CN1301615A - 磨石、其生产方法以及使用该磨石的研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一种用金属材料作为结合材料的主要材料的磨石,它包含:(A)选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒,(B)由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料,或由合金制成的结合材料,该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员,以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员,和(C)作为辅助剂的无定形碳,其中磨粒(A)和无定形碳(C)以海岛形结构分布在结合材料(B)中。

Description

磨石、其生产方法以及使用该磨石的研磨方法
本发明涉及一种特别适用于研磨由氧化物材料(硬而脆性的材料，如玻璃或陶瓷)制成的被研磨物体的磨石。更具体地说，本发明涉及一种磨石，它是一种用金属材料作为主要结合材料的金属结合型磨石，具有高切削率，即使以高精度研磨长时间后，它的研磨能力也不会因为表面堵塞而变差；本发明还涉及该磨石的制造方法以及使用该磨石的研磨方法。
通常，磨石是在结合材料中分散并固定有诸如金刚石、立方氮化硼(下文称为“CBM”)、碳化硅或氧化铝磨粒的磨石。根据结合材料的类型，磨石分为以合成树脂材料作为主要结合材料的树脂结合型磨石、以金属材料作为主要结合材料的金属结合型磨石、以及以陶瓷材料作为主要结合材料的玻璃化磨石这三大类。
其中，树脂结合型磨石在研磨时表现出柔软的接触，从而可以获得很少有缺陷而表面粗糙度合适的表面。然而，作为结合材料的合成树脂材料的磨损显著，因此磨石的使用寿命短。而金属结合的磨石和玻璃化磨石具有优良的研磨性能和耐用性，因为它们的结合材料硬度高，特别是金属结合的磨石，它的研磨能力最高。然而，它们的切削率低(尤其是对硬的脆性材料如玻璃或陶瓷)，且由于磨石表面堵塞，研磨能力下降。因此，为了进行连续研磨，需要经常使磨石变粗糙，即切削磨石表面，露出其新表面，重新获得切削率。
为了解决常规金属结合型磨石的这些问题，例如，JP-A-63-295180公开了一种具有高机械强度和牢固烧结结构的金刚石磨石，该磨石是这样制得的，将磨粒与铁粉以及无定形碳粉混合，然后模压并烧结；该专利还公开了其制造方法(现有技术1)。另外，JP-A-7-251378公开了一种多孔的铁型金属金刚石磨石，其中：磨石是多孔的，因此其结合强度便于控制，从而在研磨操作中，结合材料会被没有阻力地适当磨去，从而阻止了表面堵塞；且结合材料是铁型金属，另外碳也作为结合材料被用来控制保持磨粒的强度和结合材料部分的机械性能；该专利还公开了该磨石的制造方法(现有技术2)。
在上述现有技术1和2中，用铁或铁型金属作为结合材料，整个磨石的硬度和结合强度得到增加。另外，现有技术还揭示，通过在磨石中提供孔隙或加入碳组分，可以防止切削率因表面堵塞而变差，其原因是这种磨石具有一种表面自生的功能，即在适当程度的研磨时，磨石的表面会同时被刮除露出新鲜表面，从而可获得表面不易堵塞的磨石。
然而，根据本发明者的验证，由于可用于现有技术1或2的结合材料局限于铁或其合金，因此不可能选出适用于被研磨物体的结合材料，而且在一些情况下，不可能获得高精度处理的表面。另外，在现有技术1中，碳粉组分的可加入量限于较少的水平，所以磨石的表面自生功能很难说是充分的。另外，现有技术2磨石中的孔隙在产生表面自生功能作用方面受到限制，受限的程度随被研磨物体或研磨方法而异，所以仍然难以维持高的研磨性能而同时防止堵塞。
本发明已经解决了这些问题，本发明的目的是：提供一种磨石，它具有高的切削率和优良的表面自生功能，即使是长时间高精度研磨，即使是对硬的脆性材料制成的被研磨物体进行研磨，其研磨能力也不会因为堵塞而变差；以及该磨石的制造方法和使用该磨石的研磨方法。
本发明提供了一种用金属材料作为主要结合材料制成的磨石，该磨石包含：
(A)选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，
