JP4612214B2

JP4612214B2 - セラミックロールの研磨方法ならびに研磨ホイル

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Publication number: JP4612214B2
Application number: JP2001102364A
Authority: JP
Inventors: 和光中村; 宗和原田; 禮冶佐貫
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002292412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、良好な表面性状を有する銅または銅合金（以下、銅または銅合金を単に銅合金という）板または条を圧延することのできる冷間圧延機のワークロールに用いるセラミックロールの研磨方法およびその研磨に用いる研磨ホイルに係り、特に、端子コネクターに用いられる銅合金の圧延に好適な冷間圧延機のワークロールに用いるセラミックロールの研磨方法およびその研磨に用いる研磨ホイルに関する。
【０００２】
一般に、端子コネクターの加工に用いる銅合金板または条としては、中心線平均粗さＲａが０．１〜０．１３μm程度、かつ最大粗さＲｍａｘが１〜１．３μm程度の表面粗さを持つものが使用されている。そして、ＬＳＩ、ＩＣ、トランジスタなどのリードフレームに用いる銅合金板または条の場合、通常、中心線平均粗さＲａが０．１μm程度以下、かつ最大粗さＲｍａｘが０．６μm程度以下と、前記端子コネクターの加工に用いる銅合金板または条より要求される表面粗さが小さいことが知られている。
【０００３】
表面粗さの点から言えば、前記リードフレーム材圧延用のワークロールを用いて端子材の圧延が行えるように思われるが、製品として要求される表面粗さがリードフレームより大きくても良いこと、ロールの表面粗さを必要以上に小さくするとロールと被圧延材の間の摩擦係数が小さくなり圧延速度の低下による生産性の低下を招くこと、ロールの表面の研磨は表面粗さが小さいほど時間と費用が必要であることなどの理由によって、端子コネクター用の銅合金板または条の加工に用いる圧延ロールは、ＬＳＩ、ＩＣ、トランジスタ用の銅合金板または条の加工に用いる圧延ロールよりその表面粗差が大きくても許容できるものである。
【０００４】
一般に、銅合金板または条の製造を行う場合は、例えば、以下のようにしている。銅合金板または条は、通常、銅合金鋳塊に圧延−熱処理の工程を組み合わせて製造される。そして、冷間圧延においてはロールの表面が被圧延材に転写されるため、前記の表面粗差を有する製品を製造するには、研磨により略板材の表面粗さに等しいハイスロールなどをワークロールに用いて銅合金板または条が圧延される。
【０００５】
しかしながら、前記材質のワークロールは、圧延油や被圧延材によって持込まれる硬質異物、圧延中に被圧延材より分離する粒子などがワークロールに押付けられることによって、圧延中に疵が入りやすい。そのため、一旦ワークロールに形成された疵は、ワークロールより相対的に軟質の被圧延材に転写され、圧延長手方向に周期的な疵(ロールマーク)になることから、材料の表面状態を悪くする。
【０００６】
このように、ハイスロールを用いるとロールマークが極めて形成されやすいため（ワークロールに疵が形成される）、現実には１コイル圧延する毎にワークロールの交換が必要となっている。そのため、多くのハイスロールをあらかじめ準備しておき、疵の入ったワークロールは交換してその度に研磨を行っていた。このような事情から、ハイスロールより硬質で疵の入り難く、交換サイクルが長いワークロールが求められていた。
【０００７】
このような問題を解決するために、従来、前記ハイスロールに比べその硬さが１．５〜２倍程度であるサイアロン製（Ｓｉ₃Ｎ₄：８５質量％、Ｙ₂Ｏ₃：７質量％、Ａｌ₂Ｏ₃：５質量％、ＡｌＮ：３質量％）などのセラミックロールが使われるようになって来ている。前記セラミックロールは、疵がつき難くロールマークの発生を低減でき、比重がハイスロールの約４０％であり圧延機への取り付や取り外しが容易であり、また、熱膨張係数がハイスロールの約２５％であり圧延中のロールの寸法変化が小さく、被圧延材の歪が安定しやすいことや、さらに、ロール表面に金属が凝着し難いなどの長所があるため、特に高品質材を製造するために使用が増加している。なお、セラミックロール、セラミックロールの研磨方法などについては、例えば特開平７−２６６２１５号公報、特開平８−２４９１３号公報、特開平９−１０８７１４号公報などに開示されている。
【０００８】
