(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削機用定盤の台板に接着して用いられるダイヤモンドペレットにおいて、
金属粉にダイヤモンド砥粒を分散させた原料を焼結したダイヤモンドペレット本体となる第一の層の前記台板への接着側に、ダイヤモンド砥粒を含有させないで前記金属粉を焼結した第二の層が一体的に焼結されており、前記第一の層及び第二の層が別々にコールドプレスによって成形され、その後前記第一の層と第二の層とが前記金属粉をベースとするペースト材を介して一体的に焼結されていることを特徴とするダイヤモンドペレット。
【請求項２】
請求項１において、気孔率が５〜１５％程度であることを特徴とするダイヤモンドペレット。
【請求項３】
請求項１又は２のダイヤモンドペレットを台板に接着したことを特徴とする研削機用定盤。
【請求項４】
金属粉にダイヤモンド砥粒を分散させた原料をコールドプレスして第一の圧粉体を成形する工程と、ダイヤモンド砥粒を含有させないで前記金属粉をコールドプレスして第二の圧粉体を成形する工程と、該第一の圧粉体と第二の圧粉体とを間に前記金属粉をベースとするペースト材を介在させて焼結する工程とを具備することを特徴とするダイヤモンドペレットの製造方法。
【請求項５】
請求項４において、前記ペースト材がリンを含む合金であることを特徴とするダイヤモンドペレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクのガラス基板、液晶ガラス基板などのガラス等を研削する研削機用定盤の台板に接着して用いられるダイヤモンドペレット及びその製造方法並びに研削機用定盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガラス、光学レンズ、各種の鋼、超硬合金、サファイヤ、セラミックス等の研削にダイヤモンド砥粒を金属粉末に分散させ焼結したメタルボンド砥石が使用されており、所定の形状に成形したダイヤモンドペレットが普及している。このダイヤモンドペレットは研削機用定盤の台板へエポキシ樹脂系の接着剤により直接接着して使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ダイヤモンドペレットを台板に接着する際には、台板に接着剤を塗布しダイヤモンドペレットに圧着して接着するため、図５に示すように、接着剤が１ｍｍ前後の厚さでダイヤモンドペレット周辺へはみ出して肉盛り状態となる。
【０００４】
この研削機用定盤を用いると、研削加工においてダイヤモンドペレットが摩耗していくが、ダイヤモンドペレットの接着剤に覆われていない部分のみが使用可能であり、接着剤に覆われた部分のダイヤモンドペレットについては使用することができず、ダイヤモンドが無駄になるという問題がある。また、接着剤層を削ってダイヤモンドペレットを研削に使用する場合もあったが、定盤の取り外しと取り付けに手間がかかり、また接着力を低下させるという問題がある。なお、この場合も全ては使えない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、有効に使用でき、ダイヤモンドを無駄にしないダイヤモンドペレット及びその製造方法並びに研削機用定盤を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、研削機用定盤の台板に接着して用いられるダイヤモンドペレットにおいて、金属粉にダイヤモンド砥粒を分散させた原料を焼結したダイヤモンドペレット本体となる第一の層の前記台板への接着側に、ダイヤモンド砥粒を含有させないで前記金属粉を焼結した第二の層が一体的に焼結されており、前記第一の層及び第二の層が別々にコールドプレスによって成形され、その後前記第一の層と第二の層とが前記金属粉をベースとするペースト材を介して一体的に焼結されていることを特徴とするダイヤモンドペレットにある。
【０００７】
かかる第１の態様では、ダイヤモンドペレットがダイヤモンド砥粒を含有しない第二の層を台板への接着側に有するため、ダイヤモンド砥粒を分散させた第一の層を最後まで研削に使い切ることができる。また、第一の層及び第二の層が別々にコールドプレスによって成形されているため、第一の層と第二の層との境界が明確になり研削する際にダイヤモンドペレット本体が無駄にならない。さらに、第一の層と第二の層とが同じ金属粉をベースとするペースト材を介して一体的に焼結されているため、第一の層と第二の層が充分な結合強度で接合され、均一な寸法のダイヤモンドペレットとなる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、気孔率が５〜１５％程度であることを特徴とするダイヤモンドペレットにある。
【００１３】
