CN114206807A - 包覆超磨粒、磨粒以及磨轮 - Google Patents

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Abstract

包覆超磨粒具备：磨粒主体部，其由立方晶氮化硼构成；以及包覆膜，其将磨粒主体部的表面的至少一部分覆盖，磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下，包覆膜包含一种以上的化合物，该化合物由选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝以及硅组成的群组中的至少一种元素和选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种元素构成。

Description

包覆超磨粒、磨粒以及磨轮
技术领域
本公开涉及包覆超磨粒、磨粒以及磨轮。本申请主张基于作为2019年8月6日申请的日本专利申请的日本特愿2019-144242号的优先权。该日本专利申请所记载的全部记载内容通过参照而引用于本说明书。
背景技术
作为用于精密加工的工具，已知有专利文献1(日本特开2002-137168号公报)的超磨粒工具(磨轮)。该超磨粒工具具备圆板状的基板和形成于基板的外周部的磨粒层。磨粒层包含超磨粒(主要是立方晶氮化硼磨粒)和结合材料，该结合材料将超磨粒彼此结合，并且将超磨粒固接于基板的外周部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-137168号公报
发明内容
本公开的包覆超磨粒具备：
磨粒主体部，其由立方晶氮化硼构成；以及
包覆膜，其将所述磨粒主体部的表面的至少一部分覆盖，
所述磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下，
所述包覆膜包含一种以上的化合物，所述化合物由选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝以及硅组成的群组中的至少一种元素和选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种元素构成。
本公开的磨粒由立方晶氮化硼构成，位错密度为9×1014/m2以下。
本公开的磨轮具备：
圆板状的基板；以及
超磨粒层，其将所述基板的至少外周面覆盖，
所述超磨粒层具有上述的包覆超磨粒以及上述的磨粒中的一者或两者。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的包覆超磨粒的概略的剖视图。
图2是将图1所示的包覆超磨粒的由虚线圆包围的区域放大表示的剖视图。
图3是表示第三实施方式所涉及的磨轮的概略的立体图。
图4是表示以包含(IV)-(IV)线的面将图3所示的磨轮切断后的状态的剖视图。
图5是将图4所示的磨轮的由虚线圆包围的区域放大表示的剖视图。
具体实施方式
[本公开所要解决的问题]
在专利文献1的磨粒层中所含的超磨粒中，超磨粒本身(磨粒主体部)为裸磨粒。在磨削加工时与被切削材料接触的磨粒层部分局部地暴露于高温。因此，在使用专利文献1的工具进行磨削加工的情况下，立方晶氮化硼磨粒与被切削材料成分(主要是铁族元素)反应，存在被切削材料向磨粒层的附着、磨粒层的化学磨损加剧、工具的磨削比降低的倾向。
因此，本公开的目的在于提供一种在用于工具的情况下，该工具能够具有较高的磨削比的包覆超磨粒、磨粒以及磨削比较高的磨轮。
[本公开的效果]
根据本公开，能够提供在用于工具的情况下，该工具能够具有较高的磨削比的包覆超磨粒、磨粒以及磨削比较高的磨轮。
[本公开的实施方式的说明]
首先，列举本公开的实施方式进行说明。
(1)本公开的一个实施方式所涉及的包覆超磨粒具备：
磨粒主体部，其由立方晶氮化硼构成；以及
包覆膜，其将所述磨粒主体部的表面的至少一部分覆盖，
所述磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下，
所述包覆膜包含一种以上的化合物，所述化合物由选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝以及硅组成的群组中的至少一种元素和选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种元素构成。
使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。在本说明书中，将磨削比定义为“通过磨削而去除的被切削材料的体积/超磨粒的总损耗体积”。
(2)优选地，所述磨粒主体部的晶体组织为单晶。
由此，容易提高磨粒主体部的强度。
(3)优选地，所述磨粒主体部的晶体组织为多晶。
由此，容易提高使用了超磨粒的工具的磨削比。
(4)优选地，所述磨粒主体部的位错密度为2×1014/m2以下。
由此，位错密度更低，因此磨粒主体部的韧性提高。进一步地，包覆膜与磨粒主体部的界面的密接性也提高，能够抑制膜剥离。
(5)优选地，所述磨粒主体部的位错密度为5×1013/m2以下。
由此，位错密度更低，因此磨粒主体部的韧性进一步提高。进一步地，包覆膜与磨粒主体部的界面的密接性也进一步提高，能够进一步抑制膜剥离。
(6)优选地，所述包覆膜包含铝和氧。
若包覆膜包含铝以及氧，则包覆膜的耐热稳定性提高，耐磨损性提高。其结果是，能够抑制包覆膜以及磨粒主体部的磨损、破坏等损伤。
(7)优选地，所述包覆膜包含γ-Al2O3。
由此，能够减小构成包覆膜的多个晶粒的平均粒径，因此包覆膜的强度提高，并且，包覆膜与磨粒主体部的密接力提高。因而，能够抑制伴随与被切削材料的接触而产生的冲击所导致的膜破坏和膜剥离。因此，包覆膜能够长时间持续良好的耐磨损性。
(8)优选地，所述包覆膜包含多个晶粒，
所述多个晶粒的平均粒径为500nm以下。
由此，包覆膜的强度进一步提高。
(9)优选地，在所述包覆膜中，铝与氧的原子比率Al/O为0.2以上且0.9以下。
由此，包覆膜的耐磨损性进一步提高，并且，包覆膜与磨粒主体部的密接力提高。
(10)优选地，所述Al/O为0.4以上且0.7以下。
由此，包覆膜的耐磨损性进一步提高，并且，包覆膜与磨粒主体部的密接力进一步提高。
(11)优选地，所述包覆膜的厚度为50nm以上且1000nm以下。
若包覆膜的厚度为50nm以上，则容易提高包覆膜自身的耐磨损性，容易抑制包覆膜以及磨粒主体部的损伤。若包覆膜的厚度为1000nm以下，则包覆膜的厚度不会过厚而不易剥离，因此容易维持在磨粒主体部的外周形成有包覆膜的状态。
(12)优选地，所述包覆膜具有由两种以上的单位层构成的多层结构。
若包覆膜为多层结构，则各单位层的残余应力上升。因此，包覆膜的硬度提高，能够抑制包覆膜的损伤。
(13)优选地，所述包覆超磨粒的粒径为30μm以上且600μm以下。
若包覆超磨粒的粒径为30μm以上，则不会过小，容易将超磨粒固接于基板，因此容易对被切削材料进行磨削，而且容易操作，容易构建磨轮。若包覆超磨粒的粒径为600μm以下，则不会过大，因此不易产生伴随与被切削材料的接触而产生的对磨粒主体部的冲击力所导致的破碎等损伤。
(14)本公开的一个实施方式所涉及的磨粒由立方晶氮化硼构成，位错密度为9×1014/m2以下。
本公开的磨粒具有较高的韧性，使用了该磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
(15)优选地，所述磨粒的晶体组织为单晶。
由此，容易提高磨粒的强度。
(16)优选地，所述磨粒的晶体组织为多晶。
由此，容易提高使用了磨粒的工具的磨削比。
(17)优选地，所述位错密度为6.5×1014/m2以下。
由此，位错密度更低，因此磨粒的韧性提高。
(18)优选地，所述位错密度为2×1014/m2以下。
由此，位错密度更低，因此磨粒的韧性提高。
(19)优选地，所述位错密度为5×1013/m2以下。
由此，位错密度更低，因此磨粒的韧性进一步提高。
(20)优选地，构成所述磨粒的微晶的尺寸为250nm以上。
由此，容易提高使用了该磨粒的工具的磨削比。
(21)优选地，所述微晶的尺寸为450nm以上。
由此，容易提高使用了该磨粒的工具的磨削比。
(22)优选地，所述微晶的尺寸为600nm以上。
由此，容易提高使用了该磨粒的工具的磨削比。
(23)优选地，所述磨粒的粒径为30μm以上且600μm以下。
若磨粒的粒径为30μm以上，则不会过小，因此容易对被切削材料进行磨削，而且容易操作，容易构建磨轮。若磨粒的粒径为600μm以下，则不会过大，因此不易产生伴随与被切削材料的接触而产生的对磨粒主体部的冲击力所导致的破碎等损伤。
(24)本发明的一个实施方式所涉及的磨轮具备：
圆板状的基板；以及
超磨粒层，其将所述基板的至少外周面覆盖，
所述超磨粒层具有上述的包覆超磨粒以及上述的磨粒中的一者或两者。
本发明的磨轮能够具有较高的磨削比。
[本公开的实施方式的详细内容]
以下，参照附图对本公开的实施方式的详细内容进行说明。在本公开的附图中，相同的附图标记表示相同部分或相当部分。另外，长度、宽度、厚度、深度等尺寸关系为了附图的明确化和简化而适当变更，未必表示实际的尺寸关系。
在本说明书中，“A～B”这样的形式的表述是指范围的上限下限(即A以上且B以下)，在A中没有单位的记载、仅在B中记载有单位的情况下，A的单位与B的单位相同。
在本说明书中，在以化学式表示化合物等的情况下，在不特别限定原子比时，包含以往公知的所有原子比，未必仅限定于化学计量范围内的原子比。例如在记载为“TiAlN”的情况下，构成TiAlN的原子数之比包括以往公知的所有原子比。这对于“TiAlN”以外的化合物的记载也是同样的。
