JPH03190671A - 焼結錫ボンド研磨砥石およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−１−の利用分野］ この発明は研磨材を錫ボンドで焼結することにより作製
する研磨砥石とこの砥石をセグメントとして構成する研
磨工具およびその製造方法に関する。

［従来の技術１ 従来、錫または錫基合金はラッピングまたはボリシング
用の工具材料としてその効果が認められ部使用されてい
るが、錫工具内部には研磨材を含有せず、外部より研磨
材を供給する、いわゆる遊離砥粒ラッピング（またはボ
リシング）方式として使用されている。しかしこの方法
では工具表面に傷が発生しやすく、また工具の摩耗も大
きいために適正な加工状態を安定して維持することが難
しい。

一方、本件出願人は、錫箔表面に研磨材を共電析させ、
こわをコイル状に形成して研磨砥石として利用する方法
を発明しこれを出願（特願平１−１７１１５８　、萩生
田善明ほか：精密工学会平成元年秋季大会）しているが
、従来のメタルポンド砥石に比較してスクラッチの少な
い良好な表面粗さを実現し、加工変質層を少なく押さえ
ることを可能にしている。この場合は砥石端面が軟質の
錫箔と、高純度の電着錫に砥粒が分散された層とが交互
に整列したもので、工作物に対してソフトに作用し、前
加工の表面粗さを徐々に平坦化する作用を有する。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような電析錫基研磨砥石の特性に対し、比較的粗
い面加工面の突起を急速に除去・平滑化するために、砥
粒が一様に分布し、しかも一定のチップポケットを与え
ることにより、チップを一時的に凹部に閉じ込めクーラ
ントの作用で除去するようなドレッシングフリーの組織
構造を有する砥石を製作することが有用である。

本発明では、加工開始初期における加工能率が高く、加
工精度が優れており、しかも経済性と生産性を具備した
研磨用工具を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するための本発明の焼結錫ボンド研磨砥
石は、金属錫あるいは錫合金中に研磨材を分散させて焼
結することにより、砥石表面に研磨材を均一に分布させ
ることを特徴とするものである。またこの焼結錫ボンド
砥石を円形あるいは角形平板状に成形し、該平板をセグ
メントとして複数個前記平板より大きい表面積を有する
基板上に配置した研磨工具として用いることにより、任
意の大きさ、形状の工作物を加工することが出来る。

また、該研磨砥石を製造する方法は、錫粉末と７〜３０
ｗｔ％の研磨材を混合、攪拌して錫粒子間に砥粒を十分
付着せしめた後、適当なバインダーと添加剤を加えて圧
縮成形した後焼結する。用いる錫は金属錫（純錫）のみ
でなく、鉛、アンチモン、亜鉛、カドミウムなどとの合
金、またはこれらの三元合金であっても差し支えない。

研磨材としてはダイヤモンド、立方晶窒化ほう素、炭化
珪素、酸化アルミニウム、酸化クロム、炭化ほう素、二
酸化珪素、窒化珪素など研磨材として使用可能なものは
すべて利用でき、粒度は９１０００以上が望ましい。バ
インダは熱硬化性プラスチックで、ゲル化に伴って収縮
し気孔が生じるが、ＣａＯのような添加剤を加えてこれ
を抑制し気孔率を調整することかできる。気孔はチップ
ポケットの機能を有するもので、工作物の仕上げ程度、
砥粒粒度、砥粒含有率などを考慮して１２％以下にする
。

バインダを用いない焼結も可能でその場合には気孔はほ
とんど存在しない。

また該砥石を研磨工具に構成する方法は、工具の用途に
より異なるか、代表的な例としてφ２】Ｏｍｍの小型ラ
ップ定盤の場合は、３０ｍ＋ｎ角、厚さ１０ｍｍの砥石
セグメントを４２個準備し、これを軟鋼などの円板に整
列接着することにより製作する。砥石セグメントの厚さ
ｌ　Ｏｍｍのうち表面の１．５〜２ｎ＋＋ｎをダイヤモ
ンド（又はｃＢＮ　）砥粒を含有する砥石層とし、他の
部分は単に錫粉末とバインダのみの混合層として同時に
焼結すれば、強固で砥粒層の安定したセグメントが絆済
的に製作できる。ベレット状の円形砥石であれば、これ
を一定の間隔で接着すれば研磨］二具を構成できる。製
作したラップ定盤（研磨工具）は、一般にアルミナ砥粒
を含有した鋳鉄製の修正リングを他の遊離砥粒を供給し
ながら定盤上を摺動させることにより、平坦化とドレッ
シングとを行って仕−Ｆげる。

