超微細砥粒の電気泳動付着現象を利用した超微粒砥石の開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555032
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 谷 泰弘 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80143527)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河田 研治 タイホー工業(株), 中央研究所, 研究員 ; 池野 順一 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (10184441)
• Keywords: 超微細砥粒 / 電気泳動現象 / 超微粒子 / 鏡面研削 / 硬脆材料 / 超精密加工 / 砥粒加工 / 砥石

Research Abstract

平成4年度は超微粒砥石の作成法を確立することに重点を置いて研究を進めたが、平成5年度は「超微粒砥石の加工性能の評価」を研究の第一目的に置き,多種超微粒砥石の作成を第二目的に置いた.
鏡面研削用砥石として適正な砥石であるか評価するために加工実験を行った.研削実験装置は,現有するマシニングセンタを用いた.その結果,表面粗さでは10nmRmax以下の鏡面が得られることが判明した。また、切屑観察からは砥石の自生発刃が微小単位で均一に生じていることが分かった。加工中、目づまりすることなく継続して鏡面研削が可能であることが判明した。
次に、他の超微粒砥石の作成に挑戦した。電荷を有する超微細砥石(シリカ砥粒)と非イオン性高分子(ポリビニルアルコール)の組み合わせで超微粒砥石の作成を試みた.ポリビニルアルコールは従来砥石の結合剤として実績のある結合剤である.この高分子は砥粒に水素結合で吸着することが知られている.したがって,砥粒に吸着した高分子は砥粒と一対になって砥粒に便乗する形で電気泳動現象する。これにより、均質な砥石の形成が可能であった.
一方,帯電しない砥粒には超微細ダイヤモンド砥粒がある.ダイヤモンドは最も硬度の高い物質であり,研削砥石として有用な砥粒であることが知られている.このダイヤモンド砥粒との組み合わせとして適正な高分子の条件は,まず電荷を有し電気泳動現象を生じること,次に砥粒と水素結合して砥粒と吸着することである.これには,高分子電解質であるアルギン酸ナトリウムが最適である.作成実験を行い、超微粒ダイヤモンド砥石の作成が可能となった。さらに,アルギン酸ナトリウムはカルシウム等の塩で化学処理を行うと、機械的強度,熱的強度が向上することが知られている.これにより,砥石の物理特性を調整することが可能であることも確認した。

Research Products

• [Publications] 池野順一 他1名: "電気泳動現象を利用した超微粒砥石の作成法に関する研究" 日本機械学会論文集(C編). 59. 1946-1951 (1993)
• [Publications] 池野順一 他1名: "電気泳動現象を利用した超微粒砥石の作成に関する研究" 生産研究. 45. 63-66 (1993)
• [Publications] 谷泰弘 他1名: "超微細砥粒を用いたナノメータ研削" 生産研究. 45. 13-18 (1993)
• [Publications] 池野順一: "超微粒子の電気泳動現象を利用した研削・研磨" 光技術コンタクト. 32(発表予定). (1994)
• [Publications] J.IKENO 他2名: "Development of Highly Homogeneous Pellets Applying Electrophoretic Deposition of Ultrafine Abrasives for Nanometer Grinding" Annals of CIRP. 43(発表予定). (1994)
• [Publications] 池野順一 他1名: "電気泳動現象を利用した微細砥粒の固定化とその応用(第6報)" 精密工学会講演論文集. 215-216 (1992)