JPH10235563A - 超砥粒及びこれを利用した超砥粒ホイール - Google Patents
超砥粒及びこれを利用した超砥粒ホイールInfo
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- JPH10235563A JPH10235563A JP3954497A JP3954497A JPH10235563A JP H10235563 A JPH10235563 A JP H10235563A JP 3954497 A JP3954497 A JP 3954497A JP 3954497 A JP3954497 A JP 3954497A JP H10235563 A JPH10235563 A JP H10235563A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来では処理できなかった粒度が極めて小さ
い砥粒についてもレジンによる保持能力を向上させるた
めの金属付着表面処理ができるようにする。 【解決手段】 ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の超砥粒の
表面に、金属酸化物を１０〜１００ｎｍの厚さで被覆し
た超砥粒によって超砥粒ホイールを形成するか、金属酸
化物の原子にイオン結合するＸ官能基を有し且つ樹脂と
水素結合するＹ官能基を有するカップリング剤を、カッ
プリング剤の最小被覆面積から得られる重量から最小被
覆面積から得られる重量の１５％増加した重量の範囲で
被覆した超砥粒により超砥粒ホイールを形成し、金属酸
化物を介してレジンによる保持能力を高く維持する。
い砥粒についてもレジンによる保持能力を向上させるた
めの金属付着表面処理ができるようにする。 【解決手段】 ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の超砥粒の
表面に、金属酸化物を１０〜１００ｎｍの厚さで被覆し
た超砥粒によって超砥粒ホイールを形成するか、金属酸
化物の原子にイオン結合するＸ官能基を有し且つ樹脂と
水素結合するＹ官能基を有するカップリング剤を、カッ
プリング剤の最小被覆面積から得られる重量から最小被
覆面積から得られる重量の１５％増加した重量の範囲で
被覆した超砥粒により超砥粒ホイールを形成し、金属酸
化物を介してレジンによる保持能力を高く維持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研削・研磨用の超
砥粒ホイールの製造に係り、特にレジンボンドホイール
に好適に利用できるようにした超砥粒及びこれを使用し
た超砥粒ホイールに関する。
砥粒ホイールの製造に係り、特にレジンボンドホイール
に好適に利用できるようにした超砥粒及びこれを使用し
た超砥粒ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒を合成
樹脂によって結合して製作される超砥粒レジンボンドホ
イールでは、超砥粒の保持のためのボンドの特性が超砥
粒のボンドへの固着力（超砥粒の保持能力）に大きく影
響することが知られている。そして、ボンドによる砥粒
保持能力を高めるため、ダイヤモンドまたはＣＢＮの砥
粒の表面にニッケル及び銅等の金属を無電解又は電解に
よって付着させることが有効とされ、この処理のための
各種の技術も既に確立されている。
樹脂によって結合して製作される超砥粒レジンボンドホ
イールでは、超砥粒の保持のためのボンドの特性が超砥
粒のボンドへの固着力（超砥粒の保持能力）に大きく影
響することが知られている。そして、ボンドによる砥粒
保持能力を高めるため、ダイヤモンドまたはＣＢＮの砥
粒の表面にニッケル及び銅等の金属を無電解又は電解に
よって付着させることが有効とされ、この処理のための
各種の技術も既に確立されている。
【０００３】このようなニッケル及び銅等の金属を砥粒
表面に付着処理することによって、ボンドによる超砥粒
の保持能力は未処理のものと比較すると格段に向上し、
レジンボンドホイールの切削・研磨性能や耐用性が大幅
に改善された。
表面に付着処理することによって、ボンドによる超砥粒
の保持能力は未処理のものと比較すると格段に向上し、
レジンボンドホイールの切削・研磨性能や耐用性が大幅
に改善された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の表面処理技術においては、処理可能な対象となる超砥
粒はその粒度が粗いもの（一般的には、＃６０〜＃１５
００）に制約されてしまうという障害がある。これは、
従来使用されている電解または無電解法では、砥粒表面
の金属析出状態をコントロールすることが難しく、微細
なダイヤモンドまたはＣＢＮ砥粒表面に薄く均一に且つ
強固にニッケルや銅等を付着させることができないとい
う一つの理由に起因するものである。
の表面処理技術においては、処理可能な対象となる超砥
