JPH0822502B2 - 金属表面仕上げ方法 - Google Patents
金属表面仕上げ方法Info
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- JPH0822502B2 JPH0822502B2 JP63192191A JP19219188A JPH0822502B2 JP H0822502 B2 JPH0822502 B2 JP H0822502B2 JP 63192191 A JP63192191 A JP 63192191A JP 19219188 A JP19219188 A JP 19219188A JP H0822502 B2 JPH0822502 B2 JP H0822502B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F3/00—Brightening metals by chemical means
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 金属表面を仕上げるための物理化学的方法がミショウ
ド（Michaud）等のアメリカ合衆国特許第4491500号に記
載および請求されており、前記方法は金属表面上におけ
る比較的柔らかいコーティングの形成、物理的除去およ
び連続的な修復を含む。機械的作用、好ましくは振動マ
ス仕上げ装置により高い点を平らにし、そして非常にな
めらかなかつ仕上げられた表面が比較的短い時間内に最
終的に製造される。
ド（Michaud）等のアメリカ合衆国特許第4491500号に記
載および請求されており、前記方法は金属表面上におけ
る比較的柔らかいコーティングの形成、物理的除去およ
び連続的な修復を含む。機械的作用、好ましくは振動マ
ス仕上げ装置により高い点を平らにし、そして非常にな
めらかなかつ仕上げられた表面が比較的短い時間内に最
終的に製造される。
前記特許権者等は、パートオン−パート技術（なんら
研磨媒体のごときものを使わず目的物同士の摩擦だけで
マス仕上げ作業を行なう技術）を用いるかまたは研磨マ
ス仕上げ媒体を混合することによって前記方法が成し遂
げられるということを教示している。前記研磨マス仕上
げ媒体とは例えば水晶、ミカゲイシ、酸化アルミニウ
ム、酸化鉄および炭化珪素であり、それらは磁器、プラ
スチック等のマトリックス内に保持されていてもよいこ
とも教示している。その特許に記載されているように、
前記方法の有効性は表面の凹凸を選択的に除去すること
に明らかに起因し、前記除去は金属をより柔らかい形態
へ化学的に変換させることによって容易になされてき
た。
研磨媒体のごときものを使わず目的物同士の摩擦だけで
マス仕上げ作業を行なう技術）を用いるかまたは研磨マ
ス仕上げ媒体を混合することによって前記方法が成し遂
げられるということを教示している。前記研磨マス仕上
げ媒体とは例えば水晶、ミカゲイシ、酸化アルミニウ
ム、酸化鉄および炭化珪素であり、それらは磁器、プラ
スチック等のマトリックス内に保持されていてもよいこ
とも教示している。その特許に記載されているように、
前記方法の有効性は表面の凹凸を選択的に除去すること
に明らかに起因し、前記除去は金属をより柔らかい形態
へ化学的に変換させることによって容易になされてき
た。
ミショウド等の方法はほとんど効果的で満足ゆくもの
ではあるが、より高速での製造および製造品の最終表面
の質の改善を実現することが当業界における価値ある進
歩となることは自明ある。さらにもし前記の利点が、実
施するのにより経済的、容易かつ環境上魅力的な方法に
よって達成されるとしたら、このことは、もちろん、特
に価値ある前進であろう。
ではあるが、より高速での製造および製造品の最終表面
の質の改善を実現することが当業界における価値ある進
歩となることは自明ある。さらにもし前記の利点が、実
施するのにより経済的、容易かつ環境上魅力的な方法に
よって達成されるとしたら、このことは、もちろん、特
に価値ある前進であろう。
金属表面の最終仕上げを達成するためにはミショウド
等の方法を磨き仕上げ段階で最終仕上げすることが一般
的に望ましく、前記磨き仕上げ段階はいわゆる磨き仕上
げ媒体と金属に対して不活性なアルカリ石けん溶液とを
充填したマス仕上げユニット内での部材の処理によって
なしとげられてもよい。前記磨き仕上げ媒体は、典型的
には、堅く高密度な、非研磨性凝集塊に融合した好物酸
化物粒子で構成され、金属部材を磨き仕上げするのに鋼
鉄球を用いることが一般に知られている。
等の方法を磨き仕上げ段階で最終仕上げすることが一般
的に望ましく、前記磨き仕上げ段階はいわゆる磨き仕上
げ媒体と金属に対して不活性なアルカリ石けん溶液とを
充填したマス仕上げユニット内での部材の処理によって
なしとげられてもよい。前記磨き仕上げ媒体は、典型的
には、堅く高密度な、非研磨性凝集塊に融合した好物酸
化物粒子で構成され、金属部材を磨き仕上げするのに鋼
鉄球を用いることが一般に知られている。
以前は、最初に研磨媒体（例えば、作業を化学的に促
進させるときは研磨粒子を約20〜40％充填させたグリッ
ト（grit）充填セラミック）を含む振動ボウル内でワー
クピース（要仕上品）を処理し、次に磨き仕上げ媒体で
充填された第２のボウルへ前記処理ワークピースを移し
変えることが標準の処理法であった。しかしながら前記
処理法は明らかに不便で、時間がかかりかつ費用もかか
る方法である。ミショウド等によって記載された方法
は、ワークピースを第２のボウルへ移し変えることな
く、比較的攻撃的でない（nonaggressiv）研削媒体（例
えば、研磨用グリットを10〜15％含むセラミック）を用
いることによって、磨かれたパーツを製造することがで
きる。かかる手順においては、装置を運転させながら最
初の表面浄化段階は反応溶液を用いて該パーツ上に変換
被膜（conversion coating）を生じせしめ、次に、洗浄
段階それから磨き仕上げ用石けん水溶液を流す。
進させるときは研磨粒子を約20〜40％充填させたグリッ
ト（grit）充填セラミック）を含む振動ボウル内でワー
クピース（要仕上品）を処理し、次に磨き仕上げ媒体で
充填された第２のボウルへ前記処理ワークピースを移し
変えることが標準の処理法であった。しかしながら前記
処理法は明らかに不便で、時間がかかりかつ費用もかか
る方法である。ミショウド等によって記載された方法
は、ワークピースを第２のボウルへ移し変えることな
く、比較的攻撃的でない（nonaggressiv）研削媒体（例
えば、研磨用グリットを10〜15％含むセラミック）を用
いることによって、磨かれたパーツを製造することがで
きる。かかる手順においては、装置を運転させながら最
初の表面浄化段階は反応溶液を用いて該パーツ上に変換
被膜（conversion coating）を生じせしめ、次に、洗浄
段階それから磨き仕上げ用石けん水溶液を流す。
研磨媒体が金属表面をひっかくという特徴を有するた
め、前記のような方法は、非常に有利ではあるが、金属
表面の最終仕上げ（例えば鏡のような輝き）を生じない
かもしれない。また、効果的であるためには、かかる媒
体のグリット粒子は割れつづけて、新しい鋭利なエッジ
を提供して研削作用を達成しなければならない。それ
故、環境上の理由からこの方法に用いられる溶液を処理
して、セラミック母体から摩擦によってはずれた粉状の
残余物および粒子を除去すると同時に、前記のようにし
て生じた粒子を除去しなければならない。
め、前記のような方法は、非常に有利ではあるが、金属
表面の最終仕上げ（例えば鏡のような輝き）を生じない
かもしれない。また、効果的であるためには、かかる媒
体のグリット粒子は割れつづけて、新しい鋭利なエッジ
を提供して研削作用を達成しなければならない。それ
故、環境上の理由からこの方法に用いられる溶液を処理
して、セラミック母体から摩擦によってはずれた粉状の
残余物および粒子を除去すると同時に、前記のようにし
て生じた粒子を除去しなければならない。
従って、本発明の広汎な目的は物理化学的な仕上げ技
術を用いて金属表面を仕上げるための、新規でかつ高度
に効果的な方法を提供することである。
術を用いて金属表面を仕上げるための、新規でかつ高度
に効果的な方法を提供することである。
本発明のより特定の目的は、従来、類似の手段によっ
て達成されていた速度より速い速度で高い表面仕上げを
達成できる方法を提供することである。
て達成されていた速度より速い速度で高い表面仕上げを
達成できる方法を提供することである。
本発明の他の目的は、前記の特徴および利点を有し、
さらにまた同種の先行方法より経済的かつ容易になしと
げることができ、環境状の利点も供する方法を提供する
ことである。
さらにまた同種の先行方法より経済的かつ容易になしと
げることができ、環境状の利点も供する方法を提供する
ことである。
さらに他の特定目的は、比較的荒い金属表面を１段階
で、すなわち一つの媒体を用いかつパーツの移し変えを
せずに、鏡面状態にまで待って行くことができる新規な
物理化学的方法を提供することである。
で、すなわち一つの媒体を用いかつパーツの移し変えを
せずに、鏡面状態にまで待って行くことができる新規な
物理化学的方法を提供することである。
［本発明の要約］ 本発明の、前記のおよび関連の目的は以下の表面仕上
げ方法を提供することによって達成され、その方法とは
比較的粗い金属表面を有する多量の対象物を含む部材の
集団および前記金属表面をより柔らかい形態に変換させ
得る溶液をマス仕上げユニット（mass finishing uni
t）の容器の導入しさらに急速に容器内で撹拌して、前
記部材間に相対運動を生じさせかつ前記金属表面を該溶
液で連続的に濡れた状態に維持して、露出金属のすべて
を変換するものである。多量の比較的非研磨性の固体媒
体が含まれるが、その量およびサイズは、撹拌状態下で
該媒体間におよび該対象物に対して相対すべり運動が促
進されるようなものである。前記媒体は凝集塊に融合さ
れかつ実質的に離ればなれの研磨粒子を含まない酸化物
粒子混合物から成るもので、該凝集塊は、無酸素基準
で、約60〜80重量％のアルミニウムおよび約５〜30重量
％のシリコンを含む。該凝集塊の密度は少なくとも約2.
