CN113329846B - 高硬质脆性材料用金属结合剂磨石 - Google Patents

Abstract

提供一种能够以高效率磨削高硬质脆性材料的高寿命的磨石。作为高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的分段磨石(14)，相对于分段磨石(14)整体，以50～65体积％的气孔率具备气孔直径为50～200μm的气孔(22)。这样，由于具备直径为50～200μm的气孔直径和50～65体积％的气孔率，能够抑制加工阻力的增大和金属结合剂的脆性，并且能够提高对于被磨削材料(30)的接触面压力，获得适当的磨削加工。另外，金属结合剂(20)为上述那样的具备气孔(22)的有气孔结构，因此气孔(22)作为容屑槽起作用，能够提高磨削时的切屑(32)的排出性能和冷却性能，并且提高磨削面中的金属结合剂(20)的后退性。

Description

高硬质脆性材料用金属结合剂磨石

技术领域

本发明涉及一种能够高效率地磨削高硬质脆性材料的高寿命的磨石。

背景技术

近年来，在对有效利用能量的努力扩展中，小型且能够控制大电力的SiC功率器件等受到关注，伴随其需求的增加，期望以高效率磨削SiC晶片那样的高硬度材料，例如维氏硬度HV1为20GPa以上、杨氏模量为400GPa以上、断裂韧性值为10MPa·m^1/2以下的高硬度材料。以往的加工过程中，对锭进行切片加工，并进行消除波纹的研磨加工后，通过研磨或磨削进行平面加工，最后再进行用于平坦化的研磨加工(抛光)。另外，对载置有器件的晶片的背面也采用研磨加工或磨削加工。但是，以往上述SiC晶片那样的高硬度材料的磨削需求少，因此花费时间进行磨削加工也是可以的，但是随着功率器件的市场的扩大，对于成为其材料的SiC基板等高硬质脆性材料的磨削，从提高生产率、降低加工成本之类的观点出发，需要高效率、高寿命的磨石。

作为磨削SiC那样的高硬质脆性材料的磨削磨石，如专利文献1所示，通常使用有气孔的陶瓷结合剂磨石。但是，这样的陶瓷结合剂磨石，由于集中度为100以上，能够确保锋利度的持续性，但磨粒保持力弱，因此由于磨粒的脱落而得不到磨石寿命。另一方面，如专利文献2所示的混合有铜、锡、钴、镍等金属粉末的高强度且高硬度的金属结合剂磨石，一般而言，集中度为50～100，与陶瓷结合剂磨石相比结合剂量多，从机械特性来看组织变密，磨粒保持力强，因此能够得到磨石寿命，但在高硬质脆性材料的磨削中磨粒不脱落，存在磨具切削表面变钝的倾向，与陶瓷结合剂磨石相比具有锋利度迟钝的缺点。

对此，如专利文献3所示，提出了控制磨粒数和保持磨粒的结合剂强度的高脆性材料用金属结合剂磨石。由此，即使是金属结合剂，也能抑制保持磨粒的结合剂强度，因此在高硬度材料的磨削中使磨粒脱落，能抑制磨具切削表面变钝的倾向，获得锋利度。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2017-080847号公报

专利文献2：日本特开2002-001668号公报

专利文献3：日本特开2014-205225号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献3记载的高脆性材料用金属结合剂磨石，对于磨粒突出较大的例如具有#230～#600的粒度的粗粒或细粒是有效的，但近年来，以缩短后述工序的加工时间为目的，需要减轻晶片的损伤，因此例如#2000(中位径为5μm～10μm左右)的微粒磨粒逐渐成为标准尺寸。该情况下，以集中度为50～100保持磨粒的金属结合剂，由于是熔融金属的凝固体，因此成为无气孔的致密结构。所以，存在磨耗的磨粒不脱落而使锋利度钝化的情况、以及由于不存在用于除去在被磨削材料的磨削时产生的切屑的气孔而容易产生结合剂摩擦使锋利度钝化的情况，均无法兼顾高效率磨削和寿命，无法满足市场需求。

