JP2001322067A - Extra-abrasive grain coated with metal carbide, its manufacturing method and extra-abrasive grain tool - Google Patents
Extra-abrasive grain coated with metal carbide, its manufacturing method and extra-abrasive grain toolInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、金属炭化物被覆
超砥粒の製造方法、金属炭化物被覆超砥粒および超砥粒
工具に関し、より特定的にはダイヤモンドホイール等の
超砥粒工具の砥粒層に用いられる金属炭化物被覆超砥粒
とその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a metal carbide-coated superabrasive, a metal carbide-coated superabrasive and a superabrasive tool, and more particularly to an abrasive for a superabrasive tool such as a diamond wheel. The present invention relates to a metal carbide-coated superabrasive used for a layer and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素
(CBN)は、硬さや強度の点で優れているので、種々
の超砥粒工具の砥粒として用いられている。超砥粒工具
においては砥粒と結合材とを混合したものを成形し、焼
結することによって超砥粒層が形成されている。超砥粒
を結合するための結合材としては、金属(メタルボン
ド)、樹脂(レジノイドボンド)またはガラス質無機物
(ビトリファイドボンド)が用いられる。2. Description of the Related Art Diamond or cubic boron nitride (CBN) is used as an abrasive for various superabrasive tools because of its excellent hardness and strength. In a superabrasive tool, a superabrasive layer is formed by molding and sintering a mixture of abrasive grains and a binder. Metal (metal bond), resin (resinoid bond), or vitreous inorganic substance (vitrified bond) is used as a bonding material for bonding the superabrasive grains.
【0003】しかしながら、たとえば、結合材として用
いられる鉄系金属(ニッケル、コバルト、鉄)は、砥粒
層を形成するための高温焼結時においてダイヤモンド等
の超砥粒との界面にて反応し、砥粒強度を低下させる可
能性がある。また、超砥粒と結合材との間の結合力が低
下するという問題もある。その結果、超砥粒工具の耐摩
耗性が劣化し、工具としての寿命が短くなるという問題
があった。[0003] However, for example, an iron-based metal (nickel, cobalt, iron) used as a binder reacts at the interface with super-abrasive grains such as diamond during high-temperature sintering for forming an abrasive layer. , There is a possibility that the abrasive grain strength is reduced. There is also a problem that the bonding force between the superabrasive and the bonding material is reduced. As a result, there is a problem that the wear resistance of the superabrasive tool is deteriorated, and the life of the tool is shortened.
【0004】上記のような問題点を解消するために、超
砥粒の表面に炭化チタンや炭化珪素等の金属炭化物を被
覆する方法が提案されている。金属炭化物を被覆する方
法としては気相蒸着法があり、気相蒸着法には化学蒸着
(CVD)法と物理蒸着(PVD)法がある。[0004] In order to solve the above problems, there has been proposed a method of coating the surface of superabrasive grains with a metal carbide such as titanium carbide or silicon carbide. As a method of coating the metal carbide, there is a vapor deposition method, and the vapor deposition method includes a chemical vapor deposition (CVD) method and a physical vapor deposition (PVD) method.
【0005】特開昭61−297079号公報や特開平
5−220668号公報では、結合材が樹脂である場合
に結合力を高めるために、また結合材がガラス質無機物
の場合に焼結時にダイヤモンド砥粒自体の熱腐食の発生
を防止するために、ダイヤモンド粉末または立方晶窒化
ホウ素粉末の表面に、炭化チタンと炭酸化チタンを被
覆、または炭酸化チタン膜を被覆するためにCVD法を
適用した方法が提案されている。Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) Nos. 61-297079 and 5-220668 disclose a method for enhancing the bonding force when the binder is a resin, and a method for sintering when the binder is a vitreous inorganic substance. In order to prevent the occurrence of thermal corrosion of the abrasive grains themselves, the surface of diamond powder or cubic boron nitride powder was coated with titanium carbide and titanium carbonate, or a CVD method was applied to coat a titanium carbonate film. A method has been proposed.
【0006】また、特開平11−189492号公報で
は、低融点の金属または樹脂を結合材として用いる場合
に、ダイヤモンド粒子の耐熱性を向上させるためにスパ
ッタリング法によってダイヤモンド粒子の表面にチタン
の炭化物を被覆層として形成する方法が提案されてい
る。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-189492, when a metal or resin having a low melting point is used as a binder, titanium carbide is deposited on the surface of diamond particles by sputtering to improve the heat resistance of the diamond particles. A method for forming a coating layer has been proposed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにCVD法を用いて超砥粒の表面を金属炭化物で被
覆する方法を採用する場合には、形成された金属炭化物
膜が剥離しやすいという問題があった。また、金属炭化
物膜を超砥粒の表面上に均一な膜厚で形成することは困
難であるという問題もあった。However, when the method of coating the surface of the superabrasive grains with the metal carbide using the CVD method as described above is employed, the formed metal carbide film is easily peeled off. There was a problem. There is also a problem that it is difficult to form a metal carbide film with a uniform film thickness on the surface of the superabrasive.
