(57)【要約】【課題】台金に硬質化処理を施すことにより、寿命を向上させた電着式軸付砥石を提供する。【解決手段】電着砥石１において、台金２のテーパ部３の表面は硬質化処理が施されて硬質化層が形成され、この台金の表面に電着により砥粒４が固着されている。台金２は、導電性金属であるステンレス等から形成されている。硬質化処理は窒化処理によって行うことができ、真空炉による窒素原子の拡散現象を利用した処理方法であるカナック処理によって行うことができる。具体的には、真空にした炉内にＮＨ３と窒化促進ガスとを送り、温度を４５０℃〜５５０℃に加熱し、３〜５時間の加熱状態を保持して窒素を台金表面に拡散させて、台金を構成する合金元素と化合物を形成させる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質化処理によって表面に硬質化層が設けられた台金に、金属メッキによる電着法によって砥粒が固着されて形成されたことを特徴とする電着砥石。
【請求項２】
前記硬質化処理は、窒化処理によることを特徴とする請求項１記載の電着砥石。
【請求項３】
前記窒化処理は、カナック処理またはニューカナック処理であり、これらの処理によってＨＲＣ５０以上の硬度の硬質化層を形成することを特徴とする請求項２記載の電着砥石。
【請求項４】
前記硬質化処理によって形成される前記硬質化層の厚みは、５μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電着砥石。
【請求項５】
台金を硬質化処理して台金表面に硬質化層を形成し、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬処理と塩酸浸漬処理を施した後、金属メッキにより電着して砥石を製造することを特徴とする電着砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、機能性セラミックス、ガラス等の穴あけ加工、面取り加工、切断等に用いられ、または、自動車部品等の研削、研磨等に用いられる砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体、機能性セラミックス、ガラス等の穴あけ加工、面取り加工、切断、または自動車部品等の研削、研磨等に用いられる超砥粒電着砥石の台金として、通常、導電性の金属、例えば、鉄系の金属が用いられている。
超砥粒電着砥石の寿命は台金の硬度によって影響を受けることが多く、また、超砥粒電着砥石を再生利用する際にも、使用末期での台金の劣化、損傷、摩耗によって再生利用が可能であるかどうかが左右される。
従って、超砥粒電着砥石の寿命を向上し、再生性を向上させるためには、台金の硬度を高めることが必要となる。
【０００３】
特に、先端が細い軸付砥石の場合には、台金の硬度が低いと、砥粒を使い切らないうちに、寿命となってしまう。この問題点を解決するために、特許文献１において、軟鋼より成るブランク部と、高剛性の超硬合金より成るシャンク部とを有し、シャンク部がブランク部に嵌合して、その嵌合部は黄銅ろう等の金属ろうで強固にろう付けされた電着式軸付砥石が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３３９８６４号公報（段落番号０００５〜００１０）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の電着式軸付砥石では、台金に高剛性の超硬合金を用いることによって台金の強度は改善されるが、超硬合金は靭性に乏しく欠け易いという欠点があり、細い形状の砥石には適用できない。
また、電着の際の砥粒の密着性が鉄系合金に劣るため、使用条件によっては砥粒が剥離しやすい。さらに、再生利用する際には、超硬合金は砥粒を剥離する薬液に侵食されやすく、再生性に欠ける。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、台金に硬質化処理を施すことにより、寿命を向上させた電着式軸付砥石を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、硬質化処理によって表面に硬質化層が設けられた台金に、金属メッキによる電着法によって砥粒が固着されて形成されたことを特徴とする電着砥石である。
台金を硬質化処理することによって、台金の耐久性が向上するとともに、使用による台金の面粗さの劣化を防止することができ、再利用性を高めることができる。
本発明においては、前記硬質化処理は、窒化処理によることを特徴とする。
