JPH05156238A - Abrasive for mechanochemical grinding and method of grinding material piece - Google Patents
Abrasive for mechanochemical grinding and method of grinding material pieceInfo
- Publication number
- JPH05156238A JPH05156238A JP3260086A JP26008691A JPH05156238A JP H05156238 A JPH05156238 A JP H05156238A JP 3260086 A JP3260086 A JP 3260086A JP 26008691 A JP26008691 A JP 26008691A JP H05156238 A JPH05156238 A JP H05156238A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- abrasive
- mechanochemical
- silicic acid
- mechanical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
- C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高度に研摩された表面
を必要とする、セラミック、結晶物質、ガラスおよび類
似の物質のような硬質支持体の研摩に使用するメカノケ
ミカル研摩用研摩剤である。FIELD OF THE INVENTION The present invention is a mechanochemical polishing abrasive for use in polishing hard substrates, such as ceramics, crystalline materials, glass and similar materials, which require highly polished surfaces. is there.
【0002】セラミックの研摩および仕上げの経済性
は、セラミック製造過程の最も費用のかかる部分である
ことが多い。セラミックの研摩を経済的に顧慮すると、
使用された時間と使用された消耗品の両者がかかわって
くる。セラミックの最終研摩では、ダイヤモンド研摩剤
が、不経済にも使用され、このダイヤモンド研摩剤は、
高価であり、かつダイヤモンド研摩剤を使用する研摩過
程は時間がかかる。The economics of polishing and finishing ceramics are often the most expensive part of the ceramic manufacturing process. Economically considering the polishing of ceramics,
Both the time used and the consumables used are involved. In the final polishing of ceramics, diamond abrasives are uneconomically used.
The polishing process, which is expensive and uses diamond abrasives, is time consuming.
【0003】これと異なり、セラミックの仕上げは、著
しく損傷し易い。延性である金属の仕上げとは異なり、
セラミックは、一般に著しく脆い。セラミックの脆い性
質は、セラミックを表面下で著しく割れ易くしている。
この表面下での損傷は、セラミックの重要な物理的性質
に不利な影響を及ぼす。仕上げによって不利な影響を及
ぼされたかかる物理的性質は、セラミックの強度を減少
させ、セラミックの磁性を変え、かつセラミックの電気
的性質すらも変える。On the contrary, ceramic finishes are extremely susceptible to damage. Unlike metal finishes that are ductile,
Ceramics are generally extremely brittle. The brittle nature of ceramics makes them extremely fragile below the surface.
This subsurface damage adversely affects important physical properties of the ceramic. Such physical properties adversely affected by the finish reduce the strength of the ceramic, alter the magnetism of the ceramic, and even alter the electrical properties of the ceramic.
【0004】有利なセラミックの仕上げは、伝統的に、
ダイヤモンドまたは炭化珪素のような硬質研摩剤によっ
て達成された。この硬質研摩剤は、ある一定の環境下で
認容可能な表面を製造したが、依然として、この化合物
を用いると表面および表面下のある程度の損傷が残った
ままである。有利なセラミックの仕上げのために、より
軟質の研摩用研摩剤、例えばコロイド珪酸を使用するこ
とが、試験された。コロイド珪酸は、アルミナ、シリカ
およびシリコーンを研摩することが判明した。Advantageous ceramic finishes have traditionally been
Achieved with hard abrasives such as diamond or silicon carbide. Although this hard abrasive produced an acceptable surface under certain circumstances, it still left some surface and subsurface damage with this compound. The use of softer abrasive abrasives, such as colloidal silica, has been tested for advantageous ceramic finishes. Colloidal silica was found to polish alumina, silica and silicone.
【0005】実際、コロイド珪酸は、シリコーンチップ
を研摩するために不経済にも使用されている。しかしな
がら、有利なセラミックを研摩するために、コロイド珪
酸を使用することは実質的な段階的凹凸を有する、研摩
された有利なセラミック製品を製造してしまう傾向があ
る。この凹凸は、コロイド珪酸による、有利なセラミッ
ク上の選択的粒子の化学的分解が原因であると信じられ
ている。In fact, colloidal silicic acid is uneconomically used for polishing silicone chips. However, the use of colloidal silicic acid to polish the preferred ceramic tends to produce a preferred polished ceramic product having substantial step irregularities. This irregularity is believed to be due to the chemical decomposition of selective particles on the preferred ceramic by colloidal silicic acid.
【0006】[0006]
【従来の技術】研摩されたシリコーン表面、金属、ガラ
ス、ガーネットおよびサファイアのためにコロイド珪酸
を使用することは、H.W.Gutsche and
J.W.Moody著、“Polishing of
SapphirewithColloidal Sil
ica”,J.Electrical Chemica
l Soc.125,No.1,136〜138頁,
(1978)の刊行物に開示されている。この刊行物に
は、コロイド珪酸にサファイアを研摩させる硬質サファ
イア材料に対して、コロイド珪酸が化学的効果を有する
ことが開示されている。この刊行物は、硬化した材料を
研摩するために、コロイド珪酸と、別の研摩材とを組合
せることに関しては言及していない。The use of colloidal silicic acid for polished silicone surfaces, metals, glasses, garnets and sapphires has been described by H. S. W. Gutsche and
J. W. "Polishing of" by Moody
Sapphirewith Colloidal Sil
ica ”, J. Electrical Chemical
l Soc. 125, No. 1, 136-138,
(1978). This publication discloses that colloidal silicic acid has a chemical effect on hard sapphire materials which allow colloidal silicic acid to polish sapphire. This publication makes no mention of combining colloidal silicic acid with another abrasive to polish the cured material.
