JP2020185654A - 超砥粒メタルボンド砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】低強度のメタルボンドで超砥粒を結合させた超砥粒メタルボンド砥石を提供する。【解決手段】カップ砥石１０のセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４のメタルボンド２０は、錫、または錫を主成分とする金属のいずれかの低融点金属Ｂと、低融点金属Ｂよりも高い融点を有する銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、タングステン、又はそれらを主成分とする金属のいずれかの高融点金属Ａとを、主成分とするものであり、低融点金属Ｂは、０．１〜１００μｍの平均粒径を有し、低融点金属Ｂの粒子２２内には高融点金属Ａが拡散されている固相焼結体が得られる。これにより、従来の超砥粒メタルボンド砥石よりも低強度のメタルボンド２０で超砥粒を結合させたセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４が得られる。【選択図】図４

Description

本発明は、メタルボンドを用いて超砥粒を結合した超砥粒メタルボンド砥石に関するものである。

一般に、メタルボンド砥石のメタルボンドには、主成分として銅、鉄、コバルト、ニッケル等の金属が用いられており、それら金属の粉末を混合したメタルボンドにダイヤモンドやＣＢＮ砥粒のような超砥粒を固着させてメタルボンド砥石が作製されている。通常のメタルボンド砥石では、混合した金属を充分に相互に拡散させて、高強度、高硬度のメタルボンドとしている。このため、メタルボンド砥石のメタルボンドは組織が密になっており、ビトリファイド砥石やレジノイド砥石などの他の砥石と比較して、研削加工において耐摩耗性に優れるが、切れ味が低いという特徴がある。この切れ味の改善のために、フィラー材や気孔をメタルボンド内に形成したメタルボンド砥石が、提案されている。たとえば、特許文献１および特許文献２に記載されたメタルボンド砥石がそれである。

特許文献１および特許文献２に記載されたメタルボンド砥石は、砥石の切れ味の向上や切粉の排出性向上を目的として、フィラー材や気孔をメタルボンドに添加したものである。これらのメタルボンド砥石では、切れ味は向上するが、メタルボンドの強度が低下して欠けが発生し易くなるという問題があった。また、砥粒のまわりにフィラー材や気孔が形成されてしまうと、砥粒とメタルボンドとの接触面積が小さくなることにより、砥粒の保持力が低下するという問題があった。さらに、フィラー材や気孔がメタルボンドと比較して軟質であるため、選択的に摩耗が進行する。これにより、メタルボンドの表面に大きな気孔が発生してしまい、そこでの切粉の滞留により、メタルボンドの摩耗が促進されてしまう。気孔内からも切粉によるメタルボンドの摩耗が発生することで、メタルボンド砥石自体の寿命が低下することも課題である。

上記メタルボンド砥石で研削加工する場合、加工の進行に伴う砥粒の磨滅や目詰まりの発生によって切れ味の低下が発生するので、その砥石の切れ味を回復させるために砥石を用いてドレス作業を行なうことがある。この場合、ドレス作業において、ビトリファイド砥石やレジノイド砥石などの他の砥石と比較して、メタルボンド砥石は固いため、ドレスが難しいといった問題もある。

これに対して、特許文献３では、相対的に高い融点を有する金属粒子内に、液相化された相対的に低い融点を有する金属が拡散することで焼結する液相焼結であって、錫の溶融層中に存在するコバルト粒子に対する錫の拡散深さをコバルトの平均半径の６０％以下としたメタルボンドを用いることによって、メタルボンドの弾性を高め、強度を低下させることで、平滑に摩耗した砥粒を適度に脱落させて目替わりを促進させ、安定した連続加工を可能とするメタルボンド砥石が提案されている。

特開２０１０−１８８４４７号公報 特開２００１−０８８０３５号公報 特開２００４−２２３６９０号公報

しかしながら、特許文献３に記載のメタルボンド砥石のメタルボンドは、高融点のコバルトが主成分であることから、焼結させるために比較的高い温度でホットプレスを行なうことを必要とし、最も低強度となる焼結条件としたとしてもメタルボンドの強度が充分に低下させることができない。これにより、引用文献３のメタルボンド砥石は高強度となる傾向があって、砥粒の目替わりが充分に得られず、連続加工が必ずしも可能となる訳ではなかった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、さらに低強度のメタルボンドで超砥粒を結合させた超砥粒メタルボンド砥石を提供することにある。

