JP2022165654A - 電鋳ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】高品位な切断加工が可能な電鋳ブレードを提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る電鋳ブレードは、金属めっき相１０１と、上記金属めっき相に分散し、上記金属めっき相よりも硬質の砥粒１０２と、上記金属めっき相に分散し、フッ素樹脂を含有する粒状のフィラー１０３と、を備える円環薄板状の電鋳ブレードであって、上記電鋳ブレードの中心軸に沿った方向の両端に配され、ビッカース硬さが３００ＨＶ以上４５０ＨＶ未満である一対の側面層１５Ａ、１５Ｂと、一対の上記側面層の間で上記側面層のそれぞれに接して配され、ビッカース硬さが４５０ＨＶ以上５５０ＨＶ以下である中央層１６と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電鋳ブレードに関する。

電鋳ブレードは、円形形状であり、フランジを介して、電子部品や光学部品を加工する加工装置の主軸に取り付けられる。加工装置に取り付けられた電鋳ブレードがその中心軸周りに回転することで外周縁部の切れ刃が電子材料を切断する。
近年、電子材料の製造には高い加工精度が求められており、高い加工精度を可能とするための電鋳ブレードの開発が進められている。

そこで、例えば、特許文献１、２に示されるように、ニッケル等の金属めっき相にポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂よりなるフィラーを分散することにより、金属めっき相の剛性を維持しつつも砥粒の保持力を低減させて、自生発刃を促すようにした電鋳ブレードが提案されている。

特許文献１には、ニッケルを主成分とする金属めっき相に、超砥粒と、フッ素樹脂からなるフィラーとが分散された円形薄板状のブレード本体を有する電鋳ブレードであって、前記ブレード本体は、前記フィラーの共析量が、１０～３０ｖｏｌ％の範囲内であり、前記超砥粒の集中度が、２５～５０の範囲内であり、前記金属めっき相の硬度が、ＨＶ４００～５５０の範囲内であることを特徴とする電鋳ブレードが開示されている。

また、特許文献２には、円形板状をなすブレード本体と、前記ブレード本体の外周縁部に形成された切れ刃と、を備える電鋳ブレードであって、前記ブレード本体は、Ｎｉ－Ｂからなる金属めっき相と、前記金属めっき相に分散され、前記金属めっき相よりも硬質の砥粒と、前記金属めっき相に分散され、フッ素樹脂からなるフィラーと、を有し、前記ブレード本体全体の体積に対する前記フィラーの体積の割合が、１０～３０％であることを特徴とする電鋳ブレードが開示されている。

また、特許文献３には、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持する切削手段とを備えた切削装置で使用する切削ブレードであって、該切削ブレードは電着砥石からなる切刃を有しており、該切刃は、天然又は合成ダイヤモンド砥粒及び立方晶窒化硼素砥粒からなる群から選ばれた超砥粒と、フッ素系樹脂粒と、該超砥粒と該フッ素系樹脂粒を混在して固めたニッケル電着層とから構成されており、該フッ素系樹脂粒の粒径は０．２～２０μｍの範囲内であり、該フッ素系樹脂粒の共析量は１０～４５体積％の範囲内であり、該超砥粒の集中度は６０～１５０の範囲内であることを特徴とする切削ブレードが開示されている。

特開２０１３－１３２７０５号公報 特開２０１５－１１６６３８号公報 特開２００９－１１９５５９号公報

特許文献１及び２に記載された電鋳ブレード並びに特許文献３に記載された切削ブレードは、共析したフッ素樹脂により摺動性が向上して加工精度を向上させることができる。しかしながら、上記の電鋳ブレード及び切削ブレードは、フッ素樹脂によって電鋳ブレードの強度が低下し、高負荷となる加工においては、直進性が低下したり、電鋳ブレードが破損したりする場合があり、改善の余地があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高品位な切断加工が可能な電鋳ブレードを提供することを目的とする。