[第一实施方式：包覆超磨粒]
使用图1以及图2对本公开的一个实施方式所涉及的包覆超磨粒进行说明。图1是表示第一实施方式所涉及的包覆超磨粒的概略的剖视图。图2是将图1所示的包覆超磨粒的由虚线圆包围的区域放大表示的剖视图。
本公开的包覆超磨粒1具备由立方晶氮化硼构成的磨粒主体部2和包覆膜，该包覆膜将磨粒主体部2的表面的至少一部分覆盖，该包覆膜包含铝；和氧以及氮中的一者或两者，磨粒主体部2的位错密度为9×1014/m2以下，包覆膜包含一种以上的化合物，该化合物由选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝以及硅组成的群组中的至少一种元素、和选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种元素构成。使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。据推测，其理由如下述的(i)～(iv)所示。
(i)在本公开的包覆超磨粒中，磨粒主体部由立方晶氮化硼构成。立方晶氮化硼具有较高的硬度。因而，使用了立方晶氮化硼作为磨粒主体部的包覆超磨粒显示出优异的耐磨损性。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
(ii)在本公开的包覆超磨粒中，磨粒主体部的表面的至少一部分被包覆膜覆盖。若包覆超磨粒具有包覆膜，则在磨削加工时，能够抑制磨粒主体部与被切削材料成分发生化学反应。进一步地，能够防止构成磨粒主体部的原子向包覆膜以及被切削材料扩散。因此，能够抑制磨粒主体部的磨损的加剧和被切削材料成分的附着，因此磨削阻力在低位长时间稳定。其结果是，附着剥离、磨削阻力增大所导致的磨粒主体部的破碎也减少。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
(iii)在本公开的包覆超磨粒中，包含一种以上的化合物，该化合物由选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝以及硅组成的群组中的至少一种元素、和选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种元素构成。由此，包覆膜的耐热稳定性提高，磨削时的耐磨损性提高。其结果是，能够抑制包覆膜以及磨粒主体部的磨损、破坏等损伤。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
(iv)在本发明的包覆超磨粒中，磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下。若磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下，则磨粒主体部能够具有优异的韧性。另外，磨粒主体部的晶格缺陷较少，则能够减少磨削时的缺损。进一步地，由于也减少了来源于磨粒主体部的晶格缺陷的、磨粒主体部与包覆膜的界面处的晶格缺陷，因此包覆膜与磨粒主体部的密接力提高而能够抑制膜剥离。其结果是，能够抑制包覆膜以及磨粒主体部的磨损、破坏等损伤。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
(包覆超磨粒的粒径)
包覆超磨粒的粒径优选为30μm以上且600μm以下。在第一实施方式的包覆超磨粒中，包覆超磨粒的粒径是指一粒包覆超磨粒的粒径。
若包覆超磨粒的粒径为30μm以上，则不会过小，容易将包覆超磨粒固接于磨轮，因此容易对被切削材料进行磨削，而且容易操作，容易构建磨轮。若包覆超磨粒的粒径为600μm以下，则不会过大，因此不易产生伴随与被切削材料的接触而产生的对磨粒主体部的冲击力所导致的破碎等损伤。
包覆超磨粒的粒径的下限优选为30μm以上，更优选为50μm以上，进一步优选为60μm以上。包覆超磨粒的粒径的上限优选为600μm以下，更优选为300μm以下，进一步优选为150μm以下。包覆超磨粒的粒径优选为50μm以上且300μm以下，更优选为60μm以上且150μm以下。
包覆超磨粒的粒径通过激光衍射式粒度分布测定装置(株式会社岛津制作所制造的“SALD系列”)来进行测定。
[磨粒主体部]
(组成)
磨粒主体部由立方晶氮化硼(以下，也记为“cBN”)构成。立方晶氮化硼具有优异的硬度。因而，使用了立方晶氮化硼作为磨粒主体部的包覆超磨粒显示出优异的耐磨损性。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。磨粒主体部只要起到本公开的效果即可，可以包含不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，例如可列举为碳(C)、铝(Al)、硅(Si)、锂(Li)、钙(Ca)、镁(Mg)。磨粒主体部中的不可避免的杂质的含量例如以质量基准计可以为0.001％以上且0.5％以下。
磨粒主体部的组成可以通过扫描电子显微镜(SEM)(日本电子公司制造的“JSM-7800F”(商标))附带的能量色散型X射线分析装置(EDX)(Octane Elect(オクタンエレクト)EDS系统)(商标)来确定。
(位错密度)
磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下。若磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下，则磨粒主体部能够具有优异的韧性。另外，磨粒主体部的晶格缺陷较少，能够减少磨削时的缺损。进一步地，由于也减少了来源于磨粒主体部的晶格缺陷的、磨粒主体部与包覆膜的界面处的晶格缺陷，因此包覆膜与磨粒主体部的密接力提高而能够抑制膜剥离。其结果是，能够抑制包覆膜以及磨粒主体部的磨损、破坏等损伤。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
磨粒主体部的位错密度的下限优选为1×108/m2以上，更优选为1×1010/m2以上，更优选为5×1010/m2以上。磨粒主体部的位错密度的上限为9×1014/m2以下，优选为6.5×1014/m2以下，优选为2×1014/m2以下，更优选为5×1013/m2以下。磨粒主体部的位错密度优选为1×108/m2以上且9×1014/m2以下，优选为1×108/m2以上且6.5×1014/m2以下，更优选为1×1010/m2以上且2×1014/m2以下，进一步优选为5×1010/m2以上且5×1013/m2以下。
磨粒主体部的位错密度在大型放射光设施SPring-8(兵库县)中进行测定。具体而言，通过下述方法进行测定。
准备由立方晶氮化硼构成的粉末。在TOHO制造的0.3mmΦ的X射线晶体分析用毛细管(TOHO制造的“标记管，Mark Tube”(商标))中填充测定粉末，作为密封试验体。
对于该试验体，在下述条件下进行X射线衍射测定，得到源自作为立方晶氮化硼的主要方位的(111)、(200)、(220)、(311)、(400)、(531)的各方位面的衍射峰的线轮廓。
(X射线衍射测定条件)
X射线源：放射光
装置条件：检测器MYTHEN
能量：18keV(波长：
Figure BDA0003491299120000081
)
照相机长度：573mm
测定峰：立方晶氮化硼的(111)、(200)、(220)、(311)、(400)、(531)这六个。但是，在由于织构、取向而难以取得轮廓的情况下，排除该面指数的峰。
测定条件：在与各测定峰对应的半峰全宽中，将测定点设为九个点以上。峰顶强度为2000counts以上。由于峰的边缘也用于分析，因此测定范围为半峰全宽的10倍左右。
通过上述的X射线衍射测定得到的线轮廓成为包含由试样的不均匀应变等物理量引起的真实的扩展和由装置引起的扩展这两者的形状。为了求出不均匀应变、微晶尺寸，从所测定的线轮廓中去除由装置引起的成分，得到真实的线轮廓。真实的线轮廓通过利用伪Voigt函数对所得到的线轮廓以及由装置引起的线轮廓进行拟合，并减去由装置引起的线轮廓而得到。作为用于去除由装置引起的衍射线扩展的标准样品，使用了LaB6。另外，在使用平行度较高的放射光的情况下，也能够将由装置引起的衍射线扩展视为0。
使用修正Williamson-Hall法以及修正Warren-Averbach法对所得到的真实的线轮廓进行分析，由此计算出位错密度。修正Williamson-Hall法以及修正Warren-Averbach法是用于求出位错密度的公知的线轮廓分析法。
修正Williamson-Hall法的式子由下述式(I)表示。
[数1]
Figure BDA0003491299120000091
(在上述式(I)中，ΔK表示线轮廓的半值宽度，D表示微晶尺寸，M表示配置参数，b表示柏氏矢量，ρ表示位错密度，K表示散射矢量，O(K2C)表示K2C的高次项，C表示衬度因子的平均值)。
上述式(I)中的C由下述式(II)表示。
C＝Ch00[1-q(h2k2+h2l2+k2l2)/(h2+k2+l2)2] (II)
在上述式(II)中，螺旋位错和刃型位错中的各自的衬度因子Ch00以及与衬度因子相关的系数q使用计算码ANIZC，以滑移系为<110>{111}、弹性刚度C11为8.44GPa、C12为1.9GPa、C44为4.83GPa的方式求出。作为衬度因子Ch00，在螺旋位错中为0.203，在刃型位错中为0.212。需要说明的是，螺旋位错比率固定为0.5，刃型位错比率固定为0.5。
