(57)【要約】  大きな送り速度で高品質の表面仕上げを実現する研磨切削ブレードが提供される。このブレードは、微細な研磨材を鋼のカソードディスク上に電気メッキして第１層を形成し、続いてより粗い研磨材の第２層を第１層上に電気メッキして製作される。次いで、微細な研磨材の第３層を第２層上に電気メッキする。次に、得られた複合体をカソードディスクから取り外して、ハブなし多粒度の多層ブレードを形成する。
2007524515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨切削工具の製造方法であって、
（ａ）少なくとも１つの被着面を有する被着ディスクを用意すること、
（ｂ）微細砥粒研磨材が分散されている浴に該ディスクを入れること、
（ｃ）該被着面上に該第１の研磨材及び電気メッキ材料の第１層を被着させること、
（ｄ）該浴から該ディスクを取出すこと、
（ｅ）該第１層の表面を活性化すること、
（ｆ）該微細砥粒研磨材の粒度よりも大きい第２の粒度の第２の研磨材が分散されている浴に該ディスクを入れること、
（ｇ）該第１層上に該第２の研磨材及び電気メッキ材料の第２層を被着させること、
（ｈ）該浴から該ディスクを取出すこと、
（ｉ）該第２層の表面を活性化すること、
（ｊ）該微細砥粒研磨材が分散されている浴に該ディスクを入れること、
（ｋ）該第２層上に該微細砥粒研磨材及び電気メッキ材料の第３層を被着させること、及び、
（ｌ）該第１層から該ディスクを取り去って、微細砥粒研磨材の２つの層の間に第２の粒度の研磨材の中央層が配置された、研磨材粒子が実質的に完全に全体にわたって分散された多層切削工具を製造すること、
を含む研磨切削工具の製造方法。
【請求項２】
前記浴にディスクを入れる（ｂ）前に、該被着面を不動態化することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
研磨切削工具の製造方法であって、
（ａ）被着部材の表面に微細砥粒研磨材及び電気メッキ材料の第１層を被着させること、
（ｂ）該微細砥粒研磨材よりも大きい第２の粒度の研磨材及び電気メッキ材料の第２層を該第１層上に被着させること、
（ｃ）該第２の粒度の研磨材よりも小さな第３の粒度の研磨材及び電気メッキ材料の第３層を該第２層上に被着させること、
（ｄ）該第１、第２及び第３の粒度のうちの少なくとも２つを互いに区別可能なように構成すること、及び、
（ｅ）該第１層から該被着部材を取り去って、研磨材粒子が実質的に完全に全体にわたって分散された多層切削工具を製造すること、
を含む研磨切削工具の製造方法。
【請求項４】
前記構成すること（ｄ）が、該第３の粒度を該第１の粒度と実質的に同等であるように構成することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該被着させること（ｃ）が、分散された該微細な粒度の研磨材粒子を含む第１の浴に該第２層を入れることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該第１の浴を混合することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該被着させること（ａ）の前に該被着部材の該表面を不動態化することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
該被着させること（ｂ）の前に該第１層の表面を活性化することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
該被着させること（ｃ）の前に該第２層の表面を活性化することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
該被着させること（ａ）が、分散された該研磨材粒子を含む第１の浴に該被着部材を入れることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
該第１の浴を混合することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
該被着させること（ｂ）が、分散された該第２の粒度の研磨材粒子を含む第２の浴に該第１層を入れることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
該第２の浴を混合することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該被着させること（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が、中心軸線を中心として該被着部材を回転させることを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１５】
該被着させること（ａ）が、該第１層を所望の最終厚よりも大きい厚さまで被着させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１６】
