JPH03208560A - 人工砥石 - Google Patents
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- JPH03208560A JPH03208560A JP269190A JP269190A JPH03208560A JP H03208560 A JPH03208560 A JP H03208560A JP 269190 A JP269190 A JP 269190A JP 269190 A JP269190 A JP 269190A JP H03208560 A JPH03208560 A JP H03208560A
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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。
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、基材上の予め設定した位置に、制御された大
きさのダイヤモンド粒またはCBN (立方晶窒化ホウ
素)粒を気相成長させてなる砥石とその製造方法に関す
る。
きさのダイヤモンド粒またはCBN (立方晶窒化ホウ
素)粒を気相成長させてなる砥石とその製造方法に関す
る。
超硬合金やセラミックなどのような硬く脆い材料に精密
加工を施す場合は、ダイヤモンド, CBNの如き超
砥粒を用いた砥石による研削.研磨等の加工が必要であ
る。従来の超砥粒砥石としては、例えば超砥粒であるダ
イヤモンドの結合材に長石系のポンドを用いたビトリフ
ァイドボンド砥石、熱硬化性樹脂または硬質熱可塑性樹
脂を結合材としたレジノイドボンド砥石、金属を結合材
としたメタルボンド砥石、および砥粒をヘースの表面に
保持しながらニッケルメッキを施して砥粒を機械的に固
定した電着砥石がある。
加工を施す場合は、ダイヤモンド, CBNの如き超
砥粒を用いた砥石による研削.研磨等の加工が必要であ
る。従来の超砥粒砥石としては、例えば超砥粒であるダ
イヤモンドの結合材に長石系のポンドを用いたビトリフ
ァイドボンド砥石、熱硬化性樹脂または硬質熱可塑性樹
脂を結合材としたレジノイドボンド砥石、金属を結合材
としたメタルボンド砥石、および砥粒をヘースの表面に
保持しながらニッケルメッキを施して砥粒を機械的に固
定した電着砥石がある。
一方また、こうした従来の一般的なダイヤモンド砥石は
すべて砥粒に天然または人工ダイヤモンド粒を用いてい
るのに対して、析出生成人工ダイヤモンド粒で構威され
たダイヤモンド研削砥石が特開昭60−201878号
公報及び特開昭60−201879号公報に提案されて
いる。この従来例は、砥石の基体の少なくとも研磨作用
面がW.Mo,およびNb,並びにその合金のうちの1
種以上が分散相として存在する組織を有する蒸着層(ま
たは焼結合金)で構威され、かつ前記分散相上には人工
ダイヤモンド析出生戒法により形成した人工ダイヤモン
ド粒が密着した構造のダイヤモンド研磨砥石である。
すべて砥粒に天然または人工ダイヤモンド粒を用いてい
るのに対して、析出生成人工ダイヤモンド粒で構威され
たダイヤモンド研削砥石が特開昭60−201878号
公報及び特開昭60−201879号公報に提案されて
いる。この従来例は、砥石の基体の少なくとも研磨作用
面がW.Mo,およびNb,並びにその合金のうちの1
種以上が分散相として存在する組織を有する蒸着層(ま
たは焼結合金)で構威され、かつ前記分散相上には人工
ダイヤモンド析出生戒法により形成した人工ダイヤモン
ド粒が密着した構造のダイヤモンド研磨砥石である。
一般に硬く脆い材料に研削・研磨加工を施す超砥粒砥石
に対しては、次のような性能が求められている。
に対しては、次のような性能が求められている。
■ツルーイングやドレッシングが容易もしくは不要なこ
と。
と。
■適切な砥粒間隔や集中度や砥粒突出量に基づく適切な
チップポケットを有すること。
チップポケットを有すること。
■強固な砥粒保持力を有し、砥粒脱落による被加工面の
或形精度の劣化等を防止できること。
或形精度の劣化等を防止できること。
■砥粒の形・大きさが揃い、初期性能が均一で、且つ砥
粒の摩耗も平均化され、高精度で長寿命であること。
粒の摩耗も平均化され、高精度で長寿命であること。
しかし、上記ビトリファイドボンド砥石,レ伊ジノイド
ボンド砥石,メタルボンド砥石は、いづれもツルーイン
グによる砥石形状の威形、目づまり時におけるドレッシ
ング威形が必要であり、その作業に手間がかかる。しか
もその際、砥粒のへき開や破砕が生し易く、戒形精度が
低下して被加工製品の面粗度を低下せしめたり、砥石の
寿命を縮めるなどの砥石性能の劣化が起きやすいという
問題点があった。
ボンド砥石,メタルボンド砥石は、いづれもツルーイン