本発明者らは、フッ素樹脂を含有する電鋳ブレードについて鋭意研究を重ねた結果、電鋳ブレードの側面側で摺動性を維持するための十分なフッ素樹脂の含有量を維持し、電鋳ブレードの中心軸に沿った方向の中央部の強度を高めることで、摺動性を維持しながら、電鋳ブレードの強度を高めることに想到した。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］ 本発明の一態様に係る電鋳ブレードは、金属めっき相と、上記金属めっき相に分散し、上記金属めっき相よりも硬質の砥粒と、上記金属めっき相に分散し、フッ素樹脂を含有する粒状のフィラーと、を備える円環薄板状の電鋳ブレードであって、上記電鋳ブレードの中心軸に沿った方向の両端に配され、ビッカース硬さが３００ＨＶ以上４５０ＨＶ未満である一対の側面層と、一対の上記側面層の間で上記側面層のそれぞれに接して配され、ビッカース硬さが４５０ＨＶ以上５５０ＨＶ以下である中央層と、を備える。
［２］ 上記［１］に記載の電鋳ブレードは、上記側面層の上記フィラーの含有率が、上記側面層の体積に対して、１０体積％以上３０体積％以下であることが好ましい。
［３］ 上記［１］又は［２］に記載の電鋳ブレードは、上記側面層の上記中心軸に沿った方向の長さが、５μｍ以上４０μｍ以下であり、上記中央層の上記中心軸に沿った方向の長さが、１０μｍ以上１８０μｍ以下であることが好ましい。
［４］ 上記［１］～［３］のいずれか１項に記載の電鋳ブレードは、上記側面層における上記砥粒が、天然ダイヤモンドの粒子、合成ダイヤモンドの粒子、及び立方晶窒化ホウ素の粒子からなる群から選択される１種以上である超砥粒を含有し、上記側面層における上記超砥粒の集中度が２０以上６０以下であることが好ましい。

本発明の電鋳ブレードによれば、高品位な切断加工が可能である。

本発明の一実施形態に係る電鋳ブレードを示す側面図である。 図１のＡ－Ａ断面を示す断面図である。 図２のＢ部を拡大して示す模式図である。 本実施形態に係る電鋳ブレードの製造におけるめっき工程に用いられるめっき装置を示す側断面図である。

＜電鋳ブレード１＞
以下、本発明の一実施形態に係る電鋳ブレード１について、図１～３を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電鋳ブレード１を示す側面図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面を示す断面図である。図３は、図２のＢ部を拡大して示す模式図である。なお、図中の各構成要素の寸法、比率は、実際の各構成要素の寸法、比率を表すものではない。

（電鋳ブレード１の概略構成）
まず、本実施形態に係る電鋳ブレード１の概略構成を説明する。本実施形態に係る電鋳ブレード１は、図１に示すように、円環薄板状である。詳細には、電鋳ブレード１は、中心軸Ｏを軸として同心円状に外面１１及び内面１２を備えており、内面１２より内側において中心軸Ｏに沿う方向に貫通する貫通孔１３が形成されている。
ここで、本明細書においては、電鋳ブレード１の中心軸Ｏ方向に沿う方向を幅方向と呼称する。

電鋳ブレード１の厚さ（幅方向の長さ）は、特段制限されず、例えば、０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができるが、被加工材の加工領域の観点から、好ましくは、０．１２ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．１ｍｍ以下である。一方、電鋳ブレード１の厚さは、機械的強度の確保の観点から、好ましくは、０．０２ｍｍ以上であり、より好ましくは、０．０５ｍｍ以上である。

電鋳ブレード１の外径は、特段制限されず、例えば、５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。電鋳ブレード１の外径は、５８ｍｍ以上であってもよいし、６２ｍｍ以上であってもよいし、８０ｍｍ以上であってもよい。また、電鋳ブレード１の外径は、８０ｍｍ以下であってもよいし、６２ｍｍ以下であってもよいし、５８ｍｍ以下であってもよい。

電鋳ブレード１の内径は、特段制限されず、使用するフランジの径により選定することが出来る。

電鋳ブレード１は、図３に示すように、金属めっき相１０１と、金属めっき相１０１に分散し、金属めっき相１０１よりも硬質の材料からなる砥粒１０２と、金属めっき相１０１に分散し、フッ素樹脂を含有する粒状のフィラー１０３と、を備えている。本実施形態に係る電鋳ブレード１は、電鋳ブレード１の中心軸Ｏに沿った方向の両端に配され、ビッカース硬さが３００ＨＶ以上４５０ＨＶ未満である一対の側面層１５Ａ、１５Ｂと、一対の側面層１５Ａ、１５Ｂの間で側面層１５Ａ、１５Ｂのそれぞれに接して配され、ビッカース硬さが４５０ＨＶ以上５５０ＨＶ以下である中央層１６と、を備える。以下に、詳細に説明する。

（金属めっき相１０１）
金属めっき相１０１は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、又はＳｎを主成分とするめっき相である。金属めっき相１０１は、上記元素のみで形成されてもよいし、上記元素のいずれかにＰ、Ｗ、Ｍｏ又はＢ等、その他の元素を含んでいてもよい。金属めっき相１０１は、例えば、Ｂ（ホウ素）を含有し、残部がＮｉ及び不純物からなっていてもよい。金属めっき相１０１がＢを含有する場合、Ｂ含有量は、金属めっき相１０１の全体の質量に対して０．３質量％以上１．０質量％以下である。

