JP2003205468A - 導電性砥石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い導電性を発揮しつつ、被研磨物の表面に
対する金属元素の混入を容易に防止することができるう
え、極めて精度の高い研削・研磨加工を容易に行うこと
ができるように構成された導電性砥石及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 導電性砥石１は、導電性砥粒及び雰囲気
焼成後に導電性を発揮する焼成後導電性砥粒から選ばれ
る少なくとも１種の砥粒４を含有する無機砥粒２の焼成
体によって構成されている。前記無機砥粒２には非導電
性砥粒５が含有されていてもよい。この導電性砥石１
は、無機砥粒２を含有する分散スラリーを用いて泥しょ
う鋳込み成形法又は加圧成形法により所定形状に成形し
て乾燥させた後、１０００〜２０００℃の非酸化的雰囲
気下で雰囲気焼成することによって製造される。前記分
散スラリー中には焼成により消失する分散剤又は有機系
バインダーを添加するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学部品、電子部
品、機械部品、セラミック、半導体等の放電研削、電解
インプロセスドレッシング研削、電解放電複合研削、研
磨用パッドコンディショニング等に使用される導電性砥
石及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の導電性砥石として
は、例えば特開昭６２−２６４８５５号公報に開示され
ている導電性砥石が知られている。この導電性砥石は、
体積比で２０〜３５％ＴｉＣ、２０〜３５％ＳｉＣ、５
〜２０％ｃＢＮ、及び残部がフリットから成る混合物を
成型焼結したものである。そして、この導電性砥石は、
特にｃＢＮを他の一般砥粒に加えて混合して焼結するこ
とにより、銅系材料の研削等に用いて特に大なる効果を
あげることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
導電性砥石では、成型焼結した後の砥石中に砥粒の結合
剤としてのフリットが残留していることから、研磨作業
中にそのフリット中に含まれるナトリウムや鉛等の金属
元素が被研磨物の表面に付着して混入するおそれが高か
った。このため、この導電性砥石は、これら金属元素の
混入がもたらす品質の低下を著しく嫌う電子部品や半導
体製品等の研磨には極めて不適なものであった。また、
導電性を有する金属を結合剤として固結させた導電性砥
石、又は導電性粉末をガラス若しくは樹脂の結合剤で固
結させた導電性砥石も知られているが、前記フリットの
場合と全く同様に、それら結合剤が被研磨物の表面に付
着して混入するおそれが高かった。

【０００４】さらに、これらの結合剤を用いて製造され
た砥石は、強酸性や強アルカリ性の研削液を用いた研削
を行うことができない。つまり、金属の結合剤は酸性研
削液に弱く、金属の酸化や溶出が発生し、導電性の低下
や被研磨物表面のスクラッチ等の原因となる。また、ガ
ラスや樹脂の結合剤はアルカリ性研削液に弱く、ガラス
や樹脂が溶出し、被研磨物の表面に付着するとともに形
状が変化して良好な研削を行うことができない。

【０００５】この発明は、上記のような従来技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、高い導電性を発揮しつつ、被研磨物の表
面に対する金属元素の混入を容易に防止することができ
るうえ、極めて精度の高い研削・研磨加工を容易に行う
ことができるように構成された導電性砥石及びその製造
方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明の導電性砥石は、無機砥粒
の焼成体のみによって構成された導電性砥石であって、
導電性砥粒及び雰囲気焼成後に導電性を発揮する焼成後
導電性砥粒から選ばれる少なくとも１種の砥粒を含有す
る分散スラリーを用いて所定形状に成形した後に雰囲気
焼成することによって得られることを特徴とするもので
ある。

【０００７】請求項２に記載の発明の導電性砥石は、請
求項１に記載の発明において、前記分散スラリー中に非
導電性砥粒を含有させることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明の導電性砥石の製造方法は、請求
項１又は請求項２に記載の導電性砥石の製造方法であっ
て、導電性砥粒及び雰囲気焼成後に導電性を発揮する焼
成後導電性砥粒から選ばれる少なくとも１種の砥粒を含
有する分散スラリーを用いた泥しょう鋳込み成形法又は
加圧成形法により所定形状に成形して乾燥させた後、１
０００〜２０００℃で雰囲気焼成することを特徴とする
ものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に模式的に
示すように、導電性砥石としての砥石１は、実質的に無
機砥粒２の焼成体のみによって構成されている。この砥
石１は、前記無機砥粒２を含有する分散スラリーを用い
て所定形状に成形して乾燥させた後に雰囲気焼成するこ
とによって製造され、その内部の組織は多数の無機砥粒
２が焼成による焼結作用によって高い強度で固結されて
いる。さらに、この砥石１内の無機砥粒２は完全に緻密
化に至っておらず、それら無機砥粒２間の隙間には多数
の微小な開放気孔３が存在している。なお、前記雰囲気
焼成は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気
下や真空雰囲気下等の非酸化的な雰囲気下で焼成する処
理である。