【0008】また、超砥粒の表面を金属炭化物膜で被覆
するためにPVD法を採用した場合においては、真空度
の低いアルゴンガス雰囲気中で膜の形成が行なわれるた
め、アルゴンガスや不純物ガスが金属炭化物膜に混入し
やすくなり、被膜の剥離が起こりやすいという問題があ
った。また、PVD法を採用する場合、所定の膜厚の金
属炭化物膜を形成するための成膜条件の設定が困難であ
るという問題もあった。PVD法においては二次電子な
どの高速粒子が被膜に衝突し、被膜に欠陥を形成し、こ
れによっても被膜の剥離が起こりやすくなるという問題
もあった。また、PVD法を採用して金属炭化物膜を形
成する場合においても超砥粒の表面に均一な膜厚で被膜
を形成することは困難であった。In the case where the PVD method is used to coat the surface of the superabrasive with a metal carbide film, the film is formed in an argon gas atmosphere having a low degree of vacuum. However, there is a problem that the metal is easily mixed into the metal carbide film, and the coating is easily peeled off. Further, when the PVD method is employed, there is a problem that it is difficult to set film forming conditions for forming a metal carbide film having a predetermined thickness. In the PVD method, there is also a problem that high-speed particles such as secondary electrons collide with the coating and form defects in the coating, which also makes it easy for the coating to peel off. Further, even when a metal carbide film is formed by employing the PVD method, it has been difficult to form a film with a uniform film thickness on the surface of the superabrasive grains.
【0009】上記のようにCVD法またはPVD法のい
ずれの方法を採用した場合においても、金属炭化物被膜
の剥離が起こりやすく、また金属炭化物被膜を均一な膜
厚で形成することは困難であるという問題があった。従
来のCVD法やPVD法によって金属炭化物膜で被覆さ
れた超砥粒と結合材とを混合したものを成形し、焼結す
ることによって超砥粒層を形成すると、金属炭化物膜が
剥離しやすく、また均一な膜厚で形成されていないた
め、その焼結時において熱の影響で超砥粒の硬さや強度
が劣化しやすいという問題があった。その結果、その超
砥粒層を備えた超砥粒工具の寿命が短くなり、切れ味等
の研削性能も悪くなるという問題があった。[0009] It is said that the metal carbide film is easily peeled and the metal carbide film is difficult to be formed with a uniform film thickness in either case of employing the CVD method or the PVD method as described above. There was a problem. If a superabrasive layer is formed by molding and sintering a mixture of a superabrasive grain coated with a metal carbide film and a binder by a conventional CVD or PVD method, the metal carbide film is easily peeled off In addition, since it is not formed with a uniform film thickness, there is a problem that the hardness and strength of the superabrasive grains are liable to be deteriorated due to heat during sintering. As a result, there is a problem that the life of the superabrasive tool provided with the superabrasive layer is shortened, and the grinding performance such as sharpness is deteriorated.
【0010】そこで、この発明の目的は、金属炭化物が
超砥粒から剥離するのを防止することができ、超砥粒層
を形成するための焼結時において熱の影響による超砥粒
の劣化を防止することが可能な金属炭化物被覆超砥粒と
その製造方法を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to prevent the metal carbide from peeling off from the superabrasive grains, and to prevent the superabrasive grains from deteriorating due to heat during sintering for forming a superabrasive layer. It is an object of the present invention to provide a metal carbide-coated super-abrasive grain capable of preventing the occurrence of cracks and a method for producing the same.
【0011】また、この発明のもう1つの目的は、工具
寿命の長い超砥粒工具を提供することである。Another object of the present invention is to provide a superabrasive tool having a long tool life.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明の1つの局面に
従った金属炭化物被覆超砥粒の製造方法は以下の特徴的
なステップを備える。A method for producing a metal carbide-coated superabrasive according to one aspect of the present invention includes the following characteristic steps.
【0013】(i) 反応室内の温度を所定の温度まで
上昇させ、反応室内の雰囲気を減圧した状態で、反応室
内に超砥粒を保持する第1のステップ。(I) A first step in which the temperature inside the reaction chamber is raised to a predetermined temperature and the super-abrasive grains are held in the reaction chamber while the atmosphere in the reaction chamber is reduced in pressure.
【0014】(ii) 超砥粒を保持する反応室内に、
少なくとも金属を含む原料ガスを導入する第2のステッ
プ。(Ii) In a reaction chamber holding superabrasive grains,
Second step of introducing a source gas containing at least a metal.
【0015】(iii) 原料ガスを反応室内に所定の
時間保持する第3のステップ。 (iv) 原料ガスを保持するステップの後、反応室内
を排気し、減圧した状態にする第4のステップ。(Iii) A third step of holding the source gas in the reaction chamber for a predetermined time. (Iv) After the step of holding the source gas, a fourth step of evacuating the reaction chamber to reduce the pressure in the reaction chamber.
【0016】(v) 上記の第2、第3および第4のス
テップを繰返すこと。 以上のようにして構成された金属炭化物被覆超砥粒の製
造方法を採用することにより、超砥粒の表面を被覆する
金属炭化物の被膜を均一な膜厚で形成することができ
る。また、超砥粒の表面を被覆する金属炭化物の被膜に
含まれる金属炭化物の結晶粒の平均粒径を従来のCVD
法やPVD法に比べて小さくすることができる。さら
に、金属炭化物の被覆層を超砥粒の表面上に短時間で形
成することができるので、製造方法において超砥粒を高
温雰囲気にさらす時間が短くなり、超砥粒の劣化を防止
することができる。(V) repeating the second, third and fourth steps. By adopting the method for manufacturing a metal carbide-coated superabrasive grain configured as described above, a metal carbide film covering the surface of the superabrasive grain can be formed with a uniform film thickness. In addition, the average particle size of the metal carbide crystal grains contained in the metal carbide film covering the surface of
Method and PVD method. Furthermore, since the coating layer of the metal carbide can be formed on the surface of the superabrasive grains in a short time, the time for exposing the superabrasive grains to a high-temperature atmosphere in the manufacturing method is shortened, and the deterioration of the superabrasive grains is prevented. Can be.
