树脂结合剂超硬磨粒砂轮及其制造方法技术

本发明专利技术目的在于提供一种基体金属和超硬磨粒层的接合强度高的树脂结合剂超硬磨粒砂轮及其制造方法。在基体金属（３）上接合超硬磨粒层（１）而形成的树脂结合剂超硬磨粒砂轮，是将基体金属（３）和超硬磨粒层（１）在它们的临界面上介由铜层进行接合的超硬磨粒砂轮，铜层是利用喷镀处理而形成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在基体金属和磨粒层间具有牢固接合力的。
技术介绍
在树脂结合剂超硬磨粒砂轮中，作为基体和磨粒层的接合方法，以前一直采用使原料粉末与铜制基体金属密接且在金属模内部压缩成形的方法作为制造方法的一种手法。作为采用该方法的理由，认为这种制造方法中树脂和铜的接合强度比较高、且粘接强度的稳定性也高。特别是聚酰亚胺树脂和铜的接合强度明显高，主要应用于半导体基板的制造。聚酰亚胺树脂和铜的接合机构，按照一般说法是利用粘固效果和分子间力，不过，特别是作为聚酰亚胺树脂和铜牢固接合的理由，最近发现是基于金属和聚酰亚胺树脂间的化学反应。另外，一般来说，金属表面很难维持彻底的清洁表面，只要不在真空中等特殊的环境内进行处理，就会在金属表面形成羟基等。与铁系材料等相比，铜尽管氧化速度慢，但是在表面存在羟基方面是同样的。在作为树脂结合剂超硬磨粒砂轮的结合材料而使用的聚酰亚胺树脂中，也有一部分完全结束了氨化反应的在市场上销售，不过，多数是没有完全进行氨化反应的状态而含有前驱体。认为前驱体中存在羧基，它与金属表面的羟基结合从而产生接合力。所以，认为使用铜制的基体金属，在金属模内将以聚酰亚胺树脂作为结合材料的磨粒层的原料粉末相互密接且进行加热压缩成形，则能够达到非常牢固的接合。不过，由于铜的屈服点低，因而发生在压缩成形工序中铜制的基体金属变形的问题。如果基体金属发生变形，那么后面工序的形状精加工就会困难，从而，不可避免地限制了可制造的形状。另外，即使变形恢复到很小，但是由于铜为延展性材料，因而除去加工也是非常困难的，不是一种高效的制造方法。而且，铜的热膨胀系数为16×10-6/K～18×10-6/K，高于铁和钢的10×10-6/K～12×10-6/K，磨粒层的热膨胀系数为10×10-6/K以下，低于铁和钢。从而，当加热成形后进行冷却之际，在粘接层作为残留应力产生拉伸应力，特别是基体金属为铜时残余应力比采用铁和钢的情况下高。残余应力变高会成为造成粘接强度下降的要因之一。另一方面，目前已经提出在刚性高的铁系材料的基体金属上实施镀铜的方法。根据该方法，与采用铜的基体金属同样，能够在铜和磨粒层树脂之间获得高的接合力。(例如，参照特开平5-293763号公报(专利文献1))另外，由于基体金属的屈服点高，因而既不会产生变形，消除加工也容易。从而，砂轮的基体金属形状和砂轮大小的制约，与铜制基体金属的情况相比非常少。作为能够在基体金属中使用高屈服点材料的方法，除了上述以外，还提出一种方法是在金属的基体金属上厚厚地喷镀铜等软质金属，形成多孔质的应力缓和层，制造金属结合剂砂轮。为了利用喷镀获得多孔质层，必须维持喷射的各个原料粒子只是表面熔融、内部没有熔融的状态。能够满足上述要求的是粉末火焰喷镀法。(例如，参照特开平2-256466号公报(专利文献2))如上所述，在树脂结合剂超硬磨粒砂轮中，作为在铁系材料等屈服点比较高的金属制基体金属和磨粒层的界面中夹杂铜层而使其牢固接合的方法，考虑的是通过镀敷形成铜层的方法。不过，采用镀敷的方法，在没有凹凸的平整面上能够获得均匀的铜层，而当用于加工的磨具面为具有凸部和凹部的形状时，镀敷厚度发生不均匀的可能性高，膜厚很难控制。另一方面，在金属结合剂砂轮中，考虑的是利用粉末火焰喷镀法形成的方法，不过，将喷镀适用于树脂结合剂砂轮的专利技术，讫今为止还不存在。而且，粉末火焰喷镀法，在获得厚的多孔质层时有优势，不过，即便是采用机器手精密地控制喷嘴位置及角度，也很难以均匀厚度获得薄层，从而，无法实现提高树脂结合剂砂轮中基体金属和磨粒层的接合强度的目的。专利文献1特开平5-293763号公报专利文献2特开平2-256466号公报对于铜层而言，若过厚则接合部的强度依赖于铜的破坏强度，导致接合强度下降。