本发明是以上述情况为背景而完成的，其目的在于提供一种能够以高效率磨削高硬质脆性材料的高寿命的磨石。

以往的高强度且高硬度的金属结合剂磨石，磨粒的集中度为50～100，保持磨粒的金属结合剂是熔融金属那样的凝固体，因此成为无气孔的致密结构。本发明人以上述情况为背景反复进行了各种研究，结果发现这样的金属结合剂磨石难以兼顾高效率磨削和长寿命的理由是，磨耗的磨粒不脱落而使被磨削材料与金属结合剂面摩擦，由于磨削阻力增大导致锋利度钝化。因此，本发明人发现，为了消除这些问题，减少被磨削材料与金属结合剂面的摩擦，则可得到能够以稳定的研磨性能高效率且高寿命地对SiC那样的高硬质脆性材料进行磨削的金属结合剂磨石。本发明是基于该见解而完成的。

用于解决课题的手段

即、本发明的主旨在于，一种磨削高硬质脆性材料的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石，其特征在于，具备：直径为50～200μm的气孔直径；50～65体积％的气孔率；700～6500个/cm²的磨削面上的磨粒数；以及40～95MPa的磨石强度。

发明的效果

根据本发明的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石，具备直径为50～200μm的气孔直径、相对于所述高硬质脆性材料用金属结合剂磨石整体为50～65体积％的气孔率、700～6500个/cm²的磨削面上的磨粒数、以及40～95MPa的磨石强度。这样，由于具备直径为50～200μm的气孔直径和50～65体积％的气孔率，因此脱落的磨粒和切屑被捕捉到气孔内从而抑制了磨具切削表面变钝。

另外，通过所述气孔的气孔直径为50～200μm、且高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的气孔率为50～65体积％，能够抑制加工阻力的增大和金属结合剂的脆性，同时能够提高对于被磨削材料的接触面压力，获得适当的磨削加工。另外，由于金属结合剂为上述那样的有气孔结构，因此气孔作为容屑槽起作用，提高磨削时的切屑的排出性能和冷却性能，同时提高磨削面的金属结合剂的后退性。

在所述气孔直径小于50μm的情况下，由于加工中产生的金属结合剂的塑性变形，气孔会被压塌而得不到气孔的效果。相反，在气孔直径超过200μm的情况下，气孔数量降低，部分地产生结合剂基质变大的部位，在该部分会产生结合剂摩擦之类的问题。

在所述气孔率小于50体积％的情况下，将磨粒结合的金属结合剂与被磨削材料的接触面积变大，由结合剂摩擦引起的加工阻力增大，无法连续加工。相反，如果气孔率超过65体积％，则产生不能确保足以磨削高硬质脆性材料的磨粒面、即所谓的基底面之类的问题。

在此，优选所述高硬质脆性材料用金属结合剂磨石在除了气孔以外的磨削面上具备700～6500个/cm²的磨粒数。这样，通过使除了气孔以外的磨削面上的磨粒数为700～6500个/cm²，能够确保磨粒对于被磨削材料的切入深度，即使高速进给也能够以低负荷进行磨削。当高硬质脆性材料用金属结合剂磨石为上述那样的有气孔结构时，在除了气孔以外的磨削面的磨粒数超过6500个/cm²的情况下，每一粒磨粒的负荷变小，磨粒对于被磨削材料即SiC那样的高硬质脆性材料的切入度即深入度变浅，不能切入被磨削材料。相反，在除了气孔以外的磨削面的磨粒数低于700个/cm²的情况下，每一粒磨粒的金属结合剂量多，产生阻碍磨耗的磨粒的替换的问题。本发明中，通过磨削面上的磨粒数为700～6500个/cm²，能够确保磨粒对于被磨削材料的切入深度，即使高速进给也能够以低负荷进行磨削。

