TW202212511A - 研磨磨石之製造方法及研磨磨石 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種可以使用於金屬或陶瓷的表面的研磨之新的研磨磨石之製造方法及研磨磨石。 [解決手段]一種研磨磨石之製造方法，具備以下步驟：玻璃粒供給步驟，將玻璃粒供給至模框；及燒成步驟，以超過該玻璃粒的軟化點且低於熔點的溫度來對容置有該玻璃粒之該模框加熱而形成玻璃塊，前述玻璃塊即為研磨磨石，該燒成步驟是在氣泡已分散並殘存於該玻璃粒之間的間隙的狀態下結束加熱。較佳的是，該玻璃粒為鈉玻璃、長石、或硼矽酸玻璃。又，較佳的是，該燒成步驟實施後的該玻璃塊為：表面粗糙度(Ra)為0.2μm以上且1.5μm以下，氣孔率為2%以上且8%以下。此外。較佳的是，該燒成步驟是以1小時以上且2小時以內的時間來實施。

Description

研磨磨石之製造方法及研磨磨石
本發明是有關於一種使用於金屬或陶瓷的面之研磨的研磨磨石之製造方法及研磨磨石。
當加工金屬或陶瓷的表面時，會有以下情形：在該表面產生微小的凹凸或被稱為毛邊之微小的突起。作為用於從該表面去除像那樣的凹凸或毛邊而被使用的研磨磨石，已知的有阿肯色(Arkansas)磨石。阿肯色磨石在例如對半導體晶圓等的被加工物進行加工的加工裝置中，可使用於工作台基座的洗淨，前述工作台基座會支撐保持該被加工物之工作夾台(參照專利文獻1)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2004-37009號公報
發明欲解決之課題
阿肯色磨石是在美國的阿肯色州所產出之油磨石(oil stone)。阿肯色磨石因為是天然的產出物，所以高價且貴重，又，性質容易變得不均一，且個體差異也很大。於是，可以作為阿肯色磨石的代替品來使用之研磨磨石、或是參差狀況比阿肯色磨石少之高品質的研磨磨石仍備受要求。
本發明是有鑒於所述之問題而作成的發明，其目的在於提供一種可以使用於金屬或陶瓷的表面的研磨之新的研磨磨石之製造方法及研磨磨石。 用以解決課題之手段
根據本發明的一個態樣，可提供一種研磨磨石之製造方法，前述研磨磨石之製造方法的特徵在於：具備以下步驟： 玻璃粒供給步驟，將玻璃粒供給至模框；及 燒成步驟，以超過該玻璃粒的軟化點且低於熔點的溫度來對容置有該玻璃粒之該模框加熱而形成玻璃塊，前述玻璃塊即為研磨磨石， 該燒成步驟是在氣泡已分散並殘存於該玻璃粒之間的間隙的狀態下結束加熱。
較佳的是，該玻璃粒為鈉玻璃、長石、或硼矽酸玻璃。
又，較佳的是，該燒成步驟實施後的該玻璃塊為：表面粗糙度(Ra)為0.2μm以上且1.5μm以下，氣孔率為2%以上且8%以下。
此外，較佳的是，該燒成步驟是以1小時以上且2小時以內的時間來實施。
又，根據本發明的另外的一個態樣，可提供一種研磨磨石，是用於研磨金屬或陶瓷的面之研磨磨石，其特徵在於：其是以表面粗糙度(Ra)為0.2μm以上且1.5μm以下，氣孔率為2%以上且8%以下之玻璃塊來構成。
較佳的是，不含有磨粒。 發明效果
在本發明的一個態樣之研磨磨石之製造方法中，是將玻璃粒供給至模框，並藉由超過該玻璃粒的軟化點且低於熔點的溫度之加熱來形成玻璃塊，前述玻璃塊即為研磨磨石。此時，在氣泡已分散並殘存於玻璃粒之間的間隙的狀態下結束加熱。並且，本發明之一態樣的研磨磨石是氣孔適度地存在的狀態，性質均一且個體差異也較小。該研磨磨石可以代替阿肯色磨石而合宜地使用於金屬或陶瓷的表面之研磨。
