CN116419821A

CN116419821A - 多孔质金属结合剂磨石的制造方法和多孔质金属结合剂砂轮的制造方法

Info

Publication number: CN116419821A
Application number: CN202180075016.7A
Authority: CN
Inventors: 山口胜; 古野大树
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2023-07-11
Also published as: TW202228922A; JPWO2022102335A1; WO2022102335A1; US20230405764A1; KR20230098790A

Abstract

提供一种能够从低孔隙率至高孔隙率任意调整孔隙率的多孔质金属结合剂磨石的制造方法。一种多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其具备：成形工序(P1)，得到包含磨粒、金属粉末和孔隙形成材料的未烧成成形体；脱溶质工序(P2)，使对前述孔隙形成材料具有溶解性的溶剂的蒸气与前述未烧成成形体接触而去除前述孔隙形成材料，得到包含孔隙的未烧成成形体；以及，烧成工序(P3)，对前述包含孔隙的未烧成成形体进行烧成。

Description

多孔质金属结合剂磨石的制造方法和多孔质金属结合剂砂轮的制造方法

技术领域

本发明涉及多孔质金属结合剂磨石的制造方法。另外，本发明涉及多孔质金属结合剂砂轮的制造方法。

背景技术

作为适合用于将高硬度脆性材料以稳定的磨削能力高效率且高寿命地进行磨削的磨削磨石，一直以来使用的是陶瓷结合剂磨石。以往，高硬度脆性材料的磨削需求并不多，只要耗费时间来进行就足够了。然而，随着功率器件市场、LED市场的增长，对于高硬度脆性材料的磨削也出于提高生产率、降低加工成本的目的，高效率、高寿命的加工要求日渐高涨，可实现这些要求的磨石成为必需。

在这样的高硬度脆性材料的高效率、高精度加工领域及被称为超精加工的精加工领域中，有时使用多孔质金属结合剂磨石来作为寿命优异的工具。作为多孔质金属结合剂磨石的制造方法，已知有：添加中空微粒等闭孔材料来形成孔隙的方法；添加有机介质并利用烧成将其烧光而形成孔隙的方法；添加盐并在烧成后使其溶出到溶剂而形成孔隙的方法；等。

例如，专利文献1中，公开了一种有孔隙磨石，其特征在于，在金属结合材料或玻璃质结合材料中分散有磨粒和无机质的中空微粒。另外，公开了如下步骤：将磨粒、中空微粒和金属结合材料的粉末进行混合得到混合粉末，将该混合粉末加热而使该金属结合材料熔融之后进行冷却，从而制造出有孔隙磨石。

专利文献2中，公开了一种复合材料及其制造方法，其中所述复合材料用于对硬质材料的加工物进行研磨加工而实现期望的表面精加工，所述复合材料以特定比例具有特定的磨粒、特定的金属结合材料和孔隙部，并且记载了如下步骤：在溶剂中浸渍研磨物品并使分散质浸出，由此使连续孔隙残留在研磨物品中。

专利文献3中，公开了一种至少具有50体积％的连通孔隙的研磨用品的制造方法，其包括如下步骤：(a)将含有磨粒约0.5～约25体积％、结合材料约19.5～约49.5体积％和分散质颗粒约50～约80体积％的混合物进行混和；(b)对前述混合物进行加压加工，形成为填充有研磨材料的复合材料；(c)对前述复合材料进行热处理；(d)经过实质上可溶解全部的前述分散质颗粒的规定时间，将前述复合材料浸渍在用于溶解前述分散质颗粒的溶剂中，且，前述磨粒和前述结合剂实质上不溶于前述溶剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-88035号公报

专利文献2：日本专利5314030号公报

专利文献3：日本特开2008-30194号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1那样使用像中空微粒那种闭孔材料来形成孔隙的方法，可以通过闭孔材料的添加量而调整孔隙率。然而，由于孔隙的外围会成为不需要的残渣物而残留，因此，在作为工具使用的情况下，该残渣物在加工时会与工件接触，而担心随着阻力的上升所产生的磨削烧伤、加工精度的恶化。

