JPH10113876A - ダイヤモンド砥石とその製造方法および工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目立て作業が省力化され、加工速度と平滑仕
上げ性とが両立し、かつ刃こぼれが抑制されて長時間安
定した加工が継続できるダイヤモンド砥石を得る。 【解決手段】 粒径が１０μｍ以下であるダイヤモンド
砥粒１と一次結合材粒子２とが焼結されてなる粒径が２
μｍ〜２００μｍの範囲内である一次焼結体３が、二次
結合材粒子４と二次的に焼結されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に難研削材料の
精密研磨・研削などに適したダイヤモンド砥石に関する
ものであり、特に高い研削効率と平滑仕上げ性とを有す
ると共に、砥石の損耗が少なく、かつ目立てが容易なダ
イヤモンド砥石とその製造方法、およびこのダイヤモン
ド砥石を用いた工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｓｉ₃Ｎ₄、アルミナ、ジルコニ
ア、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣセラミックスなど難研削性のセラ
ミックスや超硬合金がさまざまな分野で多用されるよう
になり、これら難研削材料の研磨・研削（以下、「加
工」という）が製品コストの中で大きなウエイトを占め
るようになってきている。

【０００３】従来、これらの難研削材料の加工には、砥
粒としてダイヤモンドなど高硬度を有するいわゆる「超
砥粒」を用いた砥石が用いられ、被加工物の材質、寸
法、形状、研磨度、取りしろ、加工能率、加工精度、加
工品質などさまざまな要求に対応して、その加工方式や
研削盤が決められ、それと同時に最も有効とされる砥石
の形状、寸法、仕様が決定される。

【０００４】超砥粒を含む砥石は「超砥粒砥石」と呼ば
れ、一般に、超砥粒を結合材によって保持して構成さ
れ、その結合材の種類によって、例えば結合材として合
成樹脂を用いたレジンボンド砥石、ガラス質を用いたビ
トリファイドボンド砥石、金属を用いたメタルボンド砥
石などが目的により使い分けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし一般に、前記の
いずれの型の砥石であっても、従来のものは不可避的に
次の三つの問題点を有していた。その一は、加工中に、
砥面から突出した砥粒先端の切り刃が摩耗するという問
題である。切り刃が摩耗すれば加工不能の平坦部が増大
する。この平坦部を除去するため砥石は頻繁に「目立
て」を行い、摩耗した砥粒を砥面から脱落させて除去す
る必要があった。しかし、この目立て作業は、摩耗して
いない砥粒も同時に脱落させることになるので、砥石の
損耗を速め不経済であるばかりでなく、加工工数を増や
し、更には自動化の障害にもなって作業効率を低下させ
ていた。

【０００６】その二は、加工速度の問題である。一般に
従来の砥石において、加工速度を上げようとすれば砥粒
の粒径を大きくする必要があり、砥粒径を大きくすれば
被加工面の仕上げが粗くなるという相反関係があって、
加工速度と被加工面の平滑仕上げ性とを両立させること
はできなかった。そこで、従来は、最初に砥粒径が大き
い砥石で粗加工し、次いで砥粒径の小さい砥石を用いて
仕上げを行っていた。場合によっては３段階に砥粒径の
異なる砥石を用いることもあり、この問題が工数を著し
く増大させ、作業効率を低下させていた。

【０００７】その三は、砥粒の脱落の問題である。砥粒
は結合材の結合力に依存して砥石に接合されているが、
この結合力に限度があるため、加工中に脱落（刃こぼ
れ）を起こす。砥面から砥粒が脱落すれば研磨・研削力
が低下するので、目立てを行って新しい砥粒の切り刃を
露出させる必要があった。この作業も砥石の損耗を速
め、加工工数を増やし、自動化の障害にもなって経済性
を低下させていた。