グによる砥石形状の威形、目づまり時におけるドレッシ
ング威形が必要であり、その作業に手間がかかる。しか
もその際、砥粒のへき開や破砕が生し易く、戒形精度が
低下して被加工製品の面粗度を低下せしめたり、砥石の
寿命を縮めるなどの砥石性能の劣化が起きやすいという
問題点があった。
さらに、従来のメタルボンド砥石では、適切な砥粒突出
量を得るために電解ドレッシング等をしなければならず
、一層時間や手間がかかるという問題点があった。
量を得るために電解ドレッシング等をしなければならず
、一層時間や手間がかかるという問題点があった。
これに対して、電着砥石ではツルーイング・ドレッシン
グは不要であるが、砥石製造に際して砥粒間隔や集中度
を制御することはできず、したがってチップポケットを
最適に形成することはできない。そのため切粉の排出が
適切になされず、砥石の目づまりで研削・研磨抵抗の上
昇やキズ・ヤケなと製品面粗度の劣化が起きやすい。特
にダイヤモンド砥石の場合は研削熱の放熱が抑制されて
温度が上昇し、高温で化学的に不安定なダイヤモンド砥
粒の消耗が促進されやすい、等の問題点があった。
グは不要であるが、砥石製造に際して砥粒間隔や集中度
を制御することはできず、したがってチップポケットを
最適に形成することはできない。そのため切粉の排出が
適切になされず、砥石の目づまりで研削・研磨抵抗の上
昇やキズ・ヤケなと製品面粗度の劣化が起きやすい。特
にダイヤモンド砥石の場合は研削熱の放熱が抑制されて
温度が上昇し、高温で化学的に不安定なダイヤモンド砥
粒の消耗が促進されやすい、等の問題点があった。
一方、析出生戒人工ダイヤモンド粒で構成した従来例に
あっては、砥粒の粒度分布を狭くして比較的均一な粒度
に制御することは可能であるが、やはり砥粒間隔や集中
度の制御はできない。それ故、従来の電着砥石と同しく
、砥石にとって不可欠なチンプポケソトを適切に作るこ
とができない。
あっては、砥粒の粒度分布を狭くして比較的均一な粒度
に制御することは可能であるが、やはり砥粒間隔や集中
度の制御はできない。それ故、従来の電着砥石と同しく
、砥石にとって不可欠なチンプポケソトを適切に作るこ
とができない。
したがって、切粉の排出が困難で砥石の目づまりを起こ
し易く、加工抵抗上昇やキズ・ヤケなどが発生して製品
面粗度の劣化が起きやすく、特に、ダイヤモンド砥石に
おいて温度上昇によるダイヤモンド砥粒の消耗が生し易
いという上記電着砥石におけると同様の問題点は未解決
のまま残されている。
し易く、加工抵抗上昇やキズ・ヤケなどが発生して製品
面粗度の劣化が起きやすく、特に、ダイヤモンド砥石に
おいて温度上昇によるダイヤモンド砥粒の消耗が生し易
いという上記電着砥石におけると同様の問題点は未解決
のまま残されている。
そこで本発明は、上記従来の問題点乙二着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、ツルーイング
・ドレッシングが不要であり、また砥粒間隔や集中度や
砥粒突出量を任意に制御可能で最適なチップポケットが
構威でき、更には必要に応じて極めて強固な砥粒保持力
を付与でき、また砥粒の形・大きさが均一で高精度・長
寿命を有する砥石およびその製造方法を提供して、上記
従来の問題点を解決することにある。
たものであり、その目的とするところは、ツルーイング
・ドレッシングが不要であり、また砥粒間隔や集中度や
砥粒突出量を任意に制御可能で最適なチップポケットが
構威でき、更には必要に応じて極めて強固な砥粒保持力
を付与でき、また砥粒の形・大きさが均一で高精度・長
寿命を有する砥石およびその製造方法を提供して、上記
従来の問題点を解決することにある。
(課題を解決するための手段〕
上記目的を達威するために、本発明の砥石は、金属また
はセラ旦ツクスからなる基材の表面に、予め設定した砥
粒間隔と集中度を有し気相成長させてなるダイヤモンド
砥粒またはCBN砥粒を備えたことを特徴とする。
はセラ旦ツクスからなる基材の表面に、予め設定した砥
粒間隔と集中度を有し気相成長させてなるダイヤモンド
砥粒またはCBN砥粒を備えたことを特徴とする。
また、本発明の砥石は、前記ダイヤモンド砥粒またはC
BN砥粒の結晶方向を揃えてなることを特徴とすること
ができる。
BN砥粒の結晶方向を揃えてなることを特徴とすること
ができる。
また、本発明の砥石は、前記ダイヤモンド砥粒またはC
BN砥粒が予め設定した突出量を有することを特徴とす
ることができる。
BN砥粒が予め設定した突出量を有することを特徴とす
ることができる。
また、本発明の砥石は、前記ダイヤモンド砥粒またはC
BN砥粒の粒間に、それらの砥粒を強固に固着する金属
層を有することを特徴とすることができる。
BN砥粒の粒間に、それらの砥粒を強固に固着する金属
層を有することを特徴とすることができる。