所望の最終厚が得られるまで該第１層から材料を除去することにより該工具を完成させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該被着させること（ｂ）が、該第２層を所望の最終厚まで被着させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１８】
該被着させること（ｃ）が、該第３層を所望の最終厚よりも大きい厚さまで被着させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１９】
所望の最終厚が得られるまで該第３層から材料を除去することにより該工具を完成させることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
該被着させること（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が、ニッケル、銅、コバルト、銀、パラジウム、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された電気メッキ材料を被着させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
該電気メッキ材料がニッケルを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
該研磨材粒子が、ダイヤモンド、ＣＢＮ、溶融アルミナ、焼結アルミナ、炭化ケイ素及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項２３】
該被着させること（ａ）の前に該被着面を不動態化することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項２４】
該微細砥粒及び該第３の砥粒の粒度が、
少なくとも約２ミクロン、且つ
約１０ミクロン以下、
の粒度範囲内にある、請求項３に記載の方法。
【請求項２５】
該微細砥粒及び該第３の砥粒の粒度が、
少なくとも約４ミクロン、且つ
約８ミクロン以下、
の粒度範囲内にある、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
該第２の砥粒の粒度が、
少なくとも約６ミクロン、且つ
約６０ミクロン以下、
の範囲内にある、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
該第２の砥粒の粒度が、
少なくとも約１０ミクロン、且つ
約２０ミクロン以下、
の範囲内にある、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
研磨スライシング工具であって、
少なくとも約４ミクロン且つ約８ミクロン以下の範囲内にある第１粒度の研磨材粒子が分散されている第１電気メッキ層、
少なくとも約１０ミクロン且つ約２０ミクロン以下の範囲内にある第２粒度の研磨材粒子が分散されている第２電気メッキ層、
該第１粒度の研磨材粒子が分散されている第３電気メッキ層、
を含み、
該第１、第２及び第３の層が互いに重ね合わされており、
そして該第２層が該第１層と該第３層との間に配置されていて、
研磨材粒子がディスク全体にわたって分散されている、
研磨スライシング工具。
【請求項２９】
研磨スライシング工具であって、
第１粒度の研磨材粒子が全体にわたって分散されている第１電気メッキ金属層、
第２粒度の研磨材粒子が全体にわたって分散されている第２電気メッキ金属層、
第３粒度の研磨材が全体にわたって分散されている第３電気メッキ金属層、
を含み、
該第２粒度の研磨材粒子が該第１及び第２粒度の研磨材粒子のうちの少なくとも一方よりも大きく、
そして該第２層が該第１層と該第３層との間に配置されている、
研磨スライシング工具。
【請求項３０】
該第１粒度が、
少なくとも約４ミクロン、且つ
約８ミクロン以下、
の範囲内にあり、
該第２粒度が、
少なくとも約１０ミクロン、且つ
約２０ミクロン以下、
の範囲内にある、請求項２９に記載の工具。
【請求項３１】
全体的に研磨材含有電気メッキ金属から製作されている、請求項２９に記載の工具。
【請求項３２】
該第３粒度が該第１粒度と実質的に同等である、請求項２９に記載の工具。
【請求項３３】
該第１粒度の研磨材と該第２粒度の研磨材との組み合わせが実質的に完全にディスク全体にわたって分散されている、請求項２９に記載の工具。
【請求項３４】
研磨材を含有しないハブがない、請求項２９に記載の工具。
【請求項３５】
該電気メッキ金属が、ニッケル、銅、コバルト、銀、パラジウム、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されている、請求項２９に記載の工具。
【請求項３６】
該電気メッキ金属がニッケルを含む、請求項３５に記載の工具。
【請求項３７】
該工具がハブなしである、請求項２９に記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善されたメタルボンド研磨工具に関する。より具体的には、本発明は、ダイヤモンド粒子の２つ以上の電気メッキ層を有する、改善されたダイヤモンド研磨切削工具に関する。この工具では、各層が異なる粒度のダイヤモンド粒子を有し、比較的良好な仕上げ面粗さ及び高い送り速度という利点をもたらす。
【背景技術】
【０００２】