粒はその粒度が粗いもの（一般的には、＃６０〜＃１５
００）に制約されてしまうという障害がある。これは、
従来使用されている電解または無電解法では、砥粒表面
の金属析出状態をコントロールすることが難しく、微細
なダイヤモンドまたはＣＢＮ砥粒表面に薄く均一に且つ
強固にニッケルや銅等を付着させることができないとい
う一つの理由に起因するものである。
【０００５】このように、処理しようとする超砥粒の粒
度が粗いものに制限されるているので、粒度が＃２００
０以細の超砥粒については、電解法を採用したとしても
ニッケルや銅等の金属を表面に付着処理することはでき
ず、その処理方法は未だ見いだされていない。このた
め、微細な粒度の超砥粒を使用したレジンボンドでは、
レジンによる砥粒保持能力が十分でないまま市場に供給
されているのが現状である。
度が粗いものに制限されるているので、粒度が＃２００
０以細の超砥粒については、電解法を採用したとしても
ニッケルや銅等の金属を表面に付着処理することはでき
ず、その処理方法は未だ見いだされていない。このた
め、微細な粒度の超砥粒を使用したレジンボンドでは、
レジンによる砥粒保持能力が十分でないまま市場に供給
されているのが現状である。
【０００６】したがって、従来の微細粒度の超砥粒を用
いたレジンボンドホイールではその砥粒保持能力が低い
ため、需要者側からすれば研削性能の低下が生産性の面
から大きな問題であり、製造者側においても長年の懸案
事項であった。特に、ＣＮＣマシニングセンタ等の変位
制御の研削盤を用いて金型を鏡面研削する加工では、砥
粒の脱落によるダイヤモンドホイールの摩耗に起因して
金型の形状精度の低下を招き、精密研削加工に耐え得な
いという問題がある。
いたレジンボンドホイールではその砥粒保持能力が低い
ため、需要者側からすれば研削性能の低下が生産性の面
から大きな問題であり、製造者側においても長年の懸案
事項であった。特に、ＣＮＣマシニングセンタ等の変位
制御の研削盤を用いて金型を鏡面研削する加工では、砥
粒の脱落によるダイヤモンドホイールの摩耗に起因して
金型の形状精度の低下を招き、精密研削加工に耐え得な
いという問題がある。
【０００７】本発明において解決すべき課題は、従来で
は処理できなかった粒度が極めて小さい砥粒についても
レジンによる保持能力を向上させるための金属付着表面
処理ができるようにすることにある。
は処理できなかった粒度が極めて小さい砥粒についても
レジンによる保持能力を向上させるための金属付着表面
処理ができるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ダイヤモンド
またはＣＢＮ等の超砥粒の表面に、金属酸化物を１０〜
１００ｎｍの厚さで被覆した超砥粒によって超砥粒ホイ
ールを形成することによって先の課題を解決したもので
ある。
またはＣＢＮ等の超砥粒の表面に、金属酸化物を１０〜
１００ｎｍの厚さで被覆した超砥粒によって超砥粒ホイ
ールを形成することによって先の課題を解決したもので
ある。
【０００９】また、ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の超砥
粒の表面に、金属酸化物を１０〜１００ｎｍの厚さで被
覆し、金属酸化物の原子にイオン結合するＸ官能基を有
し且つ樹脂と水素結合するＹ官能基を有するカップリン
グ剤を、カップリング剤の最小被覆面積から得られる重
量から最小被覆面積から得られる重量の１５％増加した
重量の範囲で被覆した超砥粒を利用する構成としてもよ
い。
粒の表面に、金属酸化物を１０〜１００ｎｍの厚さで被
覆し、金属酸化物の原子にイオン結合するＸ官能基を有
し且つ樹脂と水素結合するＹ官能基を有するカップリン
グ剤を、カップリング剤の最小被覆面積から得られる重
量から最小被覆面積から得られる重量の１５％増加した
重量の範囲で被覆した超砥粒を利用する構成としてもよ
い。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明においては、ダイヤモンド
の砥粒表面にドライプロセス装置を用いて金属酸化物を
付着処理することによって、レジンより砥粒の保持能力
を高めることが可能となった。
の砥粒表面にドライプロセス装置を用いて金属酸化物を
付着処理することによって、レジンより砥粒の保持能力
を高めることが可能となった。
【００１１】ドライプロセス装置は、従来から知られて
るように、ＰＶＤ（物理的気相成長法）とＣＶＤ（化学
的気相成長法）とに大別されるが、どちらの方法におい
ても金属酸化物を原子レベルまで分解して超砥粒表面に
付着させるプロセスを踏むので、付着対象となる超砥粒
の粒度に制限を受けることはない。このため、＃２００
０以細の微細な砥粒に対しても、金属酸化物を超砥粒表
面に付着させることが可能である。
るように、ＰＶＤ（物理的気相成長法）とＣＶＤ（化学
的気相成長法）とに大別されるが、どちらの方法におい
