(57)【要約】      （修正有）【課題】  砥粒保持力と研磨面の平滑度を兼ね備え、固定砥粒研磨法に好適なスズ研磨盤を提供する。【解決手段】  研磨機バックアップベース１に直接メッキ法によって作製されたメッキ層２を有する研磨盤であって、前記メッキ層の硬さがHv９〜24であり、（１０１）／（２００）面のＸ線回折強度比が５以上であることを特徴とするスズ研磨盤。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ層を有し、前記メッキ層がHv９〜24の硬度を有することを特徴とするスズ研磨盤。
【請求項２】
請求項１に記載のスズ研磨盤において、前記メッキ層の(101)/(200)面のX線回折強度比が５以上であることを特徴とするスズ研磨盤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスズ研磨盤において、メッキ厚が１〜20 mmであること特徴とするスズ研磨盤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のスズ研磨盤において、前記メッキ層が研磨機バックアップベースに直接メッキされたものであることを特徴とするスズ研磨盤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のスズ研磨盤において、前記メッキ層が電流密度２〜20 A/dm2でメッキされたものであることを特徴とするスズ研磨盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド等の研磨に用いられるスズ研磨盤に関し、特に微細なダイヤモンドスラリーを用いた最終ラッピング工程に好適なスズ研磨盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気ヘッドを研磨するには、粒径１μm程度のダイヤモンド粒子を砥粒とし、研磨面に鋳造スズ又は鋳造スズ合金を有する研磨盤を用いるのが一般的であった。このような研磨方法は遊離砥粒研磨と呼ばれている。鋳造スズ研磨盤は、図10に示すように、厚さ10〜25 mmtの鋳造スズ円盤３を有機接着剤30によってステンレス又はアルマイトからなるベース31に接着したものである。鋳造スズ円盤３をベース31に接着すると、ベース31と鋳造スズ円盤３との膨張係数の差による熱応力がかかる。研磨加工に使用すると、磨耗によって鋳造スズ円盤３が薄くなるので、強度が低下して応力の影響が現れる。残りの厚さが５mmt以下になると、鋳造スズは歪みを生じ、精度よい研磨をするために重要な研磨面の平行度及び平滑度を損なってしまう。従って、研磨盤の残りの厚さが５mmt以下になると再生する必要があり、有効利用率が小さいという問題がある。
【０００３】
最近では、ハードディスクの高密度化に対応するために、従来50〜100 nmであった磁気ヘッドの浮上高さを10 nm以下にする必要が生じてきたため、より高精度に研磨することが望まれている。そのため、サブミクロンサイズのダイヤモンド粒子を予め埋め込んだ定盤を用いる固定砥粒研磨法の研究が進められている。
【０００４】
磁気ヘッドを研磨する場合、セラミックス、パーマロイ、銅電極等の異なった材料を同時に加工することになるので、材料の加工性の違いから材料間に加工量の差（加工段差）が発生する。この加工段差を小さくするには、微細でシャープなダイヤモンド砥粒をスズ研磨盤に高密度に、かつ確実に固定化したもので研磨する必要がある。しかし、砥粒をサブミクロンサイズにすると、一般にミクロンサイズに比べて研磨能率が非常に低下し、加工面にスクラッチが多く発生し加工段差も大きくなるという問題がある（非特許文献１、古澤賢司ら著、「複合材料の加工段差低減  第４報  固定砥粒定盤の長寿命化」、砥粒加工会誌 vol.47 No.11、2003年11月、614〜619頁）。このスクラッチの原因として、研磨加工中に、研磨対象物と研磨盤との加圧荷重によって微細なダイヤモンド砥粒がスズ研磨盤の中にクリープ現象で沈みこみ、比較的大きな粒径の砥粒が表面に残ることが挙げられる。
【０００５】
スズ研磨盤の表面硬度を大きくし、クリープ現象を小さくすることによって砥粒保持力を大きくすると、定盤を超寿命化できると考えられる。例えばスズにアンチモン及び／又はビスマスを添加した合金は、純スズより大きな硬度を有することが知られている。合金の伸び及びクリープの特性を調べるために、図４に示すように、純スズ又はSn-6%Sb合金からなる試験片Sの一端側にストレインゲージGを設けて引っ張り試験機Mに設置した（図４(a) ）。試験片Sを１mm伸ばした時（図４(b) ）に示す荷重と、そのまま60秒保持した後（図４(c) ）に示す荷重とを測定した。60秒保持後の荷重を測定した後は、さらに１mmだけ試験片Sを伸ばして（図４(d) ）、同様の測定を行った。結果を図11に示す。