［作用］ この発明によりば、研磨砥石の全体に研磨材を均一に分
布させることができ、また研磨材の種類・粒径・含有量
等を任意に選択することが可能な１、適当なチップポケ
ットを形成せしめる結果、研磨能率が良好でしかも研磨
精度が優れかつ長寿命の研磨砥石を作製することができ
る。

［実施例］ この発明による研磨砥石およびその製造方法を以下に説
明する。

焼結ポンドとして使用する錫粉末と研磨材をフェノール
レジンなどのバインダと一緒に攪拌混合しプレス型に充
填し、圧縮成形する。錫工具は一般に仕上げ加工に用い
らねる場合が多いので、研磨材としても粒度の細かいも
の（望ましくは＃３０００以上）を、また錫粉末として
も微細なもの（望ましくは数１０μｍ以下）を使用する
。レジン含有率は３〜１２ｗｔ％前後が適当と思われる
。なお、圧縮成形・焼結時の気孔発生を調整するために
ＧａＯのような気孔吸収材を添加することも有効である
。

圧縮成形は、混合粉末を緻密化し、気孔の残留を除くた
めの工程で、成形圧力と得られた研磨砥石の硬さとの関
係は第１図のようである（図中、集中度とは砥粒含有割
合を示す、指標で、数字が大きい程砥粒含有量が高い）
。１５０ＭＰａ以上（望ましくは２５０ＭＰａ程度）の
プレス圧力を必要とする。圧縮成形したものをさらに炉
中で焼結すれば研磨材が均一・緻密に分布した研磨砥石
が作製できる。

焼結温度は１４０℃〜１６０℃で十分な硬さが得られる
が、第２図に示すように望ましくは１５０℃前後である
。また焼結時間は３０〜６０分が適当である。

第１表に示す作製条件で、２０１１１０１φ、３ｍｍ　
ｔのベレット状の研磨砥石を作製し、この研磨砥石３枚
を４４ｔｎｍφの基板に接着して研磨工具とし、焼き入
れ鋼（Ｓに旧１）の研磨実験を試みた結果を第３図に示
す。焼結による砥石は同じ集中度の電着錫基ｃＢＮ砥石
と比較して初期の加工能率がはるかに高いことか分かる
。しかも第４図で明らかなように表面粗さも急速に向上
し、鏡面を得ることも可能である。

第１表 ［発明の効果コ この発明は研磨材を錫粉末と混合して圧縮成形した後焼
結することにより研磨砥石としたので、砥粒分布か均〜
てしかも任意の砥粒種類、砥粒粒度および砥粒含有率の
ものが作製でき、工作物の種類、用途により選定するこ
とができる。

また、マトリックスとした錫は軟質で潤滑性が良好であ
るため、工作物にダメージを与えることが少なく、スク
ラッチや加工変質層を極小に抑え、しかも高能率に高精
度の研磨が可能である。

この砥石はプレス成形の際、例えば曲面、円筒、円板、
多角形など任意の形状に成形することかでき、またこの
砥石をセグメントとして自由な形状の研磨工具に構成で
きるので、広汎な用途に使用できる。

さらに、本発明による研磨工具はラッピング・ボリシン
グ加工用のみでなく、研削加工を最終仕上げとするよう
な精密研削加工用砥石として金属材料、プラスチックス
及びセラミックスの加工にも十分な効果を発揮すること
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧縮成形圧力と研磨砥石の硬さとの関係を示す
図、第２図は焼結温度と研磨砥石の硬さとの関係を示す
図、第３図はこの発明による研磨工具を焼き入れ鋼のポ
リシングに応用した場合の加工量と加工時間の関係を示
す図、第４図は第３図において得られた加工面の表面粗
さを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属錫または錫合金中に研磨材を分散させてなる焼
   結錫ボンド研磨砥石。 ２、研磨材がダイヤモンド、立方晶窒化ほう素、酸化ア
   ルミニウム、酸化クロム、炭化ほう素、炭化珪素、二酸
   化珪素、窒化珪素の粉末からなる請求項１記載の焼結錫
   ボンド研磨砥石。 ３、研磨材の粒度が＃１０００以上（平均粒径１６μｍ
   以下）である請求項１記載の焼結錫ボンド研磨砥石。 ４、請求項１記載の焼結錫ボンド研磨砥石を円形あるい
   は角形平板状に成形し、該平板を複数個前記平板より大
   きい表面積を有する基板上に配置することを特徴とする
   研磨工具。 ５、研磨材の粉末と金属錫の粉末およびバインダを混合
   し、焼結することを特徴とする焼結錫ボンド研磨砥石の
   製造方法。