JP2003181765A - Porous supergrain grinding stone and method for manufacturing the same - Google Patents

Porous supergrain grinding stone and method for manufacturing the same

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JP2003181765A JP2002372690A JP2002372690A JP2003181765A JP 2003181765 A JP2003181765 A JP 2003181765A JP 2002372690 A JP2002372690 A JP 2002372690A JP 2002372690 A JP2002372690 A JP 2002372690A JP 2003181765 A JP2003181765 A JP 2003181765A
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Kozo Ishizaki
Hitoshi Onishi
人司 大西
幸三 石崎
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Alps Electric Co Ltd
Kozo Ishizaki
アルプス電気株式会社
幸三 石崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous supergrain grinding stone, which is able to efficiently grind a workpiece and has excellent strength, and to provide a method for manufacturing the same.
SOLUTION: The porous supergrain grinding stone is composed of supergrains 1, such as diamond or cubic boron nitride, having a mean grain size not more then 60 μm and bond 3 which is able to form a fused phase 7 by fusing with the supergrains under heated conditions. The bond 3 is a porous body having continuous pores 5. The thickness t of the fused phase 7 formed at the interface between the bond and the supergrain is not more than 1.5 μm. The fused phase is composed of the component of the supergrain and one or more kinds selected from the group composed of Ti, Ni, Fe, Si, Ta, W, Cr, and Co.
COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、精密加工分野で用いられる多孔質の超砥粒砥石に関するものであり、特に高能率で強度に優れた多孔質超砥粒砥石とその製造方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to superabrasive grindstone porous to be used in precision machining field, porous than having excellent strength, especially at high efficiency grinder and a method of manufacturing the same. 【0002】 【従来の技術】ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素(以下、「cBN」と記す)の砥粒は、きわめて高い硬度を有するので「超砥粒」と呼ばれ、鋼、高硬度金属、ガラス、セラミクス、石材などの精密な研削加工に多く用いられている。 [0002] Diamond and cubic boron nitride (hereinafter, referred to as "cBN") abrasive grains is because it has a very high hardness called "superabrasive", steel, high hardness metals, glass , ceramics, are widely used for precision grinding, such as stone. この超砥粒を用いた超砥粒砥石(以下、単に「砥石」という)は一般に、超砥粒を結合材によって結合し成形して製造される。 The superabrasive superabrasive grinding wheel using (hereinafter, simply referred to as "grindstone") are generally manufactured by molding bonded superabrasive the binder. この結合材として、合成樹脂を用いたものはレジンボンド砥石、ガラス質を用いたものはビトリファイドボンド砥石、金属を用いたものはメタルボンド砥石と呼ばれ、それぞれ被研削体の特性によって使い分けられる。 As the binder, the resin bonded grinding wheel that using a synthetic resin, one using a vitreous those using vitrified bonded grinding wheel, metal is called a metal bond grinding wheel, are respectively used for different characteristics of the grinding target body. 【0003】最近では、薄膜プロセスを用いた集積回路に代表されるように、素子の高密度化が進み、また広く普及してくると、経済的理由から基板の切断代の幅を、 [0003] Recently, as typified by an integrated circuit using a thin film process, progressed densification of elements, also widely when popular come, the width of the cutting margin of the substrate for economic reasons,
例えば0.3mm以下とするような細密な切断が要求されるようになり、この切断を可能とする薄刃の研削砥石が求められるようになった。 For example, as fine cutting is required, such as a 0.3mm or less, the grinding wheel thin blade to allow the cut been required. 【0004】従来、この種の細密研削に用いられる薄刃砥石は、強度的な観点からほとんどがメタルボンド砥石であった。 [0004] Conventionally, thin blade grinding wheel to be used in the fine grinding of this kind, most from the intensity point of view was a metal-bonded grinding wheel. メタルボンド砥石は、Niやブロンズ系合金を結合材として電鋳法や焼結法により作製されるが、結合材相の組織が緻密であるために、ドレッシング(目立てを含む)が困難であり、電解法などの煩雑で高価な技術と装置を必要とした。 Metal bond grindstone is being produced by the Ni and bronze alloy electroforming as a binder or sintering method, for tissue bonding material phase is dense, (including dressing) dressing is difficult, It required a complicated and expensive technique and equipment, such as electrolysis. 【0005】すなわち、砥石を活性化するためには、超砥粒の切刃を結合材相の表面から突出させる必要がある。 Namely, in order to activate the grindstone, it is necessary to project the cutting edge of the superabrasive from the surface of the binder phase. 一般に、砥石が成形された状態では、砥石表面で、 In general, in the state in which the grinding wheel is molded, in the grinding wheel surface,
超砥粒と結合材相とは同一レベルにある。 The superabrasive and a binder phase at the same level. この状態から超砥粒の切刃を突出させるためには、超砥粒を残したまま結合材相の表層をある程度の深さまで除去しなければならない。 To project the cutting edge of the superabrasive from this state, must be removed surface layer remains binder phase leaving the superabrasive to a certain depth. この作業が「目立て」であるが、結合材相の表層が平滑であると、超砥粒を残したまま、結合材相の表層のみを、例えば掻き取りのような方法で除去することはきわめて困難であり、電解法などによって結合材相の表層を溶出除去するなどの煩雑で高価な方法が必要になる。 This task is "dressed", when a surface layer of the binder phase is smooth, while leaving the superabrasive, only the surface layer of the binder phase, be removed by methods such as scraping is very It is difficult and requires complicated and expensive methods such as elution remove the surface layer of binder phase, such as by electrolysis. 【0006】一方、ビトリファイドボンド砥石は、一般に結合材であるセラミクス粒子と超砥粒との混合物を成形し、圧力下に焼結して製造されるものであって、結合材相が多孔質であり、組織が粗いので特別な目立てが不要であり、また研削作業中に生じる研削屑などは、気孔が形成するポケットに捕捉されて排除されるので目詰まりが起こり難く、また、砥粒の切刃が摩耗しても、結合材相が粗く脆いので適度に崩落して新たな切刃が現れ、 On the other hand, vitrified bonded grinding wheel is generally coupled material by molding a mixture of ceramic particles and ultra abrasive grains, there is produced by sintering under pressure, the binder phase is a porous There is no need special dressing because tissue is rough, also such as grinding chips generated during the grinding operation, since the pores are excluded trapped in pockets formed clogging hardly occurs, and the abrasive grains of the switching even if the blade wear, new cutting edge appear moderately collapsed since the binder phase is brittle rough,
目潰れも起こり難い。 Eyes collapse is also unlikely to occur. 【0007】しかしビトリファイドボンド砥石は、結合材相が脆いばかりでなく、結合材と超砥粒との結合力も弱いので、例えば厚みが0.3mm以下となるような薄刃の砥石とすることができず、また目こぼれを起こし易いので、高硬度の難研削性被研削体を強い押しつけ圧で研削する場合には消耗が激しくて経済的でない。 However vitrified bonded grinding wheel is not only the binder phase is brittle, since the weak binding force between the binder and superabrasive be, for example, a grindstone of a thin blade, such as a thickness of 0.3mm or less not, and because prone to shedding, exhaustion is not vigorous economic in the case of grinding the flame grindability grinding target body having a high hardness with a strong pressing force. 【0008】 【発明が解決しようとする課題】そこで、研削効率がよく、強度が高く、かつ結合材と超砥粒との結合力も強い砥石を得るために、メタルボンド砥石の組織中に気孔を形成して多孔質とすることが考えられた。 [0008] The present invention To solve the above problems, the grinding efficiency is high strength, and in order to obtain the coupling force is strong grinding the binder and superabrasive, the pores tissues of metal-bonded grinding wheel it was thought that formed to be porous. この多孔質メタルボンド砥石は、例えば超砥粒と結合材金属粒子とを混合し、熱揮発性の結合剤を用いまたは用いずに、砥石の形状に圧縮成形し、結合材金属が粒状を保ったままその粒子どうし、および結合材粒子と超砥粒との間に結合が生じる程度の温度と圧力を加えて焼結することによって製造できる。 The porous metal-bonded grinding wheel, for example by mixing a binder the metal particles with superabrasive, with or without heat volatile binder, and compression molded into the shape of the grinding wheel, the binder metal is kept granular It was intact particles each other, and the binder can be produced by sintering by adding the temperature and pressure of the extent to which binding occurs between the particles and the superabrasive. 【0009】このようにして製造された多孔質メタルボンド砥石は、結合材と超砥粒との結合力が強く、しかも結合材相が粗いので目立て性が良好であり、また研削作業中に生じた研削屑などは気孔のポケットに捕捉されて除去されるので目詰まりが起こり難く、砥粒の切刃が摩耗しても、結合材相が粗いので適度に崩落して新たな切刃が現れ、目潰れも起こり難くなることが期待された。 [0009] In this way the porous metal bonded grinding wheel that is manufactured, the strong binding force between the binder and the ultra abrasive grains, yet is because the binder phase is rough dressing property is satisfactory, also occur during the grinding operation since such grinding dust is removed is trapped in a pocket of the pores hardly occurs clogging was also worn abrasive grains of the cutting edge, moderately new cutting edge appears to collapse since the binder phase is rough , it was expected to become even less likely to occur crushed eye. 【0010】しかし、上記の多孔質メタルボンド砥石においては、超砥粒と結合材との結合が強いとはいえ、気孔率を高くして超砥粒の切刃を突出させ、砥石の切れ味を良くしようとすると、目こぼれが多くなって消耗が激しくなり、気孔率を下げて切刃高を低くすれば、目こぼれは少なくなるが、擦り減った超砥粒が脱落しないので目詰まりや目潰れが起こり易いという問題が起こる。 [0010] However, in the above-mentioned porous metal bonded grinding wheel, although the strong binding of the superabrasive and a binder, by increasing the porosity by projecting the cutting edge of the superabrasive, the cutting quality of the grinder If you try to be, wasting an increasing number of shedding becomes violently, if lower the cutting height by lowering the porosity, shedding is reduced, but the abraded because the super-abrasive grains does not fall off clogging or eyes collapse occurs liable to occur. この問題を解決するためには、気孔率を適度に維持しながら、しかも目こぼれなどが起こり難いような結合力を超砥粒と結合材との間に付与する技術が求められた。 To solve this problem, while maintaining the porosity moderately, yet grant technology between the binding force that is less likely to occur, such as shedding a superabrasive and a binder obtained. 【0011】本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、従ってその目的は、超砥粒と結合材相との結合力が強く、目立て性、目こぼれ性、目詰まり性、目潰れ性などがバランスよく改善され、微細加工用の薄刃砥石としても使用可能な強度を有する多孔質超砥粒砥石とその製造方法を提供することにある。 [0011] The present invention has been made to solve the above problems, therefore an object of a strong binding force between the superabrasive and a binder phase, dressing properties, shedding property, clogging resistance, eye crush resistance, etc. are improved in good balance, and to provide a porous superabrasive grinding wheel and a manufacturing method thereof having also usable strength as thin blade grinder for micromachining. 【0012】 【課題を解決するための手段】上記の課題は、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下である超砥粒と、加熱下にこの超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材とからなり、 [0012] The above problems SUMMARY OF THE INVENTION is selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride, and superabrasive an average particle size of 60μm or less, the superabrasive under heating consists binder and which can fuse to form a fused phase and,
この結合材が連続気孔を有する多孔質体であり、この結合材と超砥粒との界面にそれらの融合相が形成され、この融合相の厚みが1.5μm以下であり、該融合相が、 The binder is a porous body having continuous pores, the binder and the interface their fusion phase with superabrasive grains are formed, the thickness of the fusion phase is at 1.5μm or less, the fusion phase ,
超砥粒構成成分と、Ti、Ni、Fe、Si、Ta、 And superabrasive components, Ti, Ni, Fe, Si, Ta,
W、Cr、ならびにCoからなる群から選ばれた1種以上とからなることを特徴とする多孔質超砥粒砥石を提供することによって解決できる。 W, Cr, and can be solved by providing a porous superabrasive grindstone, characterized in that it consists of at least one member selected from the group consisting of Co. 上記の課題は、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下である超砥粒と、加熱下にこの超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材とからなり、 The above object is selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride, and superabrasive an average particle size of 60μm or less, the binder capable of forming a fused-phase fused to the superabrasive under heating It consists of a,
この結合材が連続気孔を有する多孔質体であり、この結合材と超砥粒との界面にそれらの融合相が形成され、この融合相の厚みが1.5μm以下であり、該融合相が、 The binder is a porous body having continuous pores, the binder and the interface their fusion phase with superabrasive grains are formed, the thickness of the fusion phase is at 1.5μm or less, the fusion phase ,
CuまたはAgを含んでなることを特徴とする多孔質超砥粒砥石を提供することによって解決できる。 It can be solved by providing a porous superabrasive grindstone, characterized by comprising a Cu or Ag. 【0013】ここで、「融合相」とは、超砥粒と結合材の原子が接触界面において熱的拡散により入り交じることによって形成される、共融混合物、固溶体または化合物からなる形成相を意味する。 [0013] Here, the "fusion-phase" means a superabrasive and a binder of atoms are formed by the mix with the thermal diffusion at the contact interface, the eutectic mixture, forming phase consisting of a solid solution or compound to. 【0014】上記の結合材は、Fe、Cu、Ni、C [0014] The above binder, Fe, Cu, Ni, C
o、Cr、Ta、W、Ti、Si、ならびにZrからなる単体元素、およびCo、Cr、Ta、V、Nb、W、 o, Cr, Ta, W, Ti, Si, as well as single element consisting of Zr, and Co, Cr, Ta, V, Nb, W,
Ti、Si、ならびにZrの炭化物、Ti、Si、A Ti, Si, and Zr carbides, Ti, Si, A
l、Ce、Mg、FeならびにZrの酸化物、Ta、T l, Ce, Mg, an oxide of Fe and Zr, Ta, T
i、ならびにSiの窒化物、およびTa、Ti、ならびにSiのホウ化物からなる群から選ばれた1種以上であることが好ましい。 i, and nitrides of Si, and Ta, Ti, and is preferably at least one selected from the group consisting of borides of Si. 【0015】前記の融合相の厚みは、0.05μm〜0. [0015] The thickness of the fusion phase, 0.05μm~0.