超砥粒、例えばダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）は、他の硬質材料を切削、成形又は研磨するために、ソー、ドリル及びその他の工具で幅広く使用されている。
【０００３】
ダイヤモンド工具は、その他の工具が実際の代替物となるための強度及び耐久性を欠いている用途において特に有用である。例えばダイヤモンドソーは、その硬さ及び耐久性により、石切り産業において日常的に使用されている。超砥粒を使用しなければ、多くのこのような産業は経済的に見合わないことになる。
【０００４】
切削、ドリル加工、及び研削工具に対しダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素によって改善がもたらされるものの、欠点も依然として存在する。このような欠点を克服すれば、工具性能を大幅に改善し、及び／又はこれらのコストを下げることができる。
【０００５】
典型的な超砥粒工具、例えばダイヤモンド鋸刃は、ダイヤモンド粒子と好適なマトリックス（結合剤）粉末とを混合することにより製造される。このときには、混合物を型内で圧縮して、所望の形状（例えばソーセグメント）を形成する。次いで、適温で焼結することにより「生」の形状を固めて、複数の超砥粒粒子が配置された単一体を形成する。最後に、この固めた物体を工具本体、例えば丸鋸の丸刃に取り付け（例えばろう着けによって）して、最終製品を製作する。
【０００６】
メタルボンド材料を使用する研磨工具は、スライシングディスク又は切断ディスクを製作するために使用されている。１つのこのような工具は、金属マトリックス複合（ＭＭＣ）工具と一般には呼ばれ、研磨材とメタルボンド材料との混合物を成形することによって形成することができる。このような工具の一例は、マサチューセッツ州Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒのノートン・カンパニーに譲渡された米国特許第５３１３７４２号明細書に開示されている。そこに開示されているように、このようなディスクは、事実上０容積％の気孔率から４０又は５０容積％ほどの気孔率までの、様々な気孔率を持つことができる。ディスクの好ましい容積％組成は、５〜５０容積％の研磨材、５０〜９５容積％の結合剤、及び０〜２５容積％の気孔である。結合剤には、主としてダイヤモンドと立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒を結合するために使用される、当業界でよく知られたメタルボンドのうちのいずれも含まれる。このようなメタルボンド材料の例は、例えばＣｕ−Ｚｎ−Ａｇ、Ｃｏ−ＷＣ、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｂ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｂ−ＴａＣ等の、合金である。
【０００７】
別のタイプのメタルボンド工具、例えばやはりノートン・カンパニーに譲渡された米国特許第４３８１２２７号明細書（その全体が参照によりここに組み入れられる）に記載されているようなものが、電気メッキによって製作される。この参考文献は、砥粒が分散された無電解メッキ浴内に支持体を入れることを開示している。浴内にカソードとして支持体を、そしてアノードとしてメッキ金属を含有する電極を配置した浴を通して、直流電流が適用される。この参考文献では、ニッケルメッキ無電解浴の場合の電流密度は、１平方フィート当たり１．５〜５アンペア（１．４〜４．６ｍＡ／ｃｍ2）ほどの小さいものでよいが、しかし好ましくは５０〜１００アンペア／ｆｔ2であるべきである、と述べられている。
【０００８】
ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナ、共溶融アルミナ−ジルコニアでよく、又はフリントであってもよい砥粒は、懸濁液から支持体上に沈降させてもよく、あるいはキャリヤ又はバスケットによって支持体に隣接するように配置してもよい。
【０００９】
種々の前記工具は、硬質材料、例えば硬化鋼を切削するため、又は電子産業で典型的に使用されるセラミックを切削するためのスライシングディスク又は切断ディスクとして使用されることが多い。研磨材寸法（粒度）の選択は一般に、送り速度と仕上げ面粗さとの間の妥協を必要とする。例えば、大きい送り速度が最重要である切削用途においては、より大きい砥粒粒度を用いることができる。前述のＭＭＣ工具は一般にこのような用途に好まれている。逆に、高品質の表面仕上げを必要とする用途では、前述の電気メッキされた砥石と一緒に使用することが多い、より小さな砥粒粒度を用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来は相容れない、高い送り速度であって且つ高品質の表面仕上げという利点を提供する研磨切削工具が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一つの側面は、研磨切削工具の製造方法を含む。この方法は、少なくとも１つの被着面を有する被着ディスクを用意し、微細砥粒研磨材が分散されている浴内に該ディスクを入れ、そして該被着面上に該第１研磨材及び電気メッキ材料の第１層を被着させることを含む。この方法は更に、該浴から該ディスクを取出し、該第１層の表面を活性化し、そして該微細砥粒研磨材の粒度よりも大きい第２の粒度の第２研磨材が分散されている浴内に、該ディスクを入れることを含む。その後、該第１層上に該第２研磨材及び電気メッキ材料の第２層を被着させ、該浴から該ディスクを取出し、続いて該第２層の表面を活性化し、該微細砥粒研磨材が分散されている浴内に該ディスクを入れ、該第２層上に該微細砥粒研磨材及び電気メッキ材料の第３層を被着させ、そして該第１層から該ディスクを取り外す。この方法はこうして、微細砥粒研磨材の２つの層の間に第２粒度の研磨材の中央層が配置された状態で、研磨材粒子が実質的に完全に全体にわたって分散された多層切削工具を製造する。