ても金属酸化物を原子レベルまで分解して超砥粒表面に
付着させるプロセスを踏むので、付着対象となる超砥粒
の粒度に制限を受けることはない。このため、＃２００
０以細の微細な砥粒に対しても、金属酸化物を超砥粒表
面に付着させることが可能である。
【００１２】超砥粒の表面に付着させる金属酸化物とし
ては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2が最も好ましく、必
要とされる超砥粒ホイールの砥粒保持力に応じてこれら
から適切なものを選択すればよい。
ては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2が最も好ましく、必
要とされる超砥粒ホイールの砥粒保持力に応じてこれら
から適切なものを選択すればよい。
【００１３】たとえば、金属酸化物としてＳｉＯ2を用
いた場合であれば、酸性度が強いためボンド剤である樹
脂と強固に結合させることができる。また、金属酸化物
としてＴｉＯ２を用いた場合では、酸性度が弱いためボ
ンド剤である樹脂と比較的弱く結合するが、超砥粒表面
を処理していない場合よりも強固に結合することは無論
である。
いた場合であれば、酸性度が強いためボンド剤である樹
脂と強固に結合させることができる。また、金属酸化物
としてＴｉＯ２を用いた場合では、酸性度が弱いためボ
ンド剤である樹脂と比較的弱く結合するが、超砥粒表面
を処理していない場合よりも強固に結合することは無論
である。
【００１４】金属酸化物は１０ｎｍから１００ｎｍまで
の厚さの範囲であれば、超砥粒の表面に強力に付着させ
ることができる。これに対して、金属酸化物が１０ｎｍ
未満の厚さでは、超砥粒の表面を均一に被覆するには不
十分であり、１００ｎｍ以上の厚さであれば金属酸化物
に割れを生じやすくなり超砥粒表面から剥がれてしまう
という問題が生じる。
の厚さの範囲であれば、超砥粒の表面に強力に付着させ
ることができる。これに対して、金属酸化物が１０ｎｍ
未満の厚さでは、超砥粒の表面を均一に被覆するには不
十分であり、１００ｎｍ以上の厚さであれば金属酸化物
に割れを生じやすくなり超砥粒表面から剥がれてしまう
という問題が生じる。
【００１５】一方、砥粒表面に金属酸化物を付着させた
超砥粒を樹脂で結合させようとしても、金属酸化物と樹
脂との間では化学的な結合がないままで処理が進行して
しまうため、金属酸化物と樹脂との間の結合力には上限
があり、切削または研磨の際の抵抗負荷の値のオーダー
からみればその結合力は弱い。
超砥粒を樹脂で結合させようとしても、金属酸化物と樹
脂との間では化学的な結合がないままで処理が進行して
しまうため、金属酸化物と樹脂との間の結合力には上限
があり、切削または研磨の際の抵抗負荷の値のオーダー
からみればその結合力は弱い。
【００１６】これに対し、本発明では、金属酸化物に対
してはイオン結合するＸ官能基を有し且つ樹脂に対して
は水素結合するＹ官能基を有するカップリング剤によっ
て金属酸化物の表面を覆うようにする。このような操作
によって、金属酸化物と樹脂との間での化学的な結合が
行われ、レジンによる強力な超砥粒の保持が可能とな
る。たとえば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2の金属酸化
物に対しては、カップリング剤としてシラン系カップリ
ング剤及びチタネート系カップリング剤が好適である。
してはイオン結合するＸ官能基を有し且つ樹脂に対して
は水素結合するＹ官能基を有するカップリング剤によっ
て金属酸化物の表面を覆うようにする。このような操作
によって、金属酸化物と樹脂との間での化学的な結合が
行われ、レジンによる強力な超砥粒の保持が可能とな
る。たとえば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2の金属酸化
物に対しては、カップリング剤としてシラン系カップリ
ング剤及びチタネート系カップリング剤が好適である。
【００１７】金属酸化物に対してはイオン結合するＸ官
能基を有し、樹脂に対しては水素結合するＹ官能基を有
するカップリング剤には、各被覆対象のそれぞれについ
て最小被覆面積が存在し、その適正重量は最小被覆面積
による次式で求められる。
能基を有し、樹脂に対しては水素結合するＹ官能基を有
するカップリング剤には、各被覆対象のそれぞれについ
て最小被覆面積が存在し、その適正重量は最小被覆面積
による次式で求められる。
【００１８】
【数１】 したがって、カップリング剤の重量は、最小被覆面積か
ら得られる重量から最小被覆面積から得られる重量の１
５％増加した重量の範囲において、金属酸化物と樹脂と
の化学的な結合が強固に行われる。また、カップリング
剤の重量が最小被覆面積から得られる重量に未たない場
合は、カップリング剤の性能を十分に発揮できないまま
となり、金属酸化物と樹脂とを強力に結合させることは
できない。反対に、カップリング剤の重量が最小被覆面