5μmの範囲内であることが好ましい。 It is preferably in the range of 5 [mu] m. また、この多孔質超砥粒砥石の気孔率は、5%〜60%の範囲内、更に好適には5%〜45%の範囲内であることが好ましい。 Further, the porosity of the porous superabrasive grinding wheel, in the range of 5% to 60%, is preferably further within the preferred ranges are 5% to 45%. 【0016】本発明はまた、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm [0016] The present invention is also selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride having an average particle size of 60μm
以下であり、Ti、Ni、Fe、Si、Ta、W、C Or less, Ti, Ni, Fe, Si, Ta, W, C
r、ならびにCoからなる群から選ばれた1種以上であってその厚みが1.5μm以下の金属層で被覆した金属被覆超砥粒と、加熱下に前記金属被覆超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材粒子とを混合し、この粉体混合物を成形した状態で、前記金属被覆超砥粒の金属層部分にそれらの融合相が1.5μm以下の厚みに形成され、かつ結合材粒子どうしが焼結して気孔率が5%〜6 r, and fused with metallized superabrasive be one or more selected from the group its thickness was coated with the following metal layer 1.5μm made of Co, and the metal coated superabrasive under heating a binding material particles capable of forming a fused phase are mixed, the powder mixture while forming a their fusion phase is formed in a thickness less than 1.5μm in the metal layer portion of the metal coating superabrasive, and porosity binder particles to each other is sintered 5% to 6
0%の範囲内となるように、調節された温度と圧力を加えて焼結する工程を含むことを特徴とする多孔質超砥粒砥石の製造方法を提供する。 To be within the range of 0%, to provide a porous manufacturing method of superabrasive grinding wheel, characterized in that it comprises a step of sintering by adding controlled temperature and pressure. 本発明は、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下であり、CuまたはAgからなる厚みが1.5μm以下の被覆層で被覆した金属被覆超砥粒と、 The present invention is selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride, the average particle size is at 60μm or less, and the metal coated superabrasive thickness made of Cu or Ag was coated with the following coating layer 1.5 [mu] m,
加熱下に前記金属被覆超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材粒子とを混合し、この粉体混合物を成形した状態で、前記金属被覆超砥粒の金属層部分にそれらの融合相が1.5μm以下の厚みに形成され、かつ結合材粒子どうしが焼結して気孔率が5%〜60%の範囲内となるように、調節された温度と圧力を加えて焼結する工程を含むことを特徴とする多孔質超砥粒砥石の製造方法を提供する。 The under heating metallized fused with superabrasive mixture of the binder particles capable of forming a fusion phase, the powder mixture in a state of being molded, their a metal layer portion of the metal coating superabrasive fusion phase is formed in a thickness less than 1.5 [mu] m, and binder particles to each other is so sintered to the porosity is within a range of 5% to 60%, by adding a controlled temperature and pressure sintering to provide a method of manufacturing a porous superabrasive grinding wheel, characterized in that it comprises a step of. 【0017】上記の結合材粒子としては、Fe、Cu、 [0017] As the binder particles above, Fe, Cu,
Ni、Co、Cr、Ta、V、Nb、W、Ti、Si、 Ni, Co, Cr, Ta, V, Nb, W, Ti, Si,
ならびにZrからなる単体元素、およびCo、Cr、T And single element consisting of Zr, and Co, Cr, T
a、W、Ti、Si、ならびにZrの炭化物、Ti、S a, W, Ti, Si, and Zr carbides, Ti, S
i、Al、Ce、Mg、FeならびにZrの酸化物、T i, Al, Ce, Mg, an oxide of Fe and Zr, T
a、Ti、ならびにSiの窒化物、およびTa、Ti、 a, Ti, and nitrides of Si, and Ta, Ti,
ならびにSiのホウ化物からなる群から選ばれた1種以上の粒子であって、その平均粒径が、前記超砥粒の平均粒径の5%〜50%の範囲内であるものを用いることが好ましい。 And a least one particle selected from the group consisting of borides of Si, an average particle diameter of, be used as the in the range of 5% to 50% of the average grain size of the superabrasive grains It is preferred. 【0018】前記の焼結に際して加える温度と圧力は、 The temperature and pressure applied during the sintering,
超砥粒と結合材粒子との界面に、それらの融合相が0. The interface between the binder particles and the superabrasive, their fusion phase 0.
05μm〜0.5μmの範囲内の厚みに形成されるように調節することが好ましい。 It is preferably adjusted so as to be formed to a thickness in the range of 05Myuemu~0.5Myuemu. また、前記の焼結に際して加える温度と圧力は、気孔率が5%〜45%の範囲内となるように調節することが好ましい。 The temperature and pressure applied during the sintering, it is preferred that the porosity is adjusted to be within a range of 5% to 45%. 【0019】前記の超砥粒として、予め、Ti、Ni、 [0019] Examples of the super abrasive grains, in advance, Ti, Ni,
Fe、Si、Ta、W、Cr、ならびにCoからなる群から選ばれた1種以上であってその厚みが1.5μm以下の金属層で被覆された金属被覆超砥粒を用い、焼結に際しては、この金属層が融合相となって超砥粒と結合材粒子とが結合されるように、温度と圧力とを調節することが好ましい。 Fe, Si, Ta, W, Cr, and used be one or more selected from the group with metallized superabrasive whose thickness is coated with the following metal layer 1.5μm made of Co, upon sintering , as the metal layer and the binder particles are combined with the superabrasive become fused phase, it is preferable to adjust the temperature and pressure. または、前記の超砥粒として、予め、C Or, as the superabrasive beforehand, C
uまたはAgを含む前記結合材のいずれかである被覆層で被覆されたものを用い、焼結に際しては、この被覆層が融合相となって超砥粒と結合材粒子とが結合されるように、温度と圧力とを調節することが好ましい。 Used as coated with a coating layer which is either said binder comprising a u or Ag, upon sintering, so that the coating layer and the binder particles are combined with the superabrasive become fused phase , it is preferable to adjust the temperature and pressure. 【0020】前記の焼結は、放電プラズマ焼結法により行い、焼結時の温度を600℃〜2000℃の範囲内とし、かつ圧力を5MPa〜50MPaの範囲内とすることが好ましい。 [0020] Sintering of the is carried out by a discharge plasma sintering method, the temperature at the time of sintering in the range of 600 ° C. to 2000 ° C., and is preferably in the range of 5MPa~50MPa pressure. または、前記の焼結をホットプレス焼結法により行い、焼結時の温度を600℃〜2000℃の範囲内とし、かつ圧力を5MPa〜50MPaの範囲内とすることが好ましい。 Or, the sintering of the carried out by hot press sintering method, the temperature at the time of sintering in the range of 600 ° C. to 2000 ° C., and is preferably in the range of 5MPa~50MPa pressure. 【0021】 【発明の実施の形態】以下、本発明の基本形態について、実施例によって図面を用いて説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, the basic form of the present invention will be described with reference to examples drawings. (基本構成例1)図1は、請求項1に対応する本発明の多孔質超砥粒砥石(以下、「本砥石」という)の一基本例の構成を模式的に示したものである。 (Basic Configuration Example 1) FIG. 1 is a porous superabrasive wheels of this invention corresponding to claim 1 (hereinafter, referred to as "the grinder") in which the configuration of an elementary example of is shown schematically. 図1において、 In Figure 1,
符号10は本砥石の表層部の構成を示している。 Reference numeral 10 shows the structure of the surface layer portion of the grinding wheel. 本砥石10は、この実施例では平均粒径20μm〜30μm This grinding wheel 10 has an average particle size in this embodiment 20μm~30μm
(#660)のダイヤモンド単結晶からなる超砥粒1、 (# 660) superabrasive 1 consisting of a diamond single crystal of,
1、…が、加熱下にこの超砥粒1と融合して融合相を形成し得る単体元素であるNiを結合材3として固定されてなっている。 1, ... has been fixed to Ni is a single element which can form a fused phase fused to the superabrasive grains 1 under heating as a binder 3. この結合材3の相(結合材相)には多数の連続気孔5が形成され、これによって、本砥石10は気孔率が39%、すなわち5%〜60%の範囲内である多孔質体となっている。 This phase of the binder 3 (binder phase) a number of continuous pores 5 are formed, thereby, the grindstone 10 is porosity 39%, and the porous body is namely in the range of 5% to 60% going on. 【0022】本砥石10において、超砥粒1と結合材3 In the present grinding wheel 10, superabrasive grains 1 and the binder 3
との接触界面には、これらのいずれか、または双方からの原子拡散によって、融合相7が形成されている。 And the contact interface, these either, or by atomic diffusion from both the fusion phase 7 are formed. この融合相7の厚みtは、この実施例では約0.43μm、 The thickness t of the fusion phase 7, in this embodiment about 0.43 .mu.m,
