JPH0215977A - ダイヤモンド砥石とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンド砥石とその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

５ｉＣ（炭化ケイ素）、５ｉ３Ｎｎ（窒化ケイ素）など
、いわゆるファインセラミックスからなる硬くて脆い材
料の加工には、ダイヤモンド砥石が用いられている。ダ
イヤモンド砥石は、人造ダイヤモンド或いは天然ダイヤ
モンドからなる砥粒を結。

合材（ボンド）で結合して製造されたもので、従来、以
下のようなものが実用に供されている。

■　長石、可溶性粘度、耐火粘度および媒溶剤の微粉末
混合物を結合材としたビトリファイド砥石。

■　フェノールレジンの如き熱硬化性樹脂または、熱可
塑性樹脂を結合材としたレジノイド砥石。

■　銅−錫系等の金属を結合材としたメタルボンド砥石
。

■　砥粒を砥台車（ベース）の表面に保持しながらニッ
ケルめっきを施し砥粒をニッケルで機械的に固定した電
着砥石。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらのダイヤモンド砥石の性質は、ダイヤモンド砥粒
同士を結合させるため混入された結合材の種類に大きく
左右される傾向があり、結合材が異なる上記従来の各ダ
イヤモンド砥石にあっては、それぞれ次のような問題点
があった。

■のビトリファイド砥石は、多結晶ダイヤモンの研磨に
は向いているが、結合材中のガラス成分との反応性の点
から、セラミックスの加工には不適当であり使用されて
いない。

■のレジノイド砥石は切削性に優れているが、ベークラ
イト等の樹脂からなる結合材の熱伝導率が低いため、ダ
イヤモンド砥粒自体の熱伝導率は高いにもかかわらず熱
放散性が悪い。そのため、研削熱で熱劣化して砥粒が脱
落しやすい。

■のメタルボンド砥石は、結合材の高剛性を利用して大
きな加工圧を与えられるから、被削材の切断や粗加工に
適しているが、ダイヤモンド砥粒の表面が結合材の金属
で被覆されてしまうため、切刃が無被覆の場合に比し鈍
く、研削抵抗も大きくなる。ファインセラミックスの精
密加工に対しては、長寿命であるが切味が悪い。

■の電着砥石は製造上１層の切刃であり、砥粒突き出し
量が大きく切れ味が鋭いが、砥粒が一度目つぶれをおこ
すと、その時点で砥石の寿命が尽きる。

また、これら従来のダイヤモンド砥石の成形は、結合材
を密にしてその中に砥粒を埋め込む形で機械的に保持せ
ざるを得なかったので、無気孔性となる。そのため研削
熱の放散性が低くなり、高温では化学的に不安定なダイ
ヤモンド砥粒の消耗が多く、切屑の排出性もよくない。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなさ
れたもので、結合材としてのめっき金属をダイヤモンド
砥粒同士の接合個所にのみ介在せしめることにより、気
孔率が高く熱放散性やチップ排出性が良好で、切れ味鋭
く且つ長寿命の電着ダイヤモンド砥石を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のダイヤモンド砥石は、表面に黒鉛化層を有する
ダイヤモンド砥粒と、その黒鉛化層上に電着された金属
からなりダイヤモンド砥粒同士の接合個所にのみ介在す
る結合材と、その結合材を介して結合された砥粒間に形
成された多数の気孔とを備えたものである。

また本発明のダイヤモンド砥石の製造方法は、ダイヤモ
ンド砥粒を加熱してその砥粒面を黒鉛化する工程と、砥
粒面を黒鉛化したダイヤモンド砥粒に金属めっきを施す
工程と、金属めっきしたダイヤモンド砥粒を焼結し、そ
の後不要部分の金属めっき膜を除去する工程とを包含す
るものである。

〔作用〕

本発明のダイヤモンド砥粒の表面を被覆した黒鉛化層は
、砥石製造時においては導電性付与剤として機能し、各
砥粒表面に対する均一な金属めっき膜の形成を可能とす
る。砥石使用時、すなわちダイヤモンド砥石の切削時に
おいては固形潤滑剤として機能し、効果的に研削抵抗を
軽減させる。

金属めっき膜がダイヤモンド砥粒の結合材であり、ビト
リファイド砥石のようなガラス成分を含まないからファ
インセラミックスの加工に好適である。

また、ダイヤモンド砥粒同士がレジン結合材の６倍の引
張り強さがある金属焼結膜で結合され、したがって１／
６程度の結合面積で十分な結合力が得られるから、結合
材で被覆されない無被覆面が大きく取れることとなり、
鋭い切れ味を発揮できる。

ダイヤモンド砥粒同士の結合個所以外は、結合材は不要
であり、除去されるから研削時に目つぶれしにくく長寿
命となる。また多孔性となり高い気孔率が得られる。そ
の結果、良好な熱放散性と切屑排出性が得られる。

加えて、結合材は実質的に砥粒接合点のみに限定される
から、ダイヤモンド砥粒を球体とした場合の理論最密充
填状態での集中度は３００％となり、砥粒同士の相互干
渉で高保持力が得られ、ダイヤモンド砥粒の脱落も少な
くなる。

〔実施例〕

第１図は、本発明のファインセラミックス研削用のダイ
ヤモンド砥石の要部構成を模式的に示す図であり、同図
において、１は合成単結晶ダイヤモンド砥粒である。そ
の粒径は１０μｍ程度が良い。１０μｍ以下に小さくな
る程、砥粒間の隙間に入り込んだ不要な結合材の除去が
困難である。

反対に１０μｍを越えてダイヤモンド砥粒ｌが大きくな
るに従い、気孔率が減少する。

３はダイヤモンド砥粒ｌの表面に形成された黒鉛化層で
、その厚みは０．１〜０．３μｍの範囲が望ましい。０
．１μｍより薄いと黒鉛化層３がムラになりやすい。一
方、０．３μｍより厚いと、接着強度が低下する。