【0007】メカノケミカル研摩用研摩剤としてCaC
O3、BaCO3およびMgOを使用することは、H.B
ora and R.J.Stokes著、Study
of Mechanochemical Machi
ning of Ceramics and the
Effect on Thin Film Behav
ior,United States Goverme
nt ReportN00014−80−C−0437
−1(1981年4月30日)の官報に公表されてい
る。この官報は、岩塩、方解石、蛍石を含めた種々な研
摩剤および窓ガラスを含めた種々な別の研摩剤によるM
gO、Al2O3およびSiの薄層の研摩を詳述してい
る。上述の3つの化合物は、前記の材料の1つ以上をメ
カノケミカル研摩可能であることが見出された。使用さ
れたメカノケミカル研摩剤は1つも、コロイド珪酸と組
合せられなかった。CaC as a polishing agent for mechanochemical polishing
Using O 3 , BaCO 3 and MgO is described in H. B
ora and R. J. Stokes, Study
of Mechanochemical Machi
Ning of Ceramics and the
Effect on Thin Film Behav
ior, United States Goverme
nt Report N00014-80-C-0437
-1 (April 30, 1981) published in the Official Gazette. This official gazette contains M by various abrasives including rock salt, calcite, fluorite and various other abrasives including window glass.
It details the polishing of thin layers of gO, Al 2 O 3 and Si. It has been found that the three compounds described above are mechanochemically polishable to one or more of the above materials. None of the mechanochemical abrasives used were combined with colloidal silicic acid.
【0008】サファイア、シリコーンおよび水晶結晶板
のメカノケミカル研摩は、N.Yasunaga,U.
Tarumi,A.Obara著、“Mechanis
mand Application of the M
echanochemical Polishing
Method Using Soft Powder”
The Science of Ceramic Ma
chinig and Surface Finish
ing II,NBS special public
ation 562,U.S.Goverment P
rinting Office,Washingto
n,D.C.,171〜183頁(1979)に開示さ
れている。サファイア、シリコーンおよび水晶は、湿式
および乾式メカノケミカル媒体を用いて研摩された。メ
カノケミカル媒体は、BaCO3、Fe3O4、CeC
O2、SiO2、CeO2、ダイアモンドおよびMnO2を
包含する。この刊行物の第1の焦点は、材料片研摩の間
の混合粉末研摩剤中の結晶性珪酸の構成の記載である。
結晶性材料は、前記の硬質材料を高温高圧で混合粉末を
用いながら研摩することにより製造された。この刊行物
には、メカノケミカル研摩のためのいかなる方法におい
ても、コロイド珪酸の使用は開示されていない。Mechanochemical polishing of sapphire, silicone and quartz crystal plates is described in N. Yasunaga, U .;
Tarumi, A .; Obara, “Mechanis
mand application of the M
echanochemical Polishing
Method Using Soft Powder "
The Science of Ceramic Ma
chinig and Surface Finish
ing II, NBS special public
ation 562, U.S.A. S. Government P
printing Office, Washingto
n, D. C. , Pp. 171-183 (1979). Sapphire, silicone and quartz were polished using wet and dry mechanochemical media. The mechanochemical medium is BaCO 3 , Fe 3 O 4 , CeC
O 2, SiO 2, CeO 2 , including a diamond and MnO 2. The first focus of this publication is the description of the composition of crystalline silicic acid in mixed powder abrasives during material polishing.
The crystalline material was produced by grinding the above hard material at high temperature and high pressure with mixed powder. This publication does not disclose the use of colloidal silicic acid in any method for mechanochemical polishing.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明には前記の課題
が課せられた。The present invention has the above-mentioned problems.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、硬化し
た材料片の表面粒子を選択的に摩滅することなしに、硬
化した材料片を研摩することができる安価なメカノケミ
カル研摩用研摩剤を提供することである。The object of the present invention is to provide an inexpensive mechanochemical polishing abrasive which is capable of abrading hardened material pieces without selectively abrading the surface particles of the hardened material pieces. Is to provide.
【0011】本発明のもう1つの対象は、安価なメカノ
ケミカル研摩剤を用いて、硬化した材料片を研摩するた
めの方法を提供することである。本発明は、概してメカ
ノケミカル研摩剤に関する。メカノケミカル研摩剤は、
1つ以上の機械的研摩剤を含有するコロイド珪酸のスラ
リーからなる。Another object of the present invention is to provide a method for polishing hardened material pieces with inexpensive mechanochemical abrasives. The present invention relates generally to mechanochemical abrasives. Mechanochemical abrasives
It consists of a slurry of colloidal silica containing one or more mechanical abrasives.
【0012】この実施態様の変形の場合には、本発明
は、コロイド珪酸のスラリーと、Fe2O3、Fe3O4、
MgO、BaCO3、CaCO3、MnO2、CeO、S
iO2、CeO2、Cr2O3およびAl2O3からなる群の
1つ以上の物質から選択された機械的研摩剤とからなる
メカノケミカル研摩剤である。In a variant of this embodiment, the invention relates to a slurry of colloidal silicic acid, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ,
MgO, BaCO 3 , CaCO 3 , MnO 2 , CeO, S
A mechanochemical abrasive consisting of a mechanical abrasive selected from one or more substances of the group consisting of iO 2 , CeO 2 , Cr 2 O 3 and Al 2 O 3 .
【0013】有利な実施態様の場合には、本発明は、コ
ロイド珪酸の基礎スラリー約13〜約99.3重量%お
よび機械的研摩剤約0.7〜約2.0重量%からなるメ
カノケミカル研摩用研摩剤である。機械的研摩剤は、約
0.1ミクロン〜約10ミクロンの粒径を有する。機械
的研摩剤は、Fe2O3 、Fe3O4、MgO、BaCO3
、CaCO3 、MnO2 、CeO、SiO2 、CeO2
、Cr2O3 およびAl2O3からなる群の1つ以上の物
質から選択されている。In a preferred embodiment, the present invention is a mechanochemical composition comprising from about 13 to about 99.3 wt% of a colloidal silicic acid base slurry and from about 0.7 to about 2.0 wt% mechanical abrasive. It is an abrasive for polishing. The mechanical abrasive has a particle size of about 0.1 micron to about 10 microns. Mechanical abrasives include Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , MgO, BaCO 3
, CaCO 3 , MnO 2 , CeO, SiO 2 , CeO 2
, Cr 2 O 3 and Al 2 O 3 are selected from one or more substances.