75g/cm3（g/cc）であり、ダイアモンドピラミッド硬度
（DPH:diamond pyramid hardness）の平均値は少なくと
も約845である。量的に言うと、該媒体のかさ密度は少
なくとも約1.70g/cm3である。
げ方法を提供することによって達成され、その方法とは
比較的粗い金属表面を有する多量の対象物を含む部材の
集団および前記金属表面をより柔らかい形態に変換させ
得る溶液をマス仕上げユニット（mass finishing uni
t）の容器の導入しさらに急速に容器内で撹拌して、前
記部材間に相対運動を生じさせかつ前記金属表面を該溶
液で連続的に濡れた状態に維持して、露出金属のすべて
を変換するものである。多量の比較的非研磨性の固体媒
体が含まれるが、その量およびサイズは、撹拌状態下で
該媒体間におよび該対象物に対して相対すべり運動が促
進されるようなものである。前記媒体は凝集塊に融合さ
れかつ実質的に離ればなれの研磨粒子を含まない酸化物
粒子混合物から成るもので、該凝集塊は、無酸素基準
で、約60〜80重量％のアルミニウムおよび約５〜30重量
％のシリコンを含む。該凝集塊の密度は少なくとも約2.
75g/cm3（g/cc）であり、ダイアモンドピラミッド硬度
（DPH:diamond pyramid hardness）の平均値は少なくと
も約845である。量的に言うと、該媒体のかさ密度は少
なくとも約1.70g/cm3である。
一つの好ましい実施態様において、媒体を構成する前
記凝集塊は無酸素基準でアルミニウム約76〜78重量％、
ケイ素約10〜12重量％、鉄約５〜９重量％チタン約４〜
６重量％を必須成分として含む。これの代りに、該凝集
塊は同じ基準で表わしてアルミニウム約63〜67重量％、
ケイ素26〜36重量％、ナトリウム約２〜４重量％、カリ
ウム約１〜２重量％およびリン約0.5〜0.8重量％を必須
成分としてもよい。別の形態においては、前記の構成成
分はアルミニウム約62〜73重量％、ケイ素約７〜４重量
％、マンガン約10〜25重量％およびナトリウム１〜４重
量％でもよい。このように規定された範囲内で、本発明
の良好な効果が得られる。
記凝集塊は無酸素基準でアルミニウム約76〜78重量％、
ケイ素約10〜12重量％、鉄約５〜９重量％チタン約４〜
６重量％を必須成分として含む。これの代りに、該凝集
塊は同じ基準で表わしてアルミニウム約63〜67重量％、
ケイ素26〜36重量％、ナトリウム約２〜４重量％、カリ
ウム約１〜２重量％およびリン約0.5〜0.8重量％を必須
成分としてもよい。別の形態においては、前記の構成成
分はアルミニウム約62〜73重量％、ケイ素約７〜４重量
％、マンガン約10〜25重量％およびナトリウム１〜４重
量％でもよい。このように規定された範囲内で、本発明
の良好な効果が得られる。
最も望ましくは、凝集塊を構成する酸化物粒子の直径
は約25μｍを超えないものであって、普通は、実質的に
全ての酸化物粒子の直径が少なくとも１μｍであればよ
い。前記の塊の密度は通常、約3.5g/cm3より小さく、そ
のダイヤモンドピラミッド硬度値は約1200より小さく、
該媒体のかさ密度は約2.5g/cm3より小さいものである。
は約25μｍを超えないものであって、普通は、実質的に
全ての酸化物粒子の直径が少なくとも１μｍであればよ
い。前記の塊の密度は通常、約3.5g/cm3より小さく、そ
のダイヤモンドピラミッド硬度値は約1200より小さく、
該媒体のかさ密度は約2.5g/cm3より小さいものである。
該媒体の組成は一般に、本発明の方法における該媒体
の撹拌によって起こる平均重量の減少が１時間あたり約
0.1％を超えないものであり、また該媒体は鋭利なエッ
ジが実質的に無い状態を保つものである。いくつかの例
において酸化物粒を凝集塊に変換するための前記粒子の
融合は減圧下で加熱して昇温させることによって成し遂
げられ、そのさいの温度は典型的には約1175℃である。
の撹拌によって起こる平均重量の減少が１時間あたり約
0.1％を超えないものであり、また該媒体は鋭利なエッ
ジが実質的に無い状態を保つものである。いくつかの例
において酸化物粒を凝集塊に変換するための前記粒子の
融合は減圧下で加熱して昇温させることによって成し遂
げられ、そのさいの温度は典型的には約1175℃である。
前記方法で用いられる金属表面変換用溶液の活性成分
は、シュウ酸塩ラジカルを含むと有利であり、濃度は約
0.125〜0.65g・mol/（11.0025〜57.2127g/）である
ことが好ましい。前記溶液はまたリン酸塩ラジカル約0.
05〜0.15g・mol/（4.7486〜14.2457g/）、少なくと
も硝酸塩ラジカル約0.004g・mol/（0.248g/）およ
びペルオキシ基約0.001〜0.05g・mol/（0.0320〜1.60
g/）を含んでもよい。シュウ酸塩ラジカル、硝酸塩ラ
ジカルおよびペルオキシ基は、それぞれ、シュウ酸、硝
酸ナトリウム、および過酸化水素かまたは過硫酸ナトリ
ウムから提供される。このように規定された濃度範囲内
で、本発明の良好な効果が得られる。
は、シュウ酸塩ラジカルを含むと有利であり、濃度は約
0.125〜0.65g・mol/（11.0025〜57.2127g/）である
ことが好ましい。前記溶液はまたリン酸塩ラジカル約0.