前記特開平７−２６６２１５号公報には、真円度に優れ、表面粗さの良好なセラミックロールおよび精度の良い研削が可能な研磨装置および研磨方法が開示されている。このセラミックロールは、軸方向と周方向において外表面の面粗さがほぼ同じであり、周方向のうねりが１μm以下である構成とされている。また、セラミックロールを周方向に回転させ、可撓性当て物をそのセラミックロール円周面に一定荷重で押し当て、前記セラミックロールと前記当て物の間に研磨砥粒を供給する構成にしたものが研磨装置として開示され、前記研磨装置を用いて行う研磨方法についても開示されている。
【０００９】
また、特開平８−２４９１３号公報に開示されてなるセラミックロールは、軸精度の低下のない高精度のセラミックロールを支持するセンタとのかじりやセンタの摩耗をなくすようにしたものである。より詳しくは、セラミックロールの端部に、ロックウェルＣスケール硬さ４０〜６５の金属からなり、センタ穴を有し、端面に、ステライト合金の肉盛層を設けた金属製キャップを、金属緩衝材を介在させて嵌合させた構成にしたものである。
【００１０】
さらに、特開平９−１０８７１４号公報に開示されてなるセラミックロールは、セラミックロールをセンタ穴で支持して研削加工し、被圧延品に文字、模様などを形成し得るようにしたものである。そして、セラミックロールは、その端部に、ロックウェルＣスケール硬さ４０〜６５の金属からなり、センタ穴を有し、端面に硬質金属層を設けた金属製キャップを、金属緩衝材を介在させて嵌合すると共に、セラミックロールの胴部に、異なる面粗度を有する複数の領域を持つ文字、模様を設けた構成にしたものである。
【００１１】
また、通常ハイスなどの材質のワークロールを研磨するときは、ロールを軸線周りに回転させ、それに対して円筒状の砥石をロール周速の２〜２０倍程度の周速で回転させてワークロールに押付け、そのワークロールの軸線方向にトラバースさせる方法が知られており、ステンレス鋼板などのスキンパス圧延に用いるワークロールの研磨等に使用されている。この場合、通常、炭化珪素砥粒（ＧＣ）よりなる砥石ＧＣ＃６００（平均粒径２８μｍ）〜ＧＣ＃１０００（平均粒径１６μm）の細かい砥石を用いることによって、中心線平均粗さＲａ＝０．０３〜０．１５μmのロール表面とすることができる。
【００１２】
なお、セラミックロールの研磨においても同様な方法を用いることができるが、ハイスロールに比べ脆性の大きいセラミックロールの場合、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）などの砥粒を埋め込んだ砥石が用いられる。しかしながら、このようなダイヤモンド砥石やＣＢＮ砥石を用いても、それだけでは送りマークを消すことができないため、所定の表面粗さを達成するには更にフィルム研磨など特殊な仕上げ研磨が必要とされていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のような従来のセラミックロールをワークロールとして用いると、被圧延材のロールマークの発生は著しく低減されるが、使用するセラミックロールの表面粗さによっては被圧延材の表面粗さが大きく、所定の目標値を満足しないことがあることが分かってきた。このようなセラミックロールをワークロールとして使用した場合、圧延された銅合金板または条は平均表面粗さが前記の値（０．１〜０．１３μm）を満足しても、最大粗さ（１〜１．３μm）を満足できないことが頻繁に発生している。
【００１４】
本発明は前記の問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、端子コネクター用として適正な平均粗さおよび最大粗さを有し、かつロールマークの発生が少ない銅合金板または条を圧延することが可能なセラミックロールの研磨方法を提供することであり、さらに前記研磨に用いる研磨ホイルを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため以下のように構成した。すなわち、セラミックロールは、銅または銅合金の板または条を冷間圧延する際に用いられ圧延加工面がセラミックスで形成されるセラミックロールであって、前記圧延加工面に対して、前記セラミックロールの軸線方向において測定した中心線平均粗さＲａが０．１μmを越え０．１５μm以下、かつ最大粗さＲｍａｘが０．６μmを越え１．５μm以下である構成とした。このような構成のセラミックロールは、以下の研磨方法により条件を満足できるものとなる。
【００１６】
また、本発明にかかるセラミックロールの研磨方法は、銅または銅合金の板または条を冷間圧延する際に用いられ圧延加工面がセラミックスで形成されるセラミックロールの研磨方法であって、平均粒子径が１６μmを越え２８μm以下のダイヤモンド砥粒を集中度７５以上で分散させた砥粒層を表面に形成させた研磨ホイルを用い、前記セラミックロールおよび前記研磨ホイルを同一方向に回転させ、かつ前記セラミックロールの軸線と前記研磨ホイルの軸線が互いに平行となるように前記圧延加工面および前記砥粒層を当接させ、その当接部分に研磨液を供給すると共に、前記研磨ホイルを前記セラミックロール軸線方向に、前記圧延加工面の全幅に渡って少なくとも一回は一定速度で移動させることにした。