【0014】別の実施態様の場合には、本発明は、メカ
ノケミカル研摩用研摩剤を用いて1つ以上の材料片を研
摩する方法である。メカノケミカル研摩用研摩剤は、コ
ロイド珪酸の水性スラリーと、Fe2O3 、Fe3O4 、
MgO、BaCO3 、CaCO3 、MnO2 、CeO、
SiO2 、CeO2 、Cr2O3 およびAl2O3 からな
る群の1つ以上の物質から選択された機械研摩剤とから
なる。材料片は、メカノケミカル研摩用研摩剤を材料片
および直接または研摩パッドにより使用され、かつ研摩
装置を、材料片の表面を研摩するのに十分な時間、1つ
以上の材料片に接触させることにより研摩される。In another embodiment, the present invention is a method of polishing one or more pieces of material with a mechanochemical polishing abrasive. Abrasives for mechanochemical polishing include aqueous slurry of colloidal silicic acid, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ,
MgO, BaCO 3 , CaCO 3 , MnO 2 , CeO,
Consisting of SiO 2, CeO 2, Cr 2 O 3 and Al 2 O 3 - mechanical polishing agent selected from one or more substances of the group consisting of. The piece of material is used with a mechanochemical polishing abrasive, either directly or with the piece, and the polishing device is contacted with the one or more pieces of material for a time sufficient to polish the surface of the piece of material. It is polished by.
【0015】本発明は、メカノケミカル研摩用研摩剤お
よびメカノケミカル研摩用研摩剤を用いて材料片を研摩
する方法に関する。本発明によるメカノケミカル研摩用
研摩剤は、機械的研摩剤と組合せられたコロイド珪酸材
料からなる。The present invention relates to a mechanochemical polishing abrasive and a method of polishing a piece of material with the mechanochemical polishing abrasive. The mechanochemical polishing abrasive according to the present invention comprises a colloidal silicate material combined with a mechanical abrasive.
【0016】メカノケミカル研摩用研摩剤を含有するコ
ロイド珪酸材料は、本発明によれば、メカノケミカル研
摩用研摩剤を用いて研摩されている硬化した材料片を構
成する種々の表面成分と反応する。コロイド珪酸と、材
料片の表面の元素及び分子との間で生ずる、正確な化学
反応は、完全には理解されていない。しかしながら、機
械的研摩剤よりも軟質である、材料片の表面材料を製造
するため、コロイド珪酸は硬化した材料片と反応するも
のと信じられている。前記の理由で、コロイド珪酸を用
いた1つの欠点は、硬化した支持体の表面上の記載され
た粒子に作用して、その結果材料片表面がコロイド珪酸
によって化学的に変化させられると、凹凸の表面仕上げ
が生じ得ることが明らかであるということである。The colloidal silicate material containing the mechanochemical polishing abrasive reacts, according to the present invention, with the various surface components that make up the hardened material strip being abraded with the mechanochemical polishing abrasive. .. The exact chemical reaction that occurs between colloidal silicic acid and the elements and molecules on the surface of the piece of material is not completely understood. However, it is believed that the colloidal silicic acid reacts with the cured piece of material to produce a surface material of the piece of material that is softer than the mechanical abrasive. For the reasons mentioned above, one drawback with colloidal silicic acid is that when it acts on the described particles on the surface of the hardened support, so that the material surface is chemically modified by the colloidal silicic acid, it becomes uneven. It is clear that the surface finish of the can occur.
【0017】コロイド珪酸は、コロイド珪酸50%まで
か、またはそれ以上から構成された、水性(含水性)ス
ラリーで典型的に供給される。コロイド珪酸スラリーの
1つの重要な特徴は、コロイド珪酸が長期間の後におい
てさえもスラリーから沈澱しないことである。コロイド
珪酸は、一般に水と結合させられる水性スラリー中に含
まれる。しかしながら、本発明による研摩用研摩剤の目
的のために、コロイド珪酸は、水とのスラリーである必
要はなく、および場合によっては、水とのスラリーであ
ってはならないが、アルコールおよび有機溶剤または類
似の材料のような、いくつかの別の液体であってよい。
水は、材料のスラリーとして、全ての場合で望ましいの
ではない、何故なら水はある硬化した材料片と不利な反
応をして役に立たない製品を製造することがあるからで
ある。Colloidal silicic acid is typically supplied in an aqueous (hydrous) slurry composed of up to 50% or more of colloidal silicic acid. One important feature of colloidal silicic acid slurries is that colloidal silicic acid does not precipitate out of the slurry even after extended periods of time. Colloidal silicic acid is generally included in an aqueous slurry that is combined with water. However, for the purpose of the abrasive for polishing according to the present invention, the colloidal silicic acid need not be a slurry with water, and, in some cases, should not be a slurry with water, although alcohols and organic solvents or It may be some other liquid, such as a similar material.
Water is not desirable in all cases as a slurry of material, since water can adversely react with some pieces of hardened material to produce a useless product.
【0018】有利なコロイド珪酸は、コロイド珪酸の水
性スラリーである。水性スラリー中のコロイド珪酸の重
量%での含量は重要でない。しかしながら、コロイド珪
酸が、水性スラリー中で、約15〜50重量%またはそ
れ以上の範囲内であることは有利である。The preferred colloidal silicic acid is an aqueous slurry of colloidal silicic acid. The content of colloidal silicic acid in the aqueous slurry in% by weight is not critical. However, it is advantageous for the colloidal silicic acid to be in the range of about 15-50% by weight or more in the aqueous slurry.