すなわち1.5μm以下となっている。 That has become a 1.5μm or less. 【0023】この砥石は、超砥粒1と結合材3とが、上記のように限定された厚みの融合相7によって強固に結合されているので、研削作業中に超砥粒1が無駄に脱落することがない。 [0023] The grinding wheel includes a superabrasive 1 and the coupling member 3 is, since it is rigidly coupled by fusion phase 7 of limited thickness as described above, the superabrasive 1 wastefully during the grinding operation there is no fall off. 融合相の厚みが1.5μmを越えると、図2に示すように、融合相8が超砥粒1から剥離して超砥粒1と結合材3との結合力が低下することがわかった。 When the thickness of the fused phase exceeds 1.5 [mu] m, as shown in FIG. 2, the fusion phase 8 binding force between the coupling member 3 to the superabrasive 1 peeled from superabrasive grains 1 was found to decrease . 【0024】また、本砥石は、結合材3の相が多孔質とされていて、表面が粗いので、電解目立てなどの煩雑な手段を用いなくても、研削作業中に自動的に目立てが行われる。 Further, the present grinding wheel, the phase of the coupling member 3 have been porous, since a rough surface, without using a complicated means such as electrolytic dressing, automatically dressing rows during the grinding operation divide. しかも、気孔率が高いので、超砥粒1の切刃が結合材3の表面レベルから高く突出し、切れ味がよい砥石が得られる。 Moreover, since the porosity is high, the cutting edge of the superabrasive 1 high protrude from the surface level of the bonding material 3, sharpness is good grindstone obtained. 【0025】また、本砥石10は、結合材3の相が連続気孔の多孔質とされているので、この気孔5を通して冷却液を循環させることができ、砥石の冷却効果を高め、 Further, the grinding wheel 10, since the phase of the binder 3 is made porous continuous pores, it is possible to circulate the cooling liquid through the pores 5, enhance the cooling effect of the grinding wheel,
また、気孔5によって表面に形成されるポケット9は、 Also, pockets 9 formed on the surface by the pores 5,
研削作業中に発生する研削屑などを捕捉し、系外に排除するので目詰まりが起こり難い。 Including capturing the grinding dust generated during the grinding operation, hardly occurs clogging because eliminating out of the system. 【0026】更に、結合材3は、気孔5の存在によってある程度脆くなっているので、超砥粒1の切刃が摩耗する程度の研削が行われた場合には、摩耗した超砥粒1 Furthermore, binder 3, since some degree brittle by the presence of pores 5, when grinding an extent that the cutting edge of the superabrasive grains 1 are worn is carried out, worn superabrasive 1
と、その周辺に融合相7を介して結合された結合材3の一部分とが一緒に剥ぎ取られ、目潰れを防ぐとともに、 When a portion of the coupling member 3 which is coupled via a fused phase 7 in its periphery is stripped together, it prevents the collapse eyes,
砥石の最外層が除去されることによって、内層にあった超砥粒1が、新たに表面に現れて本砥石10の研削力を持続することになる。 By outermost layer of the grinding wheel is removed, superabrasive grains 1 was in the inner layer, will sustain grinding force of the grinding wheel 10 newly appears on the surface. 【0027】基本構成例1の本砥石10は、以下の方法で製造した。 [0027] The present grinding wheel 10 of the basic configuration example 1 was manufactured by the following method. #660の人造ダイヤモンド単結晶からなる超砥粒1と、純度99.5%以上、平均粒径5μmのNi粉末とを3(超砥粒):4(結合材)の容量割合で混合し、得られた粉体混合物を、放電プラズマ焼結装置のドーナツ型ダイに充填し、800℃、10MPa、5 A superabrasive 1 consisting of synthetic diamond single crystal # 660, purity of 99.5% or higher, 3 and Ni powder having an average particle size of 5 [mu] m (superabrasive) were mixed at a volume ratio of 4 (binder), the obtained powder mixture was filled in a donut-shaped die of a spark plasma sintering apparatus, 800 ° C., 10 MPa, 5
分の条件で焼結し、外径92mm、内径40mm、厚み0.3mmのドーナツ円板状の焼結体として、実施例1 Sintered minute conditions, the outer diameter of 92 mm, an inner diameter of 40 mm, a donut disk shaped sintered body having a thickness of 0.3 mm, Example 1
の砥石10を得た。 To obtain a grinding wheel 10. このものの気孔率は39%であった。 The porosity of this product was 39%. また電子顕微鏡により、融合相7の厚みを測定したところ、約0.1μmであった。 And by electron microscopy, by measurement of the thickness of the fused phase 7 was about 0.1 [mu] m. 超砥粒1と融合相7の界面に空隙は認められなかった。 Voids in the interface of superabrasive 1 fusion phase 7 was observed. 【0028】基本構成例1の砥石を試料として、工具研削盤を用い、定圧研削法で切断試験を行った。 [0028] The grinding of the basic configuration example 1 as a sample, using a tool grinder, were cut test at a constant pressure grinding method. 砥石のドレッシングはGC#240スティックを用いて行った。 Grinding wheel dressing was carried out using the GC # 240 stick.
被研削体としてはアルチック(Al 23・TiC)(曲げ強さ588MPa、ビッカース硬さ19.1GPa) The grinding target body AlTiC (Al 2 O 3 · TiC) ( Bending strength 588 MPa, Vickers hardness 19.1GPa)
の断面2mm×5mmのブロックを用いた。 Using blocks of section 2 mm × 5 mm. 【0029】比較試料として、実施例1と同様の超砥粒と結合材とを用い、電着法で作成された外径92mm、 [0029] As comparative samples, similar to Example 1 of superabrasive and a binder and the use of an outer diameter created by the electrodeposition method 92 mm,
内径40mm、厚み0.3mmのドーナツ円板状のメタルボンド砥石をELIDで目立てしたものを作製し、実施例1の砥石試料と研削速度を比較したところ、基本構成例1の試料は、比較試料の1.5倍の研削速度で被研削体を切断できた。 Internal diameter 40 mm, where a donut disk-shaped metal-bonded grinding wheel thickness 0.3mm was prepared which was dressed by ELID, were compared grindstone sample and the grinding rate of Example 1, the sample basic configuration example 1, comparative sample It could cut the material to be ground in 1.5 times the removal rate of the. この結果は基本構成例1の砥石の研削効率が従来のメタルボンド砥石より優れていることを示している。 This result indicates that the grinding efficiency of grinding of the basic configuration example 1 is superior to conventional metal-bonded grinding wheel. 【0030】上記基本構成例1および図1に示したように本砥石は、基本的には超砥粒1と結合材3とからなり、この結合材3の相は連続気孔の多孔質に形成され、 The present grinding wheel, as shown in the basic configuration example 1 and Figure 1, basically consists of superabrasive grains 1 and the coupling member 3 which, phases of the coupling member 3 formed in a porous open-cell It is,
また結合材3と超砥粒1との界面には、それらの融合相7が形成されているものである。 Also the interface between the coupling member 3 and the superabrasive 1, in which their fusion phase 7 are formed. 【0031】ここに用いられる超砥粒1は、単結晶または多結晶のダイヤモンド、または単結晶または多結晶のcBN(立方晶窒化ホウ素)のいずれか、またはそれらの任意の2種以上の混合物であって、平均粒径が60μ The superabrasive 1 used here, either, or any mixture of two or more of those of a single crystal or polycrystalline diamond, or single crystal or polycrystalline cBN, (cubic boron nitride) there, the average particle diameter of 60μ
m以下のものである。 m are as follows. 平均粒径が60μmを越えるものは、例えば基板を研削代0.3mm以下で切断するような細密研削やラッピングなどに用いるには、被研削面の仕上げが粗くなって不適当である。 Shall mean particle diameter exceeds 60μm, for example the use in such fine grinding or lapping, such as to cut the substrate in the following grinding allowance 0.3 mm, it is inappropriate rougher finish of the grinding surface. 【0032】超砥粒としては、例えばセラミクス材料などの被研削体を細密加工する場合には、最高硬度を有するダイヤモンドを用いることが好ましい。 [0032] superabrasive, for example in the case of fine processing the material to be ground such as a ceramic material, it is preferable to use a diamond with the highest hardness. このダイヤモンドは、単結晶のもののほかに多結晶のものであってもよく、天然ダイヤモンド、人造ダイヤモンドのいずれでもよい。 The diamond may be one of polycrystalline addition to those of the single crystal, good natural diamond, any of synthetic diamond. また、鉄系の被研削体では、ダイヤモンドの使用に問題があるので、この場合にはcBNを用いることが好ましい。 Further, the material to be ground of ferrous, there is a problem with the use of diamond, it is preferable to use cBN in this case. このcBNも、単結晶のもの、多結晶のものいずれでもよい。 This cBN also, those of single crystal, may be any one of polycrystalline. 【0033】上記の超砥粒1とともに用いられる結合材3は、選択された超砥粒1との界面に加熱時に融合相が形成されるものであればいずれでもよい。 The binder 3 to be used together with the superabrasive 1 above may be any one as long as the fusion phase is formed upon heating the interface between the superabrasive grains 1 selected. しかし、精密研削用の本砥石の結合材3として特に好ましいものは、 However, particularly preferred as a binder 3 of the present grindstone for precision grinding,
Fe、Cu、Ni、Co、Cr、Ta、V、Nb、W、 Fe, Cu, Ni, Co, Cr, Ta, V, Nb, W,
Ti、Si、Zrからなる単体元素;Co、Cr、T Ti, Si, single element consisting of Zr; Co, Cr, T
a、W、Ti、Si、Zrの炭化物;Ti、Si、Z a, W, Ti, Si, carbides Zr; Ti, Si, Z
r、Al、Ce、Mg、Feの酸化物;Ta、Ti、S r, Al, Ce, Mg, an oxide of Fe; Ta, Ti, S
iの窒化物;またはTa、Ti、Siのホウ化物のいずれか、またはそれらの任意の2種以上の混合物である。 i nitride; or Ta, is any, or any mixture of two or more of these Ti, Si boride. 【0034】これらの結合材3は、上記の超砥粒1と接触した状態で、例えば600℃〜2000℃の範囲に加熱すると、その界面において原子の拡散が行われ、図1 [0034] These binder 3 is in contact with superabrasive 1 described above, for example by heating in the range of 600 ° C. to 2000 ° C., the diffusion of atoms takes place at the interface, Figure 1
に示したように、共融混合物、固溶体または化合物からなる融合相7が形成される。 As shown in, the eutectic mixture, a fusion phase 7 of solid solution or compound is formed. 超砥粒1と結合材3とは、 The superabrasive 1 and the coupling member 3,
