JP2001521829A - 研磨工具用の低温結合剤 - Google Patents
研磨工具用の低温結合剤Info
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Abstract
Description
ature bond)を用いて作成され、焼成ゾル−ゲルアルミナ砥粒を含むビトリファ
イド砥石(vitrified abrasive wheels )に関する。この研磨工具は、工具の製
造中に結合剤焼成による砥粒劣化(grain degradation )を生じにくくすること
を改良する点に特徴を有する。さらに、本発明は、600〜875℃のような比
較的低温での焼成(firing)に適したビトリファイド結合剤を含む。
微晶質α−アルミナ(MCA)砥粒ともいわれるが、を含有する研磨工具は数多
くの材料に、優れた研削性能を与えることが知られている。これらMCA砥粒の
製造および特性、ならびに種々の用途におけるこれらのMCA砥石の性能はたと
えば、米国特許第4,623,364号、4,314,827号、4,744,
802号、4,898,597号および4,543,107号明細書に記述され
ており、その内容は引用によりここに取り込まれる。
glass bonded)研磨工具は、変らない、改良された研削性能を要求する、精密金
属部材および他の産業部品(industrial components )を研削するのに商業的に
有用である。変らない品質を有するこれらの型の研磨工具を製造するために、結
合剤の焼成中にうける代表的な温度、たとえば1100〜1400℃でガラス結
合剤成分およびMCA砥粒の間の反応は、避けられなければならない。これらの
反応を制御することは、砥粒の臨界的な微晶質構造を損うのを最小にする。
量を減少させるために、米国特許第4,543,107号明細書は、約900℃
という低い温度での焼成に適した結合剤組成物を開示する。代わりのアプローチ
において、米国特許第4,898,597号明細書は、約900℃という低い温
度での焼成に適した少くとも40%のフリット物質を含む結合剤組成物を開示す
る。或る研削用途において、これらの低温結合剤は、もっと強力な結合剤の開発
を促す商業的目的を満たす機械的強度には不十分であることを示した。
保持特性を有する砥石の製造において、酸化アルミニウムもしくはMCA(さら
にゾル−ゲルα−アルミナとよばれているものも)研磨粒を用いる使用について
開示されている。そのような結合剤は、米国特許第5,203,886号、5,
401,284号および5,536,283号明細書で記述されており、ここで
引用により取り込まれる。これらのビトリファイド結合剤は、高性能の、焼結ゾ
ル−ゲルα−アルミナ砥粒との反応を避けるために比較的低温(たとえば、約9
00−1100℃)で焼成されうる。これらの結合剤およびMCA砥粒で作成さ
れる砥石は精密可動部材、特に鉄金属部材を仕上げるのに優れた性能を示す。
75℃、好ましくは700〜800℃で製造され、焼成されうることが、見出さ
れた。特に、酸化ホウ素、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の
適切な含有量を選択することにより、ならびにこれらの結合剤において、アルカ
リ金属酸化物に対する酸化ホウ素、酸化リウチムに対する酸化ナトリウム、およ
びアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の組合わせに対する酸化ケイ素
の正しい比率を維持し、ついで、この新規結合剤およびMCA砥粒を含有する砥
石を配合することにより、減少した仕事率および許容される被研削面の表面処理
をもって、改良されたG−比および研削性能を有する研磨工具が製造されうる。
これらの工具は、低温焼成、結合された、従来公知のMCA砥粒工具を改良した
ものである。
含有する研磨工具に関し、焼成後のガラス質結合剤はSiO2 約45モル%未満
、Al2 O3 最大約15モル%、B2 O3 約24〜35モル%、結合剤基準で少
