JP2009196043A

JP2009196043A - 電着工具

Info

Publication number: JP2009196043A
Application number: JP2008040945A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Arisawa; 秀彰有澤; Toyoaki Yasui; 豊明安井; Kiyotaka Nakagawa; 清隆中川; Taiji Kikuchi; 泰路菊池
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】耐久寿命をさらに向上させた電着工具を提供することにある。
【解決手段】台金の作用部に硬質粒子６がめっきにより固定された電着工具であって、台金５の表面が、物理蒸着法により第一の被膜１でコーティングされ、第一の被膜１の表面が、第一の被膜１と異なる材料からなる第二の被膜２でコーティングされ、第一の被膜１が、第４属、第５属、第６属の金属、またはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅの中から選ばれる少なくとも１種の金属を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物からなるものであり、第二の被膜２が、Ｎｉ又はＮｉ合金めっき、Ｃｕ又はＣｕ合金めっき、Ｃｒめっき、Ｓｎ又はＳｎ合金めっきの第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものとする、または電気Ｎｉめっきからなるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電着工具に関する。

従来、鋼鋳物などの仕上げ加工に、ダイヤモンド砥粒やｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒などの硬質粒子を台金の砥部（作用部）に電着法により固着させた電着工具が用いられている。電着工具の一例につき図７を用いて説明する。図７（ａ）に電着工具の一例の外観を示し、図７（ｂ）にその断面を示すように、電着工具１００は硬質粒子１０６をめっき法で台金１０５の作用部１０５ａに固定している工具である。

上述した電着工具１００は、台金１０５の表面に数μｍ程度の電気Ｎｉめっき層１０１が形成され（Ｎｉストライクめっきされ）、次いでダイヤモンド砥粒あるいはｃＢＮ砥粒などの硬質粒子がＮｉめっきで仮固定（担持）される。次いで、余分な硬質粒子が除去され、継続してＮｉめっきを施すことで、Ｎｉめっき層１０２で硬質粒子１０６を固定した電着工具１００が製造される。

上述した製造方法による電着工具１００は、硬質粒子１０６の固定めっきとして使用しているＮｉめっきの硬度が低いため耐磨耗性に劣る。よって、Ｎｉめっき層１０２が磨耗すると硬質粒子１０３が脱落するため、電着工具１００の寿命が短かった。

このような硬質粒子の脱落を抑制した電着工具が種々開発されている。例えば、特許文献１には、Ｎｉ電着めっきとＮｉ−Ｐ化学めっきとを順次形成し、熱処理して硬度を８００Ｈｖ以上の硬化層とし、この層で砥粒（硬質粒子）を固定することで耐久寿命（耐久性）を向上させた電着砥石が記載されている。

特公平８−２２５０７号公報（明細書の実施例、第１図など参照）

しかしながら、特許文献１に記載の電着砥石は、電気Ｎｉめっきや化学Ｎｉ−Ｐめっきにて硬質粒子を台金に固定した電着工具と比べて耐久寿命が向上するものの、このような電着工具にてさらなる耐久寿命の向上が望まれている。

そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、耐久寿命をさらに向上させた電着工具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る電着工具は、
台金の作用部に硬質粒子がめっきにより固定された電着工具であって、
前記台金の表面が、物理蒸着法により第一の被膜でコーティングされ、
前記第一の被膜の表面が、前記第一の被膜と異なる材料からなる第二の被膜でコーティングされ、
前記第一の被膜が、第４属、第５属、第６属の金属、またはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅの中から選ばれる少なくとも１種の金属を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物からなるものであり、
前記第二の被膜が、Ｎｉ又はＮｉ合金めっき、Ｃｕ又はＣｕ合金めっき、Ｃｒめっき、Ｓｎ又はＳｎ合金めっきの第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものである、または電気Ｎｉめっきからなるものである
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る電着工具は、第１の発明に係る電着工具であって、
前記第一の被膜と前記第二の被膜との間に、前記第一の被膜と異なる材料からなる第三の被膜でコーティングされ、
前記第三の被膜が、前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものである、またはＮｉ合金無電解めっきからなるものである、もしくはＡｕ又はＡｇ蒸着からなるものである
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る電着工具は、第１または第２の発明に係る電着工具であって、
前記第二の被膜の表面が、前記第二の被膜と異なる材料からなる第四の被膜でコーティングされ、
前記第四の被膜が、Ｎｉ合金無電解めっきからなるものである
ことを特徴とする。