【０００８】上記の三つの問題点を解決することは、特
にダイヤモンドなど高価な砥粒を使用する難研削材用の
砥石においてはきわめて重要であって、これらの問題を
同時に解決し得る砥石が強く求められていた。本発明
は、上記の課題を解決するためになされたものであっ
て、従ってその目的は、目立て作業が省力化でき、平滑
仕上げ性を維持したまま加工速度を増大させることがで
き、かつ砥面からの砥粒の脱落が抑制されて長時間安定
した加工が継続できるダイヤモンド砥石を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する手
段として本発明は、粒径が１０μｍ以下であるダイヤモ
ンド砥粒と一次結合材粒子とが焼結されてなる粒径が２
μｍ〜２００μｍの範囲内である一次焼結体が、二次的
に焼結されてなるダイヤモンド砥石を提供する。

【００１０】前記の一次結合材粒子は、その融点が１６
００℃以上であり、かつその粒径がダイヤモンド砥粒の
平均粒径の０．０５倍〜０．５倍の範囲内であることが
好ましい。この一次結合材粒子は、Ｗ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｈ
ｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、およびこれ
らの酸化物、炭化物、窒化物からなる群から選ばれた１
種以上であることが好ましい。

【００１１】前記の一次焼結体は、二次結合材粒子と二
次的に焼結されてなり、この二次結合材粒子の粒径およ
び／または材質は、一次結合材粒子と異なるものとされ
ていることが好ましい。前記の二次結合材粒子の融点
は、一次結合材粒子より低いことが好ましい。この二次
結合材粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、鋳鉄、Ｎｉ、
Ｚｒ、これらを含む合金、およびガラス質の群から選ば
れた１種以上からなることが好ましい。

【００１２】本発明のダイヤモンド砥石の気孔率は、１
０容量％〜６５容量％の範囲内とされていることが好ま
しい。

【００１３】本発明はまた、前記のダイヤモンド砥石を
製造するに際して、粒径が１０μｍ以下であるダイヤモ
ンド砥粒と一次結合材粒子とを含む混合物を不活性雰囲
気中で加圧下に一次焼結し、得られた焼結体を粉砕分級
して粒径が２μｍ〜２００μｍの範囲内である一次焼結
体を形成し、この一次焼結体を二次的に焼結する工程を
含むダイヤモンド砥石の製造方法を提供する。前記にお
いて、形成された一次焼結体は、この一次結合材粒子よ
り低い融点を有する二次結合材粒子と混合し、不活性雰
囲気中で加圧下に二次焼結することが好ましい。更に本
発明は、前記のダイヤモンド砥石を用いて作成された工
具を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施形態によっ
て説明する。図１に模式的に示すように、この実施形態
のダイヤモンド砥石（以下、「本砥石」という）１０
は、ダイヤモンド砥粒（以下、単に「砥粒」という）１
と一次結合材粒子２とが焼結されてなる一次焼結体３…
が、二次結合材粒子４と二次的に焼結されてなってい
る。

【００１５】この砥粒１は１０μｍ以下の粒径を有する
ものであり、一次結合材粒子２は、例えばＷ（タングス
テン、融点３４００℃）など、融点が１６００℃以上の
ものであり、かつその粒径は砥粒１の平均粒径の０．０
５倍〜０．５倍の範囲内とされている。また一次焼結体
３の粒径Ｄは、２μｍ〜２００μｍの範囲内とされてい
る。

【００１６】二次結合材粒子４は、例えばＣｏ（融点１
４９０℃）など、その融点が一次結合材粒子２より低い
ものから選択されている。本砥石１０は、粒子の焼結体
であるから、本質的に多孔質であって、その組織内部に
気孔５…が形成されている。その気孔率は１０容量％〜
６５容量％の範囲内とされている。

【００１７】本砥石１０は、例えば下記の方法により製
造することができる。すなわち、先ず、粒径が１０μｍ
以下である砥粒１と、例えばＷなど、融点が１６００℃
以上であり、かつ粒径が砥粒１の平均粒径の０．０５倍
〜０．５倍の範囲内とされた一次結合材粒子２とを好適
な割合で混合し、この混合物を、例えば放電プラズマ焼
結法（以下、「ＳＰＳ法」という）などの粉体焼結法に
よって、不活性雰囲気中で加圧下に一次焼結し、得られ
た焼結体を粉砕し分級して２μｍ〜２００μｍの範囲内
の粒径を有する一次焼結体３を形成する。