【０００９】無機砥粒２は、砥石１に研削・研磨加工能
力を付与するために含有されている。この無機砥粒２と
しては、砥石１に高い導電性を付与するために、導電性
砥粒及び雰囲気焼成後に導電性を発揮する焼成後導電性
砥粒から選ばれる少なくとも１種の砥粒４が用いられ、
さらに必要に応じて無機物からなる非導電性砥粒５を添
加することができる。さらに、前記砥粒４としては、安
価に入手できることから、焼成後導電性砥粒を用いるの
が特に好ましい。

【００１０】導電性砥粒は、そのままの状態で高い導電
性を有する公知の導電性砥粒が用いられる。この導電性
砥粒としては、高い導電性を有するとともに水による分
散スラリー中での安定性が高いことから、窒化チタン
（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化ジルコニウム
（ＺｒＮ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、窒化バナジ
ウム（ＶＮ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、黒鉛（Ｃ）等
の無機砥粒が好適に用いられる。

【００１１】焼成後導電性砥粒は、そのままの状態及び
酸化雰囲気焼成では導電性がほとんど見られないが、雰
囲気焼成することによって酸素欠損が生じ導電性を発揮
するようになる無機砥粒である。この焼成後導電性砥粒
としては、雰囲気焼成によって高い導電性を発揮すると
ともに水による分散スラリー中での安定性が高いことか
ら、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化すず（ＳｎＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ₂）、酸化
バナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）等の半導体性金属酸化物からなる
セラミック砥粒が好適に用いられる。この内、被研磨物
への混入による影響が極めて少ないことから、二酸化チ
タンを用いるのが最も好ましい。

【００１２】この砥粒４は、砥石１の固体部の体積に対
して、好ましくは３０容量％以上、より好ましくは３０
〜６０容量％の体積率を占めるように構成するとよい。
この砥粒４の体積率が３０容量％未満の場合には、砥石
１の内部において隣接する砥粒４同士が互いに接触しに
くくなることから、砥石１の導電性が著しく低下するお
それがある。また、砥石１中の砥粒４の含有量は、好ま
しくは２０重量％を越え、より好ましくは３０重量％以
上、さらに好ましくは４０重量％以上であるとよい。こ
の砥粒４の含有量が２０重量％以下の場合には、隣接す
る砥粒４同士が互いに接触しにくくなることから、砥石
１の導電性が著しく低下するおそれがある。

【００１３】砥粒４の平均粒子径としては、好ましくは
０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜３μｍ、さ
らに好ましくは０．５〜３μｍである。この砥粒４の平
均粒子径が０．１μｍ未満であると成形が困難になり、
逆に１０μｍを越えると成形むらの原因となるうえ砥粒
４同士が互いに接触しにくくなることから、導電性が著
しく低下してしまうおそれがある。また、粒子径の小さ
な砥粒４を用いた場合には、砥粒４同士が互いに接触し
やすくなるうえ、焼結性が向上して砥粒４同士の結合力
を高めるのが容易となる。

【００１４】非導電性砥粒５は、そのままの状態及び雰
囲気焼成した場合でも導電性がほとんど見られない無機
砥粒であり、主として砥石１の研削加工能力を高めるた
めに添加される。この非導電性砥粒５としては、公知の
一般研削用の無機砥粒が使用可能であるが、分散スラリ
ー中での分散性及び安定性が高いことから、酸化ケイ素
（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化ホウ素
（ＢＮ）、立法晶窒化ホウ素（ｃ−ＢＮ）、ダイヤモン
ド（Ｃ）等が好適に用いられる。これらの内、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、立法晶窒化ホウ素、ダイヤモンド等の
非酸化物からなる砥粒が雰囲気焼成を行う際には特に適
している。

【００１５】この非導電性砥粒５は、砥石１の固体部の
体積に対して、好ましくは６０容量％以下、より好まし
くは４０容量％以下、さらに好ましくは２０容量％以下
の体積率を占めるように構成するとよい。この非導電性
砥粒５の体積率が６０容量％を越える場合には、砥粒４
の体積率が相対的に低下し、砥石１の導電性が著しく低
下するおそれがある。

