JP3513547B2

JP3513547B2 - 単結晶ダイヤモンド又はダイヤモンド焼結体研磨用砥石及び同研磨方法

Info

Publication number: JP3513547B2
Application number: JP32052399A
Authority: JP
Inventors: 利彦阿部; 等橋本; 修一武田
Original assignee: Applied Diamond Inc; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Applied Diamond Inc; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: JP2001139936A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド単結
晶、ダイヤモンド焼結体等の、ダイヤモンドそれ自体又
はダイヤモンドを含む材料をクラックや破壊を生ずるこ
となく効率良く研磨するための単結晶ダイヤモンド又は
ダイヤモンド焼結体（なお、以下の記載については、特
に説明しない限り「単結晶ダイヤモンド又はダイヤモン
ド焼結体」を総称して「ダイヤモンド」と記載する。）
研磨用砥石及びダイヤモンド研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、天然及び人工単結晶ダイヤモンド
（超高圧合成等による）は、砥石のドレッサー、刃物、
ダイス、ヒートシンク、Ｘ線窓等、各種の工業部材又は
宝飾用品として使用されているが、最終的にそれぞれの
用途に適用できる形状に仕上げる必要がある。また、ダ
イヤモンドを利用したダイヤモンド焼結体は、その特性
を利用して、自動車用エンジン部材等の高速精密研削又
は研磨、超硬合金の精密研削又は研磨用工具、切削又は
切断用刃物、耐磨耗機構用部品、通信機器用ヒートシン
クあるいはパッケージ等に普及しつつある。

【０００３】ダイヤモンドは、それ自体が他の金属やセ
ラミック等硬質材料の研磨あるいは宝石類の微細研磨に
使用される程に、極めて硬い物質なので、ダイヤモンド
を研磨することが難しいことは、誰でも容易に理解でき
る。このようなダイヤモンド又はダイヤモンドを含有す
る材料を研磨する方法として、強靭鋳鉄板を高速回転さ
せながらダイヤモンド粉を介在させ、共擦り（共削り）
しながらダイヤモンドを研磨するスカイフ法が挙げられ
る。この方法は、宝石のダイヤモンド研磨に用いられて
きた手法であるが、人工ダイヤモンドを研磨する方法と
しては極めて加工能率が低く、残念ながら殆ど役に立た
ない。

【０００４】特に、上記ダイヤモンド単結晶は、結晶面
あるいは結晶方位により、硬さの変化が著しく、現状で
加工できる面は（１００）面や（１１０）面等に限定さ
れ、硬さや熱伝導性等に最も優れている（１１１）面の
研磨加工は、極めて困難であり、事実上不可能と言われ
ている。このようなことから、ダイヤモンド単結晶の研
磨加工に際しては研磨可能な面を中心に、これらの結晶
面や結晶方位を調べつつ研磨する高い熟練技術が必要と
されており、ダイヤモンドの研磨加工を複雑かつコスト
高にしていた。

【０００５】また、ダイヤモンド焼結体の研磨では、後
述するようなダイヤモンド砥石（共ずり）による研磨方
法では、ダイヤモンドと結合剤あるいはダイヤモンド相
互の粒界面における硬さの差により、大きな段差（数μ
ｍ程度）が生じ易く、上記のような加工具として使用す
る場合にはこのような段差に起因する転写の問題、そし
て耐磨耗性機構部品として使用する場合には摩擦特性が
低下するという問題があり、また焼結体中のダイヤモン
ド自体も損傷するという問題が発生した。

【０００６】しかしながら、現状では研磨用材料として
ダイヤモンド（共擦り）以外にないと考えるのが普通で
あり、このために共擦り用のダイヤモンド砥粒を各種の
結合材に埋め込んだ研磨用砥石が考えられている。この
ような砥石例として、フェノール樹脂を用いたレジンボ
ンド砥石、メタルボンド砥石、長石・石英を用いたビト
リファイドボンド砥石、電着砥石などが挙げられる。