【0019】pH、粒径等のような、コロイド珪酸スラ
リーの別の性質は、硬化した材料片の表面との化学的反
応におけるコロイド珪酸スラリーの有用性には、全く重
要ではない。しかしながら、コロイド珪酸スラリーのp
Hが、約7以上であれば、有利である。約7以上のpH
を有するコロイド珪酸スラリーは、基礎スラリーであ
り、かつ本発明によるメカノケミカル研摩用研摩剤を用
いて研摩されることができる材料の表面と一層効率よく
反応することが見出された。Other properties of the colloidal silicic acid slurry, such as pH, particle size, etc., are of no importance to the usefulness of the colloidal silicic acid slurry in its chemical reaction with the surface of the cured piece of material. However, p of colloidal silica slurry
It is advantageous if H is about 7 or more. PH above 7
It has been found that the colloidal silicic acid slurries having ## STR4 ## are base slurries and react more efficiently with the surface of materials that can be abraded using the mechanochemical abrading agent of the present invention.
【0020】コロイド珪酸の有利な水性スラリーは、公
知のコロイド珪酸スラリーであってよい。一般に、コロ
イド珪酸は、約8〜14のpHおよび殊に約9〜11の
pHの範囲内で安定化されている。有利なコロイド珪酸
は、約9.8〜10.2の範囲内のpHを有し、かつ約
0.06ミクロンの平均粒径を有する。更に、メカノケ
ミカル研摩用研摩剤は、機械的研摩剤を含有する。機械
的研摩剤は、一般に材料片を構成する材料よりも軟質の
材料である。しかしながら、機械的研摩剤は、研摩用研
摩剤のコロイド珪酸成分と、硬化した材料片との間の化
学的反応によって得られる材料片の表面材料よりも一般
に硬質である。機械的研摩剤の目的は、平滑な材料片の
表面の背後に留まる硬化した材料片の表面から、より軟
質に反応した材料を研摩することである。硬化した材料
片の表面からなるより軟質な反応生成物を研摩すること
によって、機械的研摩剤は、硬化した表面を、さらされ
た表面と化学的に反応するコロイド珪酸に継続的にさら
す。この方法で、コロイド珪酸と、硬化した材料片の表
面上の種々の選択的粒子との選択的反応により、高度に
研摩され、硬化した支持体表面積を最小に減少させるこ
とができる。Advantageous aqueous slurries of colloidal silicic acid may be the known colloidal silicic acid slurries. Generally, colloidal silicic acid is stabilized within a pH range of about 8-14 and especially about 9-11. The preferred colloidal silica has a pH in the range of about 9.8 to 10.2 and an average particle size of about 0.06 micron. In addition, the mechanochemical abrasive abrasive contains a mechanical abrasive. Mechanical abrasives are generally softer than the material from which the piece of material is made. However, mechanical abrasives are generally harder than the surface material of a piece of material obtained by a chemical reaction between the colloidal silicic acid component of the abrasive abrasive and the hardened piece of material. The purpose of the mechanical abrasive is to polish the softer reacted material from the surface of the hardened piece of material that remains behind the surface of the smoothed piece of material. By polishing a softer reaction product consisting of the surface of the cured piece of material, the mechanical abrasive continuously exposes the cured surface to colloidal silicic acid which chemically reacts with the exposed surface. In this way, the highly abraded, hardened support surface area can be reduced to a minimum by the selective reaction of colloidal silicic acid with various selective particles on the surface of the hardened material strip.
【0021】本発明によるメカノケミカル研摩剤の中で
有用な機械的研摩剤は、機械的研摩剤材料として有用
な、公知技術のいかなる材料または材料の化合物であっ
てよい。機械的研摩剤は、材料片を構成する材料と同じ
硬さではなく、典型的に、より軟らかい。機械的研摩剤
材料は、例えば、以下の成分の1つ以上から選択されて
よい:Fe2O3 、Fe3O4 、MgO、BaCO3 、C
aCO3 、MnO2 、CeO、SiO2 、CeO2 、C
r2O3 およびAl2O3 。有利な機械的研摩剤は、Fe
2O3である。機械的研摩剤が、約0.1ミクロン〜約1
0ミクロンおよび特に有利に約0.5〜5.0ミクロン
の平均粒径を有するのも有利である。The mechanical abrasive useful in the mechanochemical abrasive according to the present invention may be any material or compound of materials known in the art useful as a mechanical abrasive material. Mechanical abrasives are not as hard as the material of which the piece of material is made and are typically softer. Mechanical abrasive material, for example, be selected from one or more of the following components: Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, MgO, BaCO 3, C
aCO 3 , MnO 2 , CeO, SiO 2 , CeO 2 , C
r 2 O 3 and Al 2 O 3 . An advantageous mechanical abrasive is Fe
2 O 3 . Mechanical abrasives from about 0.1 micron to about 1
It is also advantageous to have an average particle size of 0 micron and particularly preferably about 0.5 to 5.0 micron.
【0022】先に述べたように、本発明によるメカノケ
ミカル研摩用研摩剤は、コロイド珪酸のスラリーと、1
つ以上の機械的研摩剤とからなる。本発明によるメカノ
ケミカル研摩用研摩剤は、コロイド珪酸100mlを有
する粉末化された機械的研摩剤約0.1グラム乃至メカ
ノケミカル研摩用研摩剤を粘稠なスラリーに変えるのに
十分な、コロイド珪酸と組合せられた機械的研摩剤の量
を含有する。メカノケミカル研摩用研摩剤を粘稠なスラ
リーに変えるために必要な機械的研摩剤の量は、使用し
た機械的研摩剤に左右されおよびコロイド珪酸の珪酸含
量に左右されて種種変化する。As mentioned above, the abrasive for mechanochemical polishing according to the present invention comprises a slurry of colloidal silica and 1
One or more mechanical abrasives. The mechanochemical polishing abrasive according to the present invention comprises about 0.1 grams of a powdered mechanical abrasive having 100 ml of colloidal silicic acid to enough colloidal silicic acid to convert the mechanochemical polishing abrasive into a viscous slurry. And an amount of mechanical abrasive in combination with. The amount of mechanical abrasive required to convert the mechanochemical abrasive abrasive into a viscous slurry varies depending on the mechanical abrasive used and the silicic acid content of the colloidal silicic acid.
