JP4752670B2 - Grinding stone manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、アモルファスカーボンを有する結合相中にダイヤモンド等の砥粒を分散混合してなる砥石の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a grindstone in which abrasive grains such as diamond are dispersed and mixed in a binder phase having amorphous carbon.

レジンボンド砥石は超砥粒を保持する樹脂結合相が比較的軟質で脆いために比較的硬い被削材に対して研削を行った場合、超砥粒を支える樹脂結合相が破砕または摩耗して超砥粒が脱落する。そのためレジンボンド砥石は摩耗が激しい欠点を有するが、研削面の目詰まりや超砥粒の摩耗による切れ味低下が起き難く、メタルボンド砥石等と比較して研削を効率よく行え、しかも樹脂結合相で保持された超砥粒に弾性効果があるためにメタルボンド砥石を用いた場合よりも被削材のダメージが小さく仕上げ面が良好である。そのため、例えば半導体ウエーハ等の被削材の鏡面研削等、小さい面粗さが要求される研削に用いられるという利点を有している。   Resin bond grindstones have a relatively soft and brittle resin-bound phase that holds superabrasive grains, so when grinding is performed on a relatively hard work material, the resin-bound phase that supports the superabrasive grains is crushed or worn. Super abrasive grains fall off. For this reason, resin-bonded grindstones have the drawback of severe wear. Since the held superabrasive grains have an elastic effect, the damage to the work material is small and the finished surface is better than when a metal bond grindstone is used. Therefore, it has an advantage that it is used for grinding that requires a small surface roughness, such as mirror surface grinding of a work material such as a semiconductor wafer.

このようなレジンボンド砥石の欠点を改善しようとした技術として、例えば特許文献１に開示された砥石がある。この砥石は結合相としてガラス状炭素（アモルファスカーボン）を用いており、砥石の製造に際して、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と砥粒の混合物を不活性雰囲気中で８００℃以上の温度で焼結したものである。
これによって耐熱硬化性樹脂が炭化されてガラス状炭素となり砥粒同士を結合させるというものである。このガラス状炭素は２５００℃以上の温度で安定し耐熱性と耐久性に優れているとしている。
特開昭６０−２３２８７３号公報 As a technique for trying to improve such a defect of the resin bond grindstone, there is a grindstone disclosed in Patent Document 1, for example. This grindstone uses glassy carbon (amorphous carbon) as a binder phase, and in the production of the grindstone, a mixture of a thermosetting resin such as a phenol resin or an epoxy resin and abrasive grains is heated to a temperature of 800 ° C. or higher in an inert atmosphere. Sintered.
As a result, the thermosetting resin is carbonized to become glassy carbon, and the abrasive grains are bonded to each other. This glassy carbon is stable at a temperature of 2500 ° C. or more and is excellent in heat resistance and durability.
JP-A-60-232873

しかしながら、特許文献１では通常のフェノール樹脂を焼成してガラス状炭素とする場合、砥粒とフェノール樹脂の混合物を先ず固化させ、次にこの固化体を不活性雰囲気中で８００℃以上の温度で焼結してガラス状炭素に変換するが、実際に特許文献１に従ってトレース実験を行ったところ、このガラス状炭素に変換する際にガスによる発泡作用が生じ焼成後に生成されるガラス状炭素は脆弱で砥粒保持力が小さく、またガラス状炭素に亀裂が発生するという欠点があった。
本発明は、このような実情に鑑みて、従来のガラス状炭素よりも強度と砥粒保持力の高いアモルファスカーボンを結合相とする砥石の製造方法を提供することを目的とする。 However, in Patent Document 1, when ordinary phenol resin is baked into glassy carbon, a mixture of abrasive grains and phenol resin is first solidified, and then this solidified body is heated at a temperature of 800 ° C. or higher in an inert atmosphere. Although it is sintered and converted into glassy carbon, when a trace experiment was actually conducted according to Patent Document 1, a foaming action due to gas occurs when the glassy carbon is converted, and the glassy carbon produced after firing is brittle. Thus, there are disadvantages in that the abrasive grain holding power is small and cracks occur in glassy carbon.
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a method for producing a grindstone using amorphous carbon having a higher strength and abrasive grain retention than conventional glassy carbon as a binder phase.