また、本発明においては、前記窒化処理は、カナック処理またはニューカナック処理であり、これらの処理によってＨＲＣ５０以上の硬度の硬質化層を形成することを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、前記硬質化処理によって形成される硬質化層の厚みは、５μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする。
硬質化層の厚みが５μｍ未満であると、硬質化層が薄すぎるために、十分に強度を向上することができない。その一方、硬質化層の厚みが２００μｍを超えると、台金全体の強度が高くなりすぎ、靭性に欠ける材質となるため、細い形状の砥石には適用できない。また、厚みが２００μｍを超える拡散層の形成は製造上難しく、無理して形成しようとすると台金にひずみを生じてしまう。そのため、硬質化層の厚みは、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
本発明は、台金を硬質化処理して台金表面に硬質化層を形成し、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬処理と塩酸浸漬処理を施した後、金属メッキにより電着して砥石を製造することを特徴とする電着砥石の製造方法である。
電着工程の前工程として、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬処理と塩酸浸漬処理を施すことにより、台金とメッキされる砥粒との密着性を向上して、砥粒の剥離を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係る電着砥石を示す。
電着砥石１において、台金２のテーパ部３の表面は硬質化処理が施されて硬質化層が形成され、この台金の表面に電着により砥粒４が固着されている。台金２は、導電性金属であるステンレス等から形成されている。
【００１０】
硬質化処理は、例えば窒化処理によって行い、特に、カナック処理、またはニューカナック処理によって行うことができる。
カナック処理とは、真空炉による窒素原子の拡散現象を利用した処理方法であり、真空にした炉内にＮＨ３と窒化促進ガスとを送り、温度を４５０℃〜５５０℃に加熱し、３〜５時間の加熱状態を保持して窒素を台金表面に拡散させて、台金を構成する合金元素と化合物を形成させる窒化処理のことをいう。
【００１１】
ニューカナック処理とは、カナック処理によって形成された拡散層をさらに強化することを目的とする処理方法であり、拡散層にショットピーニング等のサイドエネルギーを与え、最表面に高密度の硬質化層を形成するものである。
台金硬質化層は、高い硬度を保ちつつ優れた靭性を有するためには、５μｍ以上２００μｍ以下の厚みで形成されることが好ましい。具体的には台金の外径が０．５ｍｍ以下のものは、外径の１０％の硬質化層厚みが好ましく、台金の外径が０．５ｍｍ以上のものは、硬質化層の厚みは５０μｍ以上２００μｍ以下がよい。細い軸付形状の砥石においては、硬質化層の厚みが上記の範囲外を超えて厚くなると、強い負荷がかかったときに、靭性を得ることができず、突然破損しやすくなる。
また、２００μｍを超える硬質化層の形成は製造上困難であり、無理して形成させようとすると台金にひずみが生じてしまう。
【００１２】
以上の方法によって表面が硬質化された台金２に対して、塩酸浸漬や電解脱脂等の一般的な前処理を行う。その後、台金２の硬質化の効果を向上し、メッキされる砥粒との密着性を向上するため、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液に１５〜１２０秒間浸漬し、ついで塩酸水溶液に１〜５分間浸漬して表面活性化を行う。
【００１３】
図２に、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬時間と、台金の硬度変化との関係を示す。
図２からわかるように、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬の時間が１２０秒を超えると、台金表面に形成された硬質層を侵して硬度を低下させるため、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬の時間は１２０秒以下であることが好ましい。
【００１４】
以上の処理を経た後、台金２の被電着部を残してマスキングを行い、メッキ浴中で砥粒を電着して電着砥石を形成する。
【００１５】
以下に、具体的な作製例と試験例を示す。
