JPH07241773A - 電着砥石の製造方法 - Google Patents

電着砥石の製造方法

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JPH07241773A
JPH07241773A JP6058193A JP5819394A JPH07241773A JP H07241773 A JPH07241773 A JP H07241773A JP 6058193 A JP6058193 A JP 6058193A JP 5819394 A JP5819394 A JP 5819394A JP H07241773 A JPH07241773 A JP H07241773A
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JP
Japan
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abrasive grains
hydrogen gas
bath
plating
base metal
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Application number
JP6058193A
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English (en)
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Shoichi Murakami
正一 村上
Kenichiro Oshita
賢一郎 大下
Katsushi Masamune
勝士 政宗
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Ryobi Ltd
Original Assignee
Ryobi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 台金に固着する砥粒量を最適に調整可能で
あると共に、砥粒を均一に分布できる電着砥石の製造方
法の提供。 【構成】 メッキ浴中の錯体の安定度や水素イオン濃
度、該浴の温度、電解における電流密度のうちの少なく
とも1つを調整して、電解中に発生する水素ガス発生効
率を調節する。ガス発生効率に応じて台金に対する砥粒
固着量が変化する。 【効果】 ガス発生効率が高いときは台金に対する砥
粒脱離作用が高まりガス発生効率が低いときは該脱離作
用が低下する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電着砥石の製造方法に関
し、特に、台金への砥粒の固着量を調整可能な電着砥石
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電着砥石によって硬脆材料を切断する場
合、寿命や切れ味の点から砥粒量を最適量に調整する必
要がある。ここで従来のワットニッケル浴やスルファミ
ン酸ニッケル浴を用いて、予め台金上に堆積した砥粒を
メッキにより保持する方法では、台金上の砥粒が密に並
び、砥粒量を任意に調整することはできない。
【0003】そのため特開昭58−100689号公報
では、テープや網等の被導電性のマスキング治具を台金
に貼り付けてマスキング部を作り、その上に砥粒を分散
させてメッキによる砥粒の仮止めを行った後、マスキン
グを除去し、更に本メッキをしてマスキング部では砥粒
が付着しないようにして砥粒の固定量をコントロールす
る技術を開示している。
【0004】また特開昭57−66864号公報では、
台金を絶縁性マスキング剤にて公知の転写技術によりマ
スキングし、メッキ液中に砥粒を分散させてマスキング
以外の部分に砥粒を付着させ、砥粒固定後に余分の砥粒
を取り除いて砥粒が所望の比率にて析出金属に埋設され
る電着砥石砥石の製造方法を開示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のマスキ
ングテープや網状シート、絶縁性マスキングテープによ
る方法では、次のような問題点がある。マスキングテー
プによる方法では、図6において、砥粒Pを均一に仮止
めしても、テープ11を剥がす際に、砥粒Pが一緒に脱
落しやすく定量的に砥粒量を調整することは困難であ
る。又、マスキングテープ11に均一に穴を形成する工