本発明の砥石の製造法は、金属またはセラミックスから
なる基材の表面に中間層としての窒化膜.炭化膜,およ
び酸化膜のうちのいずれか一種の膜を形或する工程と、
フォトファブリケーション法を用いてダイヤモンド粒ま
たはCBN粒を形成したい所以外の前記中間層を除去す
る工程と、その後減圧下において前記中間層を除去しな
い個所にダイヤモンド粒またはCBN粒を気相成長さ廿
る工程とを包含することを特徴とする。
なる基材の表面に中間層としての窒化膜.炭化膜,およ
び酸化膜のうちのいずれか一種の膜を形或する工程と、
フォトファブリケーション法を用いてダイヤモンド粒ま
たはCBN粒を形成したい所以外の前記中間層を除去す
る工程と、その後減圧下において前記中間層を除去しな
い個所にダイヤモンド粒またはCBN粒を気相成長さ廿
る工程とを包含することを特徴とする。
また、本発明の砥石の製造法は、金属またはセラミック
スからなる基材の表面に中間層としての窒化膜.炭化膜
,および酸化膜のうちのいずれか一種の膜を形或する工
程と、フォトファブリケーション法を用いてダイヤモン
ド粒またはCBN粒を形成したい所以外の前記中間層を
除去する工程と、その後減圧下において前記中間層を除
去しない個所にダイヤモンド粒またはCBN粒を気相成
長させる工程と、その後基材表面をメッキして前記ダイ
ヤモンド粒またはCBN粒を強固に固着する工程とを包
含することを特徴とすることができる。
スからなる基材の表面に中間層としての窒化膜.炭化膜
,および酸化膜のうちのいずれか一種の膜を形或する工
程と、フォトファブリケーション法を用いてダイヤモン
ド粒またはCBN粒を形成したい所以外の前記中間層を
除去する工程と、その後減圧下において前記中間層を除
去しない個所にダイヤモンド粒またはCBN粒を気相成
長させる工程と、その後基材表面をメッキして前記ダイ
ヤモンド粒またはCBN粒を強固に固着する工程とを包
含することを特徴とすることができる。
また、本発明の砥石の製造法は、金属またはセラミック
スからなる基材の表面のうちダイヤモンド粒またはCB
N粒を形成したい所以外にマスキングを施す工程と、そ
の後減圧下において前記マスキングを施していない個所
にダイヤモンド粒またはCBN粒を直接基材の面上に気
相成長させる工程と、その後前記マスキングのマスクを
除去する工程とを包含することを特徴とすることができ
る。
スからなる基材の表面のうちダイヤモンド粒またはCB
N粒を形成したい所以外にマスキングを施す工程と、そ
の後減圧下において前記マスキングを施していない個所
にダイヤモンド粒またはCBN粒を直接基材の面上に気
相成長させる工程と、その後前記マスキングのマスクを
除去する工程とを包含することを特徴とすることができ
る。
また、本発明の砥石の製造法は、金属またはセラミノク
スからなる基材の表面のうちダイヤモンド粒またはCB
N粒を形成したい所以外にマスキングを施す工程と、そ
の後減圧下において前記マスキングを施していない個所
にダイヤモンド粒またはCBS粒を直接基材の面上に気
相成長させる工程と、その後前記マスキングのマスクを
除去する工程と、その後基材表面をメッキして前記ダイ
ヤモンド粒またはCBN粒を強固に固着する工程とを包
含することを特徴と炙ることができる。
スからなる基材の表面のうちダイヤモンド粒またはCB
N粒を形成したい所以外にマスキングを施す工程と、そ
の後減圧下において前記マスキングを施していない個所
にダイヤモンド粒またはCBS粒を直接基材の面上に気
相成長させる工程と、その後前記マスキングのマスクを
除去する工程と、その後基材表面をメッキして前記ダイ
ヤモンド粒またはCBN粒を強固に固着する工程とを包
含することを特徴と炙ることができる。
本発明による砥石は、被加工物の形状に合わせて予め高
精度に戒形された金属またはセラミックスの基材の上に
、気相或長させた単層のダイヤモンド粒またはCBN粒
を有している。そのため、ツルーイングをしなくてもよ
い。
精度に戒形された金属またはセラミックスの基材の上に
、気相或長させた単層のダイヤモンド粒またはCBN粒
を有している。そのため、ツルーイングをしなくてもよ
い。
また、気相成長させるべき砥粒の核発生位置をフォトフ
ァブリケーション法や高精度に形成したマスクを利用し
て予め精密に設定できるから、砥粒間隔は任意に制御可
能である。加えて、砥粒の生或条件を制御することによ
り砥粒の粒径の調整も自在に行えるから、集中度も任意
に制御可能である。そのため、被加工物の性状に応した
砥粒間隔や集中度を設定して最適なチップポケントを形
成し、切粉の排出を容易に行うことができ、砥粒の目づ
まりが抑制される。それ故ドレッシングは不要である。
ァブリケーション法や高精度に形成したマスクを利用し
て予め精密に設定できるから、砥粒間隔は任意に制御可
