(57)【要約】【課題】本開示は、従来の研磨方法等と比較して金属物品の凹面を効率的に研磨することができ、改善された研磨品質を得ることができる、金属物品の凹面を研磨するための研磨キット、研磨治具、並びに金属物品の製造方法及び研磨方法を提供する。【解決手段】凹面を有する金属物品の凹面を研磨するための研磨キットであって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度はＨＶ１００〜ＨＶ８００であり、研磨キットは、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が４５〜８０である、研磨治具と、研磨治具の凸面に対向して配置されるように適合した研磨材とを有する、研磨キット。【選択図】図３
2016030322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹面を有する金属物品の前記凹面を研磨するための研磨キットであって、
前記金属物品の前記凹面は略回転対称を有し、前記金属物品の前記凹面の硬度はＨＶ１００〜ＨＶ８００であり、
前記研磨キットは、
前記金属物品の前記凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、前記凸面のショアＡ硬度が４５〜８０である、研磨治具と、
前記研磨治具の前記凸面に対向して配置されるように適合した研磨材と
を有する、研磨キット。
【請求項２】
前記研磨治具の前記凸面と前記研磨材との間に配置されるように適合した緩衝材を更に有する、請求項１に記載の研磨キット。
【請求項３】
凹面を有する金属物品の前記凹面を研磨するための研磨治具であって、
前記金属物品の前記凹面は略回転対称を有し、前記金属物品の前記凹面の硬度はＨＶ１００〜ＨＶ８００であり、
前記研磨治具は、前記金属物品の前記凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、前記研磨治具の前記凸面のショアＡ硬度が４５〜８０である、研磨治具。
【請求項４】
凹面を有する金属物品の製造方法であって、
前記金属物品の前記凹面は略回転対称を有し、前記金属物品の前記凹面の硬度はＨＶ１００〜ＨＶ８００であり、
前記方法は、
前記金属物品の前記凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、前記凸面のショアＡ硬度が４５〜８０である、研磨治具を提供することと、
前記金属物品の前記凹面及び前記研磨治具の前記凸面を互いに対向させ、前記研磨治具の前記凸面と前記金属物品の前記凹面との間に研磨材を介在させつつ、前記金属物品の前記凹面の回転対称軸周りに、前記金属物品、前記研磨治具又はそれら両方を回転させて、前記金属物品の前記凹面を研磨することと
を含む、金属物品の製造方法。
【請求項５】
前記金属物品の前記凹面と前記研磨材との間に冷媒を供給することを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
凹面を有する金属物品の前記凹面の研磨方法であって、
前記金属物品の前記凹面は略回転対称を有し、前記金属物品の前記凹面の硬度はＨＶ１００〜ＨＶ８００であり、
前記方法は、
前記金属物品の前記凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、前記凸面のショアＡ硬度が４５〜８０である、研磨治具を提供することと、
前記金属物品の前記凹面及び前記研磨治具の前記凸面を互いに対向させ、前記研磨治具の前記凸面と前記金属物品の前記凹面との間に研磨材を介在させつつ、前記金属物品の前記凹面の回転対称軸周りに、前記金属物品、前記研磨治具又はそれら両方を回転させることと
を含む、研磨方法。
【請求項７】
前記金属物品の前記凹面と前記研磨材との間に冷媒を供給することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
凹面を有する金属物品であって、前記金属物品の前記凹面は略回転対称を有し、前記金属物品の前記凹面の硬度はＨＶ１００〜ＨＶ８００であり、
前記凹面は、
前記金属物品の前記凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、前記凸面のショアＡ硬度が４５〜８０である、研磨治具を提供することと、
前記金属物品の前記凹面及び前記研磨治具の前記凸面を互いに対向させ、前記研磨治具の前記凸面と前記金属物品の前記凹面との間に研磨材を介在させつつ、前記金属物品の前記凹面の回転対称軸周りに、前記金属物品、前記研磨治具又はそれら両方を回転させることと
により研磨されており、
前記金属物品の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．０３μｍ〜０．１０μｍである、
金属物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属物品の凹面を研磨するための研磨キット、研磨治具、並びに金属物品の製造方法及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子、例えば、レンズ、プリズム、ミラー；電子部品、例えば、半導体ウエハ、ガラスハードディスク；金属物品、例えば、金属製の食器、装飾品、及び部品等の様々な物品の製造においては、これらの物品の表面を研磨することがある。物品によって被研磨面の材料、形状、及び要求される品質等が異なるため、それぞれの物品に適する研磨治具、及び研磨方法等が開発されている。例えば、いくつかの技術分野において、物品の凹面を研磨するための研磨治具、及び研磨方法等が開発されている。