本発明者等は、上記事情を背景として種々検討を重ねた結果、メタルボンドを構成する焼結金属の材料として、一般的に強度が低すぎてメタルボンドに不向きな錫を主とする低融点金属の粒子と、錫よりも融点は高いが錫に対して比較的反応性（拡散性）の高い銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、タングステンのいずれかの高融点金属の粒子とを用いて、高融点金属の融点よりは低い焼成温度を用いて焼成を進行させると、前記低融点金属の粒子状態が維持されつつ、前記低融点金属の粒子内に前記高融点金属が拡散されることで焼成が行なわれ、従来のメタルボンド砥石よりも低強度のメタルボンド砥石が得られることを見いだした。また、上記焼成（拡散）温度を変化させると、低融点金属の粒子内での前記高融点金属の拡散深さが変化してメタルボンドの焼き固め具合すなわちメタルボンドの強度を調整でき、適度に低強度のメタルボンド砥石が得られることを見いだした。本発明は、このような知見に基づいて為されたものである。

すなわち、第１発明の要旨とするところは、（ａ）超砥粒と、前記超砥粒を結合するメタルボンドとを有する超砥粒メタルボンド砥石であって、（ｂ）前記メタルボンドは、錫、または錫を主成分とする金属のいずれかの低融点金属と、前記低融点金属よりも高い融点を有する銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、タングステン、又はそれらを主成分とする金属のいずれかの高融点金属とを、主成分とするものであり、（ｃ）前記低融点金属は、０．１〜１００μｍの平均粒径を有し、（ｄ）前記低融点金属の粒子内には前記高融点金属が拡散されていることにある。

第２発明の要旨とするところは、前記低融点金属の粒子に対する前記高融点金属の拡散深さは、前記低融点金属の粒子の平均半径の１０％〜９０％であることにある。

第３発明の要旨とするところは、前記メタルボンドに対する前記高融点金属の割合は、４０重量％〜９０重量％であることにある。

第４発明の要旨とするところは、前記高融点金属の粒子形状は、楔形状または球形状であり、前記低融点金属の粒子形状は、球形状であることにある。

第１発明の超砥粒メタルボンド砥石では、メタルボンドは、錫、または錫を主成分とする金属のいずれかの低融点金属と、前記低融点金属よりも高い融点を有する銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、タングステン、又はそれらを主成分とする金属のいずれかの高融点金属とを、主成分とする金属のいずれかの低融点金属とを、主成分とするものであり、前記低融点金属は、０．１〜１００μｍの平均粒径を有し、前記低融点金属の粒子内には前記高融点金属が拡散されている固相焼結体が得られる。これにより、従来のメタルボンド砥石よりも低強度のメタルボンドで超砥粒を結合させた超砥粒メタルボンド砥石が得られる。このようにメタルボンドが低強度側とされると、メタルボンド中の軟質金属すなわち低融点金属の粒子が選択的に摩耗し、凹形状となってチップポケットを形成することで、研削加工時の切粉の排出性が向上させられる。また、メタルボンドの表面に凹凸が形成されることにより超砥粒の突出し量が多くなって切れ味が向上する利点もある。さらに、焼成（拡散）温度を変化させると、低融点金属の粒子内での高融点金属の拡散深さが変化してメタルボンドの焼き固め具合すなわちメタルボンドの強度を調整でき、適度に低強度の超砥粒メタルボンド砥石が得られる。

また、第１発明の超砥粒メタルボンド砥石では、前記低融点金属は、０．１〜１００μｍの平均粒径を有するので、好適な拡散状態が得られ、低強度のメタルボンドで超砥粒を結合させた超砥粒メタルボンド砥石が得られる。低融点金属の平均粒径が０．１μｍを下まわると、前記低融点金属の粒子に対する前記高融点金属の拡散反応が温度に対して敏感に促進されて、拡散状態の調節が困難となる。反対に、低融点金属の平均粒径が１００μｍを上まわると、低融点金属の粒子の中心側まで拡散が進行し難くなり、拡散状態の調節が困難となる。