能である。加えて、砥粒の生或条件を制御することによ
り砥粒の粒径の調整も自在に行えるから、集中度も任意
に制御可能である。そのため、被加工物の性状に応した
砥粒間隔や集中度を設定して最適なチップポケントを形
成し、切粉の排出を容易に行うことができ、砥粒の目づ
まりが抑制される。それ故ドレッシングは不要である。
また、必要に応して、気相成長で形成された砥粒間に、
金属メッキ層を任意に制御した厚さで形戒することによ
り、適切な砥粒突出量を得ることもでき、これによって
砥石の目づまり防止が一層促進されると共に、各砥粒を
極めて強固に基材に保持することができる。
金属メッキ層を任意に制御した厚さで形戒することによ
り、適切な砥粒突出量を得ることもでき、これによって
砥石の目づまり防止が一層促進されると共に、各砥粒を
極めて強固に基材に保持することができる。
また、気相成長法で形成される砥粒は、その結晶方向や
形や大きさが均一にでき、砥粒の摩耗が平均化され初期
性能もバラツキがなく均一で、その結果、高精度且つ長
寿命の砥石が得られる。
形や大きさが均一にでき、砥粒の摩耗が平均化され初期
性能もバラツキがなく均一で、その結果、高精度且つ長
寿命の砥石が得られる。
以下、更に詳細に説明する。
本発明の砥石は、基材として金属もしくはセラミックス
を用いる。それらの基材は、直接にその表面にダイヤモ
ンド(もしくはCBN,以下、同し)が気相合威可能な
ものと、しからざるものとが利用できる。前者は、例え
ばW(タングステン),Ta(タンタル), Mo
(モリブデン)Si(ケイ素)Nb(−オブ),Au(
金),八g(銀),Cu(銅),/l(アルミニウム)
及びこれらを含む合金である。
を用いる。それらの基材は、直接にその表面にダイヤモ
ンド(もしくはCBN,以下、同し)が気相合威可能な
ものと、しからざるものとが利用できる。前者は、例え
ばW(タングステン),Ta(タンタル), Mo
(モリブデン)Si(ケイ素)Nb(−オブ),Au(
金),八g(銀),Cu(銅),/l(アルミニウム)
及びこれらを含む合金である。
また、直接に表面にダイヤモンドが気相合成可能なセラ
ミックスとしては、例えばAlzO,Cアルξナ),S
i3N4(窒化ケイ素),WC(炭化タングステン)が
ある。これ−らを含む合金もまた利用可能である。
ミックスとしては、例えばAlzO,Cアルξナ),S
i3N4(窒化ケイ素),WC(炭化タングステン)が
ある。これ−らを含む合金もまた利用可能である。
一方、ステンレス鋼のようなFe(鉄)系金属や、Co
(コバルH,Ni (ニッケル)などは、グラファイト
等が生威してしまい、直接にその表面にダイヤモンドを
気相合成することはできない。
(コバルH,Ni (ニッケル)などは、グラファイト
等が生威してしまい、直接にその表面にダイヤモンドを
気相合成することはできない。
これらの材料を用いて形成される本発明の砥石の基材は
、研削ないし研磨加工される被加工個所の形状に合わせ
て予め高寸法精度で戒形しておくことができる。所定形
状に成形された基材の面に、砥粒を気相成長で単層に形
戒すれば、極めて高形状精度を有する砥石が得られて、
ツルーイングが不要になる。
、研削ないし研磨加工される被加工個所の形状に合わせ
て予め高寸法精度で戒形しておくことができる。所定形
状に成形された基材の面に、砥粒を気相成長で単層に形
戒すれば、極めて高形状精度を有する砥石が得られて、
ツルーイングが不要になる。
本発明にあっては、直接には表面にダイヤモンドが気相
合成できない基材を用いた場合には、その基材の表面に
中間層を形成し、その中間層を介してダイヤモンドを気
相成長で合或する。中間層としては例えばA l z
O x, S r O t (酸化ケイ素),MgO
(酸化マグネシウム)等の金属酸化膜、SiC(炭化ケ
イ素),Tic(炭化チタン),B.C(炭化ホウ素)
,TiCN(炭窒化チタン)等の炭化膜、TiN (窒
化チタン),S1sNa.BN (窒化ホウ素)等の窒
化膜、或いは上記各種酸化物.炭化物,窒化物がMo,
Cr等の金属と複合してなるサーメント膜例えばTiC
基サーメット膜等が好適である。
合成できない基材を用いた場合には、その基材の表面に
中間層を形成し、その中間層を介してダイヤモンドを気
相成長で合或する。中間層としては例えばA l z
O x, S r O t (酸化ケイ素),MgO
(酸化マグネシウム)等の金属酸化膜、SiC(炭化ケ
イ素),Tic(炭化チタン),B.C(炭化ホウ素)
,TiCN(炭窒化チタン)等の炭化膜、TiN (窒
化チタン),S1sNa.BN (窒化ホウ素)等の窒
化膜、或いは上記各種酸化物.炭化物,窒化物がMo,
Cr等の金属と複合してなるサーメント膜例えばTiC
基サーメット膜等が好適である。
本発明のダイヤモンド砥粒は、上記基材面に上記中間膜
