(57)【要約】      （修正有）【課題】電解インプロセスドレッシング研削法や機械的研削法が適用可能な砥石であって、製造が容易であり、金属やガラス等を高精度・高能率に研削できる砥粒分散鉄めっき砥石を提供する。【解決手段】基材１と、その基材１上に設けられた砥粒分散鉄めっき層２とを有する砥石であって、砥粒分散鉄めっき層２を構成する砥粒２Ａがダイヤモンド又はｃＢＮであり、砥粒分散鉄めっき層２を構成する鉄めっき層２Ｂが炭素含有量０質量％以上２質量％以下にする。このとき、炭素含有量は、鏡面仕上げ用としての０質量％以上０．１質量％以下の範囲内、精密研削用としての０．１質量％以上０．５質量％以下の範囲内、高精度研削加工用としての０．５質量％以上２質量％以下の範囲内のいずれかであることが好ましく、それら鉄めっき層２Ｂのビッカース硬さが、１８０ＨＶ以上１１００ＨＶ以下の範囲内であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、該基材上に設けられた砥粒分散鉄めっき層とを有する砥石であって、前記砥粒分散鉄めっき層を構成する砥粒がダイヤモンド又はｃＢＮであり、前記砥粒分散鉄めっき層を構成する鉄めっき層が炭素含有量０質量％以上２質量％以下である、ことを特徴とする砥粒分散鉄めっき砥石。
【請求項２】
前記炭素含有量は、鏡面仕上げ用としての０質量％以上０．１質量％以下の範囲内、精密研削用としての０．１質量％以上０．５質量％以下の範囲内、高精度研削加工用としての０．５質量％以上２質量％以下の範囲内のいずれかである、請求項１に記載の砥粒分散鉄めっき砥石。
【請求項３】
前記鉄めっき層のビッカース硬さが、１８０ＨＶ以上１１００ＨＶ以下の範囲内である、請求項１又は２に記載の砥粒分散鉄めっき砥石。
【請求項４】
前記砥粒の平均粒径は、仕上げ用としては０．１μｍ以１５μｍ以下の範囲内、中仕上げ用としては１５μｍ以上３７μｍ以下の範囲内、粗仕上げ用としては３７μｍ以上３００μｍ以下の範囲内のいずれかである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の砥粒分散鉄めっき砥石。
【請求項５】
前記鉄めっき層が、Ｐ，Ｎ，Ｃｒ，Ｗ、Ｍｏから選ばれるいずれか１又は２以上を含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の砥粒分散鉄めっき砥石。
【請求項６】
前記基材が、周縁に前記砥粒分散鉄めっき層が設けられる回転砥石用基材、上面に前記砥粒分散鉄めっき層が設けられる定盤用基材、又は外周に前記砥粒分散鉄めっき層が設けられるワイヤー基材であり、前記砥粒分散鉄めっき層が用途に応じた形状に削られている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の砥粒分散鉄めっき砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒分散鉄めっき砥石に関し、さらに詳しくは、砥石を電解しながら研削する電解インプロセスドレッシング研削法や、砥石をやすり又はドレッシング砥石での機械的研削法が適用可能な砥石であって、製造が容易であり、金属やガラス等を高精度・高能率に研削できる砥粒分散鉄めっき砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
砥石にはドレッシングして使用されるものがあり、そうしたドレッシングとしては、砥石を電解しながら研削する電解インプロセスドレッシング研削法や、砥石をやすり又はドレッシング砥石での機械的研削法が知られている。なかでも、電解インプロセスドレッシング（ELectrolytic  In-process  Dressing：ＥＬＩＤ又はエリッドと略す。）研削法は、定期的に電解した砥石を用いて金属やガラス等を高精度・高能率に研削する精密な鏡面研削加工技術として知られている（例えば非特許文献１を参照）。このＥＬＩＤ研削法は、メタルボンド砥石にＥＬＩＤを複合して実現されたものであり、シリコン、セラミックス、ガラス、フェライト、高硬度鋼材、複合材料等のような硬質で難加工な材料の精密加工での実用化が進んでいる。