【0023】水または、アルコール、溶剤等の別の稀釈
剤物質は、メカノケミカル研摩剤の粘度を変えるため
に、機械的研摩剤/コロイド珪酸混合物に添加してよ
い。低粘度のメカノケミカル研摩剤は、材料片に簡便に
使用される。これは、材料片を満遍なく覆い、かつ一般
に良好な流動性および研摩特性を有する。Water or another diluent material such as alcohol, solvent, etc. may be added to the mechanical abrasive / colloidal silica mixture to modify the viscosity of the mechanochemical abrasive. Low viscosity mechanochemical abrasives are conveniently used on material strips. It covers the piece of material evenly and generally has good flowability and polishing properties.
【0024】有利に、本発明によるメカノケミカル研摩
剤は、粉末化された機械的研摩剤約0.07〜約2.0
重量%、コロイド珪酸約13〜約99.2重量%および
水約0.7〜約85重量%mlからなる。有利に、水は
脱イオン水である。Advantageously, the mechanochemical abrasive according to the present invention comprises a powdered mechanical abrasive of about 0.07 to about 2.0.
% By weight, about 13 to about 99.2% by weight colloidal silicic acid and about 0.7 to about 85% by weight water. Advantageously, the water is deionized water.
【0025】本発明によるメカノケミカル研摩剤は、硬
化した多くの異なる材料片の表面を研摩するために有用
である。本発明によるメカノケミカル研摩用研摩剤を、
コロイド珪酸スラリーと化学的に反応可能なあらゆる材
料の表面を研摩するために使用してよい。そのような材
料の例は、シリコーン(例えば、シリコーンウェファ
ー)、サファイア、金属、ガラス、アルミナ、シリコー
ンニトリド(Si3N4)、砒化ガリウム(GaAs)、
酸化マグネシウム(MgO)、ジルコニアおよび硬化し
た別のセラミックおよび非セラミック材料を含む。The mechanochemical abrasive according to the present invention is useful for polishing the surface of many different hardened material pieces. An abrasive for mechanochemical polishing according to the present invention,
It may be used to polish the surface of any material that can chemically react with a colloidal silica slurry. Examples of such materials are silicone (eg silicone wafer), sapphire, metal, glass, alumina, silicone nitride (Si 3 N 4 ), gallium arsenide (GaAs),
Includes magnesium oxide (MgO), zirconia and other hardened ceramic and non-ceramic materials.
【0026】本発明によるメカノケミカル研摩用研摩剤
は、硬化した材料片を研摩するために、硬化した材料片
を研摩するための公知技術のあらゆる研摩装置によって
使用されてよい。研摩は、パッドおよびメカノケミカル
研摩用研摩剤を手で用いるかまたは本発明による液状メ
カノケミカル研摩用研摩剤を機械使用するものを含めた
あらゆる研摩装置によって行なわれてよい。パッドは、
本発明による研摩用研摩剤を用いて硬化した材料片を研
摩するための機械に接続されるのが有利である。研摩用
研摩剤は、パッドまたは材料片に使用され、その後研摩
剤が覆った材料片の少くとも1つの面で、研摩工程の間
中、摩擦的に接触する。材料片は、所望の仕上げのため
に材料片の表面を研摩するのに十分な時間の間研摩され
る。The mechanochemical polishing abrasive according to the present invention may be used for polishing hardened material strips by any polishing apparatus known in the art for polishing hardened material strips. The polishing may be carried out by any polishing equipment, including by hand using pads and mechanochemical polishing abrasives or by mechanically using the liquid mechanochemical polishing abrasives according to the present invention. Pad is
Advantageously, it is connected to a machine for polishing a piece of material which has been hardened with the polishing abrasive according to the invention. The abrasive abrasive is applied to the pad or piece of material and then frictionally contacts at least one side of the piece of material covered by the abrasive during the polishing process. The piece of material is polished for a time sufficient to polish the surface of the piece of material for the desired finish.
【0027】圧力と温度を含め、研摩環境は、材料片研
摩率に影響を及ぼす。しかしながら、研摩剤は、材料片
の研摩の場合に圧力および温度の広範囲に亙って有効で
ある。特定の圧力および温度は、メカノケミカル研摩用
研摩剤が、有効であるために、メカノケミカル研摩用研
摩剤には不必要である。The polishing environment, including pressure and temperature, affects the material polishing rate. However, abrasives are effective over a wide range of pressures and temperatures when polishing material pieces. Certain pressures and temperatures are not necessary for mechanochemical abrasives because the mechanochemical abrasives are effective.
【0028】本発明による、ある有利な例は、以下に述
べた。しかしながら、別の多くの例も、本発明の範囲内
にある。Some advantageous examples according to the invention are set out below. However, many other examples are within the scope of the invention.
【0029】[0029]
【実施例】 例1:この例におけるアルミナ(Al2O3)を、機械的
研摩剤、化学的研摩剤および本発明によるメカノケミカ
ル研摩剤を含有する種々の研摩剤を用いて研摩した。前
記研摩剤を全時間に亙って、アルミナ材料片からの表面
材料の除去能力について評価した。Examples Example 1: The alumina (Al 2 O 3 ) in this example was polished with various abrasives, including mechanical abrasives, chemical abrasives and mechanochemical abrasives according to the invention. The abrasives were evaluated for their ability to remove surface material from the pieces of alumina material over time.