【００１７】
このように構成することで、セラミックロールは、前記圧延加工面に対して、前記セラミックロールの軸線方向において測定した中心線平均粗さＲａが０．１を越え０．１５μm以下、かつ最大粗さＲｍａｘが０．６μmを越え１．５μm以下となる。
【００１８】
さらに、本発明にかかるセラミックロールの前記研磨方法において、前記セラミックロールの圧延加工面に対してその軸線方向に前記研磨ホイルを、前記セラミックロールの圧延加工面全幅に渡って複数回移動させ、その複数回目の研磨において、セラミックロールの周速を増加させ、かつ前記研磨ホイルのセラミックロール軸線方向への送り速度を低下させて研磨を行う構成とした。このように構成することにより、圧延加工面をより滑らかに仕上げることができる。
【００１９】
また、本発明にかかるセラミックロールの前記研磨方法において、前記研磨ホイルの回転周速をＶｗ、前記セラミックロールの回転周速をＶｒとするとき、Ｖｗ／Ｖｒ＝１０〜６０となるようにした。このように構成することにより、セラミックロールの圧延加工面を安定して滑らかに仕上げることができる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる前記セラミックロールの研磨ホイルは、銅または銅合金の板または条を冷間圧延する際に用いられ圧延加工面がセラミックスで形成されるセラミックロールを研磨するための研磨ホイルであって、その砥粒層に、平均粒径が１６を超え２８μｍ以下のダイヤモンド砥粒を集中度７５以上で分散させ、そのセラミックロールに当接する砥粒層の幅方向の両端部が、前記砥粒層の厚さＴに対して０．１Ｔ以上の曲率半径で面取した。このように構成することにより、セラミックロールの圧延加工面に研磨の際の送りマークが形成されることはない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、必要に応じて図面を参照して説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、セラミックロールの表面粗さを測定した状態を示す拡大分布図、図２セラミックロールの研磨状態を示す模式図、図３は研磨機構を示す模式図、図４（ａ），（ｂ）は、研磨ホイルの断面図および拡大断面図、図５（ａ），（ｂ）は、研磨ホイルによる研磨状態を示す模式図、図６は研磨ホイルによる研磨状態を示す平面図である。
【００２２】
［セラミックロールの表面粗さ］
銅または銅合金板または条を冷間圧延する際に用いられ圧延加工面がセラミックスで形成されるセラミックロールは、直径５０ｍｍ、幅７００ｍｍ、真円度０．００３ｍｍ以下、円筒度０．００５ｍｍ以下、硬さＨｖ＝１６００、初期の表面粗さＲａ＝０．１５〜０．２０μｍ、最大粗さＲｍａｘ＝１．５〜３．０μｍのサイアロン製ロールを準備し、それらの研磨方法を変え、中心線平均粗さ（Ｒａ：０．１〜０．２０μｍ）および最大粗さ（Ｒｍａｘ：０．６〜２．５μｍ）を変化させ、同じ表面粗さ（ＲａおよびＲｍａｘ）としたものを２本ずつ作製した。
【００２３】
同じ表面粗さを有するセラミックロールを２本１組で２０段圧延機のワークロールとして組込み、板厚０．３ｍｍ、板幅６３５ｍｍ、長さ４０００ｍで、Ｃｕに、０．１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰと、２．０質量％のＳｎとを含んだ合金板を、０．２５ｍｍまで１パスで圧延し(仕上げ圧延)、被圧延材の表面粗さを測定してロールマーク発生の有無を調査した。被圧延材には全長においていずれもロールマークは発生しなかったが、圧延に用いたセラミックロールの粗さに応じて中心線平均粗さおよび最大粗さが異なる値となった。
【００２４】
Ｒａ＞０．１５μｍのセラミックロールにおいては、すべてＲｍａｘ＞１．５μｍであり、これらのセラミックロールを用いた場合、前記被圧延材において目標とする表面粗さを満足することができなかった。また、Ｒａ＝０．１μmを越え０．１５μｍであっても、Ｒｍａｘ＞１．５μｍのセラミックロールを用いて圧延した場合に、被圧延材において目標とする表面粗さ（Ｒｍａｘ≦１．５μｍ、板幅方向）を満足することができないことがわかった。
【００２５】
図１（ｂ）に、Ｒａ＝０．１１μｍ、Ｒｍａｘ＝１．８μｍのセラミックロールの粗さ測定チャートの一部を示す。図１（ｂ）において、矢印の位置に比較的大きなピークが存在する。これらの位置では、局部的にロール表面が大きく窪みまたは突出しているため、このセラミックロールを用いて圧延を行うと、セラミックロールの窪みまたは突出に対応する位置において、被圧延材に突出または窪みが形成され、その結果として被圧延材の最大粗さが大きくなる。
【００２６】
