JP2005028525A

JP2005028525A - 超砥粒研削砥石

Info

Publication number: JP2005028525A
Application number: JP2003271676A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yoshizawa; 秀夫吉澤
Original assignee: ALPHA DIAMOND INDUSTRY CO Ltd
Current assignee: ALPHA DIAMOND INDUSTRY CO Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】超砥粒の物性と欠点を容易に改善し、研削性を損ねることなく,砥石寿命の延命効果を期する超砥粒研削砥石を提供する。
【解決手段】電気伝導度が低く耐薬品性に優れた材料の薄膜をもって表面を被覆したダイヤモンド又はＣＢＮ砥粒を砥石ベース表面にめっき法により固着してなることを特徴とする超砥粒研削砥粒である。超砥粒表面の薄膜はチタン又はその化合物およびセラミックス素材のいずれかよりなる。該薄膜は物理的,化学的蒸着法により、超砥粒表面に形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリコンウエハ、サファイヤおよび石英ガラス、光学ガラスおよびセラミックス全般、磁性材料、硬質金属および合金、その他硬脆性材料全般の研削加工に用いられる超砥粒研削砥石に関する。

本発明でいう超砥粒とは、ダイヤモンドおよびＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒のことを指す。ＪＩＳ規格では、研削砥石に使用されているダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素砥粒を用いた砥石をダヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素ホイールと表現している。一般の研削砥石に使用されている代表的なアルミナ砥粒またはＣ，ＧＣ砥粒と区別するために、立方晶窒化ホウ素砥粒を、ＧＥでは”ＳｕｐｅｒＡｂｒａｓｉｖｅ”と表現している。わが国でも、これらを一般砥粒と区別するために、ダイヤモンド工具製造業界や砥粒学会、官学研究機関、書籍などで、上記ＧＥの表現の直訳である「超砥粒｝の表現が一般的である。

上述のような硬脆性材料の研削加工に用いられる超砥粒研削砥石は導電性を有する砥石ベース表層に、１層から２層前後の超砥粒を導電性接着剤で仮付けしておいれ、砥石ベース表層にめっき可能な電気めっき液または無電解めっき液を用いて、めっき被膜を成長させることにより、超砥粒が脱落しない程度に埋め込みを行い製造されている。（特許文献１参照）

また、使用する超砥粒はブロッキー形状のものから超砥粒を破砕したイレギュラー形状の砥粒まで被削材の種類および加工条件、要求される砥石性能などを考慮して使いわけされている。
一般的な超砥粒としては、金属被膜を施したものとしてニッケルあるいは銅金属被膜のものが市販され、レジノイドボンドの超砥粒研削砥石などに用いられている。

このような被覆砥粒は電気めっきまたは無電解めっき液と長時間接すると、被膜が変質または溶解することがある。また、同金属は電気伝導性が優れているため、砥粒の仮止め時や砥粒を固着させる際のめっき作業時に被膜表面上にめっき金属が析出して、被膜めっき厚が厚くなり、出来あがった砥石は被膜が超砥粒を覆ってしまうため、研削性が殆どなく使用不能となる。

さらに超砥粒の仮止め作業時に超砥粒表面全体にめっき被膜が析出して、接触している超砥粒同士が接合したり、台金ベース表層ではめっき金属イオンの欠乏によりめっき焼けが発生する。また、超砥粒被膜上にはめっき被膜が成長するため被膜の厚みは徐々に厚くなり、超砥粒は析出金属によって研削能力が極端に悪くなり使用不能となる。

従来から使用しているイレギュラー形状の破砕超砥粒には、破砕時に発生した内部マイクロクラックが進行して大きく破砕する。さらに破砕片は研削加工している時に被削材と砥石間に巻き込まれ加工面にスクラッチ（研削条痕）を生じることがある。
超砥粒研削砥石に使用される超砥粒の選定は、切れ味（研削性）を要求される砥石にはイレギュラー形状の破砕砥粒を、寿命を要求される砥石にはブロッキー形状の超砥粒が用いられるのが一般的である。

イレギュラー形状の超砥粒は、研削性は良いが砥石寿命が短い。また、ブロッキー形状の超砥粒は、研削性が劣るが、砥石寿命が長い傾向があるが、切れ味が良く、砥石寿命の長い超砥粒研削砥石を製造するにはそれぞれ矛盾を抱えている。
特開平６ー１５５７４号公報

本発明は、上述のような超砥粒の物性と欠点を容易に改善し、研削性を損ねることなく、砥石寿命の延命効果を期する超砥粒研削砥石を提供せんとするものである。

本発明は、イレギュラー形状の超砥粒に介在するマイクロクラックや研削時の衝撃による破砕を押さえる方法として、電着工程で有害となる導電性物質以外の金属または無機質の素材に着目し、同物質を超砥粒全体に被覆処理して上記課題を解決した。

本発明は下記の構成よりなる。
（１）電気伝導度が低く耐薬品性に優れた材料の薄膜をもって表面を被覆したダイヤモンド又はＣＢＮ砥粒（以下超砥粒という）を砥石ベース表面にめっき法により固着してなることを特徴とする超砥粒研削砥石。
（２）超砥粒表面の薄膜はチタンまたはその化合物およびセラミックス素材のいずれかよりなる前記（１）記載の超砥粒研削砥石。

すなわち、本発明は超砥粒の表面を電気伝導度が低く耐薬品性に優れた材料の薄膜をもって覆うことにより、砥粒を砥石ベース表面にめっき法により固着する場合に砥粒の研削表面に電流が流れて、余分なめっきが付着し研削機能を阻害することがなくなる。また、薄膜は耐薬品性があるので、めっき液等の薬品に侵されることがなく、砥粒を長期にわたって安定してベース表面に保持することができる。

