(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ基若しくはＦｅ基金属基板の表面上に、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層を形成し、
前記金属層は、最内層をＮｉ、最外層をＣｒ若しくはＣｒ基合金、この最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とし、
前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱して、
最も低融点な前記金属材料のみを先ず溶融させ、前記金属材料の溶融による侵食作用により少なくとも前記最外層を溶融させて、
前記最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けしてなることを特徴とする単層メタルボンド砥石。
【請求項２】
前記金属層の最外層をなすＣｒ若しくはＣｒ基合金層の厚さを０．５μｍ以上１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の単層メタルボンド砥石。
【請求項３】
Ｎｉ基若しくはＦｅ基金属基板の表面上に、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層を形成し、
前記金属層は、最内層をＮｉ、最外層をＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金、最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とし、
前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱して、
最も低融点な前記金属材料のみを先ず溶融させ、前記金属材料の溶融による侵食作用により少なくとも前記最外層を溶融させて、
前記最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けしてなることを特徴とする単層メタルボンド砥石。
【請求項４】
前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層の厚さを３μｍ以上１５μｍ以下とすることを特徴とする請求項３に記載の単層メタルボンド砥石。
【請求項５】
前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層は、Ｔｉ粉をＮｉめっきで固定したものであることを特徴とする請求項３に記載の単層メタルボンド砥石。
【請求項６】
前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層は、水素化したＴｉ粉をＮｉめっきしたものであることを特徴とする請求項３に記載の単層メタルボンド砥石。
【請求項７】
前記金属材料は、Ｎｉ基合金、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料であることを特徴とする請求項１又は３に記載の単層メタルボンド砥石。
【請求項８】
前記金属材料は、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金から選択した少なくとも１種以上の材料であることを特徴とする請求項１又は３に記載の単層メタルボンド砥石。
【請求項９】
前記金属層の最内層を構成するＮｉの厚さを１０μｍ以上とすることを特徴とする請求項１又は３に記載の単層メタルボンド砥石。
【請求項１０】
前記金属層はめっきにより前記金属基板の表面上に設けられてなることを特徴とする請求項１又は３に記載の単層メタルボンド砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばダイヤモンド砥粒を単層状に固着してなる単層メタルボンド砥石に係り、特に、金属基板上にダイヤモンド砥粒を鑞付けして保持する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば金属基板の表面上に設けられた金属結合相に、ダイヤモンド砥粒を分散配置してなるメタルボンド砥石として、金属鑞材によってダイヤモンド砥粒を金属基板に固着して、ダイヤモンド砥粒を物理的かつ化学的に保持するメタルボンド砥石が知られている。
このようなメタルボンド砥石においてダイヤモンド砥粒を鑞付けする際に、例えば金属鑞材として金属粉末を用いて、金属基板上で金属粉末を加熱して、溶融した金属粉末とダイヤモンド砥粒との間にぬれ反応を発生させて加熱鑞接させる方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例によるメタルボンド砥石の製造方法において、金属基板上に単層状にダイヤモンド砥粒を配置させて、単層型のメタルボンド砥石を製造する場合には、次に示す条件を満たすことが求められる。
（１）金属基板上にダイヤモンド砥粒を固着した際に、金属結合相の表面上から各ダイヤモンド砥粒を適度に突出させること。
（２）固着後のダイヤモンド砥粒を金属基板上に重ならないように、かつ、均一に分布させること。
（３）固着後のダイヤモンド砥粒の周辺部には砥粒の脱落原因を残存させないこと。
【０００４】
しかしながら、従来の単層メタルボンド砥石には、以下に示すような問題点が存在した。
（イ）金属粉末及び金属基板を加熱溶融する際に、例えばダイヤモンド砥粒及び金属粉末を押圧して加圧する場合、ダイヤモンド砥粒の外径が金属粉末層の厚さよりも大きすぎると、金属粉末が充分に加圧されず、ダイヤモンド砥粒と金属粉末との間に圧密状態を形成することができなくなり、ダイヤモンド砥粒と金属結合相の鑞接部分の接続強度が低下する。
（ロ）一方、ダイヤモンド砥粒の外径が金属粉末層の厚さよりも小さすぎると、いわばダイヤモンド砥粒全体を金属粉末中に埋設するように配置すると、金属結合相でダイヤモンド砥粒を固着した後に、ダイヤモンド砥粒を金属結合相の表面上から突出させるために金属結合相の一部を除去するという煩雑かつ困難な処理が必要になる。
【０００５】
（ハ）また、金属粉末及び金属基板を加熱溶融した際は、金属基板上に生じた金属結合相は厚さ方向に全て融解状態となっているので、ダイヤモンド砥粒は融解状態にある金属粉末層の中を金属基板上で移動し易い状況下にある。そのため、金属結合相でダイヤモンド砥粒を固着した後、金属粉末が均等に分布せず、金属粉末が密に分布する領域と疎に分布する領域が発生する傾向が強かった。つまり、ダイヤモンド砥粒の位置決めが難しく、仮固定が困難な状況にあった。このダイヤモンド砥粒の不均一な分布は、メタルボンド砥石を用いて研削加工する際に加工むら等を発生させる要因の一つとなるため、ダイヤモンド砥粒の均一分布化が求められていた。
【０００６】