程が必要なため、作業性が悪く再現性も悪い。なお図6
において2は台金、10はメッキ部である。又、網状シ
ートによる方法においてもマスキングシートを使用する
場合と同様に、シートを剥がす際に砥粒を脱落させる恐
れがあり、被処理材の形状によっては網状シートを隙間
無く布設するのが困難である。さらに絶縁性マスキング
剤の転写による方法では、前記の砥粒脱落は生じないが
転写工程と電着後転写剤を除去する工程が必要であり、
作業性が極めて悪く方法自体がコスト高であるという問
題点がある。
【0006】そこで本発明は、台金に固着する砥粒量を
最適に調整可能であると共に、砥粒が均一に分布でき、
網の布設や転写工程が不要であり、砥石寿命や切れ味が
良好な電着砥石の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、砥粒を電着によりメッキ浴内の台金に固着
させる電着砥石の製造方法において、電解中に生じる水
素ガスのガス発生効率を調節するために、該メッキ浴中
の錯体の安定度、該メッキ浴の水素イオン濃度、該浴の
温度、電解における電流密度のうちの少なくとも1つを
調整する浴組成調整工程又は電解条件調整工程を有し、
該ガス発生効率に応じて該台金に固着される砥粒量が調
整可能な電着砥石の製造方法を提供している。ここで該
水素ガス発生効率を3乃至15%に設定することが好ま
しい。
【0008】
【作用】メッキ浴の組成や電解条件をなすメッキ浴中の
錯体の安定度、メッキ浴の水素イオン濃度、浴の温度、
電解における電流密度のうちの少なくとも1つを調整す
ることで電解中に生じる水素ガス発生効率が変化する。
水素ガス発生効率が高くなると水素ガスの泡沫による砥
粒脱離作用によってメッキ中に埋め込まれる砥粒量が減
少し、水素ガス発生効率が低いと逆に泡沫による砥粒脱
離作用が小さくなるのでメッキ中に埋め込まれる砥粒量
が増加する。そして水素ガス発生効率を3〜15%に調
整することにより切れ味と寿命が良好な電着砥石を製造
できる。
【0009】
【実施例】本発明の1実施例による電着砥石の製造方法
について図1乃至図5に基づき説明する。
【0010】本発明者等は、電解中に陰極をなす台金表
面で生じる反応、即ちメッキ形成反応と水素ガスの発生
反応に着目し、水素ガスの発生効率の程度を調整するこ
とにより砥粒の脱離程度を調整し、最終的に台金に固定
される砥粒量の調整が可能であることを見い出した。水
素ガスの脱離作用によって砥粒のメッキ中への共析が阻
害され、水素ガス発生効率の上昇に伴って台金表面に最
終的に固定される砥粒量が減少することを見い出したの
である。
【0011】ここでメッキの形成反応は Mn+ + ne- → M↓ という式にて表され、水素ガス発生反応は 2H+ + 2e- → H2↑ という式にて表される。水素ガス発生反応の強弱は、電
解における浴の組成と、電解条件により決定される。浴
の組成としては、金属イオンの構造と、水素イオン濃度
(pH)が重要となり、電解条件としては浴温度と電流
密度が重要となる。
【0012】具体的には、浴中での金属イオンの構造に
関しては、より安定な錯体となっている程水素ガス発生
反応が優勢となる。ここで安定な錯体とは、水溶液中で
生じる金属イオンと配位子(アニオン)との配位結合が
強いものをいい、メッキ液中に錯化剤を添加することに
より調整する。安定な錯体を形成するためには、安定度
数の高い錯化剤を選択すれば良い。具体的には、シアン
(CN)やエチレンジアミンテトラアミン(EDTA)
等を添加することにより安定な錯体が得られる。
【0013】水素イオン濃度に関しては、水素イオン濃
度が大きい程、水素ガス発生反応が優勢となる。該濃度
を下げるためには無機酸や有機酸を添加し、該濃度を上
げるためには炭酸塩やアンモニア等を添加すればよい。
【0014】電解条件に関しては、浴温度が高い程水素
イオンの移動度が大きくなるため、水素ガス発生反応が
優勢となる。更に電流密度が大きい程水素イオンの移動
度が大きくなるため、水素ガス発生反応が優勢となる。
【0015】以上を考慮して建浴しためっき液にて砥粒
の電着を行うと、台金上に堆積した砥粒は水素ガスによ
る脱離作用をつけ、しかも脱離の程度は水素ガス発生効
率に比例する。従って水素ガス発生効率を調整すること
によって、所望の砥粒量を有する電着砥石を作成するこ
とができる。図1に示される模式図では、台金2の表面