【００１６】非導電性砥粒５の平均粒子径は、被研磨物
や研削スピードなどによって選択する必要があり、好ま
しくは０．１〜２０μｍ、より好ましくは０．５〜１０
μｍである。この非導電性砥粒５の平均粒子径が０．１
μｍ未満であると成形が困難になり、逆に２０μｍを越
えると成形むらの原因となるおそれがある。また、粒子
径の小さな非導電性砥粒５を用いた場合には、砥粒４同
士が互いに接触しやすくなって導電性が高められるう
え、焼結性が向上して砥石１全体の結合力を高めるのが
容易となる。

【００１７】また、この砥石１の導電率（電気抵抗）
は、好ましくは１００Ω以下、より好ましくは５０Ω以
下、さらに好ましくは３０Ω以下であるとよい。導電率
が１００Ωより大きいと砥石１と被研磨物間に十分な導
電が得られず、電解や放電による研削効果を得ることが
できない。

【００１８】次に、上記砥石１の製造方法について説明
する。この砥石１を製造する際には、無機砥粒２を分散
媒中に分散させて分散スラリーを調製した後、このスラ
リーを用いて所定形状に成形して乾燥させ、さらに１０
００〜２０００℃で雰囲気焼成することにより製造され
る。なお、前記分散スラリーを調製する際に用いられる
分散媒（溶媒）としては、安価であるうえ成形作業が容
易であることから、水が最も好適に用いられる。

【００１９】この分散スラリー中には、無機砥粒２の分
散性を高めるための分散剤を添加するのが好ましい。前
記分散剤としては、１０００℃以上の雰囲気焼成によっ
て消失する物質が使用され、例えば、ポリカルボン酸
塩、ポリアクリル酸塩、縮合ナフタレンスルホン酸アン
モニウム塩、スチレンマレイン酸共重合体等の高分子系
分散剤やアンモニア水やアミン類等のアルカリ剤が挙げ
られる。分散スラリー中の分散剤の添加量としては、好
ましくは０．０１〜１重量％、より好ましくは０．１〜
０．５重量％である。分散スラリー中の分散剤の添加量
が０．０１重量％未満では無機砥粒２を十分に分散させ
ることができないおそれがあり、逆に１重量％を越える
と分散スラリーの流動性が悪くなり成形性が低下するお
それがある。

【００２０】また、この分散スラリー中に、成形後の無
機砥粒２同士の結着性を高めるためのバインダーを添加
するのが好ましい。このバインダーとしては、１０００
℃以上の雰囲気焼成によって消失する物質が使用され、
例えば、アクリル系バインダー、ポリビニルアルコー
ル、メチルセルロース等の有機系バインダーが最も好適
に使用される。分散スラリー中のバインダーの添加量と
しては、好ましくは６重量％以下、より好ましくは２重
量％以下である。分散スラリー中のバインダーの添加量
が６重量％を越える場合には、分散スラリーのスラリー
粘度が低下するとともに、焼成時の脱脂工程に時間がか
かり製造コストが高くなるおそれが高い。

【００２１】分散スラリーを用いて所定形状に成形する
方法としては、分散スラリー中に均一に分散されている
無機砥粒２をそのままの均一な状態で成形することが極
めて容易であることから、泥しょう鋳込み成形法又は分
散スラリーから作製した顆粒粉による加圧成形法が好適
に用いられる。

【００２２】泥しょう鋳込み成形法は、分散スラリーを
真空脱気した後に所定形状の多孔質型に流し込み、必要
に応じて振動を加えながらスラリー中の分散媒（溶媒）
のみを多孔質型により濾過することによって粒体又は粉
体を所定形状に成形する方法である。この泥しょう鋳込
み成形法では、極めて複雑な形状に成形することが可能
であるうえ、多種類少量生産における生産性に優れてい
る。前記多孔質型としては、好ましくは石膏型又は樹脂
型が用いられ、より好ましくは安価であることから石膏
型が用いられる。また、直径２００ｍｍ以上の大きな砥
石１や２０ｍｍ以上の厚みを有する砥石１を成形する際
には、前記分散スラリーを加圧しながら成形する圧力鋳
込み成形法を用いるとよい。

【００２３】加圧成形法は、分散スラリーを顆粒状に造
粒した顆粒粉を金型等の成形型内に詰め込んだ後、加圧
しながら成形することによって粒体又は粉体を所定形状
に成形する方法であり、一軸プレス成形法、ＣＩＰ成形
法（静水圧プレス）、ホットプレス成形法等が挙げられ
る。なお、前記分散スラリーを造粒して顆粒粉を製造す
る際には噴霧乾燥法を利用するとよい。