本発明に係る砥石の製造方法は、結合相中に砥粒が分散配置されてなる砥石の製造方法において、結合相を、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒を添加したフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファスカーボン化することにより形成することを特徴とする。
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファスカーボン化することで、従来のフェノール樹脂等からなるアモルファスカーボンと比較して結合相の強度と砥粒保持力が高く、結合相の硬さはショア硬さにして１００〜１２０となり硬度が大きく耐摩耗性が高い。
また本発明による砥石の製造方法では、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂と砥粒との混合物を比較的低温で焼結して固化体を形成し、その後にこの固化体を高温の不活性雰囲気中で焼成してアモルファスカーボン化させるが、アモルファスカーボン化の際にクラックやガス膨れを発生させることがなく、形成されるアモルファスカーボンが緻密で強度も高いために砥粒保持力が高く結合相の硬度も高く耐摩耗性が高い。
そして、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒をフェノール−ホルムアルデヒド樹脂に添加しているため、焼成時に結合相となるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボンに変化する際の収縮が減少し砥石の製造が容易となる。 Phenol was added amorphous carbon particles produced by baking a formaldehyde resin pre - fabrication method of grinding according to the present invention is a method of manufacturing a grinding wheel abrasive grains bonded phase is dispersed disposed, the binder phase, phenol - and forming by amorphous carbon the formaldehyde resin.
By converting the phenol-formaldehyde resin to amorphous carbon, the strength of the binder phase and the abrasive grain holding power are higher than those of conventional amorphous carbon made of phenol resin or the like, and the hardness of the binder phase is 100 to 100 The hardness becomes 120 and the wear resistance is high.
In the method for producing a grindstone according to the present invention, a mixture of phenol-formaldehyde resin and abrasive grains is sintered at a relatively low temperature to form a solidified body, and then the solidified body is fired in a high-temperature inert atmosphere. However, it does not generate cracks or gas bulging during the conversion to amorphous carbon, and the formed amorphous carbon is dense and high in strength, so it has high abrasive grain retention and high hardness of the binder phase. Abrasion is high.
Since the amorphous carbon particles generated by pre-firing the phenol-formaldehyde resin are added to the phenol-formaldehyde resin, the shrinkage when the phenol-formaldehyde resin that becomes the binder phase during the firing is changed to amorphous carbon is reduced. Manufacture of a grindstone becomes easy.

また本発明に係る砥石の製造方法は、結合相中に砥粒が分散配置されてなる砥石において、結合相を、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒を添加したフェノール−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂を焼成してアモルファスカーボン化することにより形成することを特徴とする。
この場合、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる第一のアモルファスカーボンは上述した曲げ強度を向上できるために他の熱硬化性樹脂からなる第二のアモルファスカーボン中に分散配置されて結合相の強さや剛性を向上させて結合相の強化相としての役割を果たし、研削時に被削材に対して平坦度の高い加工を行うことができて砥粒の保持力を強化できて砥石寿命を向上できる。
また本発明による砥石の製造方法では、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂と砥粒との混合物を比較的低温で焼結して固化体を形成し、その後にこの固化体を高温の不活性雰囲気中で焼成してフェノール−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂をそれぞれアモルファスカーボン化させるが、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂のアモルファスカーボン化の際にクラックやガス膨れを発生させることがなく、形成されるアモルファスカーボンが緻密で強度も高いために砥粒保持力が高く結合相の硬度も高く耐摩耗性が高い。
またフェノール−ホルムアルデヒド樹脂は低温焼結する際に液状化せず、そのため成形性が悪く緻密な固化体とするためには高圧を必要とするが、他の熱硬化性樹脂を同時に添加すると他の熱硬化性樹脂が液状化した後に固化現象が起こるために成形性が著しく改善される。
そして、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒をフェノール−ホルムアルデヒド樹脂に添加しているため、焼成時に結合相となるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボンに変化する際の収縮が減少し砥石の製造が容易となる。 Moreover, the method for producing a grindstone according to the present invention includes a phenol-formaldehyde in which an amorphous carbon particle produced by pre-firing a phenol-formaldehyde resin is added to a binder phase in a grindstone in which abrasive grains are dispersedly arranged in the binder phase It is formed by baking a resin and another thermosetting resin to form amorphous carbon.
In this case, since the first amorphous carbon made of phenol-formaldehyde resin can improve the bending strength described above, it is dispersed and arranged in the second amorphous carbon made of other thermosetting resin, so that the strength and rigidity of the binder phase are increased. It can be improved to serve as a strengthening phase of the binder phase, and processing with high flatness can be performed on the work material at the time of grinding, so that the holding power of the abrasive grains can be enhanced and the life of the grindstone can be improved.
In the method for producing a grindstone according to the present invention, a mixture of phenol-formaldehyde resin, another thermosetting resin, and abrasive grains is sintered at a relatively low temperature to form a solidified body, and then the solidified body is heated to a high temperature. Phenol-formaldehyde resin and other thermosetting resins are converted to amorphous carbon by firing in an inert atmosphere, but without forming cracks or gas blistering when phenol-formaldehyde resin is converted to amorphous carbon Since the amorphous carbon is dense and high in strength, it has a high abrasive grain holding power and a high hardness of the binder phase and high wear resistance.
Phenol-formaldehyde resin does not liquefy during low-temperature sintering, and therefore high pressure is required to form a dense solid body with poor moldability. However, when other thermosetting resins are added at the same time, Since the solidification phenomenon occurs after the thermosetting resin is liquefied, the moldability is remarkably improved.
Since the amorphous carbon particles generated by pre-firing the phenol-formaldehyde resin are added to the phenol-formaldehyde resin, the shrinkage when the phenol-formaldehyde resin that becomes the binder phase during the firing is changed to amorphous carbon is reduced. Manufacture of a grindstone becomes easy.