この融合相7によって強固に結合される。 It is firmly bonded by the fusion phase 7. 従って、切れ味を良くするために深く目立てされ、超砥粒1と結合材3との接触面積が比較的小さくなった場合にも、研削作業中の超砥粒1の無駄な脱落が起こり難い。 Thus, deeply dressing in order to improve the sharpness, even when the contact area between the superabrasive grains 1 and the binder 3 becomes relatively small, wasteful falling of superabrasive grains 1 is less likely to occur during the grinding operation. 【0035】しかし、この融合相の厚みが過大になると、図2に示したように、この融合相8と超砥粒1との間に剥離が起こることがわかった。 [0035] However, if the thickness of the fusion phase is excessive, as shown in FIG. 2, peeling it has been found to occur between the fused phase 8 and superabrasive grains 1. これは、融合相の過剰生成によって接触界面に対して、ダイヤモンドではC、cBNではNの移動度が高く、空乏層が形成されることや、水平方向にズレ応力が発生するとともに、超砥粒本体と融合相8との熱膨張係数が異なるため、熱的変化によって融合相8に皺が発生するなどの理由によるものと考えられる。 This means that for the contact interface by excessive generation of fusion phase, the diamond C, high mobility of N in cBN, and a depletion layer is formed, together with the shear stress is generated in the horizontal direction, superabrasives since the thermal expansion coefficient between the body and the fusion phase 8 are different, believed to be due to reasons such as wrinkles in the fusion phase 8 by thermal changes. この観点から、本砥石における融合相7の厚みは1.5μm以下とされる。 In this respect, the thickness of the fused phase 7 in the present grinding wheel is a 1.5μm or less. 特に0.5μm以下であることが好ましい。 And it is particularly preferably 0.5μm or less. 【0036】一方、融合相7の厚みを極端に小さくすると、図3に示すように、融合相7が超砥粒の表面に一様な被膜として形成されず、島状に点在するようになることがわかった。 On the other hand, when extremely reduce the thickness of the fused phase 7, as shown in FIG. 3, as the fusion phase 7 is not formed as a uniform film on the surface of the superabrasive, scattered like islands it was found to be. この場合には、超砥粒1と結合材3との結合が不十分なものとなる。 In this case, the insufficient binding of the superabrasive grains 1 and the binder 3. 融合相7が超砥粒1の表面に一様に形成される最低の厚みは、超砥粒1と結合材3 Minimum thickness fused phase 7 is uniformly formed on the superabrasive 1 Surface superabrasive 1 and the coupling member 3
の種類や平均粒径、また製造時に加える温度、圧力、時間などによって変化するが、普通は約0.05μmである。 The type and average particle size and the temperature applied during manufacture, the pressure will vary depending on the time, usually about 0.05 .mu.m. この観点から、融合相7の厚みは0.05μm以上とすることが好ましい。 In this respect, the thickness of the fused phase 7 is preferably not less than 0.05 .mu.m. 【0037】この融合相7の厚みは、超砥粒1と結合材3との粉体混合物を焼結成形する際に加える温度と時間を調節することによって制御可能である。 The thickness of the fusion phase 7 can be controlled by adjusting the temperature and time for adding the powder mixture of superabrasive grains 1 and the coupling member 3 when the sinter molding. この温度と時間は、選定された超砥粒1と結合材3の種類と粒度、焼結方法と装置、および焼結時の圧力などによって変化するので、実際に用いる好適温度は実験によって決定されるべきである。 The temperature and time are selected superabrasive 1 and the coupling member 3 of the type and particle size, sintering method and apparatus, and therefore varies depending on the pressure at the time of sintering, preferably the temperature actually used is determined by experimentation is Rubeki. 一般的な選定温度範囲は、600℃〜2 Typical selection temperature range, 600 ° C. to 2
000℃である。 000 is ℃. 【0038】本砥石は多孔質に形成されている。 The present grinding wheel is formed on the porous. その気孔率は、5%〜60%の範囲内、特に5%〜45%の範囲内とされることが好ましい。 Its porosity in the range of 5% to 60%, it is preferable that the particular range of 5% to 45%. 気孔率が5%未満になると、気孔によるポケット容量が不足し、また冷却液の循環も不十分となり、目詰まりなどが起こり易く、45 If the porosity is less than 5%, insufficient pocket volume by pores, also the circulation of the cooling fluid becomes insufficient, easily occur clogging, 45
%、特に60%を越えると、結合材相の物性が低下し、 %, In particular exceeds 60%, the physical properties of the binder phase is reduced,
目こぼれや目潰れが起こり易くなり、また薄刃砥石を製造したときは、折れ易くなる。 Eyes spill or eyes collapse is likely to occur, and when to produce a thin-blade wheels, easily broken. 【0039】多孔質の本砥石を製造するに際しては、結合材3を粉体として超砥粒1と混合し、この粉体混合物を型に充填し、加圧下に超砥粒1と結合材粒子(3 [0039] In the production of the grinding wheel of porous, the binder 3 are mixed with superabrasive 1 as a powder, the powder mixture was filled in a mold, the binder particles superabrasive 1 under pressure (3
p)、および結合材粒子3pどうしを焼結することが好ましい。 p), and the binder it is preferable to sinter was what particles 3p. このとき、超砥粒1と結合材粒子3pのそれぞれの平均粒径、混合割合、焼結圧力、焼結温度、焼結時間などを調節することによって、気孔率を好適範囲に調節することができる。 At this time, each of the average particle size of the binder particles 3p and superabrasive 1 mixing ratio, sintering pressure, sintering temperature, by adjusting the like sintering time, to regulate the porosity with the preferred range it can. 【0040】上記の結合材粒子3pの平均粒径については、超砥粒1の平均粒径の5%〜50%の範囲内とすることが好ましい。 [0040] The average particle size of the binder particles 3p is preferably in the range of 5% to 50% of the average grain size of the superabrasive grains 1. 超砥粒1に対する結合材粒子3pの粒径比が1:1に近づくと、図4(a)に模式的に示すように、緊密充填状態においても超砥粒1と結合材粒子3 Particle size ratio of the binder particles 3p for superabrasive grains 1 is 1: approaches to 1, 4 as shown schematically (a), the even superabrasive in tightly packed state 1 and a binder particles 3
pとの接点が少なく、従って焼結時の結合力が不足して目こぼれなどの原因となり易い。 Less contact with the p is, therefore likely to cause, such as shedding the lack of a binding force at the time of sintering. 【0041】超砥粒1に対する結合材粒子3pの粒径比が1:0.05〜0.5の範囲であれば、図4(b)に模式的に示すように、超砥粒1と結合材粒子3pとの接点数が十分多くなるので、焼結に際して融合相7が超砥粒1のほぼ全表面に薄膜状に形成され、超砥粒1と結合材3との結合力が大となり、しかも適度の気孔率が保たれる。 The particle size ratio of the binder particles 3p for superabrasive grains 1 is 1: be in the range of 0.05 to 0.5, as shown schematically in FIG. 4 (b), and superabrasive grains 1 since the number of contacts between the binder particles 3p is sufficiently large, the fusion phase 7 during sintering in the form of a thin film made almost the entire surface of the superabrasive grains 1, bonding strength between the superabrasive grains 1 and the coupling member 3 is large next, yet moderate porosity is maintained. 【0042】超砥粒1に対する結合材粒子3pの粒径比が1:0.05より小さくなると、接点数は十分に多いから焼結時の結合力は問題ないが、気孔率および気孔径が小さくなって、焼結物は無気孔メタルボンド砥石と大差がなくなる。 The particle size ratio of the binder particles 3p for superabrasive grains 1 is 1: less than 0.05, but no binding force problems during sintering because the contact number is sufficiently large, the porosity and pore size smaller, sinter is there is no non-pore metal-bonded grinding wheel and the great difference. 【0043】超砥粒1と結合材粒子3pとを型に充填し、圧力と温度とを加えて焼結すると、結合材粒子3p [0043] filled with the binder particles 3p and superabrasive grains 1 in a mold and sintered by adding pressure and temperature, the binder particles 3p
が一部溶融し、超砥粒1と接触しているものはその表面に濡れ広がり、融合相7を形成する。 There was some melt, which is in contact with superabrasive 1 wet and spread on the surface to form a fused phase 7. 結合材粒子3pどうしが接触している場合は、その接触表面で融合が起こり、図5に示すように、結合材粒子3pどうしがネック3nで相互に連結され、非接触部分が連続気孔5を形成する。 If what binder particles 3p and are in contact, it occurs fused at its contact surface, as shown in FIG. 5, and if the binder particles 3p are connected to each other in the neck 3n, noncontact portion is continuous pores 5 Form. 【0044】焼結に際して超砥粒1と結合材粒子3pとの混合割合は、超砥粒:結合材粒子の容量比で1:3〜 The mixing ratio of during sintering and superabrasive grains 1 and the binder particles 3p are superabrasive: a volume ratio of binder particle 1: 3
2:1とすることが好ましい。 2: is preferably 1. 1:3より超砥粒1の割合が少ない場合は、研削能力が不足するようになり、 1: when the ratio of the superabrasive 1 is less than 3, now grinding capacity is insufficient,
2:1より超砥粒1の割合が多い場合は、超砥粒1の密度が高すぎて焼結体の強度が低下し、目こぼれなどが起こりやすくなる。 2: If the percentage of superabrasive 1 is larger than 1, the density of the super abrasive grains 1 is too high strength of the sintered body is lowered, like shedding is likely to occur. 【0045】焼結には、従来から知られている各種の方法が採用できる。 [0045] sintering, a variety of methods that are known from the prior art can be adopted. これらの内で、放電プラズマ焼結法は特に好ましい方法である。 Of these, a discharge plasma sintering method is particularly preferred method. 放電プラズマ焼結法は、例えば図6に示す放電プラズマ焼結装置を用いて行うことができる。 Discharge plasma sintering method can be performed using a spark plasma sintering apparatus shown in FIG. 6, for example. 図6において、この放電プラズマ焼結装置は、 6, the discharge plasma sintering apparatus,