05〜0.15g・mol/（4.7486〜14.2457g/）、少なくと
も硝酸塩ラジカル約0.004g・mol/（0.248g/）およ
びペルオキシ基約0.001〜0.05g・mol/（0.0320〜1.60
g/）を含んでもよい。シュウ酸塩ラジカル、硝酸塩ラ
ジカルおよびペルオキシ基は、それぞれ、シュウ酸、硝
酸ナトリウム、および過酸化水素かまたは過硫酸ナトリ
ウムから提供される。このように規定された濃度範囲内
で、本発明の良好な効果が得られる。
振動マス仕上げユニット内で本発明方法が実施される
時、振動マス仕上げユニットは２〜4mmの振幅で有利に
作業される。目的物対媒体の体積比は広い範囲で変化さ
せることができるが、たいていの場合は約0.1〜3:1であ
る。典型的に、目的物の金属表面の算術平均粗度（Ra）
値は少なくとも約100であり、該金属表面は本方法によ
って、粗度値がもっとも望ましくは約２以下の実質的に
波状の無い状態にまで仕上げられるものである。算術平
均粗度は粗度断面（プロファイル）の平均線からのずれ
の算術平均を表わし、本明細書中および添付した特許請
求の範囲中で用いられているように、Raはマイクロイン
チで表わされている。一般に、本方法は約10時間未満を
必要とし、好ましい実施態様において最終表面品質は７
時間以下で達成されるものである。
時、振動マス仕上げユニットは２〜4mmの振幅で有利に
作業される。目的物対媒体の体積比は広い範囲で変化さ
せることができるが、たいていの場合は約0.1〜3:1であ
る。典型的に、目的物の金属表面の算術平均粗度（Ra）
値は少なくとも約100であり、該金属表面は本方法によ
って、粗度値がもっとも望ましくは約２以下の実質的に
波状の無い状態にまで仕上げられるものである。算術平
均粗度は粗度断面（プロファイル）の平均線からのずれ
の算術平均を表わし、本明細書中および添付した特許請
求の範囲中で用いられているように、Raはマイクロイン
チで表わされている。一般に、本方法は約10時間未満を
必要とし、好ましい実施態様において最終表面品質は７
時間以下で達成されるものである。
［実施例］ 以下の実施例は本発明の有効性の例である。
実施例１ シュウ酸80重量％（0.533g・mol/）、トリポリリン
酸ナトリウム19.9重量％（0.0975g・mol/）およびラ
ウリルスルホン酸ナトリウム0.1重量％の混合物を60g/
の濃度となるように水に添加し、溶解して水溶液を調
整する。約280の容量の振動マス仕上げユニットのボ
ウルを固形媒体および5.1cm×7.6cm×1.3cmの大きさの
長方形鋼鉄製ブロックで、ブロック：媒体比が約1:3と
なるように実質的に満たす。前記のブロックは焼入れ高
炭素鋼からなるものであり、「Ｐ−５」ホメル試験機
（Hommel Tester）で測定したところ、算術平均表面粗
度値は約110〜120であり、ロックウェル「Ｃ」値は45で
ある。４種の異なる組成の媒体を使用し、それぞれの鋭
利なエッジを除去する必要があるので、それぞれをあら
かじめ所望の状態にしておく。
酸ナトリウム19.9重量％（0.0975g・mol/）およびラ
ウリルスルホン酸ナトリウム0.1重量％の混合物を60g/
の濃度となるように水に添加し、溶解して水溶液を調
整する。約280の容量の振動マス仕上げユニットのボ
ウルを固形媒体および5.1cm×7.6cm×1.3cmの大きさの
長方形鋼鉄製ブロックで、ブロック：媒体比が約1:3と
なるように実質的に満たす。前記のブロックは焼入れ高
炭素鋼からなるものであり、「Ｐ−５」ホメル試験機
（Hommel Tester）で測定したところ、算術平均表面粗
度値は約110〜120であり、ロックウェル「Ｃ」値は45で
ある。４種の異なる組成の媒体を使用し、それぞれの鋭
利なエッジを除去する必要があるので、それぞれをあら
かじめ所望の状態にしておく。
媒体「Ａ」はアングルカットされたシリンダー状の、
２種類の標準的な研磨用セラミック物質の混合物であ
り、これらのシリンダーには粒子の大きさが約65〜80ミ
クロンの酸化アルミニウムグリットが充填されている。
前記媒体容積の約半分は、グリット充填物を20％含みか
つ密度2.4g/ccである、直径約1cmかつ長さ約1.6cmのシ
リンダーから成り、該媒体容積の残りは、グリット充填
物が30％で密度約2.5g/ccであり、直径物1.3cmかつ長さ
約1.9cmのシリンダーから成る。前記の混合された媒体
は嵩密度が約1.6g/ccであり、平均ダイアモンドピラミ
ッド硬度（DPH）値が780で（ここに報告されているよう
に、すべてのDPH値は、1000gの負荷を用いてASTM法Ｅ−
384で規定されたもので、３回の表示の平均値であ
る）。組成においては、前記媒体成分は酸化物の混合物
からなり、以下の諸成分を包含する。それら成分のおお
よその重量％（無酸素基準）を括弧内に示す。
２種類の標準的な研磨用セラミック物質の混合物であ
り、これらのシリンダーには粒子の大きさが約65〜80ミ
クロンの酸化アルミニウムグリットが充填されている。
前記媒体容積の約半分は、グリット充填物を20％含みか
つ密度2.4g/ccである、直径約1cmかつ長さ約1.6cmのシ
リンダーから成り、該媒体容積の残りは、グリット充填
物が30％で密度約2.5g/ccであり、直径物1.3cmかつ長さ
約1.9cmのシリンダーから成る。前記の混合された媒体
は嵩密度が約1.6g/ccであり、平均ダイアモンドピラミ
ッド硬度（DPH）値が780で（ここに報告されているよう
に、すべてのDPH値は、1000gの負荷を用いてASTM法Ｅ−
384で規定されたもので、３回の表示の平均値であ
る）。組成においては、前記媒体成分は酸化物の混合物
からなり、以下の諸成分を包含する。それら成分のおお
よその重量％（無酸素基準）を括弧内に示す。
シリコン（51）、アルミニウム（36）、マグネシウム
（３）、カルシウム（３）、チタン（２）、カリウム
（２）、鉄（15）およびナトリウム（1.5）。
（３）、カルシウム（３）、チタン（２）、カリウム
（２）、鉄（15）およびナトリウム（1.5）。
以下に示される「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｄ」の各媒体
は凝集塊に融合された、酸化物粒子の混合物であり、３
種類の媒体すべてにおいて、その粒子サイズは直径が約
１〜25μｍの範囲であり、かつそれらは分離した研磨粒
子を実質的に含まない（すなわち、例えばアルミナおよ
びシリカのようなグリット粒子は約50μｍあるいはそれ
より大きい大きさである。
は凝集塊に融合された、酸化物粒子の混合物であり、３
種類の媒体すべてにおいて、その粒子サイズは直径が約
１〜25μｍの範囲であり、かつそれらは分離した研磨粒
子を実質的に含まない（すなわち、例えばアルミナおよ
びシリカのようなグリット粒子は約50μｍあるいはそれ
より大きい大きさである。
組成においては、媒体Ｂは以下の諸成分（今回、およ
びそれ以降、そのおおよその重量％を再び括弧内に示
す）を含む（無酸素基準）、すなわちアルミニウム（6
5）、シリコン（28）、ナトリウム（３）、カリウム
（２）、カルシウム（1.5）およびリン（0.5）。前記媒
体Ｂの諸成分はシリンダー状であり、直径約1.3cmかつ
長さ約1.9cmの大きさであり、かつそれらは約2.75g/cc
の密度を有する。該成分の集塊は平均DPHが約890を示し
かつ嵩密度は約1.72g/ccである。
びそれ以降、そのおおよその重量％を再び括弧内に示
す）を含む（無酸素基準）、すなわちアルミニウム（6
5）、シリコン（28）、ナトリウム（３）、カリウム
（２）、カルシウム（1.5）およびリン（0.5）。前記媒
体Ｂの諸成分はシリンダー状であり、直径約1.3cmかつ
長さ約1.9cmの大きさであり、かつそれらは約2.75g/cc
の密度を有する。該成分の集塊は平均DPHが約890を示し