（砥粒１０２）
砥粒１０２は、金属めっき相１０１に分散し、金属めっき相１０１よりも硬質の材料で構成される。砥粒１０２は、特段制限されず、例えば、天然ダイヤモンドの粒子、合成ダイヤモンドの粒子、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）の粒子、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）の粒子、もしくは、窒化ケイ素（ＳｉＣ）の粒子、又はこれらの粒子の混合物であってよい。砥粒１０２は、好ましくは、天然ダイヤモンドの粒子、合成ダイヤモンドの粒子、及び立方晶窒化ホウ素の粒子からなる群から選択される１種以上である超砥粒である。

砥粒１０２の平均粒径は、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。しかしながら、砥粒１０２の平均粒径は１００μｍ以上であってもよい。また、砥粒１０２の平均粒径は、例えば、１μｍ以下であってもよい。

砥粒１０２の平均粒径は、以下の方法で測定して算出される粒径を言う。すなわち、レーザー回折式粒度分布測定機により測定された平均粒径である。具体的には、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ社製レーザー回折・散乱式測定装置ＭＴ３３００ＥＸＩＩ－ＳＤＣを用い、サンプルを水（２５℃、ｐＨ７）に投入する、測定試料の透過性は透過とし、粒子屈折率は１．８１、形状は非球状とし測定された体積基準粒度分布での平均粒径を測定する。溶媒屈折率を１．３３３、測定時間を３０秒とし、２回測定した平均値を測定値とする。

なお、砥粒１０２を構成する各材料の粒子は、市販のものを用いることができ、実質的にそれぞれの成分を含有する粒子であるが、不純物としてのその他の成分を含んでいてもよい。

（フィラー１０３）
フィラー１０３は、粒状のフッ素樹脂であり、金属めっき相１０１中に分散している。フッ素樹脂は、電鋳ブレード１の摺動性を向上させる。フッ素樹脂は、好ましくは、ＰＴＦＥであることが好ましい。また、フィラー１０３は、実質的にフッ素樹脂からなるが、フィラー１０３の原料となるフッ素樹脂に含まれている不純物を含有していてもよい。

また、フィラー１０３の平均粒径は、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることができるが、砥粒１０２の平均粒径以下であることが好ましい。フィラー１０３の平均粒径が砥粒１０２の平均粒径以下であれば、砥粒１０２による優れた切れ味が維持されつつも、フィラー１０３による砥粒１０２の自生発刃作用が確実に得られて、より一層チッピングを抑制することができる。電鋳ブレード１の製造に用いる原料としての粒状のフッ素樹脂の平均粒径をフィラー１０３の平均粒径とし、フィラー１０３の平均粒径は、走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）観察により算出する。

（側面層１５Ａ、１５Ｂ）
［側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さ］
側面層１５Ａ、１５Ｂは、電鋳ブレード１の中心軸Ｏに沿った方向の両端に配され、ビッカース硬さが３００ＨＶ以上４５０ＨＶ未満の層である。側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さが３００ＨＶ以上である場合、電鋳ブレード１の機械的強度を確保することができる。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さは、３００ＨＶ以上である。側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さは、好ましくは、３３０ＨＶ以上であり、より好ましくは、３５０ＨＶ以上である。一方、側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さが４５０ＨＶ以上であると、フッ素樹脂を含有させたことによる摺動性の向上効果が小さくなり、チッピングが生じやすくなる。その結果、切断加工品位が低下する。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さは、４５０ＨＶ未満である。側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカースは、好ましくは、４３０ＨＶ以下であり、より好ましくは、４００ＨＶ以下である。

側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠し、試験力を０．３ｋｇｆ、試験力の保持時間を１０秒として測定される。側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さは、表面１４Ａ、１４Ｂのそれぞれにおける刃先側から１ｍｍの位置を５点測定し、その平均値を側面層１５Ａ、１５Ｂの各ビッカース硬さとする。

側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さは、金属めっき相１０１を構成する元素の種類もしくは組織の形態又はフィラー１０３の含有率により調整することができる。

［側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率］
本実施形態に係る電鋳ブレード１では、側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率が、側面層１５Ａ、１５Ｂそれぞれの体積に対して、１０体積％以上３０体積％以下であることが好ましい。側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率が、側面層１５Ａ、１５Ｂそれぞれの体積に対して、１０体積％以上であれば、当該フィラー１０３を共析させたことによる自生発刃作用が得られ易く、被加工材にチッピングが生じにくくなる。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率は、側面層１５Ａ、１５Ｂそれぞれの体積に対して、１０体積％以上であることが好ましい。側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率は、より好ましくは、側面層１５Ａ、１５Ｂそれぞれの体積に対して１７体積％以上である。一方、側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率が、側面層１５Ａ、１５Ｂそれぞれの体積に対して３０体積％以下であれば、側面層１５Ａ、１５Ｂの脆化が抑制され、側面層１５Ａ、１５Ｂの強度が一層確保される。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率は、より好ましくは、側面層１５Ａ、１５Ｂそれぞれの体積に対して２５体積％以下である。