積から得られる重量の１６％以上増加した重量の場合
は、カップリング剤により塩基性が強くなり硬化時の樹
脂の強度が低下し、金属酸化物を被覆した超砥粒を強固
に保持できなくなる。
ら得られる重量から最小被覆面積から得られる重量の１
５％増加した重量の範囲において、金属酸化物と樹脂と
の化学的な結合が強固に行われる。また、カップリング
剤の重量が最小被覆面積から得られる重量に未たない場
合は、カップリング剤の性能を十分に発揮できないまま
となり、金属酸化物と樹脂とを強力に結合させることは
できない。反対に、カップリング剤の重量が最小被覆面
積から得られる重量の１６％以上増加した重量の場合
は、カップリング剤により塩基性が強くなり硬化時の樹
脂の強度が低下し、金属酸化物を被覆した超砥粒を強固
に保持できなくなる。
【００１９】
【実施例】図１は金属酸化物を用いたダイヤモンド砥粒
の表面処理のための処理装置の概略図、図２は砥粒表面
に金属酸化物及びカップリング剤を被覆した本発明の超
砥粒を示す概念図である。
の表面処理のための処理装置の概略図、図２は砥粒表面
に金属酸化物及びカップリング剤を被覆した本発明の超
砥粒を示す概念図である。
【００２０】図１において、ドライプロセス装置は、Ｐ
ＶＤ装置として一般的な高周波イオンプレーティング装
置を用いたものであり、この高周波イオンプレーティン
グ装置の蒸発チャンバＡ内は１０-3〜-4トール（Ｔｏｒ
ｒ）の真空状態に維持しておき、不活性ガスとしてアル
ゴンガスが封入されている。
ＶＤ装置として一般的な高周波イオンプレーティング装
置を用いたものであり、この高周波イオンプレーティン
グ装置の蒸発チャンバＡ内は１０-3〜-4トール（Ｔｏｒ
ｒ）の真空状態に維持しておき、不活性ガスとしてアル
ゴンガスが封入されている。
【００２１】蒸発チャンバＡの中には、ダイヤモンド砥
粒１が装入される回転式の金属製の容器２を陰極として
備える。この容器２の内部には中心周りに回転する攪拌
羽根３を設け、これに連接したステッピングモータ４を
コントローラ５によって制御することによって攪拌羽根
３を断続的に回転駆動可能としている。
粒１が装入される回転式の金属製の容器２を陰極として
備える。この容器２の内部には中心周りに回転する攪拌
羽根３を設け、これに連接したステッピングモータ４を
コントローラ５によって制御することによって攪拌羽根
３を断続的に回転駆動可能としている。
【００２２】また、容器２と対向する位置には陽極とし
て金属酸化物の蒸発源６をセットするとともにこの蒸発
源６の近傍に高周波コイル７を配置している。
て金属酸化物の蒸発源６をセットするとともにこの蒸発
源６の近傍に高周波コイル７を配置している。
【００２３】容器２は皿状であって、図中の矢印で示す
ように蒸発源６からの金属酸化物の原子の照射方向に対
して３０°〜６０°の交叉角度を持つように傾斜した姿
勢として配置されている。このように容器２を傾斜させ
るのは、傾斜角が３０度未満では、容器２の壁へ金属酸
化物の原子が照射され、容器２内のダイヤモンド砥粒１
に対する照射が十分でないことと、傾斜角度が６０度以
上では容器２内のダイヤモンド砥粒１が容器２から滑り
落ち、表面処理出来るダイヤモンド砥粒１の量が少なく
なってしまうことによる。
ように蒸発源６からの金属酸化物の原子の照射方向に対
して３０°〜６０°の交叉角度を持つように傾斜した姿
勢として配置されている。このように容器２を傾斜させ
るのは、傾斜角が３０度未満では、容器２の壁へ金属酸
化物の原子が照射され、容器２内のダイヤモンド砥粒１
に対する照射が十分でないことと、傾斜角度が６０度以
上では容器２内のダイヤモンド砥粒１が容器２から滑り
落ち、表面処理出来るダイヤモンド砥粒１の量が少なく
なってしまうことによる。
【００２４】ステッピングモータ４によって断続的に回
転駆動される攪拌羽根３は、金属酸化物の原子がダイヤ
モンド砥粒１に照射された後にこのダイヤモンド砥粒１
を攪拌することによって、ダイヤモンド砥粒１の表面に
金属酸化物を均一に被覆させることができた。
転駆動される攪拌羽根３は、金属酸化物の原子がダイヤ
モンド砥粒１に照射された後にこのダイヤモンド砥粒１
を攪拌することによって、ダイヤモンド砥粒１の表面に
金属酸化物を均一に被覆させることができた。
【００２５】ここで、ダイヤモンド砥粒１はその平均粒
径が５μｍの砥粒を用いるものとし、金属酸化物の蒸発
源６としてはＳｉＯ2を用いるものとする。そして、所
定の量のダイヤモンド砥粒１を容器２の中に装入して高
周波コイル７に通電して蒸発源６からの原子をダイヤモ
ンド砥粒１に向けて照射することによって、金属酸化物
の被膜をダイヤモンド砥粒１の表面に形成させる。
径が５μｍの砥粒を用いるものとし、金属酸化物の蒸発
源６としてはＳｉＯ2を用いるものとする。そして、所
定の量のダイヤモンド砥粒１を容器２の中に装入して高
周波コイル７に通電して蒸発源６からの原子をダイヤモ
ンド砥粒１に向けて照射することによって、金属酸化物