一方、図１（ａ）に示すように、セラミックロールの粗さ測定チャートが、Ｒａ＝０．１μmを越え０．１５μｍ、かつＲｍａｘ＝０．６μmを越え１．５μm以下のロールを用いた場合はすべての被圧延材において目標の表面粗さの達成が可能であった。したがって、仕上げ圧延に用いるセラミックロールの表面粗さはＲａ＝０．１μmを越え０．１５μｍ、かつＲｍａｘ＝０．６μmを越え１．５μm以下であることが必要である。
【００２７】
なお、本発明の表面粗さを有するセラミックロールにおいて、その硬さはＨｖ１４００以上であることが望ましい。これはハイスロールなどに比べて硬いため圧延長さが長くなってもロールマークの発生を防止できること、および摩耗し難いため研磨の回数を減らせるからである。また、表面粗さの測定に当たっては、例えばＪＩＳ，Ｂ，０６５１−１９７３に規定の触針式粗さ測定器、レーザー式表面粗さ測定器などを用いれば良い。
【００２８】
［セラミックロールの研磨方法］
図２ないし図６に示すように、本発明にかかるセラミックロール１の圧延加工面２の仕上げ研磨方法は、Ｒｍａｘ＝１．５〜３μｍ程度のセラミックロール１の研磨方法に関するもので、平均粒子径が１６μｍ以下のダイヤモンド砥粒を集中度７５以上で分散させた砥粒層１１を表面に形成させた研磨ホイル１０を用い、セラミックロール１および研磨ホイル１０をその軸線に直角な方向からみて同一方向に回転させ、かつ、セラミックロール１と研磨ホイル１０の軸線が互いに平行になるように当接させ、その当接部分に研磨液を介して（連続的あるいは間欠的に供給しながら）研磨ホイル１０を、セラミックロール軸線方向に、セラミックロール１の圧延加工面２全幅に渡って少なくとも一回は一定速度で移動させることで行っている。なお、セラミックロール１は、支持部３を介して研磨ホイル１０に当接している。
【００２９】
前記の研磨方法において、同一の研磨ホイル(ダイヤモンド砥粒の粒度および集中度が同一のもの)１０によってセラミックロール１を研磨する場合、例えば次のように複数の研磨ステップとすることによって表面粗さをより小さくすることが可能である。（第1ステップ）研磨ホイル周速Ｖ_w1、セラミックロール周速Ｖ_r1、研磨ホイルの送り速度Ｖ_x1の条件で、研磨ホイルを複数回往復させて研磨する。つぎに、（第２ステップ）研磨ホイル周速Ｖ_w1、セラミックロール周速Ｖ_r2（Ｖ_r2≧ Ｖ_r1）、研磨ホイルの送り速度Ｖ_x2（Ｖ_x1≧Ｖ_x2）の条件で、研磨ホイルを複数回往復させて研磨する（第３ステップ）。さらに、研磨ホイル周速Ｖ_w1、セラミックロール周速Ｖ_r3（Ｖ_r3≧Ｖ_r2）、研磨ホイルの送り速度Ｖ_x3（Ｖ_x2≧Ｖ_x3）の条件で、研磨ホイルを複数回往復させて研磨する。
【００３０】
前記複数ステップは、セラミックロール１の表面状態によって（第２ステップ）までの２ステップとしても、さらに（第３ステップ）までの３ステップとしても良い。研磨ステップが進むに連れ、研磨されるセラミックロール１の周速を大きくし、かつ研磨ホイルの送り速度を小さくしていくことが望ましいが、研磨状態を見ながら適当に定めることができる。各ステップにおける研磨ホイルの往復回数、研磨ホイルの押付け力についても研磨の状態を見ながら適当に定めると良い。なお、前記研磨方法を示す例では、各ステップにおいて研磨ホイル１０を往復（偶数回スキャン）させているが、必ずしも往復させなくても奇数回のスキャンであっても良い。
【００３１】
また、前記の研磨方法は同一研磨ホイルによる複数ステップを行うものであるが、その後、粒子寸法のさらに小さいダイヤモンド砥粒により構成された砥粒層を有する研磨ホイルを用いて前記のような複数ステップの研磨を行うことによってセラミックロール１の表面粗さをさらに小さくすることができる。
【００３２】
いずれにしても、これらの方法で研磨を行うことによって、Ｒａ=０．１μmを越え０．１５μｍ以下、Ｒｍａｘ＝０．６μｍを越え１．５μm以下の表面粗さのセラミックロール１とすることが可能である。初期の表面粗さがさらに２μｍより大きい場合には、前記の研磨ホイルで研磨する前に、平均粒径１６〜２８μｍ、集中度５０の構成の研磨ホイルによって予備的な研磨を行い、Ｒｍａｘを２μｍ以下とすることが望ましい。
【００３３】
図２および図６に本発明の研磨方法の模式図を示す。図２に示すように、セラミックロール１に研磨ホイル１０がその軸線どうしを互いに平行になるように支持部３により所定の力で押し当てた状態でそれらを同一方向に回転させ、かつ研磨ホイル１０を軸線方向(紙面に垂直な方向)に平行移動させることによってセラミックロール１全長に渡って研磨することが可能である。研磨中は、セラミックロール１と研磨ホイル１０の接触部分に研磨液が供給される。研磨液は、研磨部分の潤滑、冷却、研磨生成物の除去などを行うために用いられ、ケミカル系潤滑油、エマルジョン系潤滑油、ソリブル系潤滑油などのものの中から選択すれば良い。
【００３４】
