炭化ケイ素砥石のしくみ

炭化ケイ素砥石は、金属や非金属のような引張強度の低い材料を研削するのに理想的な選択肢ですが、ガラス、プラスチック、中密度繊維板を簡単に切断するカミソリのように鋭い砥粒のため、酸化アルミニウム砥石よりも制御が難しい場合があります。

硬度

モース硬度9.5の炭化ケイ素は、一般的な砥粒の中で最も硬いもののひとつで、鋭いエッジと砕けやすい性質から、硬い素材のサンディングや研磨に理想的な選択肢です。寿命が長く、リサイクル可能なため、この材料はチタン、ステンレス鋼、装甲アルミニウムなどの金属には特に効果的ですが、ガラスや大理石のようなデリケートな表面を扱う場合は苦労することがあります。

酸化アルミニウムやcBNなどの他の砥粒は、切削性能や寿命がそれほど長くはありません。破壊靭性がないため、ジルコニアは焼き入れ鋼のような硬い材料を研削する場合に優れた選択肢となります。また、耐久性に優れているため、アルミニウム、鉄、軟質青銅材料を扱う場合に最適な選択肢となります。各ホイールの仕様の最初の文字は、通常、どの砥粒タイプを含んでいるかを示しています：Aは酸化アルミニウムのような酸化砥粒、BはcBN、Cは炭化ケイ素、Zはジルコニア砥粒を示します。

グリット

グリットサイズとは、結合している個々の砥粒のサイズと結合強度のことで、粒子が大きいと粒度が大きくなるため、軟質材料の粗研削に適している一方、粒子が小さいと切れ味が良くなり、切断速度が速くなる傾向があります。接着結合は、これらの粒子を砥石内にしっかりと保持します。ビトリファイド結合またはレジノイド結合は、研削砥石で一般的に採用されています。

ソルゲルαアルミナ砥粒は、アルミナを含むコーナー保持ボンドがその砥粒と反応し、アルミナを酸化させ、砥石構造の過度の収縮につながるため、歴史的にアルミナコーティング砥石での使用が困難であった。本明細書で開示する新しいアルミナフリーボンドは、機械的強度と形状損失に対する抵抗力が改善され、ケンタッキーボール粘土No.6、ネフェリンセナイトまたはフリントのようなアルミナを含む従来のボンド材料と比較して、金属や硬質材料の研削が容易な方法を提供する。

ボンド

ボンドとは、砥石上の砥粒を結合する材料の強さのことで、特定の材料や用途に最適な砥石を作るために、さまざまな種類のボンドが使用される。

コランダムとしても知られる酸化アルミニウムは、鉄金属やセラミックのような非鉄材料の研削によく使われる結合砥粒です。さらに、この物質は超硬工具を研ぐ際にもよく見られます。

コランダムよりも硬くて脆い材料であるグリーン・シリコン・カーバイドは、超硬合金のような硬くて脆い材料だけでなく、超硬合金のような引張強度の低い非鉄金属を研削するためのビトリファイド・ボンド・ポイントやホイールによく採用されている。

研磨材は、特殊な研磨工程を経て目的の形状に成形され、樹脂またはビトリファイドボンドで結合されます。砥粒は、その砥粒と結合の強さ/硬さによって、硬質と軟質のどちらかに分類されます。一般的に、硬質グレードは硬い物質によく効き、軟質グレードは軟らかい物質に最もよく効きます。

多孔性

本発明のホイールの気孔率は、その性能に不可欠な要素であることは、エッチングされたシリコンウェーハに対する研削試験で証明されている通りである：200回のウェーハ研削サイクルにわたって安定したピーク法線力を維持しながら、工作物への熱的および機械的損傷を最小限に抑える。

従来のレジンボンドホイールとは対照的に、本発明ホイールは、比較的一定のピーク法線力で急激な上昇がなく、エッチングされたウェーハをバックグラインドして微細な仕上げ背景を得るために極めて良好な研削特性を示した。これらの結果とは対照的に、従来のレジンボンドホイールでは、ピーク法線力が許容できないほど急激に上昇し、使用不能となった。対照的に、同じ実験中、従来の比較砥石は、ピーク法線力の連続的で急激な上昇をもたらし、その加工物を使用不能にした。逆に、同じ実験中、比較中、従来の比較砥石は、ピーク法線力の連続的で急激な上昇を示し、最終的に使用不能にした。対照的に、同じ実験中、発明砥石は、低く、一貫したピーク法線力の上昇を有しながら、微細な仕上げバックグラウンドを生成する非常に望ましい研削特性をもたらした。

この砥石は、60砥粒の炭化ケイ素グリーン砥粒と、ケンタッキーボール粘土No.6クレー、ネフェリン・シエネナイト、フリント、ガラスフリットなどの原材料で構成されています。最高焼成温度は1100℃を超えないのが理想的で、焼成中の炭化ケイ素砥粒の酸化を防ぎつつ、成分と優先的に反応する中空セラミック球体を使用して気孔容積を制御することができる。