の被膜をダイヤモンド砥粒１の表面に形成させる。
【００２６】蒸発源６からの原子の照射及び金属酸化物
の被膜の形成は、３０分間ダイヤモンド砥粒１にＳｉＯ
2を照射した後、撹拌羽根３を３０ｒｐｍで３分間回転
させダイヤモンド砥粒１を撹拌し、更に再度再び３０分
間ＳｉＯ2を照射するというプロセスを２０回繰り返す
要領によって行う。このような操作によって、図２に示
すようなダイヤモンド砥粒１の表面にＳｉＯ2の金属酸
化物８を３０ｎｍの厚さで被覆形成することができた。
の被膜の形成は、３０分間ダイヤモンド砥粒１にＳｉＯ
2を照射した後、撹拌羽根３を３０ｒｐｍで３分間回転
させダイヤモンド砥粒１を撹拌し、更に再度再び３０分
間ＳｉＯ2を照射するというプロセスを２０回繰り返す
要領によって行う。このような操作によって、図２に示
すようなダイヤモンド砥粒１の表面にＳｉＯ2の金属酸
化物８を３０ｎｍの厚さで被覆形成することができた。
【００２７】次に、ＳｉＯ2を被覆したダイヤモンド砥
粒１の表面に均一にシラン系カップリング剤を被覆する
工程に移行する。この工程は、ＳｉＯ2を被覆したダイ
ヤモンド砥粒１とシラン系カップリング剤を水中で撹拌
する要領で行うものとした。
粒１の表面に均一にシラン系カップリング剤を被覆する
工程に移行する。この工程は、ＳｉＯ2を被覆したダイ
ヤモンド砥粒１とシラン系カップリング剤を水中で撹拌
する要領で行うものとした。
【００２８】シラン系カップリング剤としては、メラミ
ン樹脂と水素結合するようにアミノ基（ＮＨ2）を有す
るもの（たとえば、日本コニカー株式会社製 商品名
「Ａ−１１００」）を使用した。シラン系カップリング
剤は最小被覆面積より得られる重量より１０％増加した
重量を入れ、そして水中で撹拌したものを加熱炉内で１
００℃雰囲気中ｌ時間放置して脱水した。このようにし
て脱水処理したダイヤモンド砥粒１は一つの塊として固
まっているため、乳鉢と乳棒を用いて砕いた。このよう
な操作の後、図２に示すダイヤモンド砥粒１の表面に３
０ｎｍの厚さのＳｉＯ2金属酸化物８が被覆され、その
上にシラン系カップリング剤９を被覆したダイヤモンド
砥粒１ａを得ることができた。
ン樹脂と水素結合するようにアミノ基（ＮＨ2）を有す
るもの（たとえば、日本コニカー株式会社製 商品名
「Ａ−１１００」）を使用した。シラン系カップリング
剤は最小被覆面積より得られる重量より１０％増加した
重量を入れ、そして水中で撹拌したものを加熱炉内で１
００℃雰囲気中ｌ時間放置して脱水した。このようにし
て脱水処理したダイヤモンド砥粒１は一つの塊として固
まっているため、乳鉢と乳棒を用いて砕いた。このよう
な操作の後、図２に示すダイヤモンド砥粒１の表面に３
０ｎｍの厚さのＳｉＯ2金属酸化物８が被覆され、その
上にシラン系カップリング剤９を被覆したダイヤモンド
砥粒１ａを得ることができた。
【００２９】以上の表面処理を施したダイヤモンド砥粒
１ａを用いた超砥粒ホイールの製造工程は次のとおりで
ある。
１ａを用いた超砥粒ホイールの製造工程は次のとおりで
ある。
【００３０】まず、表面処理を施したダイヤモンド砥粒
１ａをダイヤモンド砥粒層に均一に分散させるため、ダ
イヤモンド砥粒１ａと水溶性メラミン樹脂１０を水中で
撹拌した。この水中攪拌での量的な条件は、ダイヤモン
ド砥粒１ａ：２５体積％及びメラミン樹脂１０：７５体
積％の配合比であった。そして、水中で撹袢したものを
加熱炉内で１２０°Ｃ雰囲気中で３０分間放置し予備縮
合を行うことにより脱水した。
１ａをダイヤモンド砥粒層に均一に分散させるため、ダ
イヤモンド砥粒１ａと水溶性メラミン樹脂１０を水中で
撹拌した。この水中攪拌での量的な条件は、ダイヤモン
ド砥粒１ａ：２５体積％及びメラミン樹脂１０：７５体
積％の配合比であった。そして、水中で撹袢したものを
加熱炉内で１２０°Ｃ雰囲気中で３０分間放置し予備縮
合を行うことにより脱水した。
【００３１】脱水処理した撹拌物は予備縮合により固ま
っているので、ホイールを成形するために金型へ充填で
きるように乳鉢と乳棒を用いて砕いた。砕かれた攪拌物
を金型内に充填し、加熱炉を有するプレス成形機におい
て単位圧力６００Ｋｇ／ｃｍ2，成形温度１６０°Ｃ，
成形時間３０分にて圧縮加圧による成形を施した。これ
により、外径３０ｍｍ，内径２０ｍｍ，厚み１０ｍｍの
ダイヤモンド砥粒層を得ることができ、このようにして
製造したダイヤモンド砥粒層をアルミ材に接着しダイヤ
モンドホイールを製造することができた。
っているので、ホイールを成形するために金型へ充填で
きるように乳鉢と乳棒を用いて砕いた。砕かれた攪拌物
を金型内に充填し、加熱炉を有するプレス成形機におい
て単位圧力６００Ｋｇ／ｃｍ2，成形温度１６０°Ｃ，
成形時間３０分にて圧縮加圧による成形を施した。これ
により、外径３０ｍｍ，内径２０ｍｍ，厚み１０ｍｍの
ダイヤモンド砥粒層を得ることができ、このようにして
製造したダイヤモンド砥粒層をアルミ材に接着しダイヤ
