JP2014079861A - 砥粒及び砥粒製造方法 - Google Patents

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Yasuhiro Hishiro
康広 樋代
Hiroki Shimaoka
浩樹 嶋岡
Hidefumi Akuta
秀文 飽田
Takahiro Nakao
貴裕 中尾
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【課題】砥粒の脱落が発生し難く、長寿命のメタルボンドホイールを形成可能な砥粒及びその製造方法を提供する。
【解決手段】原料であるダイヤモンド砥粒材１０の表面にチタンを被覆してチタン層１１を形成する。また、この工程において、ダイヤモンド砥粒材１０とチタン層１１との境界に炭化チタンが形成される。次に、ダイヤモンド砥粒材１０の表面を被覆するチタン層１１の表面に水素化チタン層１２を形成すると、砥粒１３が完成する。次に、銅及び錫の金属粉末１４と砥粒１３とを混合して台金１５上にセットし、約５００℃で焼成すると、この過程において、水酸化チタン層１２を構成するＴｉＨ2中の水素が解離し、チタン層１１と金属粉末１４との焼結反応が速やかに進行してメタルボンド１７が形成され、メタルボンドホイール１８が完成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、硬脆材料の研削工具であるメタルボンドホイールの砥粒層を形成するために使用される砥粒及びその製造方法に関する。
メタルボンドホイールの砥粒層を形成する砥粒については、その表面をチタンで被覆することにより、砥粒保持力を向上させる技術が知られている。また、ダイヤモンド砥粒表面にチタン層を形成した場合は砥粒とチタン層との境界に炭化チタンが形成され、ｃＢＮ砥粒表面にチタン層を形成した場合は、砥粒とチタン層との境界に窒化チタンが形成されることも知られている。
一方、本願発明に関連する先行技術として、ダイヤモンド砥粒に金属被覆が施され、ダイヤモンド砥粒と金属被覆との間に炭化物が形成されたメタルボンドホイール（例えば、特許文献１参照。）あるいは金属炭化物被覆超砥粒を用いた超砥粒工具がある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−１４１２３０号公報 特開２００１−３２２０６７号公報
メタルボンド中での砥粒保持力を向上させるため、砥粒の表面にチタン層を形成した場合、そのチタン層の表面にはチタンの酸化によって生成した酸化チタン膜が存在していることが多い。チタン層の表面に酸化チタン膜が存在すると、比較的低温で焼結されるメタルボンドホイールの場合、メタルボンドを形成する金属粉末と酸化チタンとの焼結反応性が悪いので、十分な砥粒保持力が得られず、チタンが被覆された状態で砥粒の脱落が発生することがある。
本発明が解決しようとする課題は、砥粒の脱落が発生し難く、長寿命のメタルボンドホイールを形成可能な砥粒及びその製造方法を提供することにある。
本発明の砥粒は、メタルボンドホイールの砥粒層を形成するための砥粒であって、原料である砥粒材の表面を被覆するチタン層と、前記チタン層の表面に形成された水素化チタンと、を備えたことを特徴とする。
このような構成とすれば、砥粒材の表面を被覆するチタン層の表面に存在する水素化チタン（ＴｉＨ2）を構成する水素が、５００℃程度の比較的低温下にて行われるメタルボンドの焼成過程において解離することにより、金属粉末とチタンとの反応が良くなり、両者が強固に結合し、砥粒保持力が向上するので、砥粒の脱落が発生し難くなり、長寿命のメタルボンドホイールを得ることができる。
ここで、前記砥粒材の材質としては、ダイヤモンド若しくはｃＢＮが好適である。
また、前記砥粒材と前記チタン層との境界に炭化チタン若しくは窒化チタンを形成することが望ましい。
次に、本発明の砥粒製造方法は、原料である砥粒材の表面にチタン層を形成する工程と、前記砥粒材とチタン層との境界に炭化チタン若しくは窒化チタンを形成する工程と、前記チタン層の表面に水素化チタンを形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明により、砥粒の脱落が発生し難く、長寿命のメタルボンドホイールを形成可能な砥粒及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態である砥粒の製造工程を示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）に示すように、原料であるダイヤモンド砥粒材１０の表面にチタンを被覆することにより、図１（ｂ）に示すようにダイヤモンド砥粒材１０の表面にチタン層１１を形成する。また、この工程において、ダイヤモンド砥粒材１０とチタン層１１との境界に炭化チタンが形成される。
次に、図１（ｃ）に示すように、ダイヤモンド砥粒材１０の表面を被覆するチタン層１１の表面に水素化チタン層１２を形成すると、砥粒１３が完成する。水素化チタン層１２を形成する方法は限定しないが、本実施形態では、酸化チタン層を形成した砥粒（ダイヤモンド砥粒材１０）をＨ2ＳＯ4に浸漬すると、酸化膜が除去されて水酸化チタン層が形成されるという反応を利用して形成している。
次に、図１（ｄ）に示すように、銅及び錫の金属粉末１４と砥粒１３とを混合して台金１５上にセットし、約５００℃で焼成すると、この過程において、水酸化チタン層１２を構成するＴｉＨ2中の水素が解離し、チタン層１１と金属粉末１４との焼結反応が速やかに進行してメタルボンド１７が形成され、図１（ｅ）に示すようなメタルボンドホイール１８が完成する。
図１（ｄ），（ｅ）に示すように、焼成過程において、水素化チタン層１２は消失するが、砥粒材１０を被覆するチタン層１１とメタルボンド１７との境界に、チタンと銅及び錫とが強く結合した反応層１６が形成される。このため、研削作業中に砥粒の脱落が発生し難く、長寿命のメタルボンドホイール１８を得ることができる。
本実施形態の砥粒１３にいては、ダイヤモンド砥粒材を原料としているが、これに限定するものではないので、ｃＢＮ（窒化ホウ素）を砥粒材とすることもできる。なお、ｃＢＮ砥粒材を使用した場合、ｃＢＮ砥粒材とその表面を被覆するチタン層との間には窒化チタンが形成される。
本発明の砥粒及びその製造方法は、硬脆材料の研削工具として使用されるメタルボンドホイールの製造技術として広く利用することができる。
１０ ダイヤモンド砥粒材
１１ チタン層
１２ 水素化チタン層
１３ 砥粒
１４ 金属粉末
１５ 台金
１６ 反応層
１７ メタルボンド
１８ メタルボンドホイール

Claims (4)

  1. メタルボンドホイールの砥粒層を形成するための砥粒であって、原料である砥粒材の表面を被覆するチタン層と、前記チタン層の表面に形成された水素化チタンと、を備えたことを特徴とする砥粒。
  2. 前記砥粒材の材質がダイヤモンド若しくはｃＢＮである請求項１記載の砥粒。
  3. 前記砥粒材と前記チタン層との境界に炭化チタン若しくは窒化チタンを形成した請求項２記載の砥粒。
  4. 原料である砥粒材の表面にチタン層を形成する工程と、前記砥粒材とチタン層との境界に炭化チタン若しくは窒化チタンを形成する工程と、前記チタン層の表面に水素化チタンを形成する工程と、を備えたことを特徴とする砥粒製造方法。
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