くとも5モル%の酸化リチウムを含むアルカリ金属酸化物約15〜30モル%、
を含有し、アルカリ金属酸化物に対するB2 O3 モル比は0.8:1〜1.7:
1である。結合剤はアルカリ土類金属酸化物を含んでいてもよい。焼成後に、好
適な結合剤は、最大40モル%のSiO2 を含有し、そしてもし結合剤中にアル
カリ土類金属が存在すれば、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物
の合計含有量に対するSiO2 モル比は、少くとも1.15:1.0である。
〜800℃で焼成され得、研削作業に適した機械的特性を有する研磨工具を生成
する。砥石は、ビトリファイド結合剤3〜25容量%、MCA砥粒10〜56容
量%、ならびに任意に第2砥粒、充てん剤および付加剤(adjuncts)約0.1〜
60容量%を含む。さらに、本発明は、特に鉄の精密可動部材(ferrous precis
ion moving parts)を研削する際に、改良された研削性能を有する研磨工具を含
む。
もしくはゾル−ゲルアルミナ砥粒は、好ましくは、結晶種の入った、もしくは入
っていないゾル−ゲル法で製造される。ここで用いられるように、「ゾル−ゲル
アルミナ粒」は、ゲルを生成するように酸化アルミニウム・一水物のゾルを解こ
うし、乾燥し、そしてゲルを焼成して焼結させ、ついでその焼結ゲルを破砕、ふ
るい分け、分粒して、α−アルミナ微結晶よりつくられた多結晶質粒を生成させ
ることを含む方法により製造されるアルミナ粒(たとえばアルミナが少くとも約
95%)である。
ムライト、二酸化マンガン、チタニア、マグネシア、希土類金属酸化物、ジルコ
ニア粉末もしくはジルコニア前駆体(もっと多量に、たとえば40質量%もしく
はそれより多く、添加されうる)、または他の調和しうる添加剤もしくはその前
駆体を含有しうる。これらの添加剤は、破壊じん性(fracture toughness)、硬
さ、破砕性(friability)、破砕機構、もしくは乾燥挙動のような性質を改質す
るのに入れられることが多い。
用語は、少なくとも95%の理論密度および少なくとも500gで18GPa のビッカ
ース硬さ(500g)を有する、少なくとも6 0%のα―アルミナ微結晶を含有する
いかなる砥粒をも含むと定義される。微結晶は、種結晶を入れた砥粒では、代表
的には大きさが約0.2 から1.0 μm、入れていない砥粒では、1.0 超〜5 μm の
範囲であってもよい。
で形を付与され、ついで注意深く乾燥され所望の形状の、ひび割れしない生地が
作成されうる。 ゲルは、代表的にはゲルの発泡温度より低い温度で、形を付与され、焼成に適
した大きさに切断されるか、もしくは単に都合のよい形状に広げられうる。溶媒
抽出を含む、いくつかの脱水方法のいずれかが、ゲルの遊離水を除去して固体を
形成するのに使用されうる。固体を粉砕するためのいかなる方法も使用されうる
。
ーもしくはボールミルのような適切な手段により、粒子を形成するために破砕さ
れ、もしくは破壊されうる。 形状付与の後、ついで乾燥ゲルは仮焼され本質的にはすべての揮発分を除去し
、粒子の種々の成分をセラミックス(金属酸化物)に変える。乾燥ゲルは、遊離
水および大部分の結合水が除去されるまで加熱されるのが通常である。ついで仮
焼物質は、加熱により焼結され、実質的にすべての酸化アルミニウム・―水和物
がα- アルミナ微結晶に転移されるまで、適切な温度範囲内に保持される。
。種結晶を入れたゾルーゲルアルミナを用いると、核生成の位置は意図的に酸化
アルミニウム・−水和物分散体に導入されるが、もしくはその場所で作り出され
る。分散体における核生成位置の存在は、α―アルミナが形成され、非常に細か
い結晶構造を生成する温度を低下させる。
けα―アルミナに近い結晶構造および格子パラメーターを有する。使用されうる
種結晶は、たとえば粒子状α―アルミナ、α- 酸化鉄(III )(Fe2O3 ), そし
てアルミナ・−水和物がα- アルミナに転移する温度より低い温度でそれぞれα
- アルミナもしくはα―酸化鉄(III )に転換されるα―アルミナもしくはα―