第１発明に係る電着工具によれば、台金の表面に第一の被膜をコーティングしたことで、第一の被膜自体が高硬度を有するものであり、硬質粒子を第二の被膜で台金の作用部にしっかりと固定できるため、この第一の被膜で台金をコーティングしていない電着工具と比べて、耐磨耗性が向上し耐久寿命を向上させることができる。

第２の発明に係る電着工具によれば、第三の被膜がＮｉ合金無電解めっきからなるものである場合にはこの第三の被膜が電気Ｎｉめっきからなる第二の被膜よりも高硬度を有するものであり、硬質粒子を台金の作用部に一層強固に固定できる。その結果、耐摩耗性がさらに向上し耐久寿命をさらに向上させることができる。また、第三の被膜がＡｕ又はＡｇ蒸着からなるものである場合には第二の被膜が第三の被膜と密着性が良いものであり、第三の被膜の表面に第二の被膜を容易にコーティングできるため、製造コスト増を抑制できる。また、第三の被膜が第一群から選ばれる少なくとも一種からなるものである場合にはこの第三の被膜の形成自体が簡易であり、製造コスト増を抑制できる。

第３の発明に係る電着工具によれば、第二の被膜の表面が第四の被膜でコーティングされ、この第四の被膜が、Ｎｉ合金無電解めっきからなるものであることにより、台金の作用部の表面が高硬度を有する物質で形成されることになる。その結果、第二の被膜と第四の被膜を調整することで、第四の被膜の形成による製造時間の増加を抑制しつつ、硬質粒子を台金の作用部へ固定させる強度を向上させることができる。

本発明に係る電着工具の最良の形態について、図面に基づき具体的に説明する。

［第一の実施形態］
本発明に係る電着工具の第一の実施形態につき図１を用いて説明する。
図１は電着工具の台金における表面近傍の断面図である。

本実施形態に係る電着工具１０は、図１に示すように、台金５の作用部に硬質粒子６がめっきにより固定された工具である。この台金５の表面が、アークイオンプレーティング法などの物理蒸着法（ＰＶＤ：ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により第一の被膜１でコーティングされる。続いて、この第一の被膜１の表面が、この第一の被膜１と異なる材料からなる第二の被膜２でコーティングされる。この第二の被膜２を第一の被膜１の表面にコーティングする際に硬質粒子６が固定される。すなわち、硬質粒子６は第二の被膜２により台金５に固定される。

台金５としては、超硬合金、サーメット、鋼材、窒化ケイ素、ジルコニア、炭化ケイ素、アルミナ、アルミニウム合金、マグネシウム合金、又はチタン合金のいずれかから選ばれるものなどが挙げられる。鋼材としては、工具鋼、高速度鋼、軸受鋼、合金工具鋼鋼材、工具鋼材、一般構造用圧延鋼材、ステンレス鋼、機械構造用炭素鋼鋼材、炭素鋼、鋳鋼品、Ｍｎ鋼鋼材、Ｍｎ−Ｃｒ鋼鋼材、Ｃｒ鋼鋼材、Ｃｒ−Ｍｎ鋼鋼材、Ｎｉ−Ｃｒ鋼鋼材、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼鋼材などが挙げられる。

硬質粒子６としては、ダイヤモンド砥粒やｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒などが挙げられる。これら砥粒を単独で用いることが可能であり、２種以上を混合して用いることも可能である。これら砥粒の粒度について、用途に応じ適宜選定することができる。

第二の被膜２として、Ｎｉ又はＮｉ合金めっき（Ｎｉ−Ｗ等）、Ｃｕ又はＣｕ合金めっき（Ｃｕ−Ｓｎ）、Ｃｒめっき、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき（Ｓｎ−Ｃｕ）の第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるもの、または電気Ｎｉめっきからなるものが挙げられる。

第二の被膜２が電気Ｎｉめっきからなるものである場合には、第一の被膜１でコーティングされた台金５の表面（第一の被膜１の表面）に第二の被膜２をコーティングするとき硬質粒子６を懸濁させたＮｉめっき液が用いられる。このようなＮｉめっき液中で硬質粒子６を電着させ、第二の被膜２で硬質粒子６を固定した電着工具１０が製造される。
また、第二の被膜２が前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものである場合には、従来の方法と同様、第一の被膜１でコーティングされた台金５の表面（第一の被膜１の表面）に数μｍ程度の前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものでめっき層が形成され、次いでこのめっきで硬質粒子が仮固定（担持）され、余分な硬質粒子が除去され、継続して前記めっきを施すことで、第二の被膜２で硬質粒子６を固定した電着工具１０が製造される。

