こちらでは、研磨材について解説しています。さまざまなタイプの研磨材があるので、それぞれの化学式や特徴、モールス硬度などについてリストで紹介しています。さらに、研磨材の粒度についてもふれているので、ぜひ参考にしてみてください。
研磨材は加工物であるワークを、切ったり削ったり磨いたりする際に使用する細やかな粒、すなわち砥粒のことです。日常生活で私たちがよく利用する「研磨材が含まれるアイテム」の一例としては、キッチンやバス、洗面所などを掃除するときに活躍する一部のクリーナにも研磨剤が含まれているものが多くあります。
古代においては、天然石を粉砕したものを研磨材として使っていたようです。しかし現在では、高価な天然石の代わりに人工の研磨材が主に使われるようになっています。中でも、炭化けい素とアルミナが多用されています。主な研磨材の化学式および特徴は次のとおりです。
| 研磨材 | 化学式 | 特徴 |
|---|---|---|
| ダイヤモンド | C | 人造ダイヤモンドと天然ダイヤモンドがあります。工業用として使用する際には、形状が安定している人造ダイヤモンドが好まれます。高温時に化学反応が起こってしまうので、ニッケルやコバルト、鉄などにはあまり適していません。 |
| アルミナ | AI2O3 | ダイヤモンドと異なり、鉄鋼材料を磨くのにも適しています。アルミナとは酸化アルミニウムのことで、αアルミナとやや硬さが低くなるγアルミナの2種類があります。 |
| cBN | CBN | cBNは、立方窒化ホウ素のことです。鉄鋼材料を加工するのに適した砥粒だといえます。人工的に作り出された砥粒のひとつで、ダイヤモンドに次ぐ硬さがあります。 |
| 炭化ケイ素 | SiC | 緑色炭化ケイ素研削材および黒色炭化ケイ素研削材の総称が炭化ケイ素です。炭化ケイ素は、アルミニウム合金や黄銅、ガラスなど、非鉄金属を磨くのに適した研磨材です。粉砕製造されるので、鋭い研磨性が大きな特徴となっています。 |
| 炭化ホウ素 | B4C | SiCと比較すると、より高い硬度を有しているといえる研磨材です。その硬さは上手に利用されており、セラミックス系の基板や部材などをはじめとする、高硬度用の研磨材として活躍しています。 |
| ベンガラ | Fe2O3 | 古くから、研磨材として活躍してきたのがベンガラです。硬度があまり高くないため、主に仕上げに使用されます。パウダー状の酸化鉄で、赤褐色をしているのが特徴です。 |
| 酸化チタン | TiO2 | 酸化チタンは、切ったりあるいは削ったりするための研磨材としてではなく、すでに研磨がほどこされて表面がなめらかになったワークにつやを出す、最終的な磨きの工程時に使用されます。 |
| 二酸化ケイ素 | SiO2 | 二酸化ケイ素は、シリコン結晶に研磨をほどこす場合に適した研磨材です。また、コロイダルシリカとしてCMP用に使われることもあります。 |
| 酸化マグネシウム | MgO | 酸化マグネシウムは、白色のセラミックス材料です。研磨力はあまり高くないため、ワークの表面を削るような加工プロセスでは使用されることはありません。けれども、ポリッシングには適しているため、仕上げ段階では使用されることがある研磨材です。 |
| 酸化クロム | Cr2O3 | 酸化クロムのなかでも研磨材のひとつとして使用されるのは主に三酸化クロムで、緑色をしています。削る力はあまり強くないため、研磨加工においては仕上げ用の研磨材として光沢を出す際に使用されます。 |
| 酸化セリウム | CeO2 | 酸化セリウムは、ガラスと非常に相性のよい研磨材料です。そのため、ガラス研磨はもちろんのこと、光学ガラスの必須アイテムでもあります。ただ供給ルートが限られており、供給不安の状態になってしまったこともあります。 |
| 酸化ジルコニウム | ZrO2 | 酸化ジルコニウムは、セラミックス質の砥粒です。単体としてではなく、他の研磨材と混ぜあわせて使用されるケースが多いようです。 |
研磨材の硬さは、モース硬度を基準として表すことが可能です。モース硬度とは、「叩いた場合に壊れるか」ではなく、こすりあわせてみて「傷をつけるかつけられるか」を比べて算出されたものです。主な研磨材のモールス硬度は、次のとおりです。
| ダイヤモンド | 10 |
|---|---|
| アルミナ | 8～9前後 |
| cBN | － |
| 炭化ケイ素 | 9.5前後 |
| 炭化ホウ素 | 9前後 |
| ベンガラ | 6前後 |
| 酸化チタン | 5.5～6前後 |
| 二酸化ケイ素 | 7前後 |
| 酸化マグネシウム | 6.5前後 |
| 酸化クロム | 6～7前後 |
| 酸化セリウム | 6前後 |
| 酸化ジルコニウム | 6～7前後 |
粒度とは粒子のサイズのことで、数字で表記されます。数字が大きいほど細かい粒であることを示しており、粒度0よりも粒度100のほうが粒子が細かいということです。また粒度のことを番手、または♯をつけて表記します。粒度は最終的な仕上がりに大きく影響するため、適切に選ぶ必要があります。たとえば、仕上がりを♯300にしたいとき、それより小さい粒度のもので磨いても♯300の粗さにはならないということです。
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※情報参照元：三陽工業（https://sanyou-ind.co.jp/company/）、大堀研磨工業所（http://www.ohorikenma.co.jp/quality.html）、東京ステンレス研磨興業（http://www.tskenma.com/company/history.php）
