JP4341173B2

JP4341173B2 - Single layer metal bond grinding wheel

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Publication number: JP4341173B2
Application number: JP2000347984A
Authority: JP
Inventors: 務高橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP2002154058A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばダイヤモンド砥粒を単層状に固着してなる単層メタルボンド砥石に係り、特に、金属基板上にダイヤモンド砥粒を鑞付けして保持する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば金属基板の表面上に設けられた金属結合相に、ダイヤモンド砥粒を分散配置してなるメタルボンド砥石として、金属鑞材によってダイヤモンド砥粒を金属基板に固着して、ダイヤモンド砥粒を物理的かつ化学的に保持するメタルボンド砥石が知られている。
このようなメタルボンド砥石においてダイヤモンド砥粒を鑞付けする際に、例えば金属鑞材として金属粉末を用いて、金属基板上で金属粉末を加熱して、溶融した金属粉末とダイヤモンド砥粒との間にぬれ反応を発生させて加熱鑞接させる方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例によるメタルボンド砥石の製造方法において、金属基板上に単層状にダイヤモンド砥粒を配置させて、単層型のメタルボンド砥石を製造する場合には、次に示す条件を満たすことが求められる。
（１）金属基板上にダイヤモンド砥粒を固着した際に、金属結合相の表面上から各ダイヤモンド砥粒を適度に突出させること。
（２）固着後のダイヤモンド砥粒を金属基板上に重ならないように、かつ、均一に分布させること。
（３）固着後のダイヤモンド砥粒の周辺部には砥粒の脱落原因を残存させないこと。
【０００４】
しかしながら、従来の単層メタルボンド砥石には、以下に示すような問題点が存在した。
（イ）金属粉末及び金属基板を加熱溶融する際に、例えばダイヤモンド砥粒及び金属粉末を押圧して加圧する場合、ダイヤモンド砥粒の外径が金属粉末層の厚さよりも大きすぎると、金属粉末が充分に加圧されず、ダイヤモンド砥粒と金属粉末との間に圧密状態を形成することができなくなり、ダイヤモンド砥粒と金属結合相の鑞接部分の接続強度が低下する。
（ロ）一方、ダイヤモンド砥粒の外径が金属粉末層の厚さよりも小さすぎると、いわばダイヤモンド砥粒全体を金属粉末中に埋設するように配置すると、金属結合相でダイヤモンド砥粒を固着した後に、ダイヤモンド砥粒を金属結合相の表面上から突出させるために金属結合相の一部を除去するという煩雑かつ困難な処理が必要になる。
【０００５】
（ハ）また、金属粉末及び金属基板を加熱溶融した際は、金属基板上に生じた金属結合相は厚さ方向に全て融解状態となっているので、ダイヤモンド砥粒は融解状態にある金属粉末層の中を金属基板上で移動し易い状況下にある。そのため、金属結合相でダイヤモンド砥粒を固着した後、金属粉末が均等に分布せず、金属粉末が密に分布する領域と疎に分布する領域が発生する傾向が強かった。つまり、ダイヤモンド砥粒の位置決めが難しく、仮固定が困難な状況にあった。このダイヤモンド砥粒の不均一な分布は、メタルボンド砥石を用いて研削加工する際に加工むら等を発生させる要因の一つとなるため、ダイヤモンド砥粒の均一分布化が求められていた。
【０００６】
（ニ）さらには、単層メタルボンド砥石の場合、固着されたダイヤモンド砥粒の周辺部の金属結合相には、微細な割れ、いわゆるクラックが発生しやすい状況にあった。この鑞付けに伴い発生するクラックは、金属結合相に残存する内部応力や、液相が固化する際の収縮、金属結合相の厚みが不均一であること、融液がダイヤモンド砥粒の上にものってしまい金属結合相がダイヤモンド砥粒を被服したこと等に起因して発生すると考えられている。このクラックは、メタルボンド砥石を用いて研削加工する際にダイヤモンド砥粒の脱落等を誘発し、脱落した砥粒は被加工物に対してダメージを与える要因の一つとなるため、ダイヤモンド砥粒の周辺部にクラックの無いメタルボンド砥石の開発が期待されている。従来、このクラック発生は金属結合相の厚さを大きく設定することで抑制する手法が用いられていたが、上述した構成からなる単層メタルボンド砥石では、金属結合相の厚さが極めて薄いためクラックの発生を防ぐ方法は見出されておらず、使用時の長期安定性に課題が残されていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、単層状に分散配置されたダイヤモンド砥粒を金属結合相により固着してなるメタルボンド砥石において、ダイヤモンド砥粒の保持力を向上させることの可能な単層メタルボンド砥石を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の単層メタルボンド砥石は、Ｎｉ基若しくはＦｅ基金属基板の表面上に、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層を形成し、前記金属層は、最内層をＮｉ、最外層をＣｒ若しくはＣｒ基合金、この最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とし、前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱して、最も低融点な前記金属材料のみを先ず溶融させ、前記金属材料の溶融による侵食作用により少なくとも前記最外層を溶融させて、前記最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けしてなることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の単層メタルボンド砥石によれば、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層は、最内層をＮｉと、最外層をＣｒ若しくはＣｒ基合金と、この最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とから構成されている。
前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱することで、先ず、多層構造からなる金属層のうち、Ｎｉより低い融点をもつ金属材料を溶融させあるいは金属材料と隣り合う金属層の界面に金属元素の相互拡散を発生させ、この相互拡散の進行過程で拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、中間層の上に設けた厚みが薄いＣｒ若しくはＣｒ基合金からなる最外層を溶融させて、最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
【００１０】
或いは、金属層３０の最内層をなすＮｉより低融点の、例えばＮｉ−Ｐ合金よりなる中間層が設けられている場合には、中間層間での金属元素の相互拡散の有無には関係なく、このＮｉ−Ｐ合金よりなる金属層、つまり中間層の中で最も低融点な金属層のみを融解させて、生成した融液により中間層における上層又は下層の金属層を侵食したり、これらの金属層との間に相対的に速い拡散速度での相互拡散を発生させて、侵食による合金部分や拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させて、中間層の上に設けた厚みが薄いＣｒ若しくはＣｒ基合金からなる最外層を溶融させて、最終的には中間層と最外層のみ溶融させて、中間層と最外層からなる溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
その際、金属層の最外層をなすＣｒ若しくはＣｒ基合金の厚みは、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。Ｃｒ若しくはＣｒ基合金の厚みが、０．５μｍより薄いと溶融金属に含まれるＣｒ量が少なくてダイヤモンドとの反応性が不足するという不具合があり、１０μｍより厚いと厚膜のＣｒ層を形成するのに時間がかかって不経済という問題が発生するからである。
【００１１】
上述した構成とするによって、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒は、最内層をなすＮｉによりダイヤモンド砥粒の下部は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層と最外層によって主にダイヤモンド砥粒の周囲は鑞付けがなされる。
したがって、本発明に係る単層メタルボンド砥石によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に均一にダイヤモンド砥粒を仮固定して配置しさえすれば、鑞付けした後でもダイヤモンド砥粒の位置は移動することがないので、金属基板上に所望の密度でダイヤモンド砥粒を設けることが可能となる。
そして、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだ際には、所定量の液相が確保できた時点で冷却して全体を固化させても良いし、溶融金属と金属基板との間で晶出する固相を拡大させて全体を固化させても良いので、例えば金属基板を過剰に溶融させてしまう等により過剰の融液を発生させることなく、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を所望の値に調整することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の本発明の単層メタルボンド砥石は、Ｎｉ基若しくはＦｅ基金属基板の表面上に、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層を形成し、前記金属層は、最内層をＮｉ、最外層をＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金、最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とし、前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱して、最も低融点な前記金属材料のみを溶融させ、前記金属材料の溶融による侵食作用により少なくとも前記最外層を溶融させて、前記最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けしてなることを特徴としている。
【００１３】
上記構成の単層メタルボンド砥石によれば、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層は、最内層をＮｉと、最外層をＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金と、この最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とから構成されている。
前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱することで、先ず、多層構造からなる金属層のうち、Ｎｉより低い融点をもつ金属材料を溶融させあるいは金属材料と隣り合う金属層の界面に金属元素の相互拡散を発生させ、この相互拡散の進行過程で拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、中間層の上に設けた厚みが薄いＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金からなる最外層を溶融させて、最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
具体的に説明すると、金属層の最内層をなすＮｉより低融点の、例えばＮｉ−Ｐ合金よりなる中間層が設けられている場合には、中間層間での金属元素の相互拡散の有無には関係なく、このＮｉ−Ｐ合金よりなる金属層、つまり中間層の中で最も低融点な金属層のみを融解させて、生成した融液により中間層における上層又は下層の金属層を侵食したり、これらの金属層との間に相対的に速い拡散速度での相互拡散を発生させて、侵食による合金部分や拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させて、中間層の上に設けた厚みが薄いＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金からなる最外層を溶融させて、最終的には最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
【００１４】
その際、金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金の厚みは、３μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。Ｎｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ基合金の厚みが、３μｍより薄いと最終溶融に含まれるＴｉの割合が低く溶融金属とダイヤモンドとの反応性が不足するという不具合があり、１５μｍより厚いとそれに見合う接合力向上が無く表面が粗れるという問題が発生するからである。
上記構成からなる単層メタルボンド砥石では、前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層はＴｉ粉をＮｉめっきで共析したものが好適に用いられる。Ｔｉ粉をＮｉめっきで共析した場合は、ダイヤモンド砥粒の刃先となる上部をＴｉが被覆することがないので、ダイヤモンド砥粒の研削能力の低下が防止できる。
また、前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層は、水素化したＴｉ粉をＮｉめっきしたものを用いても構わない。水素化したＴｉ粉をＮｉめっきした最外層は、金属層の酸化を防止することができる。
【００１５】
上記構成からなる単層メタルボンド砥石では、金属層の中間層を構成する金属材料として、Ｎｉ基合金、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料が好適に用いられる。これらの金属材料は、適当な組成を選択することにより、金属層の最内層をなすＮｉに比べて低融点となる。このような金属材料の具体例としては、Ｎｉ−Ｐ合金（共晶点８８０℃）
、Ａｕ（融点１０６４℃）、Ａｕ−Ｎｉ合金（共晶点９５０℃）、Ｃｕ（融点１０８３℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金（共晶点８８０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金（８５０℃）などが挙げられる。ここで、括弧内の数字は融点あるいは共晶点を表す。
中でも、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金は、Ｃを含むダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で溶融させることができることから、ダイヤモンド砥粒の研削能力を劣化させずにダイヤモンド砥粒を鑞付けすることが可能となるのでより好ましい。
【００１６】
また、請求項１及び３に記載の本発明の単層メタルボンド砥石において、金属層の最内層をなすＮｉは、溶融した中間層による侵食の影響を受けても所定厚みの残存を確保するため適度に厚みをもたせるが、その厚さとしては１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上がより好ましい。
さらに、上記構成からなる単層メタルボンド砥石は、前記金属層がめっきにより前記金属基板の表面上に設けられてなることを特徴としている。金属基板上にめっきにより金属層を形成すると、金属層をなす中間層と最外層との界面に金属結合状態を形成することができ、この界面に共晶組成の液相を発生させ易くすることができるので、ダイヤモンド砥粒を鑞付けする作業を容易にすることが可能となる。
また、上記構成からなる単層メタルボンド砥石は、ウェットプロセスであるめっきだけで作製できるので、めっきに比べて高価な設備を要する蒸着やスパッタ等のいわゆるドライプロセスを用いたり、あるいは混在させる必要が無いことから、比較的安価なプロセスで製造できる利点も有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る単層メタルボンド磁石について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る単層メタルボンド磁石１０の要部側断面図である。
