JP2652190B2 - 研磨材粒子およびその製造法 - Google Patents

研磨材粒子およびその製造法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、表面特性を改良した新規な研磨材粒子に関
する。さらに詳しくは表面にSiOx(但し、2≧x>0)
の薄膜で被覆された研磨材粒子に関し、種々の結合剤と
の親和性が高く、かつ電気絶縁性に優れているため電着
砥石に使用するには特に好適な研磨材粒子に関する。
[従来の技術] 物質のカタサの大きい鉱物を利用して、ものを削りま
たは摩耗させる作業をするための材料として研磨材があ
り、初めの内は天然品を利用していたが、最近はこのカ
タサを求めてその大部分が人工の物質を利用する様にな
って来た。(本願においては研削の研磨の両者を研磨と
称す。)この開発された物質中には天然品を高純度にし
たもの或は天然にない立方晶形窒素硼素(以下CBNと称
す。)など優れたカタサ、靭性を有する研磨材が提供さ
れる様になった。
しかし粒子がいかに優れていても、粒子を結合して製
造される研磨工具の品質は、達成される結合強度に大部
分依存する。つまり研磨粒子の卓越性が研磨工具に発現
するには、粒子が適所に強固に保持されることがきわめ
て重要であり、これは当然高い結合強度が要求される。
事実、研磨粒子が固く、したがって耐久性があればある
ほど結合強度への要求は大となる。つまり極度の硬さが
存在する際には、粒子は破砕または摩耗する傾向をほと
んどもたないので、研削の間の苛酷な力の下でその結合
から引き離れる傾向が大となるからである。したがって
研磨材粒子は、硬さの最大利益を達成させようとする際
には粒子と結合剤間の結合強度を高度に要求する。
このため、例えばCBNについていえば、その結合剤と
の親和性を改善する目的で、先ず砥粒を空気中で775℃
の条件で熱処理して表面にB2O3膜をつくり、さらにオル
ガノシリコン化合物溶液に浸してから約500℃で加熱し
て表面にほうけい酸被膜をつくる方法(特公昭48−2358
9)がある。
また、金属硼素を含有するため電気絶縁性が低下した
立方晶窒化硼素砥粒を酸処理して表面の硼素を除去し、
絶縁性を付与する方法(特開昭57−149811)が知られて
いる。また、光硬化性樹脂による研磨材粒子をコートす
る方法(USP3,408,172)も提案されている。
[発明が解決しようとする課題] 前述の特公昭48−23589の発明は、CBN以外の砥粒につ
いては応用できず、また砥粒を二回熱処理することは砥
粒強度の低下を来し、経済的観点からも好ましくない。
さらに砥粒の電気絶縁性を問題とする場合には十分な絶
縁性のある膜とはいえない。
特開昭57−149811についても、適用が酸可溶成分が含
有されている砥粒に限定され、更に可溶成分が多い場合
には砥粒の強度を低下させ、電着砥石を製作するような
場合においては溶出空隙に電界液が浸入し、絶縁効果を
低下させる危険がある。
USP3,408,172においてはその適用が樹脂結合剤を用い
た工具に限定されるなど問題点がある。
したがって、これらの問題点のない、研磨材粒子の種
類および結合剤の種類に制限を受けない研磨材粒子の製
造法ならびに全ての結合剤に適応出来る研磨材粒子の開
発が望まれていた。
[課題を解決するための手段] 本発明は、 表面にSiOx(但し、2≧x>0)の蒸着された薄膜を
有する研磨材(SiCを除く)粒子、 Si粉末とSiO2粉末との混合粉末を蒸発源として研磨材
(SiCを除く)粒子表面にSiOx(ただし2≧x>0)の
薄膜の真空蒸着を施す研磨材(SiCを除く)粒子の製造
法、及び Si粉末とSiO2粉末との混合粉末を蒸発源として研磨剤
(SiCを除く)粒子表面にSiO2(ただし2≧x>0)の
