JPH0320387A - 精密研磨用複合ダイヤモンド砥粒の製造方法 - Google Patents

精密研磨用複合ダイヤモンド砥粒の製造方法

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JPH0320387A
JPH0320387A JP1153888A JP15388889A JPH0320387A JP H0320387 A JPH0320387 A JP H0320387A JP 1153888 A JP1153888 A JP 1153888A JP 15388889 A JP15388889 A JP 15388889A JP H0320387 A JPH0320387 A JP H0320387A
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abrasive grain
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出川 純司
Naoharu Fujimori
直治 藤森
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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、精密機械部品や光学部品等を極めて高い精度
で仕上げ研磨するために用いられる精密研磨用複合ダイ
ヤモンド砥粒に関する。
〔従来の技術〕
従来、研磨用のダイヤモンド砥粒は、ラツピング加工用
の遊離砥粒又は砥石として、精密機械部品や光学部品等
の精密研磨に使用されている。
かかるダイヤモンド砥粒の殆どは超高圧法により合成さ
れているが、超高圧法で合成したダイヤモンドは数十〜
数百μmの大きさに達してしまうので、これを粉砕し分
級した数十μm以下の微細な粒子が研磨用ダイヤモンド
砥粒として用いられるO ところが最近では、精密機械部品や光学部品の高精度化
に伴ない、ダイヤモンド砥粒にも一層高い加工精度が要
求されるようになった。
ダイヤモンド砥粒による加工精度を高めるためには、超
高圧法で合成したダイヤモンドの粉砕を繰返して更に微
細な砥粒を作れば良いのであるが、ダイヤモンド砥粒が
微細になるほど取扱いの困難さや、砥石とするときの分
散性の悪化等の問題が出てくる。又、粉砕して作ったダ
イヤモンド砥粒はエッジが鋭く尖った形状をしているの
で、被加工物に引っ掻き傷を与えやすいという問題が従
来からあったが、砥粒を微細にするほどこの問題も顕著
になる。
そこで近年では、気相合成法(1:!VD法)により新
しいタイプのダイヤモンド砥粒を合成する試みが行なわ
れている。これらの試みは、例えばNICW D工AM
OIJD vol4 , 44 , P. 28 〜2
9 (1 988)及び国際公fil wo 88/0
7599号公報に開示されるように、基体粒子の表面を
多結晶ダイヤモンドで被覆した複合ダイヤモンド砥粒を
提供しようとするものである。
しかしながら、上記の各文献によって複合ダイヤモンド
砥粒自体は公知であるが、最近要求されているような精
密研磨用として高い加工精度を達戒するために複合ダイ
ヤモンド砥粒が備えるべき条件については全く知られて
いない。
又、上記各文献に記載された方法によれば、基体粒子を
基板上に静置してダイヤモンドを被覆するので、一回に
得られる量が極めて少なく工業化のための大きな支障と
なっている。更に上記方法では、基板と接した基体粒子
表面はダイヤモンドで被覆されずに残ることになるので
、その複合ダイヤモンド粒子を砥粒として用いるとダイ
ヤモンドで被覆された部分と被覆されない部分との境界
からダイヤモンドが剥離しやすく、所望の加工性能が得
られない欠点がある。
これら上記方法の欠点を解決する複合ダイヤモンドの合
戒方法として、特公昭62 − 57568号公報及び
特開昭63 − 270394号公報に基体粒子を振動
又は流動させながら気相合成法によりダイヤモンドを析
出被覆させる方法が開示されている。しかし、この方法
によれば大量処理及び連続処理が可能であるものの、基
体粒子が微細になるほど凝集しやすくなるので、凝集し
た二次粒子全体がダイヤモンドで被覆されて粒径1oμ
mを超える大きな複合ダイヤモンド粒子が虫成し、Wk
wlな複合ダイヤモンド砥粒を得ようとしても大きな粒
子が多数混在してくる欠点があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明はかかる従来の事情に鑑み、精密研磨用砥粒とし
て充分に機能しつる条件を備えた複合ダイヤモンド砥粒
を提供すること、及びかがる複合ダイヤモンド砥粒の製