【０００６】
図11中、■及び●は試験片Sを所定の伸び量にした直後の荷重を示し、□及び○はその長さで60秒保持した後の荷重を示す。図11から、Sn-6%Sb合金を伸ばすために必要な荷重は、純スズのものより遥かに大きいことが分かる。しかし、60秒保持した後の荷重の減少は、Sn-6%Sb合金の方が純スズより大きい。すなわち、合金化したものは大きな強度は有するものの、クリープの度合いも大きい。したがって、合金化によって砥粒保持力が大きくなるとは言えない。また合金化により、スズ研磨盤の表面には複数の結晶が生じ、それぞれの結晶面の硬度及びエッチング性が異なるので、十分な表面平滑度を得難いという問題もある。
【０００７】
一方、純スズは耐クリープ性、すなわちクリープ現象によって砥粒の沈み込みが起こり難い性質を有しているものの、スズの特異な結晶性のため、鍛造加工を十分に施すことができないため硬度を上げることができず、また結晶粒の超微細化も起こり難い。またスズのような低融点の金属は、一般にガスを含み易いので冷却時に引巣を生じ易く、一方向凝固による結晶配向を生じ難い。そのため、鋳造品の研磨面を平滑にし難い。さらに急冷によって生じるアモルファス相（図７中、2θが10°付近のピーク）も、研磨面の平滑度を阻害する要因になる。したがって、純スズを鋳造したものも、固定砥粒研磨用として砥粒保持力と研磨面の平滑度を兼ね備えた材料とは言えない。
【０００８】
【非特許文献１】古澤賢司ら著、「複合材料の加工段差低減  第４報  固定砥粒定盤の長寿命化」、砥粒加工会誌 vol.47 No.11、2003年11月、614〜619頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って本発明の目的は、砥粒保持力と研磨面の平滑度を兼ね備えたスズ研磨盤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、研磨機のバックアップベースにスズ及び／又はスズ合金を直接メッキすることによって得られるメッキ層は、接着歪を有しない上、結晶方向が揃っているために、砥粒保持力にも優れていることを発見し、本発明に想到した。
【００１１】
すなわち、本発明のスズ研磨盤は、メッキ層を有し、前記メッキ層が硬さHv９〜24であることを特徴とする。
【００１２】
前記メッキ層の(101)/(200)面のX線回折強度比は、５以上であるのが好ましい。メッキ厚は１〜20 mmである好ましい。また研磨機バックアップベースに直接メッキされたものであるのが好ましく、電流密度２〜20 A/dm2でメッキされたものであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスズ研磨盤はメッキ法によって得られる。スズ及び／又はスズ合金からなるメッキ層は優れた結晶配向性、十分な硬度及び均一性を有し、クリープ現象は小さい。そのため、サブミクロンサイズのダイヤモンド粒子等の微細な砥粒を表面に埋め込んで砥粒固定型研磨盤として研磨に用いても、砥粒が埋まり込んでしまったり、欠落したりすることが起こり難い。したがって、磁気ヘッドのような異種材料からなるものも、歩留まり良く研磨することができる。さらに鋳造品と違って、接着工程を要することなく作製できるので、応力熱歪は無い。そのため厚さ５mmtになった時点で再生処理をする必要も無く、最後まで研磨盤として無駄なく使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[1] スズ研磨盤
スズ研磨盤は、スズ及び／又はスズ合金からなるメッキ層を有する。メッキによってスズ及び／又はスズ合金からなる層を形成することにより、鋳造品に見られるような引け巣を生じさせることなくスズ研磨盤を作製することができる。またメッキによって、優れた結晶配向性を有するスズ結晶を生成させることができるので、所望の硬さと耐クリープ性とを兼ね備え、砥粒保持力を有するスズ研磨盤を得ることができる。スズ合金の例としてはアンチモン、亜鉛、銀、銅、インジウム、ビスマス等の金属を含有するものが挙げられる。
【００１５】
メッキ層の硬さは、ビッカース硬度でHv９〜24である。硬さがHv９未満であると、研磨時に加工物と研磨盤との荷重によって砥粒が沈み込み易過ぎ、Hv24超であると、砥粒が研磨盤に強く固定されるためにスクラッチが起こり易過ぎ、研磨面の平滑度を得難過ぎる。メッキ層の(101)/(200)面のX線回折強度比は、５以上であるのが好ましい。５以上の(101)/(200)面のX線回折強度比を有するメッキ層の表面は、結晶配向性を有するので研磨面を十分に平滑にすることができ、磁気ヘッド等の研磨に好適である。