【００１２】
本発明の別の側面は、研磨切削工具の製造方法を含み、該方法は、被着部材の表面に微細砥粒研磨材及び電気メッキ材料の第１層を被着させ、該微細砥粒研磨材よりも大きい第２の粒度の研磨材及び電気メッキ材料の第２層を該第１層上に被着させ、該第２の粒度の研磨材よりも小さな第３の粒度の研磨材及び電気メッキ材料の第３層を該第２層上に被着させ、そして該第１、第２及び第３の粒度のうちの少なくとも２つを、互いに区別がつくように構成することを含む。次いで、第１層から被着部材を取り外して、研磨材粒子が実質的に完全に全体にわたって分散された多層切削工具を製造する。
【００１３】
本発明の更に別の側面において、研磨スライシング工具は、約４〜８ミクロンの範囲内にある第１粒度の研磨材粒子が分散されている第１電気メッキ層と、約１０〜２０ミクロンの範囲内にある第２粒度の研磨材粒子が分散されている第２電気メッキ層と、該第１粒度の研磨材粒子が分散されている第３電気メッキ層とを含む。該第１、第２及び第３の層は互いに重ね合わされており、そして該第２層は、該第１層と該第３層との間に配置されている。研磨材粒子は、該ディスク全体を通して分散されている。
【００１４】
本発明の更に別の側面において、研磨スライシング工具は、第１粒度の研磨材粒子が全体にわたって分散されている第１電気メッキ金属層と、第２粒度の研磨材粒子が全体にわたって分散されている第２電気メッキ金属層と、第３粒度の研磨材が全体にわたって分散されている第３電気メッキ金属層とを含む。該第２粒度の研磨材粒子は、該第１及び第２粒度の研磨材粒子のうちの少なくとも一方よりも大きく、そして該第２層は該第１層と該第３層との間に配置されている。
【００１５】
本発明の上記及びその他の特徴並びに利点は、添付の図面に関連して本発明の種々の側面を詳細に説明した下記の記載を読むことから、より容易に明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
下記の詳細な説明では、それの一部を形成する添付の図面を参照する。これらの図面には、本発明を実施することができる特定の態様が例示されている。これらの態様は、当業者が本発明を実施するのを可能にするのに十分に詳しく説明されており、また言うまでもなく、その他の態様を利用することもできる。また言うまでもなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、構造、手順及びシステムを変えることができる。従って下記の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲及びそれと等価のものによって定義される。説明を判りやすくするために、添付の図面に示された同様の構成要件は同様の参照番号で示し、また、別の態様において図示された類似の構成要件は類似の参照番号で示す。
【００１７】
手短にいえば、本発明は、比較的高品質の表面仕上げを達成することができる一方で、比較的大きい送り速度も達成することができる研磨切削ブレードを含む。図１に示すように、本発明の一つの態様は、例えばニッケルのような電気メッキ材料の別個の層で製作された工具１０を含み、それぞれの隣接層は全体にわたって分散された、互いに区別可能な粒度の砥粒を有している。
【００１８】
工具１０の一態様は、好適な電気メッキ材料（例えばニッケル）を使用して、鋼のカソードディスク１１上に比較的微細な研磨材を電気メッキして層１４を形成することにより製作される。次いで、より粗い砥粒の研磨材を層１４上に電気メッキして中央層１２を形成する。その後、微細砥粒研磨材の第３の層を層１２上に電気メッキして層１６を形成する。その結果生じた複合体を、次いでカソードディスク１１から取り外して、多粒度の三層工具１０を形成する。工具１０はハブなしでもあり、すなわちそれは、ハブ又は他のいかなる研磨材非含有構成要素も含んでおらず、もっと正確に言うと、実質的に完全に全体にわたって分散された研磨材を含んでいる。
【００１９】
この開示中で使用される「軸方向」という用語は、図１に示すように、工具１０の回転中心軸線ａに対して実質的に平行な方向を意味する。同様に、「横方向」という用語は、軸線方向に対して実質的に直交方向、例えば軸線方向に対して実質的に直交方向の平面に沿った方向を意味する。
【００２０】
