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JPH0474145B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0474145B2
JPH0474145B2 JP59060348A JP6034884A JPH0474145B2 JP H0474145 B2 JPH0474145 B2 JP H0474145B2 JP 59060348 A JP59060348 A JP 59060348A JP 6034884 A JP6034884 A JP 6034884A JP H0474145 B2 JPH0474145 B2 JP H0474145B2
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JP
Japan
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diamond
polishing
artificial
artificial diamond
polishing surface
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59060348A
Other languages
English (en)
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JPS60201877A (ja
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Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP6034884A priority Critical patent/JPS60201877A/ja
Publication of JPS60201877A publication Critical patent/JPS60201877A/ja
Publication of JPH0474145B2 publication Critical patent/JPH0474145B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/10Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ダイヤモンド研磨砥石の製造法に
かかり、特に析出生成させた人工ダイヤモンド粒
にて構成された新規なダイヤモンド研磨砥石の製
造法に関するものである。
従来、一般に、超硬合金やその他のサーメツ
ト、さらにセラミツクスやガラスなどの研削・研
磨にはダイヤモンド研磨砥石が用いられている。
この従来ダイヤモンド研磨砥石は、例えばAl
やAl合金の基体の研磨作用面に、結合剤として、
レジン脂肪や、CuまたはNiなどの金属を用いて、
天然ダイヤモンド粒、あるいは超高圧高温合成に
よつて製造された人工ダイヤモンド粒を分散結合
させた構造をもつものである。
したがつて、上記の従来ダイヤモンド砥石にお
いては、天然ダイヤモンド粒や人工ダイヤモンド
粒が高価であるばかりでなく、研磨面に影響を及
ぼすダイヤモンド粒をできるだけ狭い範囲の粒度
分布に収めなければならないため、著しく長時間
の分級工程を必要とすることから、その製造コス
トは高くならざるを得ないものであつた。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から
狭い範囲内の粒度分布をもつたダイヤモンド粒で
構成されたダイヤモンド研磨砥石を製造コスト安
く製造すべく研究を行なつた結果、まず、炭化タ
ングステン(WC)基サーメツト、炭化チタン
(TiC)基サーメツト、窒化チタン(TiN)基サ
ーメツト、および炭窒化チタン(TiCN)基サー
メツトなどのサーメツトで製造された基体の研磨
作用面を、酸あるいは電解などによりエツチング
処理して腐食し、このように腐食により粗面化し
た研磨作用面の主として粗面凸部に、W、Mo、
およびNb、並びにその合金のうちいずれかから
なる反応層を、通常の化学蒸着法または物理蒸着
法によつて被覆し、この場合前記反応層によつて
前記エツチング処理面が平滑化しないようにかつ
主として研磨作用面の主として粗面凸部に反応層