かかる薄膜の材質としては、金属チタン（合金を含む）および窒化チタン、炭化チタン等のチタン化合物、さらにはアルミナ、窒化クロム等のセラミックスが好適に用いられる。これらは砥粒表面に物理的、化学的蒸着法により被覆する。被覆層の厚さは２〜数１０μｍが好適である。このように処理した砥粒を砥石ベース表面に電気めっきや無電解めっきにより固着する。

本発明は、ダイヤモンドまたはＣＢＮ砥粒の如きいわゆる超砥粒を、電気伝導度が低く耐薬品性の優れた材料の薄膜で処理して、砥石ベース表面にめっき層により固着してなるものであって、表面の薄膜は電気伝導度が低いので、めっき固着時に余分なめっき層が表面材料面に付着することがなく，切削性を損なうことがない。また、該薄膜は耐薬品性に優れているのでめっき液等に侵されることがなく，安定して長寿命を保持することができる。

本発明を図面を用いて具体的に説明する。
図１（イ）、（ロ）は本発明の超砥粒研削砥石の一例を示すもので、超砥粒研削砥石のベース１をめっき可能な金属材料または高分子材料で円盤状に機械加工し、中心部には研削盤の主軸に取りつける孔２が設けられている。ベース１の外周には超砥粒層３がめっき法等により形成されている。この超砥粒は、前述のように金属チタンその他の電気伝導度が低く耐薬品性に優れた材料の薄膜をもって被覆されている。

図２（イ）、（ロ）は超砥粒を固定した超砥粒層の断面を示すもので、５はニッケルまたは鋼などの電気めっきまたは無電解めっきによって得られためっき層を示す。４は薄膜６で被覆処理した超砥粒を示す。７は超砥粒全体を被覆している薄膜を機械的方法によって除去し、超砥粒（切り刃）を露出させた状態を示す。

本発明品では一般的な金属の電気伝導度よりも低い電気伝導度を有する薄膜を超砥粒表面に被覆しているため、めっき作業において薄膜表面にめっき被膜が成長することがなく、砥粒の固着を可能にした。また、超砥粒に被覆されている薄膜は、めっき固定後に研削に作用する砥粒の先端部の薄膜部分のみを機械的に除去することによって、従来のように切れ味が悪くなるようなことがない。また、薄膜素材自体が被削材と接触しても被削材に悪影響を及ぼすことはなく、研削作業を継続することによって、被削材の研削屑や被削材と接触し、薄膜は順次摩耗して超砥粒が露出して研削鋼かを高める。
そして、残る薄膜は研削時の衝撃によって超砥粒が大きく破砕されることを防止する。

次に本発明の具体的な実施例について説明する。
図１、２におけるベース１にリード線を結線後、全体をマスキングテープまたはゴム系液状マスキング材を用いてマスキングし、超砥粒を固着する部位のみのマスキング材を除去する。（以下該部位を電着部という）

次に電着部を砥粒（ＷＡ＃８０〜２００メッシュ）を用いてサンドブラスト処理を施し、水洗いして余分な粒子を除去する。続いてアルカリ脱脂液中に入れ、電解脱脂によって電着部の油脂や有機物質を除去した後、水洗槽中に入れ、アルカリ脱脂液を水洗除去する。
水洗後希塩酸溶液中に浸漬してベース活性処理を行い、水洗槽に入れて希塩酸溶液を水洗除去する。次に、スルファミン酸ニッケル浴にベースを浸漬し、リード線を陰極に接続して２〜６μｍの下地ニッケルめっきを施す。次に超砥粒仮止め用冶具を液中でセットし、超砥粒を充填し、さらに電気めっきを行う。その後、冶具をゆっくりと解体し、ベース表層の余分な超砥粒を洗い落とし、砥粒の固着ムラを確認しながら、電着部に超砥粒が均一に固着されるまで同作業を繰り返す。電着部に固着されている超砥粒径の５５〜７０％になるまで同めき浴または無電解ニッケルーリンめっき浴を用いてめっき作業を継続する。埋め込み終了後、水洗と乾燥を行い、マスキング材を除去する。

同砥石をドレッシング用ヤトイにセットし、超砥粒の薄膜を図２の７に示すように、ＷＡまたはＧＣドレッシング用スティックを電着部に押し当て、砥粒先端部の被覆被膜を除去して超砥粒（切り刃）を露出させる。

金属チタンの薄膜は一般の金属に比べて電気抵抗が大きく、チタン被膜の表層には酸化チタン被膜が形成されるため、被膜表層に電気めっき被膜が析出することが極端に少なく、使用上問題となるようなめっき被膜は析出しない。

他のセラミックス材料よりなる薄膜も非導電性のため障害となるめっき被膜が形成されることはない。

本発明は、シリコンウエハ、サファイヤおよび石英ガラス,光学ガラスさらには、セラミックス全般、磁性材料、硬質金属および合金,その他硬脆性材料全般の研削加工に用いて有用である。

本発明の砥石の一例を示すもので（イ）は平面図、（ロ）は断面図である。（イ）は本発明の超砥粒層の一部断面図であり、（ロ）は超砥粒の表面の薄膜を削り取り，研削面を露出させた状態を示す一部断面図である。

符号の説明

１ベース
２取りつけ孔
３超砥粒層
４超砥粒
５めっき層
６薄膜
７超砥粒露出面

Claims

電気伝導度が低く耐薬品性に優れた材料の薄膜をもって表面を被覆したダイヤモンド又はＣＢＮ砥粒（以下超砥粒という）を砥石ベース表面にめっき法により固着してなることを特徴とする超砥粒研削砥石。
超砥粒表面の薄膜はチタンまたはその化合物およびセラミックス素材のいずれかよりなる請求項１記載の超砥粒研削砥石。