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JP2725191B2 - 研磨剤組成物 - Google Patents

研磨剤組成物

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Publication number
JP2725191B2
JP2725191B2 JP63311664A JP31166488A JP2725191B2 JP 2725191 B2 JP2725191 B2 JP 2725191B2 JP 63311664 A JP63311664 A JP 63311664A JP 31166488 A JP31166488 A JP 31166488A JP 2725191 B2 JP2725191 B2 JP 2725191B2
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JP
Japan
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polishing
alumina
water
present
boehmite
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JP63311664A
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山田  勉
泰三 岡島
孝弌 大谷
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FUJIMI INKOOHOREETETSUDO KK
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FUJIMI INKOOHOREETETSUDO KK
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は研磨剤組成物に関するものである。詳しく
は、研磨能率がよく、すぐれた研磨表面を形成すること
ができる研磨剤組成物に関するものである。
〔従来技術〕
従来、水とアルミナからなる研磨剤組成物は知られて
いる(例えば、特開昭54−89389号参照)が、研磨速度
が十分でなく、研磨速度を上げる目的でアルミナの粒径
を大きくすると、研磨表面に荒れが生ずるようになり、
研磨速度と表面状態を両方を満足するものとは言えなか
った。
過去10年間に於いて、工業的規模の生産が飛躍的に増
加したシリコン及び化合物半導体基板、各種の磁気メモ
リーハードディスク、レーザー部品等の材料の精密研磨
加工においては、特に加工面の平滑度、無欠陥性(スク
ラッチ、オレンジピール、ピット、ノジュール、クラッ
ク等の欠陥がない事)に対する要求水準が、過去の研磨
加工技術水準に比して遥かに高度化すると共に、他方、
生産、検査設備等に多額の投資が必要な為、生産スピー
ドの向上、不良欠陥ロスの低減に依るコストカットも重
要な課題となっている。
従って、これらの分野で使用される研磨剤に就いても
加工精度と共に研磨速度の向上に対する要望が極めて強
いものとなっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者らは、かかる要望を満足するよりすぐれた研
磨剤組成物を得るべく、鋭意研究を重ねた結果、水とα
−アルミナからなる研磨剤組成物に金属の亜硝酸塩を存
在させるときは、加工物加工面の平滑度、或は表面欠陥
(スクラッチ、オレンジピール等)発生防止等の研磨仕
上がり効果を低下させることなく、しかも研磨速度を大
幅に向上させることが出来ることを知得して本発明を完
成した。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の要旨は、水、α−アルミナ及び金属の亜硝酸
塩を含有してなる研磨剤組成物に存する。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明で使用するα−アルミナとしては、特に限定さ
れないがバイヤライト、ジプサイト、ハイドラージライ
ト、ベーマイト、γ−アルミナ、θ−アルミナのような
α−アルミナ以外のアルミナを、常法に従い1100℃以上
の温度で焼成して得たアルミナが挙げられる。此の焼成
温度は高い程研磨速度が大きくなる傾向があるので1200
℃以上、1200〜1500℃で焼成して得られたα−アルミナ
が好ましい。
加工精度及び研磨速度を考慮すると本発明で使用され
るα−アルミナは平均粒径で0.1〜10μ、好ましくは0.1
〜3μであり、又最大粒径で30μ以下、好ましくは20μ
以下の微粉体である。従って、焼成して得られたα−ア
ルミナは通常の微粉砕装置即ち湿式スラリ方式ではボー
ルミル、振動ミル等で粉砕した粗大粒子は重力沈降、遠
心沈降等の装置で分級するか、或は乾式方式即ちジェッ
ト気流に依る粉砕分級処理により所望の粒度に整粒す
る。