かかる第２の態様では、気孔率が５〜１５％程度と高いため、好適に研削できるダイヤモンドペレットを提供できる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様のダイヤモンドペレットを台板に接着したことを特徴とする研削機用定盤にある。
【００１５】
かかる第３の態様では、ダイヤモンドペレットがダイヤモンド砥粒を含有しない第二の層を台板への接着側に有するため、ダイヤモンド砥粒を分散させた第一の層を最後まで研削に使い切ることができる研削機用定盤を提供できる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、金属粉にダイヤモンド砥粒を分散させた原料をコールドプレスして第一の圧粉体を成形する工程と、ダイヤモンド砥粒を含有させないで前記金属粉をコールドプレスして第二の圧粉体を成形する工程と、該第一の圧粉体と第二の圧粉体とを間に前記金属粉をベースとするペースト材を介在させて焼結する工程とを具備することを特徴とするダイヤモンドペレットの製造方法にある。
【００１７】
かかる第４の態様では、第一の圧粉体及び第二の圧粉体を別々に成形後ペースト材を介在させて焼結しているため、第一の層と第二の層の境界が明確で且つ充分に接合されたダイヤモンドペレットとなる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記ペースト材がリンを含む合金であることを特徴とするダイヤモンドペレットの製造方法にある。
【００１９】
かかる第５の態様では、ペースト材に低融点であるリンを含むため、別々にコールドプレスされた第一の圧粉体及び第二の圧粉体が焼結工程で充分な結合強度で接合される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２１】
本発明のダイヤモンドペレット１３は、図１に示すように、ダイヤモンド砥粒を分散させた金属粉を焼結したダイヤモンドペレット本体となる第一の層１１と、ダイヤモンド砥粒を含有しない金属粉を焼結した第二の層１２からなる。
【００２２】
本発明で用いる金属粉は、メタルボンド砥石の結合材として用いられるものであればよく特に限定されないが、好適にはニッケル系の合金を用いればよい。
【００２３】
また、ダイヤモンド砥粒は一般のダイヤモンドペレットで用いられているものでよく、特に限定されない。また、ダイヤモンド砥粒と金属粉末からなる砥石片であってもよい。含有量も特に限定されず、一般にダイヤモンドペレットに用いられる含有量であればよい。
【００２４】
ダイヤモンドペレットの形状は特に限定されず、円柱、リング状円柱、三角柱、四角柱等様々な形状を挙げることができる。
【００２５】
ダイヤモンドペレットの大きさも特に限定されず、被研削物や研削機に合わせればよく、特に限定されない。なお、第二の層の厚さは、台板に接着する際の接着剤の厚さと同程度、例えば１〜２ｍｍ程度とすると、研削機用定盤の台板に接着して使用したときに、ダイヤモンドを含む第一の層を研削に使い切ることができ且つ第二の層は最低限必要な厚さになっているため無駄がない。また、後述する作業性の面からこれ以上厚くしてもよいが、できるだけ無駄を省くのが好ましい。
【００２６】
本発明のダイヤモンドペレットの成形方法は特に限定されず、ホットプレス法でもコールドプレスでも成形することができる。
【００２７】
ホットプレス法では、型に二層の原料を順次又は同時に充填して圧縮加熱により成形する。一方、コールドプレスでは、二層の原料を順次又は同時に型に充填し、圧縮して圧粉体を成形後焼結する方法と、それぞれ別々に圧縮成形した第一の圧粉体及び第二の圧粉体を、ペースト材を介在させ密着させてから焼結する方法とがある。
【００２８】
両者を比較すると、ホットプレス法よりも大量に生産することができるという利点を有するため、コールドプレスによるほうが好ましい。また、コールドプレスでは加熱しないで圧粉体を成形しその後焼結するため、ダイヤモンドペレットの気孔率がホットプレス法よりも高く、５〜１５％、例えば１０％前後とすることができる。ホットプレス法で成形した場合は、結合材の種類にもよるが、例えばＣｏ粉−Ｓｎ粉系のものでは、ダイヤモンドペレットの気孔率は２〜３％と低いため、保持力、強度は高いが、目詰まりしやすく切れ味はコールドプレスによる方法よりも悪くなる。
【００２９】
また、コールドプレスの中でも、図２に示すように、第一の圧粉体２１及び第二の圧粉体２２を別々に成形する方が好ましい。
【００３０】
この方法では、ダイヤモンド砥粒を有する第一の圧粉体２１とダイヤモンド砥粒を有しない第二の圧粉体２２を別々に成形するため、両者の境界面を明確にすることができ、ダイヤモンドを含有する層を最後まで無駄なく使用できる高品質のダイヤモンドペレット１３を得ることができる。