【００１６】
メッキ層の厚さは１〜20 mmtであるのが好ましい。厚さ１mmt未満であると、電流密度２〜20 A/dm2の高速メッキによって作製した場合には、得られるスズ結晶が十分な配向性を有していないので、メッキ層の平滑度が十分でない。20 mmt超であると、研磨盤の製作に時間がかかりすぎる上、重量が大き過ぎて輸送中に歪みを生じ易く、実用的でない。また重量が大き過ぎて、研磨機に装着し難過ぎる。
【００１７】
[2] スズ研磨盤の製造方法
図１に示すように、研磨バックアッププレート１に直接スズをメッキするのが好ましい。メッキ法により研磨バックアッププレート１に直接メッキ層２を設けると、接着を要しないので、熱による歪を有しないスズ研磨盤を作製可能である。直径300〜500 mm程度の研磨バックアッププレート１の場合、研磨バックアッププレート１よりd１〜30 mm程度内側の部分をメッキ層２の有効面とすることができる。
【００１８】
高速回転メッキ法によって、メッキ層２を形成するのが好ましい。高速回転メッキ法により0.1〜１μm／秒のメッキレートでスズ及び／又はスズ合金からなるメッキを形成することができる。メッキレートは0.2〜0.7μm／秒とするのが好ましい。バックアッププレート等の基材にスズをメッキすると、初めはスズの微粒子がまばらに基材に付着するが、メッキが進むにつれて結晶成長の淘汰が起こり、基材にほぼ垂直な方向に結晶が成長するようになる。従って、メッキ法により、良好な結晶配向性を有するスズ研磨盤を得ることができる。メッキ法によって得られるスズ研磨盤の(101)/(200)面のX線回折強度比は、0.5以上である。またメッキ厚１mm以上の部分は、５以上である。このような配向性を有するメッキ層２はHv９〜24の硬さを有し、優れた耐クリープ性を示す。バックアッププレートの材質は銅、アルミニウム、ステンレス及び鋳鉄であるのが好ましい。
【００１９】
スズ研磨盤を作製する際、通電休止時間を増やすと、メッキ層２中に取り込まれるガスが減少するので、生成する層の硬度が小さくなる。また電流密度を大きくすると、ガス取り込み量が増加するので、メッキ層２の硬度が大きくなり、伸びが減少する。従って、メッキの通電を休止する時間や電流密度を調整することによって、得られるメッキ層２の硬度をHv９〜24の範囲にすることができる。またメッキ層２を加熱処理することによっても、硬度を変化させることができる。例えば150℃で１時間メッキ層２を加熱することによって、20％程度硬度を下げられる場合がある。
【００２０】
図２に示すようにスズ研磨盤を回転させ、ダイヤモンドスラリー４をメッキ層２の表面に供給しながらリング５で擦る。このようにしてメッキ層２の表面にダイヤモンドスラリー４を埋め込むことにより、砥粒固定型研磨盤を得ることができる。高密度記録磁気ヘッドの研磨に用いるには、ダイヤモンドスラリー４は平均粒径10〜500 nmとするのが好ましい。砥粒固定型研磨盤により、磁気ヘッド等の異種材料からなるものでも、歩留まり良く研磨することができる。
【実施例】
【００２１】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２２】
実施例１〜５
(1) スズ研磨盤の作製
次に示すメッキ条件
メッキ浴        硫酸第一スズ             55質量部
硫酸                     100質量部
クレゾールスルホン酸     50質量部
βナフトール             １質量部
ゼラチン                 ２質量部
光沢剤
電流密度       ：15 A
基板回転       ：60 rpm
で、厚さ１mmt、２mmt、３mmt、４mmt及び５mmt（実施例１〜５）になるように、バックアッププレートに純スズをメッキし、メッキ層２を有するスズ研磨盤を得た。
【００２３】
(2) 結晶配向性
工程(1) で得られたスズ研磨盤のメッキ層２表面のX線回折測定を次に示す条件
装置         ：フィリップス製  X線回折装置PW-1700
Cuターゲット ：45 kV  40 mA
受光スリット ：0.1 mm
照射幅       ：10 mm
試料幅       ：10 mm
で行った。実施例１〜５のX線結晶配向性比を図３に示した。図６は、実施例３のX線回折チャートであり、図８は微分干渉顕微鏡写真である。
【００２４】
比較例１
鋳造スズ研磨盤（比較例１、純スズ）の結晶配向性を測定した。結果を図３に併せて示す。図７は比較例１のX線回折チャートであり、図９は微分干渉顕微鏡写真である。実施例３は、鋳造品である比較例１より良好な結晶配向性を有する上、研磨面が一様で凹凸が少なかった。