本発明の態様を詳細に論じる前に、通常の電気メッキを順序を追って簡単に説明する。電解槽を使用することにより電気メッキが行われる。これらの電解槽内で、電解浴内に配置されたアノードとカソードに直流電流が印加される。電気メッキ層を適用するのに使用される浴は一般に水性であり、被着させるべき金属のイオンを含む。アノードは一般に、アノードで金属が溶解しそしてカソード上に被着されるように、被着させるべき金属から製作される。具体的な浴の配合は、被着させるべき金属に依存し、当該技術分野でよく知られている。好適な電気メッキ材料としては、ニッケル、銅、コバルト、銀、パラジウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。電気メッキは、比較的広い範囲の温度範囲内で行うことができる。例えば、銅は、約１〜８０Ａ／ｆｔ2（０．０３〜２．６Ａ／ｃｍ2）範囲のカソード電流密度で、温度範囲が約１６℃〜約３８℃の浴を使用して、電気メッキすることができる。金属の電気メッキ法のより詳しい解説は、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｃｏｎｃｉｓｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの第６９２ページから始まる箇所に記載されている。
【００２１】
図１に目を転じて、本発明の態様を更に詳しく説明する。図示のように、一つの態様は、層状の多粒度研磨材スライシングディスク（工具）１０を包含する。この工具は、研磨材粒子が全体にわたって分散された電気メッキ材料のマトリックスとして製作された中央層１２を含む。中央層１２は２つの外側層１４及び１６の間に挟まれており、そのおのおのもまた、電気メッキ材料のマトリックス及び研磨材として製作されている。中央層１２の研磨材粒子は、工具１０の多粒度の特徴をもたらすよう、外側層１４及び１６のそれらよりも大きい。中央層のより大きな研磨材は、有利なことに、使用中の相対的に大きい送り速度を実現しやすくする一方、外側層１４、１６のより微細な研磨材は、有利なことに、加工物に高品質の表面仕上げをもたらす。工具１０の切削作業は、図２を参照しながら以下でより詳しく検討することにする。
【００２２】
工具１０の製造方法を、下記の表１を参照しながら以下に詳しく説明する。この方法は、剛性の導電性材料、例えば鋼又はステンレス鋼から製作された被着ディスク１１（図１に仮想線で示されている）を用意２０することを含む。やはり図示のように、ディスク１１は、電気メッキプロセス中に電流が流れることができる軸又はアーバー（図示せず）に取付けるための中央の取付け孔１８（図１）を備えている。典型的な態様において、アーバーは、モーターに回転可能に接続されるように構成され、そのためそれに配置されたディスク１１は電気メッキ作業中に回転することができる。このような回転は、下記のように層１２、１４、１６の均一な塗布を保証するのに役立つ。
【００２３】
図１に示すように、ディスク１１は、その（横方向に配向された）被着面の表面積が所望の完成工具１０のそれよりも大きくなる寸法にすることができる。例えば図示の態様では、ディスク１１は、少なくとも約０．２５インチ（０．６３ｃｍ）の軸線方向厚さと、４．５〜５インチ（１１．４〜１２．７ｃｍ）の（横方向）直径とを含む。次いで、ディスク１１の被着面１９の一部、例えば外周部分、及び取付け孔１８と隣接する内側環状部分を、所望に応じて随意に（例えばテープ及び／又は円形取付けナット又はフランジを用いて）マスキング２２して、被着領域の有効サイズを低減することができる。更に、多くの場合、所望の完成工具１０の被着領域よりもわずかに大きい、遮るもののない被着領域を残して、下記のように仕上げ中に除去される材料を補償することが望ましい。
【００２４】
カソードディスク１１の面は、表面を酸化させることにより、不動態化２２することができる。これは、例えば、５０％の硝酸と５０％のＤＩ水の溶液中にほぼ５分間ディスク１１を入れることにより、行うことができる。結果として生じる酸化物層は、被着した層１４がそれとの強力な結合を形成するのを防止して、その後ディスクから層を取り外すのを容易にするのに寄与する。この態様において、ディスク１１は、完成工具１０のためのテンプレート又は型として効果的に役立つ。
【００２５】
単一の被着面を有するディスク１１が一般には望まれるが、当業者には明らかなように、対向する２つの被着面を有するディスクを、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに使用することもできる。
【００２６】
次いで、被着させるべき電気メッキ材料のイオンを含有する第１のメッキ浴に、被着ディスク１１を入れる２６。浴にはまた、分散された第１の粒度の研磨材（例えば２〜１０ミクロン、又は特定の態様では４〜８ミクロンのダイヤモンド）も含まれる。浴は、電気メッキ材料（例えばニッケル）から製作されたアノードとともに、通常の電気メッキ装置内に収容される。好適なアノードは、カナダ国オンタリオ州のＦａｌｃｏｎｂｒｉｄｇｅ  Ｌｉｍｉｔｅｄから入手可能な“Ｓ−Ｎｉｃｋｅｌ  Ｒｏｕｎｄ”ニッケル棒である。好適な浴は業界標準の“Ｗａｔｔｓ”ニッケル浴である。この浴は、約３０％の硫酸ニッケル、８〜１０％の塩化ニッケル、及び５％のホウ酸との混合物を含む。
【００２７】