【０００３】
このＥＬＩＤ研削法は、砥石を構成する鋳鉄等のボンド材の表面を電解除去して、砥粒の突き出し量を初期状態のように回復させ、加工中の砥石の目詰まりをなくして安定した切れ味を期待できるという利点がある。砥石は、ボンド材である鋳鉄中に砥粒を焼結したメタルボンド砥石であり、砥粒としては、ダイヤモンド、ｃＢＮ（立方晶窒化硼素）、酸化セリウム、シリカ、アルミナ等が適応されている。
【０００４】
ＥＬＩＤ研削法の原理は、研削しながらＥＬＩＤ電解すると電解溶出したボンド材の一部が不動態化して砥石面に堆積し、その結果、電解電流が低下して初期ドレッシングが自動的に完了する。その状態で、研削を開始すると砥石面に堆積した不動態皮膜が工作物表面と接触して摩擦により剥離し、その剥離と同時に砥粒が工作物を研削し始めて砥粒摩耗が生じる。その結果、砥石表面の絶縁性が低下して電解電流が回復し、摩耗した砥粒間の不動態皮膜が薄くなった部分から電解溶出が再開し、再び砥粒が突出することになる（この繰り返しをＥＬＩＤサイクルという。）。こうしたＥＬＩＤ研削法について、例えば特許文献１には、ボンド材として鋳鉄を用い、砥粒としてダイヤモンドを用いた例が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】大森  整、精密工学会誌、Vol.70、No.6、p.757-760(2004).
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来は、鋳鉄をボンド材とし、ダイヤモンドやｃＢＮを砥粒とした砥石が好ましく使用されている。この砥石は、電解しながら研削する電解インプロセスドレッシング研削法や、やすり又はドレッシング砥石での機械的研削法が適用可能である。しかし、この砥石は、鋳鉄粉にダイヤモンド砥粒を混ぜて高温（例えば６００℃）で焼結して得られる。そのため、焼結時の高温でダイヤモンドと鉄とが一部反応したり、鉄の硬さが低下したりして、高精度で高効率の研磨が不十分になることがあった。
【０００８】
鋳鉄以外のボンド材としてニッケル電鋳とする従来例がある。しかし、ニッケル電鋳をボンド材とした砥石をＥＬＩＤ電解すると、ＥＬＩＤ電解で形成される不動態皮膜が強固で摩耗により剥離しにくく、安定したＥＬＩＤサイクルを実現できないことがあった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、砥石を電解しながら研削する電解インプロセスドレッシング研削法や、砥石をやすり又はドレッシング砥石での機械的研削法が適用可能な砥石であって、製造が容易であり、金属やガラス等を高精度・高能率に研削できる砥粒分散鉄めっき砥石を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石は、基材と、該基材上に設けられた砥粒分散鉄めっき層とを有する砥石であって、前記砥粒分散鉄めっき層を構成する砥粒がダイヤモンド又はｃＢＮであり、前記砥粒分散鉄めっき層を構成する鉄めっき層が炭素含有量０質量％以上２質量％以下であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、砥粒分散鉄めっき層は水溶液からの電解析出によって得られるので、最大でも１００℃を超えることはなく、成膜時の熱で砥粒と鉄とが反応したり、鉄めっき層が軟化したりすることがない。その結果、高精度で高効率の研磨を実現できる。また、例えば砥石をＥＬＩＤ電解した場合に、鉄めっき層はニッケル電鋳のような強固な不動態皮膜を形成しないので、従来の鋳鉄と同様のＥＬＩＤサイクルを実現できる。