【００１８】次に、この一次焼結体３を、例えばＣｏな
ど、一次結合材粒子２より低い融点を有する二次結合材
粒子４と混合し、この混合物を型に充填し、例えばＳＰ
Ｓ法などの粉体焼結法によって、不活性雰囲気中で加圧
下に二次焼結を行う。

【００１９】本砥石１０は、砥粒１の粒径が１０μｍ以
下とされ、きわめて微小なので、加工に際して被加工面
を平滑に仕上げることができる。この砥粒１は、融点が
１６００℃以上であり、かつ平均粒径が砥粒１の０．０
５倍〜０．５倍とされた一次結合材粒子２と、粉体焼結
法によって焼結されているので、砥粒１と一次結合材粒
子２とが界面に形成される融着相によって強固に結合
し、しかも接触界面の面積が十分に大きいので、砥粒１
と一次結合材粒子２とが強力に接合しており、砥石１０
からの砥粒１の脱落、すなわち刃こぼれが防止される。

【００２０】本砥石１０は、一次焼結体３が、一次結合
材粒子２より融点が低く結合力が比較的弱い二次結合材
粒子４により二次的に焼結されているので、加工中の砥
面においては二次結合材粒子４が先に除去され、砥面に
ポケット６を形成することによって摩耗した砥粒の脱落
を促進し、目立て効果が得られる。すなわち、自生発刃
作用によって目立て作業の頻度を低減させることができ
る。

【００２１】また、一次焼結体３は、粒子相互の結合強
度が高いので、砥粒１自体の粒径は小さいが、加工中の
砥面においては一次焼結体３が粒径が大きい砥粒と同様
の挙動を示し、被加工面の平滑仕上げ性を損ずることな
く加工速度を上げることができる。すなわち、被加工面
の平滑仕上げ性と加工速度とを高いレベルで両立させる
ことができる。

【００２２】本砥石１０は、組織内部に気孔５…を有し
ていて、その気孔率は１０容量％〜６５容量％の範囲内
とされているので、十分量の冷却液を含浸させることが
でき、摩擦熱による砥粒１の変質や刃こぼれを効果的に
防止できるばかりでなく、砥面においては、この気孔５
がポケット６を形成するので、切り屑や脱落した砥粒を
収容し、加工性能を長時間にわたって維持することがで
きる。

【００２３】次に、本発明の超砥粒砥石を構成する諸要
素について詳しく説明する。本砥石１０に用いられる砥
粒１はダイヤモンドである。このダイヤモンドは、単結
晶のものであっても多結晶のものであってもよく、天然
ダイヤモンド、人造ダイヤモンドのいずれも使用でき
る。本砥石は砥粒として、最高硬度を有するダイヤモン
ドを用いているので、例えばセラミックス材料などの硬
い難研削材であっても、研磨・研削することができる。

【００２４】砥粒１の粒径は１０μｍ以下とされてい
る。１０μｍを越えると、例えばこの砥石を精密研削や
磁気ヘッドのラッピングなどに用いる場合に、被加工面
の仕上げが粗くなって不適当となる。粒径の下限は特に
限定されないが、例えば０．５μｍ未満となると、粒子
が微細にすぎて加工能力が十分に発現できなくなるの
で、好ましい粒径範囲は、０．５μｍ〜１０μｍの範囲
内、更に好ましくは０．５μｍ〜４μｍの範囲内であ
る。

【００２５】一次結合材粒子２としては、融点が１６０
０℃以上の素材を用いることが好ましい。一次結合材と
して好適な素材の例としては、Ｗ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｈｆ、
Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、これらの酸化
物、炭化物、窒化物、またはこれらのいずれか２種以上
の混合物などを挙げることができる。これらの高融点粒
子は、焼結したとき砥粒１との結合力が強く、しかも結
合材粒子２どうしの融着によって形成される焼結組織体
は、適度の崩落性を有しているので、加工時に、砥石自
体の物理的強度は高く、砥粒１を強力に保持しながら、
しかも目立て性が良好であり、目詰まりし難く自生発刃
作用があり、研削抵抗が小さく、効率のよい研削が可能
となる。これら素材の融点、ヤング率、好ましい焼結温
度、ダイヤモンドとの接合強度の一例を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】前記の一次結合材粒子２は、その粒径が砥
粒１の平均粒径の０．０５倍〜０．５倍の範囲内とされ
ていることが好ましい。０．０５倍未満では砥粒１との
接触面積が大きくなるので接合強度は大となるが、気孔
率および気孔径が小さくなり、砥石１０に十分な潤滑冷
却効果が得られず不都合となる。０．５倍を越えると、
砥粒１との接触面積が小さくなるので接合強度が低下
し、刃こぼれを起こし易くなる。この観点から、一次結
合材粒子２の粒径は、砥粒１の平均粒径の０．１倍〜
０．２５倍の範囲内とすることが更に好ましい。