を介して、或いは中間膜を介さず直接に、気相成長で形
成されるが、例えばCo(一酸化炭素)、Hz(水素)
、CH,(メタン)等の化合物の分解によるCVD (
化学蒸着法)が好適に利用できる。
を介して、或いは中間膜を介さず直接に、気相成長で形
成されるが、例えばCo(一酸化炭素)、Hz(水素)
、CH,(メタン)等の化合物の分解によるCVD (
化学蒸着法)が好適に利用できる。
本発明のダイヤモンド砥粒の結晶方向は、CVDにおけ
る成分ガス濃度と基材温度とを制御することにより任意
に形或可能で、例えば基材温度が高いとミラー指数(1
11)、炭素濃度が高く基材温度が低いと(100)の
結晶が得られる。ちなみに、ミラー指数(111)のも
のは三角錐形砥粒となるから研削加工用の砥石として有
用であり、ミラー指数(100)一のものは平板形砥粒
となるから研磨加工用の砥石として有用なものになる。
る成分ガス濃度と基材温度とを制御することにより任意
に形或可能で、例えば基材温度が高いとミラー指数(1
11)、炭素濃度が高く基材温度が低いと(100)の
結晶が得られる。ちなみに、ミラー指数(111)のも
のは三角錐形砥粒となるから研削加工用の砥石として有
用であり、ミラー指数(100)一のものは平板形砥粒
となるから研磨加工用の砥石として有用なものになる。
本発明の砥石の砥粒の位置は、フォトファブリケーショ
ンの技術を利用して、またはマスキングの技術を用いて
、極めて微細に基材面上に予め設定される。これにより
砥粒間隔と集中度とをミクロンオーダで制御する。ここ
に集中度とは、ダイヤモンド砥粒の重量パーセントをい
い、ICrA当たり4.4ct含まれる場合を集中度1
00とされる。
ンの技術を利用して、またはマスキングの技術を用いて
、極めて微細に基材面上に予め設定される。これにより
砥粒間隔と集中度とをミクロンオーダで制御する。ここ
に集中度とは、ダイヤモンド砥粒の重量パーセントをい
い、ICrA当たり4.4ct含まれる場合を集中度1
00とされる。
計算上、下限は集中度0 (O c t/cj) 、上
限は集中度4 0 0 ( 1 7.6 c t/ad
)であるが、超砥粒砥石としての一般的な使用範囲は5
0〜200が適当である。ちなみに、一般に集中度が大
きい程、砥石寿命は長く、被加工物の粗さ精度は良好で
、砥石の大きさは小さくなるが、反面では高価で且つツ
ルーイングやドレッシングが困難になる。
限は集中度4 0 0 ( 1 7.6 c t/ad
)であるが、超砥粒砥石としての一般的な使用範囲は5
0〜200が適当である。ちなみに、一般に集中度が大
きい程、砥石寿命は長く、被加工物の粗さ精度は良好で
、砥石の大きさは小さくなるが、反面では高価で且つツ
ルーイングやドレッシングが困難になる。
この砥粒の集中度の制御は、形成される砥粒の大きさも
関与する。しかして砥粒の大きさは、気相成長における
合成条件である砥粒の合威時間を制御して自在に設定で
きる。
関与する。しかして砥粒の大きさは、気相成長における
合成条件である砥粒の合威時間を制御して自在に設定で
きる。
本発明にあっては、上記のようにして制御された砥粒間
隔および集中度をもって形成した砥粒を、ニッケルや銅
などのメッキ金属層でより強固に固着することができる
。これにより強い砥粒保持力を備える。
隔および集中度をもって形成した砥粒を、ニッケルや銅
などのメッキ金属層でより強固に固着することができる
。これにより強い砥粒保持力を備える。
また、メッキ層の厚さはメッキ時間を管理することで微
細に制御可能であり、これによって砥粒の突出量を自在
に調整する。かくして、本発明にあっては、砥粒間隔,
集中度とあいまって砥粒突出量を制御し、最適なチンプ
ボケントを設定する。
細に制御可能であり、これによって砥粒の突出量を自在
に調整する。かくして、本発明にあっては、砥粒間隔,
集中度とあいまって砥粒突出量を制御し、最適なチンプ
ボケントを設定する。
これにより、目づまりしにくい砥石が得られて、ドレッ
シングが不要になる。
シングが不要になる。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。
る。
(第1実施例)
この実施例は、直接には表面にダイヤモンドが気相合威
できない基材を用いた場合の例である。
できない基材を用いた場合の例である。
第1図■〜■は製造工程を模式的に示したものである。
基材1は直径10−OmmのステンレスwISUS30
4の円板であり、まず工程Iで平面研削により表面1a
を仕上げる。
4の円板であり、まず工程Iで平面研削により表面1a
を仕上げる。
工程■で、その表面1aに約1μmのSi.N.膜2を
化学蒸着で威膜した。威膜条件は次の通りである。
化学蒸着で威膜した。威膜条件は次の通りである。
反応ガス:SiHn(モノシラン)100ccmNH1