在使像分散质那种孔隙形成材料溶出到溶剂而形成孔隙的方法中，如闭孔材料的外围那样的不需要的残渣物并不会残留。另外，如图6所示，在以往的多孔质金属结合剂磨石的制造方法中，是在烧成工序后进行脱溶质工序。认为经过烧成工序，可得到磨粒牢固地固着于金属结合剂的烧成体，即使浸渍于溶剂也可抑制金属结合剂的强度降低、磨粒的固着力降低，孔隙形成材料的溶出成为可能。然而，由于金属结合剂被牢固地烧结，因此，为了溶剂渗透，则必须使孔隙形成材料连通。若烧成体中的孔隙形成材料的比例过低，则会有孔隙形成材料不连通的部分产生，溶剂无法渗透，难以使孔隙形成材料溶出。为了使全部的分散质消失，必须使孔隙连通，例如在专利文献2、专利文献3的方法中，需要添加至少40体积％以上的分散质。然而，在使用40体积％以上的孔隙率的磨石作为工具的情况下，根据被研磨材料的不同，虽然具有较高的切削锋利度，但存在金属结合剂部变少时耐磨耗性变低的问题，有时也需要更低的孔隙率的磨石。

本发明是鉴于上述情况而作出的，本发明的目的在于，提供：使用了可以在溶剂中溶出的孔隙形成材料、且能够从低孔隙率至高孔隙率任意调整孔隙率的多孔质金属结合剂磨石的制造方法；以及利用了该方法的多孔质金属结合剂砂轮的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人为了解决上述课题而反复深入研究，结果发现下述的发明满足上述目的，从而得到了本发明。

即，本发明涉及以下发明。

<1>一种多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其具备：

成形工序，得到包含磨粒、金属粉末和孔隙形成材料的未烧成成形体；

脱溶质工序，使对前述孔隙形成材料具有溶解性的溶剂的蒸气与前述未烧成成形体接触而去除前述孔隙形成材料，得到包含孔隙的未烧成成形体；以及，

烧成工序，对前述包含孔隙的未烧成成形体进行烧成。

<2>根据前述<1>所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，前述孔隙形成材料相对于前述未烧成成形体的体积比为5～90体积％。

<3>根据前述<1>或<2>所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，前述孔隙形成材料的平均粒径为5～250μm。

<4>根据前述<1>～<3>中任一项所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，前述溶剂包含选自由水、醇和丙酮组成的组中的1种以上。

<5>根据前述<1>～<4>中任一项所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，前述溶剂包含水，前述孔隙形成材料为水溶性化合物。

<6>根据前述<5>所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，前述孔隙形成材料为水溶性的无机盐。

<7>一种多孔质金属结合剂砂轮的制造方法，其具备如下工序：

将通过前述<1>～<4>中任一项所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法制造的多孔质金属结合剂磨石粘接到基体金属的工序；以及，

使用修整器进行粘接到前述基体金属的前述多孔质金属结合剂磨石的精加工的精加工工序。

发明的效果

根据本发明，提供：使用了可以在溶剂中溶出的孔隙形成材料、且能够从低孔隙率至高孔隙率任意调整孔隙率的多孔质金属结合剂磨石的制造方法。由此，可以以期望的孔隙率得到抑制了如闭孔材料的外围那样的不需要的残渣物的影响的多孔质金属结合剂磨石。

另外，提供：一种多孔质金属结合剂砂轮的制造方法，所述多孔质金属结合剂砂轮具备具有从低孔隙率至高孔隙率的任意孔隙率的多孔质金属结合剂磨石。

附图说明

图1为本发明的多孔质金属结合剂磨石的制造方法的工序图。

图2为通过本发明的多孔质金属结合剂磨石的制造方法制造的磨石的一部分示意性剖视图。

图3为用于说明本发明涉及的多孔质金属结合剂磨石磨削时的状态的图。

图4为本发明的多孔质金属结合剂砂轮的制造方法的工序图。

图5为示出通过本发明的多孔质金属结合剂砂轮的制造方法制造的多孔质金属结合剂磨石的一例的立体图。

图6为以往的多孔质金属结合剂磨石的制造方法的工序图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式进行详细说明，但以下所记载的技术特征的说明是本发明的实施方式的一例(代表例)，本发明只要不变更其主旨就不限定于以下内容。需要说明的是，本说明书中使用“～”表述的情况下，其用作包含其前后的数值或物性值的表述。