【0030】アルミナ材料片の表面を、硬質重合体上に
30ミクロンのダイヤモンド粒子を有する複合板をこす
りつけ、引き続き軟質重合体上に6ミクロンのダイヤモ
ンド粒子を有する複合板をこすりつけて加工した。アル
ミナの表面を加工した後に、ヌープ硬さ(Knoop
indent)を、硬化した材料片中に5kgの負荷で
つくり、70ミクロン/秒の負荷度で、15秒の負荷時
間でへこませた。材料除去度を、全時間に亙って、ヌー
プ硬さの対角線の長さでの減少を計測して得た。振動研
摩機とセミ−オートマチック研摩機の両方を使用した。
振動研摩を、機械的な負担を最小にするように使用し
た。試験を24時間監視した。セミ−オートマチック研
摩機を、加えられた機械的な負担を与えるように使用し
た。The surface of the piece of alumina material was worked by rubbing a composite plate having 30 micron diamond particles on the hard polymer and subsequently rubbing a composite plate having 6 micron diamond particles on the soft polymer. After processing the surface of alumina, Knoop hardness (Knoop
Indent) was made into a piece of cured material with a load of 5 kg and was indented at a loading of 70 microns / second with a loading time of 15 seconds. Material removal was obtained by measuring the decrease in Knoop hardness over the length of the diagonal over time. Both a vibration sander and a semi-automatic sander were used.
Vibratory polishing was used to minimize mechanical strain. The test was monitored for 24 hours. A semi-automatic sander was used to provide the added mechanical strain.
【0031】Buehler社によって販売されている
研摩布TEXMET(登録商標)上で研摩処理した。The polishing treatment was carried out on a polishing cloth TEXMET® sold by Buehler.
【0032】アルミナ材料片のための研摩結果の概略
は、以下の第1表中にある: 第 1 表 研 摩 率 方 法 研 摩 剤 (ミクロン/h) 振 動 Fe2O3 0.002 研 摩 コロイド珪酸 0.042 Fe2O3+(コロイド珪酸) 0.125(ミクロン/秒) 機械的 Fe2O3 0 回転式 コロイド珪酸 0.26 研 摩 1/4ミクロンのダイヤモンド 0 3ミクロンのダイヤモンド 0.21 Fe2O3+(コロイド珪酸) 0.35 振動研摩または機械的回転式研摩の両方を用いた場合、
機械的研摩剤、Fe2O3 との組合せ物中のコロイド珪
酸スラリーからなる、本発明によるメカノケミカル研摩
用研摩剤は、コロイド珪酸またはFe2O3の単独のもの
の両方よりも高い研摩率でアルミナを研摩できる。付加
的に、コロイド珪酸/Fe2O3研摩剤の場合の研摩率
は、コロイド珪酸およびFe2O3の組合せたものの研摩
率よりも著しく上回る(0.125ミクロン/hに対し
て振動研摩の場合0.044ミクロン/hおよび0.3
5ミクロン/秒に対して回転式研摩の場合0.26ミク
ロン/秒)。The outline of the polishing results for alumina material piece is in Table 1 below: first table Labs milling rate how Research friction agent (microns / h) vibration Fe 2 O 3 0.002 Lab Polished colloidal silicic acid 0.042 Fe 2 O 3 + (colloidal silicic acid) 0.125 (micron / sec) Mechanical Fe 2 O 3 0 Rotary colloidal silicic acid 0.26 Polished 1/4 micron diamond 0 3 micron diamond 0.21 Fe 2 O 3 + (colloidal silicic acid) 0.35 When both vibration polishing and mechanical rotary polishing are used,
A mechanochemical polishing abrasive according to the present invention, consisting of a colloidal silicic acid slurry in combination with a mechanical abrasive, Fe 2 O 3 , has a higher polishing rate than both colloidal silicic acid or Fe 2 O 3 alone. Alumina can be polished. Additionally, the polishing rate for colloidal silicic acid / Fe 2 O 3 abrasives is significantly higher than that of the combination of colloidal silicic acid and Fe 2 O 3 (0.125 micron / h for vibration polishing). 0.044 micron / h and 0.3
5 micron / sec vs. 0.26 micron / sec for rotary polishing).
【0033】この例は、本発明によるメカノケミカル研
摩用研摩剤が意外にも、コロイド珪酸または機械的研摩
剤の単独のものもしくは組合せたものと比べて優れた研
摩率を有することを明白に示した。This example clearly shows that the mechanochemical polishing abrasives according to the invention surprisingly have superior polishing rates compared to colloidal silicic acid or mechanical abrasives alone or in combination. It was
【0034】例2:前記と同じ振動研摩法を用いて、ア
ルミナ、シリコーンニトリドおよびジルコニアのヌープ
硬さを示した試料を、コロイド珪酸、種々の機械的研摩
剤および本発明による種々のメカノケミカル研摩剤を用
いて研摩した。メカノケミカル研摩媒体をAl2O3、C
eO2、Cr2O3またはFe3O2のいずれか20グラム
とともに水性コロイド珪酸490mlからなる溶液1l
で構成した。水性コロイド珪酸は、pH約10.0、平
均粒径約0.05〜0.07ミクロン、比重1.390
を有し、かつ固体50%を含有していた。脱イオン水5
mlを、混合物に加え処方を終えた。EXAMPLE 2 Samples showing Knoop hardness of alumina, silicone nitride and zirconia were prepared using the same vibration polishing method as described above, colloidal silicic acid, various mechanical abrasives and various mechanochemicals according to the invention. Polished with an abrasive. Mechanochemical polishing medium is Al 2 O 3 , C
1 l of a solution consisting of 490 ml of aqueous colloidal silicic acid with either 20 g of eO 2 , Cr 2 O 3 or Fe 3 O 2.
Composed of. The aqueous colloidal silicic acid has a pH of about 10.0, an average particle size of about 0.05 to 0.07 micron, and a specific gravity of 1.390.
And contained 50% solids. Deionized water 5
ml was added to the mixture to complete the formulation.