另外，在位错与不均匀应变之间使用衬度因子C而成立下述式(III)的关系。
<ε(L)2>＝(ρCb2/4π)ln(Re/L) (III)
(在上述式(III)中，Re表示位错的有效半径。)
根据上述式(III)的关系和Warren-Averbach的式子，能够如下述式(IV)那样表示，作为修正Warren-Averbach法，能够求出位错密度ρ以及微晶尺寸。
lnA(L)＝lnAS(L)-(πL2ρb2/2)ln(Re/L)(K2C)+O(K2C)2 (IV)
(在上述式(IV)中，A(L)表示傅立叶级数，AS(L)表示与微晶尺寸相关的傅立叶级数，L表示傅立叶长度。)
修正Williamson-Hall法以及修正Warren-Averbach法的详细内容记载于“T.Ungar and A.Borbely,“The effect of dislocation contrast on x-ray linebroadening:A new approach to line profile analysis”Appl.Phys.Lett.,vol.69,no.21,p.3173,1996.”以及“T.Ungar,S.Ott,P.Sanders,A.Borbely,J.Weertman,“Dislocations,grain size and planar faults in nanostructured copperdetermined by high resolution X-ray diffraction and a new procedure of peakprofile analysis”AcTaMater.,vol.46,no.10,pp.3693-3699,1998.”。
(晶体组织)
磨粒主体部的晶体组织可以为单晶或多晶。若磨粒主体部的晶体组织为单晶，则磨粒主体部的强度容易提高。另一方面，若磨粒主体部的晶体组织为多晶，则使用了包含该磨粒主体部的磨粒的工具的磨削比容易提高。
(晶体结构)
磨粒主体部的晶体结构可以通过对X射线衍射(XRD)分析(峰强度的测定)(装置：JOEL公司制造的“MiniFlex600”(商标))和上述磨粒主体部的组成的信息复合地进行分析、或者通过利用日本电子公司制造的扫描透射型电子显微镜(STEM)“JEM-2100F/Cs”(商标))以及STEM附带的能量色散型X射线光谱法(EDX)的观察来确定。
(构成磨粒主体部的晶粒的粒径)
在磨粒主体部2的组织为单晶的情况下，磨粒主体部的粒径相当于单晶的粒径。
在磨粒主体部的组织为单晶的情况下，该单晶的粒径(相当于磨粒主体部的粒径)的下限可以设为30μm以上、50μm以上、60μm以上。该单晶的粒径的上限可以设为600μm以下、300μm以下、150μm以下。该单晶的粒径可以设为30μm以上且600μm以下、50μm以上且300μm以下、60μm以上且150μm以下。
在磨粒主体部2的组织为单晶的情况下，单晶的粒径(相当于磨粒主体部的粒径)通过激光衍射式粒度分布测定装置(株式会社岛津制作所制造的“SALD系列”)来进行测定。
在磨粒主体部2的组织为多晶的情况下，构成磨粒主体部的多个晶粒的平均粒径优选为100nm以上且6000nm以下，更优选为200nm以上且4000nm以下，特别优选为300nm以上且2000nm以下。
在磨粒主体部2的组织为多晶的情况下，构成磨粒主体部的多个晶粒的平均粒径根据通过FIB(聚焦离子束)而露出的磨粒主体部的截面的基于STEM(日本电子株式会社制造的“JEM-ARM200F Dual-X”(商标))的HAADF(High-angle Annular Dark Field)-STEM图像而求出。根据HAADF-STEM图像中的各晶粒的对比度的差异，通过图像分析软件(三谷商事株式会社制作的“WinROOF ver.7.4.1”(商标))导出各晶粒的截面积，求出具有与该截面积相同面积的圆的直径(当量圆直径)。将10个晶粒的当量圆直径的平均值作为构成磨粒主体部的多个晶粒的平均粒径。
(构成磨粒主体部的微晶以及微晶尺寸)
在本说明书中，构成磨粒主体部的微晶被定义为单晶中的晶体取向相同的区域。另外，微晶尺寸是指单晶中的晶体取向相同的区域的尺寸，在对磨粒的截面进行观察的情况下，被定义为晶体取向相同的区域的长度。在本说明书中，微晶尺寸相当于微晶的当量圆直径。
上述微晶尺寸优选为250nm以上。由此，容易提高使用了该磨粒的工具的磨削比。其理由尚不明确，但据推测是由于微晶尺寸越大，越能够抑制磨削时的龟裂传播，因此磨粒的韧性提高，能够抑制磨削时的磨粒的较大的缺损。
上述微晶尺寸的下限可以设为250nm以上、450nm以上、600nm以上。微晶尺寸的上限可以设为2000nm以下、1500nm以下、1000nm以下。微晶尺寸可以设为250nm以上且2000nm以下、450nm以上且1500nm以下、600nm以上且1000nm以下。
作为上述微晶尺寸，在对上述磨粒主体部的位错密度进行计算时，以同样的方式进行计算。在上述式(I)中，微晶尺寸由D表示。
(磨粒主体部的粒径)
磨粒主体部的粒径可以设为30μm以上且600μm以下、50μm以上且300μm以下、60μm以上且150μm以下。在此，磨粒主体部的粒径是指一粒包覆超磨粒中的磨粒主体部的粒径。
在磨粒主体部2的组织为单晶的情况下，磨粒主体部的粒径(相当于单晶的粒径)通过激光衍射式粒度分布测定装置(株式会社岛津制作所制造的“SALD系列”)来进行测定。
在磨粒主体部2的组织为多晶的情况下，磨粒主体部的粒径根据通过FIB(聚焦离子束)而露出的磨粒主体部的截面的基于STEM(日本电子株式会社制造的“JEM-ARM200FDual-X”(商标))的HAADF(High-angle Annular Dark Field)-STEM图像而求出。根据HAADF-STEM图像中的各晶粒的对比度的差异，通过图像分析软件(三谷商事株式会社制作的“WinROOF ver.7.4.1”(商标))导出磨粒主体部的截面积，求出具有与该截面积相同面积的圆的直径(当量圆直径)。该当量圆直径相当于磨粒主体部的粒径。将10个磨粒主体部的平均值作为磨粒主体部的平均粒径。
[包覆膜]
包覆膜3将磨粒主体部2的表面的至少一部分覆盖。包覆膜将磨粒主体部2的表面的至少一部分覆盖这一情况可以通过下述方法来进行确认。
制作在环氧树脂中埋设有包覆超磨粒的成形体。成形体中的包覆超磨粒的含量相对于树脂为50体积％以上。成形体的形状为长方体或立方体。
对成形体进行CP(截面抛光)加工。该加工分为两个阶段进行。作为第一阶段的加工，对成形体的任一个面进行加工，直至能够看到至少一个包覆超磨粒的截面为止。接着，作为第二阶段的加工，对加工面的表面进一步进行CP加工，以去除与包覆超磨粒的粒径的50％相当的长度的厚度量。在此，包覆超磨粒的粒径为通过上述激光衍射式粒度分布测定装置测定的值。
通过SEM对成形体的截面进行观察，得到反射电子图像。根据该反射电子图像能够确认到包覆膜将磨粒主体部2的表面的至少一部分覆盖这一情况。
优选包覆膜3将磨粒主体部2的整个表面覆盖。若包覆超磨粒具有包覆膜，则在磨削加工时，能够抑制磨粒主体部与被切削材料成分发生化学反应。进一步地，能够防止构成磨粒主体部的原子向包覆膜、被切削材料扩散。因此，能够抑制磨粒主体部的磨损的加剧和被切削材料成分的附着，因此磨削阻力在低位长时间稳定。其结果是，附着剥离、磨削阻力增大所导致的磨粒主体部的破碎也减少。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
磨削比是指“通过磨削去除的被切削材料的体积/包覆超磨粒的总损耗体积”。以下对磨削比的计算方法进行说明。
包覆超磨粒的总损耗体积按如下方式求出。使用固接有包覆超磨粒的磨轮，在磨削加工的前后对碳板进行切削，由此将磨轮的磨面的起伏转印到碳板。在对碳板进行切削时，不移动碳板而使磨轮旋转并切入。
沿着与磨轮的旋转方向垂直的方向，通过触针式的表面粗糙度计((株)东京精密公司制造的“SURFCOM”(商标))对在磨削加工的前后转印的各碳板的起伏的截面形状进行测量。对磨削加工前后的两个截面形状进行比较而求出减少的面积。将“(减少的面积)×(磨轮的直径)×圆周率”作为包覆超磨粒的总损耗体积。
通过磨削而去除的被切削材料的体积(以下，也记为“去除体积量”)由切入深度、被切削材料长度和厚度之积求出。取得以横轴为材料去除体积量、纵轴为磨损量的变化散点图，并根据该变化散点图通过最小二乘法求出变化的一次函数，计算出斜率。使用该斜率，计算出任意的去除体积量下的包覆超磨粒的总损耗体积。
(组成)
包覆膜3包含一种以上的化合物，该化合物由第一元素和第二元素构成，该第一元素为选自由周期表的第四族元素(钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)等)、第五族元素(钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)等)、第六族元素(铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)等)、铝以及硅组成的群组中的至少一种，该第二元素为选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种。由此，能够抑制包覆膜以及磨粒主体部的磨损、破坏等损伤。因此，使用了本公开的包覆超磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