本実施の形態による単層メタルボンド砥石１０は、例えばＦｅ基金属基板１１と、このＦｅ基金属基板１１上に形成された砥粒層１２とを備えて構成されており、砥粒層１２は、例えばダイヤモンド砥粒からなるダイヤモンド砥粒２１と、第一金属結合相２２と、第二金属結晶相２３とを備えて構成されている。
Ｆｅ基金属基板１１の表面上には、例えばＮｉからなる第一金属結合相２２と、Ｎｉ、Ｐ及びＣｒからなる共晶組成の第二金属結合相２３とが順次積層して設けられており、例えばダイヤモンド砥粒からなるダイヤモンド砥粒２１は上層にあたる第二金属結合相２３の表面上から突出するように配置されている。ここで、ダイヤモンド砥粒２１は単層状に配置されており、砥粒層１２の厚さ方向には１個のダイヤモンド砥粒２１が配置されている。
上述した構成とするによって、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、殆ど溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層と最外層からなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒の周囲は鑞付けがなされる。
【００１８】
したがって、本発明に係る単層メタルボンド砥石１０によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に均一にダイヤモンド砥粒２１を仮固定して配置しさえすれば、鑞付けした後でもダイヤモンド砥粒２１の位置は移動することがないので、金属基板１１上に所望の密度や分布でダイヤモンド砥粒２１を設けることが可能となる。
つまり、本発明に係る単層メタルボンド砥石１０におけるダイヤモンド砥粒２１は、次に述べる３つの表面状態を備えている。ダイヤモンド砥粒２１の下部表面は、第一金属結合相２２によって物理的に保持されている。ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面は、ダイヤモンド砥粒２１のＣと第二金属結合相２３のＣｒが化学的に結合しており、ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面は第二金属結合相２３によって物理的に保持されていると共に、第二金属結合相２３と化学的に固着している。そして、ダイヤモンド砥粒２１の上部表面は、第二金属結合相２３から露出している。
【００１９】
この露出部の量を制御するためには、ダイヤモンド砥粒２１を埋め込んだ際に、所定量の液相が確保できた時点で冷却して全体を固化させても良いし、溶融金属と第一金属結合相２２との間で晶出する固相を拡大させて全体を固化させても構わない。例えば第一金属結合相２２を過剰に溶融させてしまう等により過剰の融液を発生させることなく、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を所望の値に調整することができる。
本実施の形態による単層メタルボンド砥石１０は上記構成を備えており、次に、このメタルボンド砥石１０の製造方法について説明する。図２は単層メタルボンド砥石１０の製造工程を示す図であり、図３は単層メタルボンド砥石１０の製造工程を示すブロック図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、Ｆｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１の表面上に、金属層を構成する最内層としてＮｉめっき層３１と、中間層として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２と、最外層として例えばＣｒめっき層３３とを、順番に積層して形成する。これにより、Ｆｅ基金属基板１１とＮｉめっき層３１との界面、Ｎｉめっき層３１とＮｉ−Ｐめっき層３２との界面、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｒめっき層３３との界面に金属結合状態が形成される（ステップＳ１）。
【００２０】
次に、例えば不活性ガス雰囲気中で、Ｎｉめっき層３１の融点以下かつＮｉ−Ｐめっき層３２の融点以上、例えばＮｉめっき層３１の融点（１４５０℃）よりは低く、Ｎｉ−Ｐめっき層３２の共晶点（８８０℃）から所定温度（例えば５０℃程度）だけ高い温度（例えば、約９３０℃）で加熱して、Ｎｉ−Ｐめっき層３２のみ溶融させる（ステップＳ２）。
なお、加熱温度が１２００℃を越えると、ダイヤモンド砥粒２１の炭化又は酸化が激しくなるという問題が生じる。
次に、溶融したＮｉ−Ｐめっき層３２の融液により、Ｃｒめっき層３３を侵食して合金化をする。或いは、拡散速度の増加した融液とＣｒめっき層３３との間の金属元素の相互拡散を進行させて、これらの過程で加熱温度よりも低い共晶点を有する所定の共晶組成（例えば、Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｐ−１４ｗｔ％Ｃｒ）を生成する（ステップＳ３）。
【００２１】
すると、この共晶組成（例えば、Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｐ−１４ｗｔ％Ｃｒ）の液相が生成されて、この液相が近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、最終的に２つのめっき層、すなわち中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と最外層をなすＣｒめっき層３３を溶融させる（ステップＳ４）。
その際、Ｎｉめっき層３１を厚く（例えば、膜厚５０μｍ）、Ｃｒめっき層３３を薄く（例えば、膜厚５μｍ）設けることにより、Ｎｉ−Ｐめっき層３２はその下方に位置するＮｉめっき層３１を殆ど溶融させること無く、その上方に位置するＣｒめっき層３３を積極的に溶融させる。
そして、ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面上を液相でぬらし、ダイヤモンド砥粒２１の表面と液相の界面でぬれ反応を進行させて、ダイヤモンド砥粒２１のＣと液相に含まれるＣｒとを化学的に結合する。
そして、所定量の液相が確保できた時点で、Ｆｅ基金属基板１１、第一金属結合相２２及び第二金属結合相２３を冷却することで、溶融状態の金属の液相を固化させるか、或いは第一金属結合相２２をなすＮｉめっき層３１と溶融金属との間で、金属元素濃度を均一化させて、固相を晶出させることで溶融状態の金属の液相を固化して、Ｆｅ基金属基板１１上へのダイヤモンド砥粒２１の鑞付けを完了する（ステップＳ５）。
【００２２】
上述したように、本実施形態の実施例による単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部表面は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と、溶融した最外層をなすＣｒめっき層３３とからなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒２１の中間部表面は鑞付けがなされる
。
したがって、本実施形態の実施例に係る単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、Ｎｉからなる第一金属結合相２２やＦｅ基金属基板１１を過剰に溶融させる等によって過剰の融液を発生させること無く、ダイヤモンド砥粒２１の下部は第一金属結合相２２により、ダイヤモンド砥粒２１の中間部は第二金属結合相２３によりそれぞれ固着され、ダイヤモンド砥粒２１の上部は露出した形態とすることができ、第二金属結合相２３の厚みを所定厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
【００２３】
換言すれば、本実施例に係る単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と最外層をなすＣｒめっき層３３との間において、金属元素の相互拡散が発生して拡散層が形成されているか否かに関わらず、より早いペースで、低融点金属であるＮｉ−Ｐめっき層３２を溶融して、この融液により液相を拡大することができ、例えばＮｉめっき層３１を過剰に溶融させることなく、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とその上に位置するＣｒめっき層３３とを合計した厚みを所定の厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
しかも、３元共晶、４元共晶、・・・と、共晶組成を構成する各純成分の数を増大させることで、共晶点をさらに低下させることができる。これは、加熱温度を低下させてダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージを低減させることに寄与する。
その結果、図２（ｂ）に示すように、Ｆｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１の表面上に、金属層を構成する最内層としてＮｉめっき層３１と、中間層として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２と、最外層として例えばＣｒめっき層３３とを、順番に積層形成してなり、埋め込み量が制御されたダイヤモンド砥粒２１がＦｅ基金属基板１１上へ鑞付けされた形態の単層メタルボンド砥石が安定して得られる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、第二金属結合相２３をなす中間層はＮｉより低い融点をもつ金属材料として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２からなるとしたが、これに限定されず、他のＮｉ基合金や、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料としても構わない。
具体的には、Ｎｉ−Ｐ合金（共晶点８８０℃）以外に、Ａｕ（融点１０６４℃）、Ａｕ−Ｎｉ合金（共晶点９５０℃）、Ｃｕ（融点１０８３℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金（共晶点８８０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金（８５０℃）などが挙げられる。中でも、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金は、Ｃを含むダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で融解させることができるので、ダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージを低減させることができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、第二金属結合相２３をなす中間層はＮｉより低い融点をもつ金属材料として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２からなる単層の場合を用いて説明したが、中間層を複数層化しても良いことは言うまでもない。その際は、上述した理由からＮｉ基合金や、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金が好ましい。
さらに、本実施の形態においては、金属基板としてＦｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１を用いた一例を示した。この場合、Ｆｅは、例えば硝酸や過酸化水素酸等の酸化性環境や、例えば硫酸等の中性環境での耐食性に優れており、単層メタルボンド砥石１０の寿命の延命化に資することが可能である。ただし、金属基板はＦｅ基金属基板１１に限定されものではなく、Ｆｅ基金属基板１１の代わりにＮｉ基金属基板を用いても構わない。
【００２６】
また、本実施形態においては、真空雰囲気中で所定の温度に加熱するとしたが、これに限定されず、例えば不活性ガス雰囲気中で加熱しても良い。
なお、本実施形態では、最外層をＣｒ又はＣｒ基合金としたが、この上に更にＣｒ又はＣｒ基合金の酸化防止を目的として、例えばＡｕ又はＡｕ基合金を備える構成としても、上述した本発明に係る作用・効果は変わるものではない。例えば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２、最外層をなすＣｒめっき層３３、最外層のさらに外側にＡｕ又はＡｕ基合金として例えば不図示のＡｕめっき層を設け、これら３層から第二金属結合相２３を形成しても構わない。
【００２７】
以下に、本発明の第２の実施形態に係る単層メタルボンド砥石４０の製造方法について添付図面を参照しながら説明する。図４は単層メタルボンド砥石４０の製造工程を示す図であり、図５は単層メタルボンド砥石４０の製造工程を示すブロック図である。
第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は次の２つである。
（１）金属層をなす中間層を単層から２層に変更した。
具体的には、上述した第１の実施形態で中間層に用いたＮｉ−Ｐめっき層３２（図２）を、本変形例ではＮｉ−Ｐめっき層３２／Ｃｕめっき層３５の２層（図４）に代えた。
（２）金属層をなす最外層をＣｒ若しくはＣｒ基合金からＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金に変更した。
具体的は、上述した第１の実施形態で最外層に用いたＣｒめっき層３３（図２）を、第２の実施形態ではＮｉ−Ｔｉめっき層３６（図４）に代えた。
他の点は、上述した第１の実施形態と同様とした。
【００２８】
先ず、図４（ａ）に示すように、Ｆｅ基金属基板１１の表面上に、金属層の最内層としてＮｉめっき層３１を形成し、次に、中間層としてＮｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５を順に積層して形成し、最後に、最外層としてＮｉ−Ｔｉめっき層３６を形成する。その際、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６としては、Ｔｉ粉をＮｉめっきで固定した、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきを用いた。
これにより、Ｆｅ基金属基板１１とＮｉ−Ｐめっき層３２との界面、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５との界面、及び、Ｃｕめっき層３５とＮｉ−Ｔｉめっき層３６との界面に、金属結合状態が形成される（ステップＳ１１）。
その結果、図４（ｂ）に示すように、Ｆｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１の表面上に、金属層を構成する最内層としてＮｉめっき層３１と、中間層として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５と、最外層として例えばＮｉ−Ｔｉめっき層３６とを、順番に積層形成してなり、埋め込み量が制御されたダイヤモンド砥粒２１がＦｅ基金属基板１１上へ鑞付けされた形態の単層メタルボンド砥石が安定して得られる。
【００２９】
なお、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６のＴｉは、ダイヤモンド砥粒２１に含まれるＣと化学的に結合すると共に、共晶組成の液相を生じさせる際の共晶温度を低減させ、ダイヤモンド砥粒２１に対する液相のぬれ性を向上させる。
また、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５は、多層の金属層中で相対的に低融点である。最大加熱温度１２００℃以下、好ましくは１１００℃以下での加熱に対して、溶融させることができると共に、例えばＮｉ−ＰやＮｉ−Ｐ−Ｃｕ、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｔｉ等の共晶組成の液相を相対的に低い共晶点（例えば、Ｎｉ−Ｐでは８８０℃、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕでは７８０℃、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｔｉでは８５０℃）にて発生させ、ダイヤモンド砥粒２１に対する液相のぬれ性を向上させる。
【００３０】
ここで、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３４及びＣｕめっき層３５と最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６からなる部分の厚さ、すなわち第二金属結晶相２３の厚さは、特に限定されないが、例えばダイヤモンド砥粒２１の粒径の２０〜７０％に設定されている。粒径の２０％よりも小さいとダイヤモンド砥粒２１の保持力が不足し、粒径の７０％よりも大きいと第二金属結晶相２３の表面上からダイヤモンド砥粒２１の突出量が小さくなりすぎる。