【0017】また、超砥粒の表面を被覆する金属炭化物
の被膜に含まれる金属炭化物の結晶粒径を小さくするこ
とができるので、金属炭化物の被膜と超砥粒との間の結
合力を高めることができる。このため、本発明の製造方
法によって形成された金属炭化物の被膜は超砥粒の表面
から剥離し難い。その結果、上記の製造方法によって得
られた金属炭化物被覆超砥粒と結合材とを混合し、焼結
することによって超砥粒層を形成する場合に、その焼結
時に熱の影響を受けて超砥粒の硬さや強度が劣化するの
を効果的に防止することができる。これにより、本発明
の製造方法によって得られた超砥粒を用いて超砥粒工具
を製作した場合に、超砥粒工具の切れ味等の研削性能を
向上させることができ、工具寿命を長くすることができ
る。Further, since the crystal grain size of the metal carbide contained in the metal carbide film coating the surface of the superabrasive grains can be reduced, the bonding force between the metal carbide film and the superabrasive grains can be increased. be able to. For this reason, the metal carbide film formed by the production method of the present invention is hard to peel off from the surface of the superabrasive. As a result, when mixing the metal carbide-coated superabrasive grains and the binder obtained by the above-described manufacturing method and forming a superabrasive layer by sintering, under the influence of heat during the sintering, It is possible to effectively prevent the hardness and strength of the superabrasive from deteriorating. Thus, when a superabrasive tool is manufactured using the superabrasive grains obtained by the manufacturing method of the present invention, it is possible to improve the grinding performance such as sharpness of the superabrasive tool and prolong the tool life. be able to.
【0018】この発明の金属炭化物被覆超砥粒の製造方
法において、金属炭化物は炭化チタンまたは炭化珪素で
あるのが好ましい。金属炭化物として炭化チタンで超砥
粒の表面を被覆する場合、原料ガスは四塩化チタンとメ
タンとを含むものを用いるのが好ましい。In the method of the present invention for producing a metal carbide-coated superabrasive, the metal carbide is preferably titanium carbide or silicon carbide. When the surface of the superabrasive is coated with titanium carbide as a metal carbide, it is preferable to use a raw material gas containing titanium tetrachloride and methane.
【0019】また、この発明の金属炭化物被覆超砥粒の
製造方法において、超砥粒は、ダイヤモンド砥粒、立方
晶窒化ホウ素砥粒またはこれらの混合砥粒を含むのが好
ましい。In the method for producing a metal carbide-coated superabrasive according to the present invention, the superabrasive preferably includes diamond abrasive, cubic boron nitride abrasive, or a mixed abrasive thereof.
【0020】なお、この発明の金属炭化物被覆超砥粒の
製造方法を用いれば、超砥粒の粒径が非常に小さい場
合、すなわち超砥粒が細粒の場合でも金属炭化物の被膜
を超砥粒の表面に容易に形成することができる。たとえ
ば、超砥粒の粒度が♯800以上(平均粒径が40μm
以下)の場合でも、本発明の製造方法を採用すれば、超
砥粒の表面に金属炭化物の被膜を形成することができ
る。It is to be noted that the method for producing a metal carbide-coated superabrasive according to the present invention makes it possible to superfine the metal carbide film even when the superabrasive has a very small particle size, that is, when the superabrasive is fine. It can be easily formed on the surface of the grains. For example, the particle size of superabrasives is $ 800 or more (the average particle size is 40 μm
Even in the case of the following), if the manufacturing method of the present invention is adopted, a metal carbide film can be formed on the surface of the superabrasive.
【0021】この発明のもう1つの局面に従った金属炭
化物被覆超砥粒は、上述のような特徴を備えた製造方法
を用いて製造されたものである。[0021] A metal carbide-coated superabrasive according to another aspect of the present invention is manufactured using a manufacturing method having the above-described features.
【0022】また、この発明のさらに別の局面に従った
金属炭化物被覆超砥粒は、超砥粒と、この超砥粒の表面
を被覆するように形成された炭化チタン膜とを備え、そ
の炭化チタン膜に含まれる炭化チタンの結晶粒の平均粒
径が10nm以上、30nm以下であることを特徴とす
るものである。Further, a metal carbide-coated superabrasive according to still another aspect of the present invention comprises a superabrasive, and a titanium carbide film formed so as to cover the surface of the superabrasive. The average particle diameter of the crystal grains of titanium carbide contained in the titanium carbide film is 10 nm or more and 30 nm or less.