第一の被膜１としては、第４属、第５属、第６属の金属、またはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅの中から選ばれる少なくとも１種の金属を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物からなるものが挙げられる。具体的には、第一の被膜１は、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣＮ、ＡｌＣｒＳｉＮなどが挙げられる。これら物質は、何れもＨｖ２０００以上の高硬度の物質である（ＴｉＮの硬度：２０００〜２４００Ｈｖ、ＴｉＡｌＮの硬度：２３００〜２５００Ｈｖ、ＴｉＣＮの硬度：３０００〜３５００Ｈｖ、ＡｌＣｒＳｉＮの硬度：約２０００Ｈｖ）。

このような第一の被膜１を台金５に有する電着工具１０を使用して、ワークを研削加工して製品が作製される。このとき、硬質粒子６にはワークからの反力が作用するが、硬質粒子６が固定する台金５側の第一の被膜１は高硬度（２０００Ｈｖ以上）を有するものであるため、反力による硬質粒子６の移動を阻止してこの硬質粒子６の台金５への固定状態が維持される。

したがって、本実施形態に係る電着工具１０は、台金１の表面に第一の被膜１をコーティングしたことで、第一の被膜１自体が高硬度を有するものであり、硬質粒子６を第二の被膜２で台金５の作用部にしっかりと固定できるため、この第一の被膜で台金をコーティングしていない電着工具と比べて、耐磨耗性が向上し耐久寿命を向上させることができる。

［第二の実施形態］
本発明に係る電着工具の第二の実施形態につき図２を用いて説明する。
図２は電着工具の台金における表面近傍の断面図である。

本実施形態に係る電着工具２０は、上述した第一の実施形態に係る電着工具１０と同一構成の物質（台金５、第一の被膜１、第二の被膜２、硬質粒子６）を有する工具である。本実施形態では、上述した第一の実施形態に係る電着工具と同一の物質には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施形態に係る電着工具２０は、図２に示すように、第一の被膜１と第二の被膜２との間に、第一の被膜１と異なる材料からなる第三の被膜２３でコーティングされた工具である。この第三の被膜２３として、前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるもの、またはＮｉ合金無電解めっきからなるものが挙げられる。

第三の被膜２３が前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものである場合、この第三の被膜２３の形成自体が簡易であり、製造コスト増を抑制できる。第三の被膜２３がＮｉ合金無電解めっきからなるものである場合、このＮｉ合金無電解めっきは第二の被膜２の電気Ｎｉめっきと比べて高硬度を有するものである。そのため、この第三の被膜２３のコーティング層を有する電着工具２０は、硬質粒子６を台金５の作用部に一層強固に固定できる。

上述した電着工具２０は、例えば以下の方法にて製造される。
第一の被膜１でコーティングされた台金５の表面（第一の被膜１の表面）に数μｍ程度の前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものでめっき層が形成され、次いでこのめっきで硬質粒子が仮固定（担持）され、余分な硬質粒子が除去され、次いで第二の被膜２でめっき層が形成されて、第三の被膜２３および第二の被膜２で硬質粒子６を固定した電着工具２０が製造される。

したがって、本実施形態に係る電着工具２０によれば、上述した第一の実施形態に係る電着工具１０と同様な作用効果を奏する上に、この第三の被膜２３が電気Ｎｉめっきからなる第二の被膜２よりも高硬度を有するものであり、硬質粒子６を台金の作用部に一層強固に固定できる。その結果、耐摩耗性がさらに向上し耐久寿命をさらに向上させることができる。第三の被膜２３が前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものである場合、第三の被膜２３の形成自体が簡易であり、製造コスト増を抑制できる。

［第三の実施形態］
本発明に係る電着工具の第三の実施形態につき図３を用いて説明する。
図３は電着工具の台金における表面近傍の断面図である。

本実施形態に係る電着工具３０は、上述した第一の実施形態に係る電着工具１０と同一構成の物質（台金５、第一の被膜１、第二の被膜２、硬質粒子６）を有する工具である。本実施形態では、上述した第一の実施形態に係る電着工具と同一の物質には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施形態に係る電着工具３０は、図３に示すように、第一の被膜１と第二の被膜２との間に、第一の被膜１および第二の被膜２と異なる材料からなる第三の被膜３３でコーティングされた工具である。この第三の被膜３５としては、Ａｕ又はＡｇ蒸着からなるものが挙げられる。第二の被膜２はＡｕ又はＡｇ蒸着からなる第三の被膜３３と密着性が良いものであり、第三の被膜３３の表面に第二の被膜２を容易にコーティングでき作製が容易になる。