【０００７】これらの手法の基本は、被研磨体であるダ
イヤモンドの表面をダイヤモンド砥粒で引掻いて磨くと
いうことであり、砥石に含まれるダイヤモンド砥粒の耐
摩耗性、ダイヤモンド砥粒の数が加工能率を決めるポイ
ントになり、またダイヤモンドの支持体となる各種ボン
ド材が研磨の支障にならず、さらにダイヤモンド砥粒が
摩耗の度に常に新しく研磨面に表出してこなければなら
ない。

【０００８】この手法の一つとして、鉄等の砥石ボンド
材をダイヤモンドの摩耗に伴なって鉄を化学的に陽極酸
化させ（この場合、研磨に有効に作用するダイヤモンド
砥粒が存在する間、鉄の酸化物不導体皮膜が形成されて
砥石ボンド材が電解されない状態となっている）、ダイ
ヤモンドの摩耗量に応じて自動的に、ダイヤモンド砥粒
の新生面が出るようにした研磨方法がある。この方法が
上記の中では最も効率が高い方法と考えられるが、砥粒
となる良質なダイヤモンド粉の選定、砥石ボンド材の選
定と埋め込み作業及び品質の維持、電解設備とその条件
設定、研磨操作と制御などが必要となり、これらがダイ
ヤモンド研磨の良否を決定し、操作が煩雑、コスト高、
研磨品質が安定しないという問題がある。また、ダイヤ
モンド砥石を用いた研磨方法は砥石の目減りが激しく、
精度が高く高圧力がかけられる高価な加工装置が必要で
あるという問題もある。

【０００９】上記以外の方法として、鉄やステンレス鋼
をダイヤモンドに押し付けて研磨する提案がなされた。
ダイヤモンドは常温では化学的に安定であるが、空気中
で７００°Cに加熱すると黒鉛化して燃焼し始め、真空
中でも１４００°C以上になると黒鉛化する。上記の方
法はこのような高温における鉄とダイヤモンドとの反応
を利用して研磨する方法である。鉄とダイヤモンドの反
応（ダイヤモンド成分の炭素が金属中に溶解する）は８
００°C程度から生じ、Fｅ_３Ｃ（セメンタイト）が生成
し、研磨中の摩擦面ではこれが剥離し、さらに研磨が進
行することを利用したものと理解されている。高温では
この反応がさらに進行し易くなり、Fｅ_３Ｃの生成・分
解が起り、炭酸ガス化して反応による研磨が進む。加工
能率を考慮すると９００°C以上が必要といわれてい
る。

【００１０】この鉄又は鉄系材料は安価な研磨材を使用
できるという点で良い方法と考えられたが、この方法の
一番の問題は、高温に加熱しなければ効率的な研磨がで
きないと言うことである。ところが、ステンレスや鉄系
材料は高温で軟化し、強度が著しく低下するので安定し
た研磨ができない。特に、高温の鉄を用いる場合には、
鉄の酸化を防止するために、真空中あるいは還元性雰囲
気中で研磨を実施する必要があるため、設備の面でも又
研磨作業が煩雑である（自在にできない）という点でも
問題がある。