從而，根據本發明的一個態樣，可提供一種可以使用於金屬或陶瓷的表面之研磨的新的研磨磨石之製造方法及研磨磨石。
用以實施發明之形態
針對本發明之實施形態進行說明。以本實施形態之研磨磨石之製造方法所製造的該研磨磨石，可以作為阿肯色磨石的代替品來使用。以往，阿肯色磨石是作為用於將對金屬或陶瓷的表面進行加工時產生之微小的凹凸或稱為毛邊之微小的突起從該表面去除之研磨磨石而被使用。
在研磨金屬或陶瓷之已加工的表面時，會有欲確實地去除該表面的微小的凹凸或毛邊之要求，另一方面會要求不要因為研磨而過度地損耗該表面或對該表面造成損傷。阿肯色磨石是以石英作為主成分之比較硬的磨石，另一方面，包含可以適度地保持研磨時作為潤滑劑使用之油膏(油)或水等之氣孔(氣泡)，對於金屬或陶瓷的表面之研磨是合宜的。
然而，因為阿肯色磨石是天然的產出物，所以除了蘊藏量有限且貴重以外，品質容易變得不均一且個體差異也容易變大。於是，已被要求的是可以代替阿肯色磨石之人造研磨磨石。但是，一方面可用堅硬的材料來形成，另一方面氣孔經適度地分散之良好的性質的人造研磨磨石之製造並不容易。
本實施形態之研磨磨石之製造方法，使這種良好的性質的研磨磨石之製造變得可能。以下，針對該製造方法的各步驟來說明。圖4是顯示各步驟之流程的流程圖。在該製造方法中，首先會實施將玻璃粒供給至模框之玻璃粒供給步驟S10，接著實施對模框加熱來形成玻璃塊之燒成步驟S20，前述玻璃塊即為研磨磨石。
圖1是示意地顯示玻璃粒供給步驟S10的剖面圖。在圖1中示意地顯示有容器2的側面圖與模框4的剖面圖，前述容器2容置有成為研磨磨石之玻璃塊的原料之玻璃粒1。模框4具有本體6，前述本體6是以可承受後述之燒成步驟S20中的加熱溫度之陶瓷等所形成。在本體6的上表面的中央設置有可供玻璃粒1投入之凹狀的容置部8。在玻璃粒供給步驟S10中，是將玻璃粒1從容器2的供給口2a投入容置部8。
已投入容置部8之玻璃粒1會在高溫下被燒成而成為玻璃塊。所形成之玻璃塊亦可直接作為研磨磨石來使用，亦可整形成預定的形狀而作為研磨磨石來使用。玻璃塊的形狀會成為反映了容置部8的形狀之形狀。因此，在將玻璃塊直接作為研磨磨石的情況下，在玻璃粒供給步驟S10中，宜選擇具有和欲製造之研磨磨石的形狀一致之形狀的容置部8之模框4來使用。
玻璃粒1的材質可為例如鈉玻璃、長石、或硼矽酸玻璃等。又，玻璃粒1宜使用φ50μm~φ150μm左右之粒徑者。但是，容置於容置部8的一部分之玻璃粒1的粒徑亦可超出此範圍，只要基本的玻璃粒1的粒徑滿足此範圍即可。
例如，若基本的玻璃粒1的粒徑小於φ50μm，玻璃粒1的操作處理會變得較困難，且玻璃粒1會變得難以納進模框4的容置部8。另一方面，若基本的玻璃粒1的粒徑比φ150μm更大，會變得難以在其所形成的玻璃塊中形成以適度的大小適度地分散之氣孔。有例如以下情況：在玻璃塊中氣孔相互地連接，且在實施被研磨物的研磨時供給至研磨磨石之油膏或水等的潤滑劑滲透至內部，而變得未能在接觸於被研磨物的面充分地保持潤滑劑。
在玻璃粒供給步驟S10中，是以對應於欲形成之體積的量來將玻璃粒1供給至模框4的容置部8。此時，亦可對模框4賦予振動，以既將已容置於容置部8之玻璃粒1的上表面整平為平坦並且不留下多餘的空間。例如，宜以小於1分鐘的時間對模框4賦予振動。振動會成為有助於均質的研磨磨石之製造的要素之一。