上述した電着工具３０は、例えば以下の方法にて製造される。
第一の被膜１でコーティングされた台金５の表面（第一の被膜１の表面）に数μｍ程度の前記Ａｕ又はＡｇ蒸着からなる層が形成され、次いでこの層で硬質粒子が仮固定（担持）され、余分な硬質粒子が除去され、次いで第二の被膜２でめっき層が形成されて、第三の被膜３３および第二の被膜２で硬質粒子６を固定した電着工具３０が製造される。

したがって、本実施形態に係る電着工具３０によれば、上述した第一の実施形態に係る電着工具１０と同様な作用効果を奏する上に、第三の被膜３３の表面にコーティングされる第二の被膜２が当該第三の被膜３３と密着性が良いものであるため、第三の被膜３３の表面に第二の被膜２を容易にコーティングでき、その作製が容易になる。その結果、電着工具３０の製造コスト増を抑制できる。

［第四の実施形態］
本発明に係る電着工具の第四の実施形態につき図４を用いて説明する。
図４は電着工具の台金における表面近傍の断面図である。

本実施形態に係る電着工具４０は、上述した第一の実施形態に係る電着工具１０と同一構成の物質（台金５、第一の被膜１、第二の被膜２、硬質粒子６）を有する工具である。本実施形態では、上述した第一の実施形態に係る電着工具と同一の物質には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施形態に係る電着工具４０は、図４に示すように、第二の被膜２の表面が、第二の被膜２と異なる材料からなる第四の被膜４４でコーティングされた工具である。この第四の被膜４４として、Ｎｉ合金無電解めっきからなるものが挙げられる。Ｎｉ合金無電解めっきが電気Ｎｉめっきよりも高硬度を有するものであり、台金５の作用部の表面が高硬度を有する物質で形成されることになる。

上述した電着工具４０は、例えば以下の方法にて製造される。
上述した第一の実施形態にて得られた電着工具１０の第二の被膜２の表面に数μｍ程度のＮｉ合金無電解めっきからなるめっき層が形成されて、第四の被膜４４、第二の被膜２で硬質粒子６を固定した電着工具５０が製造される。

したがって、本実施形態に係る電着工具４０によれば、上述した第一の実施形態に係る電着工具１０と同様な作用効果を奏する上に、第二の被膜２の表面に第四の被膜４４をコーティングしたことにより、台金５の作用部の表面が高硬度を有する物質で形成されることになり、第二の被膜２と第四の被膜４４を調整することで、第四の被膜４４の形成による製造時間の増加を抑制しつつ、硬質粒子６を台金５の作用部へ固定させる強度を向上させることができる。

［第五の実施形態］
本発明に係る電着工具の第五の実施形態につき図５を用いて説明する。
図５は電着工具の台金における表面近傍の断面図である。

本実施形態に係る電着工具５０は、上述した第二の実施形態に係る電着工具２０と同一構成の物質（台金５、第一の被膜１、第三の被膜２３、第二の被膜２、硬質粒子６）を有する工具である。本実施形態では、上述した第二の実施形態に係る電着工具と同一の物質には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施形態に係る電着工具５０は、図５に示すように、第二の被膜２の表面が、第二の被膜２と異なる材料からなる第四の被膜５４でコーティングされた工具である。この第四の被膜５４は、Ｎｉ合金無電解めっきからなるものが挙げられる。Ｎｉ合金無電解めっきが電気Ｎｉめっきよりも高硬度を有するものであり、台金５の作用部の表面が高硬度を有する物質で形成されることになる。

上述した電着工具５０は、例えば以下の方法にて製造される。
第一の被膜１でコーティングされた台金５の表面（第一の被膜１の表面）に数μｍ程度のめっき層が２層形成され、次いでこのめっき（第二の被膜２）で硬質粒子が仮固定（担持）され、余分な硬質粒子が除去され、次いで第二の被膜２でめっき層が形成され、この第二の被膜２の表面に数μｍ程度のＮｉ合金無電解めっきからなるめっき層が形成されて、第四の被膜５４、第二の被膜２で硬質粒子６を固定した電着工具５０が製造される。