(B)由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料，或由合金制成的结合材料，该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员，以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员，和
(C)作为辅助剂的无定形碳，
其中磨粒(A)和无定形碳(C)以海岛形结构分布在结合材料(B)中。
另外，本发明提供了一种制造磨石的方法，该方法包含混合下列主要组分：
(a)选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，
(b)由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料(b1)，或由合金制成的结合材料(b2)，该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员，以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员，和
(c)辅助剂，它含有合成树脂材料作为主要材料，其碳含量在碳化后维持在至少50％，
将该混合物压缩模压成预定的磨石形状，然后烧结产物。
另外，本发明还提供了一种研磨方法，该方法包括用上述的磨石来研磨金属材料或氧化物材料制成的被研磨物体。
本发明还提供了一种研磨方法，该方法包括用上述方法制得的磨石来研磨金属材料或氧化物材料制成的被研磨物体。
在附图中：
图1(a)是本发明磨石的显微镜照片，图1(b)是具有用于描述的参考编号的同一照片。
图2(a)是常规磨石的显微镜照片，图2(b)是具有用于描述的参考编号的同一照片。
在附图中，参考编号1指磨粒，2是结合材料，3是无定形碳。
下面将更详细地描述本发明。然而，下列描述的目的是为了帮助了解本发明，而决不是为了限制本发明。
磨粒
作为本发明磨石的一个组分的磨粒由选自金刚石、CBN、碳化硅和氧化铝的至少一个成员(即基本上是高硬度的材料)制成。另外，磨粒在磨石中的含量为磨石总量的1-30％(体积)。如果磨粒含量太多，尽管磨石的使用寿命可能会延长，但切削率减少，如果含量太少，则磨石的使用寿命很短。
结合材料
作为本发明磨石的一个组分的结合材料是至少一种选自钴、镍和铜的金属，或是含有至少一种选自钴、镍和铜的金属以及至少一种选自铁、银、锡、锌和钨的金属的合金。结合材料在磨石中的含量没有特别限定，只要结合材料的金属或合金量足以形成连续相。较佳的是磨石总量的至少30％(体积)。
辅助剂
作为本发明磨石的一个组分的辅助剂是无定形碳。该辅助剂帮助金属等的结合材料进行结合，以获得高的切削率，并同时使其能获得高精度的研磨表面。该无定形碳可由合成树脂材料碳化获得。要使用的合成树脂材料宜为在碳化时体积变化很少的材料，即在烧结烘焙碳化后保留高含量碳的材料，由此磨石强度在烘焙后会增加。较佳的是碳含量在碳化后能保持至少50％的苯酚树脂。
磨石中含有的作为辅助剂的无定形碳含量为磨石总含量的1-40％(体积)，较佳的为10-40％(体积)，更佳的为20-30％(体积)。该含量是磨石中无定形碳的含量，因此与作为原料的合成树脂材料(苯酚树脂)在混合物中的含量不同。例如，如果知道作为原料的合成树脂材料体积在碳化后减少50％，则在混合原料时需要加入两倍的合成树脂材料。另外，如果无定形碳的含量很高，则尽管结合相的硬度可能有所提高，但磨石的使用寿命会变短。如果该含量太低，则磨石很难获得表面自生功能，在研磨时会发生堵塞。
磨石及其制造方法
本发明的磨石含有所示比例的上述各组分，即，选自金刚石、CBN、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，由至少一种选自钴、镍和铜的金属制成的结合材料，或由含有至少一种选自钴、镍和铜的金属以及至少一种选自铁、银、锡、锌和钨的金属的合金制成的结合材料，以及作为辅助剂的无定形碳。磨石的制造方法包括将上述各组分的原料(即磨粒、结合材料和辅助剂)混合，使它们在制成磨石后含有所示比例的组分，模压该混合物，将其压缩模压成预定的磨石形状，然后烧结，此时作为辅助剂原料的合成树脂材料发生碳化，转变成无定形碳。