【０００３】
特許文献１（特開２０１１−１７３２０４号公報）は、「弾性材料からなる凸部を有する研磨治具と凹面を有するレンズ形状に成形された成形体とを、研磨治具の凸部と成形体の凹面との間に研磨剤を供給しながら相対的に移動させることにより、上記凹面を研磨することを含む光学レンズの製造方法であって、前記研磨治具として、下記（１）および（２）を満たす研磨治具を選択して使用することを特徴とする、光学レンズの製造方法。（１）研磨治具凸部を研磨対象である成形体の凹面と嵌合させると、中心部で接触するが周縁部で離間する形状を有する。（２）研磨治具凸部を研磨対象である成形体の凹面と、凹面上の基準軸と凸部上の基準軸とが対向する状態で嵌合させると、周縁部における離間距離は予め設定した許容離間距離以下である。」を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている研磨方法では、「研磨治具凸部を研磨対象である成形体の凹面と嵌合させると、中心部で接触するが周縁部で離間する」研磨治具を用いているので、物品の凹面全体を研磨するためには、研磨治具及び物品を相対的に移動させて、例えば図９に記載されているような移動軌跡を少なくとも１サイクル描く必要がある。したがって、特許文献１に記載されているような研磨方法では、研磨軌跡を通常複数サイクル描くための時間がかかる。また、移動軌跡に沿って研磨跡等が生ずることがあり、所望の品質、例えば外観、及び表面粗さ等が得られないことがある。このような問題は、高い研磨力が求められる金属物品の凹面の研磨において特に顕著に現れる。そのため、金属物品の凹面を研磨するいくつかの技術分野においては、現在もなお作業者の技能に依存して、金属物品の研磨後の凹面の品質を確保している。
【０００６】
本開示は、従来の研磨方法等と比較して金属物品の凹面を効率的に研磨することができ、改善された研磨品質を得ることができる、金属物品の凹面を研磨するための研磨キット、研磨治具、並びに金属物品の製造方法及び研磨方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、凹面を有する金属物品の凹面を研磨するための研磨キットであって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度は約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、研磨キットは、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具と、研磨治具の凸面に対向して配置されるように適合した研磨材とを有する、研磨キットが提供される。
【０００８】
本開示の他の実施形態によれば、凹面を有する金属物品の凹面を研磨するための研磨治具であって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度は約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、研磨治具は、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、研磨治具の凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具が提供される。
【０００９】
本開示の更に他の実施形態によれば、凹面を有する金属物品の製造方法であって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度は約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、方法は、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具を提供することと、金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させ、研磨治具の凸面と金属物品の凹面との間に研磨材を介在させつつ、金属物品の凹面の回転対称軸周りに、金属物品、研磨治具又はそれら両方を回転させて、金属物品の凹面を研磨することとを含む、金属物品の製造方法が提供される。
【００１０】
本開示の更に他の実施形態によれば、凹面を有する金属物品の凹面の研磨方法であって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度は約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、方法は、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具を提供することと、金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させ、研磨治具の凸面と金属物品の凹面との間に研磨材を介在させつつ、金属物品の凹面の回転対称軸周りに、金属物品、研磨治具又はそれら両方を回転させることとを含む、研磨方法が提供される。
【００１１】