（ニ）さらには、単層メタルボンド砥石の場合、固着されたダイヤモンド砥粒の周辺部の金属結合相には、微細な割れ、いわゆるクラックが発生しやすい状況にあった。この鑞付けに伴い発生するクラックは、金属結合相に残存する内部応力や、液相が固化する際の収縮、金属結合相の厚みが不均一であること、融液がダイヤモンド砥粒の上にものってしまい金属結合相がダイヤモンド砥粒を被服したこと等に起因して発生すると考えられている。このクラックは、メタルボンド砥石を用いて研削加工する際にダイヤモンド砥粒の脱落等を誘発し、脱落した砥粒は被加工物に対してダメージを与える要因の一つとなるため、ダイヤモンド砥粒の周辺部にクラックの無いメタルボンド砥石の開発が期待されている。従来、このクラック発生は金属結合相の厚さを大きく設定することで抑制する手法が用いられていたが、上述した構成からなる単層メタルボンド砥石では、金属結合相の厚さが極めて薄いためクラックの発生を防ぐ方法は見出されておらず、使用時の長期安定性に課題が残されていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、単層状に分散配置されたダイヤモンド砥粒を金属結合相により固着してなるメタルボンド砥石において、ダイヤモンド砥粒の保持力を向上させることの可能な単層メタルボンド砥石を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の単層メタルボンド砥石は、Ｎｉ基若しくはＦｅ基金属基板の表面上に、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層を形成し、前記金属層は、最内層をＮｉ、最外層をＣｒ若しくはＣｒ基合金、この最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とし、前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱して、最も低融点な前記金属材料のみを先ず溶融させ、前記金属材料の溶融による侵食作用により少なくとも前記最外層を溶融させて、前記最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けしてなることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の単層メタルボンド砥石によれば、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層は、最内層をＮｉと、最外層をＣｒ若しくはＣｒ基合金と、この最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とから構成されている。
前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱することで、先ず、多層構造からなる金属層のうち、Ｎｉより低い融点をもつ金属材料を溶融させあるいは金属材料と隣り合う金属層の界面に金属元素の相互拡散を発生させ、この相互拡散の進行過程で拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、中間層の上に設けた厚みが薄いＣｒ若しくはＣｒ基合金からなる最外層を溶融させて、最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
【００１０】
或いは、金属層３０の最内層をなすＮｉより低融点の、例えばＮｉ−Ｐ合金よりなる中間層が設けられている場合には、中間層間での金属元素の相互拡散の有無には関係なく、このＮｉ−Ｐ合金よりなる金属層、つまり中間層の中で最も低融点な金属層のみを融解させて、生成した融液により中間層における上層又は下層の金属層を侵食したり、これらの金属層との間に相対的に速い拡散速度での相互拡散を発生させて、侵食による合金部分や拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させて、中間層の上に設けた厚みが薄いＣｒ若しくはＣｒ基合金からなる最外層を溶融させて、最終的には中間層と最外層のみ溶融させて、中間層と最外層からなる溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
その際、金属層の最外層をなすＣｒ若しくはＣｒ基合金の厚みは、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。Ｃｒ若しくはＣｒ基合金の厚みが、０．５μｍより薄いと溶融金属に含まれるＣｒ量が少なくてダイヤモンドとの反応性が不足するという不具合があり、１０μｍより厚いと厚膜のＣｒ層を形成するのに時間がかかって不経済という問題が発生するからである。
【００１１】
上述した構成とするによって、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒は、最内層をなすＮｉによりダイヤモンド砥粒の下部は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層と最外層によって主にダイヤモンド砥粒の周囲は鑞付けがなされる。
したがって、本発明に係る単層メタルボンド砥石によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に均一にダイヤモンド砥粒を仮固定して配置しさえすれば、鑞付けした後でもダイヤモンド砥粒の位置は移動することがないので、金属基板上に所望の密度でダイヤモンド砥粒を設けることが可能となる。
そして、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだ際には、所定量の液相が確保できた時点で冷却して全体を固化させても良いし、溶融金属と金属基板との間で晶出する固相を拡大させて全体を固化させても良いので、例えば金属基板を過剰に溶融させてしまう等により過剰の融液を発生させることなく、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を所望の値に調整することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の本発明の単層メタルボンド砥石は、Ｎｉ基若しくはＦｅ基金属基板の表面上に、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層を形成し、前記金属層は、最内層をＮｉ、最外層をＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金、最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とし、前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱して、最も低融点な前記金属材料のみを溶融させ、前記金属材料の溶融による侵食作用により少なくとも前記最外層を溶融させて、前記最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けしてなることを特徴としている。
【００１３】
上記構成の単層メタルボンド砥石によれば、少なくとも３層以上の多層構造からなる金属層は、最内層をＮｉと、最外層をＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金と、この最内層と最外層との間に位置する中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とから構成されている。