【００２８】一次焼結体３は、前記の砥粒１と一次結合
材粒子２とを含む混合物を、真空または不活性ガスなど
の不活性雰囲気中で加圧下に一次焼結し、得られた焼結
体を粉砕分級することによって得られる。砥粒１と一次
結合材粒子２との混合割合は、特に限定されるものでは
ないが、砥粒：一次結合材粒子の容量比で１：０．５〜
１：３の範囲内とすることが好ましい。１：０．５より
一次結合材粒子２の割合が少ない場合は、砥粒１の密度
が高すぎるため一次焼結体３の強度が低下し、砥石１０
が脆くなる。１：３より一次結合材粒子の割合が多い場
合は、加工能力が低下する。

【００２９】砥粒１と一次結合材粒子２との混合に際し
ては、例えばエタノールなどの揮発性液体を添加し、ボ
ールミルなどで液中分散を行い、その後に減圧乾燥など
によって液体成分を除去し、粉体混合物を得ることが好
ましい。この方法によれば、一次焼結体３の組織内にお
ける砥粒１の凝集が防止され、砥粒が一次結合材組織中
に均一に分散するようになる。

【００３０】前記粉体混合物の一次焼結は、前記のＳＰ
Ｓ法、またはホット・アイソスタチック・プレス法（以
下、「ＨＩＰ法」という）などの粉体焼結法によって行
うことが好ましい。これらの焼結法によれば、砥粒１と
一次結合材粒子２との界面における拡散、反応、固溶な
どが均一に行われ、本砥石の強度が均一になる。

【００３１】ＳＰＳ法は、例えば図２に概略を示す放電
プラズマ焼結装置（ＳＰＳ装置）を用いて行うことがで
きる。図２において、このＳＰＳ装置は、筒状の型２１
と、この型２１に嵌合する上部パンチ２３および下部パ
ンチ２４と、これら上下のパンチ２３、２４に挟まれた
粉体混合物２５の温度を測定する熱電対２６とを有して
いる。この上部パンチ２３および下部パンチ２４は、型
２１に充填された粉体混合物２５を上下から挟圧するた
めのプレス（図示せず）に連結されていると共に、粉体
混合物２５にパルス電流を印加するためのそれぞれの電
極を構成している。このＳＰＳ装置において、少なくと
も上下のパンチ２３，２４に挟まれた部分はチャンバ
（図示せず）内に収容され、このチャンバ内は真空に排
気されるか、または不活性ガスが導入されるようになっ
ている。

【００３２】砥粒１と一次結合材粒子２とからなる粉体
混合物２５は、型２１に所定量が充填され、チャンバ内
が真空にされ、または不活性ガスで置換された後に、上
部パンチ２３および下部パンチ２４で上下から所定の圧
力で圧縮され、次いでパルス電流が印加される。

【００３３】このＳＰＳ法によれば、通電電流を調節す
ることにより、粉体混合物２５を所定の焼結温度に均一
に素早く昇温することができ、また温度管理や焼結時間
管理も厳密に行うことができる。上記のＳＰＳ法に用い
ることができるＳＰＳ装置としては、例えば住友石炭鉱
業社製モデルＳＰＳ−２０５０型放電プラズマ焼結装置
などを挙げることができる。

【００３４】一方、ＨＩＰ法は、例えば前記の粉体混合
物に成形助材としてワックスなどを加え、単軸プレスな
どを用いて圧力１０ＭＰａ程度に加圧して粉体圧縮成形
物をつくり、この粉体圧縮成形物を真空中約８００℃に
加熱してワックスの除去と仮焼結とを行い、次いで形状
整形の後に、真空または不活性ガス雰囲気中で熱圧を加
えて本焼結を行い焼結体を得る方法である。