25ccm 基材温度:約300″C 合威時間:約30分 工程■では、最初に、Si3Ng膜2を威膜した基材1
を#2 0 0 0のダイヤモンドパウダーを分散させ
たアルコール溶液中に浸漬し、10分間超音波を付加し
た。これは、SisN4膜2の面に微細な疵を付けて、
気相台威されるダイヤモンド結晶の核発生密度を増加せ
しめ、所定位置に確実に結晶を生成させるためである。
25ccm 基材温度:約300″C 合威時間:約30分 工程■では、最初に、Si3Ng膜2を威膜した基材1
を#2 0 0 0のダイヤモンドパウダーを分散させ
たアルコール溶液中に浸漬し、10分間超音波を付加し
た。これは、SisN4膜2の面に微細な疵を付けて、
気相台威されるダイヤモンド結晶の核発生密度を増加せ
しめ、所定位置に確実に結晶を生成させるためである。
その後、基材1を取り出し洗浄し、その基材1のSi.
N.膜2にポジ型レジスト(OFPR800、東京応化
社)を約1μmの厚さに塗布してフォトレジスト膜3で
被覆した。
N.膜2にポジ型レジスト(OFPR800、東京応化
社)を約1μmの厚さに塗布してフォトレジスト膜3で
被覆した。
工程■では、別途製作したガラスパターン4(2 0
um間隔の碁盤目に直径5μmのドット4Dが形成され
たもの)を前記フォトレジスト膜3の上に密着せしめ、
前記ドッ}4D以外の個所のフォトレジスト膜3を水銀
灯で露光した。
um間隔の碁盤目に直径5μmのドット4Dが形成され
たもの)を前記フォトレジスト膜3の上に密着せしめ、
前記ドッ}4D以外の個所のフォトレジスト膜3を水銀
灯で露光した。
工程Vで、所定の現像液を用いて定法通り現像し、未露
光のドット4Dの部分のフォトレジスト膜3を残して他
のフォトレジスト膜3は除去した。
光のドット4Dの部分のフォトレジスト膜3を残して他
のフォトレジスト膜3は除去した。
工程■で、規則正しく配列している残留フォトレジスト
膜3で部分的に保護されたSi:+Na膜2に対してエ
ッチングを行った。この実施例ではCF.ガスを100
ccmの流量で送り、約30分間のプラズマエッチング
を施すことにより露出している個所のSiiNa膜2を
除去した。ちなみに、中間層をSi.Nt膜ではな(S
iOz膜で形成した場合は、エッチング液を用いるウェ
ットエッチングでもよい。
膜3で部分的に保護されたSi:+Na膜2に対してエ
ッチングを行った。この実施例ではCF.ガスを100
ccmの流量で送り、約30分間のプラズマエッチング
を施すことにより露出している個所のSiiNa膜2を
除去した。ちなみに、中間層をSi.Nt膜ではな(S
iOz膜で形成した場合は、エッチング液を用いるウェ
ットエッチングでもよい。
工程■で、残留フォトレジスト膜3を剥離する。
これにより、基材lの表面la上に、ガラスパターンの
ドノト4Dに対応して、直径5μm.高さ1μmのS1
3N4ランド2Dが間隔20umの配列で露出される。
ドノト4Dに対応して、直径5μm.高さ1μmのS1
3N4ランド2Dが間隔20umの配列で露出される。
工程■では、上記Si3N=ランド2Dのパターンを有
する基材1の表面1aにダイヤモンドを気相成長法で合
威した。ダイヤモンド合戒条件は次の通りである。
する基材1の表面1aにダイヤモンドを気相成長法で合
威した。ダイヤモンド合戒条件は次の通りである。
装置二マイクロ波プラズマCVD装置
マイクロ波電力 iooo w
反応ガス:CO 5 ccmH2
95 ccm 基材温度:約900 ゜C 合戒時間:約20 時間 圧 力:40 Torr かくして、粒径5μm,ミラー指数(1 1 1)のダ
イヤモンド粒5が各Sl3N4ランド2D上にそれぞれ
形成された。
95 ccm 基材温度:約900 ゜C 合戒時間:約20 時間 圧 力:40 Torr かくして、粒径5μm,ミラー指数(1 1 1)のダ
イヤモンド粒5が各Sl3N4ランド2D上にそれぞれ
形成された。
工程■で、この20μmの間隔で粒径5μmのダイヤモ
ンド粒5が整然と配列された基材1の砥石面に、次の条
件下に無電解ニッケルメッキを施した. メッキ液:SUMER S−790 (日本カニゼン製) 液温度 :70″C メッキ時間:20分 これにより約2μm厚さのニッケル金属層6が形成され
、ダイヤモンド粒5が強固に固着されて、第2図(a)
に示すような形状の砥石を得た。
ンド粒5が整然と配列された基材1の砥石面に、次の条
件下に無電解ニッケルメッキを施した. メッキ液:SUMER S−790 (日本カニゼン製) 液温度 :70″C メッキ時間:20分 これにより約2μm厚さのニッケル金属層6が形成され
、ダイヤモンド粒5が強固に固着されて、第2図(a)
に示すような形状の砥石を得た。
なお、砥石形状は、研削または研磨加工される個所の形
状・寸法に応して予め威形される−基材1の形状で定ま