【００１１】さらにまた、上記のような高温加熱は被研
磨体であるダイヤモンドに影響を与え、摩擦や加熱時の
急激な温度勾配による熱応力に起因して、ダイヤモンド
にクラックが発生したり、破壊するなどの問題を生じ
た。このため、この鉄に替えて炭素との親和力が大きい
クロムやチタンを使用したが、前者は脆くて加工ができ
ず、また後者は鉄と同様に軟らか過ぎ又酸化しやすく酸
化チタンとなり研磨材として使用できなかった。この他
レーザ加工等が考えられるが、面精度が劣り使用に耐え
るものではなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上から、本発明は、
特にダイヤモンド単結晶、ダイヤモンド焼結体等の、ダ
イヤモンドそれ自体又はダイヤモンドを含む材料をクラ
ックや破壊あるいは品質の劣化を生ずることなく低温で
研磨することができ、また研磨材の安定した性能を維持
し、かつ平面研削、ラップ研削、その他の従来の研磨装
置を使用することができ、さらに操作が簡単で研磨品質
が安定した低コストのダイヤモンド研磨用砥石及びダイ
ヤモンド研磨方法並びに研磨により得られた単結晶ダイ
ヤモンド及びダイヤモンド焼結体を得ることを課題とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、特殊な金属
材料がダイヤモンドとの反応を効率よく行うことがで
き、かつ低温若しくは常温または加熱下での研磨が可能
であり、さらに研磨材の摩耗と劣化をたとえ大気中にお
いても極力抑えることができるとの知見を得た。この知
見に基づき、本発明は１．Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの群か
ら選択した１種または２種以上の元素とＴｉとの金属間
化合物を主成分とすることを特徴とする研磨面が（１１
１）面である単結晶ダイヤモンド又はダイヤモンド焼結
体研磨用砥石２．金属間化合物の含有量が９０体積％以上であること
を特徴とする上記１記載の単結晶ダイヤモンド又はダイ
ヤモンド焼結体研磨用砥石３．単結晶ダイヤモンド又はダイヤモンド焼結体研磨用
砥石の１部または全部が前記金属間化合物であることを
特徴とする上記１又は２記載のダイヤモンド研磨用砥石４．Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの群か
ら選択した１種または２種以上の元素とＴｉとの金属間
化合物を主成分とする砥石により単結晶ダイヤモンド又
はダイヤモンド焼結体を研磨する際に、研磨部を１００
〜８００°Cに加熱しながら研磨することを特徴とする
研磨面が（１１１）面である単結晶ダイヤモンド又はダ
イヤモンド焼結体の研磨方法５．研磨部を３００〜５００°Cに加熱することを特徴
とする上記４記載の単結晶ダイヤモンド又はダイヤモン
ド焼結体の研磨方法６．金属間化合物の含有量が９０体積％以上であること
を特徴とする上記４または５に記載の単結晶ダイヤモン
ド又はダイヤモンド焼結体の研磨方法を提供するもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のダイヤモンド研磨用砥石
は、例えば粉末冶金法によって製造することができる。
この場合、原料粉末としてそれぞれ平均粒径１５０μｍ
以下（好ましくは１０μｍ以下）のＴｉ粉末とＡｌ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの群から選択した１
種または２種以上の元素からなる材料粉末（以下、特に
記載しない限り「砥石用粉末」と言う。）とを、それぞ
れの金属間化合物（以下、特に記載しない限り、「金属
間化合物の含有量が９０体積％以上であるもの」を含
む。）が形成できる比率に調合し、例えばＴｉＡｌの場
合には、Ｔｉ粉末とＡｌ粉末を、Ｔｉ：Ａｌが６１〜４
１：３９〜５９となる比率（原子％）に配合し、これら
をボールミルで混合し、乾燥して混合粉とする。原料粉
としては、微細なアトマイズ粉を使用することができ
る。予めメカニカルアロイング法により所定の比率に合
金化した砥石用粉末を用いることもできる。微細かつ均
一な混合粉末を使用した場合には、焼結体の密度が高
く、その結果均一かつ緻密な砥石が得られるという利点
がある。

【００１５】次に、上記混合粉砕粉をモールドに入れ予
備成形した後、例えば冷間静水圧処理（ＣＩＰ処理）
し、さらに１０００〜１３００°Ｃ、圧力５００Ｋｇｆ
／ｃｍ ^２の条件でホットプレス焼結（ＨＰ処理）する
か、又はＣＩＰ処理した後、同様に１０００〜１３００
°Ｃ、圧力５００Ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で熱間静水圧焼
結（ＨＩＰ処理）して高密度（相対密度９９％以上であ
ることが望ましい）の焼結体とする。ＣＩＰ処理、ＨＰ
処理、ＨＩＰ処理等の温度、圧力等の条件は上記に限ら
ず、原料の種類又は目的とする焼結体の密度等を考慮し
て他の条件を設定してもよい。また、上記のようなＣＩ
Ｐ処理、ＨＰ処理、ＨＩＰ処理等に替えて、黒鉛製のモ
ールドに混合粉末を充填し、これを上下パンチ（電極）
間で圧縮しながらパルス通電を行い燃焼合成を行う方
法、すなわちパルス通電燃焼合成焼結法により焼結体と
することもできる。この場合、特に上記メカニカルアロ
イ粉を使用すると緻密かつ均一な焼結体を得ることがで
きる。