が形成されるように、その被覆厚さをできるだけ
薄く被覆し、この状態で、これを通常の人工ダイ
ヤモンド析出生成法、すなわち、反応混合ガスを
加熱し、活性化する手段として、 (a) 例えば特開昭58−91100号公報に記載される
ような熱電子放射材を用いる方法、 (b) 例えば特開昭58−135117号公報に記載される
ような高周波によるプラズマ放電を利用する方
法、 (c) 例えば特開昭58−110494号公報に記載される
ようなマイクロ波によるプラズマ放電を利用す
る方法 以上(a)〜(c)のいずれかの方法によつて処理する
と、基体粗面凸部に形成された前記反応層に主と
して人工ダイヤモンド粒が析出生成するようにな
り、この結果、粒度分布がきわめて狭い範囲内に
ある粒のそろつた人工ダイヤモンド粒が前記反応
層表面に主として密着し、粗面凹部には人工ダイ
ヤモンド粒の析出生成はなく、あつても極めて少
ないところから、基体表面に人工ダイヤモンド粒
が析出生成している部分と析出生成していない部
分が形成され、析出生成していない部分は溝とな
つて、これを研磨砥石として使用した場合すぐれ
た砥石性能を発揮するようになり、さらにこの表
面にNiなどの金属表面層を、通常の化学蒸着法
または物理蒸着法にて蒸着形成したり、あるいは
電解メツキ法または無電解メツキ法によりメツキ
形成した場合には、前記析出生成人工ダイヤモン
ド粒の密着性が一段と向上するようになり、しか
もこのダイヤモンド研磨砥石の製造コストは著し
く安価であるという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、 (1) 組織的に硬質分散相と人工ダイヤモンドが析
出しにくい金属結合相からなるサーメツト基体
の研磨作用面に、電解エツチングを施し、前記
研磨作用面表面部の金属結合相を除去して、こ
れを粗面化し、 ついで、化学蒸着処理または物理蒸着処理に
より上記研磨作用面の主として粗面凸部に、
W、Mo、およびNb、並びにその合金のうちの
いずれかからなる反応金属を蒸着させ、 引続いて、気相合成法により上記反応金属上
に人工ダイヤモンドを析出生成せしめる、 研磨作用面に人工ダイヤモンドを部分的に分散
せしめたダイヤモンド研磨砥石の製造法。
(2) 組織的に硬質分散相と人工ダイヤモンドが析
出しにくい金属結合相からなるサーメツト基体
の研磨作用面に、電解エツチングを施し、前記
研磨作用面表面部の金属結合相を除去して、こ
れを粗面化し、 ついで、化学蒸着処理または物理蒸着処理に
より上記研磨作用面の主として粗面凸部に、
W、Mo、およびNb、並びにその合金のうちい
ずれかからなる反応金属を蒸着させ、 引続いて、気相合成法により上記反応金属上
に人工ダイヤモンドを析出せしめ、 さらにその上に、Niを蒸着またはメツキす
る、研磨作用面に人工ダイヤモンドを部分的に
分散せしめたダイヤモンド研磨砥石の製造法。
に特徴を有するものである。
前記エツチング処理により腐食して粗面化した
基体の主として粗面凸部の表面に、W、Mo、及
びNb、並びにその合金のうちのいずれかからな
る反応層を形成した理由は次の通りである。
一般にW、Mo、及びNb、並びにその合金は、
人工ダイヤモンドが析出生成しやすい金属として
知られているが、前記W、Mo、およびNb、並び
にその合金の均一平滑な面に人工ダイヤモンドを
析出生成せしめると、狭い範囲の粒度分布をもつ
た人工ダイヤモンド粒(粒のそろつた人工ダイヤ
モンド粒)が均一かつ緻密に析出生成する。とこ
ろが表面に均一かつ緻密に析出生成した人工ダイ
ヤモンド粒が密着している研磨作用面を有する人
工ダイヤモンド研磨砥石を用いて研磨すると、人
工ダイヤモンド粒が緻密に析出生成しているため
に人工ダイヤモンド粒の目づまりを起こし、研磨
性能が低下する。
そこで、前記W、Mo、およびNb、並びにその
合金のうちのいずれかからなる反応層を粗面化し
た基体表面にできるだけ薄く被覆することによ
り、前記基体表面の主として粗面凸部に反応層を
形成し、前記反応層に人工ダイヤモンド粒を析出
生成せしめると、人工ダイヤモンド粒は前記W、
MoおよびNb、並びにその合金のうちのいずれか
からなる反応層に析出生成し、そのため前記基体
の方面に前記人工ダイヤモンドが分散して析出生
成し密着する。このような人工ダイヤモンド粒が
分散して密着した構造を有する人工ダイヤモンド