α−アルミナの含有量は、組成物全量に対して1〜30
重量%、好ましくは2〜15重量%である。あまりに少な
いと研磨速度が小さくなり、逆にあまりに多いと均一分
散が保てなくなり、かつ、スラリー粘度が過大となって
取扱いが困難となる。
金属の亜硝酸塩としては、種々の金属の塩が挙げられ
るが、周期律表第I〜III族の金属の塩が好ましい。具
体的には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネ
シウム、バリウム、亜鉛、アルミニウムなどの亜硝酸塩
が挙げられる。
これらの中では、アルミナ−水スラリー系に対する分
散又は凝集作用が高い点で亜硝酸カルシウム、亜硝酸カ
リウム、亜硝酸ナトリウムなどが好ましい。
金属の亜硝酸塩の含有量は、組成物全量に対して0.1
〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%である。この量
があまりに少ないと本発明の効果が期待出来なくなる。
逆にあまりに多くても、添加効果が向上する事もなく、
冬季低温時に塩の結晶が析出するとか、排水浄化処理の
負担を増す等の不都合を生じるようになる。
本発明の研磨剤組成物が優れた研磨効果を有すること
の詳細は不明であるが、金属の亜硝酸塩の存在が研磨剤
組成物中のα−アルミナの分散状態に何等からの影響を
及ぼし、かかる分散状態が研磨加工に有利に作用すると
思われる。
また、本発明の研磨剤組成物にベーマイトを存在させ
ると、更にすぐれた効果を得ることができる。
ベーマイトは、アルミナ水和物の一種であり、ジプサ
イト等を250℃程度で加圧水熱処理するか、或はチーグ
ラー法で合成されるアルミニウム有機化合物〔Al(OR)
〕(但し、Rはアルキル基である)の加水分解に依っ
て製造する方法で一般的に生産されており、アルミナゾ
ル、セラミックバインダー、繊維製品カーペットの帯電
防止処理、水の浄化処理、化粧品、軟こうの増粘剤、ア
ルミナ系触媒又は触媒担体等の原料として広く利用され
ている工業材料である。
ベーマイトは、AlOOH又はAl2O3・H2Oの化学式で表示
される物質で、粉体製品としては、例えば、KAISER(米
国)、VISTA Chemical(米国)、Condea Chemie(ドイ
ツ)等から市販されている。例えば200μ以下95%、45
μ以下50%の粒子からなる粉体を水中又は酸性の水中で
撹拌、分散させると、一部繊維状、大部分は粒状で、且
つそのサイズが0.01μ以下の超微細粒子の形で分散し、
コロイド状のゾルを形成する性質を有する。ベーマイト
のゾルは等電点9.4であり、粒子自身が陽性に帯電して
いる事が電気泳動法により観測される。
本発明で水に分散されるベーマイトは粉体でもベーマ
イトゾルでも使用可能であるが、いずれの場合も、水に
分散させた場合に粒子径が0.01μ以下のゾルを形成する
ものを使用する。ベーマイトの含有量は組成物全量に対
し0.1〜20重量%、好ましくは0.5〜10重量%である。ベ
ーマイト含有量が余りに少ないと研磨速度向上の効果が
期待出来ず、逆に余りに多いと見掛粘度、チキソトロピ
ー性が増大し、α−アルミナの均一分散性を損なう事と
なると同時に研磨剤組成物の容器からの取出しが困難と
なる等ハンドリング上不適な物性となる。
水、α−アルミナ及び金属の亜硝酸塩を含有してなる本
発明研磨剤組成物に更にベーマイトを含有することによ
る作用の詳細は不明であるが、以下の如く推定される。
即ち、前述のα−アルミナ粒子は、これを水中又は酸性
の水中で撹拌し分散させると、個々の粒子は陽性を電荷
を保有し、水又は電解質の陰イオンを吸着し電気的二重
層を形成する。かかる微粒子の分散系にあってはファン
デルワールス引力に依る凝集と電気的斥力に依る反発作
用力とで或る種の平衡状態を形成させるのであるが、こ
ゝにベーマイトを共存させると、ベーマイトは該水中で
陽性に帯電するため、全体の分散系としては電気的斥力
に依る粒子相互間の分散効果が強まる事となる。かかる
スラリー状研磨剤による精密研磨加工に於ては遊離砥粒
であるα−アルミナ粒子が単分散又は凝集状態で研磨パ
ッドに保持され、或る加工圧で被加工物表面を摺動する
につれて、砥粒(α−アルミナ粒子)がころがりつゝ或
は滑りつゝ研削作用を及ぼしている事になり、砥粒が被
加工物表面を研削する作用点の数が多く且つ各作用点で
の研削作用力が均一である程、加工時の単位摺動量、単
位時間当りの研磨量が大きく且つ加工表面精度が高くな
る筈である。しかしながら、研磨パッドと被加工物表面
の接触面では砥粒(α−アルミナ)と被加工物が研削さ
れて発生した微細粒子(削りかす)が水に懸濁したスラ
リ状態で存在するため、個々の粒子の分散又は凝集状態
が研磨量、研磨仕上り性に強く影響を及ぼすであろう事
が推定されるが、本発明の如く水、α−アルミナ及び金
属の亜硝酸塩、場合によっては更にベーマイトを含有し
てなる研磨剤に於ては金属の亜硝酸塩及びベーマイトが
各粒子の分散又は凝集状態に影響し、研磨性能の向上を
もたらすと思われる。