側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率は、以下の方法で測定する。すなわち、Ｘ線回折法による元素分析からフィラー１０３の含有量を測定する。詳細には、リガク製全自動多目的水平型Ｘ線回折装置ＳｍａｒｔＬａｂを用い、管電圧４５ｋＶ、管電流２００ｍＡ、スキャン速度１０°／ｍｉｎ．の条件下でＸ線回折スペクトルを得る。Ｘ線回折スペクトルのうち、中央層１６を構成する各成分の最強強度のピークを用いてＲＩＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｒａｔｉｏ：参照強度比）法によってフィラー１０３の含有量を算出する。

［側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さ］
本実施形態に係る電鋳ブレード１では、側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さ（幅方向の長さ）が５μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さが５μｍ以上であれば、フィラー１０３による砥粒１０２の自生発刃作用が得られて、チッピングを抑制するという効果が得られる。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さは５μｍ以上である。側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さは、より好ましくは、１０μｍ以上である。また、側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さが４０μｍ以下であれば、切断時のブレード破損を抑制するという効果が得られる。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さは４０μｍ以下である。側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さは、より好ましくは、２０μｍ以下である。

側面層１５Ａ、１５Ｂの厚さは以下の方法で測定される。すなわち、電鋳ブレード１の断面を株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ－Ｄ５００にて観察し、中央層１６比較して砥粒１０２及びフィラー１０３が多く観察される領域を側面層１５Ａ、１５Ｂとする。金属光沢を有する領域を金属めっき相１０１と判断し、金属光沢を有しない領域が砥粒１０２又はフィラー１０３と判断する。

本実施形態に係る電鋳ブレード１が超砥粒を含有する場合、側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度は２０以上６０以下であることが好ましい。集中度とは、所定の体積に対する超砥粒の含有割合を示す指標であり、詳細には、側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度は、側面層１５Ａ、１５Ｂの体積の１／４に対する、側面層１５Ａ、１５Ｂに含まれる超砥粒の体積の割合である。例えば、側面層１５Ａ、１５Ｂに含まれる超砥粒の含有率が側面層１５Ａ、１５Ｂの体積に対して２５体積％である場合、側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度は１００である。

側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度が２０以上６０以下であれば、自生発刃作用を良好に促しつつも、電鋳ブレード１の機械的強度が向上し、電鋳ブレード１の摩耗の著しい進行をより一層抑制することができる。その結果、電鋳ブレード１の寿命を延ばすことができる。集中度が２０以上であれば、超砥粒を分散させたことによる電鋳ブレード１の機械的強度向上の効果がより一層確実に得られ、電鋳ブレード１の摩耗の進行を抑制することができる。また、側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度が２０以上であれば、超砥粒による被加工材を切断加工するための仕事量をより確実に確保することができ、切れ味を向上することができ、加工品位をより向上させることができる。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度は、好ましくは、２０以上である。側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度は、より好ましくは、３０以上である。一方、側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度が６０以下であれば、高い強度とともに高い自生発刃作用が維持され、チッピングをより一層抑制することができる。よって、側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度は、好ましくは６０以下である。側面層１５Ａ、１５Ｂの超砥粒の集中度は、より好ましくは、５０以下である。

側面層１５Ａ、１５Ｂの集中度は、以下の方法で測定する。すなわち、ＳＥＭを用いて１０００倍の倍率で電鋳ブレード１における側面層１５Ａ、１５Ｂの断面を観察し、得られたＳＥＭ像の画像解析により測定される電鋳ブレード１に対する砥粒１０２の面積の割合から算出する。

（中央層１６）
［中央層１６のビッカース硬さ］
中央層１６は、側面層１５Ａ、１５Ｂの間で、側面層１５Ａ、１５Ｂのそれぞれに接して配され、ビッカース硬さが４５０ＨＶ以上５５０ＨＶ以下の層である。本実施形態に係る電鋳ブレード１では、中央層１６のビッカース硬さが、側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さよりも大きい。