＜本发明的多孔质金属结合剂磨石的制造方法＞

本发明涉及一种多孔质金属结合剂磨石的制造方法(以下，有时记作“本发明的磨石的制造方法”)，其具备：成形工序，得到包含磨粒、金属粉末和孔隙形成材料的未烧成成形体；脱溶质工序，使对前述孔隙形成材料具有溶解性的溶剂的蒸气与前述未烧成成形体接触而去除前述孔隙形成材料，得到包含孔隙的未烧成成形体；以及，烧成工序，对前述包含孔隙的未烧成成形体进行烧成。

本发明的磨石的制造方法的特征在于，成形体在未烧成的状态下去除孔隙形成材料，并且为了去除孔隙形成材料而使用蒸气。如此通过成形体在未烧成的状态下去除孔隙形成材料(即，在烧成工序前进行脱溶质工序)，成形体并未被牢固地烧结，因此，溶剂的蒸气很容易渗透至内部。因此，即使在孔隙形成材料的量少的情况下，溶剂的蒸气也可以渗透至成形体的内部，可以使孔隙形成材料充分溶出。另外，由于使成形体与溶剂的蒸气接触而不是使成形体浸渍在溶剂中，因此，变得容易进一步渗透至成形体的内部。另外，未烧成成形体的形状稳定性低，因此，如果使其浸渍在溶剂中，则有形状崩解的担心，但本发明的磨石的制造方法中，由于与溶剂的蒸气接触，因此，即使是未烧成成形体，也不易发生形状崩解。通过将如此得到的形成有孔隙的未烧成成形体进行烧成，可以在保持孔隙的状态下使金属粉末熔融、烧成，可以制作低孔隙率的情况下也充分去除了孔隙形成材料的多孔质金属结合剂磨石。

图1为本发明的多孔质金属结合剂磨石的制造方法的工序图。以下，基于图1对各工序进行说明。

[成形工序(P1)]

成形工序为得到包含磨粒、金属粉末和孔隙形成材料的未烧成成形体的工序。

(磨粒)

磨粒可以使用金刚石等。磨粒的平均粒径可以根据磨削材料的种类等而适宜选定。在磨削碳化硅、蓝宝石等高硬度脆性材料的情况下，如果磨粒侵入得较深，则损伤会到达高硬度脆性材料内部，使得接下来的工序的加工时间变长。磨粒的平均粒径如果过大，则磨粒侵入至磨削材料较深，有磨削材料的损伤变大的倾向。另一方面，磨粒的平均粒径如果过小，则磨粒不侵入磨削材料，有加工变得困难的倾向。因此，磨粒的平均粒径期望为4～55μm。例如，在磨削蓝宝石晶圆的情况下，可以设为12～55μm。在磨削更加难以加工的碳化硅(SiC)晶圆的情况下，期望为4～20μm。

需要说明的是，本申请中，平均粒径是由粒度分布测定器(激光衍射散射法)测定的粒度分布的中值粒径。中值粒径是以依据JIS Z 8825：2013的测定方法、使用株式会社堀场制作所制的激光衍射/散射式粒径分布测定装置(LA-960)而测定的体积基准的D50的值。

(金属粉末)

作为金属粉末，可以使用选自由铜、锡、钴、铁、镍、钨、银、锌、铝、钛、锆、和它们的合金组成的组中的1种以上。通常，金属粉末优选含有铜和锡的混合物。例如，作为高硬度脆性材料的磨削，优选含有铜约30质量％～约70质量％、锡约30质量％～约70质量％的组成。

(孔隙形成材料)

孔隙形成材料可以使用能容易溶解于水、醇(甲醇、乙醇等)、丙酮等溶剂的任意的溶质颗粒。其中，孔隙形成材料优选水溶性化合物，更优选水溶性的无机盐。作为水溶性的无机盐，例如优选选自由氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠、硫酸钾和硫酸镁组成的组中的1种以上。

孔隙形成材料的平均粒径例如可以设为5～300μm。通过本发明的磨石的制造方法得到的多孔质金属结合剂磨石的孔隙的大小是对应孔隙形成材料的大小，因此，可以通过调整孔隙形成材料的粒径来调整要形成的孔隙的大小。另外，孔隙形成材料的大小还考虑在接下来的工序中去除的容易性等，从而可以适宜选择使用。孔隙形成材料的平均粒径如果过小，则溶剂的蒸气变得不易渗透，有孔隙形成材料会残留在成形体内部的担心。因此，平均粒径的下限优选5μm以上，也可以设为10μm以上、50μm以上、80μm以上。另一方面，平均粒径如果过大，则形成的孔隙数减少，会局部产生粘合基质变大的部位，在该部分会发生结合剂摩擦，而有不适于高硬度脆性材料的磨削的担心。因此，平均粒径的上限优选250μm以下，也可以设为200μm以下、100μm以下。