かつ嵩密度は約1.72g/ccである。
媒体Ｃは磨き仕上げ用媒体として市販されているもの
であり、かつその組成はアルミヌム（69）、マンガン
（16）、シリコン（12）およびナトリウム（２）、その
残部は１％未満の濃度のカルシウム、カリウムおよび塩
素から成る（前記同様おおよその値で無酸素基準）もの
で、それらの粒子は約１〜11μｍの大きさであり、かつ
小板状および棒状の形状の混合されたものである。前記
媒体の諸成分は直径約0.8cmかつ長さ約1.6cmであり、そ
れらは密度が約3.08g/ccであり、かつそれらの成分の集
塊はDPHが約890を示し、かつ嵩密度が約1.9g/ccであ
る。
であり、かつその組成はアルミヌム（69）、マンガン
（16）、シリコン（12）およびナトリウム（２）、その
残部は１％未満の濃度のカルシウム、カリウムおよび塩
素から成る（前記同様おおよその値で無酸素基準）もの
で、それらの粒子は約１〜11μｍの大きさであり、かつ
小板状および棒状の形状の混合されたものである。前記
媒体の諸成分は直径約0.8cmかつ長さ約1.6cmであり、そ
れらは密度が約3.08g/ccであり、かつそれらの成分の集
塊はDPHが約890を示し、かつ嵩密度が約1.9g/ccであ
る。
媒体Ｄもまた磨き仕上げ用媒体として市販のものであ
り、かつ公称上または無酸素基準で、アルミニウム（7
7）、シリコン（11）、鉄（７）およびチタン（５）か
ら成り、粒子の最大の大きさは約１〜25μｍであり、か
つ小板状および粒状の形状の混合されたものである。そ
のシリンダー状成分は、直径が約1.3cmで、長さはそれ
らのうちの半分が約0.8cm、残りの半分が約2.2cmの大き
さである。その成分は密度が約3.3g/ccであり、それら
成分の塊は嵩密度が約2.3g/ccかつDPHが約1130である。
り、かつ公称上または無酸素基準で、アルミニウム（7
7）、シリコン（11）、鉄（７）およびチタン（５）か
ら成り、粒子の最大の大きさは約１〜25μｍであり、か
つ小板状および粒状の形状の混合されたものである。そ
のシリンダー状成分は、直径が約1.3cmで、長さはそれ
らのうちの半分が約0.8cm、残りの半分が約2.2cmの大き
さである。その成分は密度が約3.3g/ccであり、それら
成分の塊は嵩密度が約2.3g/ccかつDPHが約1130である。
前記振動仕上げユニットを毎分約1,300回転で振幅を4
mmにセットして作動する。前記溶液を室温で、約11/h
rの速度で貫流法（すなわち、新しい溶液を連続的に導
入し、かつその使用済溶液を連続的に排出して捨てる）
により加える。装備の操作により、その溶液の温度を約
35℃に増加させるに充分な熱を発生させる。
mmにセットして作動する。前記溶液を室温で、約11/h
rの速度で貫流法（すなわち、新しい溶液を連続的に導
入し、かつその使用済溶液を連続的に排出して捨てる）
により加える。装備の操作により、その溶液の温度を約
35℃に増加させるに充分な熱を発生させる。
以下の第１表に、先に述べた数種の媒体を用いて行な
われた操業の結果を述べる。その表における「時間」の
記載（hrで表わされている）は、「Ra」欄に示される対
応する最終算術平均粗度値を生ずるのに要する作動期間
を示し、その粗度を測定するために、前記ボウルから約
１時間間隔でサンプルを取り出し、実質的な改善が認め
られなくなった時を前記「最終」Ra値が達成されたもの
とみなす。その後、前記ボールは流水で洗浄されかつ前
記と同一流量で、前記化学的に金属表面を変換する溶液
の代わりに磨き仕上げ用溶液（１％アルカリ石けん水溶
液）を用いてさらに１時間作動させる。表面仕上げの最
終的レベルは「評価」値で示される。その値は、その金
属ワークピース表面に垂直に保たれた、ライニングを施
したシート（lined sheet）を使用して行なった、１〜
５段階の主観的な評価に基づくものである。自明である
が、「１」の値は鏡面輝度を示しかつ「５」の値は完全
な無反射性を示し、「３」はいくらか反射するが線がか
すんだかつ凹凸のある輪郭を有することを示し、「２」
および「４」の評価は中間の状態を示す。摩損データ
は、操業中に生じた媒体の毎時間の平均の百分率重量損
失を示す。
われた操業の結果を述べる。その表における「時間」の
記載（hrで表わされている）は、「Ra」欄に示される対
応する最終算術平均粗度値を生ずるのに要する作動期間
を示し、その粗度を測定するために、前記ボウルから約
１時間間隔でサンプルを取り出し、実質的な改善が認め
られなくなった時を前記「最終」Ra値が達成されたもの
とみなす。その後、前記ボールは流水で洗浄されかつ前
記と同一流量で、前記化学的に金属表面を変換する溶液
の代わりに磨き仕上げ用溶液（１％アルカリ石けん水溶
液）を用いてさらに１時間作動させる。表面仕上げの最
終的レベルは「評価」値で示される。その値は、その金
属ワークピース表面に垂直に保たれた、ライニングを施
したシート（lined sheet）を使用して行なった、１〜
５段階の主観的な評価に基づくものである。自明である
が、「１」の値は鏡面輝度を示しかつ「５」の値は完全
な無反射性を示し、「３」はいくらか反射するが線がか
すんだかつ凹凸のある輪郭を有することを示し、「２」
および「４」の評価は中間の状態を示す。摩損データ
は、操業中に生じた媒体の毎時間の平均の百分率重量損
失を示す。
第１表 媒体 時間 Ra 評価 摩損 （hr） Ａ 14 ４〜５ ４ 0.17 Ｂ 10 ３〜４ ２ 0.10 Ｃ 16 ３〜４ ２ 0.10 Ｄ 7 １〜２ １ 0.06 前記の表中のデータは、媒体Ｄが、実際上の問題とし
て、非常に短期間にかつ非常に低い媒体摩損速度で、媒
体中の前記ブロックに高く清浄化された表面を生じさせ
るということを示し、実際に、長期の試験において、こ
の媒体を用いると毎時0.015％程度の低い平均摩損速度
が実現される。媒体Ｂを用いて達成された結果は、上記
程印象的ではないが、それでも大いに好ましいものであ
る。研磨媒体Ａは媒体Ｃより高速度で最終仕上げを達成
するが、その最終的な表面の質が明らかに劣っておりか
つその媒体摩耗損失が実質的により大きいということが
認められる。
て、非常に短期間にかつ非常に低い媒体摩損速度で、媒
体中の前記ブロックに高く清浄化された表面を生じさせ
るということを示し、実際に、長期の試験において、こ
の媒体を用いると毎時0.015％程度の低い平均摩損速度
が実現される。媒体Ｂを用いて達成された結果は、上記
程印象的ではないが、それでも大いに好ましいものであ
る。研磨媒体Ａは媒体Ｃより高速度で最終仕上げを達成
するが、その最終的な表面の質が明らかに劣っておりか
つその媒体摩耗損失が実質的により大きいということが
認められる。
上記記載のように、示されたRa値は「Ｐ−５」ホメル
試験機を用いて測定され、この事は、本明細書および添
付されたクレームに述べられるすべてのRaデータの根拠
となる。より高性能な試験装置は異なった（通常、より
高い）値を与えるであろうことは認められるが、しかし
ながらそれらの値は比例的に相関関係があろうから、こ
れらのデータは使用された数種の媒体の性能を正確に表
わしていると確信される。
試験機を用いて測定され、この事は、本明細書および添
付されたクレームに述べられるすべてのRaデータの根拠
となる。より高性能な試験装置は異なった（通常、より
高い）値を与えるであろうことは認められるが、しかし
ながらそれらの値は比例的に相関関係があろうから、こ
れらのデータは使用された数種の媒体の性能を正確に表
わしていると確信される。
実施例２ この実施例で使用される溶液を以下の配合的に代える
以外は実施例１の手順を媒体Ｂ、ＣおよびＤを用いて繰
り返す。その配合物は、その諸活性成分（溶液１リット
ル当り下記混合物60gの濃度で溶解される）がシュウ酸
約79.5％（0.530g・mol/）、硝酸ナトリウム約20％
（0.14g・mol/）およびラウリルスルホン酸ナトリウ