第２発明の超砥粒メタルボンド砥石では、前記低融点金属の粒子に対する前記高融点金属の拡散深さは、前記低融点金属の粒子の平均半径の１０％〜９０％である。前記低融点金属の粒子に対する前記高融点金属の拡散深さが浅くなるにつれて前記メタルボンドを低強度とすることができるので、拡散深さを変化させることで、前記超砥粒メタルボンド砥石の砥粒の目替わりを充分とし且つ連続加工を可能とするように研削性能を調整することができる。

ここで、前記低融点金属の粒子に対する前記高融点金属の拡散深さが、前記低融点金属の粒子の平均半径の１０％を下まわると、メタルボンドの強度が低くなり過ぎるため、メタルボンドの本来の特徴である高砥粒保持力が維持されることができず、研削加工中に砥粒が不要に脱落し、砥石寿命が短くなる。反対に、前記低融点金属の粒子に対する前記高融点金属の拡散深さが、前記低融点金属の粒子の平均半径の９０％を超えると、メタルボンドの強度が高く且つ硬くなり過ぎて、従来のメタルボンド砥石と同様に、連続加工が困難となる。

第３発明の超砥粒メタルボンド砥石によれば、前記メタルボンドに対する前記高融点金属の割合は、４０重量％〜９０重量％であるので、メタルボンドの弾性率が安定して得られる。前記メタルボンドに対する前記高融点金属の割合が４０重量％を下まわると、低融点金属の割合が支配的となって弾性が低くなり（塑性が高くなり）、研削加工時において砥粒がメタルボンド内に埋まり、研削性能が低下する。反対に、前記メタルボンドに対する前記高融点金属の割合が９０重量％を上まわると、高融点金属の割合が支配的となり、充分な拡散を進行させる低融点金属が不足するため、拡散の進行度の調節が困難となる。

第４発明の超砥粒メタルボンド砥石によれば、前記高融点金属の粒子形状は、楔形状または球形状であり、前記低融点金属の粒子形状は、球形状であることにある。高融点金属が楔形状で低融点金属が球形状であると、高融点金属は低融点金属を包むようにして充填され易く、相互の接触面積が増加して拡散が容易となるので、拡散の進行度の調節が容易となる。高融点金属および低融点金属が共に球形状である場合には、最密充填になるために相互の接触面積が増加して拡散が容易となるので、拡散の進行度の調節が容易となる。

本実施例の一実施例の超砥粒メタルボンド砥石を示す斜視図である。 図１の超砥粒メタルボンド砥石の一例を示すＳＥＭ写真である。 図２の超砥粒メタルボンド砥石において、メタルボンドに含まれる錫粒子に対する銅の拡散状態を説明する図である。 図１から図３の超砥粒メタルボンド砥石の製造方法の要部を説明する工程図である。 図１のセグメント砥石の構造的および機械的特徴を説明する模式図である。 図１のセグメント砥石の特徴的な研削作用を説明する模式図である。 砥石の抗折強度と拡散深さの試験に用いられる試料の、高融点金属Ａと低融点金属Ｂとの割合を示す図表である。 図７の試験に用いられる各試料の拡散深さを示す図表である。 図７の試験結果を各試料毎に示す棒グラフである。 高融点金属Ａの割合と弾性率の試験に用いられる試料の高融点金属Ａと低融点金属Ｂとの割合を、試料毎に示す図表である。 図１０の試験結果を各試料毎に示す棒グラフである。 拡散深さと研削性能の試験に適用される研削試験条件を示す図表である。 拡散深さと研削性能の試験に用いられる試料の拡散深さを、試料毎に示す図表である。 拡散深さと研削性能の試験の結果を試料毎に示す棒グラフである。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例のカップ砥石１０を示す斜視図である。カップ砥石１０は、金属製たとえばアルミニウム製の円盤状の台金１２と、台金１２の下面の外周縁に沿って円環状に連ねて固着された複数個のセグメント砥石１４とを備えている。セグメント砥石１４は、台金１２の下面の外周部において円環状に連なる研削面１６をそれぞれ備えている。

台金１２は、金属製厚肉円板状を成し、図示しない研削装置の主軸に取り付けられることにより、カップ砥石１０が回転駆動される。カップ砥石１０は、２５０ｍｍ程度の外径を有し、セグメント砥石１４は３ｍｍ程度の厚みを有している。セグメント砥石１４は、台金１２の回転に伴って研削面１６を被削材に摺接させ、その被削材を平面状に研削或いは平面研削する。