作为由第一元素和氮构成的化合物(氮化物)，例如，可列举为氮化钛(TiN)、氮化锆(ZrN)、氮化铪(HfN)、氮化钒(VN)、氮化铌(NbN)、氮化钽(TaN)、氮化铬(Cr2N)、氮化钼(MoN)、氮化钨(WN)、氮化钛锆(TiZrN)、氮化钛铪(TiHfN)、氮化钛钒(TiVN)、氮化钛铌(TiNbN)、氮化钛钽(TiTaN)、氮化钛铬(TiCrN)、氮化钛钼(TiMoN)、氮化钛钨(TiWN)、氮化锆铪(ZrHfN)、氮化锆钒(ZrVN)、氮化锆铌(ZrNbN)、氮化锆钽(ZrTaN)、氮化锆铬(ZrCrN)、氮化锆钼(ZrMoN)、氮化锆钨(ZrWN)、氮化铪钒(HfVN)、氮化铪铌(HfNbN)、氮化铪钽(HfTaN)、氮化铪铬(HfCrN)、氮化铪钼(HfMoN)、氮化铪钨(HfWN)、氮化钒铌(VNbN)、氮化钒钽(VTaN)、氮化钒铬(VCrN)、氮化钒钼(VMoN)、氮化钒钨(VWN)、氮化铌钽(NbTaN)、氮化铌铬(NbCrN)、氮化铌钼(NbMoN)、氮化铌钨(NbWN)、氮化钽铬(TaCrN)、氮化钽钼(TaMoN)、氮化钽钨(TaWN)、氮化铬钼(CrMoN)、氮化铬钨(CrWN)、氮化钼铬(MoWN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)。
作为由第一元素和碳构成的化合物(碳化物)，例如，可列举为碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)、碳化铪(HfC)、碳化钒(VC)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)、碳化铬(Cr2C)、碳化钼(MoC)、碳化钨(WC)、碳化钛锆(TiZrC)、碳化钛铪(TiHfC)、碳化钛钒(TiVC)、碳化钛铌(TiNbC)、碳化钛钽(TiTaC)、碳化钛铬(TiCrC)、碳化钛钼(TiMoC)、碳化钛钨(TiWC)、碳化锆铪(ZrHfC)、碳化锆钒(ZrVC)、碳化锆铌(ZrNbC)、碳化锆钽(ZrTaC)、碳化锆铬(ZrCrC)、碳化锆钼(ZrMoC)、碳化锆钨(ZrWC)、碳化铪钒(HfVC)、碳化铪铌(HfNbC)、碳化铪钽(HfTaC)、碳化铪铬(HfCrC)、碳化铪钼(HfMoC)、碳化铪钨(HfWC)、碳化钒铌(VNbC)、碳化钒钽(VTaC)、碳化钒铬(VCrC)、碳化钒钼(VMoC)、碳化钒钨(VWC)、碳化铌钽(NbTaC)、碳化铌铬(NbCrC)、碳化铌钼(NbMoC)、碳化铌钨(NbWC)、碳化钽铬(TaCrC)、碳化钽钼(TaMoC)、碳化钽钨(TaWC)、碳化铬钼(CrMoC)、碳化铬钨(CrWC)、碳化钼铬(MoWC)、碳化铝(Al4C3)、碳化硅(SiC)。
作为由第一元素、碳和氮构成的化合物(碳氮化物)，例如，可列举为碳氮化钛(TiCN)、碳氮化锆(ZrCN)、碳氮化铪(HfCN)、碳氮化铝(AlCN)、碳氮化硅(SiCN)。
作为由第一元素和硼构成的化合物(硼化物)，例如，可列举为硼化钛(TiB2)、硼化锆(ZrB2)、硼化铪(HfB2)、硼化钒(VB2)、硼化铌(NbB2)、硼化钽(TaB2)、硼化铬(CrB2)、硼化钼(MoB2)、硼化钨(WB)、硼化铝(AlB2)、硼化硅(SiB4)。
作为由第一元素和氧构成的化合物(氧化物)，例如，可列举为氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铪(HfO2)、氧化钒(V2O5)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钽(Ta2O5)、氧化铬(Cr2O3)、氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)。
作为由第一元素、氮和氧构成的化合物(氮氧化物)，例如，可列举为氮氧化钛(TiON)、氮氧化锆(ZrON)、氮氧化铪(HfON)、氮氧化钒(VON)、氮氧化铌(NbON)、氮氧化钽(TaON)、氮氧化铬(CrON)、氮氧化钼(MoON)、氮氧化钨(WON)、氮氧化铝(AlON)、氮氧化硅(SiON)、赛隆(SiAlON)。
上述化合物可以使用一种，也可以组合使用两种以上。
包覆膜可以包含源自上述化合物的固溶体。在此，源自上述化合物的固溶体是指两种以上的上述化合物溶入彼此的晶体结构内的状态，是指侵入型固溶体、置换型固溶体。
包覆膜优选包含合计为0体积％以上且90体积％以下的上述化合物以及源自上述化合物的固溶体，更优选包含5体积％以上且70体积％以下，进一步优选包含10体积％以上且50体积％以下。
包覆膜优选包含铝和氧。由此，包覆膜的耐热稳定性提高，耐磨损性提高。其结果是，能够抑制包覆膜以及磨粒主体部的磨损、破坏等损伤。
作为包含铝以及氧的化合物，可列举为Al2O3(氧化铝)。在Al2O3中，存在α-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、η-Al2O3、θ-Al2O3、κ-Al2O3、ρ-Al2O3、χ-Al2O3等晶体结构。包覆膜可以包含这些晶体结构中的任一种。在此，Al2O3(氧化铝)的Al与O的原子比为2∶3，但本申请中的Al2O3(氧化铝)的Al与O的原子比率并不需要完全与2∶3一致，如后所述，也可以在一定的范围内。
包覆膜优选包含合计为10体积％以上且100体积％以下的包含铝以及氧的化合物，更优选包含30体积％以上且95体积％以下，进一步优选包含50体积％以上且90体积％以下。
包覆膜3优选包含γ-Al2O3。由此，能够减小构成包覆膜的多个晶粒的平均粒径，因此包覆膜的强度提高，并且，包覆膜与磨粒主体部的密接力提高。因而，能够抑制伴随与被切削材料的接触而产生的冲击所导致的膜破坏和膜剥离。因此，包覆膜能够长时间持续良好的耐磨损性。
在包覆膜中，铝与氧的原子比率Al/O优选为0.2以上且0.9以下。由此，包覆膜的耐磨损性进一步提高，并且，包覆膜与磨粒主体部的密接力提高。
铝与氧的原子比率Al/O更优选为0.4以上且0.7以下，进一步优选为0.45以上且0.65以下。由此，包覆膜的耐磨损性进一步提高，并且，包覆膜与磨粒主体部的密接力进一步提高。
包覆膜中的铝与氧的原子比率的测定方法如下所述。针对包覆超磨粒，通过ICP(电感耦合高频等离子体光谱分析)对Al含量进行测定，并通过惰性气体熔解法对氧含量进行测定。将它们换算为原子％，计算出原子比率。
包覆膜3可以包含不可避免的杂质、在包覆膜形成工艺中残留的微量的未反应的金属铝、包含铝和氧的化合物的非晶质成分等。作为不可避免的杂质，可列举为源自制造工艺中使用的夹具(主要是SUS、碳)的微量的铁(Fe)、镍(Ni)、铬(Cr)、锰(Mn)、碳(C)等。
包覆膜中的不可避免的杂质的含量以质量基准计优选为0.001％以上且0.5％以下，更优选为0.001％以上且0.1％以下。
包覆膜3的组成分析使用SEM-EDS分析进行定性评价，并使用ICP分析进行定量分析。SEM-EDS分析的测定条件与磨粒主体部的组成分析的测定条件相同，ICP分析的测定条件与包覆膜中的铝与氧的原子比率的分析方法相同，因此不重复这些说明。
(构成包覆膜的多个晶粒的平均粒径)
包覆膜3可以为包含多个晶粒的多晶。在该情况下，多个晶粒的平均粒径优选为500nm以下。由此，包覆膜的强度进一步提高，容易抑制伴随与被切削材料的接触而产生的冲击力(应力)所导致的包覆膜3自身的损伤。进一步地，容易缓和伴随与被切削材料的接触而产生的对磨粒主体部2的冲击力，磨粒主体部2不易损伤。包覆膜3的平均粒径越小，越能够提高包覆膜3自身的强度。
包覆膜中所含的多个晶粒的平均粒径的上限优选为500nm以下，更优选为100nm以下，进一步优选为50nm以下。该平均粒径的下限优选为1nm以上，更优选为5nm以上，更优选为10nm以上。该平均粒径优选为1nm以上且500nm以下，更优选为5nm以上且100nm以下，进一步优选为10nm以上且50nm以下。
包覆膜中所含的多个晶粒的平均粒径使用基于STEM的HAADF-STEM图像来进行计算。具体而言，通过下述方法来进行计算。
首先，在包覆膜的厚度超过100nm的情况下，对包覆膜进行机械研磨，通过Ar-离子铣削法使包覆膜的厚度为100nm以下。在包覆膜的厚度为100nm以下的情况下，不需要该操作。
将STEM的倍率设为650万倍，在包覆膜的HAADF-STEM图像中任意地确定10个以上能够观察到原子排列的区域。将可看到该原子排列的一个区域设为一个晶粒。在HAADF-STEM图像中，由于未观察到晶体取向不同的晶粒，因此可以将可观察到原子排列的区域视为晶粒。将可看到原子排列的一个区域的当量圆直径作为一个晶粒的粒径。当量圆直径可以使用图像处理软件(三谷商事株式会社制作的“WinROOF ver.7.4.1”(商标))来进行计算。将10个以上的晶粒的平均粒径作为包覆膜中所含的多个晶粒的平均粒径。
(包覆膜的晶体结构)
包覆膜的晶体结构分析是用于确定所包覆的物质的分析，通过下述方法实施。
包覆膜的晶体结构通过复合地使用能量色散型X射线(EDS)附带的STEM观察和X射线衍射(使用设备：JOEL公司制造的“MiniFlex600”(商标))来进行分析。EDS在一般的条件下进行测定。XRD的观察条件如下所述。
X射线衍射装置：JOEL公司制造的“MiniFlex600”(商标)
特性X射线：Cu-Kα(波长为
Figure BDA0003491299120000171
)
管电压：45kV
管电流：40mA
滤光器：多层镜
光学系统：集中法