薄膜の真空蒸着を施し、ついで酸化性雰囲気中で900〜1
100℃で加熱処理する電気絶縁性の高い研磨材(SiCを除
く)粒子の製造法を開発することにより上記の課題を解
決した。
研削砥石を製造する場合、研磨材粒子(砥粒)および
結合剤の組み合わせでいくつかに分類されている。
結合剤の面からの分類では、ビトリファイド砥石、シ
リケート砥石、エラスチック砥石、特殊砥石などと分類
されている。この中に、ビトリファイド砥石は、無材質
材料の溶化の過程を経ることにより、あるいはガラスに
より砥粒間を結合したものであるので主成分がSiO2とな
っており、当然SiO2被覆の砥粒とは親和性は良い。
シリケート砥石は、ケイ酸ソーダを主剤とし、変質剤
その他を加えて砥粒間を結合したものであり、当然SiO2
被覆砥粒との親和性は良い。
次のエラスチック砥石は、ゴム、シェラック、ベーク
ライトその他の合成樹脂等を結合剤とした砥石であり、
SiO2はこれら合成樹脂等とは親和性がよく、耐衝撃性、
引張り強さ、耐熱性などを向上させるための充填剤とし
ても用いられている程である。
これ以外に特殊な砥石として、ダイヤモンド、CBN砥
石などの超硬材料を研磨材粒子とし、金属、あるいは金
属を含む結合剤、あるいは炭化物、窒化物、硼化物など
硬質の耐熱性物質を結合剤とした焼結体砥石がある。こ
れらの砥石に使用される砥粒は当然表面処理をしたもの
が数多く提案されている。
特にダイヤモンド、CBNなどの超硬材の砥粒の単層を
台金に接着した電着砥石は、砥粒が単層ではあるが、よ
く固定され砥粒の突き出しが良好であるため切れ味が優
れている上、複雑な形状、微小な形状の砥石に用いられ
ている。この場合の砥粒は電導性がないないことが要求
される。
この点に関してもシリカは十分な電気絶縁性(>1015
Ω・cm)を有し、かつ絶縁耐圧性(>107V/cm)も高い
ので、薄膜となっても絶縁性の面からは心配なく用いる
ことが出来る(セラミックス20[4],285(1985)およ
び日本化学会編化学便覧P.1000(1986.丸善))。
シリカの低次酸化物に関するデータは少ないが、SiO2
に関しては吉木文平著 鉱物工学P.152(1967,技報堂)
およびサムソノフ監修 最終酸化物便覧(1977.日ソ通
信社)に二三のデータが記載されている。
それらによれば、SiOは蒸気圧が高く(1345゜Kで0.5
〜4Pa)、電気絶縁性があり、ガラス、プラスチック等
の表面に金属を被覆する時、固着を助ける中間膜として
応用できるとされる。SiO以外の低次酸化物については
B.C.Weber等(JACS37[6].267(1954))が若干触れ
ているが、SiO2,SiOおよびSiの性質から類推されよう。
以上の知見に基づき本発明者は、研磨材粒子表面にSi
Ox(2≧x>0)をコーティングすれば当発明の目的が
達せられると考えた。その手段についてはCVD法は使用
ガスの流量制御や廃ガス処理のわずらわしさがあるため
真空蒸着法を選んだ。SiOx(2≧x>0)膜を蒸着によ
ってつくる場合の蒸発源につき検討すると、まずSiの蒸
気圧は温度1345゜Kに置いて3.65×10-4Torr(和田正信
監修 電子材料ハンドブック、1970朝倉書店P.133の式
より計算)であり、SiOについては前述の値を換算して
3.5×10-3〜2.96×10-2Torr、SiO2は800〜1800゜Kで2.3
×10-25〜1.22×10-5Torr(出典はSiOに同じ)でSiOが
格段に有利であることが分かる。そこでSiとSiO2との各
種モル比の粉末混合物につきプレスして圧粉体として蒸
発源に用いたところ、短時間で良好な蒸着膜が得られる
ことがわかり、特にSiとSiO2のモル比が1:1のとき蒸発
が短時間で完了した。すなわち、SiまたSiO2単独では十
