JP2024036118A - ビトリファイド砥石の製造方法、それに用いる砥材、および、ビトリファイド砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石強度を向上させるビトリファイド砥石の製造方法を提供すること。【解決手段】ここに開示されるビトリファイド砥石の製造方法は、砥粒表面にガラス融剤１４を付着させた砥材を用意する工程（Ａ）と、砥材とビトリファイドボンドとを含む混合物を焼成する工程（Ｂ）と、を含む。工程（Ｂ）は、ガラス融剤１４とビトリファイドボンドとを反応させ、砥粒１２の表面近傍においてビトリファイドボンドの溶融または軟化を促進させることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ビトリファイド砥石の製造方法、それに用いる砥材、および、ビトリファイド砥石に関する。

金属材料等の表面や断面に対して仕上げ加工を行う研削工具として、砥粒が結合剤（ボンド）によって結合された砥石が用いられている。このような砥石としては、例えば結合剤の種類により、ビトリファイド砥石、レジノイド砥石、メタル砥石などが知られている。

上記した砥石においては、砥粒と結合剤との組み合わせによっては、砥粒と結合剤の濡れや密着性が低くなる傾向にあり、砥石強度が十分に得られないことや、砥粒保持力が不十分になることがある。これに対して、従来から砥粒に砥粒とは異なる材料を被覆し、砥石強度や砥粒保持力を向上させることが提案されている。例えば特許文献１では、立方晶窒化ホウ素（以下、「ＣＢＮ」ともいう。）の表面を酸化アルミニウム層や酸化ケイ素層で被覆し、これによって砥粒保持力が向上することが開示されている。特許文献２では、ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒の表面に粒子状の酸化物を被覆することにより、アンカー効果によって砥粒保持力を向上させることが開示されている。また、特許文献３では、超砥粒の表面に酸化物ではないセラミックを被覆し、砥石の砥粒保持力を向上することが開示されている。

特開平７－１０８４６１号公報 特開２０１０－１２５４５号公報 特開平４－３３１０７６号公報

しかしながら、上記した特許文献２に記載される手法を用いた場合には、被覆によって砥粒の表面上に凹凸が生じ、例えば砥粒と結合剤とを混合する際に砥粒の流動性が低下する虞がある。また、例えば特許文献１に記載されるように、酸化アルミニウムや酸化ケイ素の層で砥粒の表面を被覆した場合には、結合剤の軟化点の上昇や、結合剤の結晶化を促進する可能性があり、これによって砥粒の性状に影響を及ぼすことや、砥粒保持力の低下を引き起こす虞がある。また、特許文献３に記載されるように、ＣＢＮについてはビトリファイドボンドとの反応によって、砥粒とビトリファイドボンドとの濡れを向上させることができるが、砥粒が目減りするという課題がある。さらに、特許文献３では、砥粒とビトリファイドボンドとが反応することによってこれらの間に酸化ホウ素が生成した場合には、酸化ホウ素の強度がかなり低く砥粒との密着力も弱いため、砥粒保持力が低くなることが記載されている。したがって、砥石強度や砥粒保持力の向上の観点からは未だ改善の余地がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、砥石強度を向上させるビトリファイド砥石の製造方法、それに用いる砥材、および、砥石強度が向上したビトリファイド砥石を提供することにある。

ここに開示されるビトリファイド砥石の製造方法は、砥粒表面にガラス融剤を付着させた砥材を用意する工程（Ａ）と、上記砥材とビトリファイドボンドとを含む混合物を焼成する工程（Ｂ）と、を含む。上記工程（Ｂ）は、上記ガラス融剤と上記ビトリファイドボンドとを反応させ、上記砥粒の表面近傍において上記ビトリファイドボンドの溶融または軟化を促進させることを特徴とする。