４はその黒鉛化層３の上に電着された結合材であり、銅
あるいは真鍮あるいはニッケル等の金属めっきで形成さ
れた厚さ０．５〜１．０μｍのめっき膜を、後述するよ
うに所定温度で焼結して形成されている。一般に銅、銅
合金およびニッケルの引張り強さは約３０　ｋｇ／ａ＋
ｍ”内外であり、レジンボンドに用いられるレジンの引
張り強さ約５ｋｇ／ｍｎ＋”に対し６倍程度ある。した
がって、ダイヤモンド砥粒面が１００％結合材のレジン
で被覆されるレジノイド砥石と同程度の砥粒保持力を得
るのに、銅あるいは銅合金あるいはニッケルめっき膜か
らなる結合材４によるダイヤモンド砥粒１表面の被覆率
は、この場合１／６すなわち約１７％程度で良い。

上記結合材４は、その厚みが０．５μｍを下回ると引張
り強さが低下し、研削時に砥粒の脱落が多くなる。また
、後述するように、めっきされた余分の結合材４を除去
する際、必要部分の結合材４まで除去されるおそれがあ
る。これに対して、その厚みが１．０μｍを上回ると、
ダイヤモンド砥粒１間士の干渉効果によるダイヤモンド
切刃の保持力が低下する。

結合材４を従来の電着砥石のニッケルめっき膜で形成す
ると、ニッケルの融点が高いために焼結温度が高くなる
が、りんニッケルめっきとして利用可能である。上記結
合材４はダイヤモンド砥粒１間士の接合個所にのみ介在
せしめてあり、その結合材４を介して結合されたダイヤ
モンド砥粒１間には、多数の気孔５が形成されて、高い
気孔率が保たれている。

第２図（ａ）〜（ｄ）は、第１図に示した構成を有する
ダイヤモンド砥石の製造工程ごとの態様を模式的に表し
ている。

合成単結晶ダイヤモンド砥粒１は、先ず、砥粒を加熱し
てその砥粒面を黒鉛化する工程で処理する。処理条件は
、加熱温度９００℃、加熱時間１時間、酸化雰囲気とし
、ダイヤモンド砥粒１を鉄分中に埋没させて行った。こ
れにより、第２図（ｂ）のようにダイヤモンド砥粒１の
表面が黒鉛化され、しかも、形成された黒鉛化層３にセ
メンタイトＦｅ５Ｃが残り、強度の高いものが得られた
。

次に、表面に黒鉛化層３を形成して導電性とされたダイ
ヤモンド砥粒ｌをめっき工程に移し、銅（あるいはニッ
ケル）めっき処理を施す。

銅めっき−の場合、めっき浴はシアン浴とし、温度５０
〜６０℃、電流密度１〜３　Ａ／　ｄ　ｍ”　、で行い
、第２図（Ｃ）に示すように黒鉛化層３の上に厚さ略１
μｍの銅被覆層からなる結合材４の被膜を形成した。

続いて、上記めっき処理したダイヤモンド砥粒粉を所定
のダイヤモンド砥石の形状・寸法に成形し、この成形体
を焼結炉に移し、水素ガスによる還元性雰囲気下に温度
９５０〜１０００℃、均熱１時間の熱処理を施した。こ
れにより、第゛２図（ｄ）に示すように、各砥粒同士が
接触個所において銅（あるいはニッケル）を介して焼結
された。

最後に、この焼結体を硫酸を用いて酸洗いし、砥粒同士
が黒鉛化層３と結合材４とを介して接合いる接合個所以
外の不要部分のめっき膜を溶解除去して、第１図に示す
構成を有するダイヤモンド砥石を得た。

第３図は、上記で得られたダイヤモンド砥石を供試料と
して行った、従来品であるレジンボンド砥石および青銅
ボンド砥石とのセラミックス研削比較実験のデータを示
すものである。

この結果から、供試料のダイヤモンド砥石は従来品に比
して非常に高研削比を有し、高能率ということができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のよれば、表面に黒鉛化層
を有するダイヤモンド砥粒と、その黒鉛化層上に電着さ
れた金属からなりダイヤモンド砥粒同士の接合個所にの
み介在する結合材と、その結合材を介して結合された砥
粒間に形成された多数の気孔とを備えたものとした。そ
のため、熱放散性が良好で、研削抵抗が小さく、切屑排
出性も良く、目つふれしにくい、ファインセラミックス
の加工に好適なダイヤモンド砥石を安価に提供できると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイヤモンド砥石の要部構成を説明す
る模式図、第２図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ１，（ｄｌ
は第１図に示した構成を有するダイヤモンド砥石の製造
工程ごとの態様を説明する模式図、第３図は本発明のダ
イヤモンド砥石と従来品との研削比較実験結果の一例を
示すグラフである。 １はダイヤモンド砥粒、３は黒鉛化層、４は結合材、５
は気孔。 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に黒鉛化層を有するダイヤモンド砥粒と、そ
   の黒鉛化層上に電着された金属からなりダイヤンド砥粒
   同士の接合個所にのみ介在する結合材と、その結合材を
   介して結合された砥粒間に形成された多数の気孔とを備
   えたダイヤモンド砥石。
2. （２）ダイヤモンド砥粒を加熱してその砥粒面を黒鉛化
   する工程と、砥粒面を黒鉛化したダイヤモンド砥粒に金
   属めっきを施す工程と、金属めっきしたダイヤモンド砥
   粒を焼結し、その後不要部分の金属めっき膜を除去する
   工程とを包含するダイヤモンド砥石の製造方法。