【００２４】所定形状に成形された無機砥粒２の成形体
は、乾燥させた後に窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空
雰囲気等の非酸化的な雰囲気下で雰囲気焼成することに
よって焼成させる。この非酸化的な雰囲気としては、使
用する無機砥粒２の種類に合わせて適宜選択され、例え
ば、無機砥粒２として窒化物を用いた場合には窒素雰囲
気、炭化物や炭素（ダイヤモンドを含む）を用いた場合
にはアルゴン雰囲気又は真空雰囲気で焼成するのが好ま
しい。なお、雰囲気焼成時にホットアイソスタティック
プレス（ＨＩＰ）装置等により加圧しながら焼成するこ
とが可能であり、この場合には砥石１の内部組織がより
一層緻密化されるとともに、比較的低い温度で焼成した
場合でも極めて高い強度を有する砥石１が得られる。ま
た、焼成温度は、無機砥粒２の種類や要求される砥石１
の気孔率や硬度等の特性に合わせて適宜選択されるもの
であるが、好ましくは１０００℃以上、より好ましくは
１０００〜２０００℃である。

【００２５】雰囲気焼成後の砥石１は、必要に応じて研
削等の加工を行った後、放電研削や電解放電複合研削等
の研削加工に使用される。これらの研削加工は、ステン
レス鋼（ＳＵＳ）等の難削材料やシリコン等の半導体材
料に対し放電又は電解作用を発生させながら研削を行う
ことにより、被研磨物の表面が変化して研削が容易とな
ると同時に、放電作用で砥石１がドレッシングされるた
め高効率な研削加工が可能となる。また、被削材が導電
性を有する場合、両者間の通電を測定することで研削開
始位置を自動で行うこともできる。

【００２６】上記実施形態によって発揮される効果につ
いて、以下に記載する。 ・ 実施形態の砥石１は、無機砥粒２の焼成体のみによ
って構成されている。このため、前記従来の焼成後に残
存するフリットを用いた砥石、金属を結合剤として含有
させた砥石、又は導電性粉末をガラスや樹脂の結合剤で
固結させた砥石と比べて、スクラッチ、目詰まり、研磨
焼け等の発生を大幅に減少させることができ、極めて精
度の高い研磨加工を容易に行うことができる。また、ガ
ラスや樹脂等の結合剤に導電性砥粒を混合する場合に
は、分散性が著しく悪いために高価な導電性砥粒を大量
に混合させる必要があったことから、導電性砥石の価格
が高くなるという欠点もあった。さらに、この砥石１
は、無機砥粒２が焼成による焼結作用によって緻密化さ
れながら硬く固結していることから、砥石全体が研削や
研磨に寄与し砥粒の無駄が少なく、結果として砥石１の
消費量を低減させることもできる。

【００２７】加えて、この砥石１は、電子部品や半導体
製品等の特性を劣化させることがない極めて安定な無機
砥粒２の焼成体のみによって構成されている。さらに、
前記無機砥粒２は、１０００℃以上で焼成された工程を
経ており、研磨時の摩擦熱によっても変質したりするこ
とはない。このため、前記従来の導電性砥石とは異な
り、被研磨物の特性を劣化させる金属元素等の劣化成分
が被研磨物の表面に混入するおそれがない。特に、電子
部品や半導体の研削においては、被研磨物への砥石から
の金属元素の混入が重大な問題になっており、例えば、
メタルボンド砥石ではＦｅやＣｒ等の元素の混入、ビト
リファイドボンド砥石ではＮａやＰｂ等の元素の混入に
より被研磨物の特性が劣化することが知られている。さ
らに、これらの研削においては強アルカリ性溶液や強酸
性溶液が多用されるため、樹脂やガラスを結合剤とした
砥石では前記溶液によって結合剤が溶解し、砥石から砥
粒が脱離してスクラッチ等の原因になりやすかった。こ
れに対し、本実施形態の砥石１は、ガラス、樹脂、金属
等の結合剤を全く含まないため、被研磨物へのそれら元
素の混入を防止できるとともに、強アルカリ性溶液や強
酸性溶液によって溶解されることもないうえ、前記結合
剤に起因するスクラッチやキズの発生も防止することが
できる。さらに、均一な分散スラリーから成形されるた
め、含有される砥粒４の量を少なくすることが容易であ
り、製造コストを低減させるのも容易である。

【００２８】また、この砥石１は、砥粒４を含有する分
散スラリーを用いて所定形状に成形して乾燥させた後に
雰囲気焼成することによって得られることから、砥粒４
による高い導電性を発揮することができる。さらに、こ
の砥石１に安価な焼成後導電性砥粒を含有させることに
よって、製造方法が複雑なため価格が高い導電性砥粒の
みを用いた場合と比較して、砥石１を著しく安価に製造
することが可能となる。特に、高い導電性を発揮する１
μｍ以下の砥粒４を用いる場合にはそのコスト削減効果
は著しく高められる。