ダイ21と、このダイ21の内部に挿入される上パンチ22および下パンチ23と、下パンチ23を支え、後述するパルス電流を流す際の一方の電極ともなる基台24 A die 21, an upper punch 22 and lower punch 23 which is inserted inside the die 21, supporting the lower punch 23, also serves as one electrode when a pulse current which will be described later base 24
と、上パンチ22を下方に押圧し、パルス電流を流す他方の電極となる基台25と、上下のパンチ22、23に挟まれた粉体原料26の温度を測定する熱電対27とを有している。 If, it presses the upper punch 22 downwardly, a base 25 serving as the other electrode a pulse current, and a thermocouple 27 for measuring the temperature of the powder material 26 sandwiched between the upper and lower punches 22 and 23 Yes doing. 【0046】上記の基台24、基台25には別途設けた通電装置が接続されていて、この通電装置から、プラズマ放電のためのパルス電流が、上下のパンチ22、23 [0046] The base 24, which is connected is provided separately energizing apparatus to the base 25, from the energizing device, the pulse current for plasma discharge, the upper and lower punches 22 and 23
に印加されるようになっている。 It is adapted to be applied to. この放電プラズマ焼結装置において、少なくとも基台24と基台25とに挟まれた部分はチャンバ(図示せず)に収容され、このチャンバ内は真空に排気され、また雰囲気ガスが導入されるようになっている。 In this discharge plasma sintering apparatus, the portion sandwiched between the at least base 24 and the base 25 are accommodated in a chamber (not shown), the chamber is evacuated to a vacuum, also as the ambient gas is introduced It has become. 【0047】超砥粒と結合材との粉体混合物26は、所定の砥石の形状に成形されたダイ21に充填され、チャンバ内が真空にされ、または不活性雰囲気ガスで置換された後、パンチ22、23で上下から加圧圧縮され、次いでパルス電流が印加される。 The powder mixture 26 of superabrasive and a binder is filled in a die 21 which is molded into the shape of a predetermined grindstone, the chamber is evacuated, or after being replaced with an inert atmosphere gas, is pressurized compressed from the upper and lower punches 22 and 23, then the pulse current is applied. この放電プラズマ焼結法によれば、通電電流を調節することにより、原料粉末を焼結温度に均一に素早く昇温することができ、また温度管理も厳密に行うことができる。 According to this discharge plasma sintering method, by adjusting the energizing current, the raw material powder can be uniformly and quickly heating the sintering temperature and the temperature management can also be precisely performed. 【0048】上記の放電プラズマ焼結法に用いることができる放電プラズマ焼結装置としては、例えば住友石炭鉱業社製モデルSPS−2050型放電プラズマ焼結装置を挙げることができる。 [0048] As a discharge plasma sintering apparatus can be used for the above discharge plasma sintering method can be, for example, Sumitomo Coal Mining Co., Ltd. Model SPS-2050 Model discharge plasma sintering apparatus. 放電プラズマ焼結法以外にも、例えばホットプレス焼結法やセラミクス粉体の焼結にしばしば用いられるHIP( Hot Isostatic Press) Besides the discharge plasma sintering method is also frequently used in the sintering of example hot pressing sintering method and ceramic powder HIP (Hot Isostatic Press)
法などが有利に採用できる。 The law the like can be advantageously employed. 【0049】次に、上記HIP法を用いた本砥石の基本構成例について説明する。 Next, a description will be given of the basic structure of the present grinding wheel using the HIP method. (基本構成例2)#1000の人造ダイヤモンド単結晶からなる超砥粒と、3.11重量%の炭素を含む平均粒径5μmの鋳鉄粉とを1(超砥粒):1.28(結合材)の容量割合で混合し、これに成形助材として2重量%のワックスを加え、単軸プレスを用いて圧力10MP (Basic Configuration Example 2) # 1000 and superabrasive consisting synthetic diamond single crystal, 3.11 weight% of 1 and cast iron powder having an average grain size of 5μm containing carbon (superabrasive): 1.28 (bond It was mixed at a volume ratio of wood) to which 2% by weight of the wax was added as a molding aids, pressure using a uniaxial press 10MP
aで1分間加圧して粉体圧縮成形物を得た。 To obtain a powder compression molding under pressure for 1 minute at a. この粉体圧縮成形物を真空中800℃で1時間処理してワックス除去と仮焼成を行った。 The powder compression molding was 1 hour at 800 ° C. in vacuum were dewaxed and calcined. 【0050】次に、形状整形を行った後に、1000 Next, after the shape shaping, 1000
℃、200MPaに1時間保持する条件でHIP法による焼成を行い、焼成体を得た。 ° C., and fired by the HIP method under the conditions of 1 hour to 200 MPa, to obtain a sintered body. このものの気孔率は53 The porosity of this thing 53
%であった。 %Met. また電子顕微鏡により、融合相の厚みを測定したところ、約1.5μmであった。 And by electron microscopy, by measurement of the thickness of the fused phase was about 1.5 [mu] m. そして、観察の結果、超砥粒と融合相の界面に空隙が形成されはじめていた。 Then, a result of the observation, was beginning voids formed at the interface of the super abrasive grains and fused phase. このことから、融合相の厚みの許容上限は1.5 Allowable upper limit from this fusion phase of thickness 1.5
μmと判断された。 μm and has been determined. この焼成体をカップ砥石に仕上げ、 Finishing the fired body to the cup grinding wheel,
実施例2の砥石とした。 It was grindstone of Example 2. 【0051】この砥石を試料として、工具研削盤を用い、定圧研削法で切断試験を行った。 [0051] The grinding wheel as a sample, using a tool grinder, were cutting test at a constant pressure grinding method. ドレッシングはG Dressing G
C#240の簡単なブレーキツルアを用いて行い、被研削体としてはアルチック(Al 23・TiC)の断面2 It performed using a simple brake truer of C # 240, section 2 of AlTiC as the material to be ground (Al 2 O 3 · TiC)
mm×5mmのブロックを用いた。 Using block of mm × 5 mm. 【0052】比較試料として、基本構成例2と同様な割合の超砥粒を含むビトリファイド砥石を作成し、実施例2の砥石試料と研削速度を比較したところ、基本構成例2の試料は比較試料の約3倍の研削速度が得られた。 [0052] As a comparative sample, create a vitrified grinding wheel containing superabrasive same proportions as the basic configuration example 2, were compared grindstone sample and the grinding rate in Example 2, the sample of the basic configuration example 2 Comparative Sample about three times the removal rate of the were obtained. この結果は実施例2の砥石が、研削効率においてビトリファイド砥石より優れていることを示している。 This result is grindstone of Example 2 shows that the superior vitrified grindstone in the grinding efficiency. 【0053】以下の表1に、各種結合材を用いた場合の、放電プラズマ法(以下、「SPS法」と略称する) [0053] Table 1 below, in the case of using various binders, a discharge plasma method (hereinafter abbreviated as "SPS method")
とホットプレス法における焼結最適温度範囲と、両焼結法に共通した最適焼結圧力範囲を示す。 To show a sintering optimum temperature range of the hot press method, a common optimal sintering pressure range on both sintering method. 表1は超砥粒として平均粒径15μmの人造ダイヤモンドを用いた場合である。 Table 1 shows the case of using a synthetic diamond having an average particle size of 15μm as superabrasives. 【0054】 【表1】 [0054] [Table 1] 【0055】砥石の3要素の一つである気孔は、研削屑の排出や冷却液の供給および切刃を結合材相から突出させて切れ味を良くし、ドレッシング(目立て)性をよくするために重要である。 [0055] porosity which is one of three elements of the grinding wheel, in order to improve the sharpness by the supply and the cutting edge of the discharge and the cooling liquid of the grinding dust is protruded from the binder phase, to improve the dressing (dressing) of is important. この観点から、本砥石の一例を市販の無気孔鋳鉄ボンド砥石と比較した実施例を以下に示す。 From this point of view, it shows an embodiment in which an example of the grinding wheel was compared to commercial nonporous cast iron bonded wheel below. 【0056】(基本構成例3)ダイヤモンド砥粒#10 [0056] (Basic Configuration Example 3) diamond abrasive grains # 10
0/#110(平均粒径180μm)と、炭素量3.5 0 / # 110 (average particle size 180 [mu] m), the amount of carbon 3.5
重量%、粒径20μm以下のアトマイズ法で製造された鋳鉄粉を体積比30(超砥粒):40(結合材)で混合し、2重量%のワックスを加えた後、粉末成形し、真空中1000℃、1時間の条件でワックスを除去し、窒素雰囲気中、1120℃、200MPa、1時間の条件でHIP法で焼結して気孔率26%の砥石(基本構成例3)を得た。 Wt%, a volume ratio of 30 cast iron powder produced by the particle size 20μm or less of an atomizing method (superabrasive) were mixed with 40 (binder), was added to 2 wt% of wax, and powder molding, vacuum during 1000 ° C., to remove the wax in the conditions of 1 hour, in a nitrogen atmosphere, 1120 ° C., 200 MPa, to obtain a porosity of 26% of the wheel (basic configuration example 3) was sintered at HIP method at 1 hour condition . 【0057】基本構成例3の砥石と、市販の無気孔鋳鉄ボンド砥石(#100/#120)とについて、定圧法で、それぞれの研削量と研削エネルギーとを測定した。 [0057] and the grindstone of the basic configuration example 3, the the commercial nonporous cast iron bonded wheel (# 100 / # 120), with constant pressure method, was measured each grinding amount and the grinding energy.