本開示の更に他の実施形態によれば、凹面を有する金属物品であって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度は約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、凹面は、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具を提供することと、金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させ、研磨治具の凸面と金属物品の凹面との間に研磨材を介在させつつ、金属物品の凹面の回転対称軸周りに、金属物品、研磨治具又はそれら両方を回転させることとにより研磨されており、金属物品の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．０３μｍ〜０．１０μｍである、金属物品が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
金属物品の凹面を研磨するための本開示の研磨キット、研磨治具、及び方法等は、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有する研磨治具を含んでいる。本開示によれば、このような研磨治具を用い、金属物品、研磨治具又はそれら両方を凹面の回転対称軸周りに回転させることによって、金属物品の凹面全体を研磨することができるため、改善された研磨効率、並びに品質、例えば外観、及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）等を達成することができる。
【００１３】
なお、上述の記載は、本発明の全ての実施形態及び本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、本開示の一実施形態における金属物品の凹面の正面図である。図１（ｂ）は、本開示の一実施形態における金属物品の断面図である。図１（ｃ）は、本開示の一実施形態における研磨キットを説明するための断面図である。図１（ｄ）は、本開示の一実施形態における研磨治具の凸面の正面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本開示の他の実施形態における研磨治具の凸面の正面図である。
【図３】本開示の第一実施形態における研磨方法等を説明するための断面図である。
【図４】本開示の第二実施形態における研磨方法等を説明するための断面図である。
【図５】例１の各研磨ステップ後の金属プレートの凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）を示すグラフである。
【図６】図５のグラフの枠内拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の代表的な実施形態を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び図面に限定されない。
【００１６】
本開示において、凹面が「略回転対称」を有するとは、凹面が、凹面をある軸の周りにあらゆる角度で回転させたときに元の凹面と略重なる性質を有していることをいい、この軸を「回転対称軸」という。典型的には、凹面は略回転対称を有する曲面である。本開示において、「回転対称中心」とは、凹面の回転対称軸と凹面との交点をいう。
【００１７】
本開示の一実施形態の研磨キットは、凹面を有する金属物品の凹面を研磨するための研磨キットであって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度は約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、研磨キットは、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具と、研磨治具の凸面に対向して配置されるように適合した研磨材とを有する。
【００１８】
金属物品としては、凹面を有する金属物品であれば限定されない。金属物品としては、金属製の食器、例えば皿、スプーン、ボウル、及びグラス；金属製の装飾品、例えば、ネックレス、指輪、ペンダント、及びイヤリング；並びに金属製の部品、例えばネジ、フック、ドアノブ、ベル、及び手すりパイプ等が挙げられる。
【００１９】
金属物品の凹面の形状は、略回転対称を有する形状であれば限定されない。凹面形状としては、正多角形状に凹んだ形状、同心円状に凹んだ形状、例えば、部分球状、円錐状、円錐台状、及び円筒状に凹んだ形状が挙げられる。
【００２０】
本開示において、金属物品の凹面の硬度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９（ＩＳＯ  ６５０７−１：２００５、及びＩＳＯ  ６５０７−４：２００５に対応）に準拠して測定されるビッカーズ硬度をいう。金属物品の凹面のビッカーズ硬度は、約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、例えば、約ＨＶ２００以上、約ＨＶ３００以上、約ＨＶ４００以上、又は約ＨＶ５００以上とすることができ、例えば、約ＨＶ７００以下、又は約ＨＶ６００以下とすることができる。金属物品の凹面のビッカーズ硬度が上記の範囲である場合、より高い研磨力が要求され、研磨中の摩擦熱の発生がより大きいため、本開示の研磨キット等をより有利に使用することができる。
【００２１】
本開示の一実施形態における研磨キットは、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具を有する。
【００２２】
研磨治具の凸面形状は金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状を有するものであれば限定されない。したがって、金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させたとき、金属物品の凹面のうち研磨治具の凸面と対向していない部分が存在する。