図２および図３に示すように、研磨ホイル１０とセラミックロール１の研磨部分に研磨液を供給するには、例えば、供給タンク１５、フィルタ１６，１７および定量ポンプを組み合わせた装置を用いることによって研磨部分に一定量の研磨液を供給し、循環使用することができる。フィルタ１６，１７は研磨生成物や、また、研磨ホイル１０やセラミックロール１よりの脱落物などを取り除くために設けられている。ここで用いるフィルタは、その目開き寸法がサブミクロンから数１０μｍ程度の粒子がこし取れるように適当に選択することができる。この装置では、供給タンク１５からフィルタ１７を介して研磨ホイル１０とセラミックロール１の研磨部分に研磨液が供給され、使用された供給液は供給タンク１５のダーティタンクに回収され、フィルタ１６を介して再び供給タンク１５のクリーンタンク内に循環させ、フィルタ１７を介してろ過された研磨液が研磨部分に再び供給されるように循環して使用される。
【００３５】
なお、研磨中のセラミックロール１の撓みを防止してロール全長に渡って正しく研磨を行うために、図２に示すようにセラミックロール１を下部および側部より支持部３により支えて回転可能な状態となる構成としている。
【００３６】
図４に研磨ホイル１０の断面模式図を示す。研磨ホイル１０は円盤状で、中央部は駆動軸に係合され、所定の周速で回転させることが可能である。研磨ホイル１０の表面には、所定寸法のダイヤモンド粒子を所定量だけ含む砥粒層１１が形成されている。本発明においては、セラミックロール１の表面粗さをＲａ＝０．１μｍを越え０．１５μm以下、かつＲｍａｘ＝０．６μｍを越え１．５μm以下の範囲とするために、この砥粒層１１に含まれるダイヤモンド粒子の寸法と、その含有量(集中度)を特定の範囲に定めたものである。
【００３７】
研磨ホイル１０の砥粒層１１に含まれるダイヤモンド粒子の寸法が２８μmを越えると集中度７５以上としても、研磨後のセラミックロール１の表面粗さをＲａ＝０．１μｍを越え０．１５μm以下、かつＲｍａｘ＝０．６μｍを越え１．５μm以下とすることができない。また、研磨ホイル１０の砥粒層１１におけるダイヤモンド粒子の寸法を２８μｍ以下としても、集中度７５未満であれば、同様に研磨後のセラミックロール１の表面粗さをＲａ＝０．１μｍを越え０．１５μm以下、かつＲｍａｘ＝０．６μｍを越え１．５μm以下とすることができない。したがって、研磨ホイル１０の砥粒層１１に保持されるダイヤモンド粒子は粒径１６〜２８μm、集中度７５以上でなければならない。
【００３８】
なお、ここで述べたダイヤモンド粒子の粒径１６〜２８μmとは、目開き２８μmの篩（＃６００）を通過し、かつ目開き１６μmの篩（＃１０００）の上に残った粒子を意味する。また、集中度とは、体積１ｃｍ³に含まれるダイヤモンド粒子の質量で、集中度７５は１ｃｍ³に含まれるダイヤモンド粒子の質量が０．６６ｇであることを意味する。集中度の数値が大きいほど砥粒層１１に含まれるダイヤモンド粒子の質量が大きくなり、研磨力が大きくなる。
【００３９】
本発明の研磨方法においては、最初、粒子径１６〜２８μｍ（＃６００〜１０００）、集中度７５（０．６６ｇ／ｃｍ³）以上のダイヤモンド砥粒の砥粒層１１を形成させた研磨ホイル１０で研磨を行う。この研磨ホイル１０で前記の複数ステップによる研磨を行っても所定の最大表面粗さに達しない場合、あるいは所定の範囲となったがさらに表面粗さを小さくしたい場合には、最初に用いた研磨ホイル１０より集中度が大きい砥粒層１１を形成した研磨ホイル１０を使って２回目の研磨を行っても良い。この場合、２回目の研磨に用いる研磨ホイル１０の砥粒層１１の構成としては、例えば粒子径１６〜２８μｍ（＃６００〜１０００）、集中度１００以上のものを用いれば良い。また、さらに３回目の研磨を行っても良い。
【００４０】
研磨ホイル１０によるセラミックロール１の研磨においては、研磨ホイル１０の回転周速をＶｗ、セラミックロール１の回転周速をＶｒとするとき、Ｖｗ／Ｖｒ＝１０〜６０であることが望ましい。Ｖｗ／Ｖｒが大きいほど、セラミックロール１における単位周長あたりの研磨ホイル１０の接触長さが増え、研磨の効率が良くなる。なお、Ｖｗ／Ｖｒ＜１０であると研磨が十分でなく、所定の表面粗さが得られない可能性が高い。さらに、Ｖｗ／Ｖｒ＞６０の場合には研磨の効果が飽和してしまい、却って研磨ホイル１０の目詰まりが発生し易く、スクラッチ模様、セラミックロール１の痩せなどの問題が発生することがある。したがって、Ｖｗ／Ｖｒ＝１０〜６０であることが望ましい。
【００４１】
また、図６に示すように、研磨ホイル１０は軸線方向に移動してセラミックロール１の全長（圧延加工面）に渡ってその表面を研磨するが、前記軸線方向に移動する速度は０．１〜１０ｍ／分であることが望ましく、前記の範囲で、研磨ホイル１０の径、セラミックロール１の径、砥粒層１１の構成などによって適宜定めることが可能である。また、同一研磨ホイル１０による軸線方向への研磨の繰返し(トラバース)回数、研磨ホイル１０のセラミックロール１への押付け力についても同様に定めることができる。
【００４２】
［研磨ホイルの砥粒層の形状］