【００１２】
（２）本発明に係る分散鉄砥粒分散鉄めっき砥石において、前記炭素含有量は、鏡面仕上げ用としての０質量％以上０．１質量％以下の範囲内、精密研削用としての０．１質量％以上０．５質量％以下の範囲内、高精度研削加工用としての０．５質量％以上２質量％以下の範囲内のいずれかであることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、鉄めっき層の炭素含有量により、鏡面仕上げ用、精密研削用又は高精度研削加工用として利用することができる。炭素含有量が増すほど鉄めっき層は相対的に硬くなるので、硬い鉄めっき層で固定された砥粒により高精度研削が効果的に行われ、一方、炭素含有量が少なくなるほど鉄めっき層は相対的に軟らかくなるので、軟らかい鉄めっき層で固定された砥粒により鏡面仕上げが効果的に行われる。
【００１４】
（３）本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石において、前記鉄めっき層のビッカース硬さが、１８０ＨＶ以上１１００ＨＶ以下の範囲内であることが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、鉄めっき層のビッカース硬度を広い範囲でコントロールすることができる。炭素含有量は、０質量％以上０．１質量％以下では１８０ＨＶ〜４００ＨＶとすることができ、０．１質量％以上０．５質量％以下では４００ＨＶ〜６００ＨＶとすることができ、０．５質量％以上２質量％以下では６００ＨＶ〜１１００ＨＶとすることができる。
【００１６】
（４）本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石において、前記砥粒の平均粒径は、仕上げ用としては０．１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内、中仕上げ用としては１５μｍ以上３７μｍ以下の範囲内、粗仕上げ用としては３７μｍ以上３００μｍ以下の範囲内のいずれかであることが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、砥粒の平均粒径により、仕上げ加工用、中仕上げ用又は粗仕上げ用として利用することができる。平均粒径が増すほど相対的に強い研削加工になるので粗仕上げ用として利用でき、一方、平均粒径が小さくなるほど相対的に弱い研削加工になるので仕上げ用として利用できる。
【００１８】
（５）本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石において、前記鉄めっき層が、Ｐ，Ｎ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏから選ばれるいずれか１又は２以上を含んでいてもよい。
【００１９】
この発明によれば、他の元素を含有させて鉄めっき層の硬さを調製することができる。
【００２０】
（６）本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石において、前記基材が、周縁に前記砥粒分散鉄めっき層が設けられる回転砥石用基材、上面に前記砥粒分散鉄めっき層が設けられる定盤用基材、又は外周に前記砥粒分散鉄めっき層が設けられるワイヤー基材であり、前記砥粒分散鉄めっき層が用途に応じた形状に削られていることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、砥粒分散鉄めっき層は加工性が良いので砥石の用途に応じた形状に削ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、砥石を電解しながら研削する電解インプロセスドレッシング研削法や、砥石をやすり又はドレッシング砥石での機械的研削法が適用可能な砥石であって、製造が容易であり、金属やガラス等を高精度・高能率に研削できる砥粒分散鉄めっき砥石を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石の一例を示す断面構成図である。