另外，优选所述磨粒为金刚石磨粒，粒度以中位径(median diameter)计为4μm～20μm，优选以中位径计为5μm～16μm。这样，可得到能够以稳定的研磨性能高效率且高寿命地对SiC那样的高硬质脆性材料进行研磨的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石。如果磨粒例如为以中位径计超过20μm的粗度，则磨粒会深深切入从而对加工后的被磨削材料的损伤增大，导致下一工序中的负荷(加工时间)增大。如果磨粒例如为以中位径计低于4μm的细度，则从金属结合剂的突出量变小从而不能切入被磨削材料，难以达成粗加工所需求的磨削效率和寿命。

另外，优选所述高硬质脆性材料用金属结合剂磨石具备40～95MPa的磨石强度。这样，能够确保与所述高硬质脆性材料用金属结合剂磨石同样用途的陶瓷结合剂磨石的大约2倍～4倍的磨石强度，因此能够防止不必要的磨粒脱落，能够以稳定的负荷和锋利度进行连续磨削。如果磨石强度超过95MPa，则磨石的磨粒的保持力过大，磨耗的磨粒无法替换，其结果会产生结合剂摩擦。相反，如果磨石强度低于40Mpa，则磨石的磨粒保持力过度降低，会引起磨粒的脱落，产生结合剂摩擦。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的立体图。

图2是表示高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的一例的SEM照片。

图3是对构成图1的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的分段型金属结合剂磨石的制造方法的主要部分进行说明的工序图。

图4是对图1的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的构造和磨削作用进行说明的图，(a)是表示高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的结构的示意图，(b)是对高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的磨削状态下面接触抑制作用进行说明的示意图，(c)是对高硬质脆性材料用金属结合剂磨石的磨削状态下气孔的容屑槽作用进行说明的示意图。

图5是对以往的陶瓷结合剂磨石的构造和磨削作用进行说明的图，(a)是对陶瓷结合剂磨石的磨削状态下磨粒的破碎进行说明的示意图，(b)是对陶瓷结合剂磨石的磨削状态下磨粒的脱落进行说明的示意图。

图6是对以往的金属结合剂磨石的构造和磨削作用进行说明的图，(a)是表示金属结合剂磨石的磨粒磨耗而不脱落、磨粒不切入的状态的示意图，(b)是对金属结合剂磨石的磨削状态下磨粒磨耗的进行和金属结合剂的面抵接状态进行说明的示意图。

图7是为了表示由金属结合剂的气孔直径差带来的磨削性能，示出对金属结合剂的气孔直径不同的多种金属结合剂磨石试料的评价结果的图。

图8是为了表示由金属结合剂的气孔率差带来的磨削性能，示出对金属结合剂的气孔率不同的多种金属结合剂磨石试料的评价结果的图。

图9是为了表示由磨削面上的磨粒数差带来的磨削性能，示出对磨削面上的磨粒数不同的多种金属结合剂磨石试料的评价结果的图。

图10是为了表示由磨石强度差带来的磨削性能，示出对磨石强度不同的多种金属结合剂磨石试料的评价结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施例进行详细说明。

实施例

图1是表示本发明的一实施例的高硬质脆性材料用杯型磨石10的立体图。杯型磨石10具备金属制例如铝制的圆盘状的基体金属12、和沿着基体金属12的下表面的外周缘而呈圆环状连接固定的多个分段磨石14。分段磨石14分别具备在基体金属12的下表面的外周部呈圆环状连接的磨削面16。

基体金属12呈金属制厚壁圆板状，通过安装于未图示的磨削装置的主轴，旋转驱动杯型磨石10。杯型磨石10具有250mm左右的外径，分段磨石14具有3mm左右的厚度。分段磨石14伴随基体金属12的旋转而使磨削面16与SiC晶片、蓝宝石晶片等高硬质脆性材料滑动接触，将该高硬质脆性材料磨削成平面状。