次に、例えば真空雰囲気中で、Ｎｉめっき層３１の融点以下かつＮｉ−Ｐめっき層３２の融点以上、例えばＮｉめっき層３１の融点（１４５０℃）よりは低く、Ｎｉ−Ｐめっき層３２の共晶点（８８０℃）から所定温度（例えば５０℃程度）だけ高い温度（例えば、約９３０℃）で加熱して、先ず、Ｎｉ−Ｐめっき層３２のみ溶融させる（ステップＳ１２）。
なお、加熱温度が１２００℃を越えると、ダイヤモンド砥粒２１の炭化又は酸化が激しくなるという問題が生じる。
【００３１】
次に、溶融したＮｉ−Ｐめっき層３２の融液により、Ｃｕめっき層３５を侵食して合金化をする。或いは、拡散速度の増加した融液と、Ｃｕめっき層３５との間の金属元素の相互拡散を進行させて、これらの過程で加熱温度よりも低い融点を有するＮｉ−Ｃｕ−Ｐの三元組成を生成する（ステップＳ１３）。
すると、このＮｉ−Ｃｕ−Ｐの三元組成の液相が生成されて、この液相が近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させて、２つの中間層すなわちＮｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５を溶融させる（ステップＳ１４）。
その際、Ｎｉめっき層３１を厚く（例えば、膜厚７０μｍ）、Ｃｕめっき層３３を薄く（例えば、膜厚２０μｍ）設けることにより、Ｎｉ−Ｐめっき層３２はその下方に位置するＮｉめっき層３１を殆ど溶融させること無く、その上方に位置するＣｕめっき層３５を積極的に溶融させる。
【００３２】
次に、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５とを溶融させてなる融液により、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６を侵食して合金化をする。或いは、拡散速度の増加した融液と、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６との間の金属元素の相互拡散を進行させて、これらの過程で加熱温度よりも低い融点を有する組成を生成する（ステップＳ１５）。
すると、この組成の液相が生成されて、この液相が近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、最終的に３つのめっき層、すなわち中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５と、最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６とを溶融させる（ステップＳ１６）。
【００３３】
その際、Ｎｉめっき層３１に比べてＮｉ−Ｔｉめっき層３６を薄く（例えば、膜厚１０μｍ）設けることにより、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５とを溶融させてなる融液はその下方に位置するＮｉめっき層３１を殆ど溶融させること無く、その上方に位置するＮｉ−Ｔｉめっき層３６を積極的に溶融させる。
そして、ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面上を液相でぬらし、ダイヤモンド砥粒２１の表面と液相の界面でぬれ反応を進行させて、ダイヤモンド砥粒２１のＣと液相に含まれるＴｉとを化学的に結合する。
【００３４】
最後に、所定量の液相が確保できた時点で、Ｆｅ基金属基板１１、第一金属結合相層２２及び第二金属結合相２３を冷却することで、溶融状態の金属の液相を固化させるか、或いは第一金属結合相２２をなすＮｉめっき層３１と溶融金属との間で金属元素濃度を均一化させて、固相を晶出させることで溶融状態の金属の液相を固化して、Ｆｅ基金属基板１１上へのダイヤモンド砥粒２１の鑞付けを完了する（ステップＳ１７）。
上述したように、本実施の形態による単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部表面は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５と、溶融した最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６とからなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒の中間部表面は鑞付けがなされる。
【００３５】
したがって、第２の実施形態に係る単層メタルボンド砥石４０の製造方法によれば、Ｎｉからなる第一金属結合相２２やＦｅ基金属基板１１を過剰に溶融させる等によって過剰の融液を発生させること無く、ダイヤモンド砥粒２１の下部は第一金属結合相２２により、ダイヤモンド砥粒２１の中間部は第二金属結合相２３によりそれぞれ固着され、ダイヤモンド砥粒２１の上部は突出した形態とすることができ、第二金属結合相２３の厚みを所定厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
つまり、第２の実施形態による単層メタルボンド砥石４０も、前述した第１の実施形態に係る単層メタルボンド砥石１０と同様に、仮固定の際に所望の密度や分布で金属基板上にダイヤモンド砥粒を配置しさえすれば、仮固定の状態でダイヤモンド砥粒を鑞付けすることができる。これは、研削加工の均一化をもたらすとともに、研削工程の安定性の向上に貢献する。
【００３６】
換言すれば、第２の実施形態に係る単層メタルボンド砥石４０の製造方法によれば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５と最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６との間において、金属元素の相互拡散が発生して拡散層が形成されているか否かに関わらず、より早いペースで、低融点金属であるＮｉ−Ｐめっき層３２を溶融して、この融液により液相を拡大することによって、Ｎｉ−Ｐめっき層３２の上に位置するＣｕめっき層３５及びＮｉ−Ｔｉめっき層３６を液相化することができる。これにより、例えばＮｉ−Ｐめっき層３２の下に位置するＮｉめっき層３１を過剰に溶融させることなく、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とその上に位置するＣｕめっき層３５とＮｉ−Ｔｉめっき層３６を合計した厚みを所定の厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
【００３７】
しかも、最終的に第二金属結合相２３となる液相によりダイヤモンド砥粒２１をぬらすことで、液相とダイヤモンド砥粒２１との界面に化学的な結合状態を形成することができ、第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒２１を物理的に保持することに加えて、ダイヤモンド砥粒２１を金属基板１１に化学的に固着することで、ダイヤモンド砥粒２１の脱落等を抑制することができる。
その際、第二金属結合相２３の下に位置する第一金属結合相２２は殆ど液相化しないので、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部は仮固定された状態を維持できる。そして、最下層をなすＮｉめっき層３１で仮固定状態を保たれたダイヤモンド砥粒２１は、溶融して液相化した中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と最外層をなすＣｒめっき層３３によってダイヤモンド砥粒２１の中間部が鑞付けされ、ダイヤモンド砥粒２１の最上部は突出した形態とすることが可能となる。
図４（ｂ）の構成によれば、金属層の最外層にＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層として、Ｔｉ粉をＮｉめっきしたもの、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきを用いたことにより、ダイヤモンド砥粒２１の刃先となる上部をＴｉが被服することがないので、ダイヤモンド砥粒２１の研削能力の低下を抑制することもできる。
【００３８】
したがって、本実施形態の変形例に係る単層メタルボンド砥石４０も、仮固定の際に所望の密度や分布で金属基板上にダイヤモンド砥粒を配置しさえすれば、仮固定の状態でダイヤモンド砥粒を鑞付けすることができる。これは、研削加工の均一化をもたらすとともに、研削工程の安定性の向上に寄与する。
上述した変形例では４元共晶の場合を例にとって説明したが、５元共晶、６元共晶、・・・と、共晶組成を構成する各純成分の数を増大させることで、共晶点をさらに低下させることができる。これは、より一層低い加熱温度でも鑞付けが可能なことを示唆していることから、本変形例によればダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージを著しく改善できる。
【００３９】
なお、第２の実施形態においては、第二金属結合相２３をなす中間層はＮｉより低い融点をもつ金属材料として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５からなるとしたが、これに限定されず、他のＮｉ基合金や、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料としても構わない。
具体的には、Ｎｉ−Ｐ合金（共晶点８８０℃）とＣｕ（融点１０８３℃）以外に、Ａｕ（融点１０６４℃）、Ａｕ−Ｎｉ合金（共晶点９５０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金（共晶点８８０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金（８５０℃）などが挙げられる。中でも、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金は、Ｃを含むダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で融解させることができるので、ダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージの低減に寄与する。
【００４０】
また、第２の実施形態では、前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層の一例としてＮｉ−Ｔｉめっき層３６を用い、具体的はＴｉ粉をＮｉめっきで固定した、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきを用いた場合について詳述したが、このＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきに代えて、水素化したＴｉ粉をＮｉめっきしたものを用いても構わない。この水素化したＴｉ粉をＮｉめっきを最外層とした場合は、金属層の酸化を防止することができる。
なお、第２の実施形態では、金属基板としてＦｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）を用いた場合について詳述したが、これに限定されるものではなく、Ｆｅ基金属基板に代えてＮｉ基金属基板を用いても構わない。
また、第２の実施形態では、最外層をＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金としたが、この上に更にＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金の酸化防止を目的として、例えばＡｕ又はＡｕ基合金を備える構成としても、上述した本発明に係る作用・効果は変わるものではない。例えば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５、最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６、最外層のさらに外側にＡｕ又はＡｕ基合金として例えば不図示のＡｕめっき層を設け、これら４層から第二金属結合相２３を形成しても構わない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の単層メタルボンド砥石によれば、金属基板と金属層との間、又は多層の金属層同士の間に、金属元素の相互拡散が発生しているか否かに関わりなく、先ず、金属層をなす中間層の中で最も低融点の金属層を溶融させることで中間層を溶融させて、次に、金属層をなす最内層は溶融させずに、金属層をなす中間層とＣｒ又はＣｒ基合金からなる最外層と界面に共晶組成の液相を発生させて、この液相の液相幅を制御することで過剰の融液を発生させずに、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を調整することができる。
【００４２】
また、請求項３に記載の本発明の単層メタルボンド砥石によれば、金属基板と金属層との間、又は多層の金属層同士の間に、金属元素の相互拡散が発生しているか否かに関わりなく、先ず、金属層をなす中間層の中で最も低融点の金属層を溶融させることで中間層を溶融させて、次に、金属層をなす最内層は溶融させずに、金属層をなす中間層とＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金からなる最外層と界面に共晶組成の液相を発生させて、この液相の液相幅を制御することで過剰の融液を発生させずに、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を調整することができる。
【００４３】
上記いずれの構成、すなわち請求項１又は請求項３の構成により、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層からなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部表面は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層と最外層からなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒の中間部表面は鑞付けがなされる。
したがって、ダイヤモンド砥粒はその下部が物理的に保持され、その中間部が物理的に保持されることに加えて、化学的に固着されるので、ダイヤモンド砥粒の保持力を向上させて、研削加工時におけるダイヤモンド砥粒の脱落等を抑制することができる。
【００４４】
また、上記いずれの構成の単層メタルボンド砥石は、ダイヤモンド砥粒の中間部が鑞付けされる際に、ダイヤモンド砥粒の下部は物理的に保持されているので、液相によるダイヤモンド砥粒の移動は抑制される。したがって、ダイヤモンド砥粒は、鑞付け前に金属基板上に配置された位置が殆ど変わらないので、鑞付け後に所望の突出量としたダイヤモンド砥粒は、所望の密度や分布で金属基板上に配置することができる。すなわち、本発明に係る単層メタルボンド砥石は、ダイヤモンド砥粒の面内分布の均一化が図れるので、金属基板上に鑞付けされたダイヤモンド砥粒の不均一分布などに起因した研削能力のばらつきや不安性などを解消することができる。ゆえに、この均一な研削処理は、長期安定性に優れた研削装置あるいはプロセスの提供をもたらす。
【００４５】
上記請求項１の構成において、金属層の最外層をなすＣｒ若しくはＣｒ基合金層の厚さを０．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲に設定することにより、溶融金属とダイヤモンド砥粒とを反応させ、凝固後に両者の間で強固な化学結合の形成が可能となる。
また上記請求項３の構成において、金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層の厚さを３μｍ以上１５μｍ以下の範囲に設定することにより、溶融金属とダイヤモンド砥粒とを反応させ、凝固後に両者の間で強固な化学結合の形成が可能となる。
上記請求項３の構成において金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層としては、Ｔｉ粉をＮｉで共析めっきしたもの、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきが好適に用いられる。このＴｉ粉をＮｉめっきしたものは、ダイヤモンド砥粒の刃先となる上部をＴｉが被服することがないので、ダイヤモンド砥粒の研削能力の低下を抑制することができる。
【００４６】
また、上記請求項３の構成において金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層としては、水素化したＴｉ粉をＮｉめっきしたもの、いわゆる水素化チタン、チタンハイハライドと呼ばれるものを用いても良い。この水素化したＴｉ粉をＮｉめっきに含まれるＴｉは、ダイヤモンド砥粒２１のＣと化学的に結合する機能の他に、金属層の酸化を防止する機能も併せて備えることができる。