分な蒸気圧が得難いのに、この両者の粉末を混合して加
熱すると、より蒸気圧の高いSiOとなって蒸発が行なわ
れているものと推定できる。
蒸発源の温度は、あまり厳密に調節は要しないが、経
済的な見地から1500〜2000℃程度が選ばれる。また、蒸
着部は常温〜500℃位であれば充分である。
上記方法によって得られる皮膜の組成は、蒸発源のSi
とSiO2の組成とは必ずしも一致しないが、1:1の混合粉
末の場合は皮膜は主としてSiOが主体となる様である。
このように被覆された砥粒を電着砥石の原料とする場
合、あるいはSiO2皮膜が欲しい場合には酸化性雰囲気、
例えば空気中で900〜1100℃、30分位の後処理(酸化)
をすることが望ましい。
蒸発源のSiとSiO2の混合割合は厳密さはないが、単体
でなければそれなりの効果があるが1:1くらいが一番都
合が良いと考えられる。
対象となる研磨材は常識的に特に制限はないが、CB
N、ダイヤモンド、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニ
ア、硼化ケイ素などをあげることが出来る。この中でも
CBNは、真空蒸着後加熱処理し、電気絶縁性を高めて、
電着砥石に使用する場合に特に優れた効果を発揮する。
粒度も砥石、研磨布等に使用する砥粒であれば特に制
限はない。
このようにして第一次的に被覆された皮膜は、SiOx
して表現してきたが、Si,SiOおよびSiO2またはこれらの
混合物であり、このまま電着砥石に使用せず、絶縁性の
低いSiをSiO2とする後処理をして製品とする方が良い。
蒸発源のSiとSiO2の粉末は固体間反応と想像されるの
で、出来るでけ細かい粉末を加圧して圧粉体として使用
することが取り扱いにも便利であり、また反応もうまく
いくものと考えられる。
[作用] ケイ素あるいはケイ素の酸化物皮膜を蒸着によって得
ることは一般には困難である。この理由は前述の如く、
SiO2やSiの蒸気圧が低いためであるが、本発明において
はこれをSiO2とSiとの反応により高い蒸気圧を有するSi
Oxとし、これを利用することにより達成した。
つまり、SiとSiO2とを共に数ミクロンの粉末として混
合し、ついで圧粉体とし、これをタングステンあるいは
タンタル等で作った加熱用バスケットへいれ抵抗加熱す
ることにより SiO2+Si→2SiO なる反応を行なわせ、発生したSiOガスを研磨材粒子に
蒸着させる。また、この粉末混合物の比がSi過剰側にな
っていればSiも蒸着されるが、後の加熱処理を行なうこ
とによりSiOx(但し、2≧x>0)組成の酸化物とする
ことも可能である。このような蒸着膜を有する研磨材粒
子が砥石等としての特性を向上させる理由は、前述の如
くSiOx薄膜と結合剤との親和性が高いことによるものと
思われる。
[実施例] 実施例1 粒度#80の黒色炭化ケイ素質研削材(C#80と略記)
0.2gをMo板上に広げ、このMo板上約50mm上方にタングス
テンバスケットをセットして表1に示す各蒸発源を約10
0mgバスケットに充填して10-4〜10-5Torrの真空下、約1
750℃で通常の方法で真空蒸着操作を行なった。
1回の操作は表1の如く約1〜3分で、この操作を各
蒸発源に対し4回繰り返した、また、操作が1回終了す
るごとにMo板上のC#80は薬包紙上に回収して再び広げ
直した。
蒸着が終了した試料につき必要な後処理を加えた後、
10mmφ×10mmの黄銅製の栓をした30・OD×10・ID×20mm
の硬質ゴム容器に充填し、栓と同じ材質およびサイズの
プランジャーを装入し、50Vの電圧を印加して絶縁抵抗
を測定した。
結果を表1に示す。結果は比較のため、試料長と断面
積とについて補正した固有抵抗(Ω・cm)で示す。
表1からSiO2とSiとの混合圧粉体が蒸着時間と絶縁抵