本実施形態に係る電鋳ブレード１では、中央層１６のビッカース硬さと、側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さとが互いに異なっており、中央層１６のビッカース硬さが側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さより高い。中央層１６のビッカース硬さが側面層１５Ａ、１５Ｂのビッカース硬さより高いため、本実施形態に係る電鋳ブレード１は、摺動性の確保を優先して電鋳ブレード全体のビッカース硬さを側面層のビッカース硬さとした電鋳ブレードと比較して強度が高い。また、本実施形態に係る電鋳ブレード１は、強度の確保を優先して電鋳ブレード全体のビッカース硬さを中央層のビッカース硬さとした電鋳ブレードと比較して、摺動性に優れる。

中央層１６のビッカース硬さが４５０ＨＶ以上である場合、電鋳ブレード１の機械的強度を確保することができる。よって、中央層１６のビッカース硬さは、４５０ＨＶ以上である。中央層１６のビッカース硬さは、好ましくは、４７０ＨＶ以上であり、より好ましくは、４９０ＨＶ以上である。一方、中央層１６のビッカース硬さが５５０ＨＶ以下であると、中央層１６と側面層１５Ａ、１５Ｂとの摩耗量に偏りが生じにくくなる、偏摩耗を抑制することが出来る。よって、中央層１６のビッカース硬さは、５５０ＨＶ以下である。中央層１６のビッカースは、好ましくは、５２０ＨＶ以下であり、より好ましくは、５００ＨＶ以下である。

ビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠し、試験力を０．３ｋｇｆ、試験力の保持時間を１０秒として測定される。中央層１６のビッカース硬さは、電鋳ブレード１を側面１４Ａ又は側面１４Ｂから幅方向に中央層１６の位置まで研磨又はエッチングして得られる面において、刃先側から１ｍｍの位置を５点測定し、その平均値を中央層１６のビッカース硬さとする。

中央層１６のビッカース硬さは、側面層１５Ａ、１５Ｂと同様に、金属めっき相１０１を構成する元素の種類もしくは組織の形態又はフィラー１０３の含有率により調整することができる。よって、例えば、中央層１６のフィラー１０３の含有率を側面層１５Ａ、１５Ｂのフィラー１０３の含有率より小さくすれば、中央層１６のビッカース硬さを高めることができる。また、ビッカース硬さの制御のために、側面層１５Ａ、１５Ｂの金属めっき相１０１の成分と、中央層１６の金属めっき相１０１の成分とを互いに異ならせてもよい。

［中央層１６のフィラー１０３の含有率］
本実施形態に係る電鋳ブレード１では、中央層１６のフィラー１０３の含有率が、中央層１６の体積に対して、５体積％以上１０体積％以下であることが好ましい。中央層１６のフィラー１０３の含有率が、中央層１６の体積に対して、５体積％以上であれば、電鋳ブレード１の機械的強度を確保することができる。よって、中央層１６のフィラー１０３の含有率は、中央層１６の体積に対して、５体積％以上であることが好ましい。中央層１６のフィラー１０３の含有率は、より好ましくは、中央層１６の体積に対して７体積％以上である。一方、中央層１６のフィラー１０３の含有率が、中央層１６の体積に対して１０体積％以下であれば、中央層１６と側面層１５Ａ、１５Ｂとの摩耗量に偏りが生じにくくなり、偏摩耗を抑制することが出来る。中央層１６のフィラー１０３の含有率は、より好ましくは、中央層１６の体積に対して８体積％以下である。

中央層１６のフィラー１０３の含有率は、以下の方法で測定する。すなわち、電鋳ブレード１を側面１４Ａ又は側面１４Ｂから幅方向に中央層１６の位置まで研磨又はエッチングして得られる面において、Ｘ線回折法による元素分析からフィラー１０３の含有量を測定する。詳細には、株式会社リガク製全自動多目的水平型Ｘ線回折装置ＳｍａｒｔＬａｂを用い、管電圧４５ｋＶ、管電流２００ｍＡ、スキャン速度１０°／ｍｉｎ．の条件下でＸ線回折スペクトルを得る。Ｘ線回折スペクトルのうち、中央層１６を構成する各成分の最強強度のピークを用いてＲＩＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｒａｔｉｏ：参照強度比）法によってフィラー１０３の含有量を算出する。

［中央層１６の厚さ］
本実施形態に係る電鋳ブレード１では、中央層１６の厚さが１０μｍ以上１８０μｍ以下であることが好ましい。中央層１６の厚さが１０μｍ以上であれば、電鋳ブレード１の機械的強度を確保することができる。よって、中央層１６の厚さは１０μｍ以上である。中央層１６の厚さは、より好ましくは、５０μｍ以上である。中央層１６の厚さが１８０μｍ以下であれば、中央層１６と側面層１５Ａ、１５Ｂとの摩耗量に偏りが生じにくくなり、偏摩耗を抑制することが出来る。よって、中央層１６の厚さは１８０μｍ以下である。中央層１６の厚さは、より好ましくは、１００μｍ以下である。