这样获得的无定形碳具有提高磨石硬度的特性，从而提供了高于常规磨石(常规磨石中加入碳粉或无定形碳粉只是作为结合材料)的切削率。另外，对于掺入了碳粉或无定形碳的这种常规磨石，结合材料仅局限于铁或其合金，而且也不知道可使用其它金属的情况，而且需要控制碳含量至多百分之几的水平。但是，采用本发明的制造磨石的方法，不仅能显著地提高无定形碳含量至高达40％，而且还消除了作为对无定形碳的结合材料的金属和合金的限制，因为在模制成形时，它以合成树脂材料(苯酚树脂)的形式存在，并会在烧结步骤中碳化，因此不会阻碍结合材料的烧结，因此能在较宽的范围内选择结合材料。另外，由于能够提高无定形碳的含量，因此制造时作为其原料的合成树脂材料(苯酚树脂)的含量能够增加，这对模压时的成形性有帮助，并且有助于提高研磨时的磨石硬度，增强磨石的自生功能，因此经研磨的物体会具有高精度的研磨表面。
在制造本发明磨石的方法中，均匀混合上述各组分(原料)。如图1(a)中的显微镜照片(放大倍数：200)和图1(b)中有参考编号的相同照片所示，要将原料混合均匀是确保在制造后磨粒1(图1(a)和(b)中的金刚石)和无定形碳3均匀地分布在磨石中(在结合材料2中(在图1(a)和(b)中是铁粉和锡粉的混合物))呈海岛结构所必需的，其中无定形碳3是连续或不连续分散的。通过该海岛结构，可调节磨石的硬度和脆性，以提供高的切削率和具有高精度的高表面自生功能。图2(a)中的显微镜照片(放大倍数：200)和图2(b)中具有参考编号的相同照片显示了常规的磨石，其中磨粒1(金刚石)分散在磨石(结合材料2(铁粉和锡粉的混合物))中。
然后，在制造本发明磨石的方法中，对各组分(原料)均匀混合的上述混合物进行模压制成预定的磨石形状。模制成形方法没有特别限制，例如可以是灌入式模制成形方法或平片挤压方法。前者是较佳的。磨石可模制成各种形状，如小物体状、片段或杯状。模制的压力和温度没有特别限制。模压温度通常在100-200℃之间。
然后，在制造本发明磨石的方法中，对模压成形的产物进行烧结。烧结时间和处理温度需要足以使作为合成树脂材料的苯酚树脂(即作为磨石组分之一的无定形碳的原料)碳化。处理温度为600-1100℃。如果烧结在超出该范围的温度下进行，则可能会产生不利的影响，使磨粒以及作为结合材料的金属等氧化。为了防止这种氧化作用，烧结可在非氧化的环境下(例如在惰性气氛或还原性气氛下)进行。
研磨方法
本发明的研磨方法包括用磨石来研磨被研磨物体，该磨石含有上述各组分，即，选自金刚石、CBN、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，由至少一种选自钴、镍和铜的金属制成的结合材料，或由含有至少一种选自钴、镍和铜的金属以及至少一种选自铁、银、锡、锌和钨的金属的合金制成的结合材料，以及作为辅助剂的无定形碳，其中磨粒和辅助剂(无定形碳)呈海岛结构分布在磨石(结合材料)中。
该研磨方法与采用常规磨石(金属结合型磨石)的研磨方法相比，磨石的自生功能可根据无定形碳的比例任意设定，从而能够获得恒定的研磨性能，即使与采用常规的玻璃化磨石的研磨方法相比，也可通过调节结合相中的结合材料(金属等)以及辅助剂(无定形碳)来获得优良的研磨表面。
在本发明的研磨方法中，被研磨物体例如可以是硬而脆性的材料(氧化物材料)如玻璃或陶瓷，或是金属材料。待采用的研磨机例如可以是平面研磨机、外圆研磨机或蠕变研磨机，其中平面研磨机是较佳的。具体地说，在平面研磨机中的双面研磨机情况下，当被研磨物体两面被夹在两个磨石之间同时研磨其前面和后面时，如果被研磨物体是脆性材料，则研磨时的压力不能太高。因此，利用具有高含量无定形碳(即具有高的自生功能)的磨石，就可以在甚至低研磨压力下连续进行恒定的研磨。不必说，磨石也为通常的平面研磨或其它方法提供了优良的效果。
下面将参照实施例进一步详细描述本发明。然而应当理解本发明决不局限于这些具体的例子。
实施例1至3和对比例1
磨石的制备