研磨砥石を用いて研磨すると目づまりを起こすこ
となく、従来のダイヤモンド研磨砥石と同等の性
能を付与することができたのである。
基体となるサーメツトは、一般に人工ダイヤモ
ンド粒が析出生成しにくいCo、Ni、Feなどの金
属をバインダーとして使用しているために、前記
基体の表面をエツチング処理により腐食し、基体
表面のバインダーを除去して粗面を形成しても、
基体表面の粗面凹部には依然として前記Co、Ni、
Feなどの金属が露出しており、したがつて粗面
凹部には人工ダイヤモンド粒は析出生成せず、粗
面凸部に形成された主として反応層に人工ダイヤ
モンド粒が析出生成し、また前記反応層は、金属
または合金であるところから、基体に強固に密着
し、人工ダイヤモンド粒を基体に直接析出生成さ
せるよりも基体に対する密着強度の優れた人工ダ
イヤモンドを形成することもできる。
つぎに、この発明のダイヤモンド研磨砥石を実
施例により具体的に説明する。
実施例 1 基体として、重量%で、TiN:3%、TiC:3
%、TaC:3%、Co:8%、WC:残りからなる
組成を有し、かつ研磨作用面の寸法が外径:70mm
φ×内径:50mmφの超硬合金(サーメツト)製カ
ツプ状砥石本体を用意し、まず、この砥石本体の
研磨作用面に、エツチング液として10%NaOH
水溶液を用い、6Vの電圧をかけて90秒間の電解
エツチング処理を施すことによつて、その研磨作
用面を5Sの表面粗とした後、通常の化学蒸着装
置に装入し、 反応ガス組成:モル%で、WF6:4%、
CH3OH:15%、H2:35%、Ar:残り、 反応ガス流量:2/min、 砥石本体加熱温度:100℃、 反応時間:20分、 の条件で化学蒸着処理を施すことによつて、前記
砥石本体の粗面化した研磨作用面の主として粗面
凸部に、平均層厚:1.2μmのW反応層を被覆形成
し、引続いて、この化学蒸着処理後の砥石本体
を、反応混合ガスを加熱し、活性化する手段とし
て、例えば金属タングステン製フイラメントの熱
電子放射材を用いる、特開昭58−91100号公報に
記載されるような人工ダイヤモンド析出生成装置
に装入し、 反応容器:外径120mmφを有する石英管、 反応混合ガス組成:容量割合で、CH4/H2
1/100、 熱電子放射材と砥石本体の研磨作用面との距
離:15mm、 反応容器内雰囲気圧力:10torr、 熱電子放射材の加熱温度:2200℃、 熱電子放射材による上記研磨作用面の加熱温
度:750℃、 反応処理時間:20時間、 の条件で処理することによつて、上記砥石本体の
研磨作用面における反応層上に、平均粒径:4μ
mを有する人工ダイヤモンド粒を60%の分布面積
割合で析出生成せしめた。
つぎに、この結果得られた本発明ダイヤモンド
研磨砥石、さらにその表面に通常の条件にて平均
層厚:2μmのNiを電気メツキして金属表面層を
形成した本発明表面被覆ダイヤモンド研磨砥石を
用い、研磨面が270# に調整され、かつ平面10mm
□ ×厚さ5mmの寸法を有する窒化けい素基セラミ
ツクス試片の前記研磨面を研磨して、0.2Sに仕上
げるのに要した時間を測定したところ、いずれも
35秒を要し、この所用時間は、レジン樹脂ポンド
の同種の従来ダイヤモンド研磨砥石と同等のもの
であつた。
実施例 2 実施例1で作製したエツチング処理により粗面
化した基体を通常のスパツタリング装置に装入
し、 反応容器内の真空度:2×10-3torr、 雰囲気:Ar、 反応容器の上部に配置されたMoまたはNbのタ
ーゲツトに印加される電圧:−1500V、 反応容器の下部に4回転/分の速度で回転させ
ながら立置き配置された砥石本体への印加電圧:
−200V、 反応時間:2時間、 の条件で物理蒸着処理を施すことによつて、前記
砥石本体の研磨作用面(外周面)の主として粗面
凸部に、平均層厚:0.8μmのMoまたはNbの反応
層を形成し、引続いて、この反応層形成後の砥石
本体を、反応混合ガスを加熱し、活性化する手段
として、マイクロ波によるプラズマ放電を利用す
る、特開昭58−110494号公報に記載されるような
人工ダイヤモンド析出生成装置に装入し、 反応容器:直径120mmφを有する石英管、 反応混合ガス組成:容量割合で、CH4/H2
Ar=1/100/10、 反応容器内の雰囲気圧力:0.8torr、 マイクロ波:2.45GHz、 砥石本体の加熱温度:700℃、 反応処理時間:8時間、 の条件で処理することにより、上記砥石本体の研