中央層１６の厚さは以下の方法で測定される。すなわち、電鋳ブレード１の断面を株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ－Ｄ５００にて観察し、側面層１５Ａ、１５Ｂと比較して砥粒１０２及びフィラー１０３が多く観察される領域を中央層１６とする。

中央層１６が超砥粒を含有する場合、中央層１６の超砥粒の集中度は、特段制限されず、例えば、８０以上であってもよいし、１２０以上であってもよい。また、中央層１６の超砥粒の集中度は、４０以下であってもよいし、２０以下であってもよい。

中央層１６の超砥粒の集中度は、以下の方法で測定する。すなわち、電鋳ブレード１を側面１４Ａ又は側面１４Ｂから幅方向に中央層１６の位置まで研磨又はエッチングして得られる面において、ＳＥＭ像の画像解析により測定される中央層１６に対する砥粒１０２の面積の割合から算出する。

ここまで、本実施形態に係る電鋳ブレード１を詳細に説明した。本実施形態に係る電鋳ブレード１では、外面１１が切れ刃として機能する。詳細には、貫通孔１３にフランジ（図示せず）を介して加工装置のスピンドルが挿入されて、電鋳ブレード１がスピンドルに固定される。スピンドルが中心軸Ｏ周りに回転し、回転する電鋳ブレード１の外面１１が被加工材に接触することで被加工材を切断加工することになる。また、本実施形態に係る電鋳ブレード１が、電鋳の際の台金に固着されたハブ付きブレードとされる場合は、この台金を介して電鋳ブレード１がスピンドルに固定され、スピンドルが中心軸Ｏ周りに回転し、回転する電鋳ブレード１の外面１１が被加工材に接触することで被加工材を切断加工することになる。

本実施形態に係る電鋳ブレード１は、例えば、ガラス、石英、セラミックス等の高脆材料を含有する電子部品材料等の被加工材を精密に切断加工するのに適している。なお、被加工材は、上記高脆材料を含有する電子部品材料に限らず、上記以外の材料であってもよい。

このように、本実施形態の電鋳ブレード１では、フッ素樹脂による優れた摺動性を有しつつ、中央層１６の高い強度により電鋳ブレード１の機械的強度が確保される。そのため、被加工材を加工する際の電鋳ブレード１の蛇行が抑制される。その結果、加工品位を向上させることができる。

＜電鋳ブレード１の製造方法＞
続いて、本実施形態に係る電鋳ブレードの製造方法の一例を説明する。以下に説明する本実施形態に係る電鋳ブレード１の製造方法は、あくまでも一例であり、下記以外の方法で製造された電鋳ブレードであっても、製造された電鋳ブレードが上記特徴を備えていれば、その電鋳ブレードは本発明に係る電鋳ブレードである。

本実施形態の電鋳ブレード１の製造方法は、めっき工程と、エッチング工程と、内外径加工工程を含む。

まず、図４を参照して、めっき工程を説明する。図４は、本実施形態に係る電鋳ブレード１の製造におけるめっき工程に用いられるめっき装置２０を示す側断面図である。めっき装置２０は、めっき槽２１と、めっき浴（めっき液）２２と、回転シャフト２３と、陰極２４と、陽極２５と、を備える。

めっき槽２１は、有底筒状である。めっき液２２は、めっき槽２１に貯留される。回転シャフト２３は、鉛直方向に延びており、その中心軸回りに回転する。陰極２４は、水平方向に拡がる円板状であり、回転シャフト２３の下端部に固定され、めっき液２２中に浸漬される。陰極２４は、その表面２４ａに金属めっき相１０１が析出する台金である。陽極２５は、水平方向に拡がる円環板状である。陽極２５は、陰極２４の上側に、陰極２４との間に間隔をあけて対向配置され、めっき液２２中に浸漬される。

めっき工程では、回転シャフト２３及び陰極２４を回転シャフト２３の中心軸周りに回転させて、めっき液２２を攪拌させながら陰極２４と陽極２５の間に電圧を印加することにより、陰極２４の表面２４ａ上に金属めっき相１０１を形成する。金属めっき相１０１は、砥粒１０２及びフィラー１０３を取り込みつつ陰極２４の表面２４ａに析出する。以下では、砥粒１０２及びフィラー１０３が取り込まれた金属めっき相１０１を単に金属めっき相１０１と呼称する。

本実施形態に係る電鋳ブレード１の製造においては、めっき液２２の組成又は回転シャフト２３の回転速度を変更して、製造される電鋳ブレード１の側面層１５Ａ、１５Ｂ及び中央層１６のビッカース硬さを制御する。