X射线衍射法：θ-2θ法
通过对包覆膜的电子衍射进行分析，能够验证是否含有非晶质。
(结构)
包覆膜3可以为单层结构。如图2所示，包覆膜3可以为由两种以上的单位层构成的多层结构。若包覆膜为多层结构，则各单位层的残余应力上升。因此，包覆膜的硬度提高，能够抑制包覆膜的损伤。
在包覆膜为多层结构的情况下，层数没有特别限定。例如，可以为两层、三层。在该情况下，相邻的各单位层的组成优选互不相同。例如，在包覆膜3的结构为三层结构的情况下(图2)，在从磨粒主体部2侧朝向外侧依次设为第一单位层31、第二单位层32、第三单位层33时，可以将第一单位层31和第三单位层33设为相同的组成，并将第二单位层32的组成设为与第一单位层31以及第三单位层33不同的组成。另外，第一单位层31、第二单位层32以及第三单位层33的组成可以设为三层全部不同的组成。包覆膜3的结构可以通过基于STEM的截面观察来进行分析。
(厚度)
包覆膜3的厚度优选为50nm以上且1000nm以下。若包覆膜的厚度为50nm以上，则容易提高包覆膜自身的耐磨损性，容易抑制包覆膜以及磨粒主体部的损伤。若包覆膜的厚度为1000nm以下，则包覆膜的厚度不会过厚而不易剥离，因此容易维持在磨粒主体部的外周形成有包覆膜的状态。
在包覆膜3为多层结构的情况下，包覆膜3的厚度为各层的厚度的合计。在形成为多层结构的情况下，各层的厚度可以为相同的厚度，也可以为不同的厚度。
包覆膜的厚度的下限优选为50nm以上，更优选为100nm以上，进一步优选为150nm以上。包覆膜的厚度的上限优选为1000nm以下，更优选为500nm以下，进一步优选为300nm以下。包覆膜的厚度更优选为100nm以上且500nm以下，进一步优选为150nm以上且300nm以下。
在本说明书中，包覆膜的厚度是指随机选择的10粒包覆超磨粒的包覆膜的厚度的平均值。用于计算出该平均值的各包覆超磨粒的包覆膜的厚度是通过下述方法计算出的值。
首先，制作在环氧树脂中埋设有多个包覆超磨粒的成形体。成形体中的包覆超磨粒的含量相对于树脂为50体积％以上。成形体的形状为长方体或立方体。
对成形体进行CP(截面抛光)加工。该加工分为两个阶段进行。作为第一阶段的加工，对成形体的任一个面进行加工，直至能够看到至少一个包覆超磨粒的截面为止。接着，作为第二阶段的加工，对加工面的表面进一步进行CP加工，以去除与包覆超磨粒的粒径的50％相当的长度的厚度量。在此，包覆超磨粒的粒径为通过上述激光衍射式粒度分布测定装置测定的值。
通过SEM对成形体的截面进行观察，得到反射电子图像。根据该反射电子图像，在一粒包覆超磨粒的包覆膜中，实测出随机选择的三个部位的厚度。将三个部位的厚度的平均值作为该包覆超磨粒的包覆膜的厚度。
(包覆超磨粒的制造方法)
包覆超磨粒的制造方法可以具备：准备由立方晶氮化硼构成的磨粒主体部的工序(以下，也记为“准备工序”)；对上述磨粒主体部进行前处理的工序(以下，也记为“包覆前处理工序”)；和在该磨粒主体部的表面形成包覆膜的工序(以下，也记为“包覆工序”)。
(准备工序)
准备作为磨粒主体部的原料的立方晶氮化硼。立方晶氮化硼没有特别限定，可以使用公知的立方晶氮化硼。
(包覆前处理工序)
对所准备的由立方晶氮化硼构成的磨粒主体部进行前处理。由此，能够降低磨粒主体部的位错密度。作为前处理，可列举为热处理、电子束照射、等离子体照射、微波照射。
作为热处理，例如可以设为真空中、温度850～1400℃、加热时间15～300分钟。由此，能够充分降低磨粒主体部的位错密度。温度优选高于后述的包覆后的热处理工序中的温度。
作为电子束照射，例如可以设为照射能量10～40MeV、照射时间3～20小时。由此，能够充分降低磨粒主体部的位错密度。
(包覆工序)
接着，在进行了热处理的磨粒主体部的表面形成包覆膜。包覆膜的形成通过电弧离子镀(AIP)法、HIPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering，高功率脉冲磁控溅射)法、电弧等离子体粉末法等物理蒸镀法、喷雾热分解法、MOCVD(Metalorganic ChemicalVapor Deposition，金属有机化学气相沉积)等化学蒸镀法来进行。其中，电弧等离子体粉末法是最佳的。
作为包覆条件，可列举为使用选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝、硅以及碳中的至少一种的单质或它们的合金、化合物作为靶材，在包含选自氧、氮以及氩中的至少一种的气氛下，将放电电压设为10V以上且200V以下，将放电频率设为1Hz以上且20Hz以下，将电容器容量设为360μF以上且1800μF以下，将Shot数设为1000以上且10000000以下。由此，能够在磨粒主体部表面形成含有一种以上的化合物的包覆膜，该化合物由选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝以及硅组成的群组中的至少一种元素和选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种元素构成。
(包覆后热处理工序)
在形成包覆膜后，优选进行包覆后热处理工序。刚形成包覆膜后的包覆膜主要是非晶质的，因此通过适当地施加热处理，能够进行组织控制，并且，能够提高包覆膜与磨粒主体部的密接力。
例如，在铝氧化物的情况下，在热处理温度为700℃以上时开始生成γ-Al2O3，在为1200℃以上时开始生成α-Al2O3。这样的晶体结构的相变伴随着体积变化，因此有时在包覆膜的与磨粒主体部的界面处产生不匹配。另外，若热处理温度变高，则构成包覆膜的晶粒的粒径容易变大。另一方面，若热处理温度变低，则构成包覆膜的晶粒的粒径容易变小。
例如，通过将热处理温度设为800～1000℃，将热处理时间设为30～240分钟，而使包覆膜含有γ-Al2O3，并且，通过将构成包覆膜的多个晶粒的平均粒径设为500nm以下而使其高硬度化，能够抑制磨粒主体部与包覆膜的界面处的不匹配，并且通过磨粒主体部与包覆膜之间的原子的相互扩散而使它们无间隙地密接。需要说明的是，也可以残留微量的未反应的金属铝、铝和氧的非晶质成分。
包覆膜中所含的铝与氧的原子比率(Al/O)可以通过电弧等离子体粉末、热处理时的气氛中的氧分压来进行控制。原子比率(Al/O)在降低氧分压时增大，在提高氧分压时减小。原子比率(Al/O)为0.2以上时容易生成γ-Al2O3，在0.9以下时能够维持绝缘性，在0.4以上且0.7以下时磨削比最高。
[用途]
第一实施方式所涉及的包覆超磨粒能够适宜地用作磨轮等磨削工具(磨石)的磨粒。
[第二实施方式：磨粒]
本公开的一个实施方式所涉及的磨粒由立方晶氮化硼构成，位错密度为9×1014/m2以下。使用了本公开的磨粒的工具能够具有较高的磨削比。据推测其理由如下。
本公开的磨粒的位错密度较低。在位错密度较低的情况下，磨粒的韧性提高。因而，在使用本公开的磨粒的情况下，能够显著抑制磨削加工中的磨粒的缺损。因此，使用了本公开的磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
第二实施方式的磨粒可以设为与第一实施方式的包覆超磨粒中所含的磨粒主体部相同的构成。即，仅将第一实施方式的磨粒主体部用作磨粒的情况相当于第二实施方式的磨粒。
第二实施方式的磨粒的组成、位错密度、晶体组织、晶体结构、构成磨粒的晶粒的粒径、构成磨粒的微晶以及微晶尺寸、构成磨粒的晶粒的平均粒径、用途可以设为与第一实施方式的包覆超磨粒中所含的磨粒主体部相同的构成。
(位错密度)
磨粒的位错密度为9×1014/m2以下。若磨粒的位错密度为9×1014/m2以下，则磨粒能够具有优异的韧性。另外，磨粒的晶格缺陷较少，能够减少磨削时的缺损。因此，使用了本公开的磨粒的工具能够具有较高的磨削比。
磨粒的位错密度的下限优选为1×108/m2以上，更优选为1×1010/m2以上，更优选为5×1010/m2以上。磨粒的位错密度的上限为9×1014/m2以下，优选为6.5×1014/m2以下，优选为2×1014/m2以下，更优选为5×1013/m2以下。磨粒的位错密度优选为1×108/m2以上且9×1014/m2以下，优选为1×108/m2以上且6.5×1014/m2以下，更优选为1×1010/m2以上且2×1014/m2以下，进一步优选为5×1010/m2以上且5×1013/m2以下。
磨粒的位错密度的测定方法与第一实施方式中记载的磨粒主体部的位错密度的测定方法相同，因此不重复其说明。
(晶体组织)
磨粒的晶体组织可以为单晶或多晶。若磨粒的晶体组织为单晶，则磨粒的强度容易提高。另一方面，若磨粒的晶体组织为多晶，则使用了该磨粒的工具的磨削比容易提高。
(构成磨粒的微晶的尺寸(微晶尺寸))
构成磨粒的微晶的尺寸(微晶尺寸)优选为250nm以上。由此，容易提高使用了该磨粒的工具的磨削比。其理由尚不明确，但据推测是由于微晶尺寸较大时，能够抑制磨削时的龟裂传播，因此磨粒的韧性提高，能够抑制磨削时的磨粒的较大的缺损。
上述微晶尺寸的下限可以设为250nm以上、450nm以上、600nm以上。微晶尺寸的上限可以设为2000nm以下、1500nm以下、1000nm以下。微晶尺寸可以设为250nm以上且2000nm以下、450nm以上且1500nm以下、600nm以上且1000nm以下。
上述微晶尺寸的测定方法与第一实施方式中记载的磨粒主体部的微晶尺寸的测定方法相同，因此不重复其说明。
(磨粒的粒径)
磨粒的粒径优选为30μm以上且600μm以下。在此，磨粒的粒径是指一粒磨粒的粒径。