また、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボン化されてなるアモルファスカーボンは、ショア硬さが１００〜１２０であってもよい。
またフェノール−ホルムアルデヒド樹脂によるアモルファスカーボンの硬さはショア硬さＨｓ＝１００〜１２０に設定されており、ここでショア硬さＨｓが１００未満になるとアモルファスカーボンの強度が低下したり潤滑性が低下して砥石が偏摩耗することを抑制できず、更に潤滑性が低いことから被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制できない。また１２０を越えると硬度が高すぎて曲げ強さが小さくなり脆くなるので好ましくない。
また焼結に際して、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂と砥粒の混合物、またはフェノール−ホルムアルデヒド樹脂及び他の熱硬化性樹脂と砥粒の混合物を２００℃程度の低温で焼結固化させ、更に非酸化性雰囲気中で５００〜９５０℃程度の温度で焼成することで結合相をアモルファスカーボン化してもよい。 Further, the amorphous carbon formed by converting the phenol-formaldehyde resin into amorphous carbon may have a Shore hardness of 100 to 120.
The hardness of the amorphous carbon by the phenol-formaldehyde resin is set to Shore hardness Hs = 100 to 120, and when the Shore hardness Hs is less than 100, the strength of the amorphous carbon is lowered or the lubricity is lowered. Therefore, uneven wear of the grindstone cannot be suppressed, and furthermore, since the lubricity is low, the grinding resistance with the work material cannot be reduced and the generation of grinding heat cannot be suppressed. On the other hand, if it exceeds 120, the hardness is too high, the bending strength becomes small and becomes brittle.
In sintering, a mixture of phenol-formaldehyde resin and abrasive grains, or a mixture of phenol-formaldehyde resin and other thermosetting resin and abrasive grains is sintered and solidified at a low temperature of about 200 ° C., and further in a non-oxidizing atmosphere. The binder phase may be converted to amorphous carbon by firing at a temperature of about 500 to 950 ° C.

以上説明したように、本発明に係る砥石の製造方法では、結合相を、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒を添加したフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファスカーボン化することにより形成するから、従来のフェノール樹脂等からなるアモルファスカーボンと比較して結合相の強度と砥粒保持力が高く、結合相の硬さが大きく耐摩耗性が高い。
そして、焼成時に結合相となるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボンに変化する際の収縮が減少し砥石の製造が容易となる。 As described above, in the method for manufacturing a grinding wheel according to the present invention, the binder phase, phenol - formaldehyde resins prefired phenol was added amorphous carbon particles generated by - formaldehyde resin formed by amorphous carbon of Therefore, compared with conventional amorphous carbon made of phenol resin or the like, the strength of the binder phase and the holding power of the abrasive grains are high, the hardness of the binder phase is large, and the wear resistance is high.
And the shrinkage | contraction at the time of the phenol-formaldehyde resin used as a binder phase at the time of baking changing to an amorphous carbon reduces, and manufacture of a grindstone becomes easy.

