JP2001260033A - 砥 石 - Google Patents
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Abstract
る。 【解決手段】 フェノール−ホルムアルデヒド樹脂をア
モルファスカーボン化した結合相１３中に超砥粒４を分
散配置した砥石である。
Description
ボンを有する結合相中にダイヤモンド等の砥粒を分散混
合してなる砥石に関するものである。
脂結合相が比較的軟質で脆いために比較的硬い被削材に
対して研削を行った場合、超砥粒を支える樹脂結合相が
破砕または摩耗して超砥粒が脱落する。そのためレジン
ボンド砥石は摩耗が激しい欠点を有するが、研削面の目
詰まりや超砥粒の摩耗による切れ味低下が起き難く、メ
タルボンド砥石等と比較して研削を効率よく行え、しか
も樹脂結合相で保持された超砥粒に弾性効果があるため
にメタルボンド砥石を用いた場合よりも被削材のダメー
ジが小さく仕上げ面が良好である。そのため、例えば半
導体ウエーハ等の被削材の鏡面研削等、小さい面粗さが
要求される研削に用いられるという利点を有している。
しようとした技術として、例えば特開昭６０−２３２８
７３号公報に開示された砥石がある。この砥石は結合相
としてガラス状炭素（アモルファスカーボン）を用いて
おり、砥石の製造に際して、フェノール樹脂やエポキシ
樹脂等の熱硬化性樹脂と砥粒の混合物を不活性雰囲気中
で８００℃以上の温度で焼結したものである。これによ
って耐熱硬化性樹脂が炭化されてガラス状炭素となり砥
粒同士を結合させるというものである。このガラス状炭
素は２５００℃以上の温度で安定し耐熱性と耐久性に優
れているとしている。
６０−２３２８７３号公報では通常のフェノール樹脂を
焼成してガラス状炭素とする場合、砥粒とフェノール樹
脂の混合物を先ず固化させ、次にこの固化体を不活性雰
囲気中で８００℃以上の温度で焼結してガラス状炭素に
変換するが、実際に特開昭６０−２３２８７３号公報に
従ってトレース実験を行ったところ、このガラス状炭素
に変換する際にガスによる発泡作用が生じ焼成後に生成
されるガラス状炭素は脆弱で砥粒保持力が小さく、また
ガラス状炭素に亀裂が発生するという欠点があった。本
発明は、このような実情に鑑みて、従来のガラス状炭素
よりも強度と砥粒保持力の高いアモルファスカーボンを
結合相とする砥石を提供することを目的とする。
合相中に砥粒が分散配置されてなる砥石において、結合
相はフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファス
カーボン化したものであることを特徴とする。フェノー
ル−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファスカーボン化す
ることで、従来のフェノール樹脂等からなるアモルファ
スカーボンと比較して結合相の強度と砥粒保持力が高
く、結合相の硬さはショア硬さにして１００〜１２０と
なり硬度が大きく耐摩耗性が高い。また本発明による砥
石の製造に際して、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂
と砥粒との混合物を比較的低温で焼結して固化体を形成
し、その後にこの固化体を高温の不活性雰囲気中で焼成
してアモルファスカーボン化させるが、アモルファスカ
ーボン化の際にクラックやガス膨れを発生させることが
なく、形成されるアモルファスカーボンが緻密で強度も
高いために砥粒保持力が高く結合相の硬度も高く耐摩耗
性が高い。
が分散配置されてなる砥石において、結合相はフェノー
ル−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂を焼成し
てアモルファスカーボン化したものであることを特徴と
する。この場合、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂か
らなる第一のアモルファスカーボンは上述した曲げ強度
を向上できるために他の熱硬化性樹脂からなる第二のア
モルファスカーボン中に分散配置されて結合相の強さや
剛性を向上させて結合相の強化相としての役割を果た
し、研削時に被削材に対して平坦度の高い加工を行うこ
とができて砥粒の保持力を強化できて砥石寿命を向上で
きる。また本発明による砥石の製造に際して、フェノー
ル−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂と砥粒と
の混合物を比較的低温で焼結して固化体を形成し、その
後にこの固化体を高温の不活性雰囲気中で焼成してフェ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂をそ
れぞれアモルファスカーボン化させるが、フェノール−
ホルムアルデヒド樹脂のアモルファスカーボン化の際に
クラックやガス膨れを発生させることがなく、形成され
るアモルファスカーボンが緻密で強度も高いために砥粒
保持力が高く結合相の硬度も高く耐摩耗性が高い。また
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は低温焼結する際に
液状化せず、そのため成形性が悪く緻密な固化体とする
ためには高圧を必要とするが、他の熱硬化性樹脂を同時
に添加すると他の熱硬化性樹脂が液状化した後に固化現
象が起こるために成形性が著しく改善される。
がアモルファスカーボン化されてなるアモルファスカー
ボンは、ショア硬さが１００〜１２０であってもよい。
またフェノール−ホルムアルデヒド樹脂によるアモルフ
ァスカーボンの硬さはショア硬さＨｓ＝１００〜１２０
に設定されており、ここでショア硬さＨｓが１００未満
になるとアモルファスカーボンの強度が低下したり潤滑
性が低下して砥石が偏摩耗することを抑制できず、更に
潤滑性が低いことから被削材との間の研削抵抗を低減し
て研削熱の発生を抑制できない。また１２０を越えると