【0023】上記のように超砥粒の表面を被覆する炭化
チタン膜に含まれる炭化チタンの結晶粒径の平均粒径を
10nm以上30nm以下とすることにより、炭化チタ
ン膜と超砥粒との間の結合力を高めることができる。こ
のため、炭化チタン膜が超砥粒の表面から剥離するのを
効果的に防止することができる。これにより、上記の特
徴を備えた金属炭化物被覆超砥粒と結合材とを混合し、
焼結することによって超砥粒層を形成する場合におい
て、その焼結時に熱の影響を受けて超砥粒の硬さや強度
等の特性が劣化するのを防止することができる。また、
結合材と超砥粒とが焼結時に反応して超砥粒の特性が劣
化するのも防止することができる。その結果、得られた
超砥粒層を用いて製作された超砥粒工具においては、そ
の研削性能を向上させることができ、工具寿命を長くす
ることができる。As described above, by setting the average grain size of the crystal grains of the titanium carbide contained in the titanium carbide film covering the surface of the superabrasive grains to be 10 nm or more and 30 nm or less, the titanium carbide film and the superabrasive grains can be separated. The bonding force between them can be increased. Therefore, it is possible to effectively prevent the titanium carbide film from peeling off from the surface of the superabrasive grains. Thereby, mixing the metal carbide coated superabrasive with the above characteristics and the binder,
When the superabrasive layer is formed by sintering, it is possible to prevent the properties such as hardness and strength of the superabrasive grains from deteriorating due to heat during the sintering. Also,
It is possible to prevent the properties of the superabrasive grains from deteriorating due to the reaction between the binder and the superabrasive grains during sintering. As a result, in the superabrasive tool manufactured using the obtained superabrasive layer, the grinding performance can be improved and the tool life can be extended.
【0024】この発明の金属炭化物被覆超砥粒におい
て、超砥粒はダイヤモンド砥粒、立方晶窒化ホウ素砥粒
またはこれらの混合砥粒を含むのが好ましい。In the metal carbide-coated superabrasives of the present invention, the superabrasives preferably include diamond abrasives, cubic boron nitride abrasives, or mixed abrasives thereof.
【0025】この発明のさらに他の局面に従った超砥粒
工具は、本発明の金属炭化物被覆超砥粒の製造方法によ
って製造された金属炭化物被覆超砥粒を含む砥粒層を備
える。A superabrasive tool according to still another aspect of the present invention includes an abrasive layer containing a metal carbide coated superabrasive produced by the method for producing a metal carbide coated superabrasive according to the present invention.
【0026】また、この発明のさらに別の局面に従った
超砥粒工具は、金属炭化物被覆超砥粒を含む砥粒層を備
え、この金属炭化物被覆超砥粒は、超砥粒と、その超砥
粒の表面を被覆するように形成された炭化チタン膜とを
含み、この炭化チタン膜に含まれる炭化チタンの結晶粒
の平均粒径が10nm以上、30nm以下であることを
特徴とするものである。A superabrasive tool according to still another aspect of the present invention includes an abrasive layer containing a metal carbide-coated superabrasive, wherein the metal carbide-coated superabrasive includes a superabrasive and a superabrasive. A titanium carbide film formed so as to cover the surface of the superabrasive grains, wherein the average particle size of the crystal grains of titanium carbide contained in the titanium carbide film is 10 nm or more and 30 nm or less. It is.
【0027】上記のように構成された超砥粒工具におい
ては、超砥粒層の耐摩耗性を高めることができ、切れ味
等の研削性能を向上させることができ、工具寿命を長く
することができる。In the superabrasive tool configured as described above, the wear resistance of the superabrasive layer can be improved, the grinding performance such as sharpness can be improved, and the tool life can be extended. it can.
【0028】この発明の超砥粒工具において、超砥粒は
ダイヤモンド砥粒、立方晶窒化ホウ素砥粒またはこれら
の混合砥粒を含むのが好ましい。In the superabrasive tool of the present invention, the superabrasive grains preferably include diamond abrasive grains, cubic boron nitride abrasive grains, or mixed abrasive grains thereof.
【0029】また、この発明の超砥粒工具において、砥
粒層は金属炭化物被覆超砥粒を結合する結合材を含み、
結合材は鉄系金属、たとえば、鉄、コバルトまたはニッ
ケルを含むのが好ましい。Further, in the superabrasive tool of the present invention, the abrasive layer includes a binder for binding the metal carbide-coated superabrasive,
The binder preferably comprises an iron-based metal, for example, iron, cobalt or nickel.
【0030】この発明に従った金属炭化物被覆超砥粒
は、砥粒層を形成するための焼結時において、特に鉄系
金属を含む結合材との間での反応を防止することがで
き、超砥粒の硬さや強度等の特性の劣化を防止すること
ができる。なお、本発明に従った金属炭化物被覆超砥粒
を結合する結合材として、鉄系金属以外の金属、樹脂ま
たはガラス質無機物等を用いる場合においても、超砥粒
と結合材との間の結合力を高めることができ、また焼結
時における超砥粒の特性の劣化を防止することができ
る。The metal carbide-coated superabrasive according to the present invention can prevent a reaction with a binder containing a ferrous metal, particularly during sintering for forming an abrasive layer, Deterioration of characteristics such as hardness and strength of the superabrasive can be prevented. In the case where a metal other than an iron-based metal, a resin, or a vitreous inorganic material is used as a bonding material for bonding the metal carbide-coated superabrasive particles according to the present invention, the bonding between the superabrasive particles and the bonding material is also possible. The force can be increased, and deterioration of the characteristics of superabrasive grains during sintering can be prevented.
【0031】この発明の超砥粒工具は、超砥粒層のみで
形成された工具、または超砥粒層を円板状の台金等に固
着した形態の工具等のいずれの形態を有していてもよ
い。The superabrasive tool of the present invention has a form such as a tool formed of only the superabrasive layer or a tool in which the superabrasive layer is fixed to a disk-shaped base metal or the like. May be.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】図1は、この発明の金属炭化物被
覆超砥粒の製造方法の1つの実施例を概念的に示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram conceptually showing one embodiment of a method for producing a metal carbide-coated superabrasive according to the present invention.