モンドホイールを製造することができた。
【００３２】以上の方法で製造したダイヤモンドホイー
ルを使用し、被削材に超硬合金を用いた研削試験の結果
を次に示す。
ルを使用し、被削材に超硬合金を用いた研削試験の結果
を次に示す。
【００３３】比較対象として、砥粒の表面処理を行って
いない平均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒と樹脂とし
てメラミン樹脂とを用いたダイヤモンドホイールと、平
均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒の表面にＳｉＯ2金
属酸化物を図１に示した装置を用いて被覆したのみであ
って樹脂としてメラミン樹脂を用いたダイヤモンドホイ
ールを用いた。
いない平均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒と樹脂とし
てメラミン樹脂とを用いたダイヤモンドホイールと、平
均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒の表面にＳｉＯ2金
属酸化物を図１に示した装置を用いて被覆したのみであ
って樹脂としてメラミン樹脂を用いたダイヤモンドホイ
ールを用いた。
【００３４】研削試験条件は機械に立軸マシニングセン
タを使用し、３μｍの砥石切り込みを与えた後１００パ
スのノーカット研削を行い、その後に再度３μｍの砥石
切り込みを与えるといった方式での平面研削を実行さ
せ、設定砥石切り込み量３０μｍに達するまで行った。
マシニングセンタの主軸の回転数は５００ｒｐｍ，送り
速度は２ｍ／ｍｉｎとし、研削液にはイオン交換水にカ
ルボキシメチルセルロースＣＭＣと、平均径１．２μｍ
のアルミナ砥粒を１０重量％混入させた溶液とを使用し
た。図３に試験結果を示す。
タを使用し、３μｍの砥石切り込みを与えた後１００パ
スのノーカット研削を行い、その後に再度３μｍの砥石
切り込みを与えるといった方式での平面研削を実行さ
せ、設定砥石切り込み量３０μｍに達するまで行った。
マシニングセンタの主軸の回転数は５００ｒｐｍ，送り
速度は２ｍ／ｍｉｎとし、研削液にはイオン交換水にカ
ルボキシメチルセルロースＣＭＣと、平均径１．２μｍ
のアルミナ砥粒を１０重量％混入させた溶液とを使用し
た。図３に試験結果を示す。
【００３５】この試験結果から明らかなように、本発明
の超砥粒ホイールは、他のホイールに比べると被削材除
去率が高く、ホイールの磨耗が少ないことが判る。ま
た、試験終了後のホイールの砥面を観察した結果、本発
明の超砥粒ホイールではダイヤモンド砥粒が多く残って
いる事が確認された。
の超砥粒ホイールは、他のホイールに比べると被削材除
去率が高く、ホイールの磨耗が少ないことが判る。ま
た、試験終了後のホイールの砥面を観察した結果、本発
明の超砥粒ホイールではダイヤモンド砥粒が多く残って
いる事が確認された。
【００３６】すなわち、ダイヤモンド砥粒の表面に対し
て金属酸化物の被膜処理と金属酸化物の原子とイオン結
合するＸ官能基を有し、且つ樹脂と水素結合するＹ官能
基を有するカップリング剤を被覆することにより、ダイ
ヤモンド砥粒とメラミン樹脂が強力に結合することにな
り、その結果、研削中での砥粒の脱落が少なく、多数の
ダイヤモンド砥粒により研削が進行し、高い被削材除去
率及び少ないホイール摩耗を示したものと判定できる。
て金属酸化物の被膜処理と金属酸化物の原子とイオン結
合するＸ官能基を有し、且つ樹脂と水素結合するＹ官能
基を有するカップリング剤を被覆することにより、ダイ
ヤモンド砥粒とメラミン樹脂が強力に結合することにな
り、その結果、研削中での砥粒の脱落が少なく、多数の
ダイヤモンド砥粒により研削が進行し、高い被削材除去
率及び少ないホイール摩耗を示したものと判定できる。
【００３７】更に、先のダイヤモンドホイールの製造方
法と同様にして、平均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒
の表面に金属酸化物ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2を各々
被覆し、その上にシラン系カップリング剤を最小被覆面
積より得られる重量より１０％増加した重量を被覆した
ダイヤモンド砥粒を用い、樹脂にメラミン樹脂を用いた
ダイヤモンドホイールを製造し、前記と同一の研削試験
を行った。
法と同様にして、平均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒
の表面に金属酸化物ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2を各々
被覆し、その上にシラン系カップリング剤を最小被覆面
積より得られる重量より１０％増加した重量を被覆した
ダイヤモンド砥粒を用い、樹脂にメラミン樹脂を用いた
ダイヤモンドホイールを製造し、前記と同一の研削試験