めっき液２２の組成を変更して製造される電鋳ブレード１の側面層１５Ａ、１５Ｂ及び中央層１６のビッカース硬さの制御は、例えば、以下の手順で行う。まず、回転シャフト２３の回転により回転している陰極２４と陽極２５との間に電圧を印加し、陰極２４の表面２４ａに形成される金属めっき相１０１の厚さが所定の厚さになったときに、電圧の印加及び回転シャフト２３の回転を停止する。次いで、めっき槽２１内のめっき液２２を、フィラー１０３の含有量が多いめっき液２２に交換する。続いて、回転シャフト２３を回転させ、表面２４ａに所定の厚さの金属めっき相１０１が電着した陰極２４と陽極２５との間に電圧を印加し、所定の厚さの金属めっき相１０１上に更に金属めっき相１０１を所定の厚さになるまで形成させる。その後、更に、電圧の印加及び回転シャフト２３の回転を停止し、めっき槽２１内のめっき液２２を、フィラー１０３の含有量が少ないめっき液２２に交換し、回転シャフト２３の回転及び電圧の印加を行い、更に金属めっき相１０１を所定の厚さになるまで形成させる。以上により、電鋳ブレード１の側面層１５Ａ、１５Ｂ及び中央層１６に相当する層が形成される。以下では、これを中間材と呼称する。

また、回転シャフト２３の回転速度を変更して製造される電鋳ブレード１の側面層１５Ａ、１５Ｂ及び中央層１６のビッカース硬さの制御は、例えば、以下の手順で行う。まず、回転シャフト２３の回転により回転している陰極２４と陽極２５との間に電圧を印加する。陰極２４の表面２４ａに形成される金属めっき相１０１の厚さが所定の厚さになったときに、回転シャフト２３の回転速度を小さくする。回転速度を小さくすることで、金属めっき相１０１に取り込まれる砥粒１０２及びフィラー１０３の量が減少する。回転速度を小さくした状態で、更に金属めっき相１０１を所定の厚さになるまで形成させる。その後、回転シャフト２３の回転速度を大きくし、更に金属めっき相１０１を形成させる。以上により、電鋳ブレード１の側面層１５Ａ、１５Ｂ及び中央層１６に相当する層が形成され、中間材が製造される。

なお、電鋳ブレード１を後述するハブ付きブレードとする場合には、陰極２４となる台金の所定領域にマスキングを施し、マスキングした所定領域以外の部位に金属めっき相１０１を析出させればよい。

エッチング工程では、陰極２４から剥離した中間材の側面のうち、少なくとも陰極２４の表面２４ａと接触していた側面にエッチング処理を施して、当該側面に砥粒を突出させる。エッチング処理は、例えば、硝酸をエッチャントとして用いればよい。

内外径調整工程では、エッチング工程後の中間材の内径及び外径を所定の寸法となるように公知の方法で加工する。
ここまで、本実施形態に係る電鋳ブレード１の製造方法の一例を説明した。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。

まず、めっき液にスルファミン酸浴を用い、砥粒及びフィラーを分散させた。砥粒には平均粒径１０μｍの合成ダイヤモンドを用いたフィラーに用いたＰＴＦＥは、上村工業株式会社製ＰＴＦＥ（製品名メタフロン、型番ＦＫＹ－２－Ａ、平均粒径０．２μｍ）であった。めっき液の温度は５０℃とした。砥粒及びフィラーが分散しためっき液中に陰極となる円形環状の台金、及び陽極を浸漬し、陰極と陽極との間に電圧を印加した。このときの電流密度は５Ａ／ｃｍ^３とし、電圧の印加時間は８０分とした。その後、上記のとおり、回転シャフトの回転速度を制御して、中間材を製造した。台金から剥離した中間材の両側面が、硝酸をエッチャントとして用いてエッチングされた。その後、エッチング工程後の中間材の内径及び外径を機械加工により調整した。内径及び外径が調整された中間材は、表１に示す時効処理温度及び時効時間で加熱処理された。上記により、外径５５ｍｍ、内径（取り付け孔の直径）４０ｍｍ、厚さｔ０．０８ｍｍの電鋳ブレードが製造された。

製造された各電鋳ブレードの側面層の厚さ及び中央層の厚さは、以下の方法で測定された。すなわち、電鋳ブレードの断面を株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ－Ｄ５００にて観察し、中央層比較して砥粒及びフィラーが多く観察される領域を側面層とし、側面層と比較して砥粒及びフィラーが多く観察される領域を中央層とした。金属光沢を有する領域を金属めっき相と判断し、金属光沢を有しない領域が砥粒又はフィラーと判断した。