【図２】作製した砥粒分散鉄めっき砥石の表面写真の例である。（Ａ）は砥粒の平均粒径が約２μｍのもの（実験３）であり、（Ｂ）は砥粒の平均粒径が約１１．６μｍのもの（実験１）であり、（Ｃ）は砥粒の平均粒径が約３００μｍのもの（実験５）である。
【図３】作製した砥粒分散鉄めっき砥石の他の表面写真の例である。（Ａ）は砥粒の集中度が約１８０（約４５体積％）のもの（実験２）であり、（Ｂ）は砥粒の集中度が約１２０（約３０体積％）のもの（実験４）である。
【図４】ＥＬＩＤサイクルでドレッシングする場合の原理の説明図である。
【図５】砥石の形態例を示す説明図である。
【図６】めっきした後の砥石形状と加工後の砥石形状の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石について、図面を参照して説明する。本発明は、下記の実施形態及び図面に記載した形態と同じ技術的思想の発明を含むものであり、本発明の技術的範囲は実施形態の記載や図面の記載のみに限定されるものでない。なお、以下では、「本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石」を単に「砥石」と略すことがある。
【００２５】
［砥粒分散鉄めっき砥石］
本発明に係る分散鉄砥粒分散鉄めっき砥石１０は、図１〜図４に示すように、基材１と、その基材１上に設けられた砥粒分散鉄めっき層２とを有する砥石であって、砥粒分散鉄めっき層２を構成する砥粒２Ａがダイヤモンド又はｃＢＮであり、砥粒分散鉄めっき層２を構成する鉄めっき層２Ｂが炭素含有量０質量％以上２質量％以下の範囲内であることに特徴がある。この砥石１０においては、砥粒分散鉄めっき層２は水溶液からの電解析出によって得られるので、最大でも１００℃を超えることはなく、成膜時の熱で砥粒と鉄とが反応したり、鉄めっき層２Ｂが軟化したりすることがない。その結果、高精度で高効率の研磨を実現できる。この砥石１０は、ＥＬＩＤ研削を好ましく適用することができ、例えば砥石をＥＬＩＤ電解した場合に、鉄めっき層２Ｂはニッケル電鋳のような強固な不動態皮膜を形成しないので、従来の鋳鉄と同様のＥＬＩＤサイクルを実現できる。
【００２６】
以下、砥粒分散鉄めっき砥石の構成要素を詳しく説明する。
【００２７】
（基材）
基材１は、図１に示すように、砥粒分散鉄めっき砥石１０を構成し、砥粒分散鉄めっき層２が設けられる土台となるものである。基材１の材質は従来用いられている材質であれば特に限定されないが、例えば、鉄鋼系材料、アルミニウム合金等を挙げることができる。その他に用いられる材料としては、炭素鋼、ハイス鋼、ダイス鋼、超硬合金鋼、鋳鉄等を挙げることができる。また、アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｍｇ合金等を挙げることができる。
【００２８】
基材１の形状も特に限定されないが、基材の形状は、通常、砥石１０の形状を意味する。砥石１０の形状は、例えば回転型砥石（図５（Ａ）を参照。）、定盤型砥石（図５（Ｂ）を参照）、ワイヤー型砥石（図示しない）等、砥石１０の用途によって加工される。したがって、基材１の形状も、図５に示すようにそれに応じた形状となり、周縁に砥粒分散鉄めっき層２が設けられる回転砥石用基材１、上面に砥粒分散鉄めっき層２が設けられる定盤用基材、又は外周に砥粒分散鉄めっき層２が設けられるワイヤー基材等を挙げることができる。なお、こうした砥石形状によって、図６に示すように、後述のように設けられた砥粒分散鉄めっき層２は、図６（Ａ）（Ｂ）の実線に示すように、めっきした後の形状２２をそのまま加工せずに用いてもよいが、波線に示すように、加工後の砥石形状２１で用いてもよい。特に、本発明を構成する砥粒分散鉄めっき層２は加工性が良いので、砥石１０の用途に応じた形状に削ることができる。
