セラミック研削ボールで滑らかな反射面を得るには？

セラミック研削ボールの表面は光沢があり、光を反射するものもあります。実は、セラミック研削ボールの表面が光沢を持つかどうかを決定する主な要因は、ボール表面の平坦度であり、ボール表面が滑らかであればあるほど、鏡面効果は良くなり、ボール表面が粗ければ粗いほど、鏡面効果は悪くなります。ボール表面の平坦度に影響を与える要因としては、主に素材の内部構造とボール表面の外部加工の程度が挙げられる。その中で、ボール表面の外部加工を理解することは比較的簡単であり、例えば、焼結されたばかりの研削ボールは艶消しであり、ボール表面は研磨後に初めて鏡面効果を有することがある。材料の内部構造には、気孔、粒度、液相などがあり、これらはボール表面の平坦性に次のように影響する。

セラミック粉砕ボールの気孔

最近のセラミック焼結粉砕ボールは一般に密度が高いため、焼結による気孔が少なく、ここでいう気孔とは一般に成形などに起因する大きな欠陥を指す。例えば、転造ボールに使用される粉体には、気流粉、噴霧乾燥粉、造粒粉などがあり、これらは本来、無数の個々の粒からなる擬似粒子である。しかし、粉末の製造工程の違いや粒子強度の違いにより、使用時に粉砕しきれない擬似粒子が発生し、焼結時に粒が十分に接近できず、大きな気孔などの欠陥が発生する。

セラミック粉砕ボールの粒度

材料の種類が異なり、各メーカーの材料の粉砕度が異なり、配合や焼成工程が異なると、焼結研削ボールの内部の粒度は異なります。粒子が細かいほどボール表面は平坦になり、粒子が粗いほどボール表面は平坦ではなく、ちょうど石と砂を使って道路を舗装するようなものです。ジルコニア研削ボールの粒径は0.3um～0.5umが多く、アルミナ研削ボールの粒径は1um～5umが多い。ジルコニア粒子はより細かく、ボール表面はより平らであるため、ジルコニアボール表面はアルミナボール表面よりも明るい。

セラミック粉砕ボールの液相

アルミナ・セラミックスを例にとると、製造工程では、セラミックスの焼結温度を下げるためにいくつかの添加剤が加えられる。これらの添加剤の中には、カオリン、ホウ酸マグネシウム、シリコン粉末などのように、高アルミナセラミックス中に液相を生成できるものがある。これらの添加剤は、他の添加剤と二元、三元、またはより複雑な低融点共融体を形成することができる。適切な量の添加剤を加えた後、一方ではセラミックの焼結温度を下げることができ、粒を細かくすることができます。他方では、形成された液相は道路のアスファルトに似ているため、セラミック粉砕ボールのボール表面を平坦にし、当然、ボール表面は明るくなります。