JP2001260031A

JP2001260031A - ペレット型砥石とその製造方法

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Publication number: JP2001260031A
Application number: JP2000068113A
Authority: JP
Inventors: Masami Masuko; 正美益子
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】砥粒層の耐磨耗性が優れて耐久性があり、さ
らに外形寸法が自由に取れるペレット型砥石およびその
製造方法を得る。【解決手段】基板２にマスク４を配置し、基板表面３
上に触媒層６を形成し、次いで、前記触媒層６の上に砥
粒８を分散させた無電解めっき被膜９からなる砥粒層１
０を形成し、前記砥粒層１０を前記触媒層６と一体とし
たまま前記基板２から剥離して、所望の砥石１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスや金属など
の研削加工や研磨加工に用いられる砥石に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来からガラスや金属製の被加工物を研
削加工するには、前記被加工物の設計形状と概略等しい
表面形状を有する鋳鉄製などの台皿を用意して、被加工
物の大きさや形状に合わせて前記台皿上に複数個のペレ
ット型砥石を配置してエポキシ樹脂系等の接着剤で貼り
つけて製作した研削皿を用いて、前記被加工物と摺り合
わせて加工する方法が広く行われている。

【０００３】前記ペレット型砥石は、基体と、その上に
形成されるダイヤモンドなどの砥粒を結合剤（ボンド）
で保持した砥粒層とから構成されており、前記結合剤の
種類により、フェノール樹脂、エポキシ樹脂やポリイミ
ド樹脂などを結合剤としたレジンボンド砥石、ケイ酸ナ
トリウムを主な結合剤としたビトリファイドボンド砥
石、および銅やスズなどの金属焼結体を結合剤としたメ
タルボンド砥石、さらには、電気めっき膜を結合剤とし
た電着ボンド砥石がある。

【０００４】これらの結合剤の違いによる砥粒の保持力
を比較すると、電着ボンド砥石が最も強く耐摩耗性に優
れており、加工効率が高く耐久性がある。次に、メタル
ボンド砥石の保持力が良く、レジンボンド砥石やビトリ
ファイドボンド砥石は、砥粒の保持力が弱く耐摩耗性が
劣っており、砥粒層の摩耗が速く寿命が短いという欠点
を有している。

【０００５】しかしながら、電着ボンド砥石は、以下に
示すように製造することが技術的に難しいために一般に
は使用されておらず、電着ボンド砥石を除く他の３種類
のボンド砥石が用いられているのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電着ボンド砥石の一般
的な製法は、めっき液中に研削剤であるダイヤモンドチ
ップなどの砥粒を分散させて電気めっきを行い、ペレッ
ト型砥石の基体表面に、めっき被膜を結合剤として砥粒
を含有した砥粒層を形成する電気めっき法である。しか
しながら、この電気めっき法は、砥粒層を形成する基体
が突起部や角部の形状を有しているとその部分に電流が
集中してしまうという特性があるため、一つのペレット
型砥石において砥粒層を均一な厚さに形成することが難
しく、また製作された砥石間における砥粒層の厚さがば
らつき個体差も大きい。したがって、砥粒層を均一な厚
さにしたペレット型砥石を得るためには、電気めっき後
に機械加工を行って砥粒層の膜厚を均一にする必要があ
る。前述のように電着ボンド砥石は硬質なので、この機
械加工は困難でコストが高くかかってしまい、上述のよ
うな優れた物性を持っているにもかかわらず、実際には
ほとんど電着ボンド砥石は製作されていない。

【０００７】また、電着ボンド砥石を除く三種類のボン
ド砥石は、全て成形法により製造されており、標準とな
る外形寸法（概略直径５ｍｍ〜１５ｍｍ）以外のサイズ
の砥石を製作する場合には、成形型の製作から行わなく
てはならないため、コストが割高になり、外形寸法の異
なる多品種少量ペレット型砥石製作には対応が難しいと
いう問題点もあった。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、砥粒層の耐磨耗性が優れて耐久性があり、さ
らに外形寸法が自由に取れるペレット型砥石およびその
製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の発明に関わる砥石の
製造方法では、基板表面上に触媒層を形成し、次いで、
前記触媒層の上に砥粒を分散させた無電解めっき被膜か
らなる砥粒層を形成し、前記砥粒層を前記触媒層と一体
としたまま前記基板から剥離して、前記砥粒層と前記触
媒層とが一体となった砥石を取り出すことを特徴として
いる。