酸化鉄(III )の前駆体、を含む。しかし、これらは種結晶の種類は、例示であ
り、制限するものではない。有効な種結晶粒子は、サブミクロンの大きさが好適
である。
の量はアルミナ水和物の約10質量%を超えるべきではなく、そして約5 %を超え
る量は利点がないのが、一般的である。種結晶が適切に微細であれば(表面積約
60m2 /g もしくはそれより大)、好ましくは約0.5 〜10質量%、もっと好まし
くは約1 〜5 質量%、の量が使用されうる。さらに、種結晶は、α―アルミナが
生成されるより低い温度で活性結晶種形態に転換する前駆体の形態で添加されう
る。
は種結晶を導入することを除けば、上述と同一の方法により製造されうる;十分
な希土類金属酸化物もしくはその前駆体がゾルもしくはゲルに添加され、少なく
とも約0.5 質量%、好ましくは約1 〜30質量%の希土類金属酸化物が焼成後に供
給されうる。
工具は35〜65容量%の気孔を有し、そして任意にはさらに1もしくはそれより多
い第2 の砥粒、充填剤および/または付加物を含有する。研磨工具は10〜56容量
%のMCA を含有するのが好ましい。工具に使用される砥粒の量および第2 砥粒の
%は広く変えうる。本発明の研磨工具の組成物は、全砥粒約34〜56容量%、もっ
と好ましくは約40〜54容量%、そしてもっと好ましくは約44〜52容量%を含有す
る。
は約30〜70%を供給する。 第2 砥粒が使用される場合には、そのような砥粒は、好ましくは工具の全砥粒
の約0,1 〜95容量%、もっと好ましくは約30〜70容量%を供給する。 使用されうる第2 砥粒は、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、立方晶チッ化ホウ
素、ダイヤモンド、フリント、およびガーネット粒、ならびにそれらの組み合わ
せを含みうるが、これらに限定されない。
好ましくは約0.1 〜68容量%、もっと好ましくは約28〜56容量%、そして最も好
ましくは約30〜53容量%の気孔率を有する。気孔率は、物質の自然充填密度によ
り供給される自然間隔によっても、そして中空ガラスビーズ、粉砕クルミ殻、プ
ラスチックもしくは有機化合物のビーズ、発泡ガラス粒および発泡アルミナ、な
らびにそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない、一般的な気孔誘発
媒体によっても形成される。
本発明の研磨工具の改良された研削性能に大いに貢献する。結合剤用の原料は、
ケンタッキーボールクレーNo. 6、カオリン、アルミナ、炭酸リチウム、ホウ砂
五水和物もしくはホウ酸およびソーダ灰、フリントおよびウォラストナイトを含
むのが好ましい。フリットは原料に加えて、もしくは原料の代わりに使用されう
る。配合において、結合剤物質は、次のような酸化物を含むのが好ましい;SiO2 、Al2 O3 、Na2O,Li2O,およびB2 O3 。加えて、Ca O、Mg Oおよ
びBa Oのようなアルカリ土類金属酸化物が用いられることが多い。
の結合剤そして最も好ましくは約5 〜18.5容量%の結合剤を含む。 焼成後の結合剤はSiO2 約40質量%未満、好ましくはSi O2 約31〜38質量%
、そして最も好ましくはSi O2 約32〜37質量%を含む;Al2 O3 約17%未満
、好ましくはAl2 O3 約13〜16質量%、そしてもっと好ましくはAl2 O3 約
14〜16質量%;Li O2 約2.5 質量%超、好ましくはLi O2 約3.5 〜10質量%
、もっと好ましくはLi O2 約3.5 〜5 質量%、そして最も好ましくはLiO2 約
3.5 〜4.7 質量%;B2 O3 約20質量%超、好ましくはB2O3 約22〜35質量%、
そしてもっと好ましくはB2O3 約24〜33質量%。本発明の大部分の結合剤におい
て、アルカリ金属酸化物は、結合剤質量%基準で、Na2 O約10〜16質量%、もっ
と好ましくはNa2O約11〜15質量%;そして少量、たとえば約0.06〜0.15質量%