【0033】図1に示すように平均粒径20〜40μm
(粒度♯800)のダイヤモンド粉末を100ct(カ
ラット)(質量20gに相当)容器に入れ、この容器を
電気炉の内部にセットした。その後、電気炉の内部の真
空度を133×10-2Paにし、電気炉の内部の温度を
900℃に上昇させた。As shown in FIG. 1, the average particle size is 20 to 40 μm.
A (diameter: 800) diamond powder was placed in a 100 ct (carat) (corresponding to a mass of 20 g) container, and this container was set inside an electric furnace. Thereafter, the degree of vacuum inside the electric furnace was set to 133 × 10 −2 Pa, and the temperature inside the electric furnace was raised to 900 ° C.
【0034】一方、図1に示すように、ヒーターの内部
で液体の四塩化チタン(TiCl4)を温度55℃に加
熱し、この加熱された四塩化チタンに流量2.8リット
ル/minで水素(H2)ガスを加えて四塩化チタンの
ガスを発生させた。On the other hand, as shown in FIG. 1, liquid titanium tetrachloride (TiCl 4 ) is heated to a temperature of 55 ° C. inside the heater, and hydrogen is added to the heated titanium tetrachloride at a flow rate of 2.8 liter / min. (H 2 ) gas was added to generate titanium tetrachloride gas.
【0035】上記で発生した四塩化チタンのガスと流量
2.5リットル/minのメタン(CH4)ガスを電気
炉の内部に12秒間導入した。このようにして電気炉の
内部で炭化チタンを生成させた。その反応は以下の式に
従って行なわれる。The titanium tetrachloride gas generated above and methane (CH 4 ) gas at a flow rate of 2.5 L / min were introduced into the electric furnace for 12 seconds. Thus, titanium carbide was generated inside the electric furnace. The reaction is performed according to the following equation.
【0036】CH4+TiCl4→TiC+4HCl このとき、電気炉内に導入される四塩化チタンガスとメ
タンガスの圧力と電気炉内の圧力との差を利用して、電
気炉の内部に設けられた容器中のダイヤモンド粉末中
に、すなわちダイヤモンド粒子の間の隙間に、生成した
炭化チタン(TiC)を注入した。その後、原料ガスの
導入を停止させて7秒間保持した。さらにその後、電気
炉内のガスと炭化チタン以外の副生成物を20秒間で排
気し、電気炉の内部を元の真空度に保持した。CH 4 + TiCl 4 → TiC + 4HCl At this time, by utilizing the difference between the pressure of the titanium tetrachloride gas and the methane gas introduced into the electric furnace and the pressure in the electric furnace, a container provided inside the electric furnace The generated titanium carbide (TiC) was injected into the diamond powder therein, that is, into the gaps between the diamond particles. After that, the introduction of the raw material gas was stopped and maintained for 7 seconds. Thereafter, the gas in the electric furnace and by-products other than titanium carbide were evacuated for 20 seconds, and the inside of the electric furnace was maintained at the original vacuum.
【0037】以上の原料ガスの導入ステップから排気ス
テップまでの工程は図2に示される。図2に示されるよ
うに、ステップAにおいて電気炉の内部を所定の真空度
になるまで排気し、その後、ステップBにおいて原料ガ
スを電気炉の内部に導入し、そして、ステップCにおい
て原料ガスの導入を停止させた状態で保持する。このス
テップA、BおよびCを1サイクルとして1000回繰
返した。FIG. 2 shows the steps from the step of introducing the raw material gas to the step of exhausting the raw material gas. As shown in FIG. 2, the inside of the electric furnace is evacuated to a predetermined degree of vacuum in step A, and then the raw material gas is introduced into the electric furnace in step B, and the raw material gas is Hold the introduction stopped. These steps A, B, and C were repeated 1000 times as one cycle.
【0038】なお、図1に示されるように、窒素
(N2)ガスは電気炉の内部の雰囲気を置換するために
用いられる。As shown in FIG. 1, nitrogen (N 2 ) gas is used to replace the atmosphere inside the electric furnace.
【0039】上記のようにして、ダイヤモンド砥粒の表
面上に炭化チタン膜が均一に形成された。炭化チタンの
被膜の厚みは最大で300nmであり、平均値は220
nm(140nm〜300nmの範囲)であった。ま
た、炭化チタン膜はダイヤモンド砥粒の表面全体にわた
って緻密に形成されていた。炭化チタン被膜中の炭化チ
タン結晶粒の平均粒径は10nm以上30nm以下であ
った。As described above, a titanium carbide film was uniformly formed on the surface of the diamond abrasive grains. The thickness of the titanium carbide film is 300 nm at the maximum, and the average value is 220 nm.
nm (range of 140 nm to 300 nm). Further, the titanium carbide film was densely formed over the entire surface of the diamond abrasive grains. The average particle size of the titanium carbide crystal grains in the titanium carbide coating was 10 nm or more and 30 nm or less.