【００２９】一方、従来より、二酸化チタン、酸化亜
鉛、酸化すず、酸化ニッケル、酸化バナジウム等は、硬
度が高くないことから砥石の原料として積極的に利用さ
れることはほとんどないうえ、そのままの状態では導電
性がないことから導電性砥石の原料として積極的に利用
されることもなかった。これら従来技術に対し、本発明
者らは、多くの試行錯誤と鋭意研究の結果、前記原料を
雰囲気焼成処理することによって導電性砥石に積極的に
利用することに思い至り、さらにその砥石自体を著しく
安価に製造するという経済性の高い発明を行うに至っ
た。加えて、砥石の製造工程に欠かせない焼成処理を雰
囲気焼成に変更するという著しく容易でかつ手間と時間
を余分に必要としない処理を行うのみである。また、研
削加工能力が極めて高いダイヤモンドや立方晶窒化ホウ
素は酸化により劣化するため、酸化物を混合して１００
０℃以上の高温で焼成することも本発明者らの鋭意研究
に基づくものである。

【００３０】・ 分散スラリー中に雰囲気焼成により消
失する分散剤を添加することによって、分散スラリー中
での無機砥粒２の分散性及び安定性を容易に高めること
ができることから、砥石１の製造を容易に行うことがで
きるうえ、製造後の砥石１の品質を容易に高めることが
できる。また、分散スラリー中に雰囲気焼成により消失
する有機系バインダーを添加することによって、分散ス
ラリーの保型性を容易に高めることができることから、
砥石１の製造を容易に行うことができるうえ、製造後の
砥石１の品質を容易に高めることができる。

【００３１】・ 実施形態の砥石１は、無機砥粒２を分
散媒に分散させた分散スラリーを用いて泥しょう鋳込み
成形法又は加圧成形法により所定形状に成形して乾燥さ
せた後、１０００〜２０００℃で雰囲気焼成することに
よって製造される。このため、この砥石１は、前記成形
法により成形することによって無機砥粒２が砥石１の内
部で均一に分散されやすく、隣接する砥粒４間の接触を
著しく良好にすることができる。その結果、少量の砥粒
４を用いた場合でも、砥石１全体に高い導電性を付与す
ることが容易となり、非常に経済的である。

【００３２】

【実施例】以下、前記実施形態を具体化した実施例及び
比較例について説明する。 （実施例１〜１１）導電性砥粒として平均粒子径１．８
μｍの窒化チタン（ＴｉＮ）粉末（新日本金属社製）
と、焼成後導電性砥粒として平均粒子径０．６μｍの二
酸化チタン（ＴｉＯ₂）粉末（富士チタン社製）とを表
１に示す配合で秤量した。全粉末４７容量％と水５３容
量％とをジルコニア製玉石により１日間混合して分散ス
ラリーを調製した。この時、アルカリ剤としてのアミン
を添加することにより分散スラリーのｐＨを弱アルカリ
性に調整するとともに、分散剤としてのポリカルボン酸
アンモニウム塩を０．１重量％添加した。調製された分
散スラリーの粘度を芝浦システム社製の回転粘度計Ｂ型
Ｎｏ．３ローターを用いて２５℃で測定した。

【００３３】次に、前記分散スラリーを四角板状の石膏
型（６５ｍｍ×６５ｍｍ×７ｍｍ）内に流し込み、泥し
ょう固形鋳込み成形を行った後に乾燥させることによっ
て四角板状の成形体を得た。この成形体を雰囲気焼成炉
（島津製作所製：ＰＶＳＧ）内で、窒素雰囲気中１００
０、１１００、１２００℃で各１時間雰囲気焼成を行う
ことによって砥石１を得た。そして、各砥石１を２０ｍ
ｍ×２ｍｍ×２ｍｍに切断し、その両端をテスターの端
子で挟みこみ、温度２０℃における電気抵抗を測定し
た。また、１２００℃で焼成された砥石１の嵩密度をア
ルキメデス法により求めた。結果を表１及び図３に示
す。