上記いずれの構成、すなわち請求項１又は請求項３の構成による単層メタルボンド砥石では、金属層の中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とするが、その金属材料としては、Ｎｉ基合金、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料で用いられる。これらの金属材料は、適当な組成を選択することにより、金属層の最内層をなすＮｉに比べて低融点となるので、これらの金属材料からなる中間層が溶融する温度で加熱しても、最内層が殆ど溶融しない状況を作り出すことができる。
中でも、前記金属材料を、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金から選択した少なくとも１種以上の材料とした場合は、ダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で溶融させることができることから、ダイヤモンド砥粒の研削能力を劣化させずにダイヤモンド砥粒を鑞付けできるのでより好ましい。
【００４７】
また、上記いずれの構成、すなわち請求項１又は請求項３の構成による単層メタルボンド砥石においても、前記金属層の最内層を構成するＮｉの厚さは、中間層が溶融した後、最内層は殆ど溶融されずに最外層が積極的に溶融される状況とするためには、１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上がより好ましい。
さらに、上記構成からなる単層メタルボンド砥石は、前記金属層がめっきにより前記金属基板の表面上に設けられてなることを特徴としている。これにより、金属層をなす中間層と最外層との界面に金属結合状態を形成することができ、この界面に共晶組成の液相を発生させ易くすることができるので、ダイヤモンド砥粒を鑞付け作業が容易となる。また、めっきに比べて高価な設備を要する蒸着やスパッタ等のいわゆるドライプロセスが不要なことから、比較的安価に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る単層メタルボンド砥石の要部側断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る単層メタルボンド砥石の製造工程を示す図である。
【図３】図２に示す単層メタルボンド砥石の製造工程を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る単層メタルボンド砥石の製造工程を示す図である。
【図５】図４に示す単層メタルボンド砥石の製造工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、４０メタルボンド砥石、
１１Ｎｉ基又はＦｅ基金属基板、
１２砥粒層、
２１ダイヤモンド砥粒、
２２第一金属結合相、
２３第二金属結合相、
３０金属層、
３１Ｎｉめっき層、
３２Ｎｉ−Ｐめっき層（Ｎｉ基合金）、
３３Ｃｒめっき層（Ｃｒ又はＣｒ基合金）、
３５Ｃｕめっき層（Ｃｕ又はＣｕ基合金）、
３６Ｎｉ−Ｔｉめっき層（Ｎｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a single-layer metal bond grindstone formed by, for example, fixing diamond abrasive grains in a single layer, and more particularly to a technique for brazing and holding diamond abrasive grains on a metal substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, as a metal bond grindstone in which diamond abrasive grains are dispersed and arranged on a metal binder phase provided on the surface of a metal substrate, the diamond abrasive grains are fixed to the metal substrate with a metal brazing material, and the diamond abrasive grains are bonded. Metal bond grindstones that are physically and chemically retained are known.
When brazing diamond abrasive grains in such a metal bond grindstone, for example, using metal powder as a metal brazing material, the metal powder is heated on a metal substrate, and between the molten metal powder and diamond abrasive grains. There is known a method in which a wetting reaction is generated and heat-welded.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the manufacturing method of the metal bond grindstone by an example of the above-mentioned prior art, when producing the single layer type metal bond grindstone by arranging the diamond abrasive grains in a single layer on the metal substrate, the following conditions are satisfied. It is required to satisfy.
(1) When diamond abrasive grains are fixed on a metal substrate, each diamond abrasive grain is appropriately projected from the surface of the metal binder phase.
(2) The diamond abrasive grains after fixing should be distributed uniformly so as not to overlap the metal substrate.
(3) Do not leave the cause of falling off of the abrasive grains in the periphery of the diamond abrasive grains after fixing.
[0004]
However, the conventional single-layer metal bond grindstone has the following problems.
(A) When the metal powder and the metal substrate are heated and melted, for example, when the diamond abrasive grains and the metal powder are pressed and pressed, if the outer diameter of the diamond abrasive grains is too larger than the thickness of the metal powder layer, the metal powder Is not sufficiently pressurized, and it becomes impossible to form a compacted state between the diamond abrasive grains and the metal powder, and the connection strength between the diamond abrasive grains and the metal bonded phase is lowered.
(B) On the other hand, when the outer diameter of the diamond abrasive grains is too smaller than the thickness of the metal powder layer, the diamond abrasive grains are fixed by the metal binder phase when arranged so that the entire diamond abrasive grains are embedded in the metal powder. Later, in order to make the diamond abrasive grains protrude from the surface of the metal binder phase, a complicated and difficult process of removing a part of the metal binder phase is required.
[0005]
(C) When the metal powder and the metal substrate are heated and melted, the metal binder phase generated on the metal substrate is in a molten state in the thickness direction, so the diamond abrasive grains are in a molten state. It is easy to move in the layer on the metal substrate. For this reason, after the diamond abrasive grains are fixed with the metal binder phase, the metal powder is not evenly distributed, and there is a strong tendency that a region where the metal powder is densely distributed and a region where the metal powder is distributed sparsely occur. In other words, it was difficult to position the diamond abrasive grains, and temporary fixing was difficult. This non-uniform distribution of diamond abrasive grains is one of the factors that cause uneven processing when grinding using a metal bond grindstone, and therefore, a uniform distribution of diamond abrasive grains has been demanded.
[0006]
(D) Furthermore, in the case of a single-layer metal bond grindstone, fine cracks, so-called cracks, are likely to occur in the metal binder phase around the fixed diamond abrasive grains. The cracks that accompany this brazing are caused by internal stress remaining in the metal binder phase, shrinkage when the liquid phase solidifies, uneven thickness of the metal binder phase, and the melt on the diamond abrasive grains. It is thought that it is generated due to the fact that the metal bonded phase is covered with diamond abrasive grains. This crack induces diamond grains falling off when grinding using a metal bond grindstone, and the dropped abrasive grains are one of the factors that damage the workpiece. Development of metal bond grindstones without cracks in the periphery is expected. Conventionally, a method of suppressing the occurrence of cracks by setting the thickness of the metal bonded phase to a large value has been used. However, the thickness of the metal bonded phase is extremely thin in the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration. A method for preventing the occurrence of cracks has not been found, and a problem remains in long-term stability during use.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a metal bond grindstone formed by fixing diamond abrasive grains dispersed and arranged in a single layer with a metal binder phase, it is possible to improve the holding power of the diamond abrasive grains. It aims at providing a single layer metal bond grindstone.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, the single-layer metal bond grindstone of the present invention according to claim 1 has a multilayer structure of at least three layers on the surface of a Ni-based or Fe-based metal substrate. The innermost layer is Ni, the outermost layer is Cr or a Cr-based alloy, and at least one of the intermediate layers located between the innermost layer and the outermost layer has a melting point lower than that of Ni. The metal substrate and the metal layer are heated at a temperature lower than the melting point of Ni and higher than the melting point of the metal material, and only the metal material having the lowest melting point is melted first. It is characterized in that at least the outermost layer is melted by an erosion action due to melting of the material, and diamond abrasive grains are brazed with a molten metal containing the outermost layer.