浴は、浴中に研磨砥粒を懸濁させたままにするよう制御された撹拌レベルで運転される、当業者によく知られたタイプのミキサーを使用して混合２８することができる。更に、上述のように、被着ディスク１１を電気メッキ中にその軸線ａを中心として随意的に回転３０させて、層１４の一様な被着を容易にすることができる。次いで、最終所望厚さの約１．５倍の厚さを達成するのに好適な時間にわたって電流（例えば、約１２ボルトＤＣで、約２０〜４０Ａ、又は約３０Ａ／ｆｔ2（１Ａ／ｃｍ2））を供給することにより、層１４を被着３２させる。この余剰の５０％の厚さは、下記で説明する仕上げ（例えば仕上げラップ）を行う際の材料の除去を可能にする。
【００２８】
特定の態様では、層１４の被着には、初期のニッケル被覆（例えば５０ミクロン厚）を素早く被着させるために、比較的大きな電流（例えば３０〜４０アンペア）を短時間（例えば０．５分）適用することを必要とする、初期の「ストライク」が含まれる。ストライクが完了したなら、電流を通常のレベル（例えば約２０〜３０アンペア）に下げて、所望の厚さ（例えば最終厚の１．５倍）に達するまで被着を続けることができる。
【００２９】
被着ディスク１１上に層１４を被着後、集成体を第１の浴から取り出し３４、そして脱イオン（ＩＤ）水ですすぐ３６。その後、層１４の露出面を活性化３８する（例えば酸で）。この活性化は、電気メッキプロセス中に生成した酸化物を除去して、後続の層のそれへの密着を促進する。特定の態様では、この表面活性化は、層１４の面に塩酸（ＨＣＬ）の溶液（例えば約１０％水溶液）を塗布することにより行われる。次いで、面をＤＩ水で再びすすぐ４０。これらの態様において、前記すすぎ工程３６及び４０は、乾燥は層の均一性に不都合に影響することがあるので、ディスク１１を湿らせておくのに利用される。
【００３０】
次に、この集成体を、第１の浴と同様であるが、より大きい（例えば、第１の浴の微細砥粒の粒度の約３〜６倍の粒度、あるいは特定の態様において、１０〜２０ミクロンのダイヤモンド）研磨材が分散されている第２のメッキ浴内に入れる４２ことができる。より大きな研磨材粒度に照らして、撹拌レベル、回転速度、メッキ時間及び浴内容物に適宜調節を加えることができる。このような調節はいずれも、本開示内容に照らして当業者にはよく知られたものある。被着時間は、層１２の所望最終厚と名目上等しい（１．５倍でなく）厚さに達するように選択することができる。例えば、約１分の初期ストライクの後、層１２の被着を約２５〜３５分間、２０〜２５アンペア、１２ＶＤＣで続けることができる。層１４に関して上述したようにして、浴を混合４４し、そしてディスク１１を回転４６させることができる。所望の厚さが得られた４８ならば、工程３４〜４０を繰り返して、上述のように集成体を浴から取り出し、ＤＩ水ですすぎ、１０％ＨＣＬで表面を再活性化し、そして再びすすぐことができる。
【００３１】
層１２の最終厚は、図面には層１４のそれとほぼ等しいとして示されてはいるが、当業者には明らかなように、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、層１２の厚さは層１４及び／又は層１６のそれよりも薄くてもよく、あるいは多くの望ましい態様では、それよりも実質的に厚くてもよい。実際に、多くの態様において、図２に関して下記で検討するように、中央層１２を外側層１４及び１６よりも実質的に厚くして層１２の外周と加工物６０との接触面積を増大させることが、有利であろう。
【００３２】
次いで、大体において層１４に関して上述したように、工程２６〜３６を繰り返して、層１２上に層１６を被着させることができる。その後、重ね合わせた３つの層１２、１４及び１６をカソードディスク１１の面から単一のユニットとして取り外して５４、三層工具１０を形成することができる。次いで、通常の技術を用いて工具１０を完成することができる。例えば、ＯＤ／ＩＤ仕上げをして直径ｄ１及びｄ２（図１）が所望の許容誤差以内にあることを保証することができ、両面ラップ仕上げをして外面の平坦性及び軸方向厚が所望の許容誤差内にあることを保証することができる。結果として得られる完成工具は、電気メッキ材料のハブなしの多種研磨材含有層であり、そしてそれは、図示して説明した例では、研磨材が全体にわたって実質的に完全に分散されたニッケルの層を含む。
【００３３】
本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、単一のアーバーに任意の数のディスク１１を取り付けることができる。更に、アーバーに取り付けるのではなく、１つ又は２つ以上のディスク１１をバスケットで支持してもよく、あるいはさもなければ電気メッキ浴内に支持してもよい。当業者には明らかなように、ディスクの数又はディスクの支持の仕方とは無関係に、複数のディスク間の距離を含む浴内での配置関係を、電気メッキ作業中一貫して一定に保持して、層１２、１４及び１６の均一な被着を保証するのを助けることができる。
【００３４】
【表１】
2007524515.tif 000003
【００３５】
ここで図２を参照すると、工具１０は、軸線ａ（図１）を中心として回転させるために、最初に通常の研削機械（例えばパワーソー）のスピンドルに取付け孔１８を介して工具１０を取付けることにより操作される。次いで、工具１０を横方向（ｂ方向）に動かして加工物６０と切削のために接触させて、図示の面６２と６４とによって画定される切断カーフを形成することができる。切削が進むにつれて、外側層１４及び１６の比較的微細な砥粒は、加工物６０の面６２に、比較的良好な仕上げ（例えば欠けが低レベル）を施す。同時に、より粗い中央層１２は、加工物の面６４から材料を迅速に除去するのを容易にして、比較的大きな送り速度を可能にする。