【００２９】
（砥粒分散鉄めっき層）
砥粒分散鉄めっき層２は、図１〜図３に示すように、砥粒分散鉄めっき砥石１０を構成し、砥粒２Ａと、結合材（ボンド材）として作用する鉄めっき層２Ｂとで構成されている。この砥粒分散鉄めっき砥石１０は、基材上に設けられる。砥粒分散鉄めっき砥石１０は、他の層を介さないで基材１に直接設けられていてもよいし、他の層を介して設けられていてもよい。なお、設けられていてもよい他の層としては、例えば、ニッケル層、銅層、鉄層等を挙げることができ、密着性やめっき時の加工応力の緩和の観点から設けることができる。
【００３０】
砥粒２Ａとしては、ダイヤモンド又はｃＢＮを挙げることができる。ダイヤモンドは特に限定されないが、合成ダイヤモンド（ＳＤ）、金属被覆合成ダイヤモンド（ＳＤＣ）、天然ダイヤモンド（Ｄ）を挙げることができる。ｃＢＮ（立方晶窒化硼素）も特に限定されないが、ｃＢＮ（非金属立方晶窒化硼素）やｃＢＮＣ（金属被覆立方晶窒化硼素）を挙げることができる。なお、ｃＢＮは、ダイヤモンドに次いで硬い砥粒であるため耐摩耗性に優れ、またダイヤモンドに比べて熱に強く鉄との反応性が低いため鉄系材料の研削に好ましく採用できる。
【００３１】
砥粒２Ａの平均粒径は、砥石１０の用途に応じて選択される。例えば、仕上げ用としては、０．１μｍ以１５μｍ以下の範囲内であことが好ましく、中仕上げ用としては、１５μｍ以上３７μｍ以下の範囲内であることが好ましく、粗仕上げ用としては、３７μｍ以上３００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。こうした平均粒径により、砥石１０を仕上げ加工用、中仕上げ用又は粗仕上げ用として利用することができる。平均粒径が増すほど相対的に強い研削加工になるので粗仕上げ用として利用でき、一方、平均粒径が小さくなるほど相対的に弱い研削加工になるので仕上げ用として利用できる。
【００３２】
砥粒２Ａの含有量は、当該技術分野では集中度として表される。集中度は、結合材（鉄めっき層２Ｂ）中にどれだけの砥粒が含まれるかを表しており、２５〜２００まで２５刻みの数値で表されている。数値が大きい方が集中度が高くなり、集中度の４分の１が砥粒の含有割合となり、６．２５体積％〜５０体積％となる。なお、集中度は砥粒の数ではなく、砥粒の密度になり、集中度が同じでも砥粒の粒度が異なれば砥粒の数も変わる。集中度が高い場合は、切れ味は小さく、摩耗しにくく、寿命は長くなるが、目詰まりや目つぶれを起こしやすくなる。一方、集中度が低い場合は、切れ味は大きくて持続するが、寿命は短い。そのため、集中度（砥粒の含有量）は、加工する対象や用途（仕上げ用、仲仕上げ用、粗仕上げ用等）に応じて任意に選択される。一般的には、集中度は７５〜１２５の範囲内であるが、本発明においてもこの範囲内であることが好ましい。
【００３３】
鉄めっき層２Ｂは、電気めっき法で形成され、結合材（ボンド材）として砥粒２Ａを含有する層である。鉄めっき層２Ｂには、炭素が含まれていなくてもよいし（炭素含有量：０質量％、不可避不純物として含まれる場合を除く。）、含まれていてもよい。炭素が含まれている場合の炭素の含有量は、０質量％超〜２質量％以下の範囲内であることが好ましい。炭素含有量が増すほど鉄めっき層２Ｂは相対的に硬くなるので、硬い鉄めっき層２Ｂで固定された砥粒２Ａにより高精度研削を効果的に行うことができ、一方、炭素含有量が少なくなるほど鉄めっき層２Ｂは相対的に軟らかくなるので、軟らかい鉄めっき層２Ｂで固定された砥粒２Ａにより鏡面仕上げを効果的に行うことができる。したがって、炭素含有量により、鏡面仕上げ用、精密研削用又は高精度研削加工用として選択して利用することができる。より詳しくは、炭素含有量は、鏡面仕上げ用としては０質量％超、０．１質量％以下の範囲内であることが好ましく、精密研削用としては０．１質量％以上０．５質量％以下の範囲内であることが好ましく、高精度研削加工用としては０．５質量％以上２質量％以下の範囲内であうことが好ましい。