【００２５】
(3) ビッカース硬度
実施例１及び３、並びに比較例１の研磨面に荷重をかけ、それぞれの研磨面の硬度をビッカース硬度計によって測定した。各サンプルの５ヶ所ずつで測定し、平均をとったものを各回の測定値とし、表１に示した。なお比較例１に200 gの荷重をかけたところ、クリープが大き過ぎて硬度を測定することができなかった。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
(4) 引っ張り強度
実施例３の引っ張り強度を次のように測定した。バックプレート１からメッキ層２を剥離し、ダンベル型の試験片Sにして、図４(a) に示すように引っ張り試験機Mに設置した。図４(b) に示すように、試験片Sを0.2 mmだけ伸ばした時に、試験片Sの一端側に設けたストレインゲージGが示す荷重と、そのまま60秒保持した後（図４(c) ）に示す荷重とを、伸び量0.2 mm毎に測定した。例えば試験片Sを0.2 mmだけ伸ばしたとき、荷重は約50 kgfであり、そのまま60秒保持したところ約38 kgfとなっていた。0.2 mmで60秒保持した後は、伸ばす量を0.4 mmにし、同様に荷重を測定した。伸ばした直後に測定した荷重を図５に◆で示し、60秒保持した後の荷重を◇で示す。メッキ層に起こるクリープ現象は、鋳造品（図11参照）に比べて非常に小さかった。
【００２８】
実施例６及び比較例２
バックアッププレートにSn-5%Sbになるようにメッキを施すことにより、スズ研磨盤を作製した。メッキ厚さは、３mmtとした。またSn-5%Sbの鋳造品を比較例２とした。
【００２９】
図２に示すように、実施例６及び比較例２の研磨面にダイヤモンドスラリー４を供給しながらリング５で擦り、実施例６及び比較例２の研磨面に、ダイヤモンドスラリー４を埋め込んだ。ダイヤモンドスラリーの埋め込みの条件等を下記に示す。
ラップ研磨機   ：岡本工作機械製  
回転数         ：20 rpm
ダイヤモンドスラリー ：超分散ダイヤモンド（ビジョン開発株式会社製、中心粒                            子サイズ100 nm）                      
【００３０】
得られた砥粒固定スズ研磨盤を用いて、磁気ヘッド用のアルミナ−チタニア焼成体を20分間研磨した。研磨の前後で実施例６及び比較例２の重量を測定したところ、比較例２の磨耗量は実施例６の５〜７倍であった。研磨試験によって、本発明のスズ研磨盤が優れた耐摩耗性を有することが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のスズ研磨盤の一例を示す側面図である。
【図２】スズ研磨盤に砥粒を埋め込む装置を示す斜視図である。
【図３】実施例１〜５及び比較例１のX線結晶配向性比を示すグラフである。
【図４】引っ張り試験の測定工程を示す概略図であり、(a) は引っ張り試験機に設置した試験片を示し、(b) は１mmだけ引っ張った試験片を示し、(c) は１mm引っ張った状態で60秒保持した試験片を示し、(d) はさらに１mm引っ張った試験片を示す。
【図５】スズ研磨盤を所定の量だけ伸ばすのに必要な荷重、及び伸ばした状態で60秒間保持した後の荷重を示すグラフである。
【図６】実施例３のX線回折チャートである。
【図７】比較例１のX線回折チャートである。
【図８】実施例３の微分干渉顕微鏡写真である。
【図９】比較例１の微分干渉顕微鏡写真である。
【図１０】鋳造スズ研磨盤を示す断面図である。
【図１１】鋳造スズ研磨盤を所定の量だけ伸ばすのに必要な荷重、及び伸ばした状態で60秒間保持した後の荷重を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・研磨バックアッププレート
２・・・スズ研磨盤
３・・・鋳造スズ円盤
30・・・有機接着剤
31・・・ベース
４・・・ダイヤモンドスラリー
５・・・リング
S・・・試験片
G・・・ストレインゲージ
M・・・引っ張り試験機
【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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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図８】
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【図９】
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