【実施例】
【００３６】
下記の実施例は、本発明の特定の側面を明らかにしようとするものである。これらの実例は限定的なものとして解釈されるべきではないことを理解すべきである。
【００３７】
（例１）
図１に示す切削工具１０を製作した。各切削工具の完成時の外径ｄ１は４．４インチ（１１．２ｃｍ）、内径ｄ２は３．５インチ（８．９ｃｍ）、そして名目上等しい厚さの３つの層の全体の軸線方向厚ｔは０．００３８インチ（０．０１ｍｍ）であった。３つの被着（カソード）ディスク１１を使用した。これらのディスクは、０．２５インチ（０．６３ｃｍ）の軸線方向厚及び、仕上げ中の材料除去を可能にするよう、完成工具１０よりもわずかに大きな有効被着表面積を有する３０４ステンレス鋼から製作した。３つの全てのディスク１１を、ステンレス鋼の単一の軸に取付けた。カソードディスク１１の面を、上述の硝酸溶液中で不動態化した。Ｗａｔｔｓニッケル浴中に分散させた４〜８ミクロンのダイヤモンド研磨材を含有する第１のメッキ浴に、集成体を浸漬した。“Ｓ−Ｎｉｃｋｅｌ  Ｒｏｕｎｄ”アノード（カナダ国オンタリオ州のＦａｌｃｏｎｂｒｉｄｇｅ）を使用した。３０アンペアでの０．５分のストライクで電気メッキを開始し、続いて２１アンペア及び１２ＶＤＣで５６分間にわたってメッキした。次に、集成体を第１の浴から取出してＤＩ水ですすぎ、１０％ＨＣＬの溶液で活性化し、次いでＤＩ水で再びすすいだ。次に、集成体を、ニッケルアノードを含むが１０〜２０ミクロンのダイヤモンド研磨材が分散された、第１の浴と名目上同一の第２のメッキ浴に浸漬した。０．５分間の３０アンペアのストライクに続いて、集成体を２１アンペア及び１２ＶＤＣで３１分間にわたってメッキした。次いで、それをＤＩ水ですすぎ、１０％ＨＣＬで再活性化させ、そして再びすすいだ。
【００３８】
次に、集成体を第１の４〜８ミクロンの浴に再び浸漬し、そこで３０アンペアで０．５分間にわたってストライクを行い、次いで２１アンペア、１２ＶＤＣで６０分間にわたって再びメッキした。３つの全ての層１２、１４及び１６の電気メッキ中は、集成体をその軸線を中心として回転させる一方、メッキ浴を撹拌した。
次いで、集成体をタンクから取出し、すすぎ、そしてカソードディスクをステンレス鋼の軸から取り外した。次に、電気メッキ層をステンレス鋼のカソードディスクから取り外して、三層工具１０を３つ作製した。通常のＯＤ／ＩＤ仕上げ技術及び両面ラップ技術を使用して、工具１０を完成した。後者の技術で、各外側層１４及び１６の厚さの約３分の１を除去して、最終の全体厚ｔを約０．００３８インチ（０．１ｍｍ）にした。
【００３９】
（例２）
大体において実施例１で説明したように切削工具１０を製作したが、ただしここでは、外側層１４及び１６については２〜４ミクロンのダイヤモンド研磨材を使用し、また内側層１２については４〜８ミクロンのダイヤモンド研磨材を使用した。
【００４０】
（試験結果）
上述の例１に従って製作したディスク１０を、電子産業用の読取り／書込みヘッドの製造に使用されるウェハー切削作業において試験した。１１４．３０ｍｍ×１１４．３０ｍｍ×１．２５ｍｍのブランクＡｌＴｉＣウェハーを、鋼板に結合された３．１７５ｍｍ厚のラヴァ（ｌａｖａ）上に載置した。工具１０をＭＴＩモデルＭＳＳ−８１６研削機械（カリフォルニア州ＶｅｎｔｕｒａのＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃ．（ＭＴＩ））に取付けた。表２に挙げた条件下で、ウェハーに一連の切り込みを入れた。
【００４１】
【表２】
2007524515.tif 000004
【００４２】
切り込みは、表３に示した送り速度の範囲で行った。
【００４３】
【表３】
2007524515.tif 000005
【００４４】
加工物（ウェハー）の表面仕上げを、表面における切りくずの寸法を測定することにより分析した。やはり表３に示した結果は、平均の切りくず寸法が、最高送り速度で試験したときにも、約２ミクロン以下に留まることを示している。これらの結果は、通常のウェハー切削ＭＭＣ及び電気メッキ型ディスクに関して一般に認められた品質標準よりも有意に良好である。この品質標準の場合、平均の切りくず寸法が１分当たりの送り速度１５２〜２０３ｍｍで約５ミクロンを超えない限り、結果は申し分ないと考えられている。
【００４５】
本発明の態様をダイヤモンド研磨材を利用するものとして説明してきたが、当業者には明らかなように、実質的に任意のタイプの研磨材粒子、例えばダイヤモンド、ＣＢＮ、溶融アルミナ、焼結アルミナ、炭化ケイ素、及びそれらの組み合わせを、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに使用してもよい。
【００４６】
上述の説明において、本発明を特定の典型的態様を参照しながら解説してきた。特許請求の範囲に示した本発明のより幅広い精神及び範囲を逸脱することなしに、それらに様々な改変や変更を加えることができることは明らかである。従って、明細書及び図面は、限定的な意味でなく例示的な意味で検討されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の円形研磨切削工具の横断面図であって、工具の製作中に使用される装置の一部を仮想線で示した図である。