【0040】得られた炭化チタン被覆ダイヤモンド砥粒
と、以下の組成を有する結合材とを均一に混合した後、
この混合粉末を室温でプレス成形した。結合材は、コバ
ルト(Co)を90質量%、銅(Cu)を7質量%、ス
ズ(Sn)を1質量%、銀(Ag)を2質量%含むもの
を用いた。得られた成形体を焼結炉に入れて温度800
℃にて0.5時間焼結した。得られた焼結体に研磨処理
を施すことにより、外径が100mm、内径が40m
m、厚みが0.18mmのダイヤモンドホイールを製作
した。After uniformly mixing the obtained titanium carbide-coated diamond abrasive grains and a binder having the following composition,
This mixed powder was pressed at room temperature. The binder used contained 90% by mass of cobalt (Co), 7% by mass of copper (Cu), 1% by mass of tin (Sn), and 2% by mass of silver (Ag). The obtained compact is put into a sintering furnace and the temperature is 800
Sintered for 0.5 hours at ℃. The outer diameter is 100 mm and the inner diameter is 40 m by polishing the obtained sintered body.
m, a diamond wheel having a thickness of 0.18 mm was produced.
【0041】一方、炭化チタンによって被覆されていな
いダイヤモンド砥粒を用いて上記と同様のダイヤモンド
ホイールを製作した。On the other hand, a diamond wheel similar to the above was manufactured using diamond abrasive grains not covered with titanium carbide.
【0042】また、従来のCVD法によって炭化チタン
で被覆されたダイヤモンド砥粒を用いて上記と同様にし
てダイヤモンドホイールを製作した。従来のCVD法で
形成された炭化チタンの被膜の厚みは平均値として35
0nmであったが、100〜500nmの範囲内で大き
くばらついていた。また、炭化チタン被膜中に含まれる
炭化チタンの結晶粒の平均粒径は30nmよりも大き
く、70nmであった。Further, a diamond wheel was manufactured in the same manner as described above using diamond abrasive grains coated with titanium carbide by a conventional CVD method. The average thickness of the titanium carbide film formed by the conventional CVD method is 35
Although it was 0 nm, it varied greatly within the range of 100 to 500 nm. The average particle size of the crystal grains of titanium carbide contained in the titanium carbide coating film was larger than 30 nm and 70 nm.
【0043】上記の本発明の炭化チタン被覆ダイヤモン
ド砥粒を用いたダイヤモンドホイール、炭化チタンで被
覆されていないダイヤモンド砥粒を用いた従来のダイヤ
モンドホイール、従来のCVD法による炭化チタン被覆
ダイヤモンド砥粒を用いたダイヤモンドホイールのそれ
ぞれを用いてバー切断加工の試験を行なった。切断加工
の対象物は厚み2mmのアルミナ(Al2O3)−炭化チ
タン(TiC)ウエハであった。切断条件は、ダウンカ
ット方式で、ホイール周速度を4710mm/min、
切削対象物の送り速度を200mm/min、切込み量
を3mmに設定した。A diamond wheel using the above-described titanium carbide-coated diamond abrasive grains of the present invention, a conventional diamond wheel using diamond abrasive grains not coated with titanium carbide, and a titanium carbide-coated diamond abrasive grain obtained by a conventional CVD method. A bar cutting test was performed using each of the diamond wheels used. The object of the cutting process was an alumina (Al 2 O 3 ) -titanium carbide (TiC) wafer having a thickness of 2 mm. The cutting conditions are a down cut method, a wheel peripheral speed of 4710 mm / min,
The feed rate of the cutting object was set to 200 mm / min, and the cutting depth was set to 3 mm.
【0044】切断結果を図3に示す。図3は、切断カッ
ト数に対するホイールの外径摩耗量(μm)の関係を示
している。切断カット数が50のとき、本発明のダイヤ
モンドホイールにおいては摩耗量が25μmであり、炭
化チタンの被覆のないダイヤモンドホイールの摩耗量は
33μmであった。100カット後においては、本発明
のダイヤモンドホイールの外径摩耗量は45μmであ
り、従来のCVD法によって炭化チタン被覆されたダイ
ヤモンドホイールの外径摩耗量は51μmであり、炭化
チタンの被覆のないダイヤモンドホイールの外径摩耗量
は56μmであった。この結果から明らかなように、本
発明に従って炭化チタンで被覆されたダイヤモンド砥粒
を用いたダイヤモンドホイールが最も少ない摩耗量を示
すことがわかる。FIG. 3 shows the cutting results. FIG. 3 shows the relationship between the number of cuts and the outer diameter wear amount (μm) of the wheel. When the number of cuts was 50, the wear amount of the diamond wheel of the present invention was 25 μm, and the wear amount of the diamond wheel without the titanium carbide coating was 33 μm. After 100 cuts, the outer diameter wear of the diamond wheel of the present invention is 45 μm, the outer diameter wear of the diamond wheel coated with titanium carbide by the conventional CVD method is 51 μm, and the diamond without titanium carbide coating The outer diameter wear of the wheel was 56 μm. As is apparent from the results, it is understood that the diamond wheel using the diamond abrasive grains coated with titanium carbide according to the present invention exhibits the least amount of wear.
【0045】なお、上記の実施例では、炭化チタンの被
膜の厚みが最大300nmになるように図2のステップ
A、BおよびCからなるサイクルを1000回繰返した
が、この回数を変えることにより、炭化チタン膜の厚み
を制御することが可能である。In the above embodiment, the cycle consisting of steps A, B, and C in FIG. 2 was repeated 1000 times so that the thickness of the titanium carbide film became 300 nm at the maximum, but by changing this number, It is possible to control the thickness of the titanium carbide film.