【００１６】本発明の金属間化合物を主成分とする合金
砥石は、真空アーク溶解、プラズマ溶解、電子ビーム溶
解、誘導溶解等の溶製法によっても製造できる。これら
の溶解に際してはガス、特に酸素の混入が著しく、また
上記アルミニウム等の金属間化合物を形成する元素およ
びチタンはいずれも酸素との結合力が強いので、真空中
又は不活性ガス中で溶解することが必要である。また、
これらの金属間化合物を主成分とする合金砥石の鋳造品
は機械的強度が焼結品よりも劣る傾向があるので、溶
解、凝固過程において偏析の発生や結晶粒が粗大化しな
いように、温度コントロールを実施して製造することが
必要である。上記粉末冶金法又は溶製法によって得られ
た焼結体又はインゴットから必要な砥石形状に切り出
し、平面研削盤、ラップ研削盤等の砥石に適合する形状
に仕上げ、かつこの金属間化合物砥石保持具等の構成部
品等で固定してダイヤモンド研磨用砥石工具とする。

【００１７】このようにして作製したダイヤモンド研磨
用砥石により天然のダイヤモンド又は人工ダイヤモンド
を効果的に研磨できる。特にダイヤモンド単結晶（１１
１）面の研磨が従来技術では不可能と言われているが、
本発明の砥石によれば、この（１１１）面の研磨がわず
か数分で進行するという驚異的な性能を有している。こ
の（１１１）面の研磨が可能となったことにより、切削
工具のすくい面に高品質の（１１１）面を使用すること
ができ、また砥石の精密ツルアーとして（１１１）面を
用いた高性能ダイヤモンド単石ドッレッサー、高熱伝導
ヒートシンクなどの高性能で付加価値の高いダイヤモン
ド単結晶を得ることができる。

【００１８】被研磨体がダイヤモンド焼結体の場合にも
極めて良質の研磨ができる。ダイヤモンド砥石（共ず
り）研磨法で発生するような、ダイヤモンドと結合剤あ
るいはダイヤモンド相互の粒界面における硬さの差によ
る段差が発生することがなく、このような段差に起因す
る転写の問題が発生しない。また、耐磨耗性機構部品と
して使用する場合に発生しがちな摩擦特性の低下という
問題もなく、極めて均質なダイヤモンド焼結体の研磨が
できる。なお、ダイヤモンド焼結体は結合剤としてＣ
ｏ、ＷＣ、ＴｉＣなどが使用されているが、また結合剤
を殆ど含まないあるいは全く含まないものもある。本発
明では特に言及しない限り、これらの焼結体を全て含む
ものとする。

【００１９】本発明の砥石による研磨に際しては、研磨
部を室温（常温）で、あるいは１００〜８００°Cに加
熱しながらダイヤモンドに対して相対的に回転又は移動
させながら、押し付けて該ダイヤモンドを研磨する。ダ
イヤモンドと砥石の接触点では、摩擦熱により、局部的
にかなりの高温となるが、このような状況において単な
る物理的・機械的研磨だけでなく、脆いＴｉＣ、ＴｉＡ
ｌＣ、ＴｉＡｌＣＮなどが生成し、かつこれが剥離する
などによって、より効果的にダイヤモンドの研磨（化学
的研磨）が進行しているものと推測される。

【００２０】加熱に際しては砥石及び又は研磨する個所
の少なくとも一部を加熱し、研磨部の温度が上記１００
〜８００°Cになるように調節して研磨する。外部から
加熱の温度が１００°C未満では合金砥石の靭性が劣
り、砥石の割れが発生し易くなる。また、ダイヤモンド
自体も上記加熱及び摩擦熱によりほぼ同等の加熱を受け
るが、８００°Cを超えるとダイヤモンド等が受ける熱
影響によりクラックが生じたり、割れたりすることが多
くなり、ダイヤモンド等を損傷し易くなるので避ける必
要がある。この加熱温度としては３００〜５００°Cが
より好適である。研磨部にかかる外部加熱の全熱が上記
の温度範囲となるように調節する。摩擦熱による温度上
昇を考慮して、温度設定することが必要であるが、摩擦
熱により突発的に８００°Cを超える場合があってもよ
い。本発明において設定する加熱温度は、そのような突
発的温度上昇は本発明の加熱温度に含めない。