【図２】研磨切削作業中の図１の切削工具の一部の横断面図である。
【図１】
2007524515.tif 000006
【図２】
2007524515.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨切削工具の製造方法であって、
（ａ）少なくとも１つの被着面を有する被着ディスクを用意すること、
（ｂ）微細砥粒研磨材が分散されている浴に該ディスクを入れること、
（ｃ）該被着面上に該微細砥粒研磨材及び電気メッキ材料の第１層を被着させること、
（ｄ）該浴から該ディスクを取出すこと、
（ｅ）該第１層の表面を活性化すること、
（ｆ）該微細砥粒研磨材の粒度よりも大きい第２の粒度の第２の研磨材が分散されている浴に該ディスクを入れること、
（ｇ）該第１層上に該第２の研磨材及び電気メッキ材料の第２層を被着させること、
（ｈ）該浴から該ディスクを取出すこと、
（ｉ）該第２層の表面を活性化すること、
（ｊ）該微細砥粒研磨材が分散されている浴に該ディスクを入れること、
（ｋ）該第２層上に該微細砥粒研磨材及び電気メッキ材料の第３層を被着させること、及び、
（ｌ）該第１層から該ディスクを取り去って、微細砥粒研磨材の２つの層の間に第２の粒度の研磨材の中央層が配置された、研磨材粒子が実質的に完全に全体にわたって分散された多層切削工具を製造すること、
を含む研磨切削工具の製造方法。
【請求項２】
前記浴にディスクを入れる（ｂ）前に、該被着面を不動態化することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
研磨切削工具の製造方法であって、
（ａ）被着部材の表面に微細砥粒研磨材及び電気メッキ材料の第１層を被着させること、
（ｂ）該微細砥粒研磨材よりも大きい第２の粒度の研磨材及び電気メッキ材料の第２層を該第１層上に被着させること、
（ｃ）該第２の粒度の研磨材よりも小さな第３の粒度の研磨材及び電気メッキ材料の第３層を該第２層上に被着させること、
（ｄ）該第１、第２及び第３の粒度のうちの少なくとも２つを互いに区別可能なように構成すること、及び、
（ｅ）該第１層から該被着部材を取り去って、研磨材粒子が実質的に完全に全体にわたって分散された多層切削工具を製造すること、
を含む研磨切削工具の製造方法。
【請求項４】
該被着させること（ａ）が、該第１層を所望の最終厚よりも大きい厚さまで被着させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
所望の最終厚が得られるまで該第１層から材料を除去することにより該工具を完成させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該被着させること（ｂ）が、該第２層を所望の最終厚まで被着させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
該被着させること（ｃ）が、該第３層を所望の最終厚よりも大きい厚さまで被着させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
所望の最終厚が得られるまで該第３層から材料を除去することにより該工具を完成させることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
研磨スライシング工具であって、
少なくとも４ミクロン且つ８ミクロン以下の範囲内にある第１粒度の研磨材粒子が分散されている第１電気メッキ層、
少なくとも１０ミクロン且つ２０ミクロン以下の範囲内にある第２粒度の研磨材粒子が分散されている第２電気メッキ層、
該第１粒度の研磨材粒子が分散されている第３電気メッキ層、
を含み、
該第１、第２及び第３の層が互いに重ね合わされており、
そして該第２層が該第１層と該第３層との間に配置されていて、
研磨材粒子がディスク全体にわたって分散されている、
研磨スライシング工具。
【請求項１０】
研磨スライシング工具であって、
第１粒度の研磨材粒子が全体にわたって分散されている第１電気メッキ金属層、
第２粒度の研磨材粒子が全体にわたって分散されている第２電気メッキ金属層、
第３粒度の研磨材粒子が全体にわたって分散されている第３電気メッキ金属層、
を含み、
該第２粒度の研磨材粒子が該第１及び第３粒度の研磨材粒子のうちの少なくとも一方よりも大きく、
そして該第２層が該第１層と該第３層との間に配置されている、
研磨スライシング工具。
【請求項１１】
該第１粒度が、
少なくとも４ミクロン、且つ
８ミクロン以下、
の範囲内にあり、
該第２粒度が、
少なくとも１０ミクロン、且つ
２０ミクロン以下、
の範囲内にある、請求項１０に記載の工具。
【請求項１２】
該第３粒度が該第１粒度と実質的に同等である、請求項１０に記載の工具。
【請求項１３】
該第１粒度の研磨材と該第２粒度の研磨材との組み合わせが実質的に完全にディスク全体にわたって分散されている、請求項１０に記載の工具。
【国際調査報告】
2007524515.tif 000008