前記金属基板及び前記金属層を、Ｎｉの融点よりは低く、前記金属材料の融点よりは高い温度で加熱することで、先ず、多層構造からなる金属層のうち、Ｎｉより低い融点をもつ金属材料を溶融させあるいは金属材料と隣り合う金属層の界面に金属元素の相互拡散を発生させ、この相互拡散の進行過程で拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、中間層の上に設けた厚みが薄いＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金からなる最外層を溶融させて、最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
具体的に説明すると、金属層の最内層をなすＮｉより低融点の、例えばＮｉ−Ｐ合金よりなる中間層が設けられている場合には、中間層間での金属元素の相互拡散の有無には関係なく、このＮｉ−Ｐ合金よりなる金属層、つまり中間層の中で最も低融点な金属層のみを融解させて、生成した融液により中間層における上層又は下層の金属層を侵食したり、これらの金属層との間に相対的に速い拡散速度での相互拡散を発生させて、侵食による合金部分や拡散層に共晶組成の液相を生成する。そして、この液相に近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させて、中間層の上に設けた厚みが薄いＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金からなる最外層を溶融させて、最終的には最外層を含む溶融金属によりダイヤモンド砥粒を鑞付けする。
【００１４】
その際、金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金の厚みは、３μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。Ｎｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ基合金の厚みが、３μｍより薄いと最終溶融に含まれるＴｉの割合が低く溶融金属とダイヤモンドとの反応性が不足するという不具合があり、１５μｍより厚いとそれに見合う接合力向上が無く表面が粗れるという問題が発生するからである。
上記構成からなる単層メタルボンド砥石では、前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層はＴｉ粉をＮｉめっきで共析したものが好適に用いられる。Ｔｉ粉をＮｉめっきで共析した場合は、ダイヤモンド砥粒の刃先となる上部をＴｉが被覆することがないので、ダイヤモンド砥粒の研削能力の低下が防止できる。
また、前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層は、水素化したＴｉ粉をＮｉめっきしたものを用いても構わない。水素化したＴｉ粉をＮｉめっきした最外層は、金属層の酸化を防止することができる。
【００１５】
上記構成からなる単層メタルボンド砥石では、金属層の中間層を構成する金属材料として、Ｎｉ基合金、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料が好適に用いられる。これらの金属材料は、適当な組成を選択することにより、金属層の最内層をなすＮｉに比べて低融点となる。このような金属材料の具体例としては、Ｎｉ−Ｐ合金（共晶点８８０℃）
、Ａｕ（融点１０６４℃）、Ａｕ−Ｎｉ合金（共晶点９５０℃）、Ｃｕ（融点１０８３℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金（共晶点８８０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金（８５０℃）などが挙げられる。ここで、括弧内の数字は融点あるいは共晶点を表す。
中でも、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金は、Ｃを含むダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で溶融させることができることから、ダイヤモンド砥粒の研削能力を劣化させずにダイヤモンド砥粒を鑞付けすることが可能となるのでより好ましい。
【００１６】
また、請求項１及び３に記載の本発明の単層メタルボンド砥石において、金属層の最内層をなすＮｉは、溶融した中間層による侵食の影響を受けても所定厚みの残存を確保するため適度に厚みをもたせるが、その厚さとしては１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上がより好ましい。
さらに、上記構成からなる単層メタルボンド砥石は、前記金属層がめっきにより前記金属基板の表面上に設けられてなることを特徴としている。金属基板上にめっきにより金属層を形成すると、金属層をなす中間層と最外層との界面に金属結合状態を形成することができ、この界面に共晶組成の液相を発生させ易くすることができるので、ダイヤモンド砥粒を鑞付けする作業を容易にすることが可能となる。
また、上記構成からなる単層メタルボンド砥石は、ウェットプロセスであるめっきだけで作製できるので、めっきに比べて高価な設備を要する蒸着やスパッタ等のいわゆるドライプロセスを用いたり、あるいは混在させる必要が無いことから、比較的安価なプロセスで製造できる利点も有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る単層メタルボンド磁石について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る単層メタルボンド磁石１０の要部側断面図である。
本実施の形態による単層メタルボンド砥石１０は、例えばＦｅ基金属基板１１と、このＦｅ基金属基板１１上に形成された砥粒層１２とを備えて構成されており、砥粒層１２は、例えばダイヤモンド砥粒からなるダイヤモンド砥粒２１と、第一金属結合相２２と、第二金属結晶相２３とを備えて構成されている。
Ｆｅ基金属基板１１の表面上には、例えばＮｉからなる第一金属結合相２２と、Ｎｉ、Ｐ及びＣｒからなる共晶組成の第二金属結合相２３とが順次積層して設けられており、例えばダイヤモンド砥粒からなるダイヤモンド砥粒２１は上層にあたる第二金属結合相２３の表面上から突出するように配置されている。ここで、ダイヤモンド砥粒２１は単層状に配置されており、砥粒層１２の厚さ方向には１個のダイヤモンド砥粒２１が配置されている。
上述した構成とするによって、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、殆ど溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層と最外層からなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒の周囲は鑞付けがなされる。
【００１８】