図３に示す装置を用いて、砥石の台金１１に砥粒１２を電着して砥石を作製した。この装置では、浴槽１３内にメッキ液１４が満たされ、メッキ液１４中には電極１５が配置され、これらの電極１５には電源１６が接続されている。
【００１６】
メッキ条件は以下の通りである。
メッキ液：硫酸ニッケル溶液
電流密度：１Ａ／ｄｍ２
軸付砥石の砥材：ＳＤ  ＃２００
軸付砥石の形状：φ１Ｄ×１０Ｔ×６Ｅ×４０Ｌ
【００１７】
（試験例１）
ＳｉＣセラミック板に対して、互いに同形状であって、硬質化処理を行った軸付砥石と、硬質化処理を行っていない軸付砥石とを用いて穴あけ試験を実施した。台金材質はＳＫＨ５１であり、ニュ−カナック処理により硬質化することにより、ＳＫＨ５１の硬度はＨｖ４００であったものが、Ｈｖ８００〜９００に上昇した。
試験条件は以下の通りである。
軸付砥石の砥材：ＳＤ  ＃２００
軸付砥石の形状：φ１Ｄ×１０Ｔ×６Ｅ×４０Ｌ
ワーク寸法：１００×１００×５ｔ
ワーク材料：ＳｉＣセラミック
主軸回転速度：３００００ｍｉｎ−１
台金材質：ＳＫＨ
【００１８】
試験結果を図４に示す。硬質化処理を行った軸付砥石では、硬質化処理を行っていない軸付砥石に比べて、穴あけ可能な個数が４倍程度増えており、硬質化処理を行ったことによって、軸付砥石の耐久性が向上していることがわかる。
【００１９】
（試験例２）
硬質化処理を行ったカップ型砥石と、硬質化処理を行っていないカップ型砥石とを用いて硬質樹脂を研削し、被研削材を１００個研削した時点で、電着面の砥粒を剥離して台金の面粗さを測定した。
【００２０】
試験条件は以下の通りである。
軸付砥石の砥材：ＳＤ  ＃１０００
軸付砥石の形状：φ１５０Ｄ×２５Ｔ×５０Ｈ×１０ｗ
被研削材寸法：φ５０×１６ｔ
被研削材材質：硬質樹脂加工
回転速度：３００ｍｉｎ−１
被研削材加工数：１００個
台金材質：ＳＫＨ
【００２１】
試験結果を図５に示す。硬質化処理を行った台金では、研削によって面粗さがほとんど変化していないのに対して、硬質化処理を行っていないカップ型砥石では、研削によって面粗さが２倍程度粗くなっている。このことから、台金に硬質化処理を施すことによって、台金の面粗さの劣化を防止することが可能であることが確認された。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、以下の効果を奏することができる。
（１）台金を硬質化処理することによって、セラミックス加工のように、硬い材質や高負荷のかかる材料を加工する場合であっても、電着砥石の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
（２）細くて、小さい軸付砥石のように、剛性に乏しい形状の軸付砥石であっても、硬質化処理することによって破損しにくくなるため、電着軸付砥石の寿命を向上させることができる。
【００２４】
（３）使用による台金の面粗さの劣化を防止することができ、電着砥石の再利用性を高めることができる。
【００２５】
（４）電着工程の前工程として、弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬処理と塩酸浸漬処理を施すことにより、台金とメッキされる砥粒との密着性を向上して、砥粒の剥離を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電着軸付砥石を示す図である。
【図２】弗化水素アンモニウム−硝酸混合水溶液浸漬時間と、台金の硬度変化との関係を示す図である。
【図３】メッキ装置の構成を示す図である。
【図４】ＳｉＣセラミック板に対して、硬質化処理を行った軸付砥石と、硬質化処理を行っていない軸付砥石とを用いて穴あけ試験を実施したときの試験結果を示す図である。
【図５】硬質化処理を行ったカップ型砥石と、硬質化処理を行っていないカップ型砥石とを用いて硬質樹脂を研削し、被研削材を１００個研削した時点で、電着面の砥粒を剥離して台金の面粗さを測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１  電着砥石
２  台金
３  テーパ部
４  砥粒
１１  砥石の台金
１２  砥粒
１３  浴槽
１４  メッキ液
１５  電極
１６  電源
【図１】
2004202660.tif 000003
【図２】
2004202660.tif 000004
【図３】
2004202660.tif 000005
【図４】
2004202660.tif 000006
【図５】
2004202660.tif 000007