JP2002273661A

JP2002273661A - 多孔質金属砥石

Info

Publication number: JP2002273661A
Application number: JP2001078369A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Yamaoka; 秀典山岡; Shogo Mizutani; 省吾水谷; Kenichi Tsujimoto; 健一辻本
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】砥粒を保持した砥石でありながら、目詰まり、
砥石の磨耗による研削性の低下、摩擦熱の蓄熱がない多
孔質金属砥石を提供する。【解決手段】アルミニまたはアルミニウム合金５０〜８
０ｗｔ％、シリコン４〜３０ｗｔ％、ダイヤモンド３５
〜７０ｗｔ％の割合で混合、成形し、脱脂後、焼成し、
気孔５を形成した多孔質金属砥石。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多数の気孔を有する
多孔質砥石に係わり、特に加熱したアルミニウムまたは
アルミニウム合金とシリコンの混合物を冷却することに
より、多数の気孔を形成した多孔質金属砥石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックスや複合材料の大型製
品を高精度、精密加工をするため、超砥粒砥石が用いら
れている。この超砥粒砥石は、ダイヤモンド砥石と立方
晶窒化ホウ素材砥石に大別され、セラミックスや複合材
料の加工には、主としてダイヤモンド砥石が用いられ
る。

【０００３】特に、高速研削加工に用いられる従来のダ
イヤモンド砥石は、無気孔の砥石が主流であり、その研
削のメカニズムとしては、（１）砥粒先端による微少切
削作用、（２）微少切削作用あるいは摩擦作用に伴う表
面流動作用、（３）介在する加工液との干渉による化学
作用に分けられる。

【０００４】ブロックゲージやファインセラミックスな
ど形状、寸法精度が特に要求される被加工物に対して
は、上記（１）および（２）の作用を主体とする研磨法
（ダイヤモンド、炭化珪素、アルミナなどの硬質微細砥
粒と鋳鉄、銅、錫などの研磨定盤の組み合わせ）が多く
採用されているが、近年の半導体を中心とする高機能材
料に対しては形状、寸法精度のみならず、加工変質層の
残留加工変質層が残留しない無欠陥加工が必須とされ、
（１）と（３）の化学作用を複合させたメカノケミカル
ポリッシング、あるいは（３）の化学的効果のみを利用
したケミカルポリシング法などの超精密ポリシングが主
流になりつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示すよ
うな従来の無気孔の砥石を用いた研削装置１１では、被
研削物１２はこの被研削物１２と砥石１３間に供給され
る砥粒と水により研削を行なうので、均質の砥粒が必要
であり、さらに、研削量が多くなって、材料ロスが増大
してコストアップとなる問題点があった。

【０００６】この問題を解決するために、実開平６−８
３２５７号公報には、通液型研削砥石が記載されてお
り、この通液型研削砥石は、研削面と取着面とこれらの
間を連通する多数の開放性気孔とを有する多孔質の砥石
部材と、取着面に固着されて砥石部材を支持する砥石支
持部材とから形成されており、この砥石支持部材には、
その表面に形成されて取着面に塞がれる導液溝と、その
内部に形成されて回転軸の送液路から供給される研削液
を導液溝に導く導液穴とからなる導液路が設けられてい
る。この公報記載の研削砥石は、研削砥石の強度や研磨
精度を低下させることなく、被削材と研削砥石との接触
部分に研削液を充分に供給することができるが、水の適
切な流通を可能とするだけの多くの微細な貫通孔を形成
することが困難であり、また、樹脂部の機械的強度が低
下するのが避けられない。

【０００７】さらに、生産性の向上、コストの低減のた
め、材料の大型化、加工の高精度化、高能率化などの要
求があり、広範囲の精度の向上等が求められている。

【０００８】このような要求に対応するため、上記従来
の遊離砥粒によるラップ、ポリッシユでは、安定した高
精度が得られず、また、加工時間が長くなることから、
固定砥粒を使用した研削、研磨が検討されるようになっ
ている。

【０００９】しかしながら、従来の固定砥粒による研削
では、無気孔タイプの砥石が多く用いられているため、
研削材の目詰まり、摩擦熱による研削比の低下等に起因
する能率低下等の問題点があり、また、無気孔タイプの
砥石では、研削剤および洗浄剤により、研削材をしばし
ば洗浄して研削材の目詰まりを防止する必要がある。

【００１０】また、大型製品を高精度、精密加工をする
ために、耐熱性の樹脂を用いたボンドを用いて切屑との
摩擦を減少させたダイヤモンド砥石の開発が行なわれて
いる。特開平１１−１５６７２５号公報には、樹脂質結
合剤と有機中空体を用い、結合剤中に中空体の空隙およ
びこの空隙とは別個の気孔を形成したレジノイド研削砥
石が記載されている。この公報記載のレジノイド研削砥
石は、研削抵抗が低く高負荷の研削が可能となるなどの
特徴を有する。このレジノイド研削砥石は、結合剤およ
び中空体がいずれも有機物であるか、結合剤が有機物で
あるため、これらは熱伝導率が小さく、放熱性が悪い。
また、中空体が結合剤中に無数存在するため、結合剤に
よる砥粒の保持力が低下する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、摩擦熱を蓄熱
し、研削比が低下し、作業能率を低下させ、さらに、寿
命が短くなる問題がある。