のK2O、を含有する。酸化コバルト(Co O)および他の色彩源は本発明では必
要ではないが、結合剤の色彩が所望であれば含有されうる。Fe2O3 、Ti O2 およびP2 O5,ならびにCa O、Mg OおよびBa Oを含むアルカリ土類金属酸
化物は原料中に不純物として存在し、本発明の結合剤に存在するか、もしくは添
加されうるが、結合剤を製造するのに本質的ではない。
しくはCa O約0.15質量%を生ずるように選択される。Ca O以外のアルカリ土
類金属も有用である。しかし、結合剤がSi O2 を最大40モル%含有するとき、
焼成後のビトリアス結合剤がアルカリ土類金属酸化物およびアルカリ金属酸化物
の合計含有量に対するSi O2 モル比少なくとも1.15:1.0である場合のみ、アル
カリ土類金属酸化物が使用されうる。Si O2 に関連して、これらの合計酸化物
量が比較的大きいと、本発明の結合剤は、多くの研削作業にとって軟らかかすぎ
るものになる。アルカリ土類金属の好適な量は、研削工程で使用されるように設
計された研磨工具のために選択されるだけであり、そこでは、比較的高い工具も
しくは砥石減耗率(wear rates)が、低い仕事率、もしくは向上した
表面処理もしくはもっと良好な研磨破片の除去、もしくは他の関連した利点を生
じるのに望ましい。
くは原料成分に、添加されるのが好ましい。これらのバインダーは、デキストリ
ン、および他の種類のにかわ、水もしくはエチレングリコールのような液体成分
、粘土もしくはpH調節剤および混合剤を含んでいてもよい。バインダーの使用
は砥石の均一性ならびに予備焼成もしくは生圧縮砥石の構造的品質を改良する。
バインダーは、焼成中に燃え尽きるので、完成した結合剤もしくは研磨工具の部
分にはならない。
成されうる。焼成条件は使用される実際の結合剤および砥粒により主として決定
される。結合剤は600〜875℃、好ましくは700〜800℃で焼成され、
金属および他の加工部材を研削するのに必要な機械的性質を供給する。さらに、
ビトリファイド結合体は、硫黄のような研削助剤で、もしくはエポキシ樹脂のよ
うなベヒクルで、一般的な方法で、焼成後に含浸され得、研削助剤で、もしくは
エポキシ樹脂のようなベヒクルで、一般的な方法で、焼成後に含浸され得、研削
助剤を砥石の気孔に導入する。得られる研磨工具は、比較的高温で焼成された市
販結合剤で製造された工具に比較して、意外にも改善された研削性能を有する。
実施例1 砥石試料は試験し、そして実験用結合剤の砥石特性をMCA砥粒を有する市販
のNorton Company結合剤で調製された砥石と比較するために調製
された。
された粉末ガラスフリット(AもしくはB)は、オハイオ州クリーブランドのF
erro Corporationから入手され、下記表1に示されるような組
成を有する。結合剤に使用されたケンタッキーNo. 6ボールクレー、ケイ酸ナト
リウム、炭酸リチウムおよびウォラストナイトの化学組成は表2に示される。
するプラスチック容器内で15分間(結合剤3〜6 では30分間)乾式ブレンドす
ることにより製造された。これらの結合剤から製造されたペレットについての予
備焼成試験では、実験用結合剤1〜6は600〜800℃の温度で、有効な結合
剤になることを確認した。
の表4に示される。
造されたNorton Companyの「Targa」(登録商標)120グ
リット(種結晶を入れたゾルーゲルアルミナ)(アスペクト比約4:1を有する
繊維状粒子)と配合された。結合剤成分は予備混合された。砥粒、デキストリン
ならびに液状動物にかわ40質量%、粉末リンゴ酸30質量%および水30質量
%からなる混合物を含む有機バインダー、およびエチレングリコールは、Hob
artパン練りミキサー(混合2kg能力)で低速混合された。ついで結合剤予
備混合物が添加され、砥粒とともに混合された。
ak−up)された。ついで混合物は、圧縮され、3つのキャビティ棒成型装置
で10.16cmx2.54cmx1.27cm(4インチx1インチx0.5イ
ンチ)の寸法の棒にされた。強熱減量が計算され、各結合剤についてガラスの比