【００３４】
鉄めっき層２Ｂのビッカース硬さは、鉄めっき層自体の硬さであり、１８０ＨＶ以上１１００ＨＶ以下の範囲内とすることができる。鉄めっき層２Ｂのビッカース硬度は、こうした広い範囲でコントロールすることができる。そのコントロールは、例えば、炭素含有量を０質量％以上（炭素含有量：０質量％を含む。不可避不純物として含まれる場合を除く。）、０．１質量％以下とすれば、１８０ＨＶ〜４００ＨＶとすることができる。また、炭素含有量を０．１質量％以上、０．５質量％以下とすれば、４００ＨＶ〜６００ＨＶとすることができる。炭素含有量を０．５質量％以上、２質量％以下とすれば、６００ＨＶ〜１１００ＨＶとすることができる。
【００３５】
なお、鉄めっき層２Ｂには、上記した炭素の他、Ｐ，Ｎ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏから選ばれるいずれか１又は２以上を含んでいてもよい。こうした元素を含有させて、鉄めっき層２Ｂの硬さを調製することができる。なお、Ｐ，Ｎ，Ｃｒ，Ｗは、不可避不純物として含まれている場合もあるが、その場合には、「含まれる」ということはできず、積極的に含ませる場合の含有量である。例えば、Ｐを１．０〜４．０質量％含ませてもよいし、Ｎを０．０１〜０．２質量％含ませてもよいし、Ｃｒを２〜２０質量％含ませてもよいし、Ｗを５〜６０質量％含ませてもよいし、Ｍｏを２〜３０質量％含ませてもよい。なお、これらを含有した鉄めっき層２Ｂは、後述する鉄めっき液にＰ，Ｎ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏから選ばれるいずれか１又は２以上の塩を配合させた鉄めっき液から得ることができる。
【００３６】
（砥粒分散鉄めっき層の作製）
砥粒分散鉄めっき層２は、砥粒２Ａを分散させた鉄めっき液中で、基材上又は必要に応じて設けられる他の層上に、電気めっきによって形成することができる。鉄めっき液は、硫酸鉄めっき液、塩化鉄めっき液、硫酸鉄と塩化鉄とを含む鉄めっき液、スルファミン酸鉄めっき液等を用いることができる。また、必要に応じて、各種の支持電解質や添加剤（レベリング剤、分散剤、応力緩和剤、界面活性剤等）を含有させることができる。この鉄めっき液に、砥粒２Ａの集中度（含有量）が設計した予定の範囲内になるだけの砥粒２Ａを含有させ、その後にめっき（カソード電解）して、希望量の砥粒２Ａを含む分散鉄めっき層２とすることができる。なお、めっき条件は、電流密度、温度、ｐＨ等を挙げることができ、これらの条件を任意に設定することができる。また、めっき手段は、直流めっきであってもよいし、パルスめっきであってもよい。
【００３７】
砥粒分散鉄めっき層２の厚さは、特に限定されず、（電流密度、電解時間）によって任意に設定される。通常は、２０〜２０００μｍの範囲内である。
【００３８】
鉄めっき層２Ｂに炭素を含有させる場合には、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、アスコルビン酸等のカルボン酸及びその塩を少なくとも１種又は２種以上含んでいることが好ましい。これらの酸やその塩の含有量は、希望する炭素の含有量を実現できる程度に含有させればよい。一例として、アスコルビン酸の場合には、１〜５ｇ／Ｌ程度含有させればよい。