ム約0.5％から成り、また、標準型の35％過酸化水素試
薬を0.3％（0.03g・mol/、前記溶液の体積基準で）含
むものである。第１表で報告されたのと同様な表面仕上
げレベルが前記数種の媒体を用いて実現されるが、その
実現速度は第１表で示されるものよりたしかに高速度で
ある。
以外は実施例１の手順を媒体Ｂ、ＣおよびＤを用いて繰
り返す。その配合物は、その諸活性成分（溶液１リット
ル当り下記混合物60gの濃度で溶解される）がシュウ酸
約79.5％（0.530g・mol/）、硝酸ナトリウム約20％
（0.14g・mol/）およびラウリルスルホン酸ナトリウ
ム約0.5％から成り、また、標準型の35％過酸化水素試
薬を0.3％（0.03g・mol/、前記溶液の体積基準で）含
むものである。第１表で報告されたのと同様な表面仕上
げレベルが前記数種の媒体を用いて実現されるが、その
実現速度は第１表で示されるものよりたしかに高速度で
ある。
本発明の作用の理論は充分には理解されていないが、
多くの場合において最終的に鏡面状態に達するための高
度の仕上げは、研磨特性を有する媒体の使用よりむしろ
磨き仕上げ用媒体の使用に帰されるものと思われる。こ
のため、研磨用媒体の使用に必ず伴なう研削およびひっ
かきが回避され、結果として最終的な磨き仕上げ表面が
より迅速に達成される。
多くの場合において最終的に鏡面状態に達するための高
度の仕上げは、研磨特性を有する媒体の使用よりむしろ
磨き仕上げ用媒体の使用に帰されるものと思われる。こ
のため、研磨用媒体の使用に必ず伴なう研削およびひっ
かきが回避され、結果として最終的な磨き仕上げ表面が
より迅速に達成される。
比較的粗い金属表面（例えばRa値が100あるいはそれ
より大きい値を有する）を高度仕上げ状態、かつ最終的
には鏡面状態にもってゆく本方法の能力にとって、ワー
クピースの金属表面をより柔らかい、または凝集性ある
いは粘着性のより低い形態へ転換する能力のある化学溶
液の使用が絶対必要である。上記の認識されているミシ
ョウド等の特許で数示されているように、前記変換被膜
は金属の酸化物、リン酸塩、シュウ酸塩、硫酸塩あるい
はクロム酸塩の形であると有利であり、さらに他の反応
生成物もまた同様に本方法において有効であろうと思わ
れる。先行技術において開示されている研磨用媒体の代
わりに、磨き仕上げ用媒体を使用しても、本発明の使用
により達成される表面仕上げが生じることは予期されな
いであろうし、かつこの事は、本発明に従うと十分であ
ることが判明している比較的短期間を考慮すると特にそ
うである（すなわち予期できない）。
より大きい値を有する）を高度仕上げ状態、かつ最終的
には鏡面状態にもってゆく本方法の能力にとって、ワー
クピースの金属表面をより柔らかい、または凝集性ある
いは粘着性のより低い形態へ転換する能力のある化学溶
液の使用が絶対必要である。上記の認識されているミシ
ョウド等の特許で数示されているように、前記変換被膜
は金属の酸化物、リン酸塩、シュウ酸塩、硫酸塩あるい
はクロム酸塩の形であると有利であり、さらに他の反応
生成物もまた同様に本方法において有効であろうと思わ
れる。先行技術において開示されている研磨用媒体の代
わりに、磨き仕上げ用媒体を使用しても、本発明の使用
により達成される表面仕上げが生じることは予期されな
いであろうし、かつこの事は、本発明に従うと十分であ
ることが判明している比較的短期間を考慮すると特にそ
うである（すなわち予期できない）。
使用媒体が、上述したように、ある最小の密度値を有
することは、本発明がうまくゆくためには必須であると
考えられ、そのうえ、これもすでに述べた該パラメータ
に関しても、同様に、好ましい上限が存在すると思われ
る。例えば、実質的な“波状”あるいは“ミカン肌”効
果（すなわち、穏やかであるが容易に認識できる凹凸）
がワークピースの表面に生じる傾向があるため、本発明
の方法における鋼球の使用は好ましくないことがわかっ
ている。上記結果は、球やワークピース表面の相対的硬
さ等の他の要素も原因すると思われるが、スチールの極
めて高い密度に起因するものと思われる。さらに、化学
処理溶液中における反応性のため、金属媒体成分は本方
法における使用には不適当かもしれないとひょっとした
ら言われるかもしれないが、このことは、もちろん、使
用金属および使用溶液の組成に依存する。
することは、本発明がうまくゆくためには必須であると
考えられ、そのうえ、これもすでに述べた該パラメータ
に関しても、同様に、好ましい上限が存在すると思われ
る。例えば、実質的な“波状”あるいは“ミカン肌”効
果（すなわち、穏やかであるが容易に認識できる凹凸）
がワークピースの表面に生じる傾向があるため、本発明
の方法における鋼球の使用は好ましくないことがわかっ
ている。上記結果は、球やワークピース表面の相対的硬
さ等の他の要素も原因すると思われるが、スチールの極
めて高い密度に起因するものと思われる。さらに、化学
処理溶液中における反応性のため、金属媒体成分は本方
法における使用には不適当かもしれないとひょっとした
ら言われるかもしれないが、このことは、もちろん、使
用金属および使用溶液の組成に依存する。
これまでに論じてきたように、使用媒体成分は、通常
のセラミック型の研削媒材の典型である研磨性のグリッ
ト（すなわち、直径50μｍあるいはそれ以上のアルミナ
やシリカ等の粒子）を含まないことが最も重要な点であ
る。そのようなグリット粒子は上記のように、ワークピ
ース表面にひっかき傷を生じさせるばかりでなく、該粒
子は使用中に破砕するという特徴があり、これは効率の
面では必要なことであるが、生態学上意味のある粒子あ
るいは細粒を生じ、これらは廃棄する前に処理溶液から
取り除かなければならない。注目されているように、セ
ラミック母体の劣化もまた、粒子の生成のみならず粒子
の放出の双方により、廃棄問題の原因となる。
のセラミック型の研削媒材の典型である研磨性のグリッ
ト（すなわち、直径50μｍあるいはそれ以上のアルミナ
やシリカ等の粒子）を含まないことが最も重要な点であ
る。そのようなグリット粒子は上記のように、ワークピ
ース表面にひっかき傷を生じさせるばかりでなく、該粒
子は使用中に破砕するという特徴があり、これは効率の
面では必要なことであるが、生態学上意味のある粒子あ
るいは細粒を生じ、これらは廃棄する前に処理溶液から
取り除かなければならない。注目されているように、セ
ラミック母体の劣化もまた、粒子の生成のみならず粒子
の放出の双方により、廃棄問題の原因となる。
液上媒体中の遊離粒子を最少にすることの結果として
得られる他の利点は、ワークピース表面の汚染に関す
る。衝撃が低レベルであっても、ワークピースと媒体と
の間の接触力は、遊離粒子を該ワークピース表面中にあ
る程度埋め込ませて、最終仕上げ（例えば、電気メッ
キ）を困難にし、またしばしば、汚染を除去するための
激しい後処理を必要とする。明らかに、この問題は、粒
子が避けられる程度まで軽減されるであろうし、また、
このことは、もちろん、本方法におけるように該媒体
が、比較的高密度であり、したがって有意レベルの運動
エネルギーを発見し得る場合、特に望ましい。
得られる他の利点は、ワークピース表面の汚染に関す
る。衝撃が低レベルであっても、ワークピースと媒体と
の間の接触力は、遊離粒子を該ワークピース表面中にあ
る程度埋め込ませて、最終仕上げ（例えば、電気メッ
キ）を困難にし、またしばしば、汚染を除去するための
激しい後処理を必要とする。明らかに、この問題は、粒
子が避けられる程度まで軽減されるであろうし、また、
このことは、もちろん、本方法におけるように該媒体
が、比較的高密度であり、したがって有意レベルの運動
エネルギーを発見し得る場合、特に望ましい。
媒体の摩損率はワークピースの処理中に測定できるで
あろうが、より再現性のある値は石鹸水溶液において該
媒体のみを撹拌することによって結果として得られる