図４の研磨ホイル１０において、図５に示すように、その表面に形成された砥粒層１１の幅方向の両端部を砥粒層１１の厚さＴに対して０．１Ｔ以上、好ましくは０．３Ｔ以上の曲率半径で面取りしておくことが望ましい。研磨ホイル１０およびセラミックロール１を互いに接触させて同一方向に回転させ、研磨ホイル１０をセラミックロール１の軸線方向に一定速度で移動させて研磨するとき、図５（ａ）に示すように先ず研磨ホイル１０の肩部１１ａで研磨される。ダイヤモンド砥粒を保持する研磨ホイル１０は摩耗し難いので、硬さの大きいセラミックロール１を研磨しても比較的大きな応力が作用する前記肩部１１ａの形状も変化し難い。
【００４３】
そのため、図５（ｂ）に示すように、肩部に面取りを行っていない場合、研磨ロールをセラミックロール１の軸線方向に移動させると、肩部における段差が大きいことから、セラミックロール１の表面に送りマークと言われる螺旋状の微細な凹凸模様が形成され易い。送りマークの部分では表面粗さが大きくなり易く、また一旦送りマークが形成されるとそれを除去することが難しいため、送りマークの形成は避けなければならない。
【００４４】
前記送りマークを防止するためには、研磨ホイル１０の肩部１１ａに所定の曲率半径の面取りを行うことが有効であることが分かった。種々の実験によって、面取りの曲率半径が砥粒層の厚さＴ（幅方向の中央部の初期厚さ）に対して０．１Ｔ未満であるとその効果が十分でないため、前記曲率半径は０．１Ｔ以上とする。前記曲率半径は大きいほうが送りマークの防止には有効と考えられるが、あまり大きくすると研磨を行うことができる研磨ホイル１０の有功幅が小さくなり、研磨に時間がかかるようになる。このような観点から前記曲率半径の上限値は１．０Ｔ程度とすることが望ましい。
【００４５】
なお、本発明の研磨ホイル１０の砥粒層１１は、ダイヤモンド粒子寸法を１６〜２８μｍ（＃６００〜１０００）、かつ、集中度７５以上で、そのダイヤモンド粒子をレジンボンド、自溶合金（ニッケル系など）などにより結合、あるいは小接点となるように結合した状態の構成となるものを用いると良い。そして、ダイヤモンド粒子は、その表面に何も被覆されていない状態のものや、また、その表面に被覆層を備えている状態のものを適宜使用している。さらに、砥粒層１１の幅は、２０〜８０ｍｍ程度で、厚さが１〜４ｍｍ程度のものを用いることや、ダイヤモンド粒子が一層のみ形成されたものを用いても良い。そして、研磨ホイル１０の直径は、研磨されるセラミックロール１の直径に合わせて適宜決めれば良く、例えば、２００〜８００ｍｍ程度の範囲から選択することができる。
【００４６】
【実施例】
以下において、実施例および比較例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
（１）セラミックロールの準備
【００４７】
表１に記載の本発明の実施例および比較例のセラミックロールを１２本準備した。表１のセラミックロールをその表面に種々の粒度および集中度のダイヤモンド砥粒による砥粒層が形成された研磨ホイルによって研磨し、２本ずつ同じ表面粗さのものを作製した。研磨した本発明例および比較例のセラミックロールの表面粗さを表２に示す。なお、ロールの表面粗さ測定には株式会社東京精密製のサーフコム１３０Ａを用い、セラミックロール軸線方向の表面粗さを測定した。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
（２）圧延用銅合金板コイルの準備
板厚０．３０ｍｍ、幅６３５ｍｍ、長さ５０００ｍのＣ５１１９０合金（Ｃｕ−０．１ｍａｓｓ％Ｆｅ−０．０３ｍａｓｓ％Ｐ−４．０ｍａｓｓ％Ｓｎ）コイルを7本用意した。いずれのコイルにおいても、板幅方向に測定した表面粗さはＲａ＝０．２３μｍ、Ｒｍａｘ＝２．１μｍであり、ロールマークは存在しないことを確認した。
【００５１】
（３）セラミックロールによる圧延
表２の表面粗さを有するセラミックロールを２本１組で２０段圧延機に組込み、圧延油を供給しながら圧延速度５００ｍ／分で板厚０．２５ｍｍに圧延した(加工率１８％)。圧延後、所定厚さに圧延されているコイル外周部、中央部、内周部より長さ１０００ｍｍずつ試料を採取し、接触式表面粗さ計により板幅方向の表面粗さを測定した。３箇所の表面粗さのうち、最も大きい値を各被圧延材の表面粗さとした。また、採取試料の両表面を観察してロールマークの有無を調査した。参考として、表１と同一寸法で、表面粗さは本発明の範囲を満足するハイスロール（Ｈｖ＝８００）を用いて同様に圧延を行った。これらの結果を表２に示す。
【００５２】
実施例１と比較例におけるＮｏ.１〜Ｎｏ.５のセラミックロールで圧延した被圧延材においては、いずれもロールマークは発生しなかった。実施例１におけるＮｏ.１〜Ｎｏ.３のセラミックロールで圧延した被圧延材はいずれも良好な表面粗さであり、端子コネクター用として問題なく使用が可能であった。一方、比較例におけるＮｏ．４およびＮｏ．５のセラミックロールで圧延した被圧延材においては最大粗さが大きかったので端子コネクター用素材として使用できなかった。また、参考例のＮｏ.６のハイスロールで圧延した被圧延材においては、表面粗さは良好であったが、ロールマークが発生した。
