金属を磨く方法

金属とは何か、多くの方がご存知だと思います。金属は自然界に存在する磁性物質です。この物質には様々な種類があります。家具の製造に使われる金属もあれば、宝飾品の製造に使われる金属もあります。ほとんどの金属は加工時に研磨が必要です。金属研磨には、一般的に専門的な研磨・研削装置が使用されます。金属研磨・研削装置の用途をご存知ですか？今回はZ-LIONが詳しくご説明します。

金属研削・研磨技術

1. 機械研磨

機械研磨は、材料の表面を切削および塑性変形させて研磨された凸部を除去することにより、滑らかな表面を得る研磨方法です。一般的に、ダイヤモンドエメリーストリップウールホイール、サンドペーパー、ダイヤモンド研磨パッドダイヤモンド研磨ホイールなどが使用されます。ターンテーブルなどの補助ツールを使用することで、表面品質の要求が高い場合は、超精密研削研磨法を使用できます。超精密研削研磨は、研磨剤を含む研削研磨液中で加工対象物の表面に押し当て、高速回転させる特殊な研磨ツールです。この技術を使用すると、さまざまな研磨方法の中で最高レベルのRa0.008μmの表面粗さを実現できます。光学レンズ金型によくこの方法が用いられます。

2. 化学研磨

化学研磨とは、材料の微細な突起部分が化学媒体中で凹面部分よりも優先的に溶解することで、滑らかな表面を得る方法です。この方法の主な利点は、複雑な装置を必要とせず、複雑な形状のワークピースを研磨でき、多くのワークピースを同時に高効率で研磨できることです。化学研磨の核心的な問題は、研磨液の調製です。化学研磨によって得られる表面粗さは、一般的に数10μm程度です。

3. 電解研磨

電解研磨の基本原理は化学研磨と同じで、材料表面の微細な突起を選択的に溶解して表面を滑らかにする。化学研磨と比較すると、陰極反応の影響を排除できるため、効果は優れている。電気化学研磨プロセスは、次の 2 つのステップに分けられる。(1) マクロレベリング 溶解生成物が電解液に拡散し、材料表面の幾何学的粗さが減少し、Ra>1μm となる。(2) 低光レベリング 陽極分極により表面の明るさが向上し、Ra<1μm となる。

4. 超音波研磨

加工対象物を研磨剤懸濁液に浸し、同時に超音波場に置くと、超音波の振動によって加工対象物の表面で研磨剤が研削・研磨されます。超音波加工の巨視的な力は小さく、加工対象物の変形を引き起こしませんが、工具の製作と設置が困難です。超音波加工は、化学的または電気化学的方法と組み合わせることができます。溶液腐食と電気分解をベースとして、超音波振動を適用して溶液を攪拌し、加工対象物の表面にある溶解生成物を剥離させ、表面付近の腐食または電解を均一にします。液体中の超音波のキャビテーションは腐食プロセスを抑制することもでき、表面の光沢化に役立ちます。

5. 流体研磨

流体研磨は、高速で流れる液体と、その液体が運ぶ研磨粒子によってワークピースの表面を削り取ることで研磨を行う方法です。一般的に用いられる方法としては、研磨ジェット加工、液体ジェット加工、流体研削などがあります。流体研削は油圧によって駆動され、研磨粒子を運ぶ液体媒体がワークピースの表面を高速で往復運動します。この媒体は主に、低圧下で良好な流動性を持つ特殊な化合物と研磨剤を混合したもので、研磨剤としては炭化ケイ素粉末などが用いられます。

6. 磁気研削および研磨

磁気研削・研磨とは、磁場の作用下で磁性研磨材を研磨ブラシ状に成形し、ワークピースを研削する加工方法です。この方法は、加工効率が高く、仕上がり品質が良く、加工条件の制御が容易で、作業環境も良好です。適切な研磨材を使用すれば、表面粗さはRa0.1μmまで向上させることができます。

金属研磨は、研磨後に行うとより良い効果が得られます。金属研磨によって、金属表面はより滑らかで美しくなります。家具製品や宝飾品に使われる金属のほとんどは、市場に出回る前に加工・研磨されます。金属の研磨や研削には多くの道具や装置が使われ、その動作原理もそれぞれ異なります。異なる機械や装置を選ぶ際には、まずその原理から理解する必要があります。