JPS6135127B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成ダイヤモンドを処理することによ
り電着工具の製作に適したダイヤモンド粒を製造
する方法に関する。

Niを始め、Cu，Ag，Sn，Sb等のイオンを含む
電解液中に浸された工具のベース（基板）上に電
解析出（以下単にメツキと称する。）によりこれ
らの金属を析出させ、この際ベースの近くに存在
するダイヤモンド粒も一諸に機械的に固着せしめ
て研削または研摩工具、すなわちいわゆる電着工
具が作られている。この様な工具はダイヤモンド
粒をブロンズ系の金属固結材（メタルボンド）ま
たはフエノール系の合成樹脂固結材（レジンボン
ド）等中に埋込んで作られる（インプレグネーテ
ツド）型の工具に比べて性能上、製法上多くの利
点を示すので医療用から電子工業に至る迄多くの
用途に用いられている。

市販の研摩材ダイヤモンドには天然品と合成品
とがあり、これらは更に物性、特に硬さまたは破
砕強度及び嵩比重並びにこれらの物性にマツチし
た好適な固結材の種類によつて主として上記のメ
タルボンドとレジンボンドに大別されている。前
者の粒子は比較的結晶面が発達した塊状で無色〜
淡い黄又は緑色を呈し、比較的金属不純物の含有
量も少く破砕に対する強度が大きいが、後者のレ
ジンボンド用粒子はこれとは対照的に不規則なス
ケルトン構造を呈し黒色で不純物含有量も多く、
破砕しやすい。これらのうち良好な金属析出が得
られるとして従来電着工具の製造に利用されてき
たのは天然ダイヤモンドのみであつた。しかし急
増する需要に応じるだけの供給が得られず、天然
ダイヤモンドに代替する粒子が合成品の中から求
められていたが、合成ダイヤモンド粒子を用いた
場合には工具製作時に析出金属がダイヤモンド粒
子上に選択的に析出する現象を生じ、ダイヤモン
ド粒子のベースへの強力な固着が得られない。特
に粒子と析出金属層の厚さとの比、即ち粒子の埋
込率を増そうとする時或は高電流密度にてメツキ
を行なおうとする時この現象が著しい妨げとな
る。この様な状態で電着工具を製作しても使用時
の僅かな衝撃によつても粒子が簡単に脱落した
り、或はダイヤモンド粒子表面を覆う析出金属の
故に著しく切削能率の低い工具しか得られなかつ
た。

従つて本発明は電着工具用砥粒として必要な機
械的物性を示す合成ダイヤモンドに対して特に有
効な加熱、酸処理及び再磁選を行なうことによ
り、従来不適当とされていた強磁性金属不純物を
含有する合成ダイヤモンドから電着工具の製作に
適するダイヤモンドを得る方法を提供するもので
あつてその要旨とするところは、結晶粒中に含有
された強磁性金属不純物によつて磁性を呈し且つ
1.75ｇ／c.c.の嵩比重及び55.0重量％／秒の破
砕強度を有する合成ダイヤモンド粒を選別し、該
ダイヤモンド粒を真空中または不活性ガス雰囲気
中において約800℃から約1300℃までの範囲の温
度に保持し、室温まで比較的緩やかに冷却せしめ
た後酸化剤で処理し、所望の程度に磁性を減少せ
るダイヤモンド粒を磁力選別によつて分離採集す
ることを特徴とする電着工具の製作に適したダイ
ヤモンド粒の製造方法にある。

本発明によつて処理されるダイヤモンドとして
は電着工具用として必要な機械的物性をもつも
の、特に嵩比重が1.75ｇ／c.c.以上且つ破砕強度値
が55.0重量％秒よりも小さいのが選ばれる。この
様な物性値を示す粒子はこの様な目的に用いられ
る粒度について言えば概して結晶面の良好に発達
した塊状で薄く着色した不純物含有量の少い結晶
であることが知られている。

本発明において用いられる加熱処理はダイヤモ
ンドに含有される強磁性金属不純物のキユリー温
度以上で行なわれるが、800〜1300℃間の任意の
温度が利用でき、特に約1100℃附近の温度が好ま
しく、この様な温度に不活性雰囲気または真空中
で上記のダイヤモンドが一定時間保持される。