【００１０】請求項２に記載の砥石の製造方法では、請
求項１記載の基板はステンレス鋼のものを用いたことを
特徴としている。

【００１１】また、請求項３に記載の砥石の製造方法で
は、請求項１記載の砥石の製造方法において、前記基板
と前記触媒層との間に、剥離層を設けることを特徴とし
ている。

【００１２】請求項４に記載の砥石の製造方法では、請
求項１から請求項３のいずれかに記載の触媒層は、電解
めっきにより形成されることを特徴としている。

【００１３】請求項５に記載の砥石の製造方法では、請
求項１から請求項４のいずれかに記載の砥石の製造方法
において、前記触媒層を形成する前に、所望の砥石形状
を所望の数量だけ具備したマスクを基板表面上に配置
し、前記基板表面の少なくとも一部を覆うことにより該
基板表面の所望部分に前記形状を有する砥石を形成する
ことを特徴としている。

【００１４】請求項６に記載の砥石の製造方法では、請
求項１から請求項５に記載の砥石形状がペレット型であ
ることを特徴としている。

【００１５】さらに、請求項７に記載の砥石では、請求
項１から請求項６のいずれかに記載の砥石の製造方法に
より製造されたことを特徴としている。

【００１６】請求項８に記載の砥石では、請求項７に
記載の無電解めっき被膜はニッケル被膜であることを特
徴としている。

【００１７】請求項９に記載の砥石では、請求項７また
は請求項８記載の無電解めっき被膜は、リンを１５重量
パーセント以下含有することを特徴としている。

【００１８】また、請求項１０記載の砥石では、請求項
７から請求項９のいずれかに記載の触媒層はニッケルめ
っきであることを特徴としている。

【００１９】請求項１１に記載の砥石では、請求項１０
記載の触媒層の膜厚は、２μｍ以下であることを特徴と
している。

【００２０】請求項１２に記載の砥石では、請求項７か
ら請求項１１のいずれかに記載の無電解めっき被膜のビ
ッカース硬度は、４００以上１２００以下の範囲にある
ことを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明においては、以下の手順に
よりペレット型砥石を製造する。

【００２２】先ず、ペレット型砥石の所望の外形寸法と
数量に応じた寸法の基板とマスクを用意する。基体の材
料は、導電性があり機械的剛性のある金属が良く、例え
ば機械加工性が容易で繰り返し使用ができる黄銅などが
良い。また、より多くの繰り返し使用をする場合では、
後述の前処理や無電解めっき処理に際して使用される薬
品に対して耐久性のある例えばステンレス（ＳＵＳ３０
４）が良い。また、マスクの材料にはマスクそのものに
後工程の無電解めっきでめっきが析出しない樹脂製が良
く、基板と同じく前処理や無電解めっき処理に際して使
用される薬品に対して耐久性があり、繰り返し使用でき
るので、例えばテトラフロロエチレンなどが良い。

【００２３】次に、前記基板上に所望のペレット型砥石
の外形寸法に加工した穴を所望の数量有するマスクを取
り付ける。後工程の無電解めっきは基板表面の状態を忠
実に転写する特性があるので、基板の表面はＲａ＝０．
１μｍ程度に平滑に仕上げておく。基板にマスクを取り
付ける方法には、あらかじめ双方の固定位置を決めてお
き、該位置の基板側にネジ穴、マスク側にはねじ山のな
い穴を作製しておき、ボルトネジで固定する方法等があ
る。

【００２４】次に、マスクを取り付けた基板のマスキン
グされていない基板表面に不動態化処理を行う。この不
動態化処理は、最終工程において基板と所望のペレット
型砥石とを容易に剥離できるように、一種の剥離層を形
成するのである。該剥離層の形成には、その処理方法の
簡便さから薬液を用いた浸漬処理が適しており、その処
理液としては、重クロム酸カリウムや重クロム酸ナトリ
ウムなどの重クロム酸塩の０．５〜１容量％水溶液が適
当であり、ニッカノンタック（日本化学産業（株）製）
などの市販処理液を用いても良い。これらの処理液を常
温で、３０秒から１分程度前記基板を浸漬することで、
マスキングされていない基板表面上に不動態化膜が形成
される。また、基板材料がステンレスであれば、その表
面に既に酸化膜が形成されており、該酸化膜が剥離層の
役割を果たすので、不動態化処理を省略することもでき
る。