如图2的SEM(扫描型电子显微镜)照片所示，分段磨石14与本发明的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石相对应，是包含金刚石磨粒18、将该金刚石磨粒18结合的金属结合剂20、以及形成于金属结合剂20的气孔22，具备直径为50μmφ以上且200μmφ以下的气孔直径、50体积％以上且65体积％以下的气孔率、700个/cm²以上且6500个/cm²以下的磨削面16上的磨粒数、以及40MPa以上且95MPa以下的磨石强度的金属结合剂磨石。再者，分段磨石14也可以仅使其表层的磨削层为上述金属结合剂磨石。该分段磨石14通过图3中例示的制造工序制造。上述磨石强度实质上对应于与磨粒一起构成磨石的金属结合剂的强度。

图3中，在混合工序P1中，例如将具有中位径为4～20μm、优选中位径为5～10μm左右的粒度的金刚石磨粒18、用于通过烧结而构成金属结合剂(metal bond)20的烧结金属粉体材料、以及用于在金属结合剂20中形成气孔22的气孔形成剂，以具有上述的50μmφ以上且200μmφ以下的气孔直径、50体积％以上且65体积％以下的气孔率、700个/cm²以上且6500个/cm²以下的磨削面16上的磨粒数、以及40MPa以上且95MPa以下的磨石强度的预定比例调和后，均匀地混合。金刚石磨粒以使分段磨石14的磨削面16上的磨粒数成为700～6500个/cm²的集中度的比例混合。上述烧结金属粉体材料用于在烧结后将金刚石磨粒结合，是主要的金属材料与添加材料的混合材料。主要的金属如果是钴则称为钴结合剂，如果是钢则称为钢结合剂，如果是钨则称为钨结合剂，如果是镍则称为镍结合剂，如果是铜则称为铜结合剂。镍结合剂中例如添加P(磷)，铜结合剂中例如添加Sn(锡)。气孔形成剂是萘、聚苯乙烯或交联丙烯酸等可通过烧去或溶解而从具有平均粒径为50～200μmφ的粒径的金属结合剂20内消失的粒子，以可得到50～65体积％的气孔率的比例混合。在此，表示金刚石磨粒18的粒度的上述中位径(median diameter)，是日本工业标准(JIS Z 8825：2013)所规定的粒径，是使用(株)堀场制作所制的激光衍射/散射式粒子径分布测定装置(LA-960V2)测定出的体积基准的D50的值。

在成型工序P2中，将在混合工序P1中混合的材料填充到预定的成型模具内，通过冲压而成型为与分段磨石14同样的预定厚度的圆弧状。在接下来的烧结工序P3中，为了使烧结金属粉体材料烧结，例如在预先设定为400～900℃的烧结温度的烧成炉中实施热处理，制造作为金属结合剂磨石的分段磨石14。接着，在接合工序P4中，多个分段磨石14如图1所示接合于基体金属12。然后，在精加工工序P5中，利用修整器(dresser)对接合于基体金属12的分段磨石14进行精加工。

图4是对分段磨石14的构造和磨削作用进行说明的示意图，(a)是表示分段磨石14的构造的示意图，(b)是对分段磨石14的磨削状态下金属结合剂20的面抵接抑制作用进行说明的示意图，(c)是对分段磨石14的磨削状态下气孔22的容屑槽作用进行说明的示意图。如(a)所示，分段磨石14的金属结合剂20中，包含金刚石磨粒18和气孔22，气孔22具备直径为50～200μmφ的气孔直径和50～65体积％的气孔率。并且，在分段磨石14的除了气孔22以外的磨削面16上，气孔22的一部分开口而作为容屑槽发挥作用，同时金刚石磨粒18以700～6500个/cm²的面密度突出。由此，如(b)和(c)所示，金属结合剂20对于SiC晶片、蓝宝石晶片等高硬质脆性材料即被磨削材料30的接触面积降低，并且磨粒18对于被磨削材料30的接触面压力提高。在磨削面16开口的气孔22作为容屑槽发挥作用，磨削时的切屑32被暂时收容而从磨削面16排出，并且容易向磨削面16供给磨削液，促进磨削面16的冷却。