重が、各試験試料に用いられる結合剤成分の質量%を調整するのに考慮され、焼
成後にほとんど同一の硬さを有する実験用研磨工具を得た(すなわち、ガラス結
合剤成分が約9%)。焼成前の試験片(棒)混合成分の質量部および生密度(圧
縮後、予備焼成)が表5に示される。
/時間で、4時間保持され、ついで50℃〜725℃(方法#1)で、もしくは
50℃〜750℃(方法#2)で、もしくは50℃〜800℃(方法#3)で、
そのピーク温度で8時間保持され、ついで室温まで冷却された。比較試料棒は、
上述の混合、成型方法を用いて、Norton Companyの市販結合剤(
原料成分、900℃で8時間焼成)で周期的キルン製造された。棒は、支点間距
離7.6(3インチ)、荷重距離2.54cm(1インチ)および0.127cm(
0.050インチ)/分のクロスヘッド速度の荷重速度で、4点曲げ治具を有す
るInstron Modell 1125力学試験機械で、曲げ強さ(mod
ulus of rupture)を試験された。サンドブラスト侵入データは
Norton Co.サンドブラストグレーデイング機械(#2チャンバー)で
、15p.s.i.で約10秒間、試験片(棒)により得られた。弾性率はGrind
o−Sonic MK3S テスタ−を用いて測定された。結果(6試料の平均
)は表6に示される。
成して、金属加工部材を研削するのに適した研磨工具を製造するのに有用な十分
な強度および機械的特性を有する結合剤をつくり出したことを示す。
合剤3および4(800℃で8時間焼成)についての方法#3は、実験用結合剤
1〜6および対照結合剤から12.7x1.27x2.24cm(5x0.5x
0.88インチ)の完成した大きさを有する砥石を製造するのに使用された。対
照砥石は、試験片についての上述のように、MCA砥粒のために用いられる市販
結合剤(米国特許第4,543,107号明細書に記述される原料結合剤であり
、900℃で8時間焼成された)を使用して製造された。試験片に用いられた同
一のMCA砥粒は、すべての砥石に48容量%使用された。研削試験は、次の試
験条件を用いてこれらの砥石で実行された。 研削試験 研削機械 : Herald CF#1研削盤(grinder)湿式O.D.
プランジ研削:5%トリムE200水溶性油冷却材/水道水 研削される加工部材物質:52100鋼、Rc600 加工部材部品大きさ:10. 80cm(4.25インチ)外径 部品速度:150rpm;51smpm(167sfpm) 部品への切り込み送り(Infeed)速度:0.0004cm/秒、(0.0
0016インチ/秒)、0.00081cm/秒(0.00032インチ/秒)
砥石目直し:回転ディスクCDP#6766True 0.01cm(0.004 インチ)の目直し(dress)速度/回転リード;研削あたりの目直し 0.0013cm(0.0005インチ)直径・深さ 砥石速度:6250rpm;2495smpm(8180sfpm) 試験あたりの研削数:2 金属除去速度:3.87cm3 /min. cmMRR,部品径につき( onpa
rt diam eter) 0.61cm (0. 6in3 )/min.in MRR,部品径につき0.240イン
チ) 7.74cm3 /min.cm MRR.部品径につき0.61cm (1.2in3 /min.inMRR.部品径につき0.240インチ) スパークアウト時間:各研削後5.2秒 結果は表7 に示される。実験用結合剤のなかで、研削性能、すなわち一定の金
属除去速度におけるG −比、仕事率、被研削性(grindability)および表面処理
パラメーターは、結合剤1,2および5について、市販対照結合剤砥石よりも優
れていた。実験用結合剤3,4および6は、対照結合剤に対する総合的な性能の
優位性を示さなかった。
む砥石を使用して得られた研削性能は、900℃で焼成された市販結合剤で製造
された砥石に比較して改良されたことを示した。アルカリ金属酸化物に対するB2 O3モル比が約1:1〜1.5:1である結合剤配合の選択は、研削性能を改良す