が、しかしながら、摩損値の測定は、ワークピースが存
在するか否かにかかわらずほぼ同一であることを注目す
べきである。ここで報告される値は、容積がほぼ280リ
ットルで実質的に媒体で満たされまた毎分約1300回転か
つ振幅4mmで操作されている振動ボウル中において、一
方石鹸水溶液をほぼ毎時11リットルの割合で該ボウル中
を貫流させながら行なわれたものである。ほとんどの場
合、48時間に渡り連続的に作業させているが、しかしな
がら、（上記の媒体“D"の場合におけるように）媒体が
特に抗摩損性を有する場合は、該作業は96時間あるいは
それ以上続行させてデータの正確さを改善する。媒体
は、とがった角を丸くする必要があるので、通常、使用
に先立ち１時間あるいはそれ以上の間慣らし運転（すな
わち、ワークピースなしで操業）される。ここでもま
た、材料の耐久性が高いほど、慣らし期間を長くする。
あろうが、より再現性のある値は石鹸水溶液において該
媒体のみを撹拌することによって結果として得られる
が、しかしながら、摩損値の測定は、ワークピースが存
在するか否かにかかわらずほぼ同一であることを注目す
べきである。ここで報告される値は、容積がほぼ280リ
ットルで実質的に媒体で満たされまた毎分約1300回転か
つ振幅4mmで操作されている振動ボウル中において、一
方石鹸水溶液をほぼ毎時11リットルの割合で該ボウル中
を貫流させながら行なわれたものである。ほとんどの場
合、48時間に渡り連続的に作業させているが、しかしな
がら、（上記の媒体“D"の場合におけるように）媒体が
特に抗摩損性を有する場合は、該作業は96時間あるいは
それ以上続行させてデータの正確さを改善する。媒体
は、とがった角を丸くする必要があるので、通常、使用
に先立ち１時間あるいはそれ以上の間慣らし運転（すな
わち、ワークピースなしで操業）される。ここでもま
た、材料の耐久性が高いほど、慣らし期間を長くする。
たぶん次のことが強調されるべきである、すなわち、
本発明方法において用いられる媒体は、粒子が融解して
凝集塊となりまた比較的滑らかな表面を有する微細かつ
流状の構造を有する、該媒体は、典型的には、小板状、
粒状あるいは棒状の形状の混合したものである。通常、
該媒体は、個々の粒子内に混合された酸化物成分から成
り、また１つの元素（例えば、アルミニウム）の酸化物
グリット粒子を含む研磨媒体とは対称的なものである。
本発明方法において用いられる媒体は、粒子が融解して
凝集塊となりまた比較的滑らかな表面を有する微細かつ
流状の構造を有する、該媒体は、典型的には、小板状、
粒状あるいは棒状の形状の混合したものである。通常、
該媒体は、個々の粒子内に混合された酸化物成分から成
り、また１つの元素（例えば、アルミニウム）の酸化物
グリット粒子を含む研磨媒体とは対称的なものである。
発明者らは、ここで用いるに最も適した媒体を作る本
方法の詳細については知らないが、適当な鉱物性酸化物
の適当な混合物が高い密度のペースト或いはスラリーと
して押し出され、この押し出し物は切断されまたは細分
されて所望のサイズおよび形にされるものと思われる。
これら生の媒体は、それから、焼いて乾燥され、次いで
還元雰囲気において焼成される。典型的焼成温度は、ほ
ぼ1175℃のオーダと思われる。
方法の詳細については知らないが、適当な鉱物性酸化物
の適当な混合物が高い密度のペースト或いはスラリーと
して押し出され、この押し出し物は切断されまたは細分
されて所望のサイズおよび形にされるものと思われる。
これら生の媒体は、それから、焼いて乾燥され、次いで
還元雰囲気において焼成される。典型的焼成温度は、ほ
ぼ1175℃のオーダと思われる。
上述したように、媒体成分は広い範囲にわたるサイズ
および形をとってもよい。従って、それらはアングル−
カットされたシリンダー状でもよいし、また丸、四角ま
たは三角形の比較的平坦なもの、或いは不定形ないしは
不規則な形およびサイズのものであってもよい。大体、
媒体成分の最小サイズは、ほぼ0.6cm以上で、また最大
サイズは通常ほぼ3cm以下である。ある用途に最適な媒
体成分のサイズおよび形状は、ワークピースの重量、寸
法および形状に依存し、また該成分の寸法と形状は、当
業者にとって明らかであるように、ワークピースと媒体
との最適な比率をも示すことになる。後者（比率）に関
して、媒体の重要な機能は、ワークピース（複数）がお
互いの上を活動しかつ該ワークピース間における直接の
損傷衝撃が最小となるようにすることである。従って、
ワークピースが比較的大きくかつ高密度の物質でできて
いる場合には、媒体の割合を高くする、例えば、媒体：
ワークピースがほぼ10:1、あるいはある場合はこれより
大きな割合が適用される。一方、ワークピースが比較的
小さくて軽量の場合は、それはマス仕上げ装置において
運動量を余り発現せず、その結果としてワークピース対
媒体の割合はほぼ3:1が適する。
および形をとってもよい。従って、それらはアングル−
カットされたシリンダー状でもよいし、また丸、四角ま
たは三角形の比較的平坦なもの、或いは不定形ないしは
不規則な形およびサイズのものであってもよい。大体、
媒体成分の最小サイズは、ほぼ0.6cm以上で、また最大
サイズは通常ほぼ3cm以下である。ある用途に最適な媒
体成分のサイズおよび形状は、ワークピースの重量、寸
法および形状に依存し、また該成分の寸法と形状は、当
業者にとって明らかであるように、ワークピースと媒体
との最適な比率をも示すことになる。後者（比率）に関
して、媒体の重要な機能は、ワークピース（複数）がお
互いの上を活動しかつ該ワークピース間における直接の
損傷衝撃が最小となるようにすることである。従って、
ワークピースが比較的大きくかつ高密度の物質でできて
いる場合には、媒体の割合を高くする、例えば、媒体：
ワークピースがほぼ10:1、あるいはある場合はこれより
大きな割合が適用される。一方、ワークピースが比較的
小さくて軽量の場合は、それはマス仕上げ装置において
運動量を余り発現せず、その結果としてワークピース対
媒体の割合はほぼ3:1が適する。
他の種類のマス仕上げ装置、例えば、穴の開いた水平
のすなわち開口したたる（Barrels）や、高エネルギー
遠心ディスク機を使用してもよいが、本発明の方法はほ
とんどの場合振動仕上げユニットにおいて行なわれる。
典型的には、このユニットは800〜1,500rpmおよび振動
１〜8mmで操業される、しかし、振幅設定は２〜4mmとす
るのが好ましい。実に、本発明の利点の１つは、他の方
法において要求されるよりも低い振幅設定で仕上げを行
なうことができることであり、この振幅の低減は、高密
度の媒体の使用により生ずるさらに能率的なエネルギー
伝達に起因するものと思われる。動力需要の減少に加
え、より小さい振幅も、そうでなければかかる媒体の使
用の結果生ずるかもしれない波状効果を最小限にするの
に役立つように思われる。
のすなわち開口したたる（Barrels）や、高エネルギー
遠心ディスク機を使用してもよいが、本発明の方法はほ
とんどの場合振動仕上げユニットにおいて行なわれる。
典型的には、このユニットは800〜1,500rpmおよび振動
１〜8mmで操業される、しかし、振幅設定は２〜4mmとす
るのが好ましい。実に、本発明の利点の１つは、他の方
法において要求されるよりも低い振幅設定で仕上げを行
なうことができることであり、この振幅の低減は、高密
度の媒体の使用により生ずるさらに能率的なエネルギー
伝達に起因するものと思われる。動力需要の減少に加
え、より小さい振幅も、そうでなければかかる媒体の使
用の結果生ずるかもしれない波状効果を最小限にするの
に役立つように思われる。
本発明の不可欠の側面は、もちろん、ワークピース表
面を該ワークピースの初期金属よりもより容易に除去さ
れる反応生成物に変換できる溶液を、仕上げ作業におい
て利用することである。この一般概念は上述のミショウ
ドらの特許において十分記述されており、そして、そこ