る。第2図(ロ). (C), (d), (e)は、
上記実施例で形成したその他の砥石形状を例示したもの
である。
状・寸法に応して予め威形される−基材1の形状で定ま
る。第2図(ロ). (C), (d), (e)は、
上記実施例で形成したその他の砥石形状を例示したもの
である。
(第2実施例)
この実施例は、直接にダイヤモンドが気相合威できる基
材を用いた場合の例である。
材を用いた場合の例である。
第3図I−vは製造工程を模式的に示したものである。
基材1lは第2図(b)に示す軸付円筒形状(但し半断
面のみ表している)に或形された超硬合金である150
分類のK1−0からなる。
面のみ表している)に或形された超硬合金である150
分類のK1−0からなる。
工程Iで、まずその表面11aが研削加工で仕上げられ
る。
る。
工程■で、ダイヤモンド結晶の核発生密度を増加せしめ
るべく、基材11を#2 0 0 0のダイヤモンドパ
ウダーを分散させたアルコール溶液中に浸漬し、10分
間超音波を付加した。
るべく、基材11を#2 0 0 0のダイヤモンドパ
ウダーを分散させたアルコール溶液中に浸漬し、10分
間超音波を付加した。
その後、別途に製作した厚さ50μmのステンレスパタ
ーン12(40am間隔の碁盤目に直径LotImの穴
13が打ち抜き形成されたもの)を、前記基材の表面1
1aに密着して巻き付け、マスキングした。
ーン12(40am間隔の碁盤目に直径LotImの穴
13が打ち抜き形成されたもの)を、前記基材の表面1
1aに密着して巻き付け、マスキングした。
工程mで、上記ステンレスパターン12でマスキングさ
れていない個所の基材11の表面11aに、基材】1を
回転させながらダイヤモンドを気相或長法で合威した。
れていない個所の基材11の表面11aに、基材】1を
回転させながらダイヤモンドを気相或長法で合威した。
ダイヤモンド合威条件は次の通りである。
装置:熱フィラメントCVD装置
タングステンフィラメントと基材表面11a間の距j1
10m 反応ガス:CHa 3 ccmH,
97 ccm フィラメントの温度:約2000 ″C基材温度:約6
00’C フィラメント放射のみ、冷却なし 合戒時間:20 時間 圧 力:100 Torr かくして、粒径10lIm,高さ約6μm,ミラー指数
(100)のダイヤモンド粒l5が、ステンレスパター
ン12の各穴13の個所にそれぞれ形成された。
10m 反応ガス:CHa 3 ccmH,
97 ccm フィラメントの温度:約2000 ″C基材温度:約6
00’C フィラメント放射のみ、冷却なし 合戒時間:20 時間 圧 力:100 Torr かくして、粒径10lIm,高さ約6μm,ミラー指数
(100)のダイヤモンド粒l5が、ステンレスパター
ン12の各穴13の個所にそれぞれ形成された。
工程■で、ステンレスパターン12を、40ボーメのF
eClsf4液を用いて、約10分間シャワー方式でウ
エントエッチングした。
eClsf4液を用いて、約10分間シャワー方式でウ
エントエッチングした。
工程Vでは、40μmの等間隔で粒径1μmのダイヤモ
ンド粒15が整然と配列された基材11の砥石面に、常
法にしたがい厚さ4μmの電解銅メッキを施し、銅金属
層l6でダイヤモンド粒15を強固に固着させた。これ
によりダイヤモンド粒15の突出量は約2μmとなった
。
ンド粒15が整然と配列された基材11の砥石面に、常
法にしたがい厚さ4μmの電解銅メッキを施し、銅金属
層l6でダイヤモンド粒15を強固に固着させた。これ
によりダイヤモンド粒15の突出量は約2μmとなった
。
以上説明したように、本発明によれば、砥粒が予め設定
した所定の間隔,形状,大きさを有して均一に形成され
ており、且つ最適なチップポケットが構成されてツルー
イング・ドレッシングが不要であり、更には極めて強固
な砥ね保持力を備え、高精度の研削または研磨加工に好
適で長寿命を有する砥石が、比較的容易に得られるとい
う効果がある。
した所定の間隔,形状,大きさを有して均一に形成され
ており、且つ最適なチップポケットが構成されてツルー
イング・ドレッシングが不要であり、更には極めて強固
な砥ね保持力を備え、高精度の研削または研磨加工に好
適で長寿命を有する砥石が、比較的容易に得られるとい
う効果がある。
第1図は本発明の製造工程の一例を説明する模式図、第
2図は本発明の製造法で形成した砥石形状を例示した斜
視図、第3図は本発明の製造工程の他の例を説明する模
式図である。 図中、1,1lは基材、2は中間層、5.15はダイヤ
モンド砥粒、6.16は金属層。 第 2 図 (0) (b) (C) (d) (e) 第 ■ 10
2図は本発明の製造法で形成した砥石形状を例示した斜
視図、第3図は本発明の製造工程の他の例を説明する模
式図である。 図中、1,1lは基材、2は中間層、5.15はダイヤ