硬度が高すぎて曲げ強さが小さくなり脆くなるので好ま
しくない。また焼結に際して、フェノール−ホルムアル
デヒド樹脂と砥粒の混合物、またはフェノール−ホルム
アルデヒド樹脂及び他の熱硬化性樹脂と砥粒の混合物を
２００℃程度の低温で焼結固化させ、更に非酸化性雰囲
気中で５００〜９５０℃程度の温度で焼成することで結
合相をアモルファスカーボン化してもよい。
図面により説明する。図１は第一の実施の形態による砥
石の部分縦断面図である。本実施の形態による砥石１
は、例えば硬脆材料の鏡面研削用の砥石であり、砥粒層
２はカップ型砥石等の台金の略リング状先端部に固定さ
れていてもよいし、台金を設けることなく砥粒層２のみ
によって砥石が構成されていても良い。図１に示すよう
に砥粒層２は例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を
焼成してなるアモルファスカーボン（これを第二のアモ
ルファスカーボンという）からなる結合相３と、この結
合相３中に分散配置されたダイヤモンドまたはｃＢＮ等
の超砥粒４とを備えている。更に結合相３中には結合相
を強化するために強化相としてフェノール−ホルムアル
デヒド樹脂を焼成してなるアモルファスカーボン５（こ
れを第一のアモルファスカーボンという）が分散配置さ
れ、強化相であると共に結合相の役割を果たしている。
第一及び第二のアモルファスカーボン３，５とも固体潤
滑性を有するが、第一のアモルファスカーボンの方が潤
滑性は高い。
して固相化されてなる第一のアモルファスカーボン５は
略球形から多面体をなしていて、粒径は特に限定されな
いが好ましくは５μｍ以上で５０μｍ未満とされ、結合
相３中に個々に分散してほぼ均等な間隔で配置されてい
る。第一のアモルファスカーボン５の粒径が５μｍ以上
５０μｍ未満の場合に第一のアモルファスカーボンの分
散性が良く略球形から多面体であるために焼成時の応力
緩和効果がある。
５の含有量は超砥粒４を除く砥粒層２の体積比で例えば
５０〜９０ｖｏｌ％とされる。ここで、第一のアモルフ
ァスカーボン５の含有量が５０ｖｏｌ％未満であると第
一のアモルファスカーボン５を含有したことによる効
果、例えばフェノール樹脂等を焼成した第二のアモルフ
ァスカーボンからなる結合相３の曲げ強度（ヤング率）
の向上や強度の向上、更には焼成時に第二のアモルファ
スカーボンができる際に発生するガスの発生抑制効果が
なく、第二のアモルファスカーボンが脆弱なものにな
る。また第一のアモルファスカーボン５の占有体積が９
０ｖｏｌ％を越えると低温焼成時の成形性が低下し好ま
しくない。フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は低温焼
結時に液状化現象を示さないが、他の熱硬化性樹脂は液
状化現象を示す。フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は
アモルファスカーボンの物性向上に効果があり、一方で
他の熱硬化性樹脂成形性を改善するもので、両者が好ま
しく作用する範囲として第一のアモルファスカーボンの
含有量を５０〜９０ｖｏｌ％の範囲とした。また第二の
アモルファスカーボン５の硬さはショア硬さＨｓ＝１０
０〜１２０に設定されており、この範囲において特に優
れた潤滑性と強度を示す。
備えており、次にその製造方法について説明する。分子
量２０００以上で粒径３０μｍ未満のフェノール−ホル
ムアルデヒド樹脂（例えば商品名「ベルパール」または
「ユニベックス」）を例えばダイヤモンドの超砥粒４と
共に粉末または液相の熱硬化性フェノール樹脂に混合し
て分散配置させ、これを先ず２００℃程度の低温で焼結
し、次に非酸化性雰囲気中で５００〜９５０℃の温度で
焼成する。これによってフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂を炭素化して略球状の第一のアモルファスカーボン
５を焼成でき、同時にフェノール樹脂を炭素化して第二
のアモルファスカーボンからなる結合相３を焼成でき
る。これによって第一のアモルファスカーボン５と超砥
粒４とが第二のアモルファスカーボンからなる結合相３
に分散配置された砥粒層１を製作できる。
ノール−ホルムアルデヒド樹脂は炭素化して第一のアモ
ルファスカーボン５とすることで曲げ強さが高く高強度
となるから結合相３中に分散配置することでフェノール
樹脂をアモルファスカーボン化した結合相３の曲げ強さ
を一層向上させると共に結合相３として機能する上に結
合相３の強化相としての役割を果たすことになって強度
を向上でき、その曲げ強度のために研削時に被削材のダ
メージを抑えて面粗さの向上を図ることができると共に
超砥粒の保持力を強化できて砥石寿命を向上できる。
り説明する。図２は第二の実施の形態による砥石の部分
縦断面図である。本実施の形態による砥石１０において
は、図２に示すように砥粒層１２は結合相１３中にダイ
ヤモンドまたはｃＢＮ等からなる超砥粒４が分散配置さ
れており、結合相１３はフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂を焼成してなるアモルファスカーボンからなってい
る。砥粒層１２中のアモルファスカーボンと超砥粒４の
含有比率は体積（ｖｏｌ％）比で例えば９５：５〜５
０：５０の範囲とされる。ここで、超砥粒４の含有量が
５ｖｏｌ％未満であると集中度が低下して研削効率が悪
く、５０ｖｏｌ％を越えるとアモルファスカーボンによ
る結合相１３の砥粒結合強度が低下して耐摩耗性が劣る
という欠点が生じる。またアモルファスカーボンの硬さ
は第一の実施の形態と同様にショア硬さＨｓ＝１００〜
１２０に設定されている。
を備えており、次にその製造方法について説明する。先
ずフェノール−ホルムアルデヒド樹脂と超砥粒４の混合
物を約２００℃前後の温度で焼結すると、フェノール−
ホルムアルデヒド樹脂は溶解することなく砥粒との混合
物として固化体をなし、その後この固化体を非酸化性の