【００３４】

【表１】 その結果、二酸化チタンの配合割合が９０〜１００重量
％の場合、１０００℃では大きな電気抵抗を示したが、
焼成温度を高くすることにより抵抗値が極端に小さくな
った。従って、これら実施例１及び２においては、焼成
温度を好ましくは１１００℃以上、より好ましくは１２
００℃以上とするとよいことが確認された。一方、窒化
チタンの配合割合が２０重量％以上において電気抵抗が
ほぼ１０Ω以下と極めて良好な導電性が得られた。特
に、窒化チタンの配合割合が４０重量％以上で１１００
℃焼成を行った試料では１Ω未満の電気抵抗となった。
さらに、窒化チタンの配合割合が４０〜６０重量％で１
１００℃焼成を行った試料では、１０００℃及び１２０
０℃焼成を行った試料よりも良好な導電性が得られた。
そして、経済性を考慮すると、窒化チタンが４０〜６０
重量％で、好ましくは１０２０〜１１８０℃で焼成する
とよいことが容易に予測される。また、窒化チタンの配
合割合が７０重量％以上では、好ましくは１０５０℃以
上、より好ましくは１１００℃以上で焼成するとよいこ
とも容易に予測される。

【００３５】通常、絶縁材料に導電材料を混合させて導
電性を付与する場合、導電材料を３０〜４０容量％程度
配合する必要がある。今回の実験では、二酸化チタン１
００重量％、１２００℃焼成においても導電性を有して
いることから、二酸化チタンが雰囲気焼成によって導電
性を有するようになったことが示された。一方、一酸化
チタン（ＴｉＯ）は導電性を示す材料であることから、
上記実験結果から考察すると、雰囲気焼成によって二酸
化チタン（ＴｉＯ₂）分子内の酸素が欠損し、一酸化チ
タンと二酸化チタンとの中間の性質を有する酸化チタン
が生成され、砥石に導電性が付与されたものと考えられ
る。ちなみに、二酸化チタンを酸素雰囲気中で焼成する
と白色の焼成体が得られ、雰囲気焼成では黒色の焼成体
になることが確認されており、焼成温度が高いほど黒っ
ぽくなったことも確認された。

【００３６】（実施例１２〜１７及び比較例１）導電性
砥粒として平均粒子径１．０μｍの炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）粉末（新日本金属社製）と、非導電性砥粒５として
平均粒子径０．６μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末（屋
久島電工社製）とを表２に示す配合で秤量した。全粉末
５４容量％と水４６容量％とをジルコニア製玉石により
１日間混合して分散スラリーを調製した。この時、アミ
ンを添加して弱アルカリ性に調整するとともに、ポリカ
ルボン酸アンモニウム塩を０．４重量％添加した。調整
された分散スラリーの粘度を回転粘度計Ｂ型Ｎｏ．３ロ
ーターにより２５℃で測定した。

【００３７】次に、前記分散スラリーを石膏型（６５ｍ
ｍ×６５ｍｍ×７ｍｍ）に流し込み、泥しょう固形鋳込
み成形を行った後に乾燥させて成形体を得た。この成形
体を雰囲気焼成炉ＰＶＳＧ内で、アルゴン雰囲気中１１
００、１２００、１３００℃で各１時間雰囲気焼成を行
うことによって砥石を得た。そして、各砥石を２０ｍｍ
×２ｍｍ×２ｍｍに切断し、その両端をテスターの端子
で挟みこみ、温度２０℃における電気抵抗を測定した。
また、１３００℃で焼成された砥石の嵩密度をアルキメ
デス法により求めた。結果を表２及び図４に示す。

【００３８】

【表２】 その結果、炭化チタンの配合割合が２０重量％以下では
電気抵抗が大きすぎて測定することができなかった。炭
化チタンの配合割合が３０重量％以上では、焼成温度が
高くなるほど電気抵抗が小さくなった。炭化チタンの配
合割合が５０重量％以上では電気抵抗がほぼ１００Ω以
下となり良好な導電性が得られた。なお、炭化チタンの
配合割合５０重量％は、砥石の固体部の体積に対し約４
０容量％の体積率に相当する。

【００３９】（実施例１８〜２１）導電性砥粒として平
均粒子径１．０μｍの炭化チタン（ＴｉＣ）粉末と、焼
成後導電性砥粒として平均粒子径０．６μｍの二酸化チ
タン（ＴｉＯ₂）粉末と、非導電性砥粒５として平均粒
子径０．６μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末とを表３に
示す配合で秤量した。全粉末５４容量％と水４６容量％
とをジルコニア製玉石により１日間混合して分散スラリ
ーを調製した。この時、アミンを添加して弱アルカリ性
に調整するとともに、ポリカルボン酸アンモニウム塩を
０．４重量％添加した。調製された分散スラリーの粘度
を回転粘度計Ｂ型Ｎｏ．３ローターにより２５℃で測定
した。