本発明の研磨剤組成物の調製は、前記各成分を混合撹
拌すればよく、混合順序等も特に制限されるものではな
い。
又、この研磨剤組成物の調製に際しては、被加工物の
種類、加工条件等の研磨加工上の必要条件に応じて、下
記の如き各種の公知の添加剤を加えてもよい。
添加剤としては、例えば、エタノール、プロパノー
ル、エチレングリコールの様な水溶性アルコール類、ア
ルキルベンゼンスルホン酸ソーダ、ナフタリンスルホン
酸のホルマリン縮合物の様な界面活性剤、硫酸、塩酸、
硝酸、酢酸の様な酸類、リグニンスルホン酸塩、カルボ
キシメチルセルロース塩、ポリアクリル酸塩の様な有機
ポリアニオン系物質、セルロース、カルボキシメチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロースの様なセルロー
ス類、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、酢酸アン
モニウムの様な無機塩類等があげられる。
尚、本発明の研磨剤組成物のpHとしては、3〜8、好
ましくは4〜7である。pHは、塩の糖類、添加量等に依
って変動するものであるが、一般に、水−アルミナ系研
磨剤でpHをアルカリサイドに偏倚させると、高粘度とな
り、多孔質網状組織からなる研磨パッドの目詰まり劣
化、被加工物表面へのスクラッチ発生トラブル等を起こ
し易くなるので、研磨剤組成物のpHを酸性サイドに調整
するのが通例であって、かかる目的で酸類を少量添加す
る場合がある。
本発明の研磨剤組成物は、金属、ガラス、プラスチッ
ク等の研磨に使用されるが、欠陥のない研磨表面が得ら
れることから、メモリーハードディスク等の研磨に特に
好適である。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。
実施例1〜8、及び比較例1 〔研磨剤組成物の調整〕 水酸化アルミニウムを1300℃、5時間の条件で焼成
し、乾式方法で粉砕整粒したα−アルミナ(平均粒子径
0.54μ、最大粒子径8μ)を、高速ミキサーを用いて水
に分散させてα−アルミナ濃度8重量%のスラリーを調
製した。
これに金属の亜硝酸塩を第1表に記載の割合で添加分
散させて研磨剤組成物を調製した。
〔研磨試験〕
被加工物としてアルミニウム基板にニッケル・リンの
無電解メッキ(ニッケル90〜92%、リン10〜8%の合金
メッキ層)を施した3.5インチメモリハードディスク
(外径約95m/m)の基板を使用した。
此のディスクを両面研磨機に装填して研磨する。研磨
機の上下定盤に、夫々、スエードタイプのポリウレタン
基質研磨パッドが装着してある両面研磨機に該ディスク
に装填し、ディスクと両研磨パッドを相対的に摺動させ
て5分間研磨を行なった。
研磨はディスクと両研磨パッドの間に上記研磨剤試料
を毎分当り300c.c.の割合で供給し、加工圧100g/cm2
行なった。
研磨の後、ディスクを両面研磨機より取出し、超音波
洗浄をくり返し、ディスク加工面を清浄にして、目視検
査に依り、表面欠陥の有無程度を評価した。
次にディスクの厚さの計測を行ない厚さの減少量から
毎分当りの平均研磨速度を算出した。
此の試験結果は第1表に示す通りである。
実施例9〜38、及び比較例2 水酸化アルミニウムを1300℃、5時間の条件で焼成
し、乾式方法で粉砕整粒したα−アルミナ(平均粒子径
0.54μ、最大粒子径8μ)を、高速ミキサーを用いて水
に分散させてα−アルミナ濃度6重量%のスラリーを調
製した。
これに第2表に示す金属の亜硝酸塩およびベーマイト
を添加分散させて研磨剤組成物を調製した。
なお、ベーマイトとしてはCondea Chemie社製Pural
(商標名)SCF(平均粒子径約20μ)を使用した。
実施例1におけると同様にして研磨試験を行なった結
果は下記第2表に示す通りである。
〔発明の効果〕 本発明に従いα−アルミナ−水分散系に金属の亜硝酸
塩を添加して研磨組成物は、研磨加工面に表面欠陥を発
生する事なく、より高い研磨速度を発現し、研磨加工能
率を高めることができる。しかも、本発明の研磨剤組成
物は研磨速度が高いため、研磨加工時間の短縮、研磨剤
消費量の低減、高価なる研磨パッドの損耗、劣化の減少
等による加工コストの低下をもたらし、極めて有用であ
る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水、α−アルミナ及び金属の亜硝酸塩を含
    有してなる研磨剤組成物。
JP63311664A 1988-12-09 1988-12-09 研磨剤組成物 Expired - Lifetime JP2725191B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106283059A (zh) * 2016-08-10 2017-01-04 惠州市米特仑科技有限公司 一种金属表面用氧化铝抛光液及其制备方法
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