【００１２】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、砥粒を保持した砥石でありながら、目詰ま
り、砥石の磨耗による研削性の低下、摩擦熱の蓄熱がな
い多孔質金属砥石を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、アルミニウムまたは
アルミニウム合金５０〜８０ｗｔ％、シリコン４〜３０
ｗｔ％、ダイヤモンド５〜７０ｗｔ％の割合で混合し、
成形し、脱脂後、焼成し、冷却することにより、気孔を
形成したことを特徴とする多孔質金属砥石であることを
要旨としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる多孔質金属
砥石の製造方法について説明する。

【００１５】本発明に係わる多孔質金属砥石は、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金５０〜８０ｗｔ％、シリ
コン４〜３０ｗｔ％、ダイヤモンド５〜７０ｗｔ％の割
合で混合し、得られた混合粉を成形し、脱脂後、焼成
し、放冷することにより、気孔を形成するようにして製
造される。

【００１６】上記製造工程をさらに詳しく説明すれば、
図１に示すように、上記原料を容器に入れ、５５０℃で
焼結する。なお、アルミニウム合金はシリコン粉（１２
ｗｔ％以上）＋アルミニウム粉でもよいが、シリコン針
状結晶の成長し易さの観点からは、多孔性を形成させる
観点から上記のようにシリコンが１２ｗｔ％以上固溶し
たアルミニウム合金が好ましい。

【００１７】１２ｗｔ％を超えたシリコンは、上記条件
にて針状結晶として成長する。図２に模式的に示すよう
に、多孔質金属砥石１は、シリコン針状結晶２およびダ
イヤモンド砥粒３の存在によって、アルミニウム合金
は、多孔質の骨格４となると考えられる。この骨格４の
空隙部５に成長したシリコン針状結晶２が多数部分的に
成長した構造となる。

【００１８】本発明に係わる多孔質金属砥石は、骨格が
多孔質であり、切削粉は多数の気孔に一時取り込まれ砥
粒の磨耗とともに崩壊し廃出され、これによって、この
ような多孔質金属砥石は研削の目詰まりが防止されて、
切れ味を向上させるとともにドレッシングの回数を従来
の閉気孔の砥石より減らすことができる。

【００１９】また、本発明に係わる多孔質金属砥石は、
金属質からなる多数の気孔を有する骨格が放熱効果を発
揮するために、研削中の被研削材および多孔質金属砥石
の研削面の摩擦熱の蓄熱を抑制し温度上昇を抑えること
ができる。さらに、シリコン粉体を添加することにより
切削性を向上させ、アルミニウム粉体を添加することに
より放熱性を向上させて砥石を軽量化することにより、
軸ブレを防止することができ、高精度な研削加工が可能
となる。

【００２０】

【実施例】（試験１）以下に本発明に係わる多孔質金属
砥石を製造条件を変えて製造し、その研削比を求める。
ここで多孔質金属砥石の製造条件およびその組成につい
ては下記の通りである。

【００２１】（１）アルミニウム合金ＡＣ８Ａ粉体：７
０ｗｔ％、シリコン粉体：１０ｗｔ％、ダイヤモンド粉
体＃３０００：２０ｗｔ％の原料をボールミル湿式混合
し、アルミニウム−シリコン−ダイヤモンド混合粉を得
た。

【００２２】（２）混合粉をダイスに充填し、成形し
て、成形体を得た。

【００２３】（３）この成形体を脱脂後、５３０℃、５
６０℃、５９０℃で処理温度を変え焼結した（実施例１
〜３）。

【００２４】（４）でき上がった実施例１〜３の多孔質
金属砥石を用いて研削を行ない、研削時間を変化させ
て、研削比（切屑の体積／砥石の減耗した体積）を調べ
た。なお、実施例１〜３いずれの多孔質金属砥石から
も、シリコン針状結晶の存在が確認された。

【００２５】以上の処理で得られた焼結体の特性を表１
に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】実施例１〜３いずれにおいても、２．０以
上の研削比が得られることがわかった。特に、同じ組成
においては、気孔率を２０％に設定することが好まし
い。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係わる多孔質金属砥石によれ
ば、砥粒を保持した砥石でありながら、目詰まり、砥石
の磨耗による研削性の低下、摩擦熱の蓄熱がない多孔質
金属砥石を提供することができる。

【００２９】すなわち、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金５０〜８０ｗｔ％、シリコン４〜３０ｗｔ％、ダ
イヤモンド５〜７０ｗｔ％の割合で混合、成形し、脱脂
後、焼成し、気孔を形成した多孔質金属砥石であるの
で、切削粉は多数の気孔に一時取り込まれ砥粒の磨耗と
ともに崩壊し廃出され、これによって、研削の目詰まり
が防止されて、切れ味を向上させるとともにドレッシン
グの回数を従来の閉気孔の砥石より減らすことができ
る。また、金属質からなる多数の気孔を有する骨格が放
熱効果を発揮するために、研削中の被研削材および多孔
質金属砥石の研削面の摩擦熱の蓄熱を抑制し温度上昇を
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる多孔質金属砥石の製造工程の概
念図。

【図２】本発明に係わる多孔質金属砥石の模式図。

【図３】従来の研削装置の概念図。

【符号の説明】

１多孔質金属砥石２針状結晶３ダイヤモンド砥粒４骨格５空隙部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辻本健一神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内Ｆターム(参考） 3C063 AA02 AB03 BA02 BA22 BB02 BC01 BC02 CC04 CC17 FF18 FF20 FF23 FF30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムまたはアルミニウム合金５
０〜８０ｗｔ％、シリコン４〜３０ｗｔ％、ダイヤモン
ド５〜７０ｗｔ％の割合で混合、成形し、脱脂後、焼成
し、気孔を形成したことを特徴とする多孔質金属砥石。