【００２３】
研磨治具の凸面が上記のような形状を有することによって、研磨中、回転以外の運動をさせずとも、金属物品の凹面全体を研磨することができる。研磨中、金属物品の凹面のうち研磨治具の凸面と対向していない部分が存在することによって、研磨中の摩擦熱の発生を低減する、あるいは摩擦熱を大気中又は冷媒中に散逸させることができる。
【００２４】
研磨治具の凸面形状は、金属物品の凹面の回転対称中心から所定半径以内の部分と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状を有するものであってもよい。所定半径としては、例えば、約０．５ｍｍ、約１．０ｍｍ、約１．５ｍｍ、約２．０ｍｍ、又は約２．５ｍｍとすることができる。このような研磨治具の凸面形状としては、金属物品の凹面の回転対称中心から所定半径以内の部分と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な、略扇形の形状を挙げることができる。研磨治具の凸面形状がこのような形状を有する場合、金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させたときに、金属物品の凹面のうち研磨治具の凸面と対向していない部分が、金属物品の凹面の周縁部の少なくとも一部から回転対称付近にまで連続して存在する。したがって、研磨中、金属物品の凹面のうち研磨治具の凸面と対向していない部分を通して冷媒を供給することによって、所望の研磨力を維持しつつ、摩擦熱を冷媒中により効果的に散逸させることができる。
【００２５】
一実施形態において、研磨治具の凸面形状は、図１（ｄ）に示すような、金属物品の凹面の回転対称中心から所定半径以内の部分と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な、中心角が約１８０°の略扇形（略半円形）の形状であってもよい。他の実施形態において、研磨治具の凸面形状は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような、金属物品の凹面の回転対称中心から所定半径以内の部分と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な、略扇形の形状であって、中心角がそれぞれ約９０°、約１２０°、又は約３００°である略扇形の形状であってもよい。
【００２６】
研磨治具の凸面の面積は、金属物品の凹面の、約１０％超、約２０％超、約３０％超、約４０％超、又は約５０％超とすることができ、金属物品の凹面の、約１００％未満、約９０％未満、約８０％未満、約７０％未満、又は約６０％未満とすることができる。当業者であれば、所望の程度の研磨力が得られ、摩擦熱によって上昇しうる研磨面の温度が許容範囲内となるように、金属物品の凹面の面積に対する研磨治具の凸面の面積割合を設定することができる。
【００２７】
本開示において、研磨治具の凸面の硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３−３：２０１２（ＩＳＯ  ７６１９−１：２０１０に対応）に準拠して測定されるショアＡ硬度をいう。研磨治具の凸面のショアＡ硬度は、約４５〜約８０であり、例えば、約５０以上、約５５以上、約６０以上、約６５以上、約７０以上、又は約７５以上とすることができ、例えば、約７５以下、約７０以下、又は約６５以下とすることができる。研磨治具の凸面のショアＡ硬度が上記のような範囲である場合、研磨中の回転軸のぶれ等を許容しつつ、所望の研磨力を確保することができる。
【００２８】
研磨治具の材料は、研磨中に経験することがある熱及び圧力の下、上記に説明した凸面形状を保持することができる材料であれば限定されない。研磨治具の材料としては、例えば、樹脂材料、金属材料、鉱物材料、及び木材、並びにこれらの組合せが挙げられる。樹脂材料としては、耐熱性熱可塑性樹脂、例えばポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリカーボネート；並びに熱硬化樹脂、例えばフェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、及びポリウレタン等が挙げられる。金属材料としては、例えばアルミニウム、チタン、鉄、銅、及びステンレス鋼（ＳＵＳ）等が挙げられる。鉱物材料としては、例えば石膏、セメント、モルタル、及びコンクリート等が挙げられる。
【００２９】
研磨治具の材料としては、硬化性樹脂組成物もまた挙げられる。本開示において、「硬化性樹脂組成物」とは、金属物品の凹面形状を押圧して金属物品の凹面形状に適合させることができる程度に展性を有する未硬化状態と、これを硬化させた硬化状態とを有する樹脂組成物であって、硬化状態においてその形状を保持することができる樹脂組成物をいう。このような性質を有する硬化性樹脂組成物を用いることにより、様々な形状の凹面を有する金属物品に対応する研磨治具をその場で簡便に作製することができる。
【００３０】
硬化性樹脂組成物の未硬化状態における稠度は、ＪＩＳ  Ｔ  ６５１３：２００５（ＩＳＯ  ４８２３：２０００に対応）の６．５の記載に準拠して測定することができる。稠度は、硬化性樹脂組成物の可使時間内に測定する。硬化性樹脂組成物の未硬化状態における稠度は、例えば、約２０ｍｍ以上、約２５ｍｍ以上、又は約３０ｍｍ以上とすることができ、例えば、約５０ｍｍ以下、約４５ｍｍ以下、約４０ｍｍ以下、又は約３５ｍｍ以下とすることができる。硬化性樹脂組成物の未硬化状態における稠度が上記の範囲である場合、金属物品の凹面形状をより容易に転写することができる。