また本発明に係る砥石の製造方法では、結合相を、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒を添加したフェノール−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂を焼成してアモルファスカーボン化することにより形成することを特徴とする。
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる第一のアモルファスカーボンは上述した曲げ強度を向上できるために他の熱硬化性樹脂からなる第二のアモルファスカーボン中に分散配置されて結合相の強さや剛性を向上させると共に結合相の強化相としての役割を果たし、研削時に被削材に対して平坦度の高い加工を行うことができて砥粒の保持力を強化できて砥石寿命を向上できる。
そして、焼成時に結合相となるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボンに変化する際の収縮が減少し砥石の製造が容易となる。 In the method for producing a grindstone according to the present invention, the binder phase is converted to amorphous carbon by baking a phenol-formaldehyde resin to which amorphous carbon particles generated by previously baking a phenol-formaldehyde resin and another thermosetting resin are added. It is characterized by forming by doing.
Since the first amorphous carbon made of phenol-formaldehyde resin can improve the bending strength described above, it is dispersed in the second amorphous carbon made of other thermosetting resin and improves the strength and rigidity of the binder phase. It plays a role as a strengthening phase of the binder phase, can process the work material with high flatness during grinding, can strengthen the holding power of the abrasive grains, and can improve the life of the grindstone.
And the shrinkage | contraction at the time of the phenol-formaldehyde resin used as a binder phase at the time of baking changing to an amorphous carbon reduces, and manufacture of a grindstone becomes easy.

また、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボン化されてなるアモルファスカーボンは、ショア硬さが１００〜１２０であるから、潤滑性と強度等の機械特性に特に優れる。   In addition, amorphous carbon obtained by converting a phenol-formaldehyde resin into amorphous carbon has a Shore hardness of 100 to 120, and is particularly excellent in mechanical properties such as lubricity and strength.

以下、本発明の実施の形態を添付図面により説明する。図１は本発明の第一の実施の形態により製造された砥石の部分縦断面図である。
本実施の形態により製造された砥石１は、例えば硬脆材料の鏡面研削用の砥石であり、砥粒層２はカップ型砥石等の台金の略リング状先端部に固定されていてもよいし、台金を設けることなく砥粒層２のみによって砥石が構成されていても良い。
図１に示すように砥粒層２は例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を焼成してなるアモルファスカーボン（これを第二のアモルファスカーボンという）からなる結合相３と、この結合相３中に分散配置されたダイヤモンドまたはｃＢＮ等の超砥粒４とを備えている。更に結合相３中には結合相を強化するために強化相としてフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を焼成してなるアモルファスカーボン５（これを第一のアモルファスカーボンという）が分散配置され、強化相であると共に結合相の役割を果たしている。第一及び第二のアモルファスカーボン３，５とも固体潤滑性を有するが、第一のアモルファスカーボンの方が潤滑性は高い。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of a grindstone manufactured according to the first embodiment of the present invention .
The grindstone 1 manufactured according to the present embodiment is a grindstone for mirror grinding of hard and brittle material, for example, and the abrasive grain layer 2 may be fixed to a substantially ring-shaped tip of a base metal such as a cup-type grindstone. And a grindstone may be comprised only by the abrasive grain layer 2 without providing a base metal.
As shown in FIG. 1, the abrasive grain layer 2 includes a bonded phase 3 made of amorphous carbon (this is called second amorphous carbon) formed by firing a thermosetting resin such as a phenol resin, and the bonded phase 3 includes And superabrasive grains 4 such as diamond or cBN arranged in a dispersed manner. Further, in the binder phase 3, amorphous carbon 5 (this is referred to as first amorphous carbon) obtained by firing phenol-formaldehyde resin as a reinforcing phase in order to strengthen the binder phase is dispersed and arranged, and is a reinforcing phase and bonded. Plays the role of a phase. Both the first and second amorphous carbons 3 and 5 have solid lubricity, but the first amorphous carbon has higher lubricity.

フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を焼成して固相化されてなる第一のアモルファスカーボン５は略球形から多面体をなしていて、粒径は特に限定されないが好ましくは５μｍ以上で５０μｍ未満とされ、結合相３中に個々に分散してほぼ均等な間隔で配置されている。第一のアモルファスカーボン５の粒径が５μｍ以上５０μｍ未満の場合に第一のアモルファスカーボンの分散性が良く略球形から多面体であるために焼成時の応力緩和効果がある。   The first amorphous carbon 5 obtained by baking a phenol-formaldehyde resin to be solid-phased has a substantially spherical shape to a polyhedron, and the particle size is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more and less than 50 μm. They are dispersed individually and arranged at almost equal intervals. When the particle diameter of the first amorphous carbon 5 is not less than 5 μm and less than 50 μm, the dispersibility of the first amorphous carbon is good and it is substantially spherical to polyhedral, so that there is a stress relaxation effect during firing.