以表1所确定的混合比百分数，将辅助剂无定形碳的原料苯酚树脂粉末(BELLPEARL，商品名，Kanebo Ltd.生产)、作为磨粒的金刚石(平均粒径：6.5微米)和作为结合材料的铜粉以及锡粉混合。然后，在98MPa压力下、约185℃的模压温度下，对该混合物进行模压，获得直径为10毫米、厚度为5毫米的圆筒形颗粒。在氮气氛中、700℃的处理温度下(温度上升速度为100℃/小时，温度升高后保温时间为1小时)对该模压产物进行热处理(烧结)总共大约8小时。以这种方式制得实施例1-3和对比例1的磨石。对比例1是不含作为辅助剂的苯酚树脂粉末的磨石。另外，图1(a)和(b)中显示的磨石是实施例1中获得的，图2(a)和(b)中显示的磨石是对比例1中获得的。
表1
混合比(体积％) Rockwell硬度(HRF)
铜粉 锡粉 树脂粉末 金刚石磨粒
实施例1 67 7 20 6 73.9
实施例2 58 6 30 6 90.2
实施例3 49 5 40 6 95.2
对比例1 86 8 0 6 44.0
硬度测试
对于实施例1-3和对比例1的各组合物，用Rockwell硬度计的F标测定硬度，进行硬度比较。获得的结果显示在表1中。
磨具的制备
用粘合剂(QUICKSET，商品名，是一种环氧型粘合剂，Konishi Co.,Ltd.生产)将实施例1和3以及对比例1各制得的70个磨石均匀地结合到平的研磨盘的一个表面上，将各磨石的表面切削至平，使得能与被研磨物体对齐，从而获得对应于实施例1和3以及对比例1的磨具。
研磨试验
然后，用对应于实施例1和3以及对比例1的各磨具，在下列条件下研磨作为被研磨物体的钠钙玻璃的表面。
试验机器：            Oskar型镜头研磨机
被研磨物体：          钠钙玻璃(直径为65毫米、厚度为5毫米的玻璃园片)
研磨压力：            4千克压于钠钙玻璃片上
磨具的旋转速度：      400rpm
研磨用的冷却液体：    自来水中加入大约5％的水溶性磨削液
研磨时间：            10分钟
研磨后，测定每一片钠钙玻璃的重量，从与研磨前重量相比减少的重量获得切削率。另外，对于研磨后的每一片钠钙玻璃，在下列条件下用Kosaka Kenkyusho K.K.生产的触点(fealer)型粗糙度计测定表面粗糙度：
纵向放大倍数：        10000倍
横向放大倍数：        20倍
测定长度：            10毫米
测定速度：        0.1毫米/秒
切断(cutoff)：    λc=0.08毫米
另外，用纯水清洗研磨后的每片钠钙玻璃并干燥，在聚光灯下检查每一片钠钙玻璃的表面，评价刮痕是否存在。评价标准如下。
○：没有观察到刮痕。
△：观察到稍有刮痕，但是该水平不成问题。
×：观察到有明显的刮痕。
另外，用实施例1和3以及对比例1的各磨石，在上述条件下对钠钙玻璃片连续研磨5次，根据每一片钠钙玻璃第一次研磨的重量减少(切削率)和第五次研磨的重量减少(切削率)确定连续研磨性能(第五次研磨的切削率÷第一次研磨的切削率×100[％])。
切削率、表面粗糙度、刮痕是否存在以及连续加工(研磨)性能的测试结果显示在表2中。
表2
切削率(微米/10分钟)   表面粗糙度(Rmax微米)   刮痕是否存在   连续加工性能
  实施例1     130     1.2     ○     90％
  实施例3     150     1.4     ○     95％
  对比例1     80     2.5     ×     60％
从表1看出，在实施例1-3的每个例子中，硬度均高于对比例1，且在实施例1-3中，结合相的硬度随着各磨石中含苯酚树脂(无定形碳)比例的升高而升高。
另外，从表2看出，在实施例1-3的每个例子中，切削率均高于对比例1。这表明当磨石中含有无定形碳时，结合相的硬度变高，从而可获得高的切削率。另外，在实施例1-3的每个例子中，获得了没有刮痕的研磨表面，且表面粗糙度小于对比例1。这表明当磨石含有无定形碳时，可以进行高的切削率和高精度的研磨。另外，在实施例1和3的每个例子中，连续加工性能高于对比例1中的性能。这表明不仅硬度有所提高，而且脆性也有所提高。因此，已经发现，当磨石中含有无定形碳时，即使在长时间研磨操作中研磨能力也没有因表面堵塞而变差，而且可以获得具有高的表面自生功能且能稳定地进行研磨的磨石。另外，从实施例1和3看出，连续加工性能(即表面自生功能)随磨石中无定形碳的含量而异。因此，显然可以根据被研磨物体调节表面自生功能，从而进行高精度的研磨。
实施例4至6和对比例2