[0009]
According to the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration, the metal layer having a multilayer structure of at least three or more layers includes Ni as the innermost layer, Cr or Cr-based alloy as the outermost layer, and between the innermost layer and the outermost layer. At least one of the intermediate layers located at is made of a metal material having a melting point lower than that of Ni.
By heating the metal substrate and the metal layer at a temperature lower than the melting point of Ni and higher than the melting point of the metal material, first, a metal material having a lower melting point than Ni among the metal layers having a multilayer structure. In the process of mutual diffusion, a liquid phase having a eutectic composition is generated in the progress of the mutual diffusion. Then, the liquid phase width is expanded so as to incorporate a nearby metal element into the liquid phase, and the outermost layer made of Cr or Cr-based alloy having a small thickness provided on the intermediate layer is melted to include the outermost layer. Braze diamond abrasive grains with molten metal.
[0010]
Alternatively, when an intermediate layer made of, for example, a Ni-P alloy having a lower melting point than Ni forming the innermost layer of the metal layer 30 is provided, regardless of the presence or absence of interdiffusion of metal elements between the intermediate layers, Only the metal layer composed of this Ni-P alloy, that is, the metal layer having the lowest melting point in the intermediate layer is melted, and the upper or lower metal layer in the intermediate layer is eroded by the generated melt, or these metals are eroded. Interdiffusion at a relatively high diffusion rate is generated between the layers, and a liquid phase having a eutectic composition is generated in the alloy portion or the diffusion layer due to erosion. Then, the liquid phase width is expanded so as to incorporate a nearby metal element into this liquid phase, and the outermost layer made of Cr or a Cr-based alloy provided on the intermediate layer is melted, and finally Melts only the intermediate layer and the outermost layer, and brazes the diamond abrasive grains with a molten metal composed of the intermediate layer and the outermost layer.
At that time, the thickness of the Cr or Cr-based alloy constituting the outermost layer of the metal layer is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. If the thickness of Cr or Cr-based alloy is less than 0.5 μm, there is a problem that the amount of Cr contained in the molten metal is small and the reactivity with diamond is insufficient, and if it is thicker than 10 μm, a thick Cr layer is formed. This is because it takes time and causes uneconomic problems.
[0011]
With the above-described configuration, the diamond abrasive grains that are temporarily fixed on the metal layer having a multilayer structure before brazing are in a state where the lower part of the diamond abrasive grains is temporarily fixed by Ni forming the innermost layer. The diamond abrasive grains are mainly brazed by the melted intermediate layer and outermost layer.
Therefore, according to the single-layer metal bond grindstone according to the present invention, even if the diamond abrasive grains are temporarily fixed and arranged on the metal layer having a multilayer structure before brazing, even after brazing. Since the position of the diamond abrasive grains does not move, the diamond abrasive grains can be provided at a desired density on the metal substrate.
Then, when the diamond abrasive grains are embedded, the whole may be cooled and solidified when a predetermined amount of liquid phase is secured, or a solid phase that crystallizes between the molten metal and the metal substrate may be used. Since the whole may be solidified by enlarging, the amount of diamond abrasive grains embedded can be adjusted to a desired value without generating an excessive melt, for example, by excessively melting the metal substrate. .
[0012]
The single-layer metal bond grindstone of the present invention according to claim 3 forms a metal layer having a multilayer structure of at least three layers on the surface of a Ni-based or Fe-based metal substrate, and the metal layer includes: Ni is the innermost layer, Ni-Ti or Ni-Ti alloy is the outermost layer, and at least one of the intermediate layers located between the innermost layer and the outermost layer is a metal material having a melting point lower than Ni, The metal layer is heated at a temperature lower than the melting point of Ni and higher than the melting point of the metal material to melt only the metal material having the lowest melting point, and at least the outermost layer is caused by erosion due to melting of the metal material. And diamond abrasive grains are brazed with a molten metal including the outermost layer.
[0013]
According to the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration, the metal layer having a multilayer structure of at least three or more layers includes Ni as the innermost layer, Ni—Ti or Ni—Ti alloy as the outermost layer, and the innermost layer and the outermost layer. At least one of the intermediate layers positioned between the two layers is made of a metal material having a melting point lower than that of Ni.
By heating the metal substrate and the metal layer at a temperature lower than the melting point of Ni and higher than the melting point of the metal material, first, a metal material having a lower melting point than Ni among the metal layers having a multilayer structure. In the process of mutual diffusion, a liquid phase having a eutectic composition is generated in the progress of the mutual diffusion. Then, the liquid phase width is expanded by incorporating the nearby metal element into the liquid phase, and the outermost layer made of Ni—Ti or Ni—Ti alloy provided on the intermediate layer is melted to obtain the outermost layer. The diamond abrasive grains are brazed with a molten metal containing an outer layer.
Specifically, in the case where an intermediate layer made of, for example, a Ni-P alloy having a lower melting point than Ni forming the innermost layer of the metal layer is provided, the presence or absence of mutual diffusion of metal elements between the intermediate layers Regardless, by melting only the metal layer made of this Ni-P alloy, that is, the metal layer having the lowest melting point in the intermediate layer, the upper or lower metal layer in the intermediate layer is eroded by the generated melt, Interdiffusion at a relatively high diffusion rate is generated between these metal layers, and a liquid phase having a eutectic composition is generated in the alloy portion or the diffusion layer due to erosion. Then, by expanding the liquid phase width so as to incorporate a nearby metal element into this liquid phase, the outermost layer made of Ni-Ti or Ni-Ti alloy having a thin thickness provided on the intermediate layer is melted, Finally, diamond abrasive grains are brazed with molten metal including the outermost layer.
[0014]
At that time, the thickness of the Ni—Ti or Ni—Ti alloy forming the outermost layer of the metal layer is preferably 3 μm or more and 15 μm or less. If the thickness of the Ni-Ti or Ni-Ti-based alloy is less than 3 μm, the proportion of Ti contained in the final melt is low and the reactivity between the molten metal and diamond is insufficient. This is because there is a problem that the surface becomes rough without improving the force.
In the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration, the Ni—Ti or Ni—Ti alloy layer constituting the outermost layer of the metal layer is preferably obtained by eutecting Ti powder by Ni plating. When Ti powder is co-deposited with Ni plating, Ti does not cover the upper part of the diamond abrasive grains, so that a reduction in the grinding ability of the diamond abrasive grains can be prevented.
The Ni—Ti or Ni—Ti alloy layer constituting the outermost layer of the metal layer may be a Ni-plated hydrogenated Ti powder. The outermost layer obtained by Ni plating the hydrogenated Ti powder can prevent oxidation of the metal layer.
[0015]
In the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration, at least one material selected from Ni-based alloy, Au or Au-based alloy, Cu or Cu-based alloy is preferably used as the metal material constituting the intermediate layer of the metal layer. Used. By selecting an appropriate composition, these metal materials have a lower melting point than Ni that forms the innermost layer of the metal layer. As a specific example of such a metal material, Ni-P alloy (eutectic point 880 ° C.)
, Au (melting point 1064 ° C.), Au—Ni alloy (eutectic point 950 ° C.), Cu (melting point 1083 ° C.), Cu—Ni—Ti alloy (eutectic point 880 ° C.), Cu—Ni—P—Ti alloy ( 850 ° C.). Here, the numbers in parentheses represent melting points or eutectic points.
Among them, Ni-P alloy, Cu-Ni-Ti alloy, or Cu-Ni-P-Ti alloy melts at a temperature below 900 ° C., which is said to start graphitization and oxidation of diamond abrasive grains containing C. Therefore, the diamond abrasive grains can be brazed without deteriorating the grinding ability of the diamond abrasive grains, which is more preferable.
[0016]
Further, in the single-layer metal bond grindstone of the present invention according to claims 1 and 3, Ni that forms the innermost layer of the metal layer is to ensure a predetermined thickness even if it is affected by erosion by the melted intermediate layer. The thickness is moderately increased, but the thickness is preferably 10 μm or more, more preferably 30 μm or more.
Furthermore, the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration is characterized in that the metal layer is provided on the surface of the metal substrate by plating. When a metal layer is formed on a metal substrate by plating, a metal bonded state can be formed at the interface between the intermediate layer forming the metal layer and the outermost layer, and a liquid phase having a eutectic composition can be easily generated at this interface. Therefore, the work of brazing diamond abrasive grains can be facilitated.
In addition, since the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration can be produced only by plating that is a wet process, it is necessary to use a so-called dry process such as vapor deposition or sputtering that requires expensive equipment compared to plating, or to mix them. Since it does not exist, it has the advantage that it can be manufactured by a relatively inexpensive process.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a single-layer metal bonded magnet according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side sectional view of a main part of a single-layer metal bonded magnet 10 according to an embodiment of the present invention.
The single-layer metal bond grindstone 10 according to the present embodiment includes, for example, an Fe-based metal substrate 11 and an abrasive layer 12 formed on the Fe-based metal substrate 11, and the abrasive layer 12 is For example, a diamond abrasive grain 21 made of diamond abrasive grains, a first metal bonded phase 22, and a second metal crystal phase 23 are provided.
On the surface of the Fe-based metal substrate 11, for example, a first metal bonded phase 22 made of Ni and a second metal bonded phase 23 having a eutectic composition made of Ni, P and Cr are sequentially laminated. For example, the diamond abrasive grains 21 made of diamond abrasive grains are arranged so as to protrude from the surface of the second metal bonded phase 23 corresponding to the upper layer. Here, the diamond abrasive grains 21 are arranged in a single layer, and one diamond abrasive grain 21 is arranged in the thickness direction of the abrasive grain layer 12.
With the above-described configuration, the diamond abrasive grains 21 that are temporarily fixed on the metal layer 30 having a multilayer structure before brazing are made of Ni that forms the innermost layer of the metal layer that hardly melts. While the lower part of the diamond abrasive grains is temporarily fixed by the metal binder phase 22, the periphery of the diamond abrasive grains is brazed by the second metal binder phase 23 composed of the melted intermediate layer and outermost layer.
[0018]
Therefore, according to the single layer metal bond grindstone 10 according to the present invention, as long as the diamond abrasive grains 21 are temporarily fixed and arranged on the metal layer 30 having a multilayer structure before brazing, the brazing is performed. Since the position of the diamond abrasive grains 21 does not move even after the deposition, the diamond abrasive grains 21 can be provided on the metal substrate 11 with a desired density and distribution.
That is, the diamond abrasive grain 21 in the single-layer metal bond grindstone 10 according to the present invention has the following three surface states. The lower surface of the diamond abrasive grain 21 is physically held by the first metal bonded phase 22. The intermediate part surface of the diamond abrasive grain 21 is chemically bonded with C of the diamond abrasive grain 21 and Cr of the second metal bonded phase 23, and the intermediate surface of the diamond abrasive grain 21 is formed by the second metal bonded phase 23. It is physically held and chemically fixed to the second metal bonded phase 23. The upper surface of the diamond abrasive grain 21 is exposed from the second metal bonded phase 23.