【００３１】
硬化性樹脂組成物の硬化後の永久歪みは、ＪＩＳ  Ｔ  ６５１３：２００５（ＩＳＯ  ４８２３：２０００に対応）の６．６の記載に準拠して測定することができる。硬化性樹脂組成物の硬化後の永久歪みは、例えば、約１．０％以下、又は約０．８％以下、約０．６％以下、又は約０．４％以下とすることができ、又は例えば、約０．２％以上、約０．３％以上、又は約０．４％以上とすることができる。
【００３２】
硬化性樹脂組成物の硬化後の弾性歪みは、ＪＩＳ  Ｔ  ６５１３：２００５（ＩＳＯ  ４８２３：２０００に対応）の６．７の記載に準拠して測定することができる。硬化性樹脂組成物の硬化後の弾性歪みは、例えば、約６．０％以下、約５．５％以下、約５．０％以下、約４．５％以下、約４．０％以下、約３．５％以下、約３．０％以下、約２．５以下、又は約２．０％以下とすることができ、又は例えば、約０．５％以上、約１．０％以上、約１．５％以上、又は約２．０％以上とすることができる。
【００３３】
研磨治具の材料として硬化性樹脂組成物を使用する場合、研磨治具は硬化性樹脂組成物の硬化物を含む。硬化性樹脂組成物としては、限定されないが、硬化性シリコーン樹脂組成物、例えば、付加硬化性、縮合硬化性、水分硬化性、又は光硬化性の、シリコーン樹脂組成物が挙げられる。硬化性シリコーン樹脂組成物は、室温硬化（ＲＴＶ、室温加硫、室温架橋とも呼ばれる）可能な硬化性シリコーン樹脂組成物であってもよい。
【００３４】
硬化性シリコーン樹脂組成物としては、例えば、特開２００７−１９１７２２号公報に記載されているような、ａ）付加硬化性化合物、例えば、ビニル基含有オルガノポリシロキサン；ｂ）架橋剤、例えば、多数のＳｉＨ結合を含有するオルガノポリシロキサン；ｃ）白金含有触媒、例えば、ヒドロシリル化触媒含有白金を含有する、付加硬化性シリコーン樹脂組成物；並びに特表昭６３−５０１３６８号公報に記載されているような、ａ）硬化性シリコーンプレポリマー、及びｂ）界面活性剤の混合物を含む、付加硬化性又は縮合硬化性シリコーン樹脂組成物等が挙げられる。
【００３５】
研磨治具の製造方法は、前述の凸面を形成することができれば、あらゆる方法を使用することができる。このような方法としては、例えば、射出成形、注型、切削、レーザー加工、及び３Ｄプリント等が挙げられる。
【００３６】
研磨治具の材料として硬化性樹脂組成物を使用する場合、金属物品の凹面形状を硬化性樹脂組成物に転写することによって、硬化性樹脂組成物の硬化物上に、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を形成することができる。
【００３７】
一実施形態において、硬化性樹脂組成物を、その未硬化状態において金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを含む連続領域へと適合させ、これを硬化状態へと硬化させることによって、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有する研磨治具を製造することができる。
【００３８】
他の実施形態において、硬化性樹脂組成物を、その未硬化状態において金属物品の凹面全体へと適合させ、これを硬化状態へと硬化させ、硬化性樹脂組成物の硬化物上に形成された凸面の一部を除去することによって、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有する研磨治具を製造することができる。
【００３９】
本開示の一実施形態における研磨キットは、研磨治具の凸面に対向して配置されるように適合した研磨材を有する。
【００４０】
本開示において、研磨材が研磨治具の凸面に対向して配置されるように適合しているとは、研磨材が研磨治具の凸面形状に適合する形状を有しているか、又は研磨中の圧力によって研磨治具の凸面形状に適合することができる程度の形態追従性を有していることをいう。
【００４１】
研磨材としては、限定されないが、遊離砥粒を含む研磨材、例えば研磨ゲル、研磨ゾル、及び研磨スラリー；固定砥粒を有する研磨材、例えば研磨布紙、研磨フィルム、研磨シート、及びスポンジ研磨材等が挙げられる。砥粒としては、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ガーネット、セライト、セリウム、及びジルコニウム等が挙げられる。砥粒の粒度（又は研磨材の番手（＃））は、研磨工程及び所望の研磨精度に応じて任意に設定することができる。
【００４２】
固定砥粒を有する研磨材としては、表面上に規則的な立体構造パターンを有しており、立体構造の中に固定砥粒が封入された研磨フィルムを使用することもできる。このような研磨フィルムとしては、例えば、住友スリーエム株式会社（品川区、東京都、日本）から入手可能な、トライザクト（登録商標）研磨材製品を挙げることができる。
【００４３】
一実施形態において、研磨キットは、研磨治具及び研磨材に加えて、研磨治具の凸面と研磨材との間に配置されるように適合した緩衝材を更に有していてもよい。
【００４４】
本開示において、緩衝材が研磨治具の凸面と研磨材との間に配置されるように適合しているとは、緩衝材が研磨治具の凸面形状に適合する形状を有しているか、又は研磨中の圧力によって研磨治具の凸面形状に適合することができる程度の形態追従性を有していることをいう。
【００４５】
研磨キットが緩衝材を有する場合、緩衝材を有しない場合と比較して、研磨中の回転軸のぶれ等をより許容することができるので、研磨中、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを含む連続領域に研磨材が接触した状態をより容易に保つことができる。