セグメント砥石１４は、図２のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真に示すように、本発明の超砥粒メタルボンド砥石に対応し、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒などの超砥粒１８と、超砥粒１８を結合するメタルボンド２０とを含む。メタルボンド２０は、錫、又は錫を主成分とする低融点金属Ｂの粒子２２と、銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、タングステン又はそれらを主成分とする金属など、錫に対して反応性（拡散性）が高く且つ錫よりも融点が高い高融点金属Ａの粒子２４とが、固相焼結させられたものである。メタルボンド２０の低融点金属の粒子２２内には、高融点金属Ａが拡散した拡散層２２ａが形成されている。本実施例では、高融点金属Ａの中では相対的に融点が低い銅が高融点金属Ａとして用いられている。図３は、メタルボンド２０の固相焼結を説明する模式図である。

セグメント砥石１４のメタルボンド２０において、錫を主成分とする低融点金属Ｂの粒子２２は、０．１μｍ以上且つ１００μｍ以下の平均粒径を有している。また、錫を主成分とする低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散した拡散層２２ａの拡散深さｄ_ｄは、錫を主成分とする低融点金属の粒子２２の平均半径の１０％以上且つ９０％以下である。また、セグメント砥石１４において、メタルボンド２０に対する高融点金属Ａの割合は、４０重量％以上且つ９０重量％以下である。

ここで、低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散した拡散層２２ａの拡散深さｄ_ｄ（％）は、以下のように測定される。先ず、たとえば図２に示される走査型電子顕微鏡により観察した実観察像から、低融点金属Ｂの粒子２２内に拡散した高融点金属Ａの拡散幅ｄ（μｍ）を所定数（たとえば５個）の低融点金属Ｂの粒子２２について複数個所（たとえば３個所）で測定して平均値を求める。次いで、低融点金属Ｂの粒子２２の平均粒径Ｄａ（μｍ）は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所、ＬＡ−９６０型）を用いて測定した。そして、平均粒径Ｄａに対する低融点金属Ｂの粒子２２内に拡散した高融点金属Ａの拡散幅ｄの割合を、拡散深さｄ_ｄ（＝（ｄ／Ｄａ）×１００）として算出する。

図４は、本発明の超砥粒メタルボンド砥石に対応するセグメント砥石１４の製造工程を説明する図である。図４において、混合工程Ｐ１では、たとえば超砥粒１８と、焼成によりメタルボンド（金属結合剤）２０を構成するための焼結金属粉体材料すなわち錫を主成分とする低融点金属Ｂの粒子２２および銅、又は銅を主成分とする高融点金属Ａの粒子２４と、必要に応じて添加される焼結助剤等とが、所定割合で調合された後、均一に混合される。

成形工程Ｐ２では、混合工程Ｐ１で混合された材料を所定の成形金型内に充填し、プレスによりセグメント砥石１４と同様の所定厚みの円弧状に成形する。続く焼成工程Ｐ３では、焼結金属粉体材料を焼結するためにたとえば１００から８００℃の範囲内の予め設定された焼成温度で熱処理が施され、メタルボンド砥石であるセグメント砥石１４が製造される。接着工程Ｐ４では、複数個のセグメント砥石１４が図１に示すように台金１２に接着される。そして、仕上げ工程Ｐ５において、台金１２に接着されたセグメント砥石１４の仕上げがドレッサを用いて行なわれる。

図５は、セグメント砥石１４の構造的および機械的特徴を説明する模式図であり、図６はセグメント砥石１４の特徴的な研削作用を説明する模式図である。図５は、焼成工程Ｐ３における焼成温度が高いことに由来して、焼成の進行が速やかとなって拡散深さｄ_ｄ（％）が増加するとともにメタルボンド２０の強度が高くなり、焼成工程Ｐ３における焼成温度が低いことに由来して、焼成の進行が遅くなって拡散深さｄ_ｄ（％）が減少するとともにメタルボンド２０の強度が低下するという現象を、模式的に示している。このことは、セグメント砥石１４の製造時におけるメタルボンド２０の固相焼結に際して、焼成温度を変化させることで、拡散深さｄ_ｄ（％）およびメタルボンド２０の強度を制御（調節）することができることを示している。