るので、好ましい。結合剤のAl2O3 含有量の10から19モル%への増加は、研
削で利点を与えない。
された効果が付与された。実験6 の砥石は、鋼の外径研削には軟らかすぎるが、
比較的軟らかい加工部材もしくは比較的小さい積極的金属除去率しか要求されな
い加工部材を研削する商業的使用のためには、適度の機械的特性および研削性能
を有していた。このように、実験6 は、アルカリ土塁金属酸化物およびアルカリ
金属酸化物の合計量に対するシリカのモル比が少なくとも1.15:1.0であ
るのが、代表的な硬い金属の研削作業に好適であることを例証している。 実施例2 方法#1および#2が、実施例1で使用されたと同一の容量%の砥石成分、し
かし異なった砥粒成分をもちいて、砥石(12.7x1.27x2.24cm)
(5x0.5x0.88インチ)を製造するのに使用された。その砥石は、繊維
状の種結晶入りのゾル- ゲルアルミナ:38A 白色アランダム粒(120グリッ
トTarga(登録商標) 粒および80グリット38粒、Norton Company 製)の1:1
混合物を含む砥粒48容量%を含んでいた。結合剤の%(実施例1のように約9容
量%に調整された)は、すべての砥石に同一の硬さの等級を与えた。実施例1で
使用された同一の市販配合は対照として試験された。砥石は試験片について上述
された試験方法を用いて試験された。これらの砥石に対する焼成密度、サンドブ
ラスト侵入および弾性率が測定され、結果は表8に示される。
を利用してこれらの砥石で実行された。研削試験 金属除去速度: 1.94cm3 /min.cmMRR, 部品径につき0.61cm (0.3in3/min.inMRR,部品径につき0.240インチ) 3.87cm3/min.cmMRR,部品径につき0.61cm (0.6in3/min.cmMRR,部品径につき0.240インチ) 6.45cm3 /min.cmMRR, 部品径につき0.61cm (1.0in3/min.cmMRR,部品径につき0.240 インチ) 結果は表9 に示される。研削性能、すなわち一定MRR で実験用結合剤で達成さ
れる、G-比(金属除去速度/ 砥石減耗率)、仕事率、被研削性(G-比x仕事率/M
RR)および表面処理は、市販対照結合剤砥石よりも優れていた。
ルミナ砥粒(α- アルミナ、Norton Companyより入手した種結晶入りMCA 砥粒、
80グリット)が、実施例2で使用された砥粒混合物の代わりに使用された。実
験用結合剤1(方法#1、725℃で製造された)が、実施例1および2 (対照
1)で試験された市販対照結合剤と、そして米国特許第5,401,284号明
細書に記述され、ゾル- ゲルアルミナ砥粒とともに商業的に用いられている第2
の対照結合剤と、研削試験で比較された。砥石は上述のように試験され、表10
に示される特性を有していた。
インチ)であるのを除けば、実施例2で使用されたのと同一であった。 結果は表11に示される。実験用結合剤は、G −比、仕事率、うねりおよび表
面処理の点で市販結合剤に優れていた。
を変えて、フリットで製造し、実施例1, 2および3で試験された市販対照結合
剤と、そして実施例1および2で述べられた原料物質から製造された実験用結合
剤1および5と、研削試験で比較された。砥石は表12に示される特性を有して
いた。
を目標とされたのを除けば実施例2に使用されたのと同一であった。除去された
実際の金属は表13に示される。 結果は表13に示される。実験用結合剤は、G-比、仕事率、被研削性、うねり
および表面処理の点で市販結合剤に優れているか、少なくとも等価であった。
に、対応する原料結合剤から製造された砥石のようには、この研削試験でうまく
作用しない。これは、フリット結合剤の化学的性質が原料結合剤のそれと異なる
フリット化工程(フリットは少なくとも1100℃の温度で生成された)の間に
、組成から揮発性のリチウムおよびホウ素成分が減量するためでありうる。相対
的に揮発性の成分の原料に対する補正は、望ましい最終の結合剤の化学的性質を
生ずるようにガラスフリットを製造するのに用いられる原料の質量%を調節する