抗に関して優れていることが分かるが、これは他の蒸発
源が1回の蒸発操作で残存しているのに対し、この蒸発
源がほとんどなくなっていることからも明らかである。
なお蒸着後の後処理は被覆の酸化度を調節するのが目
的であるが900℃未満では効果がなく1100℃以上では被
覆の強度を下げるので900〜1100℃が好ましい。
また、蒸発源として圧粉体を用いる効果はその原料粉
末の粒度のほぼ2乗に反比例する。
実施例2 ボロンを過剰に含む立方晶窒化硼素砥粒(#80)0.6g
に対し上記と同じSiO2とSiとの等モル混合物圧粉体を蒸
発源として実験例1と同様にして蒸着を行ない、その0.
2gにつき上記と同様にして比抵抗を測定した結果を表2
に示す。
表の如く電気比抵抗の変化から良好な皮膜が生じてい
ることが明らかである。
4回蒸着済砥粒を空気中で900℃、30分加熱処理をし
たところ、8回蒸着済砥粒より高い比抵抗が得られた。
[効果] 一般に研磨材粒子は、結合剤を加えて研削砥石や研磨
布等として用いられるため、その表面の結合剤との親和
性の改善のために研磨布用砥粒では酸化鉄をコートする
など数多くの提案がある。また研削熱を逃がす目的で砥
粒表面にニッケルをコートすることも行なわれている。
一方、電着砥石を製造する場合においては、砥粒の電
気絶縁性が欠如していると砥粒表面においてニッケルイ
オンの放電が生じる結果、砥粒がニッケル中に埋没し、
粒子の露出した砥石が作れないので、研磨材粒子は十分
な電気絶縁性が必要である。
以上の二点、つまり結合剤との親和性および電気絶縁
性につき本発明によるSiOχ(但し、2≧χ>0)を被
覆した研磨材粒子は両者の特性を備えていることは前述
の説明および実施例により明白である。
また、炭化ケイ素砥粒の場合には、バリスター、アレ
スター等への応用も可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 14/24 C23C 14/24 E

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面にSiOx(但し、2≧x>0)の蒸着さ
    れた薄膜を有する研磨材SiCを除く)粒子。
  2. 【請求項2】Si粉末とSiO2粉末との混合粉末を蒸発源と
    して研磨材(SiCを除く)粒子表面にSiOx(ただし2≧
    x>0)の薄膜の真空蒸着を施すことを特徴とする研磨
    材(SiCを除く)粒子の製造法。
  3. 【請求項3】Si粉末とSiO2粉末との混合粉末を蒸発源と
    して研磨材(SiCを除く)粒子表面にSiO2(ただし2≧
    x>0)の薄膜の真空蒸着を施し、ついで酸化性雰囲気
    中で900〜1100℃で加熱処理することを特徴とする電気
    絶縁性の高い研磨材(SiCを除く)粒子の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60177870A (ja) * 1984-02-22 1985-09-11 Showa Denko Kk 磁性研磨材
JPS6151444A (ja) * 1984-08-17 1986-03-13 Tokyo Koku Keiki Kk 印刷機の二枚差検出装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60177870A (ja) * 1984-02-22 1985-09-11 Showa Denko Kk 磁性研磨材
JPS6151444A (ja) * 1984-08-17 1986-03-13 Tokyo Koku Keiki Kk 印刷機の二枚差検出装置

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