図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、セグメント砥石１４の研削の進行に伴うセグメント砥石１４の研削面の変化をそれぞれ示している。セグメント砥石１４の研削時において、固相焼結されたメタルボンド２０中の錫を主成分とする低融点金属Ｂの粒子２２、特に高融点金属Ａの拡散を受けていない中央の領域は、高融点金属Ａの粒子２４よりも軟質である錫を主成分とするために消耗し、その粒子２２の消耗後にチップポケット３０が局所的に形成される（図６の（ａ）および（ｂ））。このチップポケット３０が形成されると、切り屑がチップポケット３０内に収容されて切り屑の排出性が高められると共に、超砥粒１８の突出し量ｔ１が、チップポケット３０が無い場合の突出し量ｔ２に比較して増加するので、セグメント砥石１４の切れ味が向上する（図６の（ｃ））。

次に、本発明者等が行なったセグメント砥石１４の性能試験、すなわち砥石の抗折強度と拡散深さｄ_ｄの試験、高融点金属Ａの割合と弾性率の試験、拡散深さｄ_ｄと研削性能の試験と、それらの結果を、以下に説明する。

（砥石の抗折強度と拡散深さｄ_ｄの試験）
図７に示された割合の材料を用いて、混合工程Ｐ１と同様に混合し、その混合材料を用いて長さ４０ｍｍ×幅７ｍｍ×厚み４ｍｍのテストピースを図４の成形工程Ｐ２で説明された方法にて複数個成形し、次いで、図４の焼成工程Ｐ３で説明された方法にて、異なる温度にて焼成し、低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散した拡散深さｄ_ｄ（％）が、０％、１０％、３０％、５０％、９０％、１００％である、試料Ｎｏ．１、試料Ｎｏ．２、試料Ｎｏ．３、試料Ｎｏ．４、試料Ｎｏ．５、試料Ｎｏ．６をそれぞれ作製した。図８はそれらの試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の拡散深さｄ_ｄを示している。

次いで、上記試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６のそれぞれについて、オートグラフ（精密万能試験機）にて３点曲げ試験（試料を支持する間隔Ｌ＝３０ｍｍの抗折試験）を行なった。図９は、その試験結果を示している。図９において、縦軸は、試料Ｎｏ．４（拡散深さｄ_ｄが５０％）の抗折強度の値を１００としたときに相対値すなわち指数である。図９は、同じ材質のメタルボンドにおいて、低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散しない場合に比較して、低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散されると抗折強度が増加すること、および、拡散深さｄ_ｄが増加すると、抗折強度が高くなることを示している。すなわち、図９は、拡散深さｄ_ｄが１０％以上且つ９０％以下の範囲において、好適な強度が得られることを示している。拡散深さｄ_ｄが０％の場合は、充分な抗折強度が得られず、拡散深さ１００％の場合は、抗折強度が高すぎる。

（高融点金属Ａの割合と弾性率の試験）
図１０に示された６種類の割合の材料を用いて、混合工程Ｐ１と同様に混合し、その混合材料を用いて長さ４０ｍｍ×幅７ｍｍ×厚み４ｍｍのテストピースを図４の成形工程Ｐ２で説明された方法にてそれぞれ複数個成形し、次いで、図４の焼成工程Ｐ３で説明された方法にて、所定の温度にて焼成して、低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散した拡散深さｄ_ｄ（％）がそれぞれ５０％である、試料Ｎｏ．７、試料Ｎｏ．８、試料Ｎｏ．９、試料Ｎｏ．１０、試料Ｎｏ．１１、試料Ｎｏ．１２をそれぞれ作製した。

次いで、上記試料Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１２のそれぞれについて、オートグラフ（精密万能試験機）を用いて３点曲げ試験（試料を支持する間隔Ｌ＝３０ｍｍの抗折試験）を実施して弾性率を測定した。図１１は、３点曲げ試験の結果を示している。図１１において、縦軸は、試料Ｎｏ．９（銅が５０重量％）の抗折強度の値を１００としたときの相対値すなわち指数である。図１１は、拡散深さｄ_ｄが同じメタルボンドにおいて、銅（高融点金属Ａ）の割合が１００重量％であると、弾性率が極端に低くなること、および、銅（高融点金属Ａ）の割合が９０重量％以下では、高い弾性率を安定して示すことを示している。すなわち、図１１は、高融点金属である銅が３０重量％且つ９０重量％以下、若しくは、４０重量％以上且つ９０重量％以下の範囲において、好適な弾性率が得られることを示している。

