JPH0387397A - 電着砥石の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、気孔を有する電着砥石の製造方法に関するも
のである。

［従来の技術］ 近時、砥粒特に微細なダイヤモンド、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉ
ｃ　Ｂｏｒｏｎ　Ｎ１ｔｒｉｄｅ　：立方晶窒化硼素）
等の所謂超砥粒をＮｉ等の金属の電着層に固定せしめ、
結晶材料、硬脆材料、ガラス材料、セラミック材料、金
属材料等の研削、研磨に適した均一組成の砥石或いは砥
石用セグメントが注目されている。

例えば特公昭６０−１７６６４号公報、特公昭６３−３
９３８５号公報には、ダイヤモンド等の砥粒が電着法に
よって、夫々研削ホイール及びダイヤモンド砥石が形成
されていることが開示されている。

一般の電着砥石は、通常砥粒層１層のみを、いわゆる電
気めっき方式で固着保持させたものであリ、保持力が強
いため、研削力は高いが、その砥粒１層が摩耗するとも
う使用出来なくなり寿命が短いのが欠点である。その為
、最近は砥粒層を何層も重ねた多層電着の砥石も出て来
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のそれらの砥石の殆どが、電着した金属ボ
ンドによる砥粒の保持力が強すぎていわゆる自生作用が
不足し、目詰り等による焼き付き現象等が発生して砥石
性能の持続性を阻害している。

一般に、砥石には、砥粒、結合剤、気孔の三要素が必要
であることは、周知の事であり、この内、気孔は研削時
の冷却効果を上げる事、及びチップの逃げを良くするい
わゆるチップポケットの役割をもっている事と、もう一
つの砥石の硬さをコントロールする一つの要因としても
とりあげられてでいる。

これらの要因を満足する砥石として、出願人は前述の如
く、特公昭６３−３９３８５号公報に、第７図及び第８
図に示すようなダイヤモンド砥石を開示した。

即ち、第７図に示すように、アルミニウム製のホイール
ベース１１と、外周部を下側に傾斜した円輪板状の基板
部１２とその下端外周縁から中心側に突出したフランジ
部１３から構成され、第７図及び第８図に図示する如く
、ホイールベース１１のフランジ部１３にその傾斜上面
と水平下面間を貫通した多数の通孔１４を３個の同志円
錐面上に等間隔に配置して設け、各通孔１４に、電着法
によってニッケルの母材に多数のダイヤモンド粒子を分
散して含有させた内径が１．５〜２．５關、肉厚が０．
２〜０．５ｍｍの筒状ダイヤモンド砥石セグメント１７
の上端部を嵌着して、各ダイヤモンド砥石セグメント１
７の中心孔１８をフランジ部１３の上面側に連通する一
方、各ダイヤモンド砥石セグメント１７の下端部をフラ
ンジ部１３の下面から突出したことを特徴としたダイヤ
モンド砥石である。なお、１５は砥石セグメント取付孔
、１６は研削液通路である。

気孔を有する電着砥石については、特開昭６゜−８０５
６２号公報の“金属被膜した砥粒を用いた電着方法”に
開示されているが、この方法で電着を行うと、多層の砥
粒を一度に電着した場合、析出する金属ボンドのコント
ロールが難しく均質な砥石が得られないとか、砥粒層が
厚いと、金属イオンの流れが悪く電着不良を起こしやす
い。

第６図に連続的に浮遊、沈澱する砥粒を電着した場合の
樹枝状に成長じた電着物の模式図を示す。

また連続的に浮遊、沈澱する砥粒を電着する場合、突出
した形状の先端は電流密度が高く、電着されやすい為、
第６図に示すような樹枝状に成長し、目的の形状が得ら
れにくい。

また攪拌沈澱を繰り返し、断続的に電着する場合は、通
電を切った時、ベースのカソードに用いられるアルミニ
ウム等の金属が電極電位による電池作用により溶は出し
、ガスを発生させ電着不良が起きる等の問題がある。

本発明は、これら従来の電着砥石製造の場合の問題点を
解決するための電着砥石の製造方法を提供することを目
的とするものである。

さらに本発明は、前述のダイヤモンド砥石に用いられる
筒状のダイヤモンド砥石セグメントに使用可能な電着砥
石の製造方法を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、 電解槽の下部に導電性陰極を、上部に可溶性陽極を設け
、 （ａ）砥粒を電解液中に混合・攪拌分散せしめ、（ｂ）
該電解液を静置し前記超砥粒を前記導電性陰極上に沈降
させ、 （ｃ）次いで通電して金属を析出せしめる上記ステップ
を繰返す際に、前記（ａ）　（ｂ）のステップ中逆起電
力に相当する電圧を加えて通電し、前記析出金属の寸法
を所定に仕上げ製造する ことを特徴とする電着砥石の製造方法である。

