粉砕前に曲げ試験片を切り出し、上記溶体化処理・焼入れにてマルテンサイト変態を発現させたものと、処理を施していないものについて、常温状態（２３℃）で曲げ試験を実施した。その結果、マルテンサイト変態を発現させたものは、曲げひずみ量が５％を超えても弾性変形を維持し試験片表面には、曲げ応力によって誘起されたマルテンサイト変態の模様が確認された。これに対して、処理を施さなかったものについては、曲げひずみ量が１％で塑性変形が発生しマルテンサイト変態も確認できなかった。
【００１７】
比較例１〜４
比較例１は実施例1と同じ材質、平均一次粒径でマルテンサイト変態処理を施していないもの、比較例２〜３は鉄製の被研磨材表面を疵付け難く、研磨力が優れていると考えられる市販の還元鉄粉およびスチールショットを用いた。比較例４は２００メッシュのアトマイズ鉄粉を２０体積%の割合でポリプロピレン樹脂に分散させたものを用いた。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表1の研磨材を用いて実施した試験結果を表２に示す。評価はＳＵＳ３０４試験板、Ｓ５０Ｃ試験板およびＳＫＤ試験板にブラストを実施し、試験板の中心線平均表面粗さＲａを測定した。各試験板はペーパー仕上げにより予め中心線平均表面粗さＲａを０．１μmに仕上げたものを用いた。ブラスト条件は吸引式エアブラストで投射圧力０．４Ｍｐａ、投射距離１０ｃｍ、投射時間は1分とした。次に、Ｓ５０Ｃ試験板およびＳＫＤ試験板に熱処理を施し、試験板表面に強固な黒色酸化皮膜を発生させた。この試験板に対して同一条件にてブラスト処理を行い、研磨力の比較を行った。表２に結果を示す。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
その結果、実施例は比較例1に対して表面粗さは小さく研磨力は同等であり、また比較例２〜４と比較すると、実施例1は表面粗さが最も小さくかつ研磨力は優れている。実施例２は表面粗さがほぼ同等で研磨力が優れていることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明に係るブラスト用研磨材は、金属部品や樹脂部品等の研磨やばり取り、強固な塗膜剥離に好適に使用できるものである。