在玻璃粒供給步驟S10之後，實施燒成步驟S20。圖2是示意地顯示燒成步驟S20的剖面圖。如圖2所示，在容置部8容置玻璃粒1之模框4會被容置在加熱爐10的內部空間12並被加熱。在容置於加熱爐10時，可在模框4的上部放置用於將模框4的容置部8蓋上之蓋體14。蓋體14以例如和模框4同樣的材料來構成，並且可承受對玻璃粒1進行燒成時的加熱溫度。
加熱爐10具備用於將內部空間12加熱至預定的溫度之電熱線等的熱源(未圖示)。在燒成步驟S20中，以超過玻璃粒1的軟化點且低於熔點的溫度來對容置有玻璃粒1之模框4加熱而形成玻璃塊，前述玻璃塊即為研磨磨石。在此，玻璃粒1的軟化點是指在已使溫度上升時，該玻璃粒1開始變形時的溫度。軟化點會因玻璃粒1的材質或構造等的性質而不同，且是比熔點更低的溫度。
在燒成步驟S20中，在玻璃粒1為鈉玻璃的情況下，會以比720℃更高且低於1000℃的溫度來對模框4加熱。又，在玻璃粒1為長石的情況下，會以比900℃更高且低於1350℃的溫度來對模框4加熱。此外，在玻璃粒1為硼矽酸玻璃的情況下，會以比820℃更高且低於1250℃的溫度來對模框4加熱。
並且，在燒成步驟S20中，是在氣泡已分散並殘留於玻璃粒1之間的間隙的狀態下結束加熱。例如，若玻璃粒1的溫度超過熔點時，玻璃粒1會液化而導致玻璃粒1之間的間隙的氣泡脫出。在此情況下，即使嘗試將所形成之玻璃塊作為研磨磨石來使用，也會因為該研磨磨石變得不會保持潤滑劑，因而無法適當地研磨被研磨物。
又，即使在玻璃粒1的溫度未超過熔點的情況下，若將玻璃粒1長期間暴露在比軟化點更高的溫度下時，同樣地會導致玻璃粒1之間的氣泡脫出。於是，在燒成步驟S20中，宜以1小時以上且2小時以內的時間來加熱玻璃粒1。若實施燒成步驟S20後，即形成可以作為研磨磨石來使用之玻璃塊。之後，從加熱爐10取出模框4，並從模框4取出玻璃塊。
圖3(A)是示意地顯示以長方體形的玻璃塊所構成之研磨磨石3的立體圖，圖3(B)是示意地顯示以圓板狀的玻璃塊所構成之研磨磨石5的立體圖。在本實施形態之研磨磨石之製造方法中，可以藉由變更模框4的容置部8的形狀而以自如的形狀來製造研磨磨石。
在此，若對燒成步驟S20實施後之玻璃塊(研磨磨石3、5)的表面3a、5a的表面粗糙度(Ra)進行測定，會成為0.2μm以上且1.5μm以下。亦即，可理解表面3a、5a非常地平坦之情形。在本實施形態之研磨磨石之製造方法中，因為未在玻璃粒1混入磨粒，所以可獲得未含有磨粒之研磨磨石3、5。因此，表面3a、5a之平坦性變得極高，且即使以研磨磨石3、5研磨金屬或陶瓷的表面，也不會有在被研磨面產生刮痕等的損傷之情形。
又，所製造出之研磨磨石3、5的氣孔率是設成：氣孔率為2%以上且8%以下。在此，所謂氣孔率是指研磨磨石3、5之總體積中的氣孔所佔之體積的比例。若研磨磨石3、5的氣孔率小於2%，會變得難以適度保持潤滑劑即油膏。另一方面，若氣孔率超過8%，氣孔彼此會連接而變得容易讓潤滑劑滲透至研磨磨石3、5的內部，且變得難以讓必要之量的油膏留在表面。
又，若氣孔率過高而成為大量的氣孔露出於研磨磨石3、5的表面3a、5a時，會變得容易讓已在被研磨物的表面產生之毛邊等碰抵於氣孔。若毛邊等碰抵於氣孔，會變得容易在該部分於被研磨物產生缺損等的損傷。從而，若氣孔過多，會成為使加工品質降低的主要因素。
再者，在本實施形態之研磨磨石之製造方法中，亦可在實施燒成步驟S20後，為了進一步提高所形成之玻璃塊的表面的平坦性，而進一步實施研磨該表面的研磨步驟。為了確保因應於所製造出之研磨磨石3、5的用途之必要的平坦性，宜將表面3a、5a合宜研磨。