定圧研削の被研削体は、アルミナ(曲げ強さ588MP The material to be ground of the constant pressure grinding, alumina (flexural strength 588MP
a、ビッカース硬さ19GPa)の断面3mm×4mm a, a cross-sectional 3mm × 4mm of Vickers hardness 19GPa)
のブロックである。 Which is a block. 【0058】上記被研削体を、カップ状に成形したそれぞれの砥石面に0.4MPaで押しつけ、周速1100 [0058] The above material to be ground, pressed at 0.4MPa to each of the wheel surface which is formed into a cup shape, the peripheral speed 1100
m/分で研削し、その際の研削抵抗と除去量とを測定し、研削量(1秒当りの研削体積)および研削エネルギー(研削抵抗×周速/除去量)を算出した。 Grinding at m / min, to measure the grinding resistance removal amount at that time, it was calculated grinding amount (grinding volume per second) and grinding energy (grinding resistance × peripheral speed / removal amount). 結果を表2 The results in Table 2
に示す。 To show. 【0059】 【表2】 [0059] [Table 2] 【0060】上記の結果から、気孔率がほぼ0%(5% [0060] From the above results, the porosity is almost 0% (5%
以下)の市販の無気孔鋳鉄ボンド砥石に比べ、実施例3 Compared to commercial nonporous cast iron bonded wheel below), Example 3
の砥石では、時間当りの研削量が6倍以上であり、しかも研削エネルギーは約2.5分の1であり、気孔が研削効率に大きな改善効果をもたらしていることは明かである。 In the grinding wheel is not less 6 times or more grinding amount per time, moreover grinding energy is one of approximately 2.5 minutes, it is apparent that the pores are brought great improvement in grinding efficiency. 【0061】(基本構成例4)超砥粒1と結合材粒子3 [0061] (basic configuration example 4) superabrasive 1 and a binder particles 3
pの種類と粒径を固定しても、焼結条件によって、得られる砥石の気孔率は変化する。 Be fixed p type and particle size, by sintering conditions, the porosity of the resulting grindstone varies. その一例として、#10 As an example, # 10
00(平均粒径10μm〜20μm)の人造ダイヤモンドを超砥粒1とし、平均粒径5μmの鋳鉄粉を結合材粒子3pとして、放電プラズマ焼結法によって、直径20 00 artificial diamonds (average particle diameter 10 m to 20 m) and superabrasive 1, a cast iron powder having an average grain size of 5μm as binder particles 3p, by a discharge plasma sintering method, diameter 20
mm、厚み0.5mmの円板状砥石を製造し、成形時の温度、圧力と、得られた砥石の気孔率を測定した。 mm, to produce a disc-shaped grinding wheel having a thickness of 0.5 mm, the measured temperature at the time of molding, and pressure, the porosity of the resulting grindstone. その結果を表3に示す。 The results are shown in Table 3. 【0062】 【表3】 [0062] [Table 3] 【0063】表3の結果からは、一般に焼結温度が低いほど、また焼結圧力が低いほど、気孔率は高くなる傾向が認められる。 [0063] From the results in Table 3 are generally higher sintering temperature is lower, or as the sintering pressure is low, the porosity is tended to be higher. 【0064】気孔率は、過大になると砥石の物性が低下し、砥石の消耗も激しくなる。 [0064] porosity, reduces the excessive in comes to the grindstone physical properties of, consumption of the grinding wheel is also violently. この気孔率は製法によっても変化する。 This porosity also varies method. 以下に、放電プラズマ焼結法(SPS In the following, the discharge plasma sintering method (SPS
法)とHIP法による気孔率の差と、この差によってもたらされる物性と研削効率との比較を以下の実施例で示す。 The difference between the porosity law) and by the HIP method, a comparison of the physical properties and the grinding efficiency caused by the difference in the following examples. 【0065】(基本構成例5)平均粒径10μm〜20 [0065] (Basic Configuration Example 5) Average particle diameter 10μm~20
μmの人造ダイヤモンドと、炭素含有量3.11重量%、平均粒径5μmのアトマイズ鋳鉄粉とを容積比25 μm of artificial diamond, carbon content 3.11 wt%, average atomized iron powder particle size 5μm and a volume ratio of 25
(超砥粒):32(結合材)で混合し、HIP法とSP (Superabrasive): 32 were mixed with (binder), HIP method and SP
S法を用いてカップ形状の砥石を作製した。 To prepare a grinding wheel of the cup shape using S method. 【0066】HIP法で作製した砥石は、表4に示すように、気孔率が53%であり、#1000程度の超砥粒を使用すると気孔率の増加が見られる。 [0066] grindstone fabricated in the HIP method, as shown in Table 4, a porosity of 53%, an increase in porosity is seen by using the superabrasive about # 1000. またSPS法では、同様の材料を780℃および720℃、10MPa In the SPS method, 780 ° C. The same materials and 720 ° C., 10 MPa
の条件で焼結し、それぞれ気孔率が27%と36%の砥石を得た。 Sintered at conditions, respectively porosity was obtained grindstone 27% and 36%. SPS法は加圧焼結法であるので、温度の選択に加え、圧力の選択による気孔率の制御も可能であって、気孔率の制御性に優れているといえる。 Because SPS method is pressure sintering, in addition to the selection of the temperature, a possible control of porosity by selecting the pressure, it can be said that excellent controllability of the porosity. 同じく加圧焼結法であるホットプレス法でも、SPS法と同様な結果が得られる。 In same hot press method is a pressure sintering, SPS method and similar results are obtained. 【0067】上記の各砥石試料を、市販のビトリファイド砥石と比較して、定圧法により研削性能試験を行った。 [0067] Each grinding wheel of the above samples, as compared to the commercially available vitrified grindstone was grinding performance test by constant pressure method. 被研削体はアルチック(Al 23・TiC)の断面2mm×5mmのブロックである。 The material to be ground is a block of the cross-section 2 mm × 5 mm of AlTiC (Al 2 O 3 · TiC) . 【0068】上記被研削体を、カップ状に成形したそれぞれの砥石面に0.3MPaで押しつけ、周速1100 [0068] The above material to be ground, pressed at 0.3MPa to each of the wheel surface which is formed into a cup shape, the peripheral speed 1100
m/分で研削し、その際の研削抵抗と除去量とを測定し、研削速度(1秒間当りの研削長さ)および研削エネルギー(研削抵抗×周速/除去量)を算出した。 Grinding at m / min, to measure the grinding resistance removal amount at that time, it was calculated ground speed (grinding length per second) and grinding energy (grinding resistance × peripheral speed / removal amount). 結果を比較例として用いた市販のビトリファイド砥石の試験結果とともに表4に示す。 The results shown in Table 4 together with the test results of commercial vitrified grinding stone used as a comparative example. 【0069】 【表4】 [0069] [Table 4] 【0070】上記の結果から、気孔率が27%〜36% [0070] From the above results, a porosity of 27% to 36%
であるSPS法の砥石では、市販の、この研削条件で研削性能がよいとされ多用されるビトリファイド砥石に比べて、十分に良好な研削性能が得られたことがわかる。 The grinding wheel of SPS method is, commercially available, as compared to vitrified abrasive grinding performance is set to be frequently used in this grinding conditions, it is understood that sufficiently good grinding performance was obtained.
HIP法で製造した気孔率53%の砥石は、ヤング率が低く、研削圧力を1MPaにすると研削継続時間360 HIP method porosity 53% of the grinding wheel produced by the Young's modulus is low, when the grinding pressure to 1MPa grinding duration 360
秒で砥石に急激な摩耗が発生した。 Rapid wear has occurred to the grindstone in seconds. この観点から、気孔率が高い砥石は、研削圧力が低い用途では十分に有効に使用できるが、研削圧力が1MPaを越えるような用途では、気孔率が45%以下であることが好ましいことがわかる。 In this respect, the grindstone porosity is high, but the grinding pressure can be sufficiently effectively used at low application, in applications such as grinding pressure exceeds 1 MPa, it can be seen that it is preferable porosity of 45% or less . 【0071】次に、本発明に係わる本願の砥石について説明する。 Next, a description will be given grinding wheel of the present application according to the present invention. 本発明に係る砥石は、融合相7が、超砥粒1 Wheels according to the present invention, the fusion phase 7 superabrasive 1
とTi、Ni、Fe、Si、Ta、W、Cr、ならびにCoからなる群から選ばれた1種以上とからなる多孔質超砥粒砥石を提供している。 And Ti, provides Ni, Fe, Si, Ta, W, Cr, and the porous superabrasive grinding wheel consisting of at least one member selected from the group consisting of Co. 【0072】前記のように、多孔質砥石の場合には、一般に超砥粒と結合材との結合強度の保持が特に重要であり、先に説明した本砥石10においては、その界面に形成される融合相7の厚みを調節することによって超砥粒1と融合相7との間の空隙の生成を防ぎ、良好な結合強度を得ている。 [0072] As described above, in the case of porous grinding wheel, generally a holding particularly important binding strength between the superabrasive and a binder, in the present grinding wheel 10 described above is formed at the interface that by adjusting the thickness of the fused phase 7 prevents the generation of voids between the superabrasive grains 1 fused phase 7, to obtain good bonding strength. この際、結合材3として例えばある種の単体元素や、酸化物、窒化物、ホウ化物などを用いると、場合によって、超砥粒1と融合相7との間に空隙が発生し、接合力が低下することがある。 In this case, and as a binder 3, for example certain single element, oxides, nitrides and the like boride, optionally, voids occur between the superabrasive grains 1 fused phase 7, the bonding strength there may be reduced. 【0073】この理由は、一つには焼結の条件において上記の結合材3の超砥粒1に対する濡れ性が不十分で、 [0073] This is because, in part is insufficient wettability under the conditions of sintering for superabrasive grains 1 of the coupling member 3,
図3に示すように、融合相7が島状にしか形成されないため接合力が不十分となること、また、これらの結合材3と超砥粒1とは一般に、硬度が高い融合相7を形成し、この融合相7が超砥粒1と熱膨張係数が異なるため、熱変化によってその界面に亀裂が生じやすいことなどによると考えられる。 As shown in FIG. 3, it fused phase 7 becomes insufficient bonding strength because only formed in an island shape, and these binder 3 generally includes a superabrasive 1, hardness high fusion phase 7 formed, this fusion phase 7 for superabrasive grains 1 and the thermal expansion coefficient is different, cracks at the interface due to thermal change can be due to such that prone. 【0074】Ti、Ni、Fe、Si、Ta、W、C [0074] Ti, Ni, Fe, Si, Ta, W, C
r、ならびにCoは、超砥粒1との濡れ性が良好であり、かつ、特にNi、Fe、CrおよびCoは、超砥粒1と比較的軟質の融合相7を形成する素材である。 r, and Co is the wettability of the superabrasive grains 1 is good, and, in particular Ni, Fe, Cr and Co, which is a material for forming a fused phase 7 of relatively soft and superabrasive grains 1. そしてこの融合相7自体は、上記の結合材3との親和性も高いので、この融合相7が介在することによって超砥粒1 And this fusion phase 7 itself is higher affinity with the binder 3 of the superabrasive By this fusion phase 7 is interposed 1
と結合材3とが広い面積で強固に結合し、しかも熱変化を受けても剥離が起こらないようになる。 And strongly bonded by area and wide coupling member 3, moreover so does not occur peeling even when subjected to thermal changes. この場合も融合相7の厚みは、1.5μm以下に調整される。 Again the thickness of the fused phase 7 is adjusted to 1.5μm or less. 【0075】本発明に係る本砥石は、図7に示すように、予めTi、Ni、Fe、Si、Ta、W、Cr、またはCoからなる金属層6を超砥粒1の表面に厚みが1.5μm以下となるように被覆し、これら金属で被覆された金属被覆超砥粒1mを、結合材粒子3pと混合し、この混合物を成形して、好適な温度と圧力下に焼結することによって製造することができる。 [0075] The grinding wheel according to the present invention, as shown in FIG. 7, in advance Ti, Ni, Fe, Si, Ta, W, Cr or the thickness of the metal layer 6 made of Co superabrasive first surface, 1.5μm was coated so as to become less, the coated metal coated superabrasive 1m these metals, are mixed with binder particles 3p, by molding the mixture and sintering under suitable temperature and pressure it can be produced by. 金属層6を超砥粒1の表面に被覆する方法は、従来公知のメッキ技術、真空蒸着、スパッタリングなど、いずれを用いてもよい。 Method for coating a metal layer 6 superabrasive 1 surfaces, conventional plating techniques, vacuum deposition, sputtering, etc., may be used either. 【0076】(実施例)金属層6としてNiをダイヤモンド砥粒の表面に被覆した金属被覆超砥粒1mと、Ni [0076] and the metal coating superabrasive 1m coated on the surface of the diamond abrasive grains of Ni (Example) metal layer 6, Ni