（拡散深さｄ_ｄと研削性能の試験）
図８と同様に、図７に示された割合の材料を用いて、混合工程Ｐ１と同様に混合し、その混合材料を用いて外径１８ｍｍ×厚み６ｍｍのテストピースを図４の成形工程Ｐ２で説明された方法にて複数個成形し、次いで、図４の焼成工程Ｐ３で説明された焼成炉により、異なる温度にて焼成し、低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散した拡散深さｄ_ｄ（％）が、０％、１０％、３０％、５０％、９０％、１００％である、試料Ｎｏ．１３、試料Ｎｏ．１４、試料Ｎｏ．１５、試料Ｎｏ．１６、試料Ｎｏ．１７、試料Ｎｏ．１８をそれぞれ作製した。図１３はそれらの試料Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８を示している。

次いで、上記試料Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８をカップホイールの台金（外径１６０ｍｍ×内径８０ｍｍ×厚み２６ｍｍ）に貼り着けて、図１２に示す研削試験条件を用いて研削試験を行い、研削性能を評価した。図１４は、各試料Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８についての摩耗量を示している。図１４の縦軸は、試料Ｎｏ．１６（拡散深さｄ_ｄが５０％）の摩耗量を１００としたときの相対値すなわち指数である。図１４は、同じ材質のメタルボンドにおいて、低融点金属Ｂの粒子２２内に高融点金属Ａが拡散しない試料Ｎｏ．１３（拡散深さｄ_ｄが０％）の場合は、最も摩耗量が大きいこと、拡散深さｄ_ｄが増加するに伴ってメタルボンド砥石の摩耗量が減少すること、および拡散深さｄ_ｄが少ないほどドレス（目立ておよび整形）が容易となることを示している。すなわち、図１４は、拡散深さｄ_ｄが１０％以上且つ９０％以下の範囲において、好適な研削性能が得られることを示している。

上述のように、本実施例のカップ砥石１０のセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４のメタルボンド２０は、錫、または錫を主成分とする金属のいずれかの低融点金属Ｂと、低融点金属Ｂよりも高い融点を有する銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、タングステン、又はそれらを主成分とする金属のいずれかの高融点金属Ａとを、主成分とするものであり、低融点金属Ｂは、０．１〜１００μｍの平均粒径を有し、低融点金属Ｂの粒子２２内には高融点金属Ａが拡散されている固相焼結体が得られる。これにより、従来のメタルボンド砥石よりも低強度のメタルボンド２０で超砥粒を結合させたセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４が得られる。このようにメタルボンド２０が低強度側とされると、メタルボンド２０中の軟質金属すなわち低融点金属の粒子Ｂが選択的に摩耗し、凹形状となってチップポケット３０を形成することで、研削加工時の切粉の排出性が向上させられる。また、メタルボンド２０の表面に凹凸が形成されることにより超砥粒１８の突出し量が多くなって切れ味が向上する利点もある。さらに、焼成（拡散）温度を変化させると、低融点金属Ｂの粒子２２内での高融点金属Ａの拡散深さｄ_ｄが変化してメタルボンド２０の焼き固め具合すなわちメタルボンド２０の強度を調整でき、適度に低強度のセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４が得られる

また、本実施例のセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４のメタルボンド２０では、低融点金属Ｂの粒子２２は、０．１〜１００μｍの平均粒径を有することから、好適な拡散深さｄ_ｄが得られるので、低強度のメタルボンド２０で超砥粒を結合させた超砥粒メタルボンド砥石が得られる。低融点金属Ｂの粒子２２の平均粒径が０．１μｍを下まわると、低融点金属Ｂの粒子２２に対する高融点金属Ａの拡散反応が温度に対して敏感に促進されて、拡散状態の調節が困難となる。反対に、低融点金属Ｂの粒子２２の平均粒径が１００μｍを上まわると、低融点金属Ｂの粒子２２の中心側まで拡散が進行し難くなり、拡散状態の調節が困難となる。