したがって、本発明に係る単層メタルボンド砥石１０によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に均一にダイヤモンド砥粒２１を仮固定して配置しさえすれば、鑞付けした後でもダイヤモンド砥粒２１の位置は移動することがないので、金属基板１１上に所望の密度や分布でダイヤモンド砥粒２１を設けることが可能となる。
つまり、本発明に係る単層メタルボンド砥石１０におけるダイヤモンド砥粒２１は、次に述べる３つの表面状態を備えている。ダイヤモンド砥粒２１の下部表面は、第一金属結合相２２によって物理的に保持されている。ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面は、ダイヤモンド砥粒２１のＣと第二金属結合相２３のＣｒが化学的に結合しており、ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面は第二金属結合相２３によって物理的に保持されていると共に、第二金属結合相２３と化学的に固着している。そして、ダイヤモンド砥粒２１の上部表面は、第二金属結合相２３から露出している。
【００１９】
この露出部の量を制御するためには、ダイヤモンド砥粒２１を埋め込んだ際に、所定量の液相が確保できた時点で冷却して全体を固化させても良いし、溶融金属と第一金属結合相２２との間で晶出する固相を拡大させて全体を固化させても構わない。例えば第一金属結合相２２を過剰に溶融させてしまう等により過剰の融液を発生させることなく、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を所望の値に調整することができる。
本実施の形態による単層メタルボンド砥石１０は上記構成を備えており、次に、このメタルボンド砥石１０の製造方法について説明する。図２は単層メタルボンド砥石１０の製造工程を示す図であり、図３は単層メタルボンド砥石１０の製造工程を示すブロック図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、Ｆｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１の表面上に、金属層を構成する最内層としてＮｉめっき層３１と、中間層として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２と、最外層として例えばＣｒめっき層３３とを、順番に積層して形成する。これにより、Ｆｅ基金属基板１１とＮｉめっき層３１との界面、Ｎｉめっき層３１とＮｉ−Ｐめっき層３２との界面、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｒめっき層３３との界面に金属結合状態が形成される（ステップＳ１）。
【００２０】
次に、例えば不活性ガス雰囲気中で、Ｎｉめっき層３１の融点以下かつＮｉ−Ｐめっき層３２の融点以上、例えばＮｉめっき層３１の融点（１４５０℃）よりは低く、Ｎｉ−Ｐめっき層３２の共晶点（８８０℃）から所定温度（例えば５０℃程度）だけ高い温度（例えば、約９３０℃）で加熱して、Ｎｉ−Ｐめっき層３２のみ溶融させる（ステップＳ２）。
なお、加熱温度が１２００℃を越えると、ダイヤモンド砥粒２１の炭化又は酸化が激しくなるという問題が生じる。
次に、溶融したＮｉ−Ｐめっき層３２の融液により、Ｃｒめっき層３３を侵食して合金化をする。或いは、拡散速度の増加した融液とＣｒめっき層３３との間の金属元素の相互拡散を進行させて、これらの過程で加熱温度よりも低い共晶点を有する所定の共晶組成（例えば、Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｐ−１４ｗｔ％Ｃｒ）を生成する（ステップＳ３）。
【００２１】
すると、この共晶組成（例えば、Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｐ−１４ｗｔ％Ｃｒ）の液相が生成されて、この液相が近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、最終的に２つのめっき層、すなわち中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と最外層をなすＣｒめっき層３３を溶融させる（ステップＳ４）。
その際、Ｎｉめっき層３１を厚く（例えば、膜厚５０μｍ）、Ｃｒめっき層３３を薄く（例えば、膜厚５μｍ）設けることにより、Ｎｉ−Ｐめっき層３２はその下方に位置するＮｉめっき層３１を殆ど溶融させること無く、その上方に位置するＣｒめっき層３３を積極的に溶融させる。
そして、ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面上を液相でぬらし、ダイヤモンド砥粒２１の表面と液相の界面でぬれ反応を進行させて、ダイヤモンド砥粒２１のＣと液相に含まれるＣｒとを化学的に結合する。
そして、所定量の液相が確保できた時点で、Ｆｅ基金属基板１１、第一金属結合相２２及び第二金属結合相２３を冷却することで、溶融状態の金属の液相を固化させるか、或いは第一金属結合相２２をなすＮｉめっき層３１と溶融金属との間で、金属元素濃度を均一化させて、固相を晶出させることで溶融状態の金属の液相を固化して、Ｆｅ基金属基板１１上へのダイヤモンド砥粒２１の鑞付けを完了する（ステップＳ５）。
【００２２】
上述したように、本実施形態の実施例による単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部表面は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と、溶融した最外層をなすＣｒめっき層３３とからなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒２１の中間部表面は鑞付けがなされる
。
したがって、本実施形態の実施例に係る単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、Ｎｉからなる第一金属結合相２２やＦｅ基金属基板１１を過剰に溶融させる等によって過剰の融液を発生させること無く、ダイヤモンド砥粒２１の下部は第一金属結合相２２により、ダイヤモンド砥粒２１の中間部は第二金属結合相２３によりそれぞれ固着され、ダイヤモンド砥粒２１の上部は露出した形態とすることができ、第二金属結合相２３の厚みを所定厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
【００２３】
換言すれば、本実施例に係る単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と最外層をなすＣｒめっき層３３との間において、金属元素の相互拡散が発生して拡散層が形成されているか否かに関わらず、より早いペースで、低融点金属であるＮｉ−Ｐめっき層３２を溶融して、この融液により液相を拡大することができ、例えばＮｉめっき層３１を過剰に溶融させることなく、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とその上に位置するＣｒめっき層３３とを合計した厚みを所定の厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