[0019]
In order to control the amount of the exposed portion, when the diamond abrasive grains 21 are embedded, the whole may be solidified by cooling when a predetermined amount of liquid phase is secured, The entire solid phase that crystallizes with the metal bonded phase 22 may be expanded to solidify the whole. For example, the embedding amount of the diamond abrasive grains can be adjusted to a desired value without generating an excessive melt due to excessive melting of the first metal bonded phase 22 or the like.
The single-layer metal bond grindstone 10 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, a method for manufacturing the metal bond grindstone 10 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the single-layer metal bond grindstone 10, and FIG. 3 is a block diagram illustrating a manufacturing process of the single-layer metal bond grindstone 10.
First, as shown in FIG. 2A, on the surface of an Fe-based metal substrate (for example, stainless steel or the like) 11, a Ni plating layer 31 as an innermost layer constituting a metal layer and a Ni-P plating as an intermediate layer, for example. The layer 32 and, for example, a Cr plating layer 33 as the outermost layer are stacked in order. As a result, the metallic bond state is present at the interface between the Fe-based metal substrate 11 and the Ni plating layer 31, the interface between the Ni plating layer 31 and the Ni-P plating layer 32, and the interface between the Ni-P plating layer 32 and the Cr plating layer 33. Is formed (step S1).
[0020]
Next, in an inert gas atmosphere, for example, below the melting point of the Ni plating layer 31 and above the melting point of the Ni—P plating layer 32, for example, lower than the melting point (1450 ° C.) of the Ni plating layer 31, the Ni—P plating layer 32. The eutectic point (880 ° C.) is heated at a temperature (for example, about 930 ° C.) higher by a predetermined temperature (for example, about 50 ° C.), and only the Ni—P plating layer 32 is melted (step S2).
In addition, when heating temperature exceeds 1200 degreeC, the problem that the carbonization or oxidation of the diamond abrasive grain 21 will become intense arises.
Next, the Cr plating layer 33 is eroded by the melt of the molten Ni—P plating layer 32 and alloyed. Alternatively, a predetermined eutectic composition (for example, having a eutectic point lower than the heating temperature in these processes by advancing the interdiffusion of metal elements between the melt having an increased diffusion rate and the Cr plating layer 33) Ni-10 wt% P-14 wt% Cr) is generated (step S3).
[0021]
Then, a liquid phase of this eutectic composition (for example, Ni-10 wt% P-14 wt% Cr) is generated, and the liquid phase is expanded so that the liquid phase takes in a nearby metal element. The two plating layers, that is, the Ni-P plating layer 32 forming the intermediate layer and the Cr plating layer 33 forming the outermost layer are melted (step S4).
At this time, the Ni-plated layer 31 is positioned below the Ni-P plated layer 32 by providing the Ni-plated layer 31 thick (for example, a film thickness of 50 μm) and the Cr-plated layer 33 thin (for example, a film thickness of 5 μm). The Cr plating layer 33 located thereabove is positively melted without almost melting.
Then, the surface of the intermediate part of the diamond abrasive grain 21 is wetted with a liquid phase, and a wetting reaction is allowed to proceed at the interface between the surface of the diamond abrasive grain 21 and the liquid phase, so that C of the diamond abrasive grain 21 and Cr contained in the liquid phase Are chemically bonded.
When the predetermined amount of liquid phase is secured, the Fe-based metal substrate 11, the first metal bonded phase 22 and the second metal bonded phase 23 are cooled to solidify the molten metal liquid phase. Alternatively, the liquid phase of the molten metal is solidified by making the metal element concentration uniform and crystallizing the solid phase between the Ni plating layer 31 forming the first metal bonded phase 22 and the molten metal. Then, the brazing of the diamond abrasive grains 21 on the Fe-based metal substrate 11 is completed (step S5).
[0022]
As described above, according to the method for manufacturing the single-layer metal bond grindstone 10 according to the example of the present embodiment, the diamond abrasive grains temporarily disposed on the metal layer 30 having a multilayer structure before brazing. 21 is a Ni-P plating layer 32 forming a molten intermediate layer while the lower surface of the diamond abrasive grains is temporarily fixed by the first metal bonded phase 22 made of Ni that forms the innermost layer of the metal layer that does not melt. And the intermediate surface of the diamond abrasive grain 21 is brazed by the second metal bonded phase 23 composed of the molten Cr plating layer 33 forming the outermost layer.
.
Therefore, according to the method for manufacturing the single-layer metal bond grindstone 10 according to the example of the present embodiment, an excessive melt is obtained by excessively melting the first metal bonded phase 22 made of Ni or the Fe-based metal substrate 11. Without being generated, the lower part of the diamond abrasive grain 21 is fixed by the first metal bonded phase 22, the intermediate part of the diamond abrasive grain 21 is fixed by the second metal bonded phase 23, and the upper part of the diamond abrasive grain 21 is exposed. By setting the thickness of the second metal bonded phase 23 to a predetermined thickness, the amount of diamond abrasive grains 21 embedded can be controlled.
[0023]
In other words, according to the manufacturing method of the single-layer metal bond grindstone 10 according to the present embodiment, the metal elements are mutually exchanged between the Ni-P plating layer 32 forming the intermediate layer and the Cr plating layer 33 forming the outermost layer. Regardless of whether diffusion has occurred and a diffusion layer is formed, the Ni-P plating layer 32, which is a low melting point metal, can be melted at a faster pace and the liquid phase can be expanded by this melt. For example, without excessively melting the Ni plating layer 31, the diamond abrasive grains 21 can be set by setting the total thickness of the Ni-P plating layer 32 and the Cr plating layer 33 positioned thereon to a predetermined thickness. The amount of embedding can be controlled.
Moreover, the eutectic point can be further lowered by increasing the number of pure components constituting the eutectic composition, such as ternary eutectic, quaternary eutectic,. This contributes to reducing the heat temperature of the diamond abrasive grains 21 by reducing the heating temperature.
As a result, as shown in FIG. 2 (b), on the surface of the Fe-based metal substrate (for example, stainless steel or the like) 11, the Ni plating layer 31 as the innermost layer constituting the metal layer and the Ni-P as the intermediate layer, for example. A plating layer 32 and, for example, a Cr plating layer 33 as an outermost layer are laminated in order, and a single layer in a form in which diamond abrasive grains 21 whose embedding amount is controlled are brazed onto the Fe-based metal substrate 11. A metal bond grindstone can be obtained stably.
[0024]
In the present embodiment, the intermediate layer forming the second metal bonded phase 23 is composed of, for example, the Ni—P plating layer 32 as a metal material having a melting point lower than that of Ni. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to use at least one material selected from an alloy, Au, Au-based alloy, Cu, or Cu-based alloy.
Specifically, besides Ni—P alloy (eutectic point 880 ° C.), Au (melting point 1064 ° C.), Au—Ni alloy (eutectic point 950 ° C.), Cu (melting point 1083 ° C.), Cu—Ni—Ti An alloy (eutectic point 880 ° C.), a Cu—Ni—P—Ti alloy (850 ° C.) and the like can be mentioned. Among them, Ni-P alloy, Cu-Ni-Ti alloy, or Cu-Ni-P-Ti alloy melts at a temperature below 900 ° C., which is said to start graphitization and oxidation of diamond abrasive grains containing C. Therefore, damage caused by heat of the diamond abrasive grains 21 can be reduced.
[0025]
In the present embodiment, the intermediate layer forming the second metal bonded phase 23 has been described using a single layer made of, for example, a Ni-P plating layer 32 as a metal material having a melting point lower than that of Ni. It goes without saying that a plurality of layers may be formed. In that case, Ni base alloy, Au or Au base alloy, Cu or Cu base alloy is preferable for the reason mentioned above.
Further, in the present embodiment, an example in which an Fe-based metal substrate (for example, stainless steel) 11 is used as the metal substrate is shown. In this case, Fe is excellent in corrosion resistance in an oxidizing environment such as nitric acid or hydrogen peroxide acid, or in a neutral environment such as sulfuric acid, and can contribute to extending the life of the single-layer metal bond grindstone 10. Is possible. However, the metal substrate is not limited to the Fe-based metal substrate 11, and a Ni-based metal substrate may be used instead of the Fe-based metal substrate 11.
[0026]
Moreover, in this embodiment, although it heated to predetermined temperature in a vacuum atmosphere, it is not limited to this, For example, you may heat in an inert gas atmosphere.
In this embodiment, the outermost layer is made of Cr or a Cr-based alloy. However, for the purpose of preventing oxidation of the Cr or Cr-based alloy on the outermost layer, for example, the above-described book may be provided with Au or an Au-based alloy. The actions and effects according to the invention do not change. For example, an Ni-P plating layer 32 that forms an intermediate layer, a Cr plating layer 33 that forms an outermost layer, and an Au plating layer (not shown) as Au or an Au-based alloy is provided on the outer side of the outermost layer. The metal bonded phase 23 may be formed.
[0027]
Below, the manufacturing method of the single layer metal bond grindstone 40 concerning the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated, referring an accompanying drawing. FIG. 4 is a diagram illustrating a manufacturing process of the single-layer metal bond grindstone 40, and FIG. 5 is a block diagram illustrating a manufacturing process of the single-layer metal bond grindstone 40.
The second embodiment differs from the first embodiment described above in the following two points.
(1) The intermediate layer forming the metal layer was changed from a single layer to two layers.
Specifically, the Ni—P plating layer 32 (FIG. 2) used for the intermediate layer in the first embodiment described above is replaced with two layers of Ni—P plating layer 32 / Cu plating layer 35 (FIG. 2). Replaced with 4).
(2) The outermost layer forming the metal layer was changed from Cr or Cr-based alloy to Ni—Ti or Ni—Ti alloy.
Specifically, the Cr plating layer 33 (FIG. 2) used for the outermost layer in the first embodiment described above was replaced with the Ni—Ti plating layer 36 (FIG. 4) in the second embodiment.
Other points are the same as those in the first embodiment.
[0028]
First, as shown in FIG. 4A, an Ni plating layer 31 is formed as the innermost layer of the metal layer on the surface of the Fe-based metal substrate 11, and then an Ni-P plating layer 32 and Cu are formed as intermediate layers. The plating layer 35 is laminated in order, and finally, the Ni—Ti plating layer 36 is formed as the outermost layer. At that time, as the Ni—Ti plating layer 36, so-called Ni—Ti powder dispersion plating in which Ti powder was fixed by Ni plating was used.
Thereby, the interface between the Fe-based metal substrate 11 and the Ni—P plating layer 32, the interface between the Ni—P plating layer 32 and the Cu plating layer 35, and the interface between the Cu plating layer 35 and the Ni—Ti plating layer 36. Then, a metal bonded state is formed (step S11).