作为目标的多孔质金属结合剂磨石的孔隙的平均粒径可以根据磨粒的大小、被研磨材料的种类而适宜选择，例如，在使用平均粒径8μm的金刚石磨粒来制造用于磨削碳化硅(SiC)晶圆的磨石的情况下，孔隙形成材料的平均粒径优选70～200μm。

需要说明的是，孔隙形成材料的平均粒径如上述那样，是由粒度分布测定器(激光衍射散射法)测定的粒度分布的中值粒径。

通过本发明的磨石的制造方法得到的多孔质金属结合剂磨石由于是具有孔隙的金属结合剂，因此，并不是以通常的浓度比来调整切削锋利度、耐磨耗性，而是以从磨削面中排除了孔隙的部分(所谓基质部)的磨粒数来调整的。优选将磨粒、金属粉末和孔隙形成材料混合以使得从磨削面中排除了孔隙的基质部的磨粒数为700～6500个/cm²。基质部的磨粒数如果过少，则会成为每1粒磨粒的金属结合剂量多的多孔质金属结合剂磨石，因此，磨完后的磨粒的替换容易被妨碍，有难以持续加工的倾向。基质部的磨粒数如果过多，则有每1粒磨粒的载荷变小，对高硬度脆性材料的咬合变差的倾向。

需要说明的是，从磨削面中排除了孔隙的基质部的磨粒数可以由制造的多孔质金属结合剂磨石的形状以及磨粒与金属粉末与孔隙形成材料的混合比例算出。另外，从所得到的多孔质金属结合剂磨石来计数磨粒数时，是将作为对象的多孔质金属结合剂磨石的孔隙之外的磨削面的500倍放大图像进行2值化处理后，计数每单位面积(cm²)的磨粒数而求出。

(未烧成成形体)

将磨粒、金属粉末和孔隙形成材料混合后，填充至规定的成形模具内，通过加压(例如以500～5000kg/cm²进行加压)而成形为规定的形状，从而得到未烧成成形体。

未烧成成形体中的孔隙形成材料的体积比(孔隙形成材料的体积/未烧成成形体的体积×100(％))优选5～90体积％。未烧成成形体中的孔隙形成材料的体积比如果小于5体积％，则会成为金属结合剂多(孔隙少)的磨石，因此，与无孔隙的磨石同样地会发生结合剂摩擦，而有变得不适于高硬度脆性材料的磨削的担心。如果变得大于90体积％，则会成为保持磨粒的金属结合剂少的磨石，因此，变得难以保持结构。

得到的多孔质金属结合剂磨石的孔隙率由于对应于未烧成成形体中的孔隙形成材料的量，因此，通过调整孔隙形成材料的量，可以从低孔隙率至高孔隙率任意调整磨石的孔隙率。未烧成成形体中的孔隙形成材料的体积比优选5体积％以上，也可以设为10体积％以上。另外，未烧成成形体中的孔隙形成材料的体积比优选90体积％以下，也可以设为85体积％以下、80体积％以下、75体积％以下、70体积％以下、65体积％以下。

另外，由于制成凭借以往的制造方法难以制造的低孔隙率的多孔质金属结合剂磨石，因此，可以使未烧成成形体中的孔隙形成材料的体积比为5～35体积％、10～30体积％。

[脱溶质工序(P2)]

脱溶质工序是使对孔隙形成材料具有溶解性的溶剂的蒸气与未烧成成形体接触而去除孔隙形成材料而得到包含孔隙的未烧成成形体的工序。脱溶质工序中，通常将未烧成成形体从成形模具取出，使其与可溶解孔隙形成材料的溶剂的蒸气接触。由此，可以有效地去除未烧成成形体中的孔隙形成材料，可以在孔隙形成材料所存在的部分中形成孔隙。

作为使对孔隙形成材料具有溶解性的溶剂的蒸气与未烧成成形体接触的方法，可以举出如下方法：将加热溶剂至其沸点以上而产生的蒸气供给至未烧成成形体的方法；向充满溶剂蒸气的处理部中导入未烧成成形体的方法等。例如，在使水蒸气与未烧成成形体接触的情况下，可以将由水蒸气发生装置产生的水蒸气供给至未烧成成形体，或使用加湿炉。另外，考虑使用的溶剂的种类、溶剂的蒸气对未烧成成形体中的渗透性等，也可以在加压下、减压下进行接触。