【００３５】いずれの焼結方法においても、焼結は、不
活性ガスまたは酸素分圧が０．０１ＭＰａ以下の雰囲気
中で行うことが好ましい。酸素分圧が０．０１ＭＰａを
越える雰囲気で熱圧を加えて焼結を行うと、砥粒や結合
材が酸化して損失となる惧れがあるからである。不活性
ガスとしては、Ｎ₂ またはＡｒなどが好適に用いられ
る。場合によっては、水素などの還元性雰囲気ガスを用
いることもできる。

【００３６】焼結に際して、焼結温度は０．５Ｔｍ（Ｔ
ｍは、絶対温度゜Ｋで表す結合材の融点または液相生成
温度）以下とすることが好ましい。焼結温度を０．５Ｔ
ｍ以下とし、好適な圧力、例えば５ＭＰａ〜５０ＭＰａ
の圧力を加えることによって、砥粒と結合材粒子、およ
び結合材粒子どうしがそれぞれの粒子表層部のみによっ
て融着し、砥石自体の強度を維持しながら適度の気孔率
を有し、かつ適度の崩落性を有して自生発刃作用を現
し、良好な研削性が維持されるようになる。選択された
一次結合材粒子２の好適な焼結温度範囲の例を表１に示
す。

【００３７】また、焼結に際して、前記の焼結温度に保
持する時間は３０分以内とすることが好ましい。液相を
生じる温度に３０分を越えて保持すると、砥粒が著しく
減量するからである。この観点から、焼結温度と焼結時
間とが厳密に制御できるＳＰＳ法は好適である。

【００３８】得られた焼結物は、粉砕し分級して粒径が
２μｍ〜２００μｍの範囲内となる区分を一次焼結体３
とする。一次焼結体３の粒径が２μｍ未満では、本砥石
の構成がもたらす利点が現れず、加工速度が通常の超砥
粒仕上げ砥石と変わらなくなる。また２００μｍを越え
ると、一次焼結体が粗砥粒と同様に作用して平滑加工性
が低下する。この観点から一次焼結体３の粒径は、１０
μｍ〜１００μｍの範囲内とすることが更に好ましい。

【００３９】次に、得られた一次焼結体３を砥石型に充
填して二次焼結する。この二次焼結は、一次焼結体３の
みを型に充填し、熱圧を加えて一次焼結体３どうしを融
着させる方法によって行ってもよい。しかし、粒径およ
び／または材質が一次結合材粒子２とは異なる二次結合
材粒子４を、これら一次焼結体３の間に介在させて焼結
することが好ましい。このとき用いる二次結合材粒子４
は、前記の一次焼結体３に用いた一次結合材粒子２より
低い融点を有するものであることが好ましい。

【００４０】二次結合材粒子４の好ましい素材として
は、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、鋳鉄、Ｎｉ、Ｚ
ｒ、これらを含む合金、またはガラス質物質を挙げるこ
とができる。これら素材の融点、ヤング率、および好適
な焼結温度を表２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】二次結合材粒子４の粒径は、特に限定され
ないが、一次焼結体３の０．０５倍〜０．５倍の範囲内
とすることが好ましい。０．０５倍未満では気孔率およ
び気孔径が小さくなり、砥石１０に十分な潤滑冷却効果
が得られず、不都合となる。０．５倍を越えると、一次
焼結体３との接触面積が低下して接合強度が低下し、砥
石の強度が低下する。

【００４３】前記の一次焼結体３と二次結合材粒子４と
を含む混合物を、一次焼結の場合と同様にして、ただし
目的とする砥石形状に対応する型に充填して二次焼結す
る。一次焼結体３と二次結合材粒子４との混合割合は、
特に限定されるものではないが、一次焼結体３：二次結
合材粒子４の容量比で１：０．５〜１：２．５の範囲内
とすることが好ましい。１：０．５より二次結合材粒子
４の割合が少ない場合は、一次焼結体３の密度が高すぎ
るため本砥石の構成がもたらす利点が現れず、自生発刃
性などが低下する。１：２．５より二次結合材粒子４の
割合が多い場合は研削能力が低下する。