砥粒表面にガラス融剤を付着させた砥材をビトリファイド砥石の製造に用いることにより、砥材とビトリファイドボンドとの混合物を焼成する際に、ガラス融剤によって砥粒の近傍においてビトリファイドボンドの溶融、軟化が促進される。これによって砥石の製造後においては、砥粒がビトリファイドボンドに好適に保持されるため、砥石強度が高いビトリファイド砥石を提供することができる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記工程（Ｂ）では、上記工程（Ａ）で用意した上記砥材に含まれる上記ガラス融剤がその用意した組成および形状のまま残らないような焼成条件で実施する。
かかる構成によれば、より好適に砥粒の表面近傍でのビトリファイドボンドの流動性を高めることができるとともに、製造後の砥石１００においてガラス融剤が残存することによる強度低下が抑制され、強度が高い砥石を提供することができる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記工程（Ａ）において、上記砥粒と、上記ガラス融剤または上記ガラス融剤を含む材料と、を混合する混合処理を含む。
かかる構成によれば、好適に砥粒の表面にガラス融剤を付着させることができる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記工程（Ａ）において、上記砥粒表面に上記ガラス融剤が付着した砥材を焼成する焼成処理を含む。また、かかる焼成処理の好ましい一態様では１５０℃以上１０００℃以下の温度で焼成を実施する。
かかる構成によれば、砥粒の表面に付着したガラス融剤を安定化させることができる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記工程（Ｂ）では３００℃以上１０００℃以下の温度で焼成を実施する。
かかる構成によれば、砥粒の性状に影響を及ぼすことなく、砥石強度が高いビトリファイド砥石を提供することができる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記工程（Ｂ）において、上記ビトリファイドボンドの重量Ｘに対する上記ガラス融剤の重量Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．１以下である。
かかる構成によれば、砥粒の研削機能に影響を及ぼすことなくビトリファイドボンドとの濡れを向上させることができる。

また、ここに開示される技術によれば、ビトリファイド砥石の製造に用いられる砥材が提供される。ここに開示され砥材は、砥粒と、上記砥粒の表面に付着したガラス融剤と、を含む。当該砥材は、砥粒の単位表面積当たりの体積換算の前記ガラス融剤付着量が、０．２ｍｍ^３／ｍ^２以上５０ｍｍ^３／ｍ^２以下である。
かかる構成によれば、ビトリファイド砥石を製造する際に、ガラス融剤によって砥粒の表面近傍におけるビトリファイドボンドの流動性が向上する。これにより、砥粒の性状にかかわらず、砥粒とビトリファイドボンドとのネットワークが好適に形成され、砥石強度が高い砥石を提供することができる。

ここに開示される砥材の好ましい一態様では、上記ガラス融剤が、ホウ素、鉛、フッ素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種を含む化合物である。
かかる構成によれば、砥石を製造するために砥材とビトリファイドボンドとの混合物を焼成する際に、ガラス質結合剤であるビトリファイドボンドの溶融を好適に促進することができる。

ここに開示される砥材の好ましい一態様では、上記砥粒は、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素のうちいずれかである。
かかる構成によれば、砥粒の表面にガラス融剤を備えることによる砥粒保持力の向上効果がより好適に発揮される。

ここに開示される砥材の好ましい一態様では、上記ガラス融剤は、上記砥粒の表面に部分的に付着している。
かかる構成によれば、好適に砥粒の研削機能を発揮させることができる。

ここに開示される砥材の好ましい一態様では、上記砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）に対する表面に上記ガラス融剤が付着した砥粒のＢＥＴ比表面積Ｂ（ｍ^２／ｇ）の比（Ｂ／Ａ）が、１．３以下である。
かかる構成によれば、砥材とビトリファイドボンドとが好適に混合されつつ、砥粒の表面近傍でビトリファイドボンドを溶融、軟化させやすくすることができる。

ここに開示される砥材の好ましい一態様では、上記砥粒の単位面積当たりのガラス融剤付着量（ｍｇ／ｍ^２）が、０．０２ｍｇ／ｍ^２以上５０ｍｇ／ｍ^２以下である。別の好ましい一態様では、上記ガラス融剤の含有量は、砥材全体を１００ｗｔ％としたときに、１０ｗｔ％以下である。
かかる構成によれば、砥粒の研削機能を低下させることなく、砥粒とビトリファイドボンドとの濡れを向上させることができる。