【００３１】
コールドプレスで圧粉体を成形する場合の圧力は、ダイヤモンドペレットの容積やダイヤモンド砥粒の含有量等によって選定すればよく、例えば、３００〜４００ＭＰａ程度で行うと好適に圧粉体を成形することができる。また、各圧粉体は直径φ４〜φ１００ｍｍ、厚み０．５〜５０ｍｍ程度となるように成形する。
【００３２】
コールドプレスにより別々に成形された第一の圧粉体２１及び第二の圧粉体２２は、各圧粉体を構成する金属粉をベースとするペースト材を介して接合される。
【００３３】
ペースト材は、各圧粉体と同じ金属及びリン等低融点のものの単一粉の混合粉又は合金粉末をバインダーに添加混練りしたものである。このバインダーとしては、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が挙げられる。
【００３４】
このペースト材を第一の圧粉体２１、第二の圧粉体２２の何れか又は両方に塗布する。塗布するペースト材の厚さは特に限定されないが、０．１〜０．２ｍｍ程度に薄く塗布することが好ましい。その後二つの圧粉体を重ね合わせ互いに面接触させた状態において焼結すると、二つの層が一体的に焼結された本発明のダイヤモンドペレット１３となる。
【００３５】
このように二つの圧粉体をペースト材を介在させて焼結すると、ペースト材中のリン等の低融点のものが焼結工程で溶融しているため、二つの層は両者を接着したものと異なり、一体的なものと同等な充分な強度で接合されている。この際、二つの圧粉体を単に接触させて焼結すればよく、荷重等をかけ圧着する必要はないので作業性の面でも問題がない。
【００３６】
ここで、各圧粉体及びペースト材の金属が同じではない場合は、それぞれの金属の性質が異なるため焼結する際に寸法がずれ、ダイヤモンドペレットの大きさを均一にするのが困難になるが、本発明においては同じ材質の金属を使用しているため、上述のような問題が起こらず均一な寸法のダイヤモンドペレットを得ることができる。
【００３７】
焼結条件は特に限定されないが、例えば、温度は６００〜９００℃で２時間程度行うことが好ましい。
【００３８】
この方法では、二層が明確で且つ高強度に接合されており、また、製造作業性も良好である。なお、エポキシ系接着剤等を用いて各圧粉体を接着した場合は、充分な結合強度が得られない。
【００３９】
上述したように、二層の原料を順次又は同時に型に充填した後コールドプレスして圧粉体を成形し、その後焼結する方法では、ダイヤモンド砥粒を含有する層とダイヤモンド砥粒を含有しない層の境界面の品質は二つの圧粉体を別々に成形する方法に比較して劣る。但し、製造コストが低くなるというメリットがあるため、研削の用途によっては、この二層の原料を充填した後コールドプレスで同時に成形し、その後焼結する方法も有用である。
【００４０】
また、上述したようにホットプレス法によっても成形することができるが、この場合も、二つの層を同時に成形するので境界面の品質がよくないダイヤモンドペレットとなる。さらに、ホットプレス法ではバッチ処理なのでダイヤモンドペレット一つ一つの製造に手間がかかり、生産性がコールドプレスより劣るという欠点がある。
【００４１】
本発明のダイヤモンドペレットは、ダイヤモンド砥粒を含有する第一の層とダイヤモンド砥粒を含有しない第二の層とが一体的に焼結されているため、充分な結合強度を有する二層構造となる。また、研削機用定盤の台板に接着して使用した場合に第二の層のみで台板に接着することができ、ダイヤモンド砥粒を含有する第一の層を全て研削に使用することができる。
【００４２】
本発明のダイヤモンド砥粒を分散させた金属粉を焼結したダイヤモンドペレット本体となる第一の層の台板への接着側に、ダイヤモンド砥粒を含有しない金属粉を焼結した第二の層が一体的に焼結されているダイヤモンドペレットを、研削機用定盤の台板に接着すると、好適な研削機用定盤となる。このように本発明のダイヤモンドペレットを台板に接着した研削機用定盤及びその製造方法について図３、４を参照して説明する。
【００４３】
なお、図３は本発明の一実施形態に係る研削機用定盤の一部断面図、図４は本発明の一実施形態に係る研削機用定盤の製造方法の一例を示す一部断面図である。
【００４４】
図３に示すように、研削機用定盤１０はダイヤモンド砥粒を分散させた金属粉を焼結したダイヤモンドペレット本体となる第一の層１１と、ダイヤモンド砥粒を含有しない金属粉を焼結した第二の層１２とを有する複数個のダイヤモンドペレット１３の第二の層１２が、接着剤１４により研削機用定盤１０の台板１５に接着されたものである。このとき接着剤１４は、ダイヤモンド砥粒を含有する第一の層１１まで達していないようにする。
【００４５】