造方法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〕
上記目的を達成するため、本発明の精密研磨用複合ダイ
ヤモンド砥粒は、耐熱性基体粒子の全表面を多結晶ダイ
ヤモンドで被覆した精密研磨用複合ダイヤモンド砥粒で
あって、当該砥粒の粒径が0.1〜lOμm及びアスベ
クト比が1〜3であり、当該砥粒を被覆する多結晶ダイ
ヤモンドの層厚が基体粒子の直径、の0.1〜10倍及
びその層厚の最厚部/最薄部の比が1〜2であって、多
結晶ダイヤモンドの各結晶粒径が2μm以下であること
を特徴とする。
又、本発明による精密研磨用複合ダイヤモンド砥粒の製
造方法は、気相合成法により基体粒子の表面に多結晶ダ
イヤモンドを被覆させるに際し、セラミックス又は耐熱
性金属からなる基体粒子に粒径数十μm以上の凝集防止
用粒子を少量混合し、この基体粒子を動かしながら、そ
の表面に多結晶ダイヤモンドを被覆させるものである。
ダイヤモンドの気相合成法については前記の文献等によ
り公知であるから詳しく述べない。
(作用) 精密研磨用の複合ダイヤモンド砥粒としては、前記した
条件のいずれか一つが欠けても充分な機能を果たし得な
い。
即ち、複合ダイヤモンド砥粒の粒径が0.1μm未満で
は砥粒としての取扱いが極めて困難であり、lOμmを
超えると被研磨材に砥粒による引っ掻き傷が付きやすく
なり精密研磨用とし.て不適当である。又、複合ダイヤ
モンド砥粒のアスベクト比(長径/短径比)が3を超え
ると、研磨時に応力の集中が起って多結晶ダイヤモンド
層の破損や剥離がおきやすく、又被研磨材に引っ掻き傷
が付きやすくなる。
このように砥粒のアスペクト比を3以下とするためには
、本発明方法を用いて製造するほか、基体粒子のアスペ
クト比を1〜4、好ましくはl〜3とすることが必要で
ある。
基体粒子を被覆する多結晶ダイヤモンドの層厚が基体粒
子の直径の0.1倍に満たないとダイヤモンドとしての
性質が発揮できない。層厚の上限は特に無いが、層厚が
あまりに厚いものは製造が困難であるうえ個々の粒子が
大きくなる傾向になるので、基体粒子の直径の10倍以
下とする。又、多結晶ダイヤモンドの層厚の最厚部/最
薄部の比を1〜2とするのは、この比が2を超えると複
合ダイヤモンド砥粒のアスペクト比が3を超える場合と
同様に研磨時に応力の集中が起って多結晶ダイヤモンド
層の破損や剥離が起きたり、被研磨材に引っ掻き傷が付
きやすくなるからである。
多結晶ダイヤモンドの層厚の最厚部/最薄部の比を上記
範囲に制限するためには、本発明方法が特に有効である
基体粒子を被覆した多結晶ダイヤモンドの個々の結晶粒
径を2μm以下とするのは、結晶粒径が2μmを超える
と良好な加工面が得られないからである。加工精度は多
結晶ダイヤモンドを構戒する個々の単位粒子の径に大き
く依存する。
このような結晶粒径の一制御は、特願昭63 − 13
9143号及び特願昭63 − 148631号等に記
載の方法によって行なうことが出来るほか、基体粒子と
してダイヤモンドや立方晶窒化硼素の単結晶を使用しな
いことが望ましい。これらの基体粒子上では、エビタキ
シャル成長がおこって一つの大きなダイヤモンド単結晶
が戒長したり、一つの大きな単結晶にならなくても核発
生数が少なく個々のダイヤモンド粒子が大きく成長しや
すいからである。従って、好ましい基体粒子としては、
七?ミックス又は耐熱性金属のうちMo%W, Si、
WO、SiO、Si,M , Aj O 等が挙げられ
る。
4      禦  3 又、本発明方法によれば、基体粒子よりも遥かに大きな
粒子と一緒に基体粒子を動かしながらダイヤモンドを析
出被覆させるので、微細な基体粒子が動きながら凝集し
ても適時粉砕されて本来の微細な基体粒子に分れるので
、個々基体粒子が独立したま\表面をダイヤモンドでむ
らなく被覆することができ、前記した各条件を備えた複
合ダイヤモンド砥粒が生成する。
尚、本方法において、凝集防止用粒子と一緒に基体粒子
を動かす方法としては、前記公報記載の粒子容器を振動
させる方法の他、第1図に示す如く反応容器2内の粒子
容器3に入れた基体粒子1を攪拌翼4で攪拌する方法、
第2図の如く基体粒子1を入れた反応容器2自体を回転
させる方法、第3図の如く反応容器2中に吹き込む原料
ガスで基体粒子1を流動させる方法、 等がある。
〔実施例〕
二先鼻1コ. 第l@に示す製造装置を用一い、直径50fiの粒子容
器3に基体粒子1として平均粒径2μmの球状810を
Ig及び凝集防止用粒子として粒径100μmのSiO
を0.2g入れ、攪拌翼4を回転数12rpmで回転さ
せた。この状態で、H:OH  を容積比!     