磨石的制备
以表3所示的混合比，将辅助剂无定形碳的原料苯酚树脂粉末(BELLPEARL，商品名，Kanebo Ltd.生产)、作为磨粒的金刚石(平均粒径：6.5微米)和作为结合材料的铜粉以及锡粉混合。然后，在294MPa压力下、室温下，模压该混合物，获得直径为10毫米、厚度为5毫米的圆筒形颗粒。在氮气氛中、700℃的处理温度下(温度上升速度为300℃/小时，温度升高后保温时间为1小时)对该模压产物进行热处理(烧结)总共大约3.5小时。以这种方式制得实施例4-6和对比例2的磨石。对比例2是不含作为辅助剂的苯酚树脂粉末的磨石。表3
混合比(体积％) Rockwell硬度(HRF)
铜粉 锡粉 树脂粉末 金刚石磨粒
实施例4 67 7 20 6 63.0
实施例5 58 6 30 6 76.7
实施例6 49 5 40 6 81.8
对比例2 86 8 0 6 44.0
硬度测试
对于实施例4-6和对比例2的各组合物，以实施例1-3的相同方法进行硬度比较。获得的结果显示在表3中。
研磨试验
以实施例1的相同方式，用实施例4和6以及对比例2每一个例子中制得的70个磨石制造对应于实施例4或6或对比例2的磨具，用Osaka型镜头研磨机研磨钠钙玻璃，评价切削率、表面粗糙度以及刮痕的存在与否。结果显示在表4中。
表4
切削率(微米/10分钟)   表面粗糙度(Rmax微米)   刮痕是否存在   连续加工性能
    实施例4     110     1.3     ○     80％
    实施例6     130     1.6     △     85％
    对比例2     80     2.5     ×     60％
从表3看出，在实施例4-6的每个例子中，硬度均高于对比例2，且在实施例4-6中，结合相的硬度均随着各磨石所含苯酚树脂(无定形碳)比例的升高而升高。
另外，从表4看出，在实施例4-6的每个例子中，切削率均高于对比例2。这表明当磨石中含有无定形碳时，结合相的硬度变高，从而可获得高的切削率。另外，在实施例4和6的每个例子中，获得了没有刮痕的研磨表面，且表面粗糙度小于对比例2。这表明当磨石含有无定形碳时，可以进行高的切削率和高精度的研磨。另外，在实施例4和6的每个例子中，连续加工性能都高于对比例2。这表明不仅硬度有所提高，而且脆性也有所提高。因此，已经发现，当磨石中含有无定形碳时，即使在长时间研磨操作中研磨能力也没有因表面堵塞而变差，而且可以获得具有高的自生功能且能恒定地进行研磨的磨石。另外，从实施例4和6看出，连续加工性能(即自生功能)根据磨石中无定形碳含量而异。因此，显然可以根据被研磨物体调节表面自生功能，从而进行高精度的研磨。
实施例7至9和对比例3
磨石的制备
以表5所示的混合比，将辅助剂无定形碳的原料苯酚树脂粉末(BELLPEARL，商品名，Kanebo Ltd.生产)、作为磨粒的金刚石(平均粒径：5微米)和作为结合材料的镍粉、铜粉和锡粉混合。然后，在196MPa压力下、约180℃的模压温度下，模压该混合物，获得直径为10毫米、厚度为5毫米的圆筒形颗粒。在氮气氛中、1100℃的处理温度下(温度上升速度为500℃/小时，温度升高后保温时间为1小时)对该模压产物进行热处理(烧结)总共大约3小时。以这种方式制得实施例7-9和对比例3的磨石。对比例3是不含作为辅助剂的苯酚树脂粉末的磨石。
表5
混合比(体积%) Rockwell硬度(HRF)
镍 铜 锡 树脂 金刚石磨粒
实施例7 53 23 9 10 5 94.0
实施例8 47 20 8 20 5 91.0
实施例9 41 17 7 30 5 88.0
对比例3 59 26 10 0 5 85.0
硬度测试
对于实施例7-9和对比例3的各组合物，以实施例1-3的相同方法进行硬度比较。获得的结果显示在表5中。
研磨试验
以实施例1的相同方式，用实施例7和9以及对比例3每一个例子中制得的70个磨石制造对应于实施例7或9或对比例3的磨具，用Osaka型镜头研磨机研磨钠钙玻璃，评价切削率、表面粗糙度以及观察刮痕是否存在。评价结果显示在表6中。
表6
切削率(微米/10分钟)   表面粗糙度(Rmax微米)   刮痕是否存在   连续加工性能
  实施例7     90     0.9     ○     90％