【0035】振動研摩を、種々の試料を24時間研摩す
るために用いた。ミクロン/hにおけるそれぞれの研摩
剤の研摩率を測定した。3つの試料の振動研摩の結果
は、以下の第2表に記載した: 第 2 表 メカノケミカル研摩率(ミクロン/h) 研摩媒体 アルミナ シリコンニトリド ジルコニア Al2O3+コロイド珪酸 0.045 0.163 0.173 Ce2O3+コロイド珪酸 0.027 0.300 0.1875 Ce2O3 0.006 0.135 ------ Fe2O3+コロイド珪酸 0.125 0.300 0.448 Fe2O3 0.003 0.042 0.173 Cr2O3+コロイド珪酸 0.148 0.188 0.233 Cr2O3 0.00 0.058 0.00 (CS)コロイド珪酸 0.044 ------ 0.058 上で使用したコロイド珪酸は、メカノケミカル研摩用研
摩剤中に使用したものと同じコロイド珪酸である。試験
目的のために使用される以前には、水をコロイド珪酸に
添加しなかった。機械的研摩剤のそれぞれからなるスラ
リーを粉末化した機械的研摩剤約20gに対して脱イオ
ン水5mlを添加することにより試験に使用した。Vibration polishing was used to polish various samples for 24 hours. The polishing rate of each abrasive at micron / h was measured. The results of vibration polishing of three samples are given in Table 2 below: Table 2 Mechanochemical polishing rate (microns / h) polishing medium Alumina Silicon Nitrido Zirconia Al 2 O 3 + colloidal silica 0.045 0.04. 163 0.173 Ce 2 O 3 + colloidal silicic acid 0.027 0.300 0.1875 Ce 2 O 3 0.006 0.135 ------ Fe 2 O 3 + colloidal silicic acid 0.125 0.300 0 .448 Fe 2 O 3 0.003 0.042 0.173 Cr 2 O 3 + colloidal silica 0.148 0.188 0.233 Cr 2 O 3 0.00 0.058 0.00 (CS) colloidal silica 0 0.044 ------ 0.058 The colloidal silicic acid used above is the same colloidal silicic acid used in the mechanochemical polishing abrasive. No water was added to the colloidal silicic acid before it was used for testing purposes. A slurry consisting of each of the mechanical abrasives was used in the test by adding 5 ml of deionized water to about 20 g of powdered mechanical abrasive.
【0036】研摩圧および温度は、結果に対して重要で
はなかったが、しかし、できる限り、試験の間一定不変
に維持した。研摩温度を、約25℃に保ち、その間研摩
圧を約50g/cm2で維持した。The polishing pressure and temperature were not critical to the results, but were kept constant during the test, whenever possible. The polishing temperature was maintained at about 25 ° C. while maintaining the polishing pressure at about 50 g / cm 2 .
【0037】多くの場合、本発明によるメカノケミカル
研摩用研摩剤は、コロイド珪酸または機械的研摩剤を単
独または組合せて用いた場合よりも高い率で、それぞれ
の材料を研摩した。ただCe2O3にコロイド珪酸を加え
たものだけが、アルミナを研摩した時に、コロイド珪酸
を単独で用いた場合よりも低い研摩率を示した。In many cases, the mechanochemical polishing abrasives according to the present invention polished their respective materials at a higher rate than when colloidal silica or mechanical abrasives were used alone or in combination. Only Ce 2 O 3 plus colloidal silicic acid showed a lower polishing rate when polishing alumina than when colloidal silicic acid was used alone.
Claims (6)
約7よりも大きいpHを有するコロイド珪酸の水性スラ
リー約13〜約99.2重量%、水約0.7〜約85重
量%および約0.1ミクロン〜約10ミクロンの粒径を
有する機械的研摩剤約0.07〜約2.0重量%を含有
し、この場合この機械的研摩剤は、Fe2O3、Fe
3O4、MgO、BaCO3、CaCO3、MnO2、Ce
O、SiO2、CeO2、Cr2O3およびAl2O3からな
る群の1つ以上の物質から選択されたものであることを
特徴とする、メカノケミカル研摩用研摩剤。1. An abrasive for mechanochemical polishing, comprising:
An aqueous slurry of colloidal silicic acid having a pH of greater than about 7, about 13 to about 99.2 wt%, water about 0.7 to about 85 wt%, and mechanical having a particle size of about 0.1 micron to about 10 microns. contain from about 0.07 to about 2.0 wt% abrasive, the mechanical abrasive this case, Fe 2 O 3, Fe
3 O 4 , MgO, BaCO 3 , CaCO 3 , MnO 2 , Ce
O, SiO 2, CeO 2, Cr 2 O 3 and Al 2, characterized in that the one or more substances of the group consisting of O 3 are those selected, mechanochemical polishing for abrasive.
する、請求項1記載のメカノケミカル研摩用研摩剤。2. The mechanochemical polishing abrasive of claim 1 wherein the colloidal silicic acid has a pH greater than 7.
10ミクロンの粒径を有する、請求項1記載のメカノケ
ミカル研摩用研摩剤。3. The mechanochemical abrasive abrasive of claim 1, wherein the mechanical abrasive has a particle size of from about 0.1 micron to about 10 microns.
1記載のメカノケミカル研摩用研摩剤。4. The abrasive for mechanochemical polishing according to claim 1, wherein the mechanical abrasive is Fe 2 O 3 .
ド珪酸の水性スラリーと、Fe2O3、Fe3O4、Mg
O、BaCO3、CaCO3、MnO2、CeO、Si
O2、CeO2、Cr2O3およびAl2O3からなる群の1
つ以上の物質から選択された機械的研摩材とからなるメ
カノケミカル研摩用研摩剤を用いた場合に、メカノケミ
カル研摩用研摩剤を、機械的研摩装置に設置されたパッ
ドに使用し、かつ材料片の表面を研摩するのに十分な時
間、材料片の少くとも1つの面に、機械的研摩装置のパ
ッドを摩擦的に接触させることを特徴とする、材料片を
研摩する方法。5. A method of polishing a piece of material, comprising: an aqueous slurry of colloidal silicic acid, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Mg.