  4 100 : 2で混合した原料ガスを200 SCOM
で流しながら反応容器2内の圧力を100 torrに
保持し、Wフィラメント5の温度を2200 C”とし
て100時間保持した。
その結果、全ての基体粒子1の全表面が多結晶ダイヤモ
ンドで被覆された複合ダイヤモンド粒子が得られた。
この複合ダイヤモンド粒子の粒径は3.0〜3.5μm
(平均3.2μm)であり、アスペクト比は1〜1.4
であった。又、多結晶ダイヤモンドの層厚は基体粒子径
の平均0.3倍、及び層厚の最厚部/最薄部の比は1.
2以下であり、多結晶ダイヤモンドの結晶粒径は全て約
0.5μm以下であった。
得られた複合ダイヤモンド粒子を砥粒とし、被研磨材の
8KD 11 allを研磨したところ、0.003 
μrnRmaxの面粗さが得られた。比較の為に行なっ
た市販の◆5000ダイヤモンド砥粒(粒径0〜3μm
)による精密研磨では、面粗さ0.OlμmRmaXで
あった。尚、上記研磨は遊離砥粒方式で行なった。
実施例2 第3図に示す製造装置を用い、鉛直に保持した内径40
11$1の石英管の反応容器2に、平均粒径0.6μm
のW粉末の基体粒子lを5g及び凝集防止粒子として粒
径1msのW粒子を0.5gを入れた。反応容器2の下
部に固定したガス分散板7を通して下方から、H :O
 H OH:Arを容積比100 : 2 : 50で
混合した原料ガスを200 SOOMで流し、反応容n
2内の圧力を50 torrに保持し、マイクロ波発生
装置6から周波数2.45MHzマイクロ波を出力30
0Wで与えながら100時間保持した。尚、マイクロ波
発生装置6の代りに高周波発生装置を用いても良い。
その結果、全ての基体粒子1の全表面が多結晶ダイヤモ
ンドで被覆された複合ダイヤモンド粒子が得られた。こ
の複合ダイヤモジド粒子の粒径は0.73 〜0.77
μm(平均0.74μm)であり、アスペクト比は1〜
2であった。又、多結晶ダイヤモンドの層厚は基体粒子
径の平均0.12倍、及び層厚の最厚部/最薄部の比は
1.2以下であり、多結晶ダイヤモンドの結晶粒径は全
て約0.2μm以下であった。
得られた複合ダイヤモンド粒子を砥粒とし、被研磨材の
18Niマルエージ鋼を実施例1と同様の方法で研磨し
たところ0.002μmRmaxの面粗さが得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、加工精度が益々厳しくなる精密機械部
品や光学部品等の精密研磨用砥粒として充分に機能しう
る条件を備えた複合ダイヤモンド砥粒を提供することが
出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図から第3図は夫々本発明方法を実施するための装
置の具体例を示す概略図である。 l・・基体粒子    2・・反応容器3・・粒子容器
    4・・攪拌”翼5・・フィラメント 6・・マイクロ波又は高周波発生装置 7・・ガス分散板 第1図 手 続 補 正 書 (自発) 平虞 1 年 特 許 願 第153888 号 3. 補正をする者 事件との関係

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)耐熱性基体粒子の全表面を多結晶ダイヤモンドで
    被覆した精密研磨用複合ダイヤモンド砥粒であつて、当
    該砥粒の粒径が0.1〜10μm及びアスペクト比が1
    〜3であり、当該砥粒を被覆する多結晶ダイヤモンドの
    層厚が基体粒子の直径の0.1〜10倍及びその層厚の
    最厚部/最薄部の比が1〜2であつて、多結晶ダイヤモ
    ンドの各結晶粒径が2μm以下であることを特徴とする
    精密研磨用複合ダイヤモンド砥粒。
  2. (2)気相合成法により基体粒子の全表面に多結晶ダイ
    ヤモンドを被覆させる請求項(1)記載の精密研磨用複
    合ダイヤモンド砥粒の製造方法において、セラミックス
    又は耐熱性金属からなる基体粒子に粒径数十μm以上の
    凝集防止用粒子を少量混合し、この基体粒子を動かしな
    がら、その表面に多結晶ダイヤモンドを被覆させること
    を特徴とする上記精密研磨用複合ダイヤモンド砥粒の製
    造方法。
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JP2015229197A (ja) * 2014-06-03 2015-12-21 株式会社ジェイテクト ビトリファイドボンド砥石の製造方法およびビトリファイドボンド砥石

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