  实施例9     100     1.1     ○     95％
  对比例3     70     1.6     ×     30％
从表5看出，在实施例7-9的每个例子中，硬度均高于对比例3。然而，对比例3的金属相有高的硬度。因此，即使象实施例7-9一样对其中加入苯酚树脂，硬度也不会高于对比例3。另外，即使苯酚树脂(无定形碳)的比例增加，结合相的硬度也不会变高。
然而，从表6看出，在实施例7和9的每个例子中，切削率均高于对比例3，而且连续加工性能非常高，随着无定形碳的比例增加，切削率和连续加工性能均变高。这表明不仅硬度有所提高，而且脆性也有所提高。因此，已经发现，当磨石中含有无定形碳时，即使在长时间研磨操作中研磨能力也没有因表面堵塞而变差，而且可以获得具有高的自生功能且能恒定地进行研磨的磨石。另外，从实施例7和9看出，表面粗糙度小于对比例3，获得了没有刮痕的研磨表面。因此，很显然，当磨石内掺入无定形碳后，可根据被研磨物体调节自生功能，进行高精度的研磨。
如上所述，本发明的磨石是用金属材料制成的结合材料作为主要材料的磨石，它包含：
(A)选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，
(B)由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料(B1)，或由合金制成的结合材料(B2)，该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员，以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员，和
(C)作为辅助剂的无定形碳，
其中磨粒(A)和无定形碳(C)以海岛形结构分布在结合材料(B)中。由于无定形碳(C)的分布呈海岛结构，因此结合相的硬度增加，可以获得具有高切削率的磨石。而且，可以获得高精度的研磨，同时磨石有脆性。因此，可以获得一种磨石，用该磨石可进行表面高度自生的恒定研磨，即使长时间研磨后研磨能力也不会因表面堵塞而变差的现象。
在本发明的磨石中，作为无定形碳(C)主要材料的合成树脂材料是苯酚树脂，因此即使它经过烧结碳化，其体积变化也很少，烧结后的磨石强度会变高，并可以获得具有高切削率的磨石。
在本发明的磨石中，磨粒(A)的含量在磨石总重量的1-30％(体积)范围内，无定形碳(C)的含量在磨石总重量的1-40％(体积)范围内，因此可以获得具有高切削率和表面自生功能的磨石。
制造本发明磨石的方法包括混合下列主要组分：
(a)选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，
(b)由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料(b1)，或由合金制成的结合材料(b2)，该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员，以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员，和
(c)辅助剂，它含有合成树脂材料作为主要材料，其碳含量在碳化后保持在至少50％，
将该混合物压缩模压成预定的磨石形状，然后烧结模压的产物。
利用该方法，可使无定形碳的比例(百分数)很高，从而可获得高的切削率。而且，辅助剂在模制成形时以合成树脂材料的形式存在，在烧结步骤中会碳化，因此它不会阻碍结合材料的烧结，从而能在较宽的范围内选择结合材料。另外，通过提高无定形碳的百分数，在生产时合成树脂材料的百分数将会很大，这对模压时的可成形性有帮助，会提高磨石在研磨时的硬度，会增强磨石的自生功能，并且使经研磨的物体具有高精度的研磨表面。
制造本发明磨石的方法是这样一种方法，混合磨粒(a)、结合材料(b)和辅助剂(c)，使得烧结后磨粒(a)的含量在磨石总重量的1-30％(体积)范围内，烧结后辅助剂(c)的含量在磨石总重量的1-40％(体积)范围内，从而可获得具有高切削率和自生功能的磨石。
制造本发明磨石的方法是这样一种方法，其中烧结在600-1100℃之间的处理温度下、非氧化性气氛中进行，此时合成树脂材料能充分碳化，并能防止磨粒和结合材料的氧化，从而可以获得具有高硬度的磨石。