【００４０】次に、前記分散スラリーを石膏型（６５ｍ
ｍ×６５ｍｍ×７ｍｍ）に流し込み、泥しょう固形鋳込
み成形を行った後に乾燥させて成形体を得た。この成形
体を雰囲気焼成炉ＰＶＳＧ内で、アルゴン雰囲気中１１
００、１２００、１３００℃で各１時間雰囲気焼成を行
うことによって砥石１を得た。そして、各砥石１を２０
ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍに切断し、その両端をテスターの
端子で挟みこみ、温度２０℃における電気抵抗を測定し
た。また、１３００℃で焼成された砥石１の嵩密度をア
ルキメデス法により測定した。結果を表３及び図５に示
す。

【００４１】

【表３】 その結果、砥粒４の配合割合が２０重量％以下では電気
抵抗が大きすぎて測定することができなかった。二酸化
チタンを１０重量％配合した場合、１１００〜１２００
℃では大きな電気抵抗を示したが、１３００℃以上の温
度で焼成した場合、電気抵抗が３３Ω以下となり良好な
導電性が得られた。二酸化チタンの配合割合が２０重量
％以上では焼成温度が１２００℃以上で電気抵抗が１０
０Ω以下となった。二酸化チタンの配合割合３０重量％
以上では１１００℃以上の焼成温度で電気抵抗が２０Ω
以下となり、極めて良好な導電性が得られた。従って、
導電性砥粒を２０重量％以上と、焼成後導電性砥粒を１
０重量％以上とを配合して雰囲気焼成することによっ
て、良好な導電性砥石１を製造することが可能であるこ
とが確認された。

【００４２】（実施例２２）導電性砥粒として窒化チタ
ン粉末５５重量％と、焼成後導電性砥粒として二酸化チ
タン粉末４５重量％とを秤量した後、全粉末８８重量％
と水１２重量％とをジルコニア製玉石により２日間混合
して分散スラリーを調製した。この時、アミンを添加し
て弱アルカリ性に調整した。調製した分散スラリーの粘
度は１３２０ｍＰａ・ｓであった。次に、前記分散スラ
リーを円盤状石膏型（直径２００ｍｍ×高さ１０ｍｍ）
の下面中心部に開口された孔内に流し込み、泥しょう固
形鋳込み成形を行った後に乾燥させて成形体を得た。こ
の成形体を窒素雰囲気中、１１３０℃にて２時間雰囲気
焼成を行うことによって砥石１を得た。得られた砥石１
には割れやひび等の欠陥が見られなかった。また、この
砥石１の電気抵抗をテスターにて調べたところ、１０Ω
以下の良好な導電性が得られた。

【００４３】（実施例２３及び２４）導電性砥粒として
炭化チタン粉末５０重量％と、非導電性砥粒５として炭
化ケイ素粉末５０重量％とを秤量した後、全粉末８４重
量％と水１６重量％とをジルコニア製玉石により２日間
混合して分散スラリーを調製した。調製した分散スラリ
ーのスラリー粘度は１５２０ｍＰａ・ｓであった。次
に、前記分散スラリーを２種類の円盤状石膏型（直径１
６０ｍｍ×高さ１５ｍｍ（実施例２３）、直径２３０ｍ
ｍ×高さ１６ｍｍ（実施例２４））の下面中心部に開口
された孔内に流し込み、泥しょう固形鋳込み成形を行っ
た後に乾燥させて成形体を得た。これら成形体をアルゴ
ン雰囲気中、１２５０℃で１時間雰囲気焼成を行うこと
によって砥石１を得た。得られた砥石１のサイズと重量
から嵩密度を計算するとともに、テスターで電気抵抗を
測定した。その結果、前記分散スラリーの流動性は良好
であり、砥石１に割れ、ひび、目視できる程の気泡は見
られず、極めて良好な砥石１が得られた。また、実施例
２３及び２４の砥石１の嵩密度は、それぞれ２．２９及
び２．３０ｇ／ｃｍ³であった。電気抵抗は両砥石１と
も１００Ω以下であり、良好な導電性を示した。

【００４４】（実施例２５）導電性砥粒として炭化チタ
ン粉末１７．２５重量％と、焼成後導電性砥粒として二
酸化チタン粉末２０．７重量％と、非導電性砥粒５とし
て炭化ケイ素粉末３１．０５重量％及び平均粒子径３．
２μｍのダイヤモンド砥粒（東名ダイヤモンド工業社
製）３１重量％とを秤量した。次に、炭化チタン、二酸
化チタン及び炭化ケイ素を混合した後、分散剤としてア
ミンを添加し、水分量２０重量％で１日混合してスラリ
ーを調製した。調製したスラリーにダイヤモンド砥粒と
水を加え、１時間混合して鋳込み用分散スラリーとし
た。