为此必须控制厚度，以使不会产生厚度超出必要的部位。可是，如果在形成的铜层的厚度上产生不均匀，那么，若以最大厚度为基准设定铜层的形成条件，则不仅产生厚度非常薄的部位，而且还存在产生没有形成铜层的部位的危险。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题在于，使作为基体金属和磨粒层的接合强度的关键的铜层厚度相同，提高基体金属和磨粒层的接合强度。本专利技术的树脂结合剂超硬磨粒砂轮的第一特征在于，在基体金属的表面设置利用喷镀处理形成的金属薄膜，在金属薄膜的表面接合超硬磨粒层，这种树脂结合剂超硬磨粒砂轮，金属薄膜为铜。如此形成的铜层的表面粗糙度不依赖于基体金属的表面粗糙度，表面粗糙度达到1μmRa以上。而且，通过适当设定条件，能够形成均匀厚度且相同表面粗糙度的薄膜。本专利技术在利用喷镀形成铜层这一点上与专利文献1提出的方法不同。另外，本案是关于树脂结合剂砂轮的专利技术，铜层的功能和接合机构均与专利文献2关于金属结合剂的技术完全不同。第2特征在于，采用电弧喷镀，设定基体金属的转速为20/min以上、600/min以内，喷嘴的进给速度为300mm/min以上、1000mm/min以内，喷镀距离为80mm以上、150mm以下，金属丝进给速度为0.8m/min以上、2.4mm以内，金属丝直径为1.0mm以上、1.6mm以下，金属丝间的电压为30V以上、50V以下，电流为40A以上、80A以下。铜层的组织相比于多孔质致密为好。为此，作为喷镀的方法，不采用粉末火焰喷镀法，而应采用电弧喷镀法。电弧喷镀法是在向金属面的涂装中也使用的方法，由于直到喷射的原料粒子内部都处于熔融，因此，能够获得膜组织致密、不会加厚膜厚、均匀的铜层。基体金属的转速为20/min以上、550/min以内更好，最好是在50/min以上、550/min以内。喷嘴的进给速度为350mm/min以上、1000mm/min以内更好，最好是在350mm/min以上、950mm/min以内。喷镀距离为90mm以上、150mm以下更好，最好是在90mm以上、140mm以下。金属丝进给速度为0.9m/min以上、2.4m/min以下更好，最好是在0.9m/min以上、2.2r/min以下。金属丝直径为1.1mm以上、1.6mm以下更好，最好是在1.1mm以上、1.5mm以下。金属丝间的电压为35V以上、50V以下更好。电流为40A以上、70A以下更好。第3特征在于，金属薄膜的厚度为5μm以上、1mm以内。这是用以获得作为接合部的强度的条件。若铜层的膜厚超过1mm，则由于铜的材料强度低，从而不仅存在接合部发生塑性变形使砂轮外周精度降低的危险，而且还存在铜层发生破坏、磨粒层剥离的危险。另一方面，若在5μm以下，则由于喷镀条件中无法彻底抑制的膜厚不均匀，存在产生没有喷镀的部位的危险。优选为5μm～550μm，更优选为10μm～100μm。第4特征在于，超硬磨粒层的结合材料为聚酰亚胺树脂。如果使用含有前驱体的聚酰亚胺树脂，则铜层无须为非氧化表面，不如利用喷镀形成氧化状态的铜层为好。不含前驱体时，在还原气氛中进行处理即可。第5特征在于，基体金属的材质为铁系材料、钛合金、硬铝。铁系材料和钛合金、硬铝屈服点高，能够在高压下成形磨粒层。从材料的屈服点和杨氏模量的观点而言，优选采用铁系材料、钛合金。另外，从喷镀的材料和基体金属的接合性的观点而言，采用铁系材料更好。但是，在对钛合金进行喷镀时，应预先在基体金属表面设置镍层，在镍表面上进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂结合剂超硬磨粒砂轮（１００），其在基体金属（３）的表面（３３）设有利用喷镀处理形成的金属薄膜（２），在所述金属薄膜（２）的表面（２１）接合了超硬磨粒层（１），该树脂结合剂超硬磨粒砂轮的特征在于，所述金属薄膜（２）为铜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村畅秀，山崎繁一，吉本昭典，福西利夫，
申请(专利权)人：联合材料公司，
类型：发明
国别省市：JP[]