に記載された配合物は、本発明の実施において良い効果
をもって利用することができる。同様の目的のために高
い効果のある他の配合物は、ロバート・ジー・ゾッビ
（Robert G. Zobbi）およびマーク・ミショウド（Mark
Michaud）の名において金属表面仕上げ用組成物および
方法（Composition and Method for Metal Surface Ref
inement）の名称で1986年11月20日に出願された、同時
系続中の米国特許出願第929,790号に記載されかつクレ
ームされており、この出願は今や米国特許第4,705,594
となっている。前述から、また前記した実施例および開
示から、広範に多様な組成物を本発明の実施において使
用でき、また、特定の配合物の選択は、本発明に基づ
き、当業者にとって明白であることが認められる。
面を該ワークピースの初期金属よりもより容易に除去さ
れる反応生成物に変換できる溶液を、仕上げ作業におい
て利用することである。この一般概念は上述のミショウ
ドらの特許において十分記述されており、そして、そこ
に記載された配合物は、本発明の実施において良い効果
をもって利用することができる。同様の目的のために高
い効果のある他の配合物は、ロバート・ジー・ゾッビ
（Robert G. Zobbi）およびマーク・ミショウド（Mark
Michaud）の名において金属表面仕上げ用組成物および
方法（Composition and Method for Metal Surface Ref
inement）の名称で1986年11月20日に出願された、同時
系続中の米国特許出願第929,790号に記載されかつクレ
ームされており、この出願は今や米国特許第4,705,594
となっている。前述から、また前記した実施例および開
示から、広範に多様な組成物を本発明の実施において使
用でき、また、特定の配合物の選択は、本発明に基づ
き、当業者にとって明白であることが認められる。
一般に、そのような組成物の諸活性成分は水に溶解さ
れ、15〜250g/の全体濃度を与えるものである、しか
しながら、このことは、使用される成分の如何により有
意に左右される。活性成分の濃度がほぼ30〜100g/の
範囲となるのがより通常的であり、また、大抵の場合、
その量はほぼ60g/を越えない。
れ、15〜250g/の全体濃度を与えるものである、しか
しながら、このことは、使用される成分の如何により有
意に左右される。活性成分の濃度がほぼ30〜100g/の
範囲となるのがより通常的であり、また、大抵の場合、
その量はほぼ60g/を越えない。
諸溶液は数種の流し方のいずれかにおいて利用すれば
よいが、上述のように、最も良い結果は、連続貫流をさ
せての作業によってしばしば得られ、典型的な流量は、
ほぼ11/hrである。この代りに、諸溶液をバッチ方式
で使用してもよいし、または装置内を再循環させてもよ
い、いずれにおいても、諸溶液は、通常、室温において
導入される。
よいが、上述のように、最も良い結果は、連続貫流をさ
せての作業によってしばしば得られ、典型的な流量は、
ほぼ11/hrである。この代りに、諸溶液をバッチ方式
で使用してもよいし、または装置内を再循環させてもよ
い、いずれにおいても、諸溶液は、通常、室温において
導入される。
かくして本発明は、物理化学的な仕上げ技術を使用す
る、新規でかつ高い効果を有する金属表面仕上げ方法を
提供するものであることがわかる。表面仕上げは、同様
な従来法より優れた程度までおよび速度で１工程におい
て達成され、特に、２未満の算術平均粗度の表面および
鏡面輝度の表面を、ほぼ100Raの等級の表面から始め
て、10時間以下、多くの場合７時間以下の仕上げ時間で
得ることができる。本発明の方法は、同種の従来方法に
比べ、経済性および利便性が改善され、かつ環境上の見
地からの利点をも有する。
る、新規でかつ高い効果を有する金属表面仕上げ方法を
提供するものであることがわかる。表面仕上げは、同様
な従来法より優れた程度までおよび速度で１工程におい
て達成され、特に、２未満の算術平均粗度の表面および
鏡面輝度の表面を、ほぼ100Raの等級の表面から始め
て、10時間以下、多くの場合７時間以下の仕上げ時間で
得ることができる。本発明の方法は、同種の従来方法に
比べ、経済性および利便性が改善され、かつ環境上の見
地からの利点をも有する。
Claims (20)
- 【請求項１】マス仕上げ装置の容器の中に、粗い金属表
面を有する多くの対象物と該表面の金属と反応してより
柔らかい形態に変換できるシュウ酸塩ラジカルを活性成
分として含む溶液とを導入し、その中で前記導入した諸
部材の集団の間に相対運動を起させ、また前記表面を前
記溶液で湿潤した状態に維持するよう或る期間急速撹拌
を行なって連続的に該溶液に対し露出した金属を化学変
化により変換し、それにより化学的、機械的作用により
前記金属表面粗さを有意に減少させる前記対象物の金属
表面の仕上げ方法において、 ａ）非研磨性固体媒体成分を前記諸部材の集団中に混入
すること、ならびに前記媒体成分の大きさは撹拌状態下
で、それら媒体成分間において及び前記粗い金属表面に
対して相対活動運動を促進するように選択し、前記媒体
成分の量は、容積測定で0.1から3:1の対象物：媒体の容
積比で前記諸部材の集団中に存在すること、 ｂ）前記媒体成分は、少なくとも2.75g/cm3の密度を有
する凝集塊に融合した酸化物粒子混合物からなり、また
ばらばらに分離した研磨粒子を実質的に含まず、前記凝
集塊を構成する酸化物粒子の粒径は１μｍから25μｍの
範囲であること、 ｃ）前記媒体成分の組成は、容量がほぼ280リットルで
実質的に媒体で満たされまた毎分約1,300回転かつ振幅4
mmで操作されている振動ボウル中において、一方石鹸水
溶液をほぼ毎時11リットルの割合で該ボウル中を貫流さ
せながら測定したとき、該媒体成分の平均重量減少が毎
時約0.1％を超えないようなものであること、さらに ｄ）前記媒体成分が少なくとも1.70g/cm3の嵩密度を有
すること、を特徴とする前記金属表面の仕上げ方法。 - 【請求項２】前記凝集塊が、無酸素基準で、実質的に76
から78重量％のアルミニウム、10から12重量％のシリコ
ン、５から９重量％の鉄、４から６重量％のチタニウム
からなる、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記凝集塊が、無酸素基準で、実質的に63
から67重量％のアルミニウム、26から30重量％のシリコ
ン、２から４重量％のナトリウム、１から２重量％のカ
リウム、0.5から0.8重量％のリンからなる、請求項１記
載の方法。 - 【請求項４】前記凝集塊が、無酸素基準で、実質的に62
から73重量％のアルミニウム、７から14重量％のシリコ
ン、10から25重量％のマンガン、１から４重量％のナト
リウムからなる。請求項１記載の方法。 - 【請求項５】前記凝集塊が3.5g/cm3以下の密度および10
00gの負荷を使用したASTM法のＥ−384により決定される
845から1200のダイアモンドピラミッド硬度値を有し、
また前記媒体成分が2.5g/cm3以下の嵩密度を有する、請
求項１記載の方法。 - 【請求項６】前記媒体成分が前記撹拌の期間、鋭いエッ
ジの実質的にない状態を維持する、請求項１記載の方
法。 - 【請求項７】前記凝集塊が酸化物粒子の混合物を昇温下
でかつ減圧雰囲気内で加熱して生成させたものである、
請求項２記載の方法。 - 【請求項８】前記加熱温度が約1175℃である、請求項７
記載の方法。 - 【請求項９】前記溶液が１リットル当り0.125から0.65
グラムモルのシュウ酸塩ラジカルを含む、請求項１記載
の方法。 - 【請求項１０】前記溶液が１リットル当り0.05から0.15
グラムモルのリン酸塩ラジカルを含む、請求項９記載の
方法。 - 【請求項１１】前記溶液が１リットル当り少なくとも0.