磨作用面における上記MoまたはNbからなる反応
層上に、平均粒径:2μmの人工ダイヤモンドを、
50%の分布面積割合で析出生成させた。
つぎに、この結果得られた反応層がそれぞれ
MoまたはNbで形成された本発明ダイヤモンド研
磨砥石、さらにその表面に、通常のスパツタリン
グ法を用い、 反応容器内真空度:2×10-3torr、 雰囲気:Ar、 Cuターゲツトへの印加電圧:−1000V、 砥石(4回転/分で回転)への印加電圧:−
1000V、 反応時間:30分、 の条件で平均層厚:2μmのNiからなる金属表面
層を蒸着させた本発明表面被覆ダイヤモンド研磨
砥石について、Co:12重量%、WC:残りからな
る組成を有し、かつプロフアイル加工により半
径:4.8mmの凹みを形成してある超硬合金素材の
前記凹みを仕上げ研磨したところ120秒を要した。
この所用時間はレジンボンドの同種の従来ダイヤ
モンドの研磨砥石と同等のものであつた。
上述のように、この発明の製造法により作製さ
れたダイヤモンド研磨砥石は、これを構成するダ
イヤモンド粒が強固な密着力で結合し、かつその
粒度も、きわめて狭い範囲内に分布しているの
で、すぐれた研磨性能を著しく長期に亘つて発揮
し、さらにダイヤモンド粒を通常の人工ダイヤモ
ンド析出生成法によつて形成することができるの
で、整粒の人工ダイヤモンド粒が形成されること
と相まつて製造コストが安いなど工業上有用な特
性を有するのである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 組織的に硬質分散相と人工ダイヤモンドが析
    出しにくい金属結合相からなるサーメツト基体の
    研磨作用面に、電解エツチングを施し、前記研磨
    作用面表面部の金属結合相を除去して、これを粗
    面化し、 ついで、化学蒸着処理または物理蒸着処理によ
    り上記研磨作用面の主として粗面凸部に、W、
    Mo、およびNb、並びにその合金のうちのいずれ
    かからなる反応金属を蒸着させ、 引続いて、気相合成法により上記反応金属上に
    人工ダイヤモンドを析出生成せしめること、 を特徴とする研磨作用面に人工ダイヤモンドを部
    分的に分散せしめたダイヤモンド研磨砥石の製造
    法。 2 組織的に硬質分散相と人工ダイヤモンドが析
    出しにくい金属結合相からなるサーメツト基体の
    研磨作用面に、電解エツチングを施し、前記研磨
    作用面表面部の金属結合相を除去して、これを粗
    面化し、 ついで、化学蒸着処理または物理蒸着処理によ
    り上記研磨作用面の主として粗面凸部に、W、
    Mo、およびNb、並びにその合金のうちいずれか
    からなる反応金属を蒸着させ、 引続いて、気相合成法により上記反応金属上に
    人工ダイヤモンドを析出生成せしめ、 さらにその上に、Niを蒸着またはメツキする
    こと、 を特徴とする研磨作用面に人工ダイヤモンドを部
    分的に分散せしめたダイヤモンド研磨砥石の製造
    法。
JP6034884A 1984-03-28 1984-03-28 析出生成人工ダイヤモンド粒で構成されたダイヤモンド研磨砥石 Granted JPS60201877A (ja)

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JP6034884A JPS60201877A (ja) 1984-03-28 1984-03-28 析出生成人工ダイヤモンド粒で構成されたダイヤモンド研磨砥石

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JPS60201877A JPS60201877A (ja) 1985-10-12
JPH0474145B2 true JPH0474145B2 (ja) 1992-11-25

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60255366A (ja) * 1984-05-29 1985-12-17 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンド研磨紙の製造法
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