本発明においては加熱されたダイヤモンド粒の
急冷は不要であり、このための特別な冷媒は何ら
必要としない。却つて過度の急冷は明らかにダイ
ヤモンドに不純物との熱膨張率等の差による歪み
や大きなクラツクを生じ、粒子の強度を必要以上
に損うことになるのでマイナスである。むしろこ
こでは比較的緩やかな冷却、例えば不活性雰囲気
のまゝダイヤモンド粒を加熱炉外に取出し、或は
入力を断つた炉内に放置して室温まで冷却され
る。

こうして処理されたダイヤモンド粒の表面は多
少黒鉛化されておりその導電性によりメツキの際
にトラブルを生じるので、このダイヤモンドは
酸、例えばクロム酸や過塩素酸の様な酸化剤で処
理される。この時粒子の表面に生じている微細な
クラツクを通つて表面付近の金属、或は表面に滲
出した金属分が除去される。

熱処理されたダイヤモンドはまた含有不純物と
ダイヤモンドとの熱膨張の差または合成ダイヤモ
ンド粒自体の歪み等のために破砕強度が低下する
のは避けられない。これは補償するためにダイヤ
モンド粒は熱処理後ボールミルにかけられて55
重量％／秒の強度が与えられる。

酸処理を受けたダイヤモンドは最終的に磁選に
供されて所望の程度に磁性が低下したものが選分
けられる。この際金属不純物の凝集によつて強磁
性を示すに至つたものも除かれる。

なお、本発明において嵩比重はANSI−B74−
17−1971（American National Standard Test
for Bulk Density of Diamond Abrasive Grains
に記載せられる）によつて測定した値であり、破
砕強度比はL.M.Zsolnay：“Physical evalution
of Diamond abrasive grain”DWMI Technical
Symposium Chicago，September 1971，第８−
１頁乃至第８−４頁に記載せられる方法によつて
測定した値である。

実施例 不純物としてコバルトを含む粒度120−140US
メツシユ、嵩比重1.76ｇ／c.c.、破砕強度39.8重量
％／秒の黄色系合成ダイヤモンド粒を容器に入
れ、空気と不活性ガスとをいれかえたのち加熱炉
に入れて、1150℃で20分間加熱処理した。室温ま
で冷却させてからこのダイヤモンド粒を取り出
し、過塩素酸を用いてダイヤモンド粒表面の黒鉛
層が除去し、ボールミルを用いて破砕強度を調整
した後、磁力選別を行ない磁性の消滅した乃至弱
い合成ダイヤモンド粒を分離した。この合成ダイ
ヤモンド粒の嵩比重は1.80ｇ／c.c.であり破砕強度
は44.0重量％／秒であつた。磁気天秤を用いてこ
のダイヤモンド粒の磁化率を測定たところ加熱処
理前は0.17であつたものが加熱処理後は0.10と40
％も低下していることがわかつた。砥石基板上に
ニツケルメツキにて、このダイヤモンド粒を固着
させたところ、この粒子の上に析出する金属は見
られず、極めて良好なるダイヤモンド電着工具を
製作することができた。

以上詳述した様に本発明によれば、主とそして
強磁性金属不純物の存在故に電着工具の製作用と
しては従来不適とされていたメタルボンド系の合
成ダイヤモンド、即ち嵩比重が比較的大きくまた
は破砕強度も高い、従つて不純物含有量も統計的
に比較的少いダイヤモンド粒を特に熱処理及び酸
処理に供することにより、 (1) 強磁性金属不純物は常磁性に変化する上、 (2) ダイヤモンド粒表面近くに存在する金属は磁
性に関係なく表面上へ滲出して酸で除去され、
更に (3) 加熱処理中に金属不純物の凝集によつて強磁
性を示すに到るものがあつても再磁選の際に除
去される ので強磁性金属不純物の影響を完全に除去でき、
以て電着工具の製作に合成ダイヤモンドを利用可
能にするという利点をもつものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結晶粒中に含有された強磁性金属不純物によ
   つて磁性を呈し且つ1.75ｇ／c.c.の嵩比重及び
   55.0重量％／秒の破砕強度を有する合成ダイヤモ
   ンド粒を選別し、該ダイヤモンド粒を真空中また
   は不活性ガス雰囲気中において約800℃から約
   1300℃までの範囲の温度に保持し、室温まで比較
   的緩やかに冷却せしめた後酸化剤で処理し、所望
   の程度に磁性を減少せるダイヤモンド粒を磁力選
   別によつて分離採集することを特徴とする電着工
   具の製作に適したダイヤモンド粒の製造方法。