【００４４】二次焼結には、一次焼結の場合と同様に、
不活性雰囲気下でのＳＰＳ法、ＨＩＰ法などの粉体焼結
法を用いることが好ましい。焼結温度は、一次結合材粒
子２より低い融点を有する二次結合材粒子４を用いる場
合は、これに対応して、一次焼結より低くすることが好
ましい。これによって、砥粒を変質させたり一次焼結体
３の結合強度に影響を与えることなく二次焼結を行うこ
とができる。二次焼結における好適な焼結温度範囲の例
を表２に示す。二次焼結に際して、前記の焼結温度に保
持する時間は３０分以内とすることが好ましい。

【００４５】本砥石１０は、研磨・研削用の砥石とし
て、セラミックスや超硬合金など難研削材料の研磨・研
削や例えば磁気ヘッドのラッピングなどの精密加工分野
に使用できるほか、やすり、研削用バイト、ドリル、ボ
ーリング用刃先などの工具または工具部材として有利に
使用することができる。従って、本発明の砥石を用いた
これらの工具または工具部材も本発明に含まれるもので
ある。

【００４６】次に本発明を実施例により更に詳しく説明
する。 （実施例）砥粒１として粒径範囲２μｍ〜４μｍのダイ
ヤモンドを用い、一次結合材粒子２として粒径範囲０．
３９μｍ〜０．５２μｍのＷを用い、砥粒１：一次結合
材粒子２の容量比を２５：３２として混合し、この混合
物にエタノールを添加し、スラリー状とした上でボール
ミル中で液中分散法により混合分散を行い、終了後にエ
タノールを減圧除去して、結合材中に超砥粒が均一に分
散した粉体混合物を得た。

【００４７】得られた粉体混合物を図２に示したＳＰＳ
装置を用いて焼結した。グラファイト製の型２１に前記
の粉体混合物を充填し、雰囲気を０．０１ＭＰａ以下に
減圧し、上部パンチ２３および下部パンチ２４を駆動し
て粉体混合物２５を１０ＭＰａに加圧すると共に双方の
パンチ間にパルス電流を印加し、１２６０℃に５分間加
熱した。

【００４８】この焼結物を粉砕分級し、粒径範囲１０μ
ｍ〜２０μｍの一次焼結体３を形成した。この一次焼結
体３と、二次結合材粒子４として平均粒径５μｍの鋳鉄
粉とを容積比２５：２５で攪拌混合し、ＳＰＳ装置の中
子付きの型に充填し、１０ＭＰａの加圧下、７８０℃に
５分間加熱して焼結し、カップ砥石の形状に成形された
本砥石１０を製造した。得られた本砥石１０の気孔率は
３８．２０容量％であり、ビッカース硬度は７３．３ｋ
ｇｆ／ｍｍ² 、曲げ強度は３７．６ＭＰａであった。

【００４９】実施例の本砥石を用いて研削試験を行っ
た。研削試験としては、砥石のヤング率や研削盤の剛性
や馬力の影響を受けない湿式定圧研削法を採用した。被
研削体としては、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣセラミックス（曲げ
強さ５８８ＭＰａ、マイクロビッカース硬さ１９ＧＰ
ａ）の断面２ｍｍ×５ｍｍのブロックを用いた。また、
比較例１として市販のビトリファイド砥石、および比較
例２として多孔質鋳鉄ボンド砥石を用い、同様に試験し
た。

【００５０】試験は、各砥石を研削盤に装着し、それぞ
れの試料の砥面に前記の被研削体の断面を１ＭＰａの一
定荷重で押圧し、被研削体の除去量を経時的に測定する
方法で行った。結果を図３に示す。図３の点Ｘは、研削
不能となった時点を示す。