O, BaCO 3 , CaCO 3 , MnO 2 , CeO, Si
1 of the group consisting of O 2 , CeO 2 , Cr 2 O 3 and Al 2 O 3.
When a mechanochemical polishing abrasive consisting of a mechanical polishing material selected from two or more substances is used, the mechanochemical polishing abrasive is used for a pad installed in a mechanical polishing apparatus, and the material is A method of polishing a piece of material, which comprises frictionally contacting at least one surface of the piece of material with a pad of a mechanical polishing device for a time sufficient to polish the surface of the piece.
に使用する、請求項5記載の研摩法。6. The polishing method according to claim 5, wherein the polishing agent for mechanochemical polishing is used in a polishing apparatus.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US59406590A | 1990-10-09 | 1990-10-09 | |
US07/594065 | 1990-10-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05156238A true JPH05156238A (en) | 1993-06-22 |
Family
ID=24377366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3260086A Pending JPH05156238A (en) | 1990-10-09 | 1991-10-08 | Abrasive for mechanochemical grinding and method of grinding material piece |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05156238A (en) |
CA (1) | CA2039998A1 (en) |
DE (1) | DE4130316A1 (en) |
FR (1) | FR2667606A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11315273A (en) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Hiroaki Tanaka | Polishing composition and edge polishing method using the same |
JP2000195792A (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Fujitsu Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2008531319A (en) * | 2005-03-04 | 2008-08-14 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | Compositions and methods for polishing sapphire surfaces |
WO2012115020A1 (en) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | 株式会社 フジミインコーポレーテッド | Polishing composition |
JP2015147922A (en) * | 2014-11-26 | 2015-08-20 | アサヒ化成工業株式会社 | Composite abrasive grain, method for manufacturing the same, polishing method and polishing device |
WO2016075880A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | Polishing composition and manufacturing method of substrate using same |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2894209B2 (en) * | 1994-06-03 | 1999-05-24 | 信越半導体株式会社 | Silicon wafer polishing pad and polishing method |
US5693239A (en) * | 1995-10-10 | 1997-12-02 | Rodel, Inc. | Polishing slurries comprising two abrasive components and methods for their use |
RU2627413C1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-08-08 | Станислав Петрович Бишко | Abrasive powder for processing surfaces and its application |
TW201841857A (en) * | 2017-01-24 | 2018-12-01 | 美商康寧公司 | Methods and apparatus for finishing edges of glass sheets |
-
1991
- 1991-04-08 CA CA 2039998 patent/CA2039998A1/en not_active Abandoned
- 1991-04-19 FR FR9104869A patent/FR2667606A1/en not_active Withdrawn
- 1991-09-12 DE DE19914130316 patent/DE4130316A1/en not_active Withdrawn
- 1991-10-08 JP JP3260086A patent/JPH05156238A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11315273A (en) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Hiroaki Tanaka | Polishing composition and edge polishing method using the same |
JP2000195792A (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Fujitsu Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2008531319A (en) * | 2005-03-04 | 2008-08-14 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | Compositions and methods for polishing sapphire surfaces |
WO2012115020A1 (en) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | 株式会社 フジミインコーポレーテッド | Polishing composition |
US9662763B2 (en) | 2011-02-21 | 2017-05-30 | Fujimi Incorporated | Polishing composition |
WO2016075880A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | Polishing composition and manufacturing method of substrate using same |
JP2016094510A (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | Polishing composition and method for producing substrate using the same |
JP2015147922A (en) * | 2014-11-26 | 2015-08-20 | アサヒ化成工業株式会社 | Composite abrasive grain, method for manufacturing the same, polishing method and polishing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2039998A1 (en) | 1992-04-10 |
FR2667606A1 (en) | 1992-04-10 |
DE4130316A1 (en) | 1992-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5228886A (en) | Mechanochemical polishing abrasive | |
FI118180B (en) | Polishing formulation for optical surfaces | |
KR100429940B1 (en) | Improved ceria powder | |
CA2315057A1 (en) | Process for producing semiconductor device | |
JPH11315273A (en) | Polishing composition and edge polishing method using the same | |
JPH05156238A (en) | Abrasive for mechanochemical grinding and method of grinding material piece | |
JP3668647B2 (en) | Semiconductor wafer substrate regeneration method and semiconductor wafer substrate regeneration polishing liquid | |
JP2002355763A (en) | Synthetic grinding wheel | |
JP4557105B2 (en) | Polishing composition | |
JP2000265160A (en) | Abrasive for high-speed mirror surface polishing | |
JPH054171A (en) | Resin-bond grinding wheel for precision working | |
JP4167441B2 (en) | Abrasive and carrier particles | |
JP2003117806A (en) | Mirror-polishing method for polycrystalline ceramics | |
JP3660318B2 (en) | Chemically reactive abrasive | |
JP2004261942A (en) | Polishing grinding wheel | |
JP2000038572A (en) | Glass or quartz abrasive composition and preparation thereof | |
JP3169241B2 (en) | Resin bond whetstone for precision metal polishing | |
JP7547920B2 (en) | Method for polishing SiC substrate | |
JP5554052B2 (en) | Polishing composition and polishing method | |
JP2000186276A (en) | Cerium oxide abrasive and polishing method for substrate | |
JPS6086186A (en) | Abrasive material for semiconductor wafer | |
KR20250048294A (en) | Method and material for polishing materials | |
JP2000186277A (en) | Cerium oxide abrasive and method for polishing substrate | |
MXPA00008063A (en) | Optical polishing formulation | |
JPS6086187A (en) | Abrasive material for grinding semiconductor wafer |