粉の結合材粒子3pとを用いて実施例6の本砥石を製造した。 It was prepared the grindstone of Example 6 using the binder particles 3p powder. #1000の人工ダイヤモンド単結晶からなる超砥粒1にNiを43重量%コーティングした金属被覆超砥粒1mと、平均粒径5μmのNi粉末とを、25(超砥粒):32(結合材)の容量割合で混合し、得られた粉体混合物を放電プラズマ焼結装置のドーナツ型ダイに充填し、10MPa〜20MPaに圧縮してパルス電流を印加し、680℃〜780℃で焼結した。 # 1000 metal-coated superabrasive 1m was 43 wt% coated Ni superabrasive 1 consisting of synthetic diamond single crystal, a Ni powder having an average particle size of 5 [mu] m, 25 (superabrasive): 32 (binder ) were mixed in a volume ratio of, filling the resulting powder mixture in a donut-type die discharge plasma sintering apparatus, the pulse current is applied to compress the 10MPa~20MPa, and sintered at 680 ° C. to 780 ° C. . 【0077】上記の方法により得られた本砥石は、外径92mm、内径40mm、厚み0.45mmのドーナツ状円板であり、気孔率は27%であった。 [0077] The grinding wheel obtained by the above method, an outer diameter of 92 mm, an inner diameter of 40 mm, a donut-shaped circular plate having a thickness of 0.45 mm, a porosity of 27%. この砥石の先端部約10mmを、GC#240スティックを用いて厚み0.25mmにドレッシングし、アルチック(Al 2 The distal portion about 10mm of the grinding wheel, dressing the thickness 0.25mm with GC # 240 stick, AlTiC (Al 2 O
3 /TiC)の断面5mm×2mmの試片を被研削体として定圧研削法により研削試験を行った。 The specimen of the cross-section 5 mm × 2 mm of 3 / TiC) were grind tested by the constant-pressure grinding method as material to be ground. 【0078】試験の結果、この砥石は、上記の被研削体を、研削圧力0.5MPaにおいて研削速度0.2mm 3 [0078] The results of the test, the grinding wheel, above the grinding target body, the grinding speed 0.2 mm 3 in the grinding pressure 0.5MPa
/秒で研削することができた。 / I was able to grind in seconds. これは実施例6の砥石が厚み0.25mmにおいても十分に実用的な強度を有していて、幅0.3mm以下の研削代で厚み2mm以上の高硬度の被研削体を高速切断できたことを示している。 This embodiment grindstone example 6 have a sufficiently practical strength even at a thickness 0.25 mm, it was fast cut the material to be ground over the high hardness thickness 2mm below the grinding allowance width 0.3mm It is shown that. 【0079】次にNi被覆の#1000人工ダイヤモンド単結晶を超砥粒1mとして用い、結合材3として粒径5μmのNi粒子を用いた場合のSPS法における焼結温度、焼結圧力と、得られた砥石の気孔率の関係を表5 [0079] Then using a # 1000 artificial diamond single crystal Ni-coated as superabrasive 1 m, the sintering temperature in the SPS method when the bonding material 3 using Ni particles having a particle size of 5 [mu] m, and sintering pressure, to give Table 5 the relationship was grindstone porosity
に、また、Ni被覆の#1000人工ダイヤモンド単結晶を超砥粒1mとして用い、結合材3として粒径5μm In, also using a # 1000 artificial diamond single crystal Ni-coated as superabrasive 1 m, the particle size 5μm as a binder 3
の鋳鉄粒子を用いた場合のSPS法における焼結温度、 The sintering temperature in the SPS method when using the cast iron particles,
焼結圧力と、得られた砥石の気孔率の関係を表6に示す。 And sintering pressure, the relationship between the porosity of the resulting grindstone shown in Table 6. 【0080】 【表5】 [0080] [Table 5] 【0081】 【表6】 [0081] [Table 6] 【0082】次に、本発明に係わる本砥石について説明する。 Next, describing the present grinding wheel according to the present invention. 本発明において、融合相7が、CuまたはAgを含んでなる多孔質超砥粒砥石を提供している。 In the present invention, the fusion phase 7 provides a porous superabrasive grinding wheel comprising Cu or Ag. 超砥粒1 Superabrasive 1
と結合材3との界面における融合相7の厚みは、焼結温度、圧力、及び焼結時間に依存して変化する。 The thickness of the fused phase 7 at the interface between the bonding material 3 varies depending on the sintering temperature, pressure, and sintering time. 前記のように本砥石においては、その厚みは1.5μm以下に制御されなければならない。 Wherein in the grinding wheel as, the thickness must be controlled to 1.5μm or less. しかし、一方において、焼結温度、圧力、及び焼結時間は、結合材粒子3pどうしの結合力にも影響する。 On the other hand, however, the sintering temperature, pressure, and sintering time, also influences the bonding strength and if the binder particles 3p. すなわち、本砥石の物理的な強度を、例えば薄刃砥石として使用できる程度に強化するためには、結合材粒子3pどうしの結合を強化する観点から、焼結温度、圧力、及び焼結時間の条件を選定する必要も生じる。 That is, the physical strength of the grinding wheel, for example, to enhance the degree that can be used as thin-blade grindstone, from the viewpoint of enhancing the binding of to what binder particles 3p, sintering temperature, pressure, and sintering time conditions also it occurs necessary to select a. 【0083】その条件において、融合相7の厚みが1. [0083] In the conditions, the thickness of the fusion phase 7 1.
5μmを越える場合には、融合相7の生成を抑制する手段が必要になる。 When exceeding 5μm, it is necessary means for suppressing generation of fusion phase 7. CuおよびAgは、融合相7の成長を抑える効果があり、適宜これを添加することで、融合相の厚みを制御することができる。 Cu and Ag has an effect of suppressing the growth of the fused phase 7, the addition of this appropriately, it is possible to control the thickness of the fused phase. 従ってこれらの金属が超砥粒1と結合材3との間に介在すると、結合材粒子3 Therefore, if these metals is interposed between the superabrasive grains 1 and the coupling member 3, the binder particles 3
pどうしが強固に結合する焼結条件でも、融合相7が過大に成長することがない。 p even in the sintering conditions that if you are tightly bound, there is no possibility to grow excessively fusion phase 7. 【0084】CuおよびAgはいずれも軟らかい金属であるので、この層の厚みが厚いと砥石としての必要な硬さを維持できない場合がある。 [0084] Since Cu and Ag are both are soft metal, there is a case where the thickness of this layer can not maintain the required stiffness of the thicker wheel. このため、CuまたはA Accordingly, Cu or A
gを含む融合相7の厚みは、超砥粒1の粒径の20%以下とすることが好ましい。 The thickness of the fused phase 7 containing g is preferably 20% or less of the superabrasive 1 of particle size. また、例えば融合相7がCu Further, for example, fusion phase 7 Cu
とFeを含む場合は、硬い被膜を形成することも可能であるが、この場合も、熱的変化による剥離が起こりやすくなるので、やはり融合相7の厚みは、超砥粒1の粒径の20%以下とすることが好ましい。 The case containing Fe, it is also possible to form a hard coating, also in this case, since the reduction in thermal change tends to occur, also the thickness of the fused phase 7, superabrasive 1 of particle size it is preferably 20% or less. 【0085】融合相7がCuまたはAgを含む本砥石は、例えば予めCuまたはAgを含む結合材成分を超砥粒1の表面に厚みが1.5μm以下となるように被覆し、被覆された超砥粒を、結合材粒子と混合し、この混合物を成形して、好適な温度と圧力下に焼結することによって製造することができる。 [0085] This grinding fusion phase 7 containing Cu or Ag, for example pre-binder components containing Cu or Ag thickness superabrasive first surface is coated so that 1.5μm or less, coated the superabrasive is mixed with binder particles, by molding the mixture can be prepared by sintering under suitable temperature and pressure. CuまたはAgを含む結合材成分を超砥粒1の表面に被覆する方法は、従来公知のメッキ技術、真空蒸着、スパッタリングなど、いずれを用いてもよい。 A method of coating a binder component containing Cu or Ag superabrasive 1 surfaces, conventional plating techniques, vacuum deposition, sputtering, etc., may be used either. 【0086】 【発明の効果】本発明の多孔質超砥粒砥石は、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下である超砥粒と、加熱下にこの超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材とからなり、 [0086] Porous superabrasive wheels of this invention according to the present invention is selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride, and superabrasive an average particle size of 60μm or less, the ultra under heating It consists of a coupling member capable of forming a fusion phase fused to the abrasive grains,
この結合材が連続気孔を有する多孔質体であり、この結合材と超砥粒との界面にそれらの融合相が形成され、この融合相の厚みが1.5μm以下であり、該融合相が、 The binder is a porous body having continuous pores, the binder and the interface their fusion phase with superabrasive grains are formed, the thickness of the fusion phase is at 1.5μm or less, the fusion phase ,
超砥粒構成成分と、Ti、Ni、Fe、Si、Ta、 And superabrasive components, Ti, Ni, Fe, Si, Ta,
W、Cr、ならびにCoからなる群から選ばれた1種以上とからなるので、多孔質体でありながら超砥粒と結合材との結合力が強く、目立て性に優れ、目こぼれや目詰まり、目潰れが起こり難く、研削効率が高く、しかも例えば厚みが0.3mm以下の薄刃砥石としても使用できる物理的強度が得られる。 W, Cr, and so consists of at least one member selected from the group consisting of Co, strong bonding force with yet porous body and superabrasive binder, good dressing properties, shedding or clogging eye collapse hardly occurs, grinding efficiency is high and a thickness of, for example, physical strength can be obtained which can be used also as the following thin blade grindstone 0.3 mm. 【0087】融合相が、超砥粒の構成成分とNi、F [0087] Fusion phase, superabrasive component and Ni, F
e、Cr、またはCoとから形成されてなるものであれば、この融合相は比較的軟質であるために超砥粒との間に亀裂を生じることなく、超砥粒と結合材との結合を更に強化することができる。 e, as long as it becomes formed from a Cr or Co,, without causing cracks between the superabrasive to the fusion phase is relatively soft, the bond between the superabrasive and a binder it is possible to further enhance. 【0088】融合相が、CuまたはAgを含んでなるものであれば、CuまたはAgは超砥粒との親和性が低いので、焼結条件によって融合相の厚みが過大となって亀裂の原因となることを防ぐ。 [0088] Fusion phase, as long as it comprises a Cu or Ag, Cu or Ag is so low affinity with superabrasive cause crack becomes excessive thickness of the fused phase by sintering conditions prevent to be a. 【0089】本発明の製造方法によれば、多孔質体でありながら、超砥粒と結合材との結合力が強く、目立て性に優れ、目こぼれや目詰まり、目潰れが起こり難く、研削効率が高く、しかも例えば厚みが0.3mm以下の薄刃砥石としても使用できる物理的強度を有する超砥粒砥石が得られる。 According to the production method of the [0089] present invention, though it is porous, strong binding force between the superabrasive and a binder, excellent dressing properties, shedding or clogging, eye collapse hardly occurs, grinding high efficiency, superabrasive grinding wheel is obtained Moreover, for example, the thickness has a physical strength that can be used as the following thin blade grindstone 0.3 mm.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の多孔質超砥粒砥石の一基本構成例における、表層部分の断面模式図である。 In an example of the basic configuration of the porous superabrasive grindstone BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] The present invention is a cross-sectional schematic view of a surface layer portion. 【図2】 融合相の厚みが過大となった砥石の例を示す断面模式図である。 [2] the thickness of the fused phase is a schematic sectional view showing an example of a grinding wheel becomes excessive. 【図3】 融合相の形成が不十分な砥石の例を示す断面模式図である。 [Figure 3] formed in the fusion phase is a schematic sectional view showing an example of a poor grinding wheel. 【図4】 (a)および(b)は、それぞれ超砥粒と結合材粒子との粒径の相互関係を示す断面模式図である。 4 (a) and (b) is a cross-sectional schematic view showing the interrelationship of the particle size of each superabrasive and binder particles. 【図5】 結合材粒子どうしの焼結状態を示す断面模式図である。 5 is a schematic sectional view showing a sintered state of each other binder particles. 【図6】 放電プラズマ焼結装置の一例を示す断面図である。 6 is a sectional view showing an example of a discharge plasma sintering apparatus. 【図7】 金属被覆超砥粒を用いた多孔質超砥粒砥石の製造方法の一部を示す断面模式図である。 7 is a schematic cross-section of a part of a manufacturing method of a porous superabrasive grinding wheel using a metal-coated superabrasive. 【符号の説明】 1……超砥粒3……結合材5……連続気孔7……融合相9……ポケット10……多孔質超砥粒砥石の表層部t……融合相の厚み [Description of Reference Numerals] 1 ...... thickness of superabrasive 3 ...... binding material 5 ...... continuous pores 7 ...... fusion phase 9 ...... pocket 10 ...... porous superabrasive grindstone surface portion t ...... fusion phase