【００５１】試験の結果、実施例の砥石は、９６０秒の
測定期間中、研削量がほとんど衰えることなく上昇し、
更に長時間研削の継続が可能であった。この実施例にお
ける研削速度は、粒径１０μｍ〜２０μｍの粗砥粒を用
いた従来型の砥石とほぼ同等であり、しかも被研削面の
平滑性は粒径２μｍ〜４μｍの超砥粒を用いた従来型の
砥石とほぼ同等であり、本砥石が研削効率と平滑仕上げ
性とを高いレベルで両立させていることがわかる。ま
た、長時間の研削能力の持続は、刃こぼれが少ないこ
と、および目立て間隔が延長できることを示している。

【００５２】これに対して、比較例１のビトリファイド
砥石は低い研削量（約７５ｍｍ³ ）で研削速度が低下
し、比較例２の多孔質鋳鉄ボンド砥石は短時間（約３６
０秒）で研削不能となった。

【００５３】図４（ａ）は、本砥石における一次焼結体
の粒子組織の一例を示す顕微鏡写真図である。この一次
焼結体は、超砥粒として粒径１μｍ〜２μｍのダイヤモ
ンドを用い、結合材として粒径０．３９μｍ〜０．５２
μｍのＷ粒子を用い、１２６０℃、２０ＭＰａの条件で
焼成し、粉砕分級して得られたものである。この一次焼
結体は、粒径が約３μｍ〜５μｍとされていて、二次焼
結を行うことによって本砥石を製造することができるも
のである。

【００５４】図４（ｂ）は、前記図４（ａ）に示した一
次焼結体を粒径１μｍ〜２μｍのＣｏ粒子（二次結合材
粒子）と混合し二次焼結して得られた本発明のダイヤモ
ンド砥石の粒子組織の一例を示す顕微鏡写真図である。
この図から、一次焼結体が崩壊することなく、塊状のま
ま二次結合材粒子によって結合されていることがわか
る。

【００５５】本発明のダイヤモンド砥石は、カップ砥石
または薄刃砥石の形状でセラミックスなど超硬材料の研
削・切断に有利に使用できる。図５（ａ）は、本発明の
カップ砥石３０を用いて、例えばＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣセラ
ミックスなどの超硬被研削材Ｓを研削している状態を示
している。図５（ｂ）は、本発明の薄刃砥石３１を用い
て、例えばＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣセラミックスなどの超硬被
研削材Ｓを切断している状態を示している。

【００５６】本発明の超砥粒砥石は特に、Ａｌ₂Ｏ₃・Ｔ
ｉＣセラミックス基板から磁気ヘッドのヘッドチップを
製造する際などに有利に使用できる。このヘッドチップ
の製造方法の一例を図６（ａ）（ｂ）（ｃ）によって説
明する。図６（ａ）に示すように、先ずＡｌ₂Ｏ₃・Ｔｉ
Ｃセラミックス基板４０に、コア４１、コイル４２、お
よび接続パッド４３からなる磁気ヘッド素子４４を薄膜
法により形成する。次に、この磁気ヘッド素子４４…が
多数並列して形成されたウエハ状のＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣセ
ラミックス基板４０を、並列した磁気ヘッド素子４４…
の両側の線４５，４５に沿って、本発明のダイヤモンド
薄刃砥石を用いて切断する。これによって、図６（ｂ）
に示すように、磁気ヘッドのスライドレール（４６）と
なる断面４６を有する棒状体４７が得られる。次に、こ
の断面４６に、本発明のダイヤモンドカップ砥石を用い
て垂直方向にスライド面４８となる溝を研削する。これ
によってスライドレール４６が形成される。次に、本発
明のダイヤモンド薄刃砥石を用いて棒状体４７を磁気ヘ
ッド素子４４ごとに垂直に切断すれば、図６（ｃ）に示
すように、磁気ヘッド素子４４とスライドレール４６と
スライド面４８とを有するヘッドチップ５０が製造でき
る。

【００５７】前記のヘッドチップ５０の製造に際して
は、本発明の薄刃砥石およびカップ砥石が用いられてい
るので、研削・切断の仕上げ面はきわめて平滑であり、
また砥石の耐久性が高いので目立ての回数も減少し、高
品質のヘッドチップが高い生産効率で製造できるように
なった。