以蒸气的形式与未烧成成形体接触的溶剂只要为可溶解孔隙形成材料的溶剂(对孔隙形成材料具有溶解性者)即可，可以根据孔隙形成材料的种类而适宜选择。考虑到操作容易性、气化容易性等，优选使用包含选自由水、醇和丙酮组成的组中的1种以上的溶剂的蒸气。更优选使用包含水的溶剂的蒸气。

溶剂的蒸气的温度优选在使用的溶剂的沸点以上且烧成工序中的烧成温度以下，可以根据溶剂的种类等而适宜设定。例如，水蒸气的情况下，可以设为100～200℃。

使溶剂的蒸气与未烧成成形体接触的时间只要为可以使孔隙形成材料消失的时间以上即可，可以根据孔隙形成材料的种类、未烧成成形体中的比例等而适宜设定。例如，可以设为12～120小时、24～72小时。

[烧成工序(P3)]

烧成工序是对包含孔隙的未烧成成形体进行烧成的工序。烧成工序只要以公知的方法进行即可。例如，将脱溶质工序后的包含孔隙的未烧成成形体在减压或常压下、在预先设定为200～900℃的烧成温度的烧成炉中进行热处理，在保持所形成的孔隙的状态下使金属粉末彼此熔融接合而形成金属结合剂。由此，可以得到多孔质的烧成体。

[多孔质金属结合剂磨石]

由本发明的磨石的制造方法得到的多孔质金属结合剂磨石由多孔质的烧成体形成。图2为通过本发明的磨石的制造方法制造的多孔质金属结合剂磨石的一部分示意性剖视图。图3为用于说明多孔质金属结合剂磨石磨削时的状态的图。如图2、图3所示，通过本发明的磨石的制造方法制造的多孔质金属结合剂磨石10包含金属结合剂12、磨粒14和孔隙16。

作为这种结构的多孔质金属结合剂磨石10的优势，可以举出以下。

如图3所示，利用多孔质结构，与被削材30接触的金属结合剂12的接触面积减少。由此，可以减轻结合剂摩擦，并且可以提高对被削材30的接触面压。磨削面18的孔隙16发挥容屑槽(chip pocket)的作用，可以期待磨削时的切屑32的排出性改善，并且冷却性功能也改善。

另外，多孔质金属结合剂磨石10的结构内部中具有孔隙16，因此，多孔质金属结合剂磨石的强度变得低强度化，因此，使因磨削而结束寿命的磨粒14脱落并让位给下一个磨粒14的自生作用能够有效地发挥，而可以以稳定的负荷进行连续磨削。

多孔质金属结合剂磨石10中，孔隙的孔隙直径为5～300μm。孔隙的孔隙直径可以设为10μm以上、50μm以上、80μm以上。另外，可以设为250μm以下、200μm以下、100μm以下。可以通过调整孔隙形成材料的粒径来控制孔隙直径。需要说明的是，孔隙直径是如下算出的值：在多孔质金属结合剂磨石的磨削面的500倍放大图像10张中，对50个孔隙分别测定长径和短径的平均径，进一步算出50个孔隙的平均值而到的值。

另外，多孔质金属结合剂磨石10的孔隙率为5～90体积％。多孔质金属结合剂磨石10的孔隙率可以设为10体积％以上。另外，多孔质金属结合剂磨石10的孔隙率可以设为85体积％以下、80体积％以下、75体积％以下、70体积％以下、65体积％以下。可以通过调整孔隙形成材料的比例来控制孔隙率。需要说明的是，孔隙率是如下算出的值：由多孔质金属结合剂磨石的体积和质量算出密度，由示出预先求出的密度与孔隙率(体积％)的关系的标准曲线算出的值。

如上述，本发明的磨石的制造方法中，可以制造低孔隙率的多孔质金属结合剂磨石而不使用闭孔材料。例如，本发明的磨石的制造方法也可以制造不包含中空微粒等闭孔材料、实质上由金属结合剂12、磨粒14和孔隙16构成(即，并未排除不可避免包含的杂质的混入)、且孔隙率5～35体积％、10～30体积％的低孔隙率的多孔质金属结合剂磨石等。是否包含闭孔材料，可以根据孔隙的外围的成分分析等来判断。