图5是对如专利文献1所示的以往的陶瓷结合剂磨石80的构造和磨削作用进行说明的图，(a)是对陶瓷结合剂磨石80的磨削状态下磨粒的破碎进行说明的示意图，(b)是对陶瓷结合剂磨石80的磨削状态下磨粒的脱落进行说明的示意图。陶瓷结合剂磨石80是通过陶瓷结合剂84将磨粒82结合而成的有气孔的磨石。这样的陶瓷结合剂磨石80，在磨削作为高硬质脆性材料的被磨削材料30的情况下，由于集中度为100以上磨粒保持力弱，因此在如图5(a)所示对磨粒82施加负荷时，会如图5(b)所示使磨粒82大量脱落，得不到磨石寿命。

图6是对如专利文献2所示的以往的金属结合剂磨石90的构造和磨削作用进行说明的图，(a)是表示金属结合剂磨石90的通过混合有铜、锡、钴、镍等金属粉末的高强度且高硬度的金属结合剂94结合的磨粒92即使磨耗也不脱落、磨粒92不切入的状态的示意图，(b)是对金属结合剂磨石90的磨削状态下磨粒的92的磨耗的进行和金属结合剂94的面抵接进行的状态进行说明的示意图。这样的金属结合剂磨石90，在磨削作为高硬质脆性材料的被磨削材料30的情况下，集中度为50～100，组织变得致密，磨粒保持力强，因此可得到磨石寿命。但是，如图6(a)所示，在高硬度材料的磨削时，即使对磨粒92施加负荷使其破碎，也不发生脱落，如图6(b)所示存在磨具切削表面变钝的倾向，金属结合剂94成为与被磨削材料30发生面摩擦状态，因此与陶瓷结合剂磨石80相比，存在锋利度迟钝的缺点。再者，在图6(a)和(b)中示出了填料96，但也不是必须设置。

以下，对本发明人进行的磨削加工试验进行说明。图7～图10分别示出了使用通过图3所示的工序制造出的包含中位径为5～10μm的金刚石磨粒的多种磨石试料，在表1所示的磨削加工试验条件下进行磨削时的磨削试验的评价结果(磨削阻力和磨石磨损率)。图7示出对于由金属结合剂的气孔直径差带来的磨削性能进行评价的“磨削试验1”的结果、以及其中使用的多种磨石试料的特性值。图8示出对于由金属结合剂的气孔率差带来的磨削性能进行评价的“磨削试验2”的结果、以及其中使用的多种磨石试料的特性值。图9示出对于由磨削面上的磨粒数差带来的磨削性能进行评价的“磨削试验3”的结果、以及其中使用的多种磨石试料的特性值。图10示出对于由磨石强度差带来的磨削性能进行评价的“磨削试验4”的结果、以及其中使用的多种磨石试料的特性值。

(表1)

接着，以下说明上述试验中使用的磨石试料的气孔直径(μmφ)、气孔率(％)、磨削面上的磨粒数(个/cm²)、磨石强度(MPa)、磨削阻力(A)和磨石磨损率(％)的测定方法。上述气孔直径是在10张磨石试料的磨削面的500倍放大图像中，对气孔分别测定长径和短径的平均直径，计算共50个气孔的平均值而得到的值。上述气孔率是根据磨石试料的体积和重量计算密度，根据表示预先求出的密度与气孔率(体积％)的关系的标准曲线计算片状试验片的气孔率而得到的值。磨粒数是在磨石试料的除了气孔以外的磨削面的500倍放大图像中进行二值化处理后，对每单位面积(cm²)的磨粒数进行计数而得到的值。上述磨石强度是使用多个长度40mm×宽度7mm×厚度4mm的磨石试验片进行3点弯曲试验时达到断裂的平均强度值。上述磨削阻力是在采用表1的磨削加工试验条件的磨削中，对杯型磨石进行旋转驱动的电动机的驱动电流值。磨石磨损率是以比例来表示采用上述表1的磨削加工试验条件进行1次磨削时的磨石试料的磨损量。