As a result, as shown in FIG. 4B, on the surface of the Fe-based metal substrate (for example, stainless steel) 11, the Ni plating layer 31 as the innermost layer constituting the metal layer and the Ni—P as the intermediate layer, for example. Plating layer 32 and Cu plating layer 35 and, for example, Ni—Ti plating layer 36 as the outermost layer are laminated in order, and diamond abrasive grains 21 whose embedding amount is controlled are formed on Fe-based metal substrate 11. A single-layer metal bond grindstone in the attached form can be obtained stably.
[0029]
The Ti in the Ni—Ti plating layer 36 is chemically bonded to C contained in the diamond abrasive grains 21 and reduces the eutectic temperature when a liquid phase having a eutectic composition is generated. Improves the wettability of the liquid phase against.
Further, the Ni-P plating layer 32 and the Cu plating layer 35 have a relatively low melting point in the multilayer metal layer. It can be melted against heating at a maximum heating temperature of 1200 ° C. or less, preferably 1100 ° C. or less, and has eutectic composition such as Ni—P, Ni—P—Cu, and Ni—P—Cu—Ti. The liquid phase is generated at a relatively low eutectic point (for example, 880 ° C. for Ni—P, 780 ° C. for Ni—P—Cu, and 850 ° C. for Ni—P—Cu—Ti). Improve the wettability of the liquid phase.
[0030]
Here, the thickness of the portion composed of the Ni—P plating layer 34 and the Cu plating layer 35 forming the intermediate layer and the Ni—Ti plating layer 36 forming the outermost layer, that is, the thickness of the second metal crystal phase 23 is particularly limited. Although not, for example, it is set to 20 to 70% of the particle diameter of the diamond abrasive grains 21. When the particle size is smaller than 20%, the holding power of the diamond abrasive grains 21 is insufficient, and when the particle size is larger than 70%, the protruding amount of the diamond abrasive grains 21 from the surface of the second metal crystal phase 23 becomes too small. .
Next, in a vacuum atmosphere, for example, below the melting point of the Ni plating layer 31 and above the melting point of the Ni—P plating layer 32, for example, lower than the melting point (1450 ° C.) of the Ni plating layer 31. Heating is performed at a temperature (for example, about 930 ° C.) higher than the crystal point (880 ° C.) by a predetermined temperature (for example, about 50 ° C.), and only the Ni—P plating layer 32 is first melted (step S12).
In addition, when heating temperature exceeds 1200 degreeC, the problem that the carbonization or oxidation of the diamond abrasive grain 21 will become intense arises.
[0031]
Next, the Cu plating layer 35 is eroded and alloyed with the melt of the molten Ni—P plating layer 32. Alternatively, the ternary composition of Ni—Cu—P having a melting point lower than the heating temperature in these processes by advancing the interdiffusion of metal elements between the melt having an increased diffusion rate and the Cu plating layer 35. Is generated (step S13).
Then, a liquid phase having the ternary composition of Ni—Cu—P is generated, and the liquid phase is expanded so that the liquid phase takes in a nearby metal element, so that two intermediate layers, that is, Ni—P plating are formed. The layer 32 and the Cu plating layer 35 are melted (step S14).
At this time, the Ni-plated layer 31 is located below the Ni-P plated layer 32 by providing the Ni-plated layer 31 thick (for example, a film thickness of 70 μm) and the Cu-plated layer 33 thin (for example, a film thickness of 20 μm). The Cu plating layer 35 located thereabove is actively melted without almost melting the metal.
[0032]
Next, the Ni—Ti plating layer 36 is eroded and alloyed with a melt obtained by melting the Ni—P plating layer 32 and the Cu plating layer 35. Alternatively, the metal element is allowed to interdiffusion between the melt having an increased diffusion rate and the Ni—Ti plating layer 36 to generate a composition having a melting point lower than the heating temperature in these processes (step S15). ).
Then, a liquid phase of this composition is generated, and the liquid phase is expanded so that the liquid phase takes in a nearby metal element, and finally, three plating layers, that is, a Ni-P plating layer that forms an intermediate layer 32 and Cu plating layer 35 and Ni—Ti plating layer 36 forming the outermost layer are melted (step S16).
[0033]
At that time, by providing the Ni—Ti plating layer 36 thinner than the Ni plating layer 31 (for example, a film thickness of 10 μm), the melt obtained by melting the Ni—P plating layer 32 and the Cu plating layer 35 is The Ni-Ti plating layer 36 located above is actively melted without almost melting the Ni plating layer 31 located below.
Then, the surface of the intermediate part of the diamond abrasive grain 21 is wetted with a liquid phase, and a wetting reaction is allowed to proceed at the interface between the surface of the diamond abrasive grain 21 and the liquid phase, so that C contained in the diamond abrasive grain 21 and Ti contained in the liquid phase Are chemically bonded.
[0034]
Finally, when a predetermined amount of liquid phase is secured, the molten metal liquid phase is solidified by cooling the Fe-based metal substrate 11, the first metal bonded phase layer 22, and the second metal bonded phase 23. Or by making the metal element concentration uniform between the Ni plating layer 31 forming the first metal bonded phase 22 and the molten metal and crystallizing the solid phase to solidify the liquid phase of the molten metal. Thus, the brazing of the diamond abrasive grains 21 on the Fe-based metal substrate 11 is completed (step S17).
As described above, according to the manufacturing method of the single-layer metal bond grindstone 10 according to the present embodiment, the diamond abrasive grains 21 that are temporarily fixed on the metal layer having a multilayer structure before brazing are: The Ni-P plating layer 32 and the Cu plating forming the melted intermediate layer are maintained while the lower surface of the diamond abrasive grains is temporarily fixed by the first metal bonding phase 22 made of Ni that forms the innermost layer of the metal layer that does not melt. The intermediate surface of the diamond abrasive grains is brazed by the second metal bonding phase 23 composed of the layer 35 and the molten Ni—Ti plating layer 36 forming the outermost layer.
[0035]
Therefore, according to the method for manufacturing the single-layer metal bond grindstone 40 according to the second embodiment, an excessive melt is generated by excessively melting the first metal bonded phase 22 made of Ni or the Fe-based metal substrate 11. The lower part of the diamond abrasive grain 21 is fixed by the first metal bonded phase 22, the intermediate part of the diamond abrasive grain 21 is fixed by the second metal bonded phase 23, and the upper part of the diamond abrasive grain 21 is projected. It is possible to control the burying amount of the diamond abrasive grains 21 by setting the thickness of the second metal bonded phase 23 to a predetermined thickness.
That is, the single-layer metal bond grindstone 40 according to the second embodiment is also formed on the metal substrate with a desired density and distribution during temporary fixing, like the single-layer metal bond grindstone 10 according to the first embodiment described above. As long as the diamond abrasive grains are arranged, the diamond abrasive grains can be brazed in a temporarily fixed state. This contributes to the uniformity of the grinding process and the improvement of the stability of the grinding process.
[0036]
In other words, according to the method for manufacturing the single-layer metal bond grindstone 40 according to the second embodiment, the Ni—P plating layer 32 that forms the intermediate layer, the Cu plating layer 35, and the Ni—Ti plating layer 36 that forms the outermost layer. The Ni—P plating layer 32, which is a low melting point metal, is melted at a faster pace regardless of whether or not a diffusion layer is formed due to the occurrence of mutual diffusion of metal elements. By enlarging the liquid phase with the liquid, the Cu plating layer 35 and the Ni—Ti plating layer 36 located on the Ni—P plating layer 32 can be made into a liquid phase. Accordingly, for example, the Ni-P plating layer 32, the Cu plating layer 35 and the Ni-Ti plating layer 36 positioned thereon are not melted excessively without the Ni plating layer 31 positioned under the Ni-P plating layer 32 being excessively melted. By setting the total thickness to a predetermined thickness, the embedding amount of the diamond abrasive grains 21 can be controlled.
[0037]
In addition, the diamond abrasive grains 21 are wetted by the liquid phase that finally becomes the second metal bonded phase 23, whereby a chemically bonded state can be formed at the interface between the liquid phase and the diamond abrasive grains 21. In addition to physically holding the diamond abrasive grains 21 by the metal binder phase 23, the diamond abrasive grains 21 are chemically fixed to the metal substrate 11, thereby preventing the diamond abrasive grains 21 from dropping off. .
At that time, since the first metal bonded phase 22 located under the second metal bonded phase 23 hardly becomes a liquid phase, the first metal bonded phase 22 was temporarily fixed on the metal layer 30 having a multilayer structure before brazing. The diamond abrasive grain 21 can maintain the state where the lower part of the diamond abrasive grain is temporarily fixed by the first metal bonded phase 22 made of Ni that forms the innermost layer of the metal layer that does not melt. The diamond abrasive grains 21 kept in a temporarily fixed state by the Ni plating layer 31 that forms the lowermost layer are the Ni-P plating layer 32 that forms an intermediate layer that has been melted into a liquid phase, and the Cr plating layer 33 that forms the outermost layer. Thus, the intermediate part of the diamond abrasive grain 21 is brazed, and the uppermost part of the diamond abrasive grain 21 can be projected.
According to the configuration of FIG. 4 (b), the outermost layer of the metal layer is Ni-Ti or Ni-Ti alloy layer with Ti powder plated with Ni, so-called Ni-Ti powder dispersion plating, so that diamond Since Ti does not cover the upper part that is the cutting edge of the abrasive grains 21, it is possible to suppress a decrease in the grinding ability of the diamond abrasive grains 21.
[0038]
Therefore, the single-layer metal bond grindstone 40 according to the modification of the present embodiment can be used in a temporarily fixed state as long as diamond abrasive grains are arranged on a metal substrate with a desired density and distribution during temporary fixing. Grain can be brazed. This contributes to the homogenization of the grinding process and the improvement of the stability of the grinding process.
In the above-described modification, the case of a quaternary eutectic has been described as an example. However, by increasing the number of each pure component constituting the eutectic composition, a quinary eutectic, a hexene eutectic,. The eutectic point can be further reduced. Since this suggests that brazing is possible even at a lower heating temperature, according to the present modification, the damage caused by heat of the diamond abrasive grains 21 can be remarkably improved.
[0039]
In the second embodiment, the intermediate layer forming the second metal bonded phase 23 is composed of, for example, the Ni-P plating layer 32 and the Cu plating layer 35 as a metal material having a melting point lower than that of Ni. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, at least one material selected from other Ni-based alloys, Au, Au-based alloys, Cu, or Cu-based alloys may be used.
Specifically, in addition to Ni—P alloy (eutectic point 880 ° C.) and Cu (melting point 1083 ° C.), Au (melting point 1064 ° C.), Au—Ni alloy (eutectic point 950 ° C.), Cu—Ni—Ti An alloy (eutectic point 880 ° C.), a Cu—Ni—P—Ti alloy (850 ° C.) and the like can be mentioned. Among them, Ni-P alloy, Cu-Ni-Ti alloy, or Cu-Ni-P-Ti alloy melts at a temperature below 900 ° C., which is said to start graphitization and oxidation of diamond abrasive grains containing C. Therefore, it contributes to the reduction of damage caused by heat of the diamond abrasive grains 21.