製造された各電鋳ブレードにおける側面層のビッカース硬さ及び中央層のビッカース硬さは以下の方法で測定された。すなわち、側面層のビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠し、試験力を０．３ｋｇｆ、試験力の保持時間を１０秒とした。側面層のビッカース硬さは、表面のそれぞれにおける刃先側から１ｍｍの位置を５点測定し、その平均値を側面層の各ビッカース硬さとした。中央層のビッカース硬さは、電鋳ブレードを側面又は側面から幅方向に中央層の位置まで研磨又はエッチングして得られる面において、上記方法で刃先側から１ｍｍの位置を５点測定し、その平均値を中央層のビッカース硬さとした。

製造された各電鋳ブレードにおける側面層の超砥粒の集中度及び中央層の超砥粒の集中度は以下の方法で測定された。すなわち、ＳＥＭを用いて１０００倍の倍率で電鋳ブレードにおける側面層の断面を観察し、得られたＳＥＭ像の画像解析により測定される電鋳ブレードに対する砥粒の面積の割合から算出した。

製造された各電鋳ブレードにおける側面層のフィラーの含有率及び中央層のフィラーの含有率は以下の方法で測定された。すなわち、リガク製全自動多目的水平型Ｘ線回折装置ＳｍａｒｔＬａｂを用い、管電圧４５ｋＶ、管電流２００ｍＡ、スキャン速度１０°／ｍｉｎ．の条件下でＸ線回折スペクトルを得た。Ｘ線回折スペクトルのうち、中央層を構成する各成分の最強強度のピークを用いてＲＩＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｒａｔｉｏ：参照強度比）法によってフィラーの含有量を算出した。

フランジを介して各電鋳ブレードを切断装置に装着し、被加工材を２ｍ切断したときの切断面のチッピングの最大値を測定した。被加工材には、直径１５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラスを用いた。フランジ径は４９．６ｍｍであり、電鋳ブレードの回転速度は１５，０００ｍｉｎ^－１、電鋳ブレードの送り速度は、５ｍｍ／秒であった。

チッピングの最大値を加工品位の指標とした。チッピングの最大値は、加工によって、カーフ端面から切り欠かれたチッピングのうち、最も大きい切り欠き量を測定した。このようにして測定されたチッピングの最大値が５０μｍ以下である場合、加工性を良好（〇）とし、蛇行量の最大値が５０μｍ超である場合、又は、電鋳ブレードが破損した場合、加工性を不良（×）と判断した。結果を表１に示す。

表１に示すように、電鋳ブレードが、ビッカース硬さが３００ＨＶ以上４５０ＨＶ未満である一対の側面層と、一対の側面層の間で側面層のそれぞれに接して配され、ビッカース硬さが４５０ＨＶ以上５５０ＨＶ以下である中央層と、を備える場合に、加工性が良好であった。

１ 電鋳ブレード
１１ 外面
１２ 内面
１３ 貫通孔
１４Ａ、１４Ｂ 側面
１５Ａ、１５Ｂ 側面層
１６ 中央層
２０ めっき装置
２１ めっき槽
２２ めっき液
２３ 回転シャフト
２４ 陰極
２５ 陽極
１０１ 金属めっき相
１０２ 砥粒
１０３ フィラー

Claims (4)

1. 金属めっき相と、前記金属めっき相に分散し、前記金属めっき相よりも硬質の砥粒と、前記金属めっき相に分散し、フッ素樹脂を含有する粒状のフィラーと、を備える円環薄板状の電鋳ブレードであって、
   前記電鋳ブレードの中心軸に沿った方向の両端に配され、ビッカース硬さが３００ＨＶ以上４５０ＨＶ未満である一対の側面層と、
   一対の前記側面層の間で前記側面層のそれぞれに接して配され、ビッカース硬さが４５０ＨＶ以上５５０ＨＶ以下である中央層と、を備える、電鋳ブレード。
2. 前記側面層の前記フィラーの含有率が、前記側面層の体積に対して、１０体積％以上３０体積％以下である、請求項１に記載の電鋳ブレード。
3. 前記側面層の前記中心軸に沿った方向の長さが、５μｍ以上４０μｍ以下であり、
   前記中央層の前記中心軸に沿った方向の長さが、１０μｍ以上１８０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の電鋳ブレード。
4. 前記側面層における前記砥粒が、天然ダイヤモンドの粒子、合成ダイヤモンドの粒子、及び立方晶窒化ホウ素の粒子からなる群から選択される１種以上である超砥粒を含有し、
   前記側面層における前記超砥粒の集中度が２０以上６０以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の電鋳ブレード。

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