砥粒層２中の第一のアモルファスカーボン５の含有量は超砥粒４を除く砥粒層２の体積比で例えば５０〜９０ｖｏｌ％とされる。ここで、第一のアモルファスカーボン５の含有量が５０ｖｏｌ％未満であると第一のアモルファスカーボン５を含有したことによる効果、例えばフェノール樹脂等を焼成した第二のアモルファスカーボンからなる結合相３の曲げ強度（ヤング率）の向上や強度の向上、更には焼成時に第二のアモルファスカーボンができる際に発生するガスの発生抑制効果がなく、第二のアモルファスカーボンが脆弱なものになる。また第一のアモルファスカーボン５の占有体積が９０ｖｏｌ％を越えると低温焼成時の成形性が低下し好ましくない。フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は低温焼結時に液状化現象を示さないが、他の熱硬化性樹脂は液状化現象を示す。フェノール−ホルムアルデヒド樹脂はアモルファスカーボンの物性向上に効果があり、一方で他の熱硬化性樹脂成形性を改善するもので、両者が好ましく作用する範囲として第一のアモルファスカーボンの含有量を５０〜９０ｖｏｌ％の範囲とした。
また第二のアモルファスカーボン５の硬さはショア硬さＨｓ＝１００〜１２０に設定されており、この範囲において特に優れた潤滑性と強度を示す。 The content of the first amorphous carbon 5 in the abrasive grain layer 2 is, for example, 50 to 90 vol% in terms of the volume ratio of the abrasive grain layer 2 excluding the superabrasive grains 4. Here, if the content of the first amorphous carbon 5 is less than 50 vol%, the effect of containing the first amorphous carbon 5, for example, the binder phase 3 made of the second amorphous carbon obtained by baking a phenol resin or the like. There is no improvement in bending strength (Young's modulus) and strength, and further, there is no effect of suppressing the generation of gas generated when the second amorphous carbon is produced during firing, and the second amorphous carbon becomes brittle. On the other hand, when the occupied volume of the first amorphous carbon 5 exceeds 90 vol%, the moldability during low-temperature firing is lowered, which is not preferable. Phenol-formaldehyde resins do not exhibit liquefaction during low temperature sintering, while other thermosetting resins exhibit liquefaction. Phenol-formaldehyde resin is effective in improving the physical properties of amorphous carbon, while improving other thermosetting resin moldability, the content of the first amorphous carbon is 50 to 90 vol. % Range.
The hardness of the second amorphous carbon 5 is set to a shore hardness Hs = 100 to 120, and particularly excellent lubricity and strength are exhibited in this range.

本実施の形態により製造された砥石１は上述の構成を備えており、次にこの第一の実施形態の製造方法の基本構成について説明する。
分子量２０００以上で粒径３０μｍ未満のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂（例えば商品名「ベルパール」（登録商標）または「ユニベックス」）を例えばダイヤモンドの超砥粒４と共に粉末または液相の熱硬化性フェノール樹脂に混合して分散配置させ、これを先ず２００℃程度の低温で焼結し、次に非酸化性雰囲気中で５００〜９５０℃の温度で焼成する。これによってフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を炭素化して略球状の第一のアモルファスカーボン５を焼成でき、同時にフェノール樹脂を炭素化して第二のアモルファスカーボンからなる結合相３を焼成できる。これによって第一のアモルファスカーボン５と超砥粒４とが第二のアモルファスカーボンからなる結合相３に分散配置された砥粒層１を製作できる。 The grindstone 1 manufactured according to the present embodiment has the above-described configuration. Next , the basic configuration of the manufacturing method according to the first embodiment will be described.
Phenol-formaldehyde resin (for example, trade name “Bellepearl” (registered trademark) or “Unibex”) having a molecular weight of 2000 or more and a particle size of less than 30 μm is mixed with, for example, diamond superabrasive grains 4 in a powder or liquid phase thermosetting phenol resin. Then, it is dispersed and arranged, and is first sintered at a low temperature of about 200 ° C., and then fired at a temperature of 500 to 950 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. Accordingly, the first amorphous carbon 5 having a substantially spherical shape can be fired by carbonizing the phenol-formaldehyde resin, and at the same time, the binder resin 3 made of the second amorphous carbon can be fired by carbonizing the phenol resin. Thereby, the abrasive grain layer 1 in which the first amorphous carbon 5 and the superabrasive grains 4 are dispersedly arranged in the binder phase 3 made of the second amorphous carbon can be manufactured.