台板１５に複数個のダイヤモンドペレット１３を接着するためには、図４に示すように、石定盤１６にダイヤモンドペレット１３を第二の層１２が上になるように複数個並べ、その上から接着剤１４を塗布した台板１５をのせる。この台板１５の荷重により台板１５にダイヤモンドペレット１３が圧着され、台板１５にダイヤモンドペレット１３を接着することができる。なお、このとき更に接着荷重を加えてもよい。
【００４６】
このダイヤモンドペレット１３を並べる石定盤１６として平面の精度がよい石定盤を用いると、台板１５からのダイヤモンドペレット１３の高さが均一で研削面が平らで充分な精度がある研削機用定盤１０となる。
【００４７】
ダイヤモンドペレット１３の台板１５への貼り付け位置は特に限定されないが、研削加工に伴うダイヤモンドペレットの摩耗が均等になるように接着することが好ましい。
【００４８】
接着剤１４としては、ダイヤモンドペレットを研削機用定盤の台板に接着するのに普通に用いられるものであれば特に限定されず、エポキシ系接着剤等公知のものを用いることができる。
【００４９】
（実施例１）
ニッケル合金からなる金属粉１００重量部と平均粒径９μｍのダイヤモンド粉５重量部を混合し、コールドプレスにより室温で圧力３５０ＭＰａの条件下、φ１６．５ｍｍ、厚み３ｍｍのダイヤモンド砥粒を含有する圧粉体を成形した。また、ダイヤモンド粉を混合しない以外は同様にして、φ１６．５ｍｍ、厚み１．５ｍｍのダイヤモンド砥粒を含有しない圧粉体も成形した。
【００５０】
また、上記圧粉体と同様の金属とリンの合金粉をバインダーであるポリビニルブチラール樹脂に添加混練りしたペースト材を作成した。
【００５１】
次に、このペースト材をダイヤモンド砥粒を含有する圧粉体の端面に０．１〜０．２ｍｍ程度塗布し、ダイヤモンド砥粒を含有しない圧粉体を重ね合わせ互いに面接触させた状態で、焼結炉に入れて温度８００℃、２時間の条件下で焼結して直径φ１５．３ｍｍ、厚み４．２ｍｍのダイヤモンドペレットを製造した。
【００５２】
得られたダイヤモンドペレットは、ダイヤモンド砥粒を含有する層及びダイヤモンド砥粒を含有しない層を有し、この二つの層が充分な結合強度で接合されていた。
【００５３】
（実施例２）
実施例１のダイヤモンドペレットを、ダイヤモンド砥粒を含有しない層が上になるように石定盤に複数個並べ、エポキシ系接着剤を塗布した３００ｋｇの研削機用定盤の台板を上からのせ、更に接着荷重を加えてダイヤモンドペレットを台板に接着した。
【００５４】
得られた研削機用定盤は、接着剤がダイヤモンドペレット側面にはみ出しているが、ダイヤモンドペレットがダイヤモンド砥粒を含有しない層を台板側に有するため、ダイヤモンド砥粒を含有する層には接着剤は達していなかった。この研削機用定盤を研削に使用すると、ダイヤモンド砥粒を含有する層を研削に最後まで使用することができた。また、ダイヤモンド砥粒を含有する層を最後まで使用してもエポキシ系接着剤に被研削体が触れることがないため、加工品質と安定加工は維持されていた。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ダイヤモンド砥粒を分散させた金属粉を焼結したダイヤモンドペレット本体となる第一の層の台板への接着側に、ダイヤモンド砥粒を含有しない金属粉を焼結した第二の層が一体的に焼結されているため、研削機用定盤の台板に接着して使用した場合にダイヤモンド砥粒を含有する層を全て研削に使用することができるという効果を有する。また、ダイヤモンド砥粒を含有する層と、ダイヤモンド砥粒を含有しない層とは一体的に焼結されて接合されているため、充分な結合強度を有し、研削機用定盤の台板に接着して使用したときに、当該二層がはがれることがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドペレットを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドペレットの製造方法の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる研削機用定盤の一部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる研削機用定盤の製造方法の一例を示す一部断面図である。
【図５】従来技術にかかる研削機用定盤の一部断面図である。
【符号の説明】
１０    研削機用定盤
１１    第一の層
１２    第二の層
１３    ダイヤモンドペレット
１４    接着剤
１５    台板
１６    石定盤
２１    第一の圧粉体
２２    第二の圧粉体
【図１】
0003965422.tif 000002
【図２】
0003965422.tif 000003
【図３】
0003965422.tif 000004
【図４】
0003965422.tif 000005
【図５】
0003965422.tif 000006