ことによってなされえた。このように、フリット結合剤は本発明を実施するのに
使用されてもよい。
において優れていた。 実施例5 砥石(29mmx20mmx9.525mm)が、735℃で焼成された実験
用結合剤1、および1000℃で焼成された市販対照結合剤2をそれぞれ用いて
、実施例1で述べられたように製造されたが、3M Corporation(Minneapolis,
MN)で製造され、「321」の商品名で販売されている、種結晶を入れないゾル
ーゲルMCA 砥粒(100グリット)が、種結晶入りのMCA 砥粒の代わりに使用さ
れた。使用された砥粒および砥粒特性は、表14および15に示される。これら
の砥石は、ビトリファイド結合剤で100グリットの大きさの「321」砥粒で
製造された市販砥石(29mmx20mmx10mm)(対照3)と比較された
。
ing )装置で試験された。第1の試験およびその繰り返し試験の結果は表16に
示される。研削試験 研削機械:Bryant 研削盤 湿式I.D.研削:3%トリムE210 水溶性油冷却材/ 水道水 研削される加工部材物質:52100鋼、Rc60 河口部材部品幅:9.525mm 加工部材部品径:32mm(第1の試験)、35mm(第2の試験) 部品速度:1000rpm 部品への切り込み送り:1.499mm 砥石面目直し:単石ダイアモンド;20mm/秒目直しリードの目直し速度;0 .0127mm目直し補正(comp) 砥石速度:29200rpm;42.7M/秒 試験あたりの研削数:2 研削あたりの切り込み送り:0.025mm/ 秒;0.049mm/ 秒
が、1000℃で焼成された対照2結合剤および市販砥石対照3に匹敵する総体
的性能を提供することを示す。 さらに、本発明の実験用結合剤を含有する砥石は、対照よりも鋭い作用を示し
た。これは、同等の金属除去速度を達成するのに要求される接線抵抗は、1つを
除いてすべての試料における対照結合剤よりも本発明の実験用結合剤のほうが小
さいことを示すデータから明らかである。例外は、対照2結合剤であり、それは
0.049MRR での1つの実験で実験用結合剤と同等であった。砥石の鋭さのも
う1つの測定として、同等の金属除去速度を達成するのに要求される比エネルギ
ー(仕事率/MRR)は、対照結合剤よりも本発明の実験用結合剤のほうが平均して
小さかった。研削工程の作業者にとって、低下した接線抵抗および低下した比エ
ネルギーは、研削機械の少ない減耗および加工部材への少ない損傷を表わし、こ
のように改良された被研削性として有益である。
た、ゾル- ゲルMCA 砥粒の研削性能を改良することを示す。 種々の変更が、本発明の範囲および趣旨から離れないで当業者に明らかであり
、かつ容易になされうることが理解される。したがって、本発明の要旨は、上記
の記述に限定されない。請求の範囲は、本発明において存在する特許性のある新
規性の特徴をすべて包含するように解釈されるべきであり、そこから均等物であ
ると当業者に考えられるすべての特徴を含む。
Claims (24)
- 【請求項1】 MCA(微晶質α−アルミナ)砥粒およびビトリアス(vitr
eous)結合剤を含有する研磨工具であり、焼成後のビトリアス結合剤は、SiO 2 最大約45モル%、Al2 O3 最大約15モル%、B2 O3 約24〜35モル
%、およびアルカリ金属酸化物約15〜30モル%を含有し、アルカリ金属酸化
物は結合剤基準で少くとも5モル%の酸化リチウムを含み、そしてアルカリ金属
酸化物に対するB2 O3 モル比が0.8:1〜1.7:1である、研磨工具。 - 【請求項2】 焼成後のビトリアス結合剤が、SiO2 最大40モル%を含
有する請求項1記載の研磨工具。 - 【請求項3】 焼成後のビトリアス結合剤が、アルカリ土類金属酸化物を含
み、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合計含有量に対するS
iO2 モル比が少くとも1.15:1.0である請求項2記載の研磨工具。 - 【請求項4】 アルカリ金属酸化物が、酸化ナトリウム、酸化リチウムから