しかも、３元共晶、４元共晶、・・・と、共晶組成を構成する各純成分の数を増大させることで、共晶点をさらに低下させることができる。これは、加熱温度を低下させてダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージを低減させることに寄与する。
その結果、図２（ｂ）に示すように、Ｆｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１の表面上に、金属層を構成する最内層としてＮｉめっき層３１と、中間層として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２と、最外層として例えばＣｒめっき層３３とを、順番に積層形成してなり、埋め込み量が制御されたダイヤモンド砥粒２１がＦｅ基金属基板１１上へ鑞付けされた形態の単層メタルボンド砥石が安定して得られる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、第二金属結合相２３をなす中間層はＮｉより低い融点をもつ金属材料として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２からなるとしたが、これに限定されず、他のＮｉ基合金や、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料としても構わない。
具体的には、Ｎｉ−Ｐ合金（共晶点８８０℃）以外に、Ａｕ（融点１０６４℃）、Ａｕ−Ｎｉ合金（共晶点９５０℃）、Ｃｕ（融点１０８３℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金（共晶点８８０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金（８５０℃）などが挙げられる。中でも、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金は、Ｃを含むダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で融解させることができるので、ダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージを低減させることができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、第二金属結合相２３をなす中間層はＮｉより低い融点をもつ金属材料として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２からなる単層の場合を用いて説明したが、中間層を複数層化しても良いことは言うまでもない。その際は、上述した理由からＮｉ基合金や、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金が好ましい。
さらに、本実施の形態においては、金属基板としてＦｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１を用いた一例を示した。この場合、Ｆｅは、例えば硝酸や過酸化水素酸等の酸化性環境や、例えば硫酸等の中性環境での耐食性に優れており、単層メタルボンド砥石１０の寿命の延命化に資することが可能である。ただし、金属基板はＦｅ基金属基板１１に限定されものではなく、Ｆｅ基金属基板１１の代わりにＮｉ基金属基板を用いても構わない。
【００２６】
また、本実施形態においては、真空雰囲気中で所定の温度に加熱するとしたが、これに限定されず、例えば不活性ガス雰囲気中で加熱しても良い。
なお、本実施形態では、最外層をＣｒ又はＣｒ基合金としたが、この上に更にＣｒ又はＣｒ基合金の酸化防止を目的として、例えばＡｕ又はＡｕ基合金を備える構成としても、上述した本発明に係る作用・効果は変わるものではない。例えば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２、最外層をなすＣｒめっき層３３、最外層のさらに外側にＡｕ又はＡｕ基合金として例えば不図示のＡｕめっき層を設け、これら３層から第二金属結合相２３を形成しても構わない。
【００２７】
以下に、本発明の第２の実施形態に係る単層メタルボンド砥石４０の製造方法について添付図面を参照しながら説明する。図４は単層メタルボンド砥石４０の製造工程を示す図であり、図５は単層メタルボンド砥石４０の製造工程を示すブロック図である。
第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は次の２つである。
（１）金属層をなす中間層を単層から２層に変更した。
具体的には、上述した第１の実施形態で中間層に用いたＮｉ−Ｐめっき層３２（図２）を、本変形例ではＮｉ−Ｐめっき層３２／Ｃｕめっき層３５の２層（図４）に代えた。
（２）金属層をなす最外層をＣｒ若しくはＣｒ基合金からＮｉ−Ｔｉ若しくはＮｉ−Ｔｉ合金に変更した。
具体的は、上述した第１の実施形態で最外層に用いたＣｒめっき層３３（図２）を、第２の実施形態ではＮｉ−Ｔｉめっき層３６（図４）に代えた。
他の点は、上述した第１の実施形態と同様とした。
【００２８】
先ず、図４（ａ）に示すように、Ｆｅ基金属基板１１の表面上に、金属層の最内層としてＮｉめっき層３１を形成し、次に、中間層としてＮｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５を順に積層して形成し、最後に、最外層としてＮｉ−Ｔｉめっき層３６を形成する。その際、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６としては、Ｔｉ粉をＮｉめっきで固定した、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきを用いた。
これにより、Ｆｅ基金属基板１１とＮｉ−Ｐめっき層３２との界面、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５との界面、及び、Ｃｕめっき層３５とＮｉ−Ｔｉめっき層３６との界面に、金属結合状態が形成される（ステップＳ１１）。
その結果、図４（ｂ）に示すように、Ｆｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）１１の表面上に、金属層を構成する最内層としてＮｉめっき層３１と、中間層として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５と、最外層として例えばＮｉ−Ｔｉめっき層３６とを、順番に積層形成してなり、埋め込み量が制御されたダイヤモンド砥粒２１がＦｅ基金属基板１１上へ鑞付けされた形態の単層メタルボンド砥石が安定して得られる。
【００２９】