上述のように本実施の形態によって製造された砥石によれば、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は炭素化して第一のアモルファスカーボン５とすることで曲げ強さが高く高強度となるから結合相３中に分散配置することでフェノール樹脂をアモルファスカーボン化した結合相３の曲げ強さを一層向上させると共に結合相３として機能する上に結合相３の強化相としての役割を果たすことになって強度を向上でき、その曲げ強度のために研削時に被削材のダメージを抑えて面粗さの向上を図ることができると共に超砥粒の保持力を強化できて砥石寿命を向上できる。 As described above, according to the grindstone manufactured according to the present embodiment, the phenol-formaldehyde resin is carbonized to form the first amorphous carbon 5, so that the bending strength is high and the strength is high. Dispersion arrangement further improves the bending strength of the binder phase 3 in which the phenol resin is converted to amorphous carbon, and functions as the binder phase 3 and also serves as a reinforcing phase of the binder phase 3 to improve the strength. Because of the bending strength, the surface roughness can be improved by suppressing damage to the work material during grinding, and the holding power of the superabrasive grains can be strengthened to improve the life of the grindstone.

次に本発明の第二の実施の形態を図２により説明する。図２は第二の実施の形態によって製造された砥石の部分縦断面図である。
本実施の形態により製造された砥石１０においては、図２に示すように砥粒層１２は結合相１３中にダイヤモンドまたはｃＢＮ等からなる超砥粒４が分散配置されており、結合相１３はフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を焼成してなるアモルファスカーボンからなっている。
砥粒層１２中のアモルファスカーボンと超砥粒４の含有比率は体積（ｖｏｌ％）比で例えば９５：５〜５０：５０の範囲とされる。ここで、超砥粒４の含有量が５ｖｏｌ％未満であると集中度が低下して研削効率が悪く、５０ｖｏｌ％を越えるとアモルファスカーボンによる結合相１３の砥粒結合強度が低下して耐摩耗性が劣るという欠点が生じる。
またアモルファスカーボンの硬さは第一の実施の形態と同様にショア硬さＨｓ＝１００〜１２０に設定されている。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view of a grindstone manufactured according to the second embodiment.
In the grindstone 10 manufactured according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the abrasive grain layer 12 has superabrasive grains 4 made of diamond, cBN, or the like dispersed in a binder phase 13, and the binder phase 13 is It consists of amorphous carbon obtained by firing a phenol-formaldehyde resin.
The content ratio of the amorphous carbon and the superabrasive grains 4 in the abrasive grain layer 12 is, for example, in the range of 95: 5 to 50:50 by volume (vol%) ratio. Here, if the content of the superabrasive grains 4 is less than 5 vol%, the degree of concentration is lowered and the grinding efficiency is poor, and if it exceeds 50 vol%, the abrasive bond strength of the bonding phase 13 by amorphous carbon is lowered and wear resistance is reduced. The disadvantage is that the properties are inferior.
The hardness of the amorphous carbon is set to the Shore hardness Hs = 100 to 120 as in the first embodiment.

本実施の形態によって製造された砥石１０は上述の構成を備えており、次にこの第二の実施形態の製造方法の基本構成について説明する。
先ずフェノール−ホルムアルデヒド樹脂と超砥粒４の混合物を約２００℃前後の温度で焼結すると、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は溶解することなく砥粒との混合物として固化体をなし、その後この固化体を非酸化性の不活性雰囲気中で５００〜９５０℃程度の高温で焼成することでフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボン化されてアモルファスカーボンからなる結合相１３を構成し、これらアモルファスカーボン中に超砥粒４が分散されて成る。
尚、固化体を高温の不活性雰囲気で焼成してフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファスカーボン化する際に、クラックやガスふくれを発生することがなく、形成されるアモルファスカーボンが緻密であり強度も高い。そのために砥粒保持力が高い。しかもフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファスカーボン化することで結合相１３の硬度が大きく耐摩耗性が高い。 The grindstone 10 manufactured according to the present embodiment has the above-described configuration. Next , the basic configuration of the manufacturing method according to the second embodiment will be described.
First, when a mixture of phenol-formaldehyde resin and superabrasive grains 4 is sintered at a temperature of about 200 ° C., the phenol-formaldehyde resin does not dissolve and forms a solidified body as a mixture with abrasive grains. By baking at a high temperature of about 500 to 950 ° C. in an oxidizing inert atmosphere, the phenol-formaldehyde resin is converted to amorphous carbon to form a bonded phase 13 made of amorphous carbon, and superabrasive grains 4 are formed in these amorphous carbon. Are distributed.
When the solidified body is baked in a high-temperature inert atmosphere to convert the phenol-formaldehyde resin into amorphous carbon, the formed amorphous carbon is dense and high in strength without generating cracks or gas blistering. Therefore, the abrasive grain holding power is high. Moreover, by converting the phenol-formaldehyde resin into amorphous carbon, the binder phase 13 has a high hardness and high wear resistance.