[0040]
In the second embodiment, the Ni—Ti plating layer 36 is used as an example of the Ni—Ti or Ni—Ti alloy layer constituting the outermost layer of the metal layer. Specifically, the Ti powder is fixed by Ni plating. Although the case of using so-called Ni—Ti powder dispersion plating has been described in detail, a Ni-plated hydrogenated Ti powder may be used instead of this Ni—Ti powder dispersion plating. When this hydrogenated Ti powder has Ni plating as the outermost layer, oxidation of the metal layer can be prevented.
In the second embodiment, the case where an Fe-based metal substrate (for example, stainless steel) is used as the metal substrate has been described in detail. However, the present invention is not limited to this, and the Ni-based substrate is used instead of the Fe-based metal substrate. A metal substrate may be used.
In the second embodiment, the outermost layer is made of Ni—Ti or Ni—Ti alloy. However, for the purpose of preventing oxidation of Ni—Ti or Ni—Ti alloy, for example, Au or Au-based alloy is used. Even if the configuration is provided, the above-described operations and effects of the present invention do not change. For example, a Ni-P plating layer 32 and a Cu plating layer 35 that form an intermediate layer, a Ni-Ti plating layer 36 that forms an outermost layer, and an Au plating layer (not shown) as an Au or Au-based alloy is provided on the outer side of the outermost layer. The second metal bonded phase 23 may be formed from these four layers.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the single-layer metal bond grindstone of the present invention according to claim 1, interdiffusion of metal elements occurs between the metal substrate and the metal layer or between the multiple metal layers. Regardless of whether or not it is, the intermediate layer is melted by melting the metal layer having the lowest melting point among the intermediate layers forming the metal layer, and then the innermost layer forming the metal layer is melted. Without generating an excess melt by generating a liquid phase of eutectic composition at the interface between the intermediate layer forming the metal layer and the outermost layer made of Cr or a Cr-based alloy and controlling the liquid phase width of this liquid phase. The amount of diamond abrasive grains embedded can be adjusted without generating it.
[0042]
According to the single layer metal bond grindstone of the present invention according to claim 3, whether or not interdiffusion of metal elements occurs between the metal substrate and the metal layer or between the multilayer metal layers. Regardless of whether the metal layer having the lowest melting point is melted first, the intermediate layer is melted, and then the innermost layer forming the metal layer is not melted. A liquid phase of eutectic composition is generated at the interface between the intermediate layer and the outermost layer made of Ni-Ti or Ni-Ti alloy, and an excessive melt is generated by controlling the liquid phase width of this liquid phase. Without doing so, the amount of diamond abrasive grains embedded can be adjusted.
[0043]
With any of the above-described configurations, that is, the configuration of claim 1 or claim 3, the diamond abrasive grains 21 that are temporarily fixed on the metal layer having a multilayer structure before brazing are placed on the metal layer that does not melt. While the lower surface of the diamond abrasive grains is temporarily fixed by the first metal bonded phase 22 made of the inner layer, the intermediate surface of the diamond abrasive grains is made by the melted intermediate layer and the second metal bonded phase 23 made of the outermost layer. Brazing is done.
Therefore, the diamond abrasive grains are chemically held in addition to the lower part being physically held and the middle part being physically held, so that the holding power of the diamond abrasive grains is improved and grinding is performed. Dropping off of diamond abrasive grains during processing can be suppressed.
[0044]
In addition, the single-layer metal bond grindstone of any of the above configurations physically holds the lower part of the diamond abrasive grain when the intermediate part of the diamond abrasive grain is brazed. Movement is suppressed. Therefore, the position of the diamond abrasive grains placed on the metal substrate before brazing is almost unchanged, so that the diamond abrasive grains having a desired protruding amount after brazing are arranged on the metal substrate with a desired density and distribution. can do. That is, the single-layer metal bond grindstone according to the present invention can make the in-plane distribution of diamond abrasive grains uniform, so that the grinding ability variation due to the non-uniform distribution of diamond abrasive grains brazed on the metal substrate And anxiety can be resolved. Therefore, this uniform grinding process provides a grinding apparatus or process having excellent long-term stability.
[0045]
In the configuration of claim 1, by setting the thickness of the Cr or Cr-based alloy layer forming the outermost layer of the metal layer in the range of 0.5 μm or more and 10 μm or less, the molten metal and diamond abrasive grains are reacted, A strong chemical bond can be formed between the two after solidification.
In the structure of claim 3, the thickness of the Ni—Ti or Ni—Ti alloy layer forming the outermost layer of the metal layer is set in the range of 3 μm or more and 15 μm or less to react the molten metal with the diamond abrasive grains. It is possible to form a strong chemical bond between the two after solidification.
As the Ni—Ti or Ni—Ti alloy layer forming the outermost layer of the metal layer in the above-mentioned configuration of the third aspect, a Ni powder Ti-eutectoid plated with Ni, so-called Ni—Ti powder dispersion plating is preferably used. In this Ni powder plated with Ti, Ti does not cover the upper part which is the cutting edge of the diamond abrasive grains, so that it is possible to suppress a decrease in the grinding ability of the diamond abrasive grains.
[0046]
In the structure of claim 3, the Ni-Ti or Ni-Ti alloy layer forming the outermost layer of the metal layer is a Ni-plated hydrogenated Ti powder, so-called titanium hydride or titanium high halide. May be used. Ti contained in the Ni plating of the hydrogenated Ti powder can be provided with a function of preventing the metal layer from being oxidized in addition to the function of chemically bonding with C of the diamond abrasive grains 21.
In the single-layer metal bond grindstone according to any of the above-described structures, that is, the structure of claim 1 or claim 3, at least one of the intermediate layers of the metal layer is a metal material having a melting point lower than that of Ni. And at least one material selected from Ni-base alloy, Au or Au-base alloy, Cu or Cu-base alloy. These metal materials have a lower melting point than Ni forming the innermost layer of the metal layer by selecting an appropriate composition, so even if heated at a temperature at which the intermediate layer made of these metal materials melts, A situation can be created in which the innermost layer hardly melts.
Among these, when the metal material is at least one material selected from Ni-P alloy, Cu-Ni-Ti alloy, or Cu-Ni-P-Ti alloy, the diamond abrasive grains are graphitized or oxidized. Since it can be melted at a temperature lower than 900 ° C., which is said to start, diamond abrasive grains can be brazed without deteriorating the grinding ability of the diamond abrasive grains, which is more preferable.
[0047]
Further, in any of the above-described configurations, that is, in the single-layer metal bond grindstone according to the configuration of claim 1 or 3, the thickness of Ni constituting the innermost layer of the metal layer is the innermost layer after the intermediate layer is melted. In order to obtain a situation where the outermost layer is actively melted without being almost melted, it is preferably 10 μm or more, more preferably 30 μm or more.
Furthermore, the single-layer metal bond grindstone having the above-described configuration is characterized in that the metal layer is provided on the surface of the metal substrate by plating. As a result, a metal bond state can be formed at the interface between the intermediate layer and the outermost layer forming the metal layer, and a liquid phase having a eutectic composition can be easily generated at this interface. Attaching work becomes easy. In addition, since a so-called dry process such as vapor deposition or sputtering that requires expensive equipment compared to plating is unnecessary, it can be manufactured at a relatively low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of an essential part of a single-layer metal bond grindstone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a single-layer metal bond grindstone according to the first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing manufacturing steps of the single-layer metal bond grindstone shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a single-layer metal bond grindstone according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a manufacturing process of the single-layer metal bond grindstone shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10, 40 Metal bond whetstone,
11 Ni-based or Fe-based metal substrate,
12 abrasive layer,
21 Diamond abrasive grains,
22 first metal bonded phase,
23 second metal bonded phase,
30 metal layer,
31 Ni plating layer,
32 Ni-P plating layer (Ni-based alloy),
33 Cr plating layer (Cr or Cr-based alloy),
35 Cu plating layer (Cu or Cu-based alloy),
36 Ni-Ti plating layer (Ni-Ti or Ni-Ti alloy).

Claims

Forming a metal layer having a multilayer structure of at least three layers on the surface of the Ni-based or Fe-based metal substrate;
In the metal layer, the innermost layer is Ni, the outermost layer is Cr or a Cr-based alloy, and at least one of the intermediate layers located between the innermost layer and the outermost layer is a metal material having a melting point lower than Ni.
The metal substrate and the metal layer are heated at a temperature lower than the melting point of Ni and higher than the melting point of the metal material,
Only the metal material having the lowest melting point is melted first, and at least the outermost layer is melted by erosion due to melting of the metal material,
A single-layer metal bond grindstone, wherein diamond abrasive grains are brazed with molten metal including the outermost layer.

2. The single-layer metal bond grindstone according to claim 1, wherein a thickness of a Cr or Cr-based alloy layer forming the outermost layer of the metal layer is 0.5 μm or more and 10 μm or less.

Forming a metal layer having a multilayer structure of at least three layers on the surface of the Ni-based or Fe-based metal substrate;
In the metal layer, the innermost layer is Ni, the outermost layer is Ni-Ti or Ni-Ti alloy, and at least one of the intermediate layers located between the innermost layer and the outermost layer is a metal material having a melting point lower than Ni.
The metal substrate and the metal layer are heated at a temperature lower than the melting point of Ni and higher than the melting point of the metal material,
Only the metal material having the lowest melting point is melted first, and at least the outermost layer is melted by erosion due to melting of the metal material,
A single-layer metal bond grindstone, wherein diamond abrasive grains are brazed with molten metal including the outermost layer.

The single-layer metal bond grindstone according to claim 3, wherein the thickness of the Ni-Ti or Ni-Ti alloy layer constituting the outermost layer of the metal layer is 3 µm or more and 15 µm or less.

The single-layer metal bond grindstone according to claim 3, wherein the Ni-Ti or Ni-Ti alloy layer constituting the outermost layer of the metal layer is obtained by fixing Ti powder by Ni plating.

The single-layer metal bond grindstone according to claim 3, wherein the Ni-Ti or Ni-Ti alloy layer constituting the outermost layer of the metal layer is obtained by Ni-plating a hydrogenated Ti powder.

4. The single-layer metal bond grindstone according to claim 1, wherein the metal material is at least one material selected from a Ni-base alloy, Au or an Au-base alloy, Cu or a Cu-base alloy.

The metal material is at least one material selected from a Ni-P alloy, a Cu-Ni-Ti alloy, or a Cu-Ni-P-Ti alloy. Single layer metal bond grindstone.

The single-layer metal bond grindstone according to claim 1 or 3, wherein the thickness of Ni constituting the innermost layer of the metal layer is 10 µm or more.

The single-layer metal bond grindstone according to claim 1, wherein the metal layer is provided on a surface of the metal substrate by plating.