若磨粒的粒径为30μm以上，则不会过小，容易将磨粒固接于磨轮，因此容易对被切削材料进行磨削，而且容易操作，容易构建磨轮。若磨粒的粒径为600μm以下，则不会过大，因此不易产生伴随与被切削材料的接触而产生的对磨粒的冲击力所导致的破碎等损伤。
磨粒的粒径的下限优选为30μm以上，更优选为50μm以上，进一步优选为60μm以上。磨粒的粒径的上限优选为600μm以下，更优选为300μm以下，进一步优选为150μm以下。磨粒的粒径可以设为30μm以上且600μm以下、50μm以上且300μm以下、60μm以上且150μm以下。
磨粒的粒径通过激光衍射式粒度分布测定装置(株式会社岛津制作所制造的“SALD系列”)来进行测定。
上述以外的磨粒的构成的详细内容记载于第一实施方式，因此不重复其说明。
本公开的磨粒的制造方法可以具备：准备由立方晶氮化硼构成的磨粒前体的工序；和通过对该磨粒前体进行热处理、电子束照射、等离子体照射或微波照射而得到磨粒的工序。由此，能够得到由立方晶氮化硼构成且位错密度降低的磨粒。热处理的具体条件可以与第一实施方式的包覆前处理工序相同，因此不重复其说明。
[第三实施方式：磨轮]
使用图3～图5对本公开的一个实施方式所涉及的磨轮进行说明。图3是表示第二实施方式所涉及的磨轮的概略的立体图。图4是表示以包含(IV)-(IV)线的面将图3所示的磨轮切断后的状态的剖视图。图5是将图4所示的磨轮的由虚线圆包围的区域放大表示的剖视图。
图3～图5示出了磨轮的超磨粒层包含第一实施方式的包覆超磨粒的情况，但并不限定于此。超磨粒层也可以包含第二实施方式的磨粒来代替包覆超磨粒。另外，超磨粒层也可以包含包覆超磨粒和磨粒这两者。在以下的说明中，以超磨粒层包含包覆超磨粒的情况进行说明，但超磨粒层包含磨粒的情况、超磨粒层包含包覆超磨粒以及磨粒的情况也包含于本实施方式。
磨轮10是具备圆板状的基板11和将基板11的至少外周面覆盖的超磨粒层12，并且超磨粒层12具有第一实施方式的包覆超磨粒1或第二实施方式的磨粒的磨轮。磨轮10具备不易损伤的包覆超磨粒1，因此磨削比较高。
[基板]
基板11的材质可列举为Al、Al合金、铁、铁合金、碳素工具钢、高速工具钢、合金工具钢、超硬合金、金属陶瓷等。基板11的尺寸(内径、外径、厚度)例如能够根据设置磨轮10的加工中心等的机床的尺寸、即被切削材料的尺寸而适当选择。基板11能够利用公知的磨轮的基板。
[超磨粒层]
在本例中，超磨粒层12形成为将基板11的外周面111的表面和外周端面连续地覆盖(图3、图4)。超磨粒层12的尺寸(厚度以及宽度)可以根据基板11的尺寸(厚度以及宽度)适当选择。厚度是指沿着磨轮10的径向的长度，宽度是指沿着磨轮10的轴向的长度。该超磨粒层12具备包覆超磨粒1和结合材料13(图5)。
(包覆超磨粒)
作为包覆超磨粒1，使用第一实施方式的包覆超磨粒。包覆超磨粒1的数量可以设为多个。超磨粒层12的表面侧的包覆超磨粒1的一部分从结合材料13露出，其露出部位具有对被切削材料进行磨削的切削刃部。
另一方面，超磨粒层12的基板11侧的包覆超磨粒1全部埋设于结合材料13。关于被埋设的包覆超磨粒1，在通过磨轮10对被切削材料进行磨削的过程中超磨粒层12的表面侧的包覆超磨粒1磨损而脱落，并且在结合材料13磨损的过程中，其一部分从结合材料13露出而对被切削材料进行磨削。
多个包覆超磨粒1可以全部由相同构成(材质、尺寸)的磨粒主体部2和相同构成(材质、厚度)的包覆膜3构成。另外，一部分的包覆超磨粒1的磨粒主体部2、包覆膜3也可以是与其他部分的包覆超磨粒1的磨粒主体部2、包覆膜3不同的构成(材质、尺寸)。另外，在超磨粒层12中也可以混合存在超磨粒1以外的公知的磨粒。
超磨粒层中所含的多个包覆超磨粒的平均粒径(体积基准的中值粒径d50)的下限优选为30μm，优选为40μm，优选为50μm，优选为60μm。多个包覆超磨粒的平均粒径(体积基准的中值粒径d50)的上限优选为600μm，优选为400μm，优选为300μm，优选为150μm。多个包覆超磨粒的平均粒径(体积基准的中值粒径d50)优选为30μm以上且600μm以下，优选为40μm以上且400μm以下，优选为50μm以上且300μm以下，优选为60μm以上且150μm以下。
多个包覆超磨粒的平均粒径通过如下方式求出：将超磨粒层浸渍于酸(例如王水(以浓盐酸∶浓硝酸＝3∶1的体积比混合的液体))，使结合材料溶解于酸，仅将多个包覆超磨粒取出，通过激光衍射式粒度分布测定装置对取出的多个包覆超磨粒进行测定。在超磨粒层较大的情况下，将超磨粒层切取出预定的体积(例如0.5cm3)，从该部分如上述那样使结合材料溶解而取出多个包覆超磨粒。
(结合材料)
结合材料13将包覆超磨粒1固接于外周面111(图4)。结合材料13的种类例如可列举为选自树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂、电沉积结合剂、以及将它们复合而成的结合剂中的一种结合剂、或金属蜡。这些结合剂、金属蜡可以利用公知的结合剂、金属蜡。
树脂结合剂可列举为以酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等热固性树脂为主成分。金属结合剂可列举为以包含铜、锡、铁、钴或镍的合金为主成分。陶瓷结合剂可列举为以玻璃质为主成分。电沉积结合剂可列举为镀镍。金属蜡可列举为银(Ag)蜡等。
结合材料13的种类可以根据包覆超磨粒1的包覆膜3的材质等适当选择。例如，在包覆超磨粒1的包覆膜3具有导电性的情况下，结合材料13除了电沉积结合剂以外，还可以利用树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂以及金属蜡。在包覆超磨粒1的包覆膜3具有绝缘性的情况下，可以利用包含电沉积结合剂的上述全部结合剂和金属蜡。
磨轮10(图3)可以通过如下方式制造：准备在磨粒主体部2的表面的至少一部分包覆有包覆膜3的多个包覆超磨粒1(图1)，通过结合材料13(图5)将多个包覆超磨粒1固接于基板11的外周面111。另外，磨轮10也可以通过如下方式制造：准备未包覆有包覆膜3的多个磨粒主体部2，通过结合材料13将多个磨粒主体部2固接于基板11的外周面111之后，以将磨粒主体部2的表面(切削刃部)覆盖的方式形成包覆膜3。在该情况下，包覆方法可以利用上述的AIP法、HIPIMS法、CVD法以及电弧等离子体粉末法中的任一种。
(用途)
实施方式所涉及的磨轮10能够适宜地利用于汽车部件、光学玻璃、磁性材料、半导体材料等的磨削、立铣刀、钻头、铰刀等的槽磨削、刀尖更换刀片的断屑槽磨削、各种工具的重磨削。
实施例
通过实施例对本实施方式进行更具体的说明。但是，本实施方式并不限定于这些实施例。
[实施例1]
<包覆超磨粒以及磨粒的制作>
(试样1～试样6、试样9～试样18、试样20～试样23)
对于各试样，准备单晶的立方晶氮化硼作为磨粒主体部。在各试样中准备的磨粒主体部的平均粒径如表1的“磨粒主体部”的“平均粒径(μm)”一栏中记载的那样。例如，在试样1中，磨粒主体部的平均粒径为75μm。
使用真空热处理炉(日本特殊机械株式会社制造的“NRF-658-0.7D1.5V型”)对该立方晶氮化硼进行热处理作为包覆前处理。该热处理的条件(气氛、温度、时间)如表1的“包覆前热处理”的“气氛”、“温度”、“时间”一栏所示。例如，在试样1中，在真空(真空是指1×10-3Pa以下)中，在900℃下进行0.5小时的热处理。
使用电弧等离子体粉末法在包覆前热处理后的立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜。包覆装置及其设定条件如下所述。
包覆装置：纳米颗粒形成装置APD-P ADVANCE理工株式会社制造
靶：铝
导入气体：O2
成膜压力：如表1的“包覆膜形成时的气氛条件”一栏中记载的那样。
放电电压：150V
放电频率：6Hz
电容器容量：1080μF
处理粉末量：30g
粉末容器的转速：50rpm
在立方晶氮化硼颗粒的表面形成包覆膜后，使用上述真空热处理炉进行包覆后热处理，得到包覆超磨粒。包覆后热处理的条件如表1的“包覆后热处理”的“气氛”、“温度”、“时间”一栏所示。例如，在试样1中，在真空(1×10-3Pa以下)中、以850℃进行30分钟的热处理。
(试样7)
准备平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼作为磨粒主体部。在试样7中，不进行包覆前热处理工序，使用电弧等离子体粉末法在立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜，得到包覆超磨粒。在试样7中，未进行包覆后热处理。
(试样8)
使用平均粒径为75μm的多晶的立方晶氮化硼作为磨粒主体部，除此以外，通过与试样6同样的方法制作包覆超磨粒。
(试样19)
准备平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼作为磨粒主体部。使用真空热处理炉对该立方晶氮化硼进行包覆前热处理。包覆前热处理的条件(气氛、温度、时间)如表1的“包覆前热处理”的“气氛”、“温度”、“时间”一栏所示。
使用电弧等离子体粉末法在包覆前热处理后的立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜。作为包覆装置及其设定条件，除了靶以及导入气体以外与试样1相同。
靶使用铝和钛铝(Ti为50原子％，Al为50原子％)。导入气体为O2(氧)或N2(氮)。