【００３９】
鉄めっき層２Ｂの最表面には、酸化物層であるＦｅ３Ｏ４（マグネタイト）が形成されていることが好ましい。こうした酸化物層が設けられていることにより、凝着抑制効果（削り屑の凝着を抑制）、硬質化、高寿命化（耐摩耗性向上）、砥石保持力向上等の性能が良くなるという利点がある。なお、酸化物層は必須ではないので、設けられていなくてもよい。なお、酸化物層は、鉄めっき層２Ｂの陽極電解、熱処理、黒染加工処理という手段によって設けられる。
【００４０】
（ＥＬＩＤサイクル）
砥粒分散鉄めっき砥石１０をＥＬＩＤ研削法で電解ドレッシングする場合の原理について説明する。図４は、ＥＬＩＤ研削法による電解ドレッシングのメカニズムを示す説明図である。ＥＬＩＤ研削法では、電圧印加によって、先ず、砥粒分散鉄めっき層２を構成する鉄めっき層２Ｂが電解され、適度な砥粒２Ａの突出が得られる（図４（ａ）参照）。この間に、電解溶出した鉄めっき層２Ｂが一部不動態化されて砥石端面に堆積し、不動態皮膜２Ｃを形成する。そのため、電解電流が自動的に低下する。このときが初期ドレッシング完了となる（図４（ｂ）参照）。この状態で実際に研削を実行すると、砥石端面の不動態皮膜２Ｃが被研削物の表面に接触して摩擦により剥離除去される。これと同時に砥粒２Ａが被研削物を研削し始めて砥粒摩耗が生じる（図４（ｃ）参照）。その結果として、砥石端面の絶縁性が低下し、電解電流が回復する。これにより、摩耗した砥粒２Ａ間の不動態皮膜２Ｃが薄くなった部分から電解溶出が再開され（図４（ｄ）参照）、再び砥粒２Ａの突出が得られることになる（図４（ｂ）参照）。
【００４１】
（加工対象）
本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石１０の加工対象としては、超硬合金、焼入れ鋼各種、セラミックス、高張力鋼（ハイテン材）、ダイス鋼、工具鋼等を挙げることができる。これらの加工対象に対して、その素材の種類、最終仕上げ、中仕上げ、粗仕上げ等の段階によって、任意の砥粒分散鉄めっき砥石１０を適用して研削加工することができる。本発明に係る砥粒分散鉄めっき砥石１０は、こうした加工対象に応じて設計可能であるという利点がある。
【実施例】
【００４２】
以下、実験により本発明をさらに詳しく説明する。本発明は以下の実験で得られた内容に限定されるものではない。なお、鉄めっきは、めっき時間と撹拌状態を調製することにより下記の電流密度の範囲内で行うことができる。
【００４３】
［実験１］
基材１として、脱脂処理した炭素鋼（Ｓ５０Ｃ）からなる回転砥石用基材を用いた。砥粒分散鉄めっき液として、スルファミン酸鉄・５水和物：２５０ｇ／Ｌ、アミド硫酸アンモニウム：３０ｇ／Ｌを含む水溶液に、合成ダイヤモンド（平均粒径：約１１．６μｍ、トーメイダイヤ株式会社製）５ｇ／Ｌを混ぜたものを用いた。めっき液の温度は６０℃とし、２０〜１５０ｍＡ／ｃｍ２の範囲内でカソード電解して、厚さ約５００μｍで集中度が約８０（約２０体積％）の砥粒分散鉄めっき層２を基材１上に形成した。鉄めっき層２の炭素含有量を、赤外線吸収法（ＪＩＳ  Ｇ  １２１１−３：２０１１）で測定したところ、約０．２質量％であった。
【００４４】
得られた砥粒分散鉄めっき層２の表面写真を図２（Ｂ）に示した。なお、ダイヤモンド砥粒を含有させない鉄めっき液を用いて同じ条件でめっきした鉄めっき層のビッカース硬度を、微小硬さ試験機（ＨＭ−１０２、株式会社アカシ製、測定荷重：２５ｇｆ）で測定したところ、約６００ＨＶであった。
【００４５】
［実験２］