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 幸三 新潟県長岡市長峰町513番地193 Fターム(参考) 3C063 AA02 AB05 BB02 BB07 BC02 BC09 BG10 CC02 CC19 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Kozo Ishizaki Nagaoka, Niigata Prefecture Nagamine-cho, 513 address 193 F-term (reference) 3C063 AA02 AB05 BB02 BB07 BC02 BC09 BG10 CC02 CC19

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下である超砥粒と、加熱下にこの超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材とからなり、この結合材が連続気孔を有する多孔質体であり、この結合材と超砥粒との界面にそれらの融合相が形成され、この融合相の厚みが1.5μm以下であり、該融合相が、超砥粒構成成分と、Ti、N Selected from the group consisting of Claims 1 Diamond and cubic boron nitride, and superabrasive an average particle size of 60μm or less, the fusion phase is fused to the superabrasive under heating consists of a coupling member capable of forming, the binder is a porous body having continuous pores, the binder and the interface their fusion phase with superabrasive grains are formed, the thickness of the fusion phase 1 and the .5μm less, the fusion phase, the superabrasive component, Ti, N
    i、Fe、Si、Ta、W、Cr、ならびにCoからなる群から選ばれた1種以上とからなることを特徴とする多孔質超砥粒砥石。 i, Fe, Si, Ta, W, Cr, and porous superabrasive grinding wheel, characterized in that it consists of at least one member selected from the group consisting of Co. 【請求項2】 ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下である超砥粒と、加熱下にこの超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材とからなり、この結合材が連続気孔を有する多孔質体であり、この結合材と超砥粒との界面にそれらの融合相が形成され、この融合相の厚みが1.5μm以下であり、該融合相が、CuまたはAgを含んでなることを特徴とする多孔質超砥粒砥石。 2. A selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride, and superabrasive an average particle size of 60μm or less, binder under heating to form a fused phase fused to the superabrasive grains consists of a, the binder is a porous body having continuous pores, the binder and the interface their fusion phase with superabrasive grains are formed, the thickness of the fusion phase is at 1.5μm or less, porous superabrasive grinding wheel, characterized in that the fusion phase comprises Cu or Ag. 【請求項3】 前記融合相が前記超砥粒と前記結合材の原子が接触界面において熱的拡散によって入り交じることにより形成される、共融混合物、固溶体、化合物からなることを特徴とする請求項1または2に記載の多孔質超砥粒砥石。 Wherein the fusion phase is the atom of the super abrasive grains and the binder is formed by mix with the thermal diffusion at the contact interface, the eutectic mixture, solid solution, claims, characterized in that a compound porous superabrasive grinding wheel according to claim 1 or 2. 【請求項4】 上記結合材が、Fe、Cu、Ni、C Wherein said binder, Fe, Cu, Ni, C
    o、Cr、Ta、V、Nb、W、Ti、Si、ならびにZrからなる単体元素、およびCo、Cr、Ta、W、 o, Cr, Ta, V, Nb, W, Ti, Si, as well as single element consisting of Zr, and Co, Cr, Ta, W,
    Ti、Si、ならびにZrの炭化物、Ti、Si、A Ti, Si, and Zr carbides, Ti, Si, A
    l、Ce、Mg、FeならびにZrの酸化物、Ta、T l, Ce, Mg, an oxide of Fe and Zr, Ta, T
    i、ならびにSiの窒化物、およびTa、Ti、ならびにSiのホウ化物からなる群から選ばれた1種以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石。 i, and nitrides of Si, and Ta, Ti, and Si porous superabrasive according to any one of claims 1 to 3, wherein the at least one selected from the group consisting of borides grain grinding wheel. 【請求項5】 前記融合相の厚みが、0.05μm〜0. Wherein the thickness of the fusion phase, 0.05μm~0.
    5μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石。 Porous superabrasive grinding wheel according to claim 1, characterized in that in the range of 5 [mu] m. 【請求項6】 気孔率が5%〜60%の範囲内であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石。 6. A porous superabrasive grinding wheel according to any one of claims 1 to 5, wherein the porosity is in the range of 5% to 60%. 【請求項7】 気孔率が5%〜45%の範囲内であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石。 7. A porous superabrasive grinding wheel according to any one of claims 1 to 5, wherein the porosity is in the range of 5% to 45%. 【請求項8】 前記超砥粒に対する結合材粒子の粒径比が1:0.05〜1:0.5の範囲であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石。 Wherein said particle size ratio of the binder particles to the superabrasive 1: 0.05 to 1: porosity according to any of claims 1-7, characterized in that in the range of 0.5 quality super-abrasive grinding wheel. 【請求項9】 ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下であり、 9. selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride, the average particle size is at 60μm or less,
    Ti、Ni、Fe、Si、Ta、W、Cr、ならびにC Ti, Ni, Fe, Si, Ta, W, Cr, and C
    oからなる群から選ばれた1種以上であってその厚みが1.5μm以下の金属層で被覆した金属被覆超砥粒と、 A metallized superabrasive its thickness was coated with the following metal layer 1.5μm be one or more selected from the group consisting of o,
    加熱下に前記金属被覆超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材粒子とを混合し、この粉体混合物を成形した状態で、前記金属被覆超砥粒の金属層部分にそれらの融合相が1.5μm以下の厚みに形成され、かつ結合材粒子どうしが焼結して気孔率が5%〜60%の範囲内となるように、調節された温度と圧力を加えて焼結する工程を含むことを特徴とする多孔質超砥粒砥石の製造方法。 The under heating metallized fused with superabrasive mixture of the binder particles capable of forming a fusion phase, the powder mixture in a state of being molded, their a metal layer portion of the metal coating superabrasive fusion phase is formed in a thickness less than 1.5 [mu] m, and binder particles to each other is so sintered to the porosity is within a range of 5% to 60%, by adding a controlled temperature and pressure sintering method for producing a porous superabrasive grinding wheel, characterized in that it comprises a step of. 【請求項10】 ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれ、平均粒径が60μm以下であり、CuまたはAgからなる厚みが1.5μm以下の被覆層で被覆した金属被覆超砥粒と、加熱下に前記金属被覆超砥粒と融合して融合相を形成し得る結合材粒子とを混合し、この粉体混合物を成形した状態で、前記金属被覆超砥粒の金属層部分にそれらの融合相が1.5μm以下の厚みに形成され、かつ結合材粒子どうしが焼結して気孔率が5%〜60%の範囲内となるように、調節された温度と圧力を加えて焼結する工程を含むことを特徴とする多孔質超砥粒砥石の製造方法。 10. A selected from the group consisting of diamond and cubic boron nitride, the average particle size is at 60μm or less, and the metal coated superabrasive thickness made of Cu or Ag was coated with the following coating layer 1.5μm , and said metal coating binder particles capable of forming a super abrasive grains and fused to the fusion phase and mixed under heating, while molding the powder mixture, thereof to the metal coating metal layer portion of the superabrasive grains is formed in the fusion phase is less thickness 1.5 [mu] m, and the sintered material particles with each other is so sintered to the porosity is within a range of 5% to 60%, by adding a controlled temperature and pressure porous superabrasive grindstone manufacturing method which comprises a step of forming. 【請求項11】 上記結合材粒子として、Fe、Cu、 As claimed in claim 11 wherein said binder particles, Fe, Cu,
    Ni、Co、Cr、Ta、V、Nb、W、Ti、Si、 Ni, Co, Cr, Ta, V, Nb, W, Ti, Si,
    ならびにZrからなる単体元素、およびCo、Cr、T And single element consisting of Zr, and Co, Cr, T
    a、W、Ti、Si、ならびにZrの炭化物、Ti、S a, W, Ti, Si, and Zr carbides, Ti, S
    i、Al、Ce、Mg、FeならびにZrの酸化物、T i, Al, Ce, Mg, an oxide of Fe and Zr, T
    a、Ti、ならびにSiの窒化物、およびTa、Ti、 a, Ti, and nitrides of Si, and Ta, Ti,
    ならびにSiのホウ化物からなる群から選ばれた1種以上の粒子であって、その平均粒径が、前記超砥粒の平均粒径の5%〜50%の範囲内であるものを用いることを特徴とする請求項9または10に記載の多孔質超砥粒砥石の製造方法。 And a least one particle selected from the group consisting of borides of Si, an average particle diameter of, be used as the in the range of 5% to 50% of the average grain size of the superabrasive grains porous superabrasive grindstone method of claim 9 or 10, characterized in. 【請求項12】 前記超砥粒と結合材粒子との界面に、 12. The interface between the superabrasive and a binder particle,
    それらの融合相が0.05μm〜0.5μmの範囲内の厚みに形成されるように、調節された温度と圧力を加えて焼結する工程を含むことを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石の製造方法。 As their fusion phase is formed to a thickness in the range of 0.05Myuemu~0.5Myuemu, according to claim 9 to 11, characterized in that it comprises a step of sintering by adding the adjusted temperature and pressure porous superabrasive grindstone method according to any one. 【請求項13】 気孔率が5%〜45%の範囲内となるように、調節された温度と圧力を加えて焼結する工程を含むことを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石の製造方法。 13. As the porosity is in the range of 5% to 45%, to one of the claims 9-12, characterized in that it comprises a step of sintering by adding the adjusted temperature and pressure porous superabrasive grindstone method according. 【請求項14】 前記の焼結を放電プラズマ焼結法により行い、焼結時の温度を600℃〜2000℃の範囲内とし、かつ圧力を5MPa〜50MPaの範囲内とすることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石の製造方法。 Carried out by 14. The discharge plasma sintering method sintering said, the temperature during sintering in the range of 600 ° C. to 2000 ° C., and is characterized in that in the range of 5MPa~50MPa pressure porous superabrasive grindstone method according to any one of claims 9-13. 【請求項15】 前記の焼結をホットプレス焼結法により行い、焼結時の温度を600℃〜2000℃の範囲内とし、かつ圧力を5MPa〜50MPaの範囲内とすることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の多孔質超砥粒砥石の製造方法。 15. was sintered in the by the hot pressing sintering method, the temperature at the time of sintering in the range of 600 ° C. to 2000 ° C., and is characterized in that in the range of 5MPa~50MPa pressure porous superabrasive grindstone method according to any one of claims 9-13.
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