【００２１】本発明のダイヤモンド研磨用砥石は、例え
ばＴｉＡｌ金属間化合物砥石はステンレス鋼に比べ室温
での硬さが極めて大きいという特徴がある。粉末法によ
って得たＴｉＡｌ金属間化合物砥石の硬度がＨｖ５００
〜１０００Ｋｇ／ｍｍ^２であるのに対して、ステンレス
鋼のそれはＨｖ〜２００Ｋｇ／ｍｍ^２程度に過ぎない。
すなわちＴｉＡｌ金属間化合物砥石の硬度はステンレス
鋼の２．５〜５倍に達する。また、ＴｉＡｌ金属間化合
物砥石は高温になっても硬さの減少が少なく、約６００
°Cまでは温度上昇と共に強度が上昇するという優れた
性質を持っている。本発明のダイヤモンド研磨用砥石に
おいて、さらに重要なことは、ダイヤモンドに対して驚
くほど大きな耐摩耗性を示すことである。これは硬さが
はるかに大きい超硬合金（ＷＣ+１６％Ｃｏ：Ｈｖ〜１
５００Ｋｇ／ｍｍ^２）よりも少ない摩擦減量を示すこと
からも容易に理解できる。

【００２２】本発明のダイヤモンド研磨用砥石の少ない
摩耗減量はダイヤモンドの研磨に好適なばかりでなく、
被研磨材となるダイヤモンドの摩耗量が著しく増大する
という特徴を有している。単独のＴｉは炭素との反応を
促進するが、温度上昇と共に軟化し、特に大気中では、
容易に酸化して酸化チタンを生成するため、殆ど研磨材
としての役割を持たない。しかし、本発明のダイヤモン
ド研磨用砥石は、室温または１００〜８００°Cに加熱
しながら押し当て、相対的に回転又は移動することによ
り、割れを発生することなく研磨することが可能となっ
た。

【００２３】外部加熱を行って研磨する場合の、特に有
効な加熱温度範囲は３００〜５００°Cである。ダイヤ
モンドは上記加熱による熱影響を受け、本発明のダイヤ
モンド研磨用砥石との反応性が高まり、ダイヤモンドの
成分の炭素と砥石中のＴｉとの反応が容易になり、ダイ
ヤモンドの結晶粒の微細な突起部が効果的に摩耗減少す
る。ダイヤモンドと砥石の接触点では、摩擦熱と外部加
熱により、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＣ、ＴｉＡｌＣＮなどの生
成による化学的研磨が強く起こり、より効果的なダイヤ
モンドの研磨が進行しているものと推測される。

【００２４】本発明の砥石のこのような著しい特徴を利
用し、他のダイヤモンド研磨方法の一部にこの砥石を利
用することも当然可能である。ダイヤモンド研磨用砥石
中に本発明の金属間化合物の含有量が９０体積％以上の
ものを使用すれば、砥石としての機能を十分に持つこと
ができる。したがって、残余の砥石の成分に、これらの
金属間化合物元素の一部からなる金属若しくは該金属間
化合物以外の合金、又はこれら以外の金属元素単体若し
くは合金、又は超硬合金若しくはセラミックス等が存在
していてもよい。

【００２５】例えば、本発明の金属間化合物からなるダ
イヤモンド研磨用砥石の強度又は靭性等を増すために、
金属間化合物を構成する主たる元素であるＡｌ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの群から選択した少なく
とも１種以上の元素又はこれら以外の元素をさらに付加
的に添加することができる。また、ダイヤモンド研磨用
砥石の硬さを向上させるために、セラミックスを添加す
ることもできる。本発明はこれらを全て包含する。ま
た、本発明はダイヤモンド研磨用砥石の１部または全部
を前記金属間化合物とするものであるが、従来のダイヤ
モンド砥石を担持した複合砥石とすることもできる。例
えば、本発明の金属間化合物とダイヤモンド、同金属間
化合物とセラミックス、同金属間化合物と金属又は超硬
工具材、並びにこれらの複合体とすることができ、ま
た、セグメントの一部としてこれらの砥石を併用するこ
ともできる。これらは全て本発明に含まれるものであ
る。