【００４６】
緩衝材としては、限定されないが、弾性材料、例えばゴム；スポンジ（フォーム）材料、例えばウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジ、メラミンスポンジ、及びゴムスポンジ等が挙げられる。研磨機能及び緩衝機能の両方を有する材料、例えば、砥粒を有するスポンジ研磨材等は、研磨材及び緩衝材を兼ねることができる。
【００４７】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本開示の一実施形態における、金属物品を説明するための模式図である。円盤状の金属物品１０はその片面中央に、同心円状に凹んだ凹面１１を有しており、凹面１１は点線Ａで示す直線を回転対称軸とする略回転対称を有する。図１（ｃ）及び（ｄ）は、本開示の一実施形態における研磨キットを説明するための模式図である。研磨キット５０は、研磨治具２０と、緩衝材３０と、研磨材４０とを有する。研磨治具２０は、金属物品の凹面１１の回転対称中心１２と周縁部１３の一部とを覆う連続領域に対して相補的な凸面２１を有する。緩衝材３０は研磨治具の凸面２１と研磨材４０との間に配置されるように適合しており、研磨材４０は研磨治具の凸面２１に対向して配置されるよう適合しており、研磨治具の凸面２１上に、緩衝材３０、及び研磨材４０がこの順に配置されている。
【００４８】
本開示の一実施形態の金属物品の製造方法は、凹面を有する金属物品の製造方法であって、金属物品の凹面は略回転対称を有し、金属物品の凹面の硬度は約ＨＶ１００〜約ＨＶ８００であり、方法は、金属物品の凹面の回転対称中心と周縁部の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面を有し、凸面のショアＡ硬度が約４５〜約８０である、研磨治具を提供することと、金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させ、研磨治具の凸面と金属物品の凹面との間に研磨材を介在させつつ、金属物品の凹面の回転対称軸周りに、金属物品、研磨治具又はそれら両方を回転させて、金属物品の凹面を研磨することとを含む。
【００４９】
金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させる際には、金属物品の凹面と研磨治具の凸面との互いに相補的な形状を対向させることができる。研磨治具の凸面と金属物品の凹面との間に研磨材を介在させる方法としては、一実施形態において、金属物品の凹面上、研磨治具の凸面上、又は研磨治具の凸面上に配置された緩衝材上のいずれかに研磨材を対向させて配置し、金属物品の凹面と研磨治具の凸面とを互いに対向させることによって、研磨治具の凸面と金属物品の凹面との間に研磨材を介在させることができる。
【００５０】
金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を互いに対向させ、研磨治具の凸面と金属物品の凹面との間に研磨材を介在させつつ、金属物品の凹面の回転対称軸周りに、金属物品、研磨治具又はそれら両方を回転させることにより、金属物品の凹面全体を研磨することができる。
【００５１】
回転速度及び回転方向は、所望の研磨力が得られれば限定されない。金属物品又は研磨治具のいずれかを回転させる場合、回転速度は一定であってもよく、又は変化してもよく、回転方向は一方向であってもよく、又は変化してもよい。金属物品及び研磨治具の両方を回転させる場合も同様であるが、ただし、終始同一方向に同一回転速度で回転させる場合を除く。
【００５２】
金属物品、研磨治具又はそれら両方の相対的な回転速度は、例えば、約１００ｒｐｍ以上、３００ｒｐｍ以上、約５００ｒｐｍ以上、約７００ｒｐｍ以上、約９００ｒｐｍ以上、約１０００ｒｐｍ以上、約１５００ｒｐｍ以上、約２０００ｒｐｍ以上、又は約２５００ｒｐｍ以上とすることができ、例えば、約１００００ｒｐｍ以下、約８０００ｒｐｍ以下、約５０００ｒｐｍ以下、又は約３０００ｒｐｍ以下とすることができる。
【００５３】
金属物品の凹面及び研磨治具の凸面を対向させる圧力は、所望の研磨力が得られれば限定されず、研磨中、圧力は一定であってもよく、又は変化させてもよい。圧力は、例えば、０．５ｋｇ／ｃｍ２以上、１．０ｋｇ／ｃｍ２以上、１．５ｋｇ／ｃｍ２以上、２．０ｋｇ／ｃｍ２以上、又は２．５ｋｇ／ｃｍ２以上とすることができ、例えば１０．０ｋｇ／ｃｍ２以下、５．０ｋｇ／ｃｍ２以下、４．０ｋｇ／ｃｍ２以下、又は３．０ｋｇ／ｃｍ２以下とすることができる。
【００５４】
いくつかの実施形態において、金属物品の製造方法及び研磨方法は、金属物品の凹面と研磨材との間に冷媒を供給することを更に含んでいてもよい。冷媒を供給する場合、研磨中に発生する摩擦熱を冷媒中に散逸させることによって金属物品表面が損傷することを低減又は防止することができるため、高い回転数及び圧力を用いることができ、更に改善された研磨効率を得ることができる。
【００５５】
一実施形態において、例えば図３に示すように、金属物品１０の凹面の回転対称軸Ａが地面に対して略水平であり、かつ金属物品１０の凹面のうち研磨治具の凸面と対向していない部分１１ａが上側、対向している部分１１ｂが下側になるように金属物品１０と研磨治具２０とを対向させ、金属物品１０の凹面のうち研磨治具２０の凸面と対向していない部分１１ａを通して、冷媒６０を金属物品１０の凹面に供給してもよい。供給された冷媒６０は、金属物品１０の凹面のうち研磨治具の凸面と対向している部分１１ｂに到達してもよい。
【００５６】