004グラムモルの硝酸塩ラジカルを含む、請求項９記載
の方法。 - 【請求項１２】前記溶液が１リットル当り0.001から0.0
5グラムモルのペルオキシ基を含む、請求項９記載の方
法。 - 【請求項１３】前記溶液が１リットル当り0.001から0.0
5グラムモルのペルオキシ基を含む、請求項11記載の方
法。 - 【請求項１４】前記シュウ酸塩ラジカル、硝酸塩ラジカ
ルおよびペルオキシ基が、それぞれ、シュウ酸、硝酸ナ
トリウム、および過酸化水素または過硫酸ナトリウムの
どちらかにより供給される、請求項13記載の方法。 - 【請求項１５】前記粗い金属表面が少なくとも100の算
術平均粗度値を有し、前記有意な減少が算術平均粗度値
が２またはそれ以下の実質的に波状凹凸のない表面を生
成し、及び前記撹拌期間が10時間未満であり、前記の両
算術平均粗度値が“Ｐ−5"ホメル テスターまたはそれ
と等価な装置を使って決定される値でありかつマイクロ
インチで表される。請求項１記載の方法。 - 【請求項１６】前記急速撹拌が２から４ミリメーターの
振幅で運転する振動マス仕上げ装置中で行なわれる、請
求項１記載の方法。 - 【請求項１７】マス仕上げ装置の容器の中に、粗い金属
表面を有する多くの対象物と該表面の金属と反応してよ
り柔らかい形態に変換できるシュウ酸塩ラジカルを活性
成分として含む溶液とを導入し、その中で前記導入した
諸部材の集団の間に相対運動を起させ、また前記表面を
前記溶液で湿潤した状態に維持するよう或る期間急速撹
拌を行なって連続的に該溶液に対し露出した金属を化学
変化により変換し、それにより化学的、機械的作用によ
り前記金属表面粗さを有意に減少させる前記対象物の金
属表面仕上げ方法において、 ａ）非研磨性固体媒体成分を前記諸部材の集団中に混入
すること、ならびに前記媒体成分の大きさは撹拌状態下
で、それら媒体成分間において及び前記粗い金属表面に
対して相対滑動運動を促進するように選択し、前記媒体
成分の量は容積測定で0.1から3:1の対象物：媒体の容積
比で前記諸部材の集団中に存在すること、 ｂ）前記媒体成分は、凝集塊に融合した酸化物粒子混合
物からなり、かつばらばらの分離した研磨粒子を実質的
に含まず、前記凝集塊を構成する酸化物粒子の粒径は１
μｍから25μｍの範囲であり、前記凝集塊は、無酸素基
準で、実質的に76から78重量％のアルミニウム、10から
12重量％のシリコン、５から９重量％の鉄、４から６重
量％のチタニウムからなり、2.75から3.5g/cm3の密度お
よび1000gの負荷を使用したASTM法のＥ−384により決定
される845から1200のダイアモンド ピラミッド硬度値
を有し、 ｃ）前記媒体成分の組成は、容量がほぼ280リットルで
実質的に媒体で満たされまた毎分約1,300回転かつ振幅4
mmで操作されている振動ボウル中において、一方石鹸水
溶液をほぼ毎時11リットルの割合で該ボウル中を貫流さ
せながら測定したとき、該媒体成分の平均重量減少が毎
時約0.1％を超えないようなのであること、さらに ｄ）前記媒体成分が1.70から2.5g/cm3の嵩密度を有する
こと、 を特徴とする前記金属表面仕上げ方法。 - 【請求項１８】マス仕上げ装置の容器の中に、粗い金属
表面を有する多くの対象物と該表面の金属と反応してよ
り柔らかい形態に変換できるシュウ酸塩ラジカルを活性
成分として含む溶液とを導入し、その中で前記導入した
諸部材の集団の間に相対運動を起させ、また前記表面を
前記溶液で湿潤した状態に維持するよう或る期間急速撹
拌を行なって連続的に該溶液に対し露出した金属を化学
変化により変換し、それにより化学的、機械的作用によ
り前記金属表面粗さを有意に減少させ、その後、前記諸
部材の集団が前記容器中で、前記溶液の代りに金属に対
し不活性な液体と共に撹拌される、前記対象物の金属表
面を研磨仕上げ状態まで一段階で仕上げる方法におい
て、 ａ）非研磨性固体媒体成分を前記諸部材の集団中に混入
すること、ならびに前記媒体成分の大きさは撹拌状態下
で、それら媒体成分間において及び前記粗い金属表面に
対して相対活動運動を促進するように選択し、前記媒体
成分の量は容積測定で0.1から3:1の対象物：媒体の容積
比で前記諸部材の集団中に存在すること、 ｂ）前記媒体成分は、凝集塊に融合した酸化物粒子混合
物からなり、かつばらばらの分離した研磨粒子を実質的
に含まず、前記凝集塊を構成する酸化物粒子の粒径は１
μｍから25μｍの範囲であること、 ｃ）前記媒体成分の組成は、容量がほぼ280リットルで
実質的に媒体で満たされまた毎分1,300回転かつ振幅4mm
で操作されている振動ボウル中において、一方石鹸水溶
液をほぼ毎時11リットルの割合で該ボウル中を貫流させ
ながら測定したとき、該媒体成分の平均重量減少が毎時
0.1％を超えないようなものであること、さらに ｄ）前記媒体成分が少なくとも1.70g/cm3の嵩密度を有
すること、を特徴とする前記金属表面仕上げ方法。 - 【請求項１９】前記液体がアルカリ性の石鹸水溶液であ
る、請求項18記載の方法。 - 【請求項２０】前記方法が鏡面状態に前記金属表面を仕
上げる、請求項18記載の方法。
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