不活性雰囲気中で５００〜９５０℃程度の高温で焼成す
ることでフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルフ
ァスカーボン化されてアモルファスカーボンからなる結
合相１３を構成し、これらアモルファスカーボン中に超
砥粒４が分散されて成る。尚、固化体を高温の不活性雰
囲気で焼成してフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をア
モルファスカーボン化する際に、クラックやガスふくれ
を発生することがなく、形成されるアモルファスカーボ
ンが緻密であり強度も高い。そのために砥粒保持力が高
い。しかもフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモル
ファスカーボン化することで結合相１３の硬度が大きく
耐摩耗性が高い。
して、予めフェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる
第一のアモルファスカーボン５及び結合相１３を構成す
るアモルファスカーボンとは別に、その他の材料、例え
ばＣａＦ2、ｈＢＮ、黒鉛（結晶質カーボン）等を同時
に結合相３、１３中に分散配置してもよい。特にフェノ
ール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したア
モルファスカーボン粒（平均粒径５〜５０μｍ）をフェ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂に添加すると焼成時に結
合相となるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモル
ファスカーボンに変化する際の収縮が減少し砥石の製造
が容易となる効果もある。また本発明による砥石は鏡面
研削に限定されることなく他の種類の研削にももちろん
採用できる。
では、結合相はフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がア
モルファスカーボン化したものであるから、従来のフェ
ノール樹脂等からなるアモルファスカーボンと比較して
結合相の強度と砥粒保持力が高く、結合相の硬さが大き
く耐摩耗性が高い。
ノール−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂を焼
成してアモルファスカーボン化したものであることを特
徴とする。フェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる
第一のアモルファスカーボンは上述した曲げ強度を向上
できるために他の熱硬化性樹脂からなる第二のアモルフ
ァスカーボン中に分散配置されて結合相の強さや剛性を
向上させると共に結合相の強化相としての役割を果た
し、研削時に被削材に対して平坦度の高い加工を行うこ
とができて砥粒の保持力を強化できて砥石寿命を向上で
きる。
がアモルファスカーボン化されてなるアモルファスカー
ボンは、ショア硬さが１００〜１２０であるから、潤滑
性と強度等の機械特性に特に優れる。
断面図である。
断面図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 結合相中に砥粒が分散配置されてなる砥
石において、前記結合相はフェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂をアモルファスカーボン化したものであることを
特徴とする砥石。 - 【請求項２】 結合相中に砥粒が分散配置されてなる砥
石において、前記結合相はフェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂と他の熱硬化性樹脂を焼成してアモルファスカー
ボン化したものであることを特徴とする砥石。 - 【請求項３】 前記フェノール−ホルムアルデヒド樹脂
がアモルファスカーボン化されてなるアモルファスカー
ボンは、ショア硬さが１００〜１２０であることを特徴
とする請求項１または２記載の砥石。
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|---|---|---|---|
| JP2000069214A JP3951544B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 砥石 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069214A JP3951544B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 砥石 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006116683A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Read Co Ltd | ダイヤモンドまたはｃＢＮ工具及びその製造方法 |
| JP2007111827A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Read Co Ltd | ダイヤモンドまたはｃＢＮ砥石及びその製造方法 |
| JP2010058183A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Read Co Ltd | ドレッシングボード及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000069214A patent/JP3951544B2/ja not_active Expired - Fee Related
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