したがって、本実施形態に係る電着工具５０によれば、上述した第二の実施形態に係る電着工具２０と同様な作用効果を奏する上に、第二の被膜２の表面に第四の被膜５４をコーティングしたことにより、台金５の作用部の表面が高硬度を有する物質で形成されることになり、第二の被膜２と第四の被膜５４を調整することで、第四の被膜５４の形成による製造時間の増加を抑制しつつ、硬質粒子６を台金５の作用部へ固定させる強度を向上させることができる。

［第六の実施形態］
本発明に係る電着工具の第六の実施形態につき図６を用いて説明する。
図６は電着工具の台金における表面近傍の断面図である。

本実施形態に係る電着工具６０は、上述した第三の実施形態に係る電着工具３０と同一構成の物質（台金５、第一の被膜１、第三の被膜３３、第二の被膜２、硬質粒子６）を有する工具である。本実施形態では、上述した第三の実施形態に係る電着工具と同一の物質には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施形態に係る電着工具６０は、図６に示すように、第二の被膜２の表面が、第二の被膜２と異なる材料からなる第四の被膜６４でコーティングされた工具である。この第四の被膜６４は、Ｎｉ合金無電解めっきからなるものが挙げられる。Ｎｉ合金無電解めっきが電気Ｎｉめっきよりも高硬度を有するものであり、台金５の作用部の表面が高硬度を有する物質で形成されることになる。

上述した電着工具６０は、例えば以下の方法にて製造される。
第一の被膜１でコーティングされた台金５の表面（第一の被膜１の表面）に数μｍ程度のＡｕ又はＡｇ蒸着からなる層およびめっき層が形成され、次いでこのめっき（第二の被膜２）で硬質粒子が仮固定（担持）され、余分な硬質粒子が除去され、次いで第二の被膜２でめっき層が形成され、この第二の被膜の表面に数μｍ程度のＮｉ合金無電解めっきからなるめっき層が形成されて、第四の被膜６４、第二の被膜２で硬質粒子６を固定した電着工具６０が製造される。

したがって、本実施形態に係る電着工具６０によれば、上述した第三の実施形態に係る電着工具３０と同様な作用効果を奏する上に、第二の被膜２の表面に第四の被膜６４をコーティングしたことにより、台金５の作用部の表面が高硬度を有する物質で形成されることになり、第二の被膜２と第四の被膜６４を調整することで、第四の被膜６４の形成による製造時間の増加を抑制しつつ、硬質粒子６を台金５の作用部へ固定させる強度を向上させることができる。

本発明に係る電着工具は、耐久寿命をさらに向上させることができるので、金属加工産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。

本発明の第一の実施形態に係る電着工具の台金における表面近傍の断面図である。本発明の第二の実施形態に係る電着工具の台金における表面近傍の断面図である。本発明の第三の実施形態に係る電着工具の台金における表面近傍の断面図である。本発明の第四の実施形態に係る電着工具の台金における表面近傍の断面図である。本発明の第五の実施形態に係る電着工具の台金における表面近傍の断面図である。本発明の第六の実施形態に係る電着工具の台金における表面近傍の断面図である。従来の電着工具の説明図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０，６０電着工具
１第一の被膜
２第二の被膜
２３、３３第三の被膜
４４、５４、６４第四の被膜
５台金
６硬質粒子

Claims

台金の作用部に硬質粒子がめっきにより固定された電着工具であって、
前記台金の表面が、物理蒸着法により第一の被膜でコーティングされ、
前記第一の被膜の表面が、前記第一の被膜と異なる材料からなる第二の被膜でコーティングされ、
前記第一の被膜は、第４属、第５属、第６属の金属、またはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅの中から選ばれる少なくとも１種の金属を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物からなるものであり、
前記第二の被膜は、Ｎｉ又はＮｉ合金めっき、Ｃｕ又はＣｕ合金めっき、Ｃｒめっき、Ｓｎ又はＳｎ合金めっきの第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものである、または電気Ｎｉめっきからなるものである
ことを特徴とする電着工具。
請求項１に記載された電着工具であって、
前記第一の被膜と前記第二の被膜との間に、前記第一の被膜と異なる材料からなる第三の被膜でコーティングされ、
前記第三の被膜は、前記第一の群から選ばれる少なくとも一種からなるものである、またはＮｉ合金無電解めっきからなるものである、もしくはＡｕ又はＡｇ蒸着からなるものである
ことを特徴とする電着工具。
請求項１または請求項２に記載された電着工具であって、
前記第二の被膜の表面が、前記第二の被膜と異なる材料からなる第四の被膜でコーティングされ、
前記第四の被膜は、Ｎｉ合金無電解めっきからなるものである
ことを特徴とする電着工具。