【００５３】
[実施例２]
本実施例２は、実施例１におけるＮｏ．１、Ｎｏ．３のセラミックロールおよび参考例のＮｏ．６のハイスロールを用いて、実施例１で用いたＣ５１１９０コイルを同様に圧延し、被圧延材にロールマークが発生するまでのコイル数を比較した。その結果を表３に示す。比較例のＮｏ．６のハイスロールにおいては、１コイル目でロールマークが発生し、ロールの研磨が必要となった。一方、実施例１のＮｏ．１およびＮｏ．３のセラミックロールにおいては、７０コイル圧延してもロールマークが発生せず、この時点で実験を打切った。Ｎｏ．１およびＮｏ．３のセラミックロールで圧延した被圧延材の表面粗さも１コイル目からほとんど変化せず(表３には示さず)、ロールマークの発生に対し良好な耐久性を有することが判った。
【００５４】
【表３】

【００５５】
[実施例３]
（１）セラミックロールの準備
本実施例３においては、所定の初期粗さを有するセラミックロールを１４本用意し、その研磨方法を本発明例および比較例によって説明する。表４に用意したセラミックロールの寸法、硬さ、初期の表面粗さを示す。表４に示すセラミックロールはＲｍａｘ.が大きく、この状態では良好な表面粗さを有する端子コネクター用銅合金板、条などの圧延に用いることができない。
【００５６】
【表４】

【００５７】
（２）研磨装置と研磨方法
研磨装置による研磨の様子、および研磨ホイルはそれぞれ図２ないし図４に模式的に示す通りである。本実施例において用いた研磨ホイルと砥粒層の寸法は表５に、研磨条件は表６に、研磨ホイルの砥粒層のダイヤモンド粒子径および集中度は表７にそれぞれ示す通りである。表７の各研磨ホイルによる研磨は、本発明にかかる実施の形態の項において説明した要領に従い、研磨ホイルの周速を一定とし、いずれも表６の範囲でセラミックロールの周速および研磨ホイルの送り速度を変える３ステップ（第１ステップから第３ステップ）による研磨を行った。
【００５８】
なお、各ステップにおける研磨ホイルの回転周速Ｖｗとセラミックロールの回転周速Ｖｒとの比はいずれも１５〜４５の範囲に入る値とした。各ステップにおける研磨ホイル往復回数は表６に示すように４〜８回とした。一部の例においては、研磨ホイルを変え、各研磨ホイルに対してこのような３ステップ研磨を行った。いずれの例においても、２回目の研磨には１回目の研磨より細かいダイヤモンド粒子を保持するものを用いている。
【００５９】
なお、研磨においては、研磨液としてナショナル貿易社製のナショナルクール３２０Ｎに、ケミカルソリューションタイプの切削油を約０．５〜４質量％添加したものを用いた。また、図３に示すように研磨液は循環使用するためフィルタが設けられているが、タンクに戻された研磨液は保留粒子径１０〜２０μｍのフィルタでろ過され、タンクより研磨機に供給される研磨液は保留粒子径１〜３μｍのフィルタでろ過されている。
【００６０】
【表５】

【００６１】
【表６】

【００６２】
【表７】

【００６３】
（３）結果
実施例１と同様な方法で研磨後のセラミックロールのＲａおよびＲｍａｘを測定した。同一の条件で２本のセラミックロールの研磨を行ったが、両者の表面粗さはほぼ同一値を示したので、その結果として両者の平均値を用いた。研磨に用いた研磨ロールと研磨後のセラミックロールの表面粗さを表８に示す。
【００６４】
【表８】

【００６５】
表８に示すように、本実施例のＮｏ．３およびＮｏ．４の研磨方法においてはＲａ＝０．１μｍを越え０．１５μm以下、かつＲｍａｘ＝０．６μｍを越え１．５μm以下のセラミックロールが得られるのに対して、比較例の研磨方法においてはＲｍａｘ.が目標を満足しない。即ち、表８のＮｏ．１においては、ダイヤモンド粒子の寸法が本発明の規定値より大きく、かつ集中度が本発明の規定値より小さいため、また、表８のＮｏ．２においては、ダイヤモンド粒子の寸法が本発明の規定値より大きいためＲｍａｘを小さくすることができなかった。
【００６６】
表８のＮｏ．３およびＮｏ．４の研磨によって製作したセラミックロールをそれぞれ２０段圧延機に組込み、板厚０．３ｍｍのＣ５０７１５合金（幅６３５ｍｍ、長さ４０００m）を０．２５ｍｍまで圧延したが、いずれのセラミックロールを用いた場合もロールマークの発生は皆無であり、リードフレーム用として良好な表面粗さを有する薄板が得られた。
【００６７】
[実施例４]
実施例３の表４のセラミックロール（直径５０ｍｍ）を表７のＣおよびＤの研磨ロール（直径５００ｍｍ）を用い、研磨ホイルの周速を約９５０ｍ／分の一定値とし、各研磨ステップ（第１ステップから第３ステップ）におけるセラミックロールの周速を変化させて研磨を行った。その他の研磨条件は実施例３と同じ条件とした。研磨ホイル（Ｖｈ）とセラミックロール（Ｖｒ）の周速の比およびとセラミックロールの表面粗さを表９に示す（ｎ＝２）。