モンド砥粒、6.16は金属層。 第 2 図 (0) (b) (C) (d) (e) 第 ■ 10
Claims (8)
- (1)金属またはセラミックスからなる基材の表面に、
予め設定した砥粒間隔と集中度を有し気相成長させてな
るダイヤモンド砥粒またはCBN砥粒を備えたことを特
徴とする砥石。 - (2)ダイヤモンド砥粒またはCBN砥粒の結晶方向を
揃えてなることを特徴とする請求項(1)記載の砥石。 - (3)ダイヤモンド砥粒またはCBN砥粒が予め設定し
た突出量を有することを特徴とする請求項(1)または
(2)記載の砥石。 - (4)ダイヤモンド砥粒またはCBN砥粒の粒間に、そ
れらの砥粒を強固に固着する金属層を有することを特徴
とする請求項(1)ないし(3)のいずれかに記載の砥
石。 - (5)金属またはセラミックスからなる基材の表面に中
間層としての窒化膜、炭化膜、および酸化膜のうちのい
ずれか一種の膜を形成する工程と、フォトファブリケー
ション法を用いてダイヤモンドまたはCBNを形成した
い所以外の前記中間層を除去する工程と、その後減圧下
において前記中間層を除去しない個所にダイヤモンド粒
またはCBN粒を気相成長させる工程とを包含すること
を特徴とする請求項(1)ないし(3)のいずれかに記
載の砥石の製造法。 - (6)金属またはセラミックスからなる基材の表面に中
間層としての窒化膜、炭化膜、および酸化膜のうちのい
ずれか一種の膜を形成する工程と、フォトファブリケー
ション法を用いてダイヤモンドまたはCBNを形成した
い所以外の前記中間層を除去する工程と、その後減圧下
において前記中間層を除去しない個所にダイヤモンド粒
またはCBN粒を気相成長させる工程と、その後基材表
面をメッキして前記ダイヤモンド粒またはCBN粒を強
固に固着する工程とを包含することを特徴とする請求項
(4)に記載の砥石の製造法。 - (7)金属またはセラミックスからなる基材の表面のう
ちダイヤモンド粒またはCBN粒を形成したい所以外に
マスキングを施す工程と、その後減圧下において前記マ
スキングを施していない個所にダイヤモンド粒またはC
BN粒を直接基材の面上に気相成長させる工程と、その
後前記マスキングのマスクを除去する工程とを包含する
ことを特徴とする請求項(1)ないし(3)のいずれか
に記載の砥石の製造法。 - (8)金属またはセラミックスからなる基材の表面のう
ちダイヤモンド粒またはCBN粒を形成したい所以外に
マスキングを施す工程と、その後減圧下において前記マ
スキングを施していない個所にダイヤモンド粒またはC
BN粒を直接基材の面上に気相成長させる工程と、その
後前記マスキングのマスクを除去する工程と、その後基
材表面をメッキして前記ダイヤモンド粒またはCBN粒
を強固に固着する工程とを包含することを特徴とする請
求項(4)に記載の砥石の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP269190A JP2998160B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 人工砥石 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP269190A JP2998160B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 人工砥石 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03208560A true JPH03208560A (ja) | 1991-09-11 |
JP2998160B2 JP2998160B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=11536306
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP269190A Expired - Fee Related JP2998160B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 人工砥石 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2998160B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2008132560A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Allied Material Corp | 単結晶超砥粒および単結晶超砥粒を用いた超砥粒工具 |
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