【００２５】さらに、不動態化処理を行った後に、後工
程の無電解めっきの析出反応を促すための触媒層を形成
する。基板のマスキングされていない表面にだけ触媒層
を形成する方法としては、電気めっき法が適している。
中でも、ニッケルめっきが最も適しており、ファラデー
の法則による電流量とめっき時間でその膜厚を制御す
る。ここで形成する触媒層の厚さとしては、２μｍ以下
が望ましく、さらに好ましくは０．１μｍ以下が良い。
触媒層を厚くすると、前述のように電気めっき法の特性
により前記触媒層の厚さが不均一になり、また後工程の
砥粒層の形成工程において、所望の形成部分である基板
表面への砥粒の析出が妨げられることから好ましくな
い。

【００２６】次に、砥粒層の形成を行う。この形成方法
には均一析出性が良いことから無電解めっき法が好適で
ある。この無電解めっき法に用いるめっき液としては無
電解ニッケルめっき液が適しており、例えば硫酸ニッケ
ルを主成分とし、次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした
ニッケル−リン無電解めっき液が良い。前記ニッケル−
リン無電解めっき液中にダイヤモンドパウダー等の所望
の砥粒を所定量投入した後、スターラー等で攪拌して砥
粒を均一に分散させてめっき浴とする。前記砥粒は、市
販されているダイヤモンドパウダーや立方晶窒化ホウ素
（ＣＢＮ）等の砥粒が適しており、その粒径に制限はな
いが、概略０．１μｍ〜２００μｍのものが良い。ここ
で、触媒層を形成した前記基板をめっき浴に投入して、
マスクに覆われていない基板上の触媒層が露出している
部分のみに、前記砥粒を含む均一な厚さのめっき被膜が
形成される。該被膜が、無電解めっき被膜を結合剤とし
た砥粒層となる。該砥粒層は、めっき浴温度とめっき時
間により所望の厚みに制御することができる。

【００２７】最後に、基板からマスクを取り外し、形成
された砥粒層を剥離することにより、所望のペレット型
砥石が得られる。また、上記のようにして得られた砥石
の結合剤である無電解めっき被膜の硬度は、無電解めっ
き液の種類や組成、めっき後の被膜の熱処理で制御する
ことができる。例えば、上述の主成分が硫酸ニッケルで
次亜リン酸ナトリウムを還元剤としたニッケル−リンめ
っき液より形成しためっき被膜のビッカース硬度は、前
記めっき液のリン含有量が９重量％前後の場合は約４０
０であり、さらに後処理として４００℃で１時間の熱処
理を行えば約１２００のビッカース硬度にすることがで
きる。なお、前記めっき液のリン含有量は１５重量％以
下であれば、上記と同等の熱処理効果が期待できる。

【００２８】基板とマスクは、前述の通り、それぞれ繰
り返し使用することが可能なものを選定しておけば、そ
れらを繰り返し使用して同一のペレット型砥石を所望の
数量製作することが可能である。（第一の発明の実施の形態）図２に本発明のペレット型
砥石を製造する工程の一部の概略図を示す。以下にその
製造方法を説明する。

【００２９】基板２の材料には黄銅（Ｃ３６０１）材の
平板を用い、基板表面３は機械加工により、Ｒａ０．１
μｍに平滑化してある。マスク４はテトラフロロエチレ
ン製であり、所望の砥石ペレットの外形寸法である直径
は１５ｍｍの穴が複数個設けられている。

【００３０】まず、基板２およびマスク４を塩素系有機
溶剤で脱脂した後に、基板２にマスク４を取り付け、ボ
ルトネジで固定（不図示）する。マスク４で覆われてい
ない基板２の裏面や側面のめっき不可部分を、めっきマ
スキング剤（たとえばターコ５９８０−１Ａ）を用いて
マスキング（不図示）する。次に、水酸化ナトリウムを
主成分とする水溶液によるアルカリ脱脂、塩酸による酸
洗を順に行った後、常温の０．５容量％重クロム酸ナト
リウム水溶液中に３０秒間基板を浸漬して基板２の表面
上に剥離層６を形成する。前記基板２を水洗後、スルフ
ァミン酸ニッケルを主成分とするニッケルめっき液中
で、電流密度０．０５Ａ／ｃｍ²で３０秒間電気めっき
を行い、平均膜厚０．５μｍのニッケルめっき触媒層７
を剥離層６上に形成した。