にはメッキ層10により仮止めされた砥粒P1乃至P6
と、水素ガス泡沫によりメッキ層10に共析しなかった
砥粒P7乃至P9が示されている。
【0016】次に水素発生効率(%)は、(水素ガス発
生に要する電気量)÷(メッキに要した全電気量)によ
り算出する。電気量単位はクーロンである。水素ガス発
生に要する電気量は、メッキ液中に発生する水素ガスを
回収してその量を計量し、水素ガス量と電気量の換算値
である1F(ファラデー)=11.2リットルから求め
るとができる。
【0017】水素ガス発生効率は、3乃至15%である
のが好ましい。3%以下であると電着される砥粒量が著
しく増大し、個々の砥粒に対する面圧が低下し切断機
能、研削機能が低下する。またチップポケットが減少す
るので、研削屑が詰まり、発熱が生じて砥粒の劣化と被
削材の異常破壊が発生するという欠点がある。一方、水
素ガス発生効率が15%以上の場合は、電着される砥粒
量が少なすぎて切断時及び研削時に砥粒の脱落が生じ、
砥石として使用できなくなる。またPHを下げて水素ガ
ス発生効率を上げると、水酸化物が電着部に沈澱して堆
積し、砥粒の電着が不能となる。加えて水素イオンが電
着部に侵入し、水素脆性が生じて電着部が脆くなるとい
う欠点が生じる。水素脆性について説明すると、メッキ
液中の水素イオンが、陰極である台金の表面で電子を受
取り、吸着原子として台金上に吸着されている状態でこ
れら吸着原子が互いに結合して水素ガスとなり台金表面
から離反するのであるが、水素ガス発生効率が高まる
と、水素イオンの発生程度も上昇し、水素ガスとなる前
に水素原子の状態でメッキ金属に取り囲まれ、メッキの
強度や密着性に悪影響を及ぼすこととなる。
【0018】本実施例では図2に示される砥粒仮止めメ
ッキ用治具1が使用される。円板上の台金2は、砥粒が
付着される外周縁部のみを露出した台金ホルダ3によっ
て固定され、台金ホルダ3の内部には陰極接点4が台金
2と電気的に導通した状態にて固定されている。台金ホ
ルダ3は外枠5内に収容されている。外枠5の底部には
陰極接点4を支持するための接続ネジ6が螺合されてい
る。また陰極接点4はネジ7によりシャフト8に接続さ
れており、台金2は低速でシャフト8の軸心を中心に回
転される。外枠5の内周面と台金ホルダ3との間には砥
粒堆積用の凹部9が形成されており、該凹部9内にダイ
ヤモンドやCBN(Cubic Boron Nitride)等の超砥粒
が堆積され、この状態でメッキ液に浸漬する。シャフト
8を低速で回転し、シャフト8を通じて陰極接点4に電
流を印加することにより、凹部9に堆積している砥粒が
メッキ作用により台金2の外周縁露出部に仮止めされ
る。該治具1により所望量の砥粒を台金表面に仮止めし
た後は、公知のワット浴(硫酸ニッケル250g/リッ
トル、塩化ニッケル50g/リットル、ホウ酸45g/
リットル、光沢剤10g/リットル)等によりメッキに
よる砥粒の最終固定を行えば良い。
【0019】次に台金に固定される砥粒の最適量を決定
するため、磁気タイル(厚さ9mm、長さ200mm)
を用いて切断実験を行った。切断は、直径100mmの
切断砥石に電着したものを切断荷重2Kgf、切断回転
数12,000r.p.m.で行った。図3、図4に示
される結果より判断すると、寿命、切れ味の点から砥粒
の最適量は50〜250個/cm2であることがわか
る。
【0020】具体例1 上記最適量を電着するために、下記のCuメッキ浴を作
成し、下記の電解条件にてメッキを行った。使用した砥
粒は#50〜60(平均粒径333μm)のダイヤモン
ド砥粒であった。 浴組成 Cu227・3H2O: 75g/リットル K427 :280g/リットル Cu : 30g/リットル NH3 : 3ml/リットル 界面活性剤 : 少々 電解条件 浴温度 :50℃ 電流密度 :1〜5A/dm22ガス発生効率 :2〜15% 時間 :30分以上 Cuメッキにおいては電流密度を1〜5A/dm2の範
囲で変化させることで容易に水素ガス発生効率を変化さ
せることが可能であった。この時の電着砥粒量は図5の
三角印を結んだ曲線で示される。
【0021】具体例2 上記砥粒の最適量を電着するために、下記のNiメッキ
浴を作成し、下記の電解条件にてメッキを行った。使用
した砥粒は#50〜60(平均粒径333μm)のダイ