(磨削试验1)

如图7所示，分别制作了多个(各5个)气孔率都为50(体积％)，除了气孔以外的磨削面上的磨粒数都为2300(个/cm²)，但气孔直径分别为30(μmφ)、50(μmφ)、80(μmφ)、100(μmφ)、150(μmφ)、200(μmφ)、250(μmφ)的7种磨石试料No.1-7。对这样得到的磨石试料No.1-7的磨石强度进行测定，磨石强度为37-68(MPa)。再者，图7的气孔直径、气孔率、磨粒数是设计上的目标值，是通过调和而确定的平均值。接着，使用磨石试料No.1-7在表1所示的磨削加工试验条件下分别进行磨削，由此进行各磨石试料No.1-7的评价。如图7所示，气孔直径为30(μmφ)的磨石试料No.1，气孔22过小，没有充分得到由气孔22实现的容屑槽作用，无法评价对于单晶SiC晶片的磨削加工。另外，气孔直径为250(μmφ)的磨石试料No.7，由于气孔22过大、磨石的边缘部容易缺损，因此在图7中表示为无法制造。该磨石试料No.7虽然能够在边缘部以外的部位进行测定，但无法进行磨削加工。与此相对，气孔直径为50(μmφ)、80(μmφ)、100(μmφ)、150(μmφ)和200(μmφ)的磨石试料No.2、3、4、5、6，磨削阻力为12.1A～13.3A，磨石磨损率为4.2％～8.7％，得到了对于单晶SiC晶片的良好的磨削。

(磨削试验2)

如图8所示，分别制作了多个(各5个)气孔直径都为80(μmφ)，磨削面上的除了气孔以外的磨粒数都为2300(个/cm²)，但气孔率分别为30(体积％)、40(体积％)、50(体积％)、60(体积％)、65(体积％)、70(体积％)的6种磨石试料No.11-16。对这样得到的磨石试料No.11-16的磨石强度进行测定，磨石强度为28-73(MPa)。再者，与磨削试验1同样地，图8的气孔直径、气孔率、磨粒数是设计上的目标值，是通过调和而确定的平均值。接着，使用磨石试料No.11-16在表1所示的磨削加工试验条件下分别进行磨削，由此进行各磨石试料No.11-16的评价。如图8所示，气孔率为30(体积％)和40(体积％)的磨石试料No.11和12，气孔22过少，没有充分得到由气孔22实现的容屑槽作用，无法评价对于单晶SiC晶片的磨削加工。另外，气孔率为70(体积％)的磨石试料No.16，气孔22的体积过大、无法稳定地制造，无法评价磨削加工。与此相对，气孔率为50(体积％)、60(体积％)和65(体积％)的磨石试料No.13、14和15，磨削阻力为12.0A～12.7A，磨石磨损率为6.2％～8.5％，得到了对于单晶SiC晶片的良好的磨削。

(磨削试验3)

如图9所示，分别制作了多个(各5个)气孔直径都为80(μmφ)、气孔率都为60(体积％)，但磨削面上具有的每单位面积的磨粒数分别为500(个/cm²)、700(个/cm²)、1650(个/cm²)、2300(个/cm²)、3650(个/cm²)、5800(个/cm²)、6500(个/cm²)、7600(个/cm²)的8种磨石试料No.21-28。对这样得到的磨石试料No.21-28的磨石强度进行测定，磨石强度为44-115(MPa)。再者，与磨削试验1同样地，图9的气孔直径、气孔率、磨粒数是设计上的目标值，是通过调和而确定的平均值。接着，使用磨石试料No.21-28在表1所示的磨削加工试验条件下分别进行磨削，由此进行各磨石试料No.21-28的评价。如图9所示，每单位面积的磨粒数为500(个/cm²)的磨石试料No.21，磨粒数少，没有充分得到磨削能力，无法评价对于单晶SiC晶片的磨削加工。另外，磨粒数为7600的磨石试料No.28，每单位面积的磨粒数过多，无法评价对于单晶SiC晶片的磨削加工。与此相对，磨粒数为700(个/cm²)、1650(个/cm²)、2300(个/cm²)、3650(个/cm²)、5800(个/cm²)和6500(个/cm²)的磨石试料No.22、23、24、25、26和27，磨削阻力为10.9A～14.9A，磨石磨损率为3.8％～10.7％，得到了对于单晶SiC晶片的良好的磨削。