また前記導電性陰極がアルミニウム棒またはアルミニウ
ム板、前記可溶性陽極がニッケル板である上記の電着砥
石の製造方法であり、 さらに、砥粒が微細なダイヤモンド又はＣＢＮの超砥粒
である上記の電着砥石の製造方法である。

［作用］ 従来の電着砥石の製造法は、電解槽の下部に導電性陰極
を、上部に可溶性陽極を設け、超砥粒を含んだ電解液を
、空気吹込、攪拌機、或は、電解液を循環させる等によ
り攪拌、超砥粒をよく分散させ、次いで攪拌を止め、電
解液を静置させて超砥粒を陰極上に沈降させ、次に一定
時間通電して金属を析出せしめる。このサイクルを繰返
して所定の寸法に仕上げる。

しかしながら、この電着砥石の製造法における問題点は
、後述する実施例の第５図に示す如く、無通電で電解液
の攪拌、超砥粒の沈降のサイクル中に、陰極が電解液に
よって溶解され、逆起電力が発生し、溶解反応の産物と
して気体（水素等）が発生する。

この陰極の溶出は、陰極の組成の不均一部分、或は圧延
、線引き等加工歪みの多く残っている部分、或はキズの
ある部分、又、陰極に下地メツキ処理等を行った場合の
不均一部の残留等があるとその部位で著しい。

そして溶解の起こった部分に気体泡が付着していると、
次の通電サイクルでその部分に電着が起こらず、−度そ
の様な部分が出来ると次の電解サイクルでも起こり、結
局電解終了後、後述する実施例の第５図及び参考写真２
に示すように噴火礼状非電着部分を生じ均一な電着が期
待出来ない。

突出した形状の先端部は電着されやすいことは先に述べ
た通りであるが、これが微細形状であっても同様であり
、また電流密度が高ければ高い程顕著になる。

本発明は、この現象を応用し、予め陰極面を化学的或い
は電解的にエツチング等により粗し、多数の微細な突出
形状とし、断続的に電着を繰り返すことにより、後述す
る実施例の第３図の模式図に示すように、安定した樹枝
状結晶７が得られ、これが成長する過程で気孔８が生成
されることを利用したものである。

また断続的な電着を行う場合、攪拌、静置の無通電サイ
クル中に、前記の逆起電力に相当する電圧を加えて通電
することにより、上記の無通電サイクル中の陰極の溶出
がなくなり、気泡の発生がなく、均一な電着を得ること
が出来るものである。

次に実施例について述べる。

［実施例〕 本発明をダイヤモンド等の超砥粒をニッケル電着した時
の実施例について述べる。

本実施例では電解液として Ｎ１５Ｏ◆６Ｈ２０：　２４０　ｇ／ＵＮｉＣ，Ｑ　　
・６ＨＯ：　　４５ｇ／Ｄ２ Ｈ３ＢＯ４；　３０ｇ／ｇ のワット浴、陽極にニッケル板（厚さ１０１１１１１Ｘ
巾１０ｍｍＸ　５００ｍｍＮ　）　、陰極に棒状（２，
０ｍｍφ×５００ｍｍ、Ｑ）のアルミニウムを用い、攪
拌方法として、ポンプ（容ｆｆ１ｌＯ〜１５Ｄ／分）を
用いた循環式で行った。

第１図及び第２図に本発明方法を実施するための電着装
置の横断面及び縦断面の模式図を示す。

図において、１は電解槽、２は電解液、３は棒状のアル
ミニウム陰極、４はニッケル板からなる陽極、５はダイ
ヤモンドの超砥粒、６は循環ポンプである。

図に基づいて説明する。

■先ず、予め棒状のアルミニウム陰極３の金属表面をエ
ツチング等で粗面とする。

■上記の棒状アルミニウムを陰極３として電着槽１内の
底部に、その上部にニッケル板を陽極４として夫々第１
図に示すように水平に設置する。

■次に、防蝕電流として電流密度８ｍＡ／ｄｍ２を得る
電圧をかけながら、電解液２を５１電解槽１に入れる。

■循環ポンプ６を運転攪拌しながら、２．５Ａ／ｄＩ１
１２×３分の電流を流し、下地鍍金を行う。

■この電解槽１の電解液２の中へ、２〜４−のダイヤモ
ンドの超砥粒５を１０．入れ、循環ポンプ６を運転攪拌
し、攪拌停止後、静置し、ダイヤモンド超砥粒５を沈澱
させる。