多孔质金属结合剂磨石10的磨削面18中，接触的磨粒数为700～6500个/cm²。磨粒数可以通过调整磨粒、金属粉末和孔隙形成材料的比例而控制。如此，如果使接触的磨粒数为700～6500个/cm²，则确保对于高硬度脆性材料的被削材的切口深度，即使在高速输送的情况下也能够进行低负荷的磨削。

通过本发明的磨石的制造方法制造的多孔质金属结合剂磨石的形状无特别限定。可以根据用途而适宜选择成形工序(P1)中使用的成形模具，得到板状、棱柱状、圆状、圆筒状、环状、圆弧状等任意形状的多孔质金属结合剂磨石(烧成体)。

＜多孔质金属结合剂砂轮的制造方法＞

图4为本发明的多孔质金属结合剂砂轮的制造方法的工序图。如图4所示，实施如下工序：将通过本发明的多孔质金属结合剂磨石的制造方法制造的多孔质金属结合剂磨石粘接到基体金属的工序(P4)；以及，使用修整器进行粘接到基体金属的多孔质金属结合剂磨石的精加工的精加工工序(P5)，从而可以得到具有基体金属和粘接到基体金属的多孔质金属结合剂磨石的多孔质金属结合剂砂轮。

图5为示出通过本发明的多孔质金属结合剂砂轮的制造方法得到的多孔质金属结合剂砂轮的一例的立体图。多孔质金属结合剂砂轮100具备铁、铝等金属制的圆板状的基体金属20和分段磨片(segmented chip)22。分段磨片22由多孔质金属结合剂磨石10所构成。多孔质金属结合剂磨石10是通过本发明的磨石的制造方法制造的。将基体金属20安装在未图示的磨削装置的主轴，从而可以使多孔质金属结合剂砂轮100进行旋转驱动。多孔质金属结合剂砂轮100具有250mm左右的外径，分段磨片22具有3mm左右的宽度。

如图5所示，沿基体金属20的下表面的外周缘以圆环状连接的方式固着多个分段磨片22。多孔质金属结合剂砂轮100中，分段磨片22构成向一面侧(与旋转轴芯平行的方向(图5的下方))突出的环状的磨削面18。然后，使用修整器进行粘接到基体金属20的分段磨片22的精加工。由此，可以得到多孔质金属结合剂砂轮100。

另外，多孔质金属结合剂砂轮100中，分段磨片22是由多孔质金属结合剂磨石10形成的，但也可以仅分段磨片22的表层以由多孔质金属结合剂磨石10形成的方式粘接。

多孔质金属结合剂砂轮100可以用于碳化硅(SiC)晶圆、蓝宝石晶圆等高硬度脆性材料的磨削。多孔质金属结合剂砂轮100的多孔质金属结合剂磨石10随着基体金属20的旋转而使磨削面18与碳化硅(SiC)晶圆、蓝宝石晶圆等高硬度脆性材料滑动接触，可以将该高硬度脆性材料磨削成平面状。

实施例

以下，根据实施例对本发明进一步详细地进行说明，但本发明只要不变更其主旨就不限定于以下的实施例。

[实施例1]：多孔质金属结合剂磨石的试验片的制造

·材料

磨粒：金刚石(平均粒径8μm)

金属粉末(形成金属结合剂的材料)：Cu60质量％与Sn40质量％的混合物

孔隙形成材料：硫酸钠(平均粒径70μm)

·制造方法

如表1所示，将混合有规定的磨粒与金属粉末与孔隙形成材料的混合物填充至成形模具，施加压力(500～5000kg/cm²、室温)，得到未烧成成形体。

然后，将未烧成成形体从成形模具取出，在水蒸气气氛(100～200℃)下暴露72小时。

对在水蒸气中暴露后的未烧成成形体进行烧成(200～900℃)，得到多孔质金属结合剂磨石的试验片(尺寸：长度40mm×宽度7mm×厚度4mm)。

[表1]

使用SEM·EDS装置，对所制造的实施例1-1～实施例1-4的试验片的截面进行观察。全部试验片截面进行EDS分析，结果确认不到孔隙形成材料的残渣物，确认为全部已消失。另外，进行基于试验片截面的SEM图像(500倍)的2值化的颗粒解析，结果全部试验片都示出与设计的孔隙率相同的面积率，可以确认是获得了按照设计那样的多孔质金属结合剂结构体。另外，可以确认孔隙直径也对应于所使用的孔隙形成材料的平均粒径。