【００２６】本発明の方法により容易かつ精度よく研磨
した平滑面を持つダイヤモンド、特に、単結晶ダイヤモ
ンドは高性能ダイヤモンド単石ドッレッサー、高熱伝導
ヒートシンクなど、またダイヤモンド焼結体の研磨によ
り、精密なダイヤモンド焼結体加工具又は耐磨耗性機構
部品として、性能に優れたダイヤモンド材料の用途が飛
躍的に拡大できる効果を有する。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例および比較例に基づい
て説明する。なお、本実施例は好適な例を示し、かつ本
発明の理解を容易にするためのものであり、これらの例
によって本発明が制限されるものではない。すなわち、
本発明の技術思想の範囲における他の態様および例は、
当然本発明に含まれるものである。

【００２８】（砥石及びその製造条件）Ａｌ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの群から選択した元素とＴ
ｉとの金属間化合物を形成するために、それぞれの材料
の粉末（２〜１０μｍ）とＴｉ粉とを、ボールミル中に
装填し１００〜３００時間程度ミリングしてメカニカル
アロイング粉とした後、これらの粉末をパルス通電焼結
法により、５０ＭＰａの加圧下、９００°Cで５分間焼
結して、各金属間化合物焼結体砥石を得た。これらの砥
石は、それぞれＴｉＡｌ、ＴｉＦｅ_２、ＴｉＣｒ_２及び
ＴｉＮｉからなる複合金属間化合物を主成分とする。

【００２９】（実施例１）次に、上記ＴｉＡｌ金属間化
合物砥石を使用し、天然ダイヤモンドを研磨した。天然
１ｂ型斜方１２面体ダイヤモンド単結晶を固定持具で固
定し、さらに面方位を特定して（１１１）面を室温での
研磨を実施した。砥石の回転数２，２５０ｒｐｍ、研磨
時間３分後の結果を図１Ａに示す。比較のために研磨前
の同ダイヤモンド単結晶（１１１）面を図１Ｂに示す。
それぞれ光学顕微鏡で研磨前後の面を観察した結果であ
る。この図に示すように、３分間という僅かな時間で、
研磨が極めて困難であったダイヤモンド単結晶（１１
１）面が、良好に研磨されていることが分かる。

【００３０】（実施例２）同様に、ＴｉＡｌ金属間化合
物砥石を使用し、ＣｏとＷＣを結合剤として使用し、超
高圧で焼結したダイヤモンド焼結体の研磨を実施した。
加工装置としてフライス盤を用い、砥石の回転速度は
２，２５０ｒｐｍで、３０分間の室温における研磨を行
った。この結果を図２に示す。また比較のために研磨前
のダイヤモンド焼結体を図３に示す。いずれも倍率ｘ
１，０００の電子顕微鏡写真である。図２において、黒
い部分はダイヤモンド粒子を示し、灰色部分乃至白色部
分は結合剤を示す。３０分間という僅かな時間でダイヤ
モンド粒子部分及び結合剤部分双方とも良好に研磨が進
んでいることが分かる。この研磨後に粗さを調べたとこ
ろ、ダイヤモンド粒子／結合剤の境界部には殆ど段差が
認められず、表面粗さも０．５μｍ以下と極めて優れた
研磨面が得られていることが分かった。本実施例のダイ
ヤモンド焼結体の結合剤としてＣｏとＷＣを使用した
が、ＴｉＣなどの他の結合剤を使用しても同様の結果が
得られた。また、本実施例では砥石としてＴｉＡｌ金属
間化合物砥石を使用したが、本発明の他の砥石でも同様
の結果が得られた。

【００３１】（実施例３）次に、本発明の金属間化合物
にダイヤモンド砥粒を混合し、金属間化合物／ダイヤモ
ンド複合砥石を作成し、これを用いて気相成長ダイヤモ
ンド薄膜及びダイヤモンド焼結体の研磨を実施した。金
属間化合物／ダイヤモンド複合砥石はＴｉＡｌ金属間化
合物に＃３２５／４００メッシュダイヤモンド砥粒を
９．１ｗｔ％混合し、φ３２ｍｍの砥石外周に一体焼結
したものを用いた。加工装置としてはボール盤を用い、
砥石の回転数３，０００ｒｐｍで研磨を実施した。比較
のために従来使用されているメタルボンドダイヤモンド
砥石で同様の研磨を実施した。研磨加工能率は本実施例
の金属間化合物／ダイヤモンド複合砥石によるものの方
が圧倒的に高い。また、ダイヤモンド薄膜及びダイヤモ
ンド焼結体の割れや欠け等の損傷は全く認められなかっ
た。これに対し、従来のメタルボンドダイヤモンド砥石
による研磨では、ダイヤモンド薄膜及びダイヤモンド焼
結体に亀裂の発生があり、また砥石自体にも欠け落ちの
損傷があった。本実施例により、金属間化合物／ダイヤ
モンド複合砥石の著しい効果が確認できた。