そして、上述の実施の形態においては、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒（平均粒径５〜５０μｍ）をフェノール−ホルムアルデヒド樹脂に添加している。これにより、焼成時に結合相となるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がアモルファスカーボンに変化する際の収縮が減少し、砥石の製造が容易となる。
尚、上述の実施の形態において、潤滑剤として、予めフェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる第一のアモルファスカーボン５及び結合相１３を構成するアモルファスカーボンとは別に、その他の材料、例えばＣａＦ2、ｈＢＮ、黒鉛（結晶質カーボン）等を同時に結合相３、１３中に分散配置してもよい。
また本発明によって製造された砥石は鏡面研削に限定されることなく他の種類の研削にももちろん採用できる。 And in the above-mentioned embodiment, the amorphous carbon particle (average particle diameter 5-50 micrometers) produced | generated by baking a phenol-formaldehyde resin previously is added to the phenol-formaldehyde resin. Thereby, shrinkage | contraction at the time of the phenol-formaldehyde resin used as a binder phase at the time of baking changing to an amorphous carbon reduces, and manufacture of a grindstone becomes easy.
In the above-described embodiment, as the lubricant, in addition to the first amorphous carbon 5 made of phenol-formaldehyde resin and the amorphous carbon constituting the binder phase 13, other materials such as CaF 2 , hBN, graphite (Crystalline carbon) or the like may be simultaneously dispersed in the binder phases 3 and 13.
Moreover, the grindstone manufactured by the present invention is not limited to mirror grinding, but can be used for other types of grinding.

本発明の第一の実施形態によって製造された砥石の部分縦断面図である。 It is a partial longitudinal cross-sectional view of the grindstone manufactured by 1st embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態によって製造された砥石の部分縦断面図である。 It is a partial longitudinal cross-sectional view of the grindstone manufactured by 2nd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，１０ 砥石
２，１２ 砥粒層
３，１３ 結合相
４ 超砥粒
５ 第一のアモルファスカーボン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 Grindstone 2,12 Abrasive grain layer 3,13 Bond phase 4 Superabrasive grain 5 First amorphous carbon

Claims (3)

結合相中に砥粒が分散配置されてなる砥石の製造方法において、前記結合相を、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒を添加したフェノール−ホルムアルデヒド樹脂をアモルファスカーボン化することにより形成することを特徴とする砥石の製造方法。 In the method for manufacturing a grinding wheel abrasive grains bonded phase is dispersed disposed, the binder phase, phenol - To formaldehyde resin amorphous carbon of - phenol was added previously calcined amorphous carbon particles generated by formaldehyde resin The manufacturing method of the grindstone characterized by forming by . 結合相中に砥粒が分散配置されてなる砥石の製造方法において、前記結合相を、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を予め焼成して生成したアモルファスカーボン粒を添加したフェノール−ホルムアルデヒド樹脂と他の熱硬化性樹脂を焼成してアモルファスカーボン化することにより形成することを特徴とする砥石の製造方法。 In a method for producing a grindstone in which abrasive grains are dispersedly arranged in a binder phase , the binder phase is divided into phenol-formaldehyde resin to which amorphous carbon grains generated by pre-firing phenol-formaldehyde resin are added and other thermosetting properties. A method for producing a grindstone, which is formed by baking a resin to form amorphous carbon. 前記アモルファスカーボン粒は平均粒径５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１
または２記載の砥石の製造方法。 The amorphous carbon particles have an average particle size of 5 to 50 µm.
Or the manufacturing method of the grindstone of 2.
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