他の実施形態において、例えば図４に示すように、金属物品１０の凹面の回転対称軸Ａが地面に対して略垂直になるようにして金属物品１０と研磨治具２０とを対向させ、金属物品１０の凹面の少なくとも一部を冷媒６０に浸漬して、金属物品の凹面のうち研磨治具の凸面と対向していない部分１１ａを通して、冷媒６０を金属物品１０の凹面に供給してもよい。供給された冷媒６０は、金属物品１０の凹面のうち研磨治具の凸面と対向している部分１１ｂに到達してもよい。
【００５７】
冷媒としては、空気、水、二酸化炭素、窒素、水素、ヘリウム、アンモニア、ハロゲン化炭化水素等が挙げられる。冷媒としては、界面活性剤、例えばアルカリ性界面活性剤、及び乳化剤等の添加剤を含有する、一般に水性研削液又は研削油等として商業的に入手可能なものを使用することもできる。水性研削液及び研削油は、金属物品の冷却に加えて、金属物品の潤滑、及び防錆等に寄与することがある。遊離砥粒を含む研磨材、例えば研磨ゲル、研磨ゾル、及び研磨スラリーは、冷媒としても作用する場合がある。
【００５８】
いくつかの実施形態において金属物品の製造方法及び研磨方法は、複数の研磨工程を含んでいてもよい。当業者であれば、研磨する凹面の粗さ及び所望の研磨精度等に応じて、適切な工程数、並びにそれぞれの工程における研磨条件、例えば、研磨材の種類及び粒度等を設定することができる。
【００５９】
いくつかの実施形態において、最終研磨工程に用いる研磨材の粒度は、例えば、約９μｍ以下、約６μｍ以下、約３μｍ以下、約２μｍ以下、又は１μｍ以下とすることができる。最終研磨工程に用いる研磨材の番手は、例えば、約＃２０００以上、約＃２５００以上、約＃３０００以上、約＃４０００以上、約＃６０００以上、又は約＃８０００以上とすることができる。
【００６０】
このようにして得られる金属物品の研磨後の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３（ＩＳＯ  ４２８７：１９９７に対応）に準拠して測定することができる。金属物品の研磨後の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、例えば、約０．１０μｍ以下、約０．０９μｍ以下、約０．０８μｍ以下、約０．０７μｍ以下、又は約０．０６μｍ以下とすることができ、例えば、約０．００１μｍ以上、約０．０１μｍ以上、約０．０３μｍ以上、約０．０４μｍ以上、又は約０．０５μｍ以上とすることができる。
【００６１】
得られる金属物品の研磨後の凹面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３（ＩＳＯ  ４２８７：１９９７に対応）に準拠して測定することができる。金属物品の研磨後の凹面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば、約０．０１０μｍ以下、約０．００９μｍ以下、約０．００８μｍ以下、又は約０．００７μｍ以下とすることができ、例えば、約０．０００１μｍ以上、約０．００１μｍ以上、約０．００５μｍ以上、又は約０．００６μｍ以上とすることができる。
【００６２】
金属物品の研磨後の凹面の外観は鏡面であってもよい。「鏡面」とは、技術分野により異なり、例えば、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が約０．１０μｍ以下であり、算術平均粗さ（Ｒａ）が約０．０１０μｍ以下である面をいう。
【実施例】
【００６３】
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態をより具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施形態及び図面に限定されるものではない。
【００６４】
《材料》
本実施例で使用した金属物品、研磨治具の材料、研磨材等を以下の表１にまとめる。
【００６５】
【表１】
2016030322.tif 000003
【００６６】
金属物品：耐熱鋼（ＳＵＨ）製の円盤状の金属プレートを使用した。金属プレートは直径３０ｍｍであり、片面中央に直径２０ｍｍの凹面を有するものであった。金属プレートの凹面は、図１（ａ）及び（ｂ）に模式的に示すように、同心円状に凹んだ形状であり、点線Ａで示す直線を回転対称軸とする略回転対称を有する。凹面の回転対称中心１３における凹面の深さは２ｍｍである。研磨前に金属プレートを焼き入れして、表面に酸化皮膜（黒皮）を形成した。研磨対象領域は、直径２０ｍｍの凹面を含む直径３０ｍｍの円形の面全体である。
【００６７】
研磨材：表１に示す研磨材を使用した。３Ｍ（登録商標）マイクロフィニッシングフィルム３７２Ｌは、厚さ７５μｍのポリエステルフィルムの表面上に、固定砥粒としての酸化アルミニウムがコーティングされた研磨フィルムである。トライザクト（登録商標）ダイヤモンドラッピングフィルム６６２ＸＡ  ２ＭＩＣ（以下、ＴＤＬＦ２）は、表面上にピッチ２μｍの立体構造パターンを有しており、立体構造の中に固定砥粒としてのダイヤモンド研磨粒子が封入された研磨フィルムである。
【００６８】
《例１》
例１で使用した金属プレートの研磨前の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は１２．２４μｍであり、算術平均粗さ（Ｒａ）は２．４５１μｍであり、ビッカーズ硬度はＨＶ３００〜ＨＶ５００の範囲であった。
【００６９】