また、本実施例のセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４のメタルボンド２０では、低融点金属Ｂの粒子２２に対する高融点金属Ａの拡散深さｄ_ｄは、低融点金属Ｂの粒子２２の平均半径の１０％〜９０％である。低融点金属Ｂの粒子２２に対する高融点金属Ａの拡散深さｄ_ｄが浅くなるにつれてメタルボンド２０を低強度とすることができるので、拡散深さｄ_ｄを変化させることで、セグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４の超砥粒１８の目替わりを充分とし且つ連続加工を可能とするように研削性能を調整することができる。

ここで、低融点金属Ｂの粒子２２に対する高融点金属Ａの拡散深さｄ_ｄが、低融点金属Ｂの粒子２２の平均半径の１０％を下まわると、メタルボンド２０の強度が低くなり過ぎるため、メタルボンド２０の本来の特徴である高砥粒保持力が維持されることができず、研削加工中に超砥粒１８が不要に脱落し、砥石寿命が短くなる。反対に、低融点金属Ｂの粒子２２に対する高融点金属Ａの拡散深さｄ_ｄが、低融点金属Ｂの粒子２２の平均半径の９０％を超えると、メタルボンド２０の強度が高く且つ硬くなり過ぎて、従来のメタルボンド砥石と同様に、連続切削が困難となる。

また、本実施例のセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４では、メタルボンド２０に対する高融点金属Ａの割合は、４０重量％〜９０重量％であるので、メタルボンド２０の弾性率が安定して得られる。メタルボンド２０に対する高融点金属Ａの割合が４０重量％を下まわると、低融点金属Ｂの割合が支配的となって弾性が低くなり（塑性が高くなり）、研削加工時において超砥粒１８がメタルボンド内に埋まり、研削性能が低下する。反対に、メタルボンド２０に対する高融点金属Ａの割合が９０重量％を上まわると、高融点金属Ａの割合が支配的となり、充分な拡散を進行させる低融点金属Ｂが不足するため、拡散の進行度の調節が困難となる。

本実施例のセグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）１４では、高融点金属Ａの粒子形状は、楔形状または球形状であり、低融点金属の粒子形状は、球形状である。これにより、高融点金属Ａが楔形状で低融点金属Ｂが球形状であると、高融点金属Ａは低融点金属Ｂを包むようにして充填され易く、相互の接触面積が増加して拡散が容易となるので、拡散の進行度の調節が容易となる。高融点金属Ａおよび低融点金属Ｂが共に球形状である場合には、最密充填になるために相互の接触面積が増加して拡散が容易となるので、拡散の進行度の調節が容易となる。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

たとえば、前述の実施例では、台金１２に固定された円弧状のセグメント砥石１４がメタルボンド砥石であったが、円盤状に形成されたメタルボンド砥石等の他の形状の砥石であってもよい。

また、セグメント砥石１４において、砥石のうちの研削に関与する一部たとえば研削面１６側の一部に形成された砥石層が、メタルボンド砥石であってもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：カップ砥石
１２：台金
１４：セグメント砥石（超砥粒メタルボンド砥石）
１６：研削面
１８：超砥粒
２０：メタルボンド
２２：低融点金属の粒子
２４：高融点金属の粒子
２２ａ：拡散層
３０：チップポケット
Ａ：高融点金属
Ｂ：低融点金属

Claims (4)

1. 超砥粒と、前記超砥粒を結合するメタルボンドとを有する超砥粒メタルボンド砥石であって、
   前記メタルボンドは、錫、または錫を主成分とする金属のいずれかの低融点金属と、前記低融点金属よりも高い融点を有する銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、タングステン、またはそれらを主成分とする金属のいずれかの高融点金属とを、主成分とするものであり、
   前記低融点金属は、０．１〜１００μｍの平均粒径を有し、
   前記低融点金属の粒子内には前記高融点金属が拡散されている
   ことを特徴とする超砥粒メタルボンド砥石。
2. 前記低融点金属の粒子に対する前記高融点金属の拡散深さは、前記低融点金属の粒子の平均半径の１０％〜９０％である
   ことを特徴とする請求項１の超砥粒メタルボンド砥石。
3. 前記メタルボンドに対する前記高融点金属の割合は、４０重量％〜９０重量％である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２の超砥粒メタルボンド砥石。
4. 前記高融点金属の粒子形状は、楔形状または球形状であり、
   前記低融点金属の粒子形状は、球形状である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１の超砥粒メタルボンド砥石。