なお、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６のＴｉは、ダイヤモンド砥粒２１に含まれるＣと化学的に結合すると共に、共晶組成の液相を生じさせる際の共晶温度を低減させ、ダイヤモンド砥粒２１に対する液相のぬれ性を向上させる。
また、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５は、多層の金属層中で相対的に低融点である。最大加熱温度１２００℃以下、好ましくは１１００℃以下での加熱に対して、溶融させることができると共に、例えばＮｉ−ＰやＮｉ−Ｐ−Ｃｕ、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｔｉ等の共晶組成の液相を相対的に低い共晶点（例えば、Ｎｉ−Ｐでは８８０℃、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕでは７８０℃、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｔｉでは８５０℃）にて発生させ、ダイヤモンド砥粒２１に対する液相のぬれ性を向上させる。
【００３０】
ここで、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３４及びＣｕめっき層３５と最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６からなる部分の厚さ、すなわち第二金属結晶相２３の厚さは、特に限定されないが、例えばダイヤモンド砥粒２１の粒径の２０〜７０％に設定されている。粒径の２０％よりも小さいとダイヤモンド砥粒２１の保持力が不足し、粒径の７０％よりも大きいと第二金属結晶相２３の表面上からダイヤモンド砥粒２１の突出量が小さくなりすぎる。
次に、例えば真空雰囲気中で、Ｎｉめっき層３１の融点以下かつＮｉ−Ｐめっき層３２の融点以上、例えばＮｉめっき層３１の融点（１４５０℃）よりは低く、Ｎｉ−Ｐめっき層３２の共晶点（８８０℃）から所定温度（例えば５０℃程度）だけ高い温度（例えば、約９３０℃）で加熱して、先ず、Ｎｉ−Ｐめっき層３２のみ溶融させる（ステップＳ１２）。
なお、加熱温度が１２００℃を越えると、ダイヤモンド砥粒２１の炭化又は酸化が激しくなるという問題が生じる。
【００３１】
次に、溶融したＮｉ−Ｐめっき層３２の融液により、Ｃｕめっき層３５を侵食して合金化をする。或いは、拡散速度の増加した融液と、Ｃｕめっき層３５との間の金属元素の相互拡散を進行させて、これらの過程で加熱温度よりも低い融点を有するＮｉ−Ｃｕ−Ｐの三元組成を生成する（ステップＳ１３）。
すると、このＮｉ−Ｃｕ−Ｐの三元組成の液相が生成されて、この液相が近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させて、２つの中間層すなわちＮｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５を溶融させる（ステップＳ１４）。
その際、Ｎｉめっき層３１を厚く（例えば、膜厚７０μｍ）、Ｃｕめっき層３３を薄く（例えば、膜厚２０μｍ）設けることにより、Ｎｉ−Ｐめっき層３２はその下方に位置するＮｉめっき層３１を殆ど溶融させること無く、その上方に位置するＣｕめっき層３５を積極的に溶融させる。
【００３２】
次に、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５とを溶融させてなる融液により、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６を侵食して合金化をする。或いは、拡散速度の増加した融液と、Ｎｉ−Ｔｉめっき層３６との間の金属元素の相互拡散を進行させて、これらの過程で加熱温度よりも低い融点を有する組成を生成する（ステップＳ１５）。
すると、この組成の液相が生成されて、この液相が近傍の金属元素を取り込むようにして液相幅を拡大させ、最終的に３つのめっき層、すなわち中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５と、最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６とを溶融させる（ステップＳ１６）。
【００３３】
その際、Ｎｉめっき層３１に比べてＮｉ−Ｔｉめっき層３６を薄く（例えば、膜厚１０μｍ）設けることにより、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５とを溶融させてなる融液はその下方に位置するＮｉめっき層３１を殆ど溶融させること無く、その上方に位置するＮｉ−Ｔｉめっき層３６を積極的に溶融させる。
そして、ダイヤモンド砥粒２１の中間部表面上を液相でぬらし、ダイヤモンド砥粒２１の表面と液相の界面でぬれ反応を進行させて、ダイヤモンド砥粒２１のＣと液相に含まれるＴｉとを化学的に結合する。
【００３４】
最後に、所定量の液相が確保できた時点で、Ｆｅ基金属基板１１、第一金属結合相層２２及び第二金属結合相２３を冷却することで、溶融状態の金属の液相を固化させるか、或いは第一金属結合相２２をなすＮｉめっき層３１と溶融金属との間で金属元素濃度を均一化させて、固相を晶出させることで溶融状態の金属の液相を固化して、Ｆｅ基金属基板１１上へのダイヤモンド砥粒２１の鑞付けを完了する（ステップＳ１７）。
上述したように、本実施の形態による単層メタルボンド砥石１０の製造方法によれば、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部表面は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５と、溶融した最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６とからなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒の中間部表面は鑞付けがなされる。
【００３５】
したがって、第２の実施形態に係る単層メタルボンド砥石４０の製造方法によれば、Ｎｉからなる第一金属結合相２２やＦｅ基金属基板１１を過剰に溶融させる等によって過剰の融液を発生させること無く、ダイヤモンド砥粒２１の下部は第一金属結合相２２により、ダイヤモンド砥粒２１の中間部は第二金属結合相２３によりそれぞれ固着され、ダイヤモンド砥粒２１の上部は突出した形態とすることができ、第二金属結合相２３の厚みを所定厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
つまり、第２の実施形態による単層メタルボンド砥石４０も、前述した第１の実施形態に係る単層メタルボンド砥石１０と同様に、仮固定の際に所望の密度や分布で金属基板上にダイヤモンド砥粒を配置しさえすれば、仮固定の状態でダイヤモンド砥粒を鑞付けすることができる。これは、研削加工の均一化をもたらすとともに、研削工程の安定性の向上に貢献する。
【００３６】