此外，亦可在實施燒成步驟S20之後，實施將玻璃塊整形成預定的形狀的研磨磨石之整形步驟。在該整形步驟中，可藉由例如以下的作法來將玻璃塊整形：以圓環狀的切削刀片來切削玻璃塊、或以圓板狀的磨削磨石來進行磨削。藉此，可以製造因應於用途之各種形狀的磨削磨石。
若使用所製造出之研磨磨石來研磨金屬或陶瓷等被研磨物時，會有以下情況：所產生的加工屑等蓄積於研磨磨石的表面，而產生堵塞。在此情況下，可以藉由研磨、磨削研磨磨石的表面來去除已堵塞之部分，並使新的表面露出，而回復該研磨磨石的研磨能力。
如以上所說明，根據本實施形態之研磨磨石之製造方法，可以製造可以作為阿肯色磨石的代替品來使用之研磨磨石3、5。所形成之研磨磨石3、5因為表面的平坦性高，且具有適度的氣孔率，所以可以合宜地使用於已被加工之金屬或陶瓷的表面的研磨。
除此之外，所製造出之研磨磨石3、5是均質的而與天然產出物即阿肯色磨石不同，且個體差異之參差也會變小。特別是，若在玻璃粒供給步驟中將鈉玻璃使用於供給至模框4的玻璃粒1時，因為可將燒成步驟S20中的模框4的加熱溫度抑制得比較低，所以除了可以容易且廉價地製造研磨磨石3、5，性質也會更穩定。
再者，在上述實施形態中，雖然說明了將研磨磨石3、5使用於金屬或陶瓷的表面之研磨的情形，但本發明的一個態樣並非限定於此。亦即，研磨磨石3、5亦可使用於其他的用途。
又，在上述實施形態中，雖然針對在玻璃粒供給步驟S10中對模框賦予振動來讓氣泡脫出而將玻璃粒1的上表面整平成平坦之情況作了說明，但本發明的一個態樣並非限定於此。例如，玻璃粒1的上表面亦可藉由其他方法來整平成平坦，亦可藉具有平面的形狀之治具來進行整平。
另外，上述實施形態之構造、方法等，只要在不脫離本發明之目的之範圍內，均可合宜變更而實施。
1:玻璃粒 2:容器 2a:供給口 3,5:研磨磨石 3a,5a:表面 4:模框 6:本體 8:容置部 10:加熱爐 12:內部空間 14:蓋體 S10:玻璃粒供給步驟 S20:燒成步驟
圖1是示意地顯示玻璃粒供給步驟的剖面圖。 圖2是示意地顯示燒成步驟的剖面圖。 圖3(A)是示意地顯示研磨磨石之一例的立體圖，圖3(B)是示意地顯示研磨磨石之另一例的立體圖。 圖4是顯示研磨磨石之製造方法的各步驟之流程的流程圖。
1:玻璃粒
2:容器
2a:供給口
4:模框
6:本體
8:容置部

Claims (6)

  1. 一種研磨磨石之製造方法，其特徵在於： 具備以下步驟： 玻璃粒供給步驟，將玻璃粒供給至模框；及 燒成步驟，以超過該玻璃粒的軟化點且低於熔點的溫度來對容置有該玻璃粒之該模框加熱而形成玻璃塊，前述玻璃塊即為研磨磨石， 該燒成步驟是在氣泡已分散並殘存於該玻璃粒之間的間隙的狀態下結束加熱。
  2. 如請求項1之研磨磨石之製造方法，其中該玻璃粒是鈉玻璃、長石、或硼矽酸玻璃。
  3. 如請求項1或2之研磨磨石之製造方法，其中該燒成步驟實施後的該玻璃塊為：表面粗糙度(Ra)為0.2μm以上且1.5μm以下，氣孔率為2%以上且8%以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之研磨磨石之製造方法，其中該燒成步驟是以1小時以上且2小時以內的時間來實施。
  5. 一種研磨磨石，是用於研磨金屬或陶瓷的面之研磨磨石，其特徵在於：其是以表面粗糙度(Ra)為0.2μm以上且1.5μm以下，氣孔率為2%以上且8%以下之玻璃塊來構成。
  6. 如請求項5之研磨磨石，其不含有磨粒。
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