[实施例2]

以得到的多孔质金属结合剂磨石的尺寸为长度35mm×宽度3mm×厚度9mm的方式，变更成形模具，除此之外，与实施例1同样地，制造表2所示的孔隙率的多孔质金属结合剂磨石。

如图5所示将得到的多孔质金属结合剂磨石粘接到外径300mm的基体金属的下表面，制造多孔质金属结合剂砂轮。

使用实施例2的多孔质金属结合剂砂轮，在以下磨削加工试验条件下进行高硬度脆性材料的加工试验，评价磨削阻力和磨石磨耗率。将结果示于表2。

需要说明的是，磨削阻力是在以下的磨削加工试验条件的磨削中，用于将多孔质金属结合剂磨石旋转驱动的电动机的驱动电流值。另外，磨石磨耗率是将在以下的磨削加工试验条件下进行1次磨削时磨石试样的磨耗量用比例表示，是磨石的磨耗量(厚度)除以加工物的磨量(厚度)。例如，在加工了晶圆(加工物)磨量50μm时，磨石磨耗了100μm的情况，则磨石磨耗率为200％。

(磨削加工试验条件)

·磨削机械：平面磨削盘(送料方式)

·磨削方法：湿式平面磨削

·加工物：4英寸单晶碳化硅(SiC)晶圆

·加工条件：磨石转速2400rpm、晶圆转速400rpm、切入速度0.5μm/秒、加工磨量200μm、

·磨削液：水溶性磨削液

[比较例]

不使用孔隙形成材料，除此之外，与实施例1同样地得到孔隙率0体积％的金属结合剂磨石。与实施例2同样地，使用将所得到的金属结合剂磨石粘接到基体金属的金属结合剂砂轮进行磨削加工试验。将结果示于表2。

[表2]

可确认到越为高孔隙率则加工阻力越低，但有磨耗量变多的倾向，可确认到低孔隙率化对于作为工具的耐磨耗性改善是有效的。

[实施例3]

使用表3所示的平均粒径的孔隙形成材料，使孔隙率为60体积％、磨粒数为700个/cm²，除此之外，与实施例1同样地制造多孔质金属结合剂磨石。与实施例2同样地，使用将所得到的多孔质金属结合剂磨石粘接到基体金属的多孔质金属结合剂砂轮，进行磨削加工试验。将结果示于表3。

[表3]

[实施例4]

制造粘接有表4所示的基质部的磨粒数、孔隙直径70μm、孔隙率60体积％的多孔质金属结合剂磨石的多孔质金属结合剂砂轮，使用其进行磨削加工试验。将结果示于表4。

[表4]

产业上的可利用性

本发明的多孔质金属结合剂磨石的制造方法可以制造具有各种孔隙率的磨石。得到的磨石、具备其的多孔质金属结合剂砂轮可以用于碳化硅(SiC)晶圆、蓝宝石晶圆等高硬度脆性材料的磨削。

附图标记说明

10 多孔质金属结合剂磨石

12 金属结合剂

14 磨粒

16 孔隙

18 磨削面

20 基体金属

22 分段磨片

30 被削材

32 切屑

100 多孔质金属结合剂砂轮

Claims

1.一种多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其具备：

脱溶质工序，使对所述孔隙形成材料具有溶解性的溶剂的蒸气与所述未烧成成形体接触而去除所述孔隙形成材料，得到包含孔隙的未烧成成形体；以及，

烧成工序，对所述包含孔隙的未烧成成形体进行烧成。

2.根据权利要求1所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，所述孔隙形成材料相对于所述未烧成成形体的体积比为5～90体积％。

3.根据权利要求1或2所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，所述孔隙形成材料的平均粒径为5～250μm。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，所述溶剂包含选自由水、醇和丙酮组成的组中的1种以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，所述溶剂包含水，所述孔隙形成材料为水溶性化合物。

6.根据权利要求5所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法，其中，所述孔隙形成材料为水溶性的无机盐。

7.一种多孔质金属结合剂砂轮的制造方法，其具备如下工序：

将通过权利要求1～4中任一项所述的多孔质金属结合剂磨石的制造方法制造的多孔质金属结合剂磨石粘接到基体金属的工序；以及，

使用修整器进行粘接到所述基体金属的所述多孔质金属结合剂磨石的精加工的精加工工序。