【００３１】触媒層７形成後、基板２とマスク４を水洗
し、砥粒を含む無電解めっき浴中に投入する。無電解め
っき浴は、硫酸ニッケルを主成分とし次亜リン酸ナトリ
ウムを還元剤としたニッケル−リン無電解めっき液に、
粒径２〜４μｍのダイヤモンドパウダーを１重量％とな
るように投入し、スターラーで攪拌して砥粒を均一に分
散させた。このめっき浴を液温８５℃、ＰＨ５．０とし
て、前記基板を約１５時間浸漬して５００μｍの厚さの
めっき被膜を析出させ砥粒層１０を得た。めっき処理
後、基板２を水洗し乾燥させて、マスク４を除去して、
剥離処理を行って、図１に示すような、直径１５ｍｍの
ペレット型砥石１が得られた。

【００３２】さらに後処理として、４００℃の雰囲気で
１時間の熱処理を行ない、無電解ニッケルめっき被膜９
のビッカース硬度を１２００とした。

【００３３】次に、前記ペレット型砥石１を複数配置し
エポキシ樹脂で固定した研削皿を用意して、平板ガラス
（素材ＢＫ７）を１０μｍ研削加工したところ、研削時
間が従来のメタルボンド砥石に比べて約１／１０に短縮
された。また、加工面の表面粗さについては、Ｒａ＝
０．０１μｍとなり、従来の砥石による表面粗さＲａ＝
０．１μｍよりも格段に優れた表面が得られた。さら
に、従来の砥石では数面の研削加工で加工面の表面粗さ
が劣化するのに比べ、本発明の砥石では１０面加工して
もその加工面粗さに変化は起こらなかった。

【００３４】また、本実施形態で用いた基板２とマスク
４は２０回以上の繰り返し使用に耐え、ペレット型砥石
を安価に製造することができた。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明によれ
ば、従来砥石に比べて格段に耐磨耗性が優れて耐久性が
あり、繰り返し研削加工してもその研削性能が劣化せず
安定したペレット型砥石が得られた。

【００３６】また、砥石の外形寸法を自由に設定するこ
とができ、かつ所望の生産量が少量でも簡便に製作対応
することができ、さらに基板とマスクを繰り返し使用す
ることができるので、安価にペレット型砥石を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のペレット型砥石の概略図である。

【図２】本発明のペレット型砥石の製造工程中におけ
る概略図である

【符号の説明】

１ペレット型砥石２基板３基板表面４マスク５マスク穴外径部６剥離層（不動態化膜）７触媒層８砥粒９めっき膜１０砥粒層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面上に触媒層を形成し、次いで、
前記触媒層の上に砥粒を分散させた無電解めっき被膜か
らなる砥粒層を形成し、前記砥粒層を前記触媒層と一体
としたまま前記基板から剥離して、前記砥粒層と前記触
媒層とが一体となった砥石を取り出すことを特徴とする
砥石の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の基板は、ステンレス鋼の
ものを用いたことを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の砥石の製造方法におい
て、前記基板と前記触媒層との間に、剥離層を設けるこ
とを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
の触媒層は、電解めっきにより形成されることを特徴と
する砥石の製造方法。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の砥石の製造方法において、前記触媒層を形成する前
に、所望の砥石形状を所望の数量だけ具備したマスクを
基板表面上に配置し、前記基板表面の少なくとも一部を
覆うことにより該基板表面の所望部分に前記形状を有す
る砥石を形成することを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載の砥石形状がペレット型
であることを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれかに記載
の砥石の製造方法により製造されたことを特徴とする砥
石。
【請求項８】請求項７に記載の無電解めっき被膜は、
ニッケル被膜であることを特徴とする砥石。
【請求項９】請求項７または請求項８記載の無電解め
っき被膜は、リンを１５重量パーセント以下含有するこ
とを特徴とする砥石。
【請求項１０】請求項７から請求項９のいずれかに記
載の触媒層はニッケルめっきであることを特徴とする砥
石。
【請求項１１】請求項１０記載の触媒層の膜厚は、２
μｍ以下であることを特徴とする砥石。
【請求項１２】請求項７から請求項１１のいずれかに
記載の無電解めっき被膜のビッカース硬度は、４００以
上１２００以下の範囲にあることを特徴とする砥石。