(磨削试验4)

如图10所示，分别制作了多个(各5个)气孔直径都为80(μmφ)、气孔率都为60(体积％)、磨削面上的磨粒数都为2300(个/cm²)，但磨石强度的目标值分别为30(MPa)、40(MPa)、70(MPa)、95(MPa)、105(MPa)的5种磨石试料No.31-35。对这样得到的磨石试料No.31-35的磨石强度进行测定，磨石强度如图10所示为20-37(MPa)、40-49(MPa)、65-77(MPa)、80-95(MPa)、97-106(MPa)。再者，与磨削试验1同样地，图10的气孔直径、气孔率、磨粒数都是设计上的目标值，是通过调和而确定的平均值。接着，使用磨石试料No.31-35在表1所示的磨削加工试验条件下分别进行磨削，由此进行各磨石试料No.31-35的评价。如图10所示，磨石强度为30(MPa)的磨石试料No.31，由于磨石强度低，金属结合剂的强度低，磨粒的脱落多，因此无法评价对于单晶SiC晶片的磨削加工。另外，磨石强度为105(MPa)的磨石试料No.35，由于磨石强度高，金属结合剂的强度高，磨粒的脱落过少，因此无法评价对于单晶SiC晶片的磨削加工。与此相对，磨石强度为40(MPa)、70(MPa)和95(MPa)的磨石试料No.32、33和34，磨削阻力为11.0A～12.8A，磨石磨损率为6.7％～9.7％，得到了对于单晶SiC晶片的良好的磨削。

由磨削试验1-4可知，被评价为可得到对于单晶SiC晶片的良好磨削的磨削阻力为15A以下且磨石磨损率为11％以下的评价，是通过具备直径为50μm以上且200μm以下的气孔直径、50体积％以上且65体积％以下的气孔率、700个/cm²以上且6500个/cm²以下的磨削面16上的磨粒数、以及40MPa以上且95MPa以下的磨石强度而实现的。

如上所述，本实施例的杯型磨石10的分段磨石(高硬质脆性材料用金属结合剂磨石)14，具备直径为50～200μm的气孔直径、相对于分段磨石14整体为50～65体积％的气孔率、700～6500个/cm²的磨削面16上的磨粒数、以及40～95MPa的磨石强度。这样，由于具备直径为50～200μm的气孔直径和50～65体积％的气孔率，因此脱落的磨粒18和切屑32被捕捉到气孔22内，能够抑制磨具切削表面变钝。

在此，根据本实施例的分段磨石(高硬质脆性材料用金属结合剂磨石)14，在除了气孔22以外的磨削面上具备700～6500个/cm²的磨粒数。这样，通过除了气孔22以外的磨削面上的磨粒数为700～6500个/cm²，能够确保磨粒18对于被磨削材料30的切入深度，即使高速进给也能够以低负荷进行磨削。当高硬质脆性材料用金属结合剂磨石为上述那样的有气孔结构时，在除了气孔22以外的磨削面16的磨粒数超过6500个/cm²的情况下，每一粒磨粒的负荷变小，磨粒18对于被磨削材料30即SiC那样的高硬质脆性材料的切入度即深入度变浅，不能切入被磨削材料30。相反，在除了气孔22以外的磨削面16的磨粒数小于700个/cm²的情况下，每一粒磨粒的金属结合剂量多，产生阻碍磨耗的磨粒18的替换之类的问题。在本实施例中，通过使磨削面上的磨粒数为700～6500个/cm²，能够确保磨粒18对于被磨削材料30的切入深度，即使高速进给也能够以低负荷进行磨削。