換言すれば、第２の実施形態に係る単層メタルボンド砥石４０の製造方法によれば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２とＣｕめっき層３５と最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６との間において、金属元素の相互拡散が発生して拡散層が形成されているか否かに関わらず、より早いペースで、低融点金属であるＮｉ−Ｐめっき層３２を溶融して、この融液により液相を拡大することによって、Ｎｉ−Ｐめっき層３２の上に位置するＣｕめっき層３５及びＮｉ−Ｔｉめっき層３６を液相化することができる。これにより、例えばＮｉ−Ｐめっき層３２の下に位置するＮｉめっき層３１を過剰に溶融させることなく、Ｎｉ−Ｐめっき層３２とその上に位置するＣｕめっき層３５とＮｉ−Ｔｉめっき層３６を合計した厚みを所定の厚さに設定することでダイヤモンド砥粒２１の埋め込み量を制御することができる。
【００３７】
しかも、最終的に第二金属結合相２３となる液相によりダイヤモンド砥粒２１をぬらすことで、液相とダイヤモンド砥粒２１との界面に化学的な結合状態を形成することができ、第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒２１を物理的に保持することに加えて、ダイヤモンド砥粒２１を金属基板１１に化学的に固着することで、ダイヤモンド砥粒２１の脱落等を抑制することができる。
その際、第二金属結合相２３の下に位置する第一金属結合相２２は殆ど液相化しないので、鑞付け前に、多層構造からなる金属層３０の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層をなすＮｉからなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部は仮固定された状態を維持できる。そして、最下層をなすＮｉめっき層３１で仮固定状態を保たれたダイヤモンド砥粒２１は、溶融して液相化した中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２と最外層をなすＣｒめっき層３３によってダイヤモンド砥粒２１の中間部が鑞付けされ、ダイヤモンド砥粒２１の最上部は突出した形態とすることが可能となる。
図４（ｂ）の構成によれば、金属層の最外層にＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層として、Ｔｉ粉をＮｉめっきしたもの、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきを用いたことにより、ダイヤモンド砥粒２１の刃先となる上部をＴｉが被服することがないので、ダイヤモンド砥粒２１の研削能力の低下を抑制することもできる。
【００３８】
したがって、本実施形態の変形例に係る単層メタルボンド砥石４０も、仮固定の際に所望の密度や分布で金属基板上にダイヤモンド砥粒を配置しさえすれば、仮固定の状態でダイヤモンド砥粒を鑞付けすることができる。これは、研削加工の均一化をもたらすとともに、研削工程の安定性の向上に寄与する。
上述した変形例では４元共晶の場合を例にとって説明したが、５元共晶、６元共晶、・・・と、共晶組成を構成する各純成分の数を増大させることで、共晶点をさらに低下させることができる。これは、より一層低い加熱温度でも鑞付けが可能なことを示唆していることから、本変形例によればダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージを著しく改善できる。
【００３９】
なお、第２の実施形態においては、第二金属結合相２３をなす中間層はＮｉより低い融点をもつ金属材料として例えばＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５からなるとしたが、これに限定されず、他のＮｉ基合金や、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料としても構わない。
具体的には、Ｎｉ−Ｐ合金（共晶点８８０℃）とＣｕ（融点１０８３℃）以外に、Ａｕ（融点１０６４℃）、Ａｕ−Ｎｉ合金（共晶点９５０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金（共晶点８８０℃）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金（８５０℃）などが挙げられる。中でも、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金は、Ｃを含むダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で融解させることができるので、ダイヤモンド砥粒２１の熱によるダメージの低減に寄与する。
【００４０】
また、第２の実施形態では、前記金属層の最外層を構成するＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層の一例としてＮｉ−Ｔｉめっき層３６を用い、具体的はＴｉ粉をＮｉめっきで固定した、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきを用いた場合について詳述したが、このＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきに代えて、水素化したＴｉ粉をＮｉめっきしたものを用いても構わない。この水素化したＴｉ粉をＮｉめっきを最外層とした場合は、金属層の酸化を防止することができる。
なお、第２の実施形態では、金属基板としてＦｅ基金属基板（例えばステンレス鋼等）を用いた場合について詳述したが、これに限定されるものではなく、Ｆｅ基金属基板に代えてＮｉ基金属基板を用いても構わない。
また、第２の実施形態では、最外層をＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金としたが、この上に更にＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金の酸化防止を目的として、例えばＡｕ又はＡｕ基合金を備える構成としても、上述した本発明に係る作用・効果は変わるものではない。例えば、中間層をなすＮｉ−Ｐめっき層３２及びＣｕめっき層３５、最外層をなすＮｉ−Ｔｉめっき層３６、最外層のさらに外側にＡｕ又はＡｕ基合金として例えば不図示のＡｕめっき層を設け、これら４層から第二金属結合相２３を形成しても構わない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の単層メタルボンド砥石によれば、金属基板と金属層との間、又は多層の金属層同士の間に、金属元素の相互拡散が発生しているか否かに関わりなく、先ず、金属層をなす中間層の中で最も低融点の金属層を溶融させることで中間層を溶融させて、次に、金属層をなす最内層は溶融させずに、金属層をなす中間層とＣｒ又はＣｒ基合金からなる最外層と界面に共晶組成の液相を発生させて、この液相の液相幅を制御することで過剰の融液を発生させずに、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を調整することができる。