を行った。
【００３８】比較対象として、砥粒の表面処理を行って
いない平均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒であって樹
脂にメラミン樹脂を用いたダイヤモンドホイールについ
ても試験を行った。図４に試験結果を示す。
いない平均粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒であって樹
脂にメラミン樹脂を用いたダイヤモンドホイールについ
ても試験を行った。図４に試験結果を示す。
【００３９】この試験結果から明らかなように、本発明
の超砥粒ホイールにおいては、金属酸化物の種類により
被削材除去率とホイール摩耗がそれぞれ相違しているこ
とが判る。しかしながら、砥粒の表面処理を行っていな
いダイヤモンド砥粒を用いたボイールに比べると、表面
処理を施した本発明の超砥粒ホイールは全て被削材除去
率が高く、ホイールの摩耗が少ないことが判る。
の超砥粒ホイールにおいては、金属酸化物の種類により
被削材除去率とホイール摩耗がそれぞれ相違しているこ
とが判る。しかしながら、砥粒の表面処理を行っていな
いダイヤモンド砥粒を用いたボイールに比べると、表面
処理を施した本発明の超砥粒ホイールは全て被削材除去
率が高く、ホイールの摩耗が少ないことが判る。
【００４０】すなわち、本発明の超砥粒ホイールにおい
ては、使用する金属酸化物により砥粒を保持する力を変
化させる事ができるが、砥粒の表面処理を行っていなに
ダイヤモンドに比べて砥粒の保持力が格段に優れている
と判定できる。
ては、使用する金属酸化物により砥粒を保持する力を変
化させる事ができるが、砥粒の表面処理を行っていなに
ダイヤモンドに比べて砥粒の保持力が格段に優れている
と判定できる。
【００４１】なお、以上の実施例では、樹脂としてメラ
ミン樹脂を使用しているが、フェノール樹脂についても
同様な試験を行い同様な効果があることも確認した。ま
た、ＣＢＮ砥粒についても同様な試験を行うことによっ
て、先の例と同様な効果があることも確認できた。そし
て更に、超砥粒表面処理装置にはＰＶＤ装置を用いてい
るが、ＣＶＤ（化学的気相成長法）装置を用いても同様
な効果があることも同様に確認できた。
ミン樹脂を使用しているが、フェノール樹脂についても
同様な試験を行い同様な効果があることも確認した。ま
た、ＣＢＮ砥粒についても同様な試験を行うことによっ
て、先の例と同様な効果があることも確認できた。そし
て更に、超砥粒表面処理装置にはＰＶＤ装置を用いてい
るが、ＣＶＤ（化学的気相成長法）装置を用いても同様
な効果があることも同様に確認できた。
【００４２】
【発明の効果】本発明においては、粒度が＃２０００以
細の超砥粒においても表面処理が可能なので、強い砥粒
保持力が得られ、表面処理に用いる金属酸化物を適切に
選択する事により使用条件に適した砥粒保持力を得るこ
とができる。したがって、砥粒保持能力に優れ、加工中
の切れ味、ドレスインターバル、ホイールの寿命、加工
面品位に優れるほか、使用条件に適した超砥粒の保持力
をコントロールすることが可能となる。
細の超砥粒においても表面処理が可能なので、強い砥粒
保持力が得られ、表面処理に用いる金属酸化物を適切に
選択する事により使用条件に適した砥粒保持力を得るこ
とができる。したがって、砥粒保持能力に優れ、加工中
の切れ味、ドレスインターバル、ホイールの寿命、加工
面品位に優れるほか、使用条件に適した超砥粒の保持力
をコントロールすることが可能となる。
【図１】 砥粒に対する金属酸化物の被膜形成のための
ドライプロセス装置の概要を示す図である。
ドライプロセス装置の概要を示す図である。
【図２】 砥粒表面に金属酸化物及びカップリング剤を
被覆した概念図である。
被覆した概念図である。
【図３】 研削試験の結果の一例を示すグラフである。
【図４】 研削試験の結果の他の例を示すグラフであ
る。
る。
１ ：ダイヤモンド砥粒 １ａ：金属酸化物及びカップリング剤を被覆したダイヤ
モンド砥粒 ２ ：容器 ３ ：攪拌羽根 ４ ：ステッピングモータ ５ ：コントローラ ６ ：蒸発源 ７ ：高周波コイル ８ ：金属酸化物 ９ ：カップリング剤 １０ ：樹脂 Ａ ：蒸発チャンバ
モンド砥粒 ２ ：容器 ３ ：攪拌羽根 ４ ：ステッピングモータ ５ ：コントローラ ６ ：蒸発源 ７ ：高周波コイル ８ ：金属酸化物 ９ ：カップリング剤 １０ ：樹脂 Ａ ：蒸発チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 恵三 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 (72)発明者 秋山 智彦 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の超砥粒の
表面に、金属酸化物を１０〜１００ｎｍの厚さで被覆し