金属プレートの研磨対象領域全体（直径２０ｍｍの凹面を含む直径３０ｍｍの円形の面全体）を、未硬化状態のＥＳＰＥ（登録商標）インプリント（登録商標）３ヘビーボディ（以下、ＥＳＰＥ（登録商標））に押圧することによって、ＥＳＰＥ（登録商標）を金属プレートの研磨対象領域全体の形状に適合させた。ＥＳＰＥ（登録商標）を硬化させ、金属プレートの凹面を含む研磨対象領域全体に対して相補的な形状の凸面を有する、硬化したＥＳＰＥ（登録商標）を作成した。
【００７０】
硬化したＥＳＰＥ（登録商標）を、凸面の中心（金属物品の凹面の回転対称中心に対応する点）から１〜２ｍｍ離れた弦で切断し、切断されたより小さい側を除去することによって、研磨治具を作成した。図１（ｃ）及び（ｄ）に模式的に示すように、研磨治具は、金属プレート１０の凹面１１の回転対称中心１２と周縁部１３の一部とを覆う連続領域に対して相補的な形状の凸面２１を有するものであった。凸面２１の面積は、金属プレート１０の凹面１１全体の５０％を僅かに超える面積であった。研磨治具２０の凸面２１のショアＡ硬度は７５であった。
【００７１】
図１（ｃ）に模式的に示すように、研磨治具２０の凸面２１上に、緩衝材３０としての厚さ２ｍｍのスポンジ、及び研磨材４０としての３Ｍ（登録商標）マイクロフィニッシングフィルム３７２Ｌ８０μｍ（以下、ＭＦＦ８０）をこの順に配置して、研磨キット５０を提供した。図４に模式的に示すように、金属プレートの凹面１１及び研磨治具の凸面２１の互いに相補的な形状を対向させ、研磨治具の凸面２１と金属プレートの凹面１１との間に、スポンジ及びＭＦＦ８０を、１０ｋｇの荷重（圧力約２．８ｋｇ／ｃｍ２）で保持した。金属プレートの凹面１１の回転対称軸Ａが地面に対して略垂直となり、かつ研磨治具が下側、金属物品が上側となるようにした。
【００７２】
容器に溜めた冷媒６０としての５％のシムテック５００を含む水に、金属プレートの凹面１１を含浸することによって、金属プレートの凹面１１のうち研磨治具の凸面２１と対向していない部分１１ａを通して冷媒６０を金属プレートの凹面に供給しつつ、金属プレートの凹面の回転対称軸Ａ周りに、金属プレートを２６７０ｒｐｍで一方向に回転させて、研磨対称領域を５０秒間研磨した。研磨中、冷媒は、金属プレートの凹面を冷却しつつ、研磨くずを洗い流すことができた。
【００７３】
ＭＦＦ８０による５０秒間の研磨の後、下記表２に示すように研磨材及び研磨時間を変化させ、ＭＦＦ６０で７秒間、ＭＦＦ３０で１４秒間、ＭＦＦ１５で１４秒間、及びＴＤＬＦ２で３秒間、同様にして金属プレートを研磨した。
【００７４】
例１における金属プレートの研磨後の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）を、表２、並びに図５及び６に示す。例１では、ＴＤＬＦ２で３秒間研磨した後、金属プレートの凹面の外観は、黒い酸化皮膜がとれて鏡面になっていた。例１の金属プレートの研磨後の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は０．０８μｍであり、算術平均粗さ（Ｒａ）は０．００８μｍであった。
【００７５】
【表２】
2016030322.tif 000004
【００７６】
《例２》
例２で使用した金属プレートの研磨前の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は１２．２４μｍ、算術平均粗さ（Ｒａ）は２．４５１μｍであり、ビッカーズ硬度はＨＶ３００〜ＨＶ５００の範囲であった。研磨材及び研磨工程を表２のように変更したことを除いて、例１と同様にして金属プレートを研磨した。結果を表２に示す。
【００７７】
《比較例１》
比較例１で使用した金属プレートの研磨前の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は１２．２４μｍ、算術平均粗さ（Ｒａ）は２．４５１μｍであり、ビッカーズ硬度はＨＶ３００〜ＨＶ５００の範囲であった。本開示の研磨治具を使用する代わりに、厚さ１．０ｍｍの三枚の円盤状ウレタンシート：それぞれ、直径３５．０ｍｍ、２０．０ｍｍ、及び５．０ｍｍを、小さいものから順に金属プレートの凹面に対向させたことを除いて、例１と同様の手順で金属プレートを研磨した。結果を表２に示す。比較例１では、金属プレートの研磨後の凹面は不均一であった。
【００７８】
《比較例２》
比較例２で使用した金属プレートの研磨前の凹面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は１２．２４μｍ、算術平均粗さ（Ｒａ）は２．４５１μｍであり、ビッカーズ硬度はＨＶ３００〜ＨＶ５００の範囲であった。研磨治具の一部を切除することなく、金属プレートの凹面全体を含む研磨対象領域全体に対して相補的な形状の凸面を有する研磨治具を使用したことを除いて、例１と同様の手順で金属プレートを研磨した。結果を表２に示す。比較例２では、研磨中、摩擦熱が多く発生した。
【符号の説明】
【００７９】
１０    金属物品（金属プレート）
１１    金属物品の凹面
１１ａ    金属物品の凹面のうち研磨治具の凸面に対向していない部分
１１ｂ    金属物品の凹面のうち研磨治具の凸面に対向している部分
１２    回転対称中心
１３    凹面の周縁部
２０    研磨治具
２１    研磨治具の凸面
３０    緩衝材
４０    研磨材
５０    研磨キット
６０    冷媒
Ａ    回転対称軸
【図１】
2016030322.tif 000005
【図２】
2016030322.tif 000006
【図３】
2016030322.tif 000007
【図４】
2016030322.tif 000008
【図５】
2016030322.tif 000009
【図６】
2016030322.tif 000010