【００５８】

【発明の効果】本砥石は、粒径が１０μｍ以下であるダ
イヤモンド砥粒と一次結合材粒子とが焼結されてなる粒
径が２μｍ〜２００μｍの範囲内である一次焼結体が、
二次的に焼結されてなるものであるので、従来の砥石の
問題点であった目立て作業の省力化、加工速度と平滑仕
上げ性との両立化、および刃こぼれの抑制の三つの課題
が、いずれも高いレベルで解決できる。

【００５９】従って、本砥石を用いて作成された本発明
の研磨・研削用砥石、研削用バイト、ドリル、ボーリン
グ用刃先などの工具または工具部材は、セラミックスや
超硬合金など難研削材料の研磨・研削や磁気ヘッドのラ
ッピングなどの精密加工分野で、大幅な作業効率の向
上、自動化を含めた省力化、コスト低減などを達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のダイヤモンド砥石の一実施例におけ
る断面模式図

【図２】 放電プラズマ焼結装置の一例を示す断面図

【図３】 実施例と比較例における研削時間と研削量と
の関係を示すグラフ

【図４】 （ａ）は一次焼結体、（ｂ）は二次焼結され
た本発明のダイヤモンド砥石の粒子組織の一例を示す顕
微鏡写真図

【図５】 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の超砥粒砥
石の異なる使用形態の例を示す斜視図

【図６】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の超砥粒砥石の
一適用例である磁気ヘッドのヘッドチップを製造する工
程を示す斜視図

【符号の説明】

１……ダイヤモンド砥粒 ２……一次結合材粒子 ３……一次焼結体 ４……二次結合材粒子 ５……気孔 ６……ポケット １０…ダイヤモンド砥石 ２１…型 ２３…上部パンチ ２４…下部パンチ ２５…粉体混合物 ２６…熱電対

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径が１０μｍ以下であるダイヤモンド
   砥粒と一次結合材粒子とが焼結されてなる粒径が２μｍ
   〜２００μｍの範囲内である一次焼結体が、二次的に焼
   結されてなることを特徴とするダイヤモンド砥石。
2. 【請求項２】 前記の一次結合材粒子が、その融点が１
   ６００℃以上であり、かつその粒径がダイヤモンド砥粒
   の平均粒径の０．０５倍〜０．５倍の範囲内であること
   を特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド砥石。
3. 【請求項３】 前記の一次結合材粒子が、Ｗ、Ｔａ、Ｉ
   ｒ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、およ
   びこれらの酸化物、炭化物、窒化物からなる群から選ば
   れた１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の
   ダイヤモンド砥石。
4. 【請求項４】 前記の一次焼結体が、二次結合材粒子と
   二次的に焼結されてなり、この二次結合材粒子の粒径お
   よび／または材質が、一次結合材粒子と異なるものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド砥
   石。
5. 【請求項５】 前記の二次結合材粒子の融点が、一次結
   合材粒子より低いことを特徴とする請求項４に記載のダ
   イヤモンド砥石。
6. 【請求項６】 前記の二次結合材粒子が、Ｆｅ、Ｃｏ、
   Ｃｒ、Ｔｉ、鋳鉄、Ｎｉ、Ｚｒ、これらを含む合金、お
   よびガラス質の群から選ばれた１種以上からなることを
   特徴とする請求項４に記載のダイヤモンド砥石。
7. 【請求項７】 気孔率が１０容量％〜６５容量％の範囲
   内であることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモン
   ド砥石。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のダイヤモンド砥石を製
   造するに際して、粒径が１０μｍ以下であるダイヤモン
   ド砥粒と一次結合材粒子とを含む混合物を不活性雰囲気
   中で加圧下に一次焼結し、得られた焼結体を粉砕分級し
   て粒径が２μｍ〜２００μｍの範囲内である一次焼結体
   を形成し、この一次焼結体を二次的に焼結することを特
   徴とするダイヤモンド砥石の製造方法。
9. 【請求項９】 前記において、形成された一次焼結体
   を、この一次結合材粒子より低い融点を有する二次結合
   材粒子と混合し、不活性雰囲気中で加圧下に二次焼結す
   ることを特徴とする請求項８に記載のダイヤモンド砥石
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記請求項１〜請求項７のいずれか１
    項に記載のダイヤモンド砥石を用いて作成された工具。