【００３２】

【発明の効果】以上、本発明は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの群から選択した１種または２種
以上の元素とＴｉとの金属間化合物を主成分とする砥石
を使用することにより、また必要により研磨部を１００
〜８００°Cに加熱しながら相対的に回転又は移動する
被研磨体であるダイヤモンドに押し当てて研磨すること
により、単結晶ダイヤモンド及びダイヤモンド焼結体
に、クラックや破壊あるいは品質の劣化を生ずることな
く低温で研磨することができる優れた効果を有する。ま
た砥石の寿命を大きく延ばすことができると共に安定し
た研磨性能を維持し、かつ平面研削等の従来の研磨装置
を使用することができる特徴を有する。単結晶ダイヤモ
ンドの研磨においては、従来不可能と考えられていた高
硬度の（１１１）面の研磨加工が容易に行うことがで
き、硬度及び熱伝導性に優れた同面の特性を生かした高
性能の単結晶ダイヤモンドが得られる著しい特徴を有す
る。さらに一般に研磨あるいは研削の工具材として、あ
るいは各種耐磨耗性機構部材や電子部品として使用され
るダイヤモンド焼結体の研磨加工が容易にできる効果を
有する。また、操作が簡単で研磨品質が安定した低コス
トのダイヤモンドの研磨ができるという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＴｉＡｌ金属間化合物砥石を使用し天然（単結
晶）ダイヤモンドを研磨した顕微鏡写真（Ａ）、同研磨
前（Ｂ）の顕微鏡写真である。

【図２】ＴｉＡｌ金属間化合物砥石を使用しダイヤモン
ド焼結体の研磨を実施したダイヤモンド焼結体の電子顕
微鏡写真である。

【図３】同上の研磨前の電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本等宮城県仙台市宮城野区苦竹４丁目２番１号東北工業技術研究所内 (72)発明者武田修一神奈川県平塚市日向岡１−８−32 (56)参考文献特開平11−71198（ＪＰ，Ａ) 特開平11−48150（ＪＰ，Ａ) 特開2001−25971（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 3/14 B24B 9/16 B24D 3/02 - 3/32 B24D 17/00 C30B 29/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕの群から選択した１種または２種以上の元素とＴｉ
との金属間化合物を主成分とすることを特徴とする研磨
面が（１１１）面である単結晶ダイヤモンド又はダイヤ
モンド焼結体研磨用砥石。
【請求項２】金属間化合物の含有量が９０体積％以上
であることを特徴とする請求項１記載の単結晶ダイヤモ
ンド又はダイヤモンド焼結体研磨用砥石。
【請求項３】単結晶ダイヤモンド又はダイヤモンド焼
結体研磨用砥石の１部または全部が前記金属間化合物で
あることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤモン
ド研磨用砥石。
【請求項４】Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕの群から選択した１種または２種以上の元素とＴｉ
との金属間化合物を主成分とする砥石により単結晶ダイ
ヤモンド又はダイヤモンド焼結体を研磨する際に、研磨
部を１００〜８００°Ｃに加熱しながら研磨することを
特徴とする研磨面が（１１１）面である単結晶ダイヤモ
ンド又はダイヤモンド焼結体の研磨方法。
【請求項５】研磨部を３００〜５００°Cに加熱する
ことを特徴とする請求項４記載の単結晶ダイヤモンド又
はダイヤモンド焼結体の研磨方法。
【請求項６】金属間化合物の含有量が９０体積％以上
であることを特徴とする請求項４または５に記載の単結
晶ダイヤモンド又はダイヤモンド焼結体の研磨方法。