【0046】以上に開示された実施例はすべての点で例
示的に示されるものであり、制限的なものではないと考
慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施例で
はなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範
囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正例や変形
例を含むものである。The embodiments disclosed above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the examples above, and includes all modifications and variations within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、超砥
粒の表面に均一な膜厚の金属炭化物を形成することがで
きる。また、従来のCVD法に比べて平均結晶粒径が小
さな金属炭化物からなる被膜を形成することができるの
で、金属炭化物被膜と超砥粒の間の結合力を高めること
ができる。これにより、被膜が超砥粒の表面から剥離す
るのを効果的に防止することができ、また超砥粒層の形
成のための焼結時において結合材との反応による超砥粒
の特性の劣化を防止することができる。その結果、本発
明に従って製造された金属炭化物被覆超砥粒を用いた超
砥粒工具の切れ味等の研削性能を向上させることがで
き、工具寿命を長くすることができる。As described above, according to the present invention, a metal carbide having a uniform thickness can be formed on the surface of a superabrasive. Further, since a coating made of metal carbide having a smaller average crystal grain size can be formed as compared with the conventional CVD method, the bonding force between the metal carbide coating and the superabrasive grains can be increased. Thereby, the coating can be effectively prevented from peeling off from the surface of the superabrasive grains, and the characteristic of the superabrasive grains due to the reaction with the binder during sintering for forming the superabrasive layer. Deterioration can be prevented. As a result, the grinding performance such as sharpness of a superabrasive tool using the metal carbide-coated superabrasive produced according to the present invention can be improved, and the tool life can be extended.
【0048】また、この発明の製造方法によれば、短時
間で金属炭化物被膜を形成することができるので、超砥
粒を高温の雰囲気にさらす時間を短くすることができ
る。これにより、金属炭化物被覆超砥粒を製造する工程
においても熱影響による超砥粒の劣化を防止することが
できる。Further, according to the manufacturing method of the present invention, since the metal carbide film can be formed in a short time, the time for exposing the superabrasive grains to a high-temperature atmosphere can be shortened. Thereby, it is possible to prevent the superabrasive grains from deteriorating due to the thermal influence even in the process of producing the metal carbide coated superabrasive grains.
【図1】 この発明の金属炭化物被覆超砥粒の製造方法
の1つの実施例を概念的に示す図である。FIG. 1 is a view conceptually showing one embodiment of a method for producing a metal carbide-coated superabrasive according to the present invention.
【図2】 この発明に従った金属炭化物被覆超砥粒の製
造方法において繰返し行なわれる製造工程を炉内雰囲気
のガス圧力と時間との関係で示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process which is repeatedly performed in a method for manufacturing a metal carbide-coated superabrasive according to the present invention in relation to a gas pressure of a furnace atmosphere and time.
【図3】 この発明の実施例において製造されたダイヤ
モンドホイールの外径摩耗量と切断カット数の関係を、
従来のダイヤモンドホイールと比較して示す図である。FIG. 3 shows the relationship between the outer diameter wear amount and the number of cuts of the diamond wheel manufactured in the embodiment of the present invention.
It is a figure shown in comparison with the conventional diamond wheel.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 垣辻 篤 大阪府和泉市あゆみ野2丁目7番1号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 宮本 大樹 大阪府和泉市あゆみ野2丁目7番1号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 中田 瑞穂 大阪府堺市鳳北町2丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内 (72)発明者 星加 昌則 大阪府堺市鳳北町2丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内 (72)発明者 小倉 養三 大阪府堺市鳳北町2丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内 (72)発明者 福西 利夫 大阪府堺市鳳北町2丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内 (72)発明者 飯原 順次 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Fターム(参考) 3C063 AA02 AB03 BA02 BB02 BB15 BC02 BC03 CC01 EE31 FF08 FF22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Atsushi Kakitsuji 2-7-1, Ayumino, Izumi-shi, Osaka Prefecture Inside the Osaka Prefectural Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Daiki Miyamoto 2-7-1, Ayumino, Izumi-shi, Osaka No. 1 Inside Osaka Prefectural Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Inventor Mizuho Nakata 2-80 Hohokucho, Sakai City, Osaka Prefecture Osaka Diamond Monument Industry Co., Ltd. (72) Masanori Hoshika 2, 80 Hohokucho, Sakai City, Osaka Prefecture Address: Diamond Diamond Industrial Co., Ltd. (72) Inventor: Yozo Ogura 2-80, Hokita-cho, Sakai City, Osaka Prefecture (72) Inventor: Toshio Fukunishi 2-80, Horikita-cho, Sakai, Osaka, Japan (72) Inventor Iihara sequentially 1-1-1 Kunyokita, Itami-shi, Hyogo Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works in the F-term (reference) 3C063 AA02 AB03 BA02 BB02 BB15 BC02 BC03 CC01 EE31 FF08 FF22
Claims (11)
属炭化物被覆超砥粒の製造方法において、 反応室内の温度を所定の温度まで上昇させ、前記反応室
内の雰囲気を減圧した状態で、前記反応室内に超砥粒を
保持する第1のステップと、 超砥粒を保持する前記反応室内に、少なくとも金属を含
む原料ガスを導入する第2のステップと、 前記原料ガスを前記反応室内に所定の時間保持する第3
のステップと、 前記原料ガスを保持するステップの後、前記反応室内を
排気し、減圧した状態にする第4のステップとを備え、 前記第2、第3および第4のステップを繰返すことを特
徴とする、金属炭化物被覆超砥粒の製造方法。1. A method for producing a metal carbide-coated superabrasive grain in which the surface of a superabrasive grain is coated with a metal carbide, wherein the temperature in the reaction chamber is increased to a predetermined temperature, and the atmosphere in the reaction chamber is depressurized. A first step of holding superabrasive grains in the reaction chamber; a second step of introducing a source gas containing at least a metal into the reaction chamber holding the superabrasive grains; and placing the source gas in the reaction chamber. 3rd holding for a predetermined time
And after the step of holding the source gas, a fourth step of evacuating the reaction chamber to a reduced pressure state, wherein the second, third, and fourth steps are repeated. A method for producing a metal carbide-coated superabrasive.