【００４５】次に、前記分散スラリーを略矩形状の石膏
型（約９５ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍ）に流し込み、泥し
ょう固形鋳込み成形を行った後に乾燥させ、さらにアル
ゴン雰囲気中１３１０℃で３０分間雰囲気焼成すること
によって図２に示されるようなセグメント砥石６を製造
した。なお、前記泥しょう固形鋳込み成形時において、
成形体の密度を向上させる目的で振動を加えながら成形
を行った。また、焼成後の砥石６の嵩密度は２．６８ｇ
／ｃｍ³、電気抵抗は２０Ω以下であった。最後に、得
られた砥石６を８個組合わせ、図２に示される金属製の
台座７の上面にエポキシ系の導電性接着剤８を用いて円
環状に接着固定することによって、電解放電複合研削用
の導電性砥石９を製造した。

【００４６】さらに、前記実施形態より把握できる技術
的思想について以下に記載する。 ・ 前記分散スラリー中には焼成後に残存する結合剤を
含まないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の導電性砥石。前記分散スラリー中に焼成により消失す
る分散剤又は有機系バインダーを添加させることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の導電性砥石。前記
分散スラリー中には焼成後に残存する結合剤を使用せ
ず、焼成後は無機砥粒の焼成体のみによって構成したこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性砥
石。

【００４７】・ 導電率が１００Ω以下であることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性砥石。 ・ 前記焼成後導電性砥粒を二酸化チタンとすることを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性砥石。
前記焼成後導電性砥粒を酸化亜鉛及び酸化すずから選ば
れる少なくとも１種とすることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の導電性砥石。前記焼成後導電性砥粒
を酸化亜鉛、酸化すず、酸化ニッケル及び酸化バナジウ
ムから選ばれる少なくとも１種とすることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の導電性砥石。

【００４８】（１） 無機砥粒の焼成体によって構成さ
れた導電性砥石であって、雰囲気焼成後に導電性を発揮
する焼成後導電性砥粒を含有する分散スラリーを用いて
所定形状に成形した後に雰囲気焼成することによって得
られることを特徴とする導電性砥石。このように構成し
た場合、高い導電性を発揮しつつ、被研磨物の表面に対
する金属元素の混入を容易に防止することができるう
え、極めて精度の高い研磨加工を容易に行うことがで
き、さらに製造コストを容易に低減させることができ
る。

【００４９】（２） 前記分散スラリー中に導電性砥粒
又は非導電性砥粒を含有させることを特徴とする前記
（１）に記載の導電性砥石。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、次のような効果を奏する。請求項１及び請求項２に
記載の発明の導電性砥石、並びに請求項３に記載の発明
の導電性砥石の製造方法によれば、高い導電性を発揮し
つつ、被研磨物の表面に対する金属元素の混入を容易に
防止することができるうえ、極めて精度の高い研削・研
磨加工を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の導電性砥石を模式的に示す断面
図。

【図２】 実施例２５の電解放電複合研削用導電性砥石
を示す斜視図。

【図３】 実施例１〜１１の電気抵抗の測定結果を示す
グラフ。

【図４】 実施例１２〜１７の電気抵抗の測定結果を示
すグラフ。

【図５】 実施例１８〜２１の電気抵抗の測定結果を示
すグラフ。

【符号の説明】

１…導電性砥石としての砥石、２…無機砥粒、４…砥
粒、５…非導電性砥粒、６…導電性砥石としてのセグメ
ント砥石、９…導電性砥石としての電解放電複合研削用
導電性砥石。

フロントページの続き (72)発明者 吉田 英穂 愛知県春日井市白山町２−16−16 (72)発明者 戸高 栄弘 岐阜県多治見市下沢町４−41−２ Ｆターム(参考） 3C063 AA02 BB01 CC02 CC04 CC06 CC19 CC30 EE16 FF01 FF23

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機砥粒のみの焼成体によって構成され
   た導電性砥石であって、 導電性砥粒及び雰囲気焼成後に導電性を発揮する焼成後
   導電性砥粒から選ばれる少なくとも１種の砥粒を含有す
   る分散スラリーを用いて所定形状に成形した後に雰囲気
   焼成することによって得られることを特徴とする導電性
   砥石。
2. 【請求項２】 前記分散スラリー中に非導電性砥粒を含
   有させることを特徴とする請求項１に記載の導電性砥
   石。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の導電性砥
   石の製造方法であって、 導電性砥粒及び雰囲気焼成後に導電性を発揮する焼成後
   導電性砥粒から選ばれる少なくとも１種の砥粒を含有す
   る分散スラリーを用いた泥しょう鋳込み成形法又は加圧
   成形法により所定形状に成形して乾燥させた後、１００
   ０〜２０００℃で雰囲気焼成することを特徴とする導電
   性砥石の製造方法。