使用本发明磨石的研磨方法是这样一种方法，该方法包括用磨石来研磨由金属材料或氧化物材料制成的被研磨物体，该磨石包含磨粒(A)、结合材料(B)和无定形碳(C)，其中磨粒(A)和无定形碳(C)以海岛结构分布在结合材料(B)中，从而能够实现高切削率和高精度的研磨操作。另外，磨石的表面自生功能可改变无定形碳的百分数加以设定，从而能获得稳定的研磨性能。
使用本发明磨石的研磨方法是这样一种方法，该方法包括用磨石来研磨由金属材料或氧化物材料制成的被研磨物体，该磨石用这样的方法制得，该方法包括混合作为主要组分的磨粒(A)、结合材料(B)和无定形碳(C)，将该混合物模压成预定的磨石形状，然后烧结该模压的产物，从而能实现高精度的研磨。
使用本发明磨石的研磨方法是这样一种方法，其中被研磨物体是玻璃，从而对硬而脆的材料也可以获得高精度的研磨性能。
使用本发明磨石的研磨方法是这样一种方法，其中对被研磨物体进行平面研磨，此时即使在低研磨压力下，也能连续地进行恒定的研磨。
1999年12月28日提交的日本专利申请11-372154和2000年11月20日提交的申请2000-352068的全部公开内容，包括说明书、权利要求、附图和概述均全部纳入本文作为参考。

Claims (14)

1．一种用金属材料作为结合材料的主要材料的磨石，它包含：
(A)选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，
(B)由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料，或由合金制成的结合材料，该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员，
(C)作为辅助剂的无定形碳，
其中磨粒(A)和无定形碳(C)以海岛形结构分布在结合材料(B)中。
2．根据权利要求1所述的磨石，其中无定形碳(C)是通过对作为主要材料的合成树脂材料进行烧结和碳化而获得的。
3．根据权利要求2所述的磨石，其中合成树脂材料是苯酚树脂。
4．根据权利要求1所述的磨石，其中磨粒(A)的含量在磨石总量的1-30％体积范围内，无定形碳(C)的含量在磨石总量的1-40％体积范围内。
5．根据权利要求1所述的磨石，其中磨石形状是小物体形的，研磨表面是平的。
6．一种制造磨石的方法，该方法包括：混合下列主要组分：
(a)选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝中至少之一的磨粒，
(b)由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料，或由合金制成的结合材料，该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员，和
(c)辅助剂，它含有合成树脂材料作为主要材料，树脂的含碳量在碳化后维持在至少50％，
将该混合物压缩模压成预定的磨石形状，然后烧结该模压的产物。
7．根据权利要求6所述的制造磨石的方法，其中作为辅助剂(C)主要组分的合成树脂材料是苯酚树脂。
8．根据权利要求6或7所述的制造磨石的方法，其中对磨粒(a)、结合材料(b)和辅助剂(c)进行混合，使烧结后磨粒(a)的含量在磨石总量的1-30％体积范围内，烧结后辅助剂(c)的含量在磨石总量的1-40％体积范围内。
9．根据权利要求6所述的制造磨石的方法，其中烧结在非氧化性气氛中、600-1100℃范围内的处理温度下进行。
10．根据权利要求6所述的制造磨石的方法，其中进行压缩模压，以使烧结后的磨石形状为颗粒形，研磨表面是平的。
11．一种研磨方法，它包括用权利要求1至5任一所述的磨石来研磨由金属材料或氧化物材料制成的被研磨物体。
12．一种研磨方法，它包括用权利要求6至10任一所述的方法制得的磨石来研磨由金属材料或氧化物材料制成的被研磨物体。
13．根据权利要求11或12所述的研磨方法，其中被研磨物体是玻璃。
14．根据权利要求11或12所述的研磨方法，其中对被研磨物体施加表面研磨。
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