化珪素である、請求項1に記載の金属炭化物被覆超砥粒
の製造方法。2. The method for producing a metal carbide-coated superabrasive according to claim 1, wherein the metal carbide is titanium carbide or silicon carbide.
記原料ガスは四塩化チタンとメタンとを含む、請求項1
に記載の金属炭化物被覆超砥粒の製造方法。3. The metal carbide is titanium carbide, and the source gas contains titanium tetrachloride and methane.
3. The method for producing a metal carbide-coated superabrasive according to item 1.
晶窒化ホウ素砥粒またはこれらの混合砥粒を含む、請求
項1から請求項3までのいずれか1項に記載の金属炭化
物被覆超砥粒の製造方法。4. The metal carbide-coated super-abrasive according to claim 1, wherein the super-abrasive comprises diamond abrasive, cubic boron nitride abrasive, or a mixed abrasive thereof. A method for manufacturing abrasive grains.
項に記載の製造方法を用いて製造された金属炭化物被覆
超砥粒。5. The method according to claim 1, wherein:
14. A metal carbide-coated superabrasive produced by using the production method described in the above section.
ン膜とを備え、 前記炭化チタン膜に含まれる炭化チタンの結晶粒の平均
粒径は、10nm以上、30nm以下であることを特徴
とする、金属炭化物被覆超砥粒。6. A super-abrasive grain, and a titanium carbide film formed so as to cover the surface of the super-abrasive grain, wherein an average particle size of crystal grains of titanium carbide contained in the titanium carbide film is 10 nm. As described above, a metal carbide-coated superabrasive having a thickness of 30 nm or less.
晶窒化ホウ素砥粒またはこれらの混合砥粒を含む、請求
項6に記載の金属炭化物被覆超砥粒。7. The metal carbide-coated superabrasive according to claim 6, wherein the superabrasive includes diamond abrasive, cubic boron nitride abrasive, or a mixed abrasive thereof.
項に記載の製造方法によって製造された金属炭化物被覆
超砥粒を含む砥粒層を備えた、超砥粒工具。8. Any one of claims 1 to 4
A superabrasive tool comprising an abrasive layer containing a metal carbide-coated superabrasive produced by the production method described in the above section.
え、前記金属炭化物被覆超砥粒は、 超砥粒と、 前記超砥粒の表面を被覆するように形成された炭化チタ
ン膜とを含み、 前記炭化チタン膜に含まれる炭化チタンの結晶粒の平均
粒径は、10nm以上、30nm以下である、超砥粒工
具。9. An abrasive layer comprising metal carbide-coated superabrasives, wherein the metal carbide-coated superabrasives are superabrasives, and a titanium carbide film formed so as to cover the surface of the superabrasives. A super-abrasive tool, wherein the average particle size of the crystal grains of titanium carbide contained in the titanium carbide film is 10 nm or more and 30 nm or less.
方晶窒化ホウ素砥粒またはこれらの混合砥粒を含む、請
求項9に記載の超砥粒工具。10. The superabrasive tool according to claim 9, wherein the superabrasive includes diamond abrasive, cubic boron nitride abrasive, or a mixed abrasive thereof.
粒を結合する結合材を含み、前記結合材は鉄系金属を含
む、請求項9または請求項10に記載の超砥粒工具。11. The superabrasive tool according to claim 9, wherein the abrasive layer includes a binder for binding the metal carbide-coated superabrasive, and the binder includes an iron-based metal.
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JP2013224485A (en) * | 2012-03-19 | 2013-10-31 | Toyota Central R&D Labs Inc | Coated member and method for manufacturing the same |
JP2019025614A (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-21 | 福井県 | Diamond grain for tool and method of manufacturing the same |
JPWO2019155749A1 (en) * | 2018-02-08 | 2020-12-03 | 住友電気工業株式会社 | Super-abrasive grain and super-abrasive wheel |
JP2022533332A (en) * | 2019-05-20 | 2022-07-22 | シーメンス エナジー グローバル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | Welding method using coated abrasive particles, coated abrasive particles, layer system and sealing system |
-
2000
- 2000-05-15 JP JP2000141309A patent/JP2001322067A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013224485A (en) * | 2012-03-19 | 2013-10-31 | Toyota Central R&D Labs Inc | Coated member and method for manufacturing the same |
JP2019025614A (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-21 | 福井県 | Diamond grain for tool and method of manufacturing the same |
JPWO2019155749A1 (en) * | 2018-02-08 | 2020-12-03 | 住友電気工業株式会社 | Super-abrasive grain and super-abrasive wheel |
JP7012729B2 (en) | 2018-02-08 | 2022-01-28 | 住友電気工業株式会社 | Super-abrasive grain and super-abrasive wheel |
JP2022533332A (en) * | 2019-05-20 | 2022-07-22 | シーメンス エナジー グローバル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | Welding method using coated abrasive particles, coated abrasive particles, layer system and sealing system |
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