另外，在本实施例中，磨粒18是金刚石磨粒，粒度以中位径计为4～20μm，优选以中位径计为5～16μm。这样，可得到能够以稳定的研磨性能、高效率且高寿命地研磨SiC那样的高硬质脆性材料即被磨削材料30的分段磨石(高硬质脆性材料用金属结合剂磨石)14。如果磨粒18例如为以中位径计超过20μm的粗度，则磨粒18会深深切入从而对加工后的被磨削材料30的损伤增大，导致下一工序中的负荷(加工时间)增大。如果磨粒18例如为以中位径计低于4μm的细度，则从金属结合剂的突出量变小从而不能切入被磨削材料30，难以达成粗加工所需求的磨削效率和寿命。

另外，根据本实施例的分段磨石(高硬质脆性材料用金属结合剂磨石)14，具备40～95MPa的磨石强度。这样，能够确保与所述高硬质脆性材料用金属结合剂磨石同样用途的陶瓷结合剂磨石的大约2倍～4倍的磨石强度，因此能够防止不必要的磨粒脱落，能够以稳定的负荷和锋利度进行连续磨削。如果磨石强度超过95MPa，则分段磨石的磨粒18的保持力过大，磨耗的磨粒无法替换，其结果会产生结合剂摩擦。相反，如果磨石强度低于40Mpa，则分段磨石的磨粒18的保持力过度降低，会引起磨粒18的脱落，产生结合剂摩擦。

以上，参照附图对本发明的一实施例进行了详细说明，但本发明并不限定于该实施例，也可以以其他方式实施。

例如，在上述实施例中，固定于基体金属12的圆弧状的分段磨石14为高硬质脆性材料用金属结合剂磨石，但也可以是形成为圆盘状的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石。

另外，可以设为在分段磨石14中，磨石中参与磨削的一部分、例如在磨削面16侧的一部分形成的磨石层是高硬质脆性材料用金属结合剂磨石。

再者，上述只是一个实施方式，虽然没有对其他情况一一例示，但本发明可以以在不脱离其主旨的范围内基于本领域技术人员的知识进行各种变更、改良的方式实施。

附图标记说明

10：杯型磨石

12：基体金属

14：分段磨石(高硬质脆性材料用金属结合剂磨石)

16：磨削面

18：金刚石磨粒

20：金属结合剂

22：气孔

30：被磨削材料(高硬质脆性材料)

32：切屑

Claims (4)

1.一种高硬质脆性材料用金属结合剂磨石(14)，是通过金属结合剂(20)使磨粒(18)结合而成的、用于磨削高硬质脆性材料(30)的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石(14)，其特征在于，

相对于所述高硬质脆性材料用金属结合剂磨石(14)整体，以50～65体积％的气孔率具备气孔直径为50～200μm的气孔(22),

所述气孔率是根据磨石试料的体积和重量计算出密度，基于所述密度根据预先求出的表示密度与气孔率的关系的标准曲线而计算出的值，

所述气孔直径是在10张磨石试料的磨削面的500倍放大图像中分别测定气孔的长径和短径的平均直径，计算共50个气孔的平均值而得到的值。

2.根据权利要求1所述的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石(14)，其特征在于，

在除了所述气孔(22)以外的磨削面(16)上具备700～6500个/cm²的磨粒数，并且在该磨削面(16)上，所述气孔(22)的一部分开口而作为容屑槽发挥作用。

3.根据权利要求1或2所述的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石(14)，其特征在于，

所述磨粒(18)是金刚石磨粒(18)，具有中位径为4～20μm的粒度。

4.根据权利要求1或2所述的高硬质脆性材料用金属结合剂磨石(14)，其特征在于，

具备40～95MPa的磨石强度。