【００６８】
両方の研磨条件で研磨したセラミックロールを２０段圧延機に組込んで実施例３と同様な圧延を行ったが、被圧延材の表面粗さは良好であり、ロールマークの発生も見られなかった。
【００６９】
【表９】

【００７０】
[実施例５]
実施例３の表４のセラミックロール（直径５０ｍｍ）を表７のＣとＤの研磨ロール（直径５００ｍｍ）を用いて砥粒層肩部の面取り量を種々に変化させて研磨を行った。その他の研磨条件は実施例３と同じ条件とした。
【００７１】
研磨されたセラミックロールの表面粗さを表１０に示す。面取りを行っていない表１０のＮｏ．１の研磨ホイルで研磨したセラミックロールには送りマークが見られた。面取りの曲率半径が０．１Ｔより小さい表１０のＮｏ．２の研磨ホイルで研磨したセラミックロールには部分的に送りマークが見られた。送りマークがあったため、これらのセラミックロールについては、表面粗さを測定しなかった。
一方、面取りの曲率半径が０．１Ｔより大きい研磨ホイルである表１０のＮｏ．３およびＮｏ．４で研磨されたセラミックロールはスクラッチの発生は皆無で、表面粗さも小さい。
【００７２】
【表１０】

【００７３】
【発明の効果】
本発明は、以下に示すような優れた効果を奏する。
本発明のセラミックロールを用いると、従来のハイスロールに比べ、表面粗さの小さい銅合金の板、条あるいは箔についてロールマークを発生させることなく長期間に渡って安定して製造することができるため、銅合金の板、条、箔の生産性および歩留まりが著しく向上する。
【００７４】
また、本発明のセラミックロールの研磨方法を用いると、従来不可能とされていた、ダイヤモンド砥粒からなる研磨ホイルのみを用いてセラミックロールの仕上げ研磨が可能となる。そのため、通常のハイスロールの研磨設備によっても研磨が可能であることから、研磨設備に対する新たな投資が不要となる。また、研磨に要する時間が大幅に短縮できるなどの効果を奏する。
さらに、本発明の研磨ホイルを用いてセラミックロールを研磨することにより、送りマークを発生させずに安定した研磨が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるセラミックロールの表面粗さを測定した状態を示す拡大分布図である。
【図２】本発明にかかるセラミックロールの研磨状態を示す模式図である。
【図３】本発明にかかる研磨機構を示す模式図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明にかかる研磨ホイルの断面図および拡大断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、本発明にかかる研磨ホイルによる研磨状態を示す模式図である。
【図６】本発明にかかる研磨ホイルによる研磨状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１セラミックロール２圧延加工面
３支持部１０研磨ホイル
１１砥粒層１１ａ片部（両端部）

Claims

銅または銅合金の板または条を冷間圧延する際に用いられ圧延加工面がセラミックスで形成されるセラミックロールの研磨方法であって、平均粒子径が１６μmを超え２８μm以下のダイヤモンド砥粒を集中度７５以上で分散させた砥粒層を表面に形成した研磨ホイルを用い、前記セラミックロールおよび前記研磨ホイルを同一方向に回転させ、かつ前記セラミックロールの軸線と前記研磨ホイルの軸線が互いに平行となるように前記圧延加工面および前記砥粒層を当接させ、その当接部分に研磨液を供給すると共に、前記研磨ホイルを前記セラミックロール軸線方向に、前記圧延加工面の全幅に渡って少なくとも一回は一定速度で移動させることを特徴とするセラミックロールの研磨方法。
前記セラミックロールの圧延加工面に対してその軸線方向に前記研磨ホイルを、前記セラミックロールの圧延加工面全幅に渡って複数回移動させ、その複数回目の研磨において、セラミックロールの周速を増加させ、かつ前記研磨ホイルのセラミックロール軸線方向への送り速度を低下させて研磨を行うことを特徴とする請求項１に記載のセラミックロールの研磨方法。
前記研磨ホイルの回転周速をＶｗ、前記セラミックロールの回転周速をＶｒとするとき、Ｖｗ／Ｖｒ＝１０〜６０であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックロールの研磨方法。
銅または銅合金の板または条を冷間圧延する際に用いられ圧延加工面がセラミックスで形成されるセラミックロールを研磨するための研磨ホイルであって、その砥粒層に、平均粒径が１６μｍを超え２８μｍ以下のダイヤモンド砥粒を集中度７５以上で分散させ、前記セラミックロールに当接する前記砥粒層の幅方向の両端部が、前記砥粒層の厚さＴに対して０．１Ｔ以上の曲率半径で面取りされていることを特徴とする研磨ホイル。