た超砥粒。 - 【請求項２】 請求項１記載の超砥粒によって形成した
超砥粒ホイール。 - 【請求項３】 ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の超砥粒の
表面に、金属酸化物を１０〜１００ｎｍの厚さで被覆
し、金属酸化物の原子にイオン結合するＸ官能基を有し
且つ樹脂と水素結合するＹ官能基を有するカップリング
剤を、カップリング剤の最小被覆面積から得られる重量
から最小被覆面積から得られる重量の１５％増加した重
量の範囲で被覆した超砥粒。 - 【請求項４】 請求項３記載の超砥粒によって形成した
超砥粒ホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3954497A JPH10235563A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 超砥粒及びこれを利用した超砥粒ホイール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3954497A JPH10235563A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 超砥粒及びこれを利用した超砥粒ホイール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10235563A true JPH10235563A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12556005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3954497A Pending JPH10235563A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 超砥粒及びこれを利用した超砥粒ホイール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10235563A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001010974A1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Abrasive grain with improved projectability |
| JP2005144653A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Fuji Dies Kk | レジンボンドダイヤモンド砥石 |
| JP2010012545A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Noritake Super Abrasive Co Ltd | 超砥粒砥石、砥粒コート剤、ビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法、および、砥粒コート剤の製造方法 |
| CN106753243A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 华侨大学 | 一种用硅烷偶联剂在磨料表面涂覆有机壳层的方法 |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP3954497A patent/JPH10235563A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001010974A1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Abrasive grain with improved projectability |
| JP2005144653A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Fuji Dies Kk | レジンボンドダイヤモンド砥石 |
| JP2010012545A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Noritake Super Abrasive Co Ltd | 超砥粒砥石、砥粒コート剤、ビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法、および、砥粒コート剤の製造方法 |
| CN106753243A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 华侨大学 | 一种用硅烷偶联剂在磨料表面涂覆有机壳层的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040206 |