■次いで、３Ａ／ｄＬ１１２×１０分、の電流を流し、
アルミニウムの棒状陰極３上に電着を行う。

■電着後、再度攪拌を行い、ダイヤモンド超砥粒５を分
散させ、攪拌停止後、静置し、ダイヤモンド超砥粒５を
沈澱させる。

■以後、■〜■を繰り返し、０．３關の厚さまで電着を
行う。

但し、防蝕電流は、前記■の下地鍍金、及び■の電着通
電以外は常時流す。

また電着〜超砥粒沈澱の繰り返しに当たっては、陰極３
をモータ等により回転させ、超砥粒５が沈澱しなかった
下面を上面にして止める等の方法を行う。但し、陰極３
の回転は均一になるように、数分割して順次上面になる
ように位置させる。

上記のような方法によって得られた電着後の陰極は、参
考写真１（５分割した陰極）に示すように均一な電着の
陰極３が得られた。

これに反して、従来の方法によって得られた陰極は、参
考写真２に示すように表面が噴火礼状非電着部分を生じ
不均一な電着となる。

また第３図は、本発明方法によって得られる、安定した
樹脂状結晶が成長して気孔が生成される状態を示す金属
組織の模式図である。

図において、３は陰極、７が樹枝状結晶、８は気孔を示
す。

次に、この陰極３をアルミニウムの場合、カセイソーダ
等によりアルミニウムの金属棒を溶解除去し、断面筒状
の電着砥石が得られた。

第４図及び第５図は、夫々本発明方法及び従来法によっ
て電着した場合の陰極断面を倍率９０にて撮影した金属
組織写真である。

第４図の本発明方法によって電着した場合は、図示する
如く、円弧状のアルミニウム棒の陰極３上の電着部分１
０は、ダイヤモンド超砥粒（黒点）が散在した析出金属
ニッケル（白い部分）が均一に且つその中に気孔８を内
在させた良好な電着部分を形成している。

これに対して、第５図の従来法によって電着した場合、
図示する如く、円弧状のアルミニウム棒の陰極３上の右
側に、黒く示される噴火礼状非電着部分１９及びその下
部に薄黒く示される陰極溶解部分２０が示され、且つ気
孔も見られず電着部分１０が不均一である。

なお、本実施例ではダイヤモンドの超砥粒を砥粒として
用いたが、ＣＢＮ等の超砥粒は勿論他の砥粒を用いて電
着層に固定せしめることにより電着砥石は得られる。

又、本実施例では陰極断面形状が筒状の物であるが、こ
の形状に限定されず他の形状例えば平面でも多角形でも
任意の形状が得られる。

［発明の効果］ 本発明の電着砥石の製造方法によれば、微細なダイヤモ
ンド、ＣＢＮ等の所謂超砥粒をＮｉ等の金属を電着層に
固定せしめ得て、結晶材料、硬脆材料、ガラス材料、セ
ラミック材料、金属材料等の研削、研磨に適した気孔を
持った均一組成の砥石或いは砥石用セグメントが得られ
る等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法を実施するための電着装
置の横断面及び縦断面の模式図、第３図は本発明の実施
例における安定した樹脂状結晶が成長し気孔が生成され
る状態を示す説明図、第４図及び第５図は夫々本発明方
法及び従来法によって電着した場合の陰極断面の金属組
織写真、第６図は樹枝状に成長した電着物の模式図、第
７図及び第８図はダイヤモンド砥石の説明図である。 １：電着槽、２二めっき液、３ニアルミニウム等の陰極
、４：ニッケル板からなる陽極、５：ダイヤモンドの超
砥粒、６：循環ポンプ、７は樹枝状結晶、８：気孔、９
二析出金属、１０：電着部、１１：ホイールベース、１
２：基板部、１３：フランジ部、１４：通孔、１５：砥
石セグメント取付孔、１６：研削液通路、１７：ダイヤ
モンド砥石セグメント、１８：中心孔、１９：噴火礼状
非電着部分、２０：陰極溶解部分。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解槽の下部に導電性陰極を、上部に可溶性陽極
   を設け、 （ａ）砥粒を電解液中に混合・攪拌分散せしめ、 （ｂ）該電解液を静置し前記超砥粒を前記導電性陰極上
   に沈降させ、 （ｃ）次いで通電して金属を析出せしめる 上記ステップを繰返す際に、前記（ａ）（ｂ）のステッ
   プ中逆起電力に相当する電圧を加えて通電し、前記析出
   金属の寸法を所定に仕上げ製造する ことを特徴とする電着砥石の製造方法。
2. （２）前記導電性陰極がアルミニウム棒またはアルミニ
   ウム板、前記可溶性陽極がニッケル板であることを特徴
   とする請求項１記載の電着砥石の製造方法。
3. （３）前記砥粒が微細なダイヤモンド又はＣＢＮの超砥
   粒であることを特徴とする請求項１又は２記載の電着砥
   石の製造方法。