砥粒分散鉄めっき液として、硫酸第一鉄・７水和物：４０ｇ／Ｌ、クエン酸・１水和物：１．２ｇ／Ｌ、アスコルビン酸：３ｇ／Ｌを含む水溶液に、合成ダイヤモンド（平均粒径：約１１．６μｍ、トーメイダイヤ株式会社製）５ｇ／Ｌを混ぜたものを用いた。めっき液の温度は５０℃とし、１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２の範囲内でカソード電解して、厚さ約５００μｍで集中度が約１８０（約４５体積％）の砥粒分散鉄めっき層２を基材１上に形成した。得られた砥粒分散鉄めっき層２の表面写真を図３（Ａ）に示した。実験１と同様の方法で測定した鉄めっき層２の炭素含有量は約１．０質量％であり、鉄めっき層のビッカース硬度は約６００ＨＶであった。
【００４６】
［実験３］
実験２の合成ダイヤモンドに代えて、合成ダイヤモンド（平均粒径：約２μｍ、トーメイダイヤ株式会社製）２ｇ／Ｌを混ぜ、電解電流密度を実験２より低く設定した他は、実験２と同様にして、厚さ約５００μｍで集中度が約８０（約２０体積％）の砥粒分散鉄めっき層２を基材１上に形成した。得られた砥粒分散鉄めっき層２の表面写真を図２（Ａ）に示した。実験１と同様の方法で測定した鉄めっき層２の炭素含有量は約１．０質量％であり、鉄めっき層のビッカース硬度は約８００ＨＶであった。
【００４７】
［実験４］
砥粒分散鉄めっき液として、硫酸第一鉄・７水和物：３５０ｇ／Ｌ、塩化第一鉄・４水和物：８０ｇ／Ｌ、塩化アンモニウム：４０ｇ／Ｌ、アスコルビン酸：３．５ｇ／Ｌ、及び錯化剤を含む水溶液に、合成ダイヤモンド（平均粒径：約１１．６μｍ、トーメイダイヤ株式会社製）５ｇ／Ｌを混ぜたものを用いた。めっき液の温度は６０℃とし、２０〜８０ｍＡ／ｃｍ２の範囲内でカソード電解して、厚さ約５００μｍで集中度が約１２０（約３０体積％）の砥粒分散鉄めっき層２を基材１上に形成した。得られた砥粒分散鉄めっき層２の表面写真を図３（Ｂ）に示した。実験１と同様の方法で測定した鉄めっき層２の炭素含有量は約０．２質量％であり、鉄めっき層のビッカース硬度は約５００ＨＶであった。
【００４８】
［実験５］
実験４の合成ダイヤモンドに代えて、合成ダイヤモンド（平均粒径：約３００μｍ、landssuperabrasives社製）５ｇ／Ｌを混ぜた他は、実験４と同様にして、厚さ約２０００μｍで集中度が約２００（約５０体積％）の砥粒分散鉄めっき層２を基材１上に形成した。得られた砥粒分散鉄めっき層２の表面写真を図２（Ｃ）に示した。実験１と同様の方法で測定した鉄めっき層２の炭素含有量は約０．２質量％であり、鉄めっき層のビッカース硬度は約５００ＨＶであった。
【００４９】
［表面写真］
作製した砥粒分散鉄めっき砥石の表面写真を図２及び図３に示した。いずれもダイヤモンド砥粒が均一に分散しているのが確認できた。図２は砥粒２Ａの平均粒径を変えたものを示した表面写真であり、図２（Ａ）は砥粒の平均粒径が約２μｍのもの（実験３）であり、図２（Ｂ）は砥粒の平均粒径が約１１．６μｍのもの（実験１）であり、図２（Ｃ）は砥粒の平均粒径が約３００μｍのもの（実験５）である。また、図３は、鉄めっき液中への砥粒２Ａの配合量を変えたものを示した表面写真であり、図３（Ａ）は砥粒の集中度が約１８０（約４５体積％）のもの（実験２）であり、図３（Ｂ）は砥粒の集中度が約１２０（約３０体積％）のもの（実験４）であり、図３（Ｃ）は砥粒の集中度が約１８０（約４５体積％）のものである。このように、砥粒の平均粒径の異なる砥粒分散鉄めっき砥石や、砥粒の集中度の異なる砥粒分散鉄めっき砥石を容易に作製できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  基材
２  砥粒分散鉄めっき層
２Ａ  砥粒
２Ｂ  鉄めっき層
２Ｃ  不動態皮膜
１０  砥粒分散鉄めっき砥石
２１  加工後の砥石形状
２２  めっきした後の砥石形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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