首先，在磨粒主体部的表面，将钛铝作为靶，一边导入氮气，一边在氮气气氛(0.88Pa)下，以150nm的平均厚度形成第一单位层。接着，将铝作为靶，一边导入氧气，一边在氧气气氛(0.88Pa)下，以150nm的平均厚度形成第二单位层。
在立方晶氮化硼颗粒的表面形成包覆膜后，使用上述真空热处理炉进行包覆后热处理，得到包覆超磨粒。热处理的条件如表1的“包覆后热处理”的“气氛”、“温度”、“时间”一栏所示。
(试样24)
准备平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼作为磨粒主体部。使用真空热处理炉对该立方晶氮化硼进行包覆前热处理。包覆前热处理的条件(气氛、温度、时间)如表2的“包覆前热处理”的“气氛”、“温度”、“时间”一栏所示。
使用电弧等离子体粉末法在包覆前热处理后的立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜。作为包覆装置及其设定条件，除了靶以及导入气体以外与试样1相同。
靶使用钛铝(Ti为50原子％，Al为50原子％)，在氮气气氛(0.88Pa)下形成包覆膜。导入气体为N2(氮)。
在立方晶氮化硼颗粒的表面形成包覆膜后，使用上述真空热处理炉进行包覆后热处理，得到包覆超磨粒。热处理的条件如表2的“包覆后热处理”的“气氛”、“温度”、“时间”一栏所示。
(试样25)
在试样25中，将平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼直接用作磨粒。即，在试样25中，未进行包覆前热处理、包覆膜的形成以及包覆后热处理。
(试样26)
在试样26中，在形成包覆膜时，使用钛以及碳作为靶，并将气氛设为氩气，除此以外，在与试样5同样的条件下制作包覆超磨粒。
(试样27)
在试样27中，在形成包覆膜时，使用钛以及碳作为靶，并将气氛设为氮气，除此以外，在与试样5同样的条件下制作包覆超磨粒。
(试样28)
在试样28中，在形成包覆膜时，使用硅以及铝作为靶，并将气氛设为氮氧混合气体，除此以外，在与试样5同样的条件下制作包覆超磨粒。
(试样29)
在试样29中，在形成包覆膜时，使用钛以及硼作为靶，并将气氛设为氩，除此以外，在与试样5同样的条件下制作包覆超磨粒。
(试样30)
在试样30中，对平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼实施与试样1同样的包覆前热处理，制作磨粒。在试样30中，未进行包覆膜的形成以及包覆后热处理。
<测定>
对于上述制作的包覆超磨粒以及磨粒，对磨粒主体部(在试样25以及试样30中为磨粒)的位错密度、包覆膜的组成、包覆膜中的铝与氧的原子比率(以下，也记为“Al/O比率”)、包覆膜的平均粒径以及平均厚度进行测定。上述测定的具体的测定方法与第一实施方式所示的方法相同，因此不重复其说明。将结果示于表1以及表2的“磨粒主体部/磨粒”的“位错密度”一栏、“包覆膜”的“组成”、“Al/O比率”、“平均粒径”以及“平均厚度”一栏。
<磨轮的制作>
使用上述制作的包覆超磨粒或磨粒，制作具有与图3～图5所示的磨轮10同样的构成的磨轮。具体而言，在基板的外周面通过结合材料固接多个超磨粒，制作磨轮。基板由S45C构成，准备直径(外径)：50mm、安装孔径(内径)：20mm、厚度：8mm的基板。结合材料使用Ag蜡材料。
<磨削性能的评价>
各试样的磨轮的磨削性能的评价通过求出磨削比来进行。在下述装置中设置各试样的磨轮，在下述条件下对被切削材料进行180分钟的磨削，根据“通过磨削去除的被切削材料的体积/超磨粒的总损耗体积”求出磨削比。即，磨削比越高，磨削性能越优异。将结果示于表1以及表2。
被切削材料：SCM415淬火钢(3.5mm×60mm×100mm)
装置：加工中心V-55株式会社牧野铣削制作所制造
磨石圆周速度：2700mm/min
切口：0.17mm
进给速度：150mm/min
冷却剂：乳液型(YUSHIROKEN(注册商标))
Figure BDA0003491299120000291
Figure BDA0003491299120000301
<评价>
试样1～试样6、试样8～试样24、试样26～试样29的包覆超磨粒以及试样30的磨粒相当于实施例。试样7的包覆超磨粒的磨粒主体部的位错密度超过9×1014，相当于比较例。试样25的磨粒的位错密度超过9×1014，相当于比较例。
可确认试样1～试样6、试样8～试样24、试样26～试样30的磨轮的磨削比均高于试样7以及试样25的磨轮的磨削比。
[实施例2]
<试样2-1～试样2-6>
在试样2-1～试样2-5中，对平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼实施电子束照射而制作磨粒。在试样2-6中，对平均粒径为75μm的多晶的立方晶氮化硼实施电子束照射而制作磨粒。电子束照射的条件如表3的“电子束照射条件”的“照射能量”以及“照射时间”一栏所示。
(试样2-7)
准备平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼，使用真空热处理炉(日本特殊机械株式会社制造的“NRF-658-0.7D1.5V型”)对该立方晶氮化硼进行热处理作为包覆前处理。该热处理在真空中、900℃下进行0.7小时。
使用电弧等离子体粉末法在包覆前热处理后的立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜。包覆装置及其设定条件与上述试样1相同(参照表3的“包覆膜形成时的气氛条件”一栏)。
在立方晶氮化硼颗粒的表面形成包覆膜后，使用与实施例1相同的真空热处理炉进行包覆后热处理，得到试样2-7的包覆超磨粒。热处理的条件与上述试样1相同(参照表3的“包覆后热处理”的“温度”、“时间”一栏)。
(试样2-8)
准备平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼，使用电弧等离子体粉末法在该立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜。包覆装置及其设定条件与上述试样1相同(参照表3的“包覆膜形成时的气氛条件”一栏)。
在立方晶氮化硼颗粒的表面形成包覆膜后，使用与实施例1相同的真空热处理炉进行包覆后热处理，得到试样2-8的包覆超磨粒。热处理的条件与上述试样1相同(参照表3的“包覆后热处理”的“温度”、“时间”一栏)。
(试样2-9)
准备平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼，使用电弧等离子体粉末法在该立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜，得到试样2-9的包覆超磨粒。包覆装置及其设定条件与上述试样1相同(参照表3的“包覆膜形成时的气氛条件”一栏)。
(试样2-10)
在试样2-10中，将平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼作为磨粒。
(试样2-11)
对平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼实施电子束照射。电子束照射的条件如表3的“电子束照射条件”的“照射能量”以及“照射时间”一栏所示。
使用真空热处理炉(日本特殊机械株式会社制造的“NRF-658-0.7D1.5 V型”)对电子束照射后的立方晶氮化硼进行热处理作为包覆前处理。该热处理在真空中、900℃下进行0.7小时。
使用电弧等离子体粉末法在包覆前热处理后的立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜。包覆装置及其设定条件与上述试样1相同(参照表3的“包覆膜形成时的气氛条件”一栏)。
在立方晶氮化硼颗粒的表面形成包覆膜后，使用与实施例1相同的真空热处理炉进行包覆后热处理，得到试样2-11的包覆超磨粒。热处理的条件与上述试样1相同(参照表3的“包覆后热处理”的“温度”、“时间”一栏)。
<测定>
对于上述制作的包覆超磨粒以及磨粒，对磨粒主体部(在试样2-1～试样2-6、试样2-10中为磨粒)的位错密度、包覆膜的组成、包覆膜中的铝与氧的原子比率(以下，也记为“Al/O比率”)、包覆膜的平均粒径以及平均厚度进行测定。上述测定的具体的测定方法与第一实施方式所示的方法相同，因此不重复其说明。将结果示于表3的“磨粒主体部/磨粒”的“位错密度”一栏、“包覆膜”的“组成”、“Al/O比率”、“平均粒径”以及“平均厚度”一栏。
<磨轮的制作>
使用上述制作的包覆超磨粒或磨粒，通过与实施例1同样的方法，制作与实施例1相同形状的磨轮。
<磨削性能的评价>
各试样的磨轮的磨削性能的评价通过求出磨削比来进行。在下述装置中设置各试样的磨轮，在下述条件下对被切削材料进行180分钟的磨削，根据“通过磨削去除的被切削材料的体积/超磨粒的总损耗体积”求出磨削比。即，磨削比越高，磨削性能越优异。将结果示于表3。
被切削材料：SCM415淬火钢(3.5mm×60mm×100mm)
装置：加工中心V-55株式会社牧野铣削制作所制造
磨石圆周速度：2700mm/min
切口：0.5mm
进给速度：100mm/min
冷却剂：乳液型(YUSHIROKEN(注册商标))
Figure BDA0003491299120000341
<评价>
试样2-1～试样2-8、试样2-11的磨粒以及包覆超磨粒相当于实施例。试样2-9的包覆超磨粒的磨粒主体部的位错密度超过9×1014，相当于比较例。试样2-10的磨粒的位错密度超过9×1014，相当于比较例。
