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水晶研磨

水晶は石英と同じSiO2を主成分とする鉱石で、加工する際の研磨材は石英が削れるものでなければ適合しません。水晶の研磨には、宝飾用途などの研磨や水晶玉の研磨のほか、水晶振動子と呼ばれるナノレベルでの厚み制御が必要な精密部品の研磨もあります。前者では主にダイヤモンド粉末やダイヤモンドを含有した砥石や研磨材が使われ、後者でもダイヤモンド砥石が使われますが、最終工程に近い部分では化学研磨が用いられます。

石英ガラスは非晶質の物質ですが、水晶は結晶質の物質で、非常に硬い素材ですが、ダイヤと同様にある特定の方向からだと割れやすくなります。このため、研磨では水晶が欠けないように細心の注意を払って行う必要があります。こうした欠け(チッピング)は機械の回転速度、切り込み深さ、送り、研削液(水)の量、回転方向(アップカット、ダウンカット)、砥石の仕様、ダイヤの大きさと量(粒度と集中度)などに影響され、精密なものほどわずかな欠けですべての工程が台無しになってしまいます。

人工的に水晶を成長させたものを使う水晶振動子の研磨でも前工程にあるランバード加工と呼ばれる工程では、水晶原石の基準面(結晶軸)を出すために行うものですが、使用する砥石はダイヤモンドホイールとなります。加工するワークがそもそも非常に小さく、なおかつ寸法や精度の公差が特に厳しいため、硬脆材料系の加工では非常に難易度の高いものになり、専用の研磨機や検査装置も必要です。

鉱物の硬さを表すのによく使われるモース硬度では、水晶は石英と同様に7に位置付けられており、10のダイヤモンドに比べればまだやわらかいですが、ガラスや金属には容易に傷をつけられるほどの硬さです。またSiO2自体を研磨材として用いることもあり、通常のSiO2とは異なるものの、例えば、CMPスラリー等で使われるコロイダルシリカ等がこれに該当します。