【００４２】
また、請求項３に記載の本発明の単層メタルボンド砥石によれば、金属基板と金属層との間、又は多層の金属層同士の間に、金属元素の相互拡散が発生しているか否かに関わりなく、先ず、金属層をなす中間層の中で最も低融点の金属層を溶融させることで中間層を溶融させて、次に、金属層をなす最内層は溶融させずに、金属層をなす中間層とＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金からなる最外層と界面に共晶組成の液相を発生させて、この液相の液相幅を制御することで過剰の融液を発生させずに、ダイヤモンド砥粒の埋め込み量を調整することができる。
【００４３】
上記いずれの構成、すなわち請求項１又は請求項３の構成により、鑞付け前に、多層構造からなる金属層の上に仮固定して配置されたダイヤモンド砥粒２１は、溶融しない金属層の最内層からなる第一金属結合相２２によりダイヤモンド砥粒の下部表面は仮固定された状態を保ちつつ、溶融した中間層と最外層からなる第二金属結合相２３によってダイヤモンド砥粒の中間部表面は鑞付けがなされる。
したがって、ダイヤモンド砥粒はその下部が物理的に保持され、その中間部が物理的に保持されることに加えて、化学的に固着されるので、ダイヤモンド砥粒の保持力を向上させて、研削加工時におけるダイヤモンド砥粒の脱落等を抑制することができる。
【００４４】
また、上記いずれの構成の単層メタルボンド砥石は、ダイヤモンド砥粒の中間部が鑞付けされる際に、ダイヤモンド砥粒の下部は物理的に保持されているので、液相によるダイヤモンド砥粒の移動は抑制される。したがって、ダイヤモンド砥粒は、鑞付け前に金属基板上に配置された位置が殆ど変わらないので、鑞付け後に所望の突出量としたダイヤモンド砥粒は、所望の密度や分布で金属基板上に配置することができる。すなわち、本発明に係る単層メタルボンド砥石は、ダイヤモンド砥粒の面内分布の均一化が図れるので、金属基板上に鑞付けされたダイヤモンド砥粒の不均一分布などに起因した研削能力のばらつきや不安性などを解消することができる。ゆえに、この均一な研削処理は、長期安定性に優れた研削装置あるいはプロセスの提供をもたらす。
【００４５】
上記請求項１の構成において、金属層の最外層をなすＣｒ若しくはＣｒ基合金層の厚さを０．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲に設定することにより、溶融金属とダイヤモンド砥粒とを反応させ、凝固後に両者の間で強固な化学結合の形成が可能となる。
また上記請求項３の構成において、金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層の厚さを３μｍ以上１５μｍ以下の範囲に設定することにより、溶融金属とダイヤモンド砥粒とを反応させ、凝固後に両者の間で強固な化学結合の形成が可能となる。
上記請求項３の構成において金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層としては、Ｔｉ粉をＮｉで共析めっきしたもの、いわゆるＮｉ−Ｔｉパウダー分散めっきが好適に用いられる。このＴｉ粉をＮｉめっきしたものは、ダイヤモンド砥粒の刃先となる上部をＴｉが被服することがないので、ダイヤモンド砥粒の研削能力の低下を抑制することができる。
【００４６】
また、上記請求項３の構成において金属層の最外層をなすＮｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金層としては、水素化したＴｉ粉をＮｉめっきしたもの、いわゆる水素化チタン、チタンハイハライドと呼ばれるものを用いても良い。この水素化したＴｉ粉をＮｉめっきに含まれるＴｉは、ダイヤモンド砥粒２１のＣと化学的に結合する機能の他に、金属層の酸化を防止する機能も併せて備えることができる。
上記いずれの構成、すなわち請求項１又は請求項３の構成による単層メタルボンド砥石では、金属層の中間層のうち少なくとも一層をＮｉより低い融点をもつ金属材料とするが、その金属材料としては、Ｎｉ基合金、Ａｕ又はＡｕ基合金、Ｃｕ又はＣｕ基合金から選択した少なくとも１種以上の材料で用いられる。これらの金属材料は、適当な組成を選択することにより、金属層の最内層をなすＮｉに比べて低融点となるので、これらの金属材料からなる中間層が溶融する温度で加熱しても、最内層が殆ど溶融しない状況を作り出すことができる。
中でも、前記金属材料を、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金、又はＣｕ−Ｎｉ−Ｐ−Ｔｉ合金から選択した少なくとも１種以上の材料とした場合は、ダイヤモンド砥粒のグラファイト化や酸化が始まると言われている９００℃を下回る温度で溶融させることができることから、ダイヤモンド砥粒の研削能力を劣化させずにダイヤモンド砥粒を鑞付けできるのでより好ましい。
【００４７】
また、上記いずれの構成、すなわち請求項１又は請求項３の構成による単層メタルボンド砥石においても、前記金属層の最内層を構成するＮｉの厚さは、中間層が溶融した後、最内層は殆ど溶融されずに最外層が積極的に溶融される状況とするためには、１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上がより好ましい。
さらに、上記構成からなる単層メタルボンド砥石は、前記金属層がめっきにより前記金属基板の表面上に設けられてなることを特徴としている。これにより、金属層をなす中間層と最外層との界面に金属結合状態を形成することができ、この界面に共晶組成の液相を発生させ易くすることができるので、ダイヤモンド砥粒を鑞付け作業が容易となる。また、めっきに比べて高価な設備を要する蒸着やスパッタ等のいわゆるドライプロセスが不要なことから、比較的安価に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る単層メタルボンド砥石の要部側断面図である。
【図２】  本発明の第１実施形態に係る単層メタルボンド砥石の製造工程を示す図である。
【図３】  図２に示す単層メタルボンド砥石の製造工程を示すブロック図である。
【図４】  本発明の第２実施形態に係る単層メタルボンド砥石の製造工程を示す図である。
【図５】  図４に示す単層メタルボンド砥石の製造工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、４０  メタルボンド砥石、
１１  Ｎｉ基又はＦｅ基金属基板、
１２  砥粒層、
２１  ダイヤモンド砥粒、
２２  第一金属結合相、
２３  第二金属結合相、
３０  金属層、
３１  Ｎｉめっき層、
３２  Ｎｉ−Ｐめっき層（Ｎｉ基合金）、
３３  Ｃｒめっき層（Ｃｒ又はＣｒ基合金）、
３５  Ｃｕめっき層（Ｃｕ又はＣｕ基合金）、
３６  Ｎｉ−Ｔｉめっき層（Ｎｉ−Ｔｉ又はＮｉ−Ｔｉ合金）。
【図１】
0004341173.tif 000002
【図２】
0004341173.tif 000003
【図３】
0004341173.tif 000004
【図４】
0004341173.tif 000005
【図５】
0004341173.tif 000006