可确认试样2-1～试样2-8、试样2-11的磨轮的磨削比均高于试样2-9以及试样2-10的磨轮的磨削比。
若对试样2-1～试样2-6和试样2-10进行比较，则可确认在对立方晶氮化硼进行电子束照射时，位错密度降低。
若对试样2-9和试样2-10进行比较，则可确认具有包覆膜的包覆超磨粒(试样2-9)相对于仅为磨粒(试样2-10)的情况，磨粒主体部的位错密度更低，可得到约1.5倍的磨削比。试样2-9的磨粒主体部的位错密度更低的理由尚不明确，但存在在包覆时通过对磨粒表面照射原子水平的Al、氧离子而使磨粒表面附近的晶格缺陷缓和的可能性、磨粒自身的位错产生偏差的可能性。
若对试样2-8和试样2-9进行比较，则可确认进行了包覆后热处理的试样2-8相对于未进行包覆后热处理的试样2-9，可得到约2倍的磨削比。其理由尚不明确，但据推测是因为在试样2-8中，形成包覆膜时照射的分子水平的颗粒在包覆后热处理时扩散而减少了包覆磨粒表面附近的缺陷。
若对试样2-7、试样2-8、试样2-9进行比较，则可确认通过进行电子束照射和/或热处理，磨粒主体部的位错密度进一步降低，磨削比提高。
[实施例3]
<试样3-1>
在试样3-1中，将平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼作为磨粒。
<试样3-2>
对平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼实施电子束照射，制作试样3-2的磨粒。电子束照射的条件如表4的“电子束照射条件”的“照射能量”以及“照射时间”一栏所示。
<试样3-3～试样3-10>
对平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼实施电子束照射。电子束照射的条件如表4的“电子束照射条件”的“照射能量”以及“照射时间”一栏所示。
使用真空热处理炉(日本特殊机械株式会社制造的“NRF-658-0.7D1.5V型”)对电子束照射后的立方晶氮化硼进行热处理，得到试样3-3～试样3-10的磨粒。热处理是在真空中，以表4的“(包覆前)热处理”的“温度”一栏中记载的温度，进行“时间”一栏中记载的时间。例如，在试样3-3中，在真空中、900℃下进行1小时的热处理。
<试样3-11～试样3-13>
对平均粒径为75μm的单晶的立方晶氮化硼实施电子束照射。电子束照射的条件如表4的“电子束照射条件”的“照射能量”以及“照射时间”一栏所示。
使用真空热处理炉(日本特殊机械株式会社制造的“NRF-658-0.7D1.5V型”)对电子束照射后的立方晶氮化硼进行包覆前热处理。该热处理在真空中、以表4的“(包覆前)热处理”的“温度”一栏中记载的温度进行“时间”一栏中记载的时间。例如，在试样3-11中，在真空中、950℃下进行3.5小时的热处理。
使用电弧等离子体粉末法在包覆前热处理后的立方晶氮化硼的整个表面上形成包覆膜，得到试样3-11～试样3-13的包覆超磨粒。包覆装置及其设定条件与上述试样1相同(参照表4的“包覆膜形成时的气氛条件”一栏)。
<测定>
对于上述制作的包覆超磨粒以及磨粒，对磨粒主体部(在试样3-1～试样3-10中为磨粒)的微晶尺寸、位错密度、包覆膜的组成、包覆膜中的铝与氧的原子比率(以下，也记为“Al/O比率”)、包覆膜的平均粒径以及平均厚度进行测定。上述测定的具体的测定方法与第一实施方式所示的方法相同，因此不重复其说明。将结果示于表4的“磨粒主体部/磨粒”的“微晶尺寸”、“位错密度”一栏、“包覆膜”的“组成”、“Al/O比率”、“平均粒径”以及“平均厚度”一栏中。
<磨轮的制作>
使用上述制作的包覆超磨粒或磨粒，通过与实施例1同样的方法，制作与实施例1相同形状的磨轮。
<磨削性能的评价>
各试样的磨轮的磨削性能的评价通过求出磨削比来进行。在下述装置中设置各试样的磨轮，在下述条件下对被切削材料进行180分钟的磨削，根据“通过磨削去除的被切削材料的体积/超磨粒的总损耗体积”求出磨削比。即，磨削比越高，磨削性能越优异。将结果示于表4。
被切削材料：SCM415淬火钢(3.5mm×60mm×100mm)
装置：加工中心V-55株式会社牧野铣削制作所制造
磨石圆周速度：2700mm/min
切口：1.0mm
进给速度：100mm/min
冷却剂：乳液型(YUSHIROKEN(注册商标))
Figure BDA0003491299120000381
<评价>
试样3-2～试样3-13的磨粒以及包覆超磨粒相当于实施例。试样3-1的包覆超磨粒的磨粒主体部的位错密度超过9×1014，相当于比较例。
可确认试样3-2～试样3-13的磨轮的磨削比均高于试样3-1的磨轮的磨削比。
由实施例3的结果可确认，通过电子束照射，能够使构成磨粒(或磨粒主体部)的立方晶氮化硼的位错密度以及微晶尺寸发生变化，能够得到更加高性能的磨轮。
如以上那样对本公开的实施方式以及实施例进行了说明，但从最初起也预定将上述的各实施方式以及实施例的构成适当组合或进行各种变形。
应当认为本次公开的实施方式以及实施例在所有方面都是示例，而不是限制性的。本发明的范围不是由上述的实施方式以及实施例表示，而是由权利要求书表示，意图包含与权利要求书等同的意思以及范围内的全部变更。
附图标记说明
1：包覆超磨粒；2：磨粒主体部；3：包覆膜；31：第一单位层；32：第二单位层；33：第三单位层；10：磨轮；11：基板；111：外周面；12：超磨粒层；13：结合材料。

Claims (24)

1.一种包覆超磨粒，其中，所述包覆超磨粒具备：
磨粒主体部，其由立方晶氮化硼构成；以及
包覆膜，其将所述磨粒主体部的表面的至少一部分覆盖，
所述磨粒主体部的位错密度为9×1014/m2以下，
所述包覆膜包含一种以上的化合物，所述化合物由选自由周期表的第四族元素、第五族元素、第六族元素、铝以及硅组成的群组中的至少一种元素和选自由氧、氮、碳以及硼组成的群组中的至少一种元素构成。
2.根据权利要求1所述的包覆超磨粒，其中，所述磨粒主体部的晶体组织为单晶。
3.根据权利要求1所述的包覆超磨粒，其中，所述磨粒主体部的晶体组织为多晶。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述磨粒主体部的位错密度为2×1014/m2以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述磨粒主体部的位错密度为5×1013/m2以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述包覆膜包含铝和氧。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述包覆膜包含γ-Al2O3。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述包覆膜包含多个晶粒，
所述多个晶粒的平均粒径为500nm以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的包覆超磨粒，其中，在所述包覆膜中，铝与氧的原子比率Al/O为0.2以上且0.9以下。
10.根据权利要求9所述的包覆超磨粒，其中，所述Al/O为0.4以上且0.7以下。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述包覆膜的厚度为50nm以上且1000nm以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述包覆膜具有由两种以上的单位层构成的多层结构。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的包覆超磨粒，其中，所述包覆超磨粒的粒径为30μm以上且600μm以下。
14.一种磨粒，其中，所述磨粒由立方晶氮化硼构成，位错密度为9×1014/m2以下。
15.根据权利要求14所述的磨粒，其中，所述磨粒的晶体组织为单晶。
16.根据权利要求14所述的磨粒，其中，所述磨粒的晶体组织为多晶。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的磨粒，其中，所述位错密度为6.5×1014/m2以下。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的磨粒，其中，所述位错密度为2×1014/m2以下。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的磨粒，其中，所述位错密度为5×1013/m2以下。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的磨粒，其中，构成所述磨粒的微晶的尺寸为250nm以上。
21.根据权利要求20所述的磨粒，其中，所述微晶的尺寸为450nm以上。
22.根据权利要求21所述的磨粒，其中，所述微晶的尺寸为600nm以上。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的磨粒，其中，所述磨粒的粒径为30μm以上且600μm以下。
24.一种磨轮，其中，所述磨轮具备：
圆板状的基板；以及
超磨粒层，其将所述基板的至少外周面覆盖，
所述超磨粒层具有权利要求1至13中任一项所述的包覆超磨粒以及权利要求14至23中任一项所述的磨粒中的一者或两者。
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