ヤモンド砥粒であった。 浴組成 NiSO4・6H2O:250g/リットル NiCl2・6H2O: 50g/リットル H3PO3 :1〜9g/リットル 界面活性剤 : 少々 電解条件 浴温度 :40〜60℃ 電流密度 :3〜5A/dm22ガス発生効率 :2〜15% 時間 :30分以上 Niメッキにおいては亜リン酸(H3PO3)濃度を1〜
9g/リットルの範囲で変化させることで容易にH2
ス発生効率を変化させることが可能であった。この時の
電着砥粒量は図5の丸印を結んだ曲線で示される。
【0022】具体例1、2の結果から、砥粒量を50〜
250個/cm2の範囲で調整するには、水素ガス発生
効率を3〜15%の範囲となるように浴組成や電解条件
を決定すれば良いことになる。なお、図5において同じ
水素ガス発生効率でもCuメッキとNiメッキとで砥粒
量が異なるが、これはメッキ液の種類によってメッキ液
の粘性やつきまわり性が異なるためである。ここでつき
まわり性とは、凹部等の低電流密度部へのメッキの析出
能力を意味する。電着砥石の場合には台金と砥粒との接
触点が凹部となって低電流密度部となる。つきまわり性
の良いメッキ液の場合には、水素ガス発生効率が同程度
であっても、台金と砥粒との接触点にまでメッキが析出
してしまうために砥粒が浮き上がり、砥粒の台金表面へ
の接触が不能となり、砥粒が部分的にメッキ層内に沈み
込んで台金に固定される状態が得られないことがあるの
で、このような付着砥粒量の相違が生じると考えられ
る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電着砥石の
製造方法は、電着時に発生する水素ガスの砥粒脱離作用
を利用しており、従来のようにマスキングテープや網状
シートの布設工程を必要としないので作業性が格段に向
上する。さらに従来の電着砥石の製造方法のようにマス
キングテープを剥離する際、砥粒が脱落することがな
く、水素ガスは台金表面から均一に発生し、しかも水素
ガス発生効率は、浴組成、電解条件によって容易に制御
できるため、砥粒の分布が均一でかつ、砥粒量の最適な
高性能電着砥石を再現性よく簡単に製造できる。更に水
素ガス発生効率を3〜15%に設定することにより、寿
命と切れ味の良好な電着砥石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】水素ガスによる台金表面からの砥粒の離脱を示
す本発明の電着砥石の製造方法を示す模式図。
【図2】本発明の実施例による砥粒の仮止めメッキ用治
具を示す概略図。
【図3】砥粒量と電着砥石の寿命との関係を示すグラ
フ。
【図4】砥粒量と電着砥石の切れ味との関係を示すグラ
フ。
【図5】水素ガス発生効率と砥粒量との関係を示すグラ
フ。
【図6】マスキングテープを用いた従来の砥粒固定量調
整方法の欠点を示す概略図。
【符号の説明】
2 台金 P 砥粒

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 砥粒を電着によりメッキ浴内の台金に固
    着させる電着砥石の製造方法において、 電解中に生じる水素ガスのガス発生効率を調節するため
    に、該メッキ浴中の錯体の安定度、該メッキ浴の水素イ
    オン濃度、該浴の温度、電解における電流密度のうちの
    少なくとも1つを調整する浴組成調整工程又は電解条件
    調整工程を有し、該ガス発生効率に応じて該台金に固着
    される砥粒量が調整可能なことを特徴とする電着砥石の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 該水素ガス発生効率を3乃至15%に設
    定す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。
JP6058193A 1994-03-03 1994-03-03 電着砥石の製造方法 Pending JPH07241773A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014205225A (ja) * 2013-04-15 2014-10-30 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 高硬度脆性材料の研削用砥石

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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