なる群より選ばれ、焼成後のビトリアス結合剤は酸化リチウム7〜11モル%を
含む請求項1記載の研磨工具。 - 【請求項5】 ビトリアス結合剤が600〜875℃で焼成される請求項1
記載の研磨工具。 - 【請求項6】 ビトリアス結合剤が700〜800℃で焼成される研磨工具
。 - 【請求項7】 工具がビトリファイド結合剤3〜25容量%およびMCA砥
粒10〜56容量%を含む請求項1記載の研磨工具。 - 【請求項8】 工具が、さらに第2砥粒、充てん剤および付加剤から選ばれ
る付加成分約0.1〜60容量%を含む請求項7記載の研磨工具。 - 【請求項9】 工具が、合計34〜56容量%の砥粒を含む請求項8記載の
研磨工具。 - 【請求項10】 MCA砥粒が、種結晶を入れたゾル−ゲル法で製造された
α−アルミナ微結晶より本質的になる請求項1記載の研磨工具。 - 【請求項11】 MCA砥粒が、種結晶を入れていないゾル−ゲル法で製造
されたα−アルミナ微結晶より本質的になる請求項1記載の研磨工具。 - 【請求項12】 焼成後のビトリアス結合剤が、さらに、TiO2 ,ZnO
,ZrO2 ,CaO,MgO,CoO,MnO2 ,BaO,Bi2 O3 ,P2 O 5 およびFe2 O3 、ならびにそれらの組合わせからなる群より選ばれる少くと
も1つの酸化物約0.5モル%未満を含有する請求項1記載の研磨工具。 - 【請求項13】 研磨・研削工具を製造するためのビトリアス結合剤であり
、焼成後に、SiO2 約45モル%未満、Al2 O3 最大約15モル%、B2 O 3 約24〜35モル%、アルカリ金属酸化物約15〜30モル%を含有し、アル
カリ金属酸化物は、結合剤基準で酸化リチウムを少くとも5モル%含有し、そし
て、アルカリ金属酸化物に対するB2 O3 のモル比が、0.8:1〜1.7:1
であるビトリアス結合剤。 - 【請求項14】 焼成後のビトリアス結合剤が最大40モル%のSiO2 を
含有する請求項13記載の研磨工具。 - 【請求項15】 焼成後のビトリアス結合剤が、アルカリ土類金属酸化物を
含み、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合計含有量に対する
SiO2 モル比が少くとも1.15:1.0である請求項14記載の研磨工具。 - 【請求項16】 アルカリ金属酸化物が酸化ナトリウムおよび酸化リチウム
からなる群より選ばれ、焼成後のビトリアス結合剤は酸化リチウム7〜11モル
%を含む請求項14記載の研磨工具。 - 【請求項17】 ビトリアス結合剤が600〜875℃で焼成される請求項
14記載の研磨工具。 - 【請求項18】 ビトリアス結合剤が700〜800℃で焼成される請求項
17記載の研磨工具。 - 【請求項19】 次の工程を含む研磨工具の製造方法: a)砥粒約70〜95質量%および結合剤混合物約5〜30質量%を混合する
こと、そしてその結合剤混合物は焼成後に、SiO2 約45モル%未満、Al2 O3 最大約15モル%、B2 O3 約24〜35モル%、アルカリ金属酸化物約1
5〜30モル%を含有し、アルカリ金属酸化物は、結合剤基準で少くとも5モル
%の酸化リチウムを含み、アルカリ金属酸化物に対するB2 O3 モル比が0.8
:1〜1.7:1であり、混合物を形成する、 b)混合物を成形して生コンポジットとすること、および c)875℃未満の温度で生コンポジットを焼成して研磨工具を生成させるこ
と。 - 【請求項20】 生コンポジットが約775℃未満の温度で焼成される請求
項19記載の方法。 - 【請求項21】 研磨工具が砥石である請求項19記載の方法。
- 【請求項22】 砥粒がゾル−ゲルアルミナ砥粒を含む請求項19記載の方
法。 - 【請求項23】 砥粒が、ダイアモンド、立方晶窒化ホウ素、およびそれら
の混合物からなる群より選ばれる超砥粒を含む請求項19記載の方法。 - 【請求項24】 焼成工程が、酸化雰囲気下に実行される請求項19記載の
方法。
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