また、ここに開示される技術によれば、ビトリファイド砥石が提供される。ここに開示されるビトリファイド砥石は、複数の砥粒と、上記複数の砥粒を相互に結合するビトリファイドボンドと、を含む。上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接する位置Ｐ１におけるガラス融剤成分の濃度は、上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接しない位置Ｐ２におけるガラス融剤成分の濃度よりも高い。ここで、上記ガラス融剤成分は、ホウ素、鉛、フッ素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素のうち、少なくともいずれか一種である。
かかる構成によれば、上記したような効果が好適に発揮され、砥石強度が高いビトリファイド砥石を実現することができる。

ここに開示されるビトリファイド砥石の好ましい一態様では、上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接する位置Ｐ１における上記ビトリファイドボンドの軟化点は、上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接しない位置Ｐ２における上記ビトリファイドボンドの軟化点よりも低い。
かかる構成によれば、ガラス融剤が表面に付着した砥粒を複数含むことの効果が好適に発揮されて、砥石強度が高いビトリファイド砥石を実現することができる。

図１は、一実施形態に係る表面にガラス融剤が付着した砥粒を模式的に示す図である。 図２は、一実施形態に係る砥石の構造を模式的に示す図である。 図３は、例１のＳＥＭ画像（１５０倍）である。 図４は、例２のＳＥＭ画像（１５０倍）である。 図５は、例３のＳＥＭ画像（１５０倍）である。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」との表記は、特にことわりの無い限り「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。なお、図面は模式的に描かれており、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は、実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書における「分散体」とは、固形分の一部またはすべてが液体の分散媒に分散した混合物のことをいい、いわゆる「ペースト」、「スラリー」、「インク」等を包含し、分散安定性を問わない。

図１は、表面にガラス融剤１４が付着した砥粒１２を模式的に示す図である。図２は、砥石１００の構造を模式的に示す図である。ここに開示される砥材は、砥粒１２と、砥粒１２の表面に付着したガラス融剤１４と、を含む。また、ここに開示される砥石１００は、複数の砥粒１２と、当該複数の砥粒１２を相互に結合するビトリファイドボンド２０と、を含んでいる。砥石１００は、砥材と結合剤（ここでは、ビトリファイドボンド２０）との混合物を適切な温度で焼成することにより、作製することができる。砥石１００を製造する際に、砥粒１２の表面にガラス融剤１４が付着した砥材を用いることにより、砥粒１２とビトリファイドボンド２０との濡れを高めることができる。また、砥材とビトリファイドボンド２０との混合物を焼成する際に、ガラス融剤１４がビトリファイドボンド２０の溶融や軟化を促進することにより、砥粒１２の近傍でビトリファイドボンド２０が好適に流動し、焼成後の砥石１００では砥粒保持力を向上させることができる。これにより、砥石１００の砥石強度を向上させることができる。
以下、ここに開示される砥材と砥石１００について説明する。

＜砥材＞
砥材は、砥粒１２を含んでいる。砥粒１２は、被加工物を直接的に研削する機能を有する部分である。砥粒１２は、その性状は特に限定されず、研削加工の目的や使用態様等に応じて、適宜選択すればよい。砥粒１２は、被加工物の硬度等の物理的特性を考慮して決定することができる。砥粒１２としては、例えば、鉱物、金属または半金属の炭化物、酸化物、窒化物等からなる粒子が挙げられる。具体的には、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（以下、「ＣＢＮ」ともいう。）、シリカ、アルミナ、セリア等が挙げられる。なかでも、ヌープ硬度が４０００以上であるダイヤモンド（ヌープ硬度：７０００～８０００程度）や、ＣＢＮ（ヌープ硬度：４７００程度）を好ましく用いることができる。なお、ダイヤモンドは、天然ダイヤモンドであってもよいし、人工ダイヤモンドであってもよい。例えば人工ダイヤモンドは、高純度のものが得られやすく、材料として各種のものを安定して入手することができるため好ましい。

砥粒１２の形状は、特に限定されず、例えば、球状、板状、不定形状等であってもよい。砥粒１２の大きさについても、砥石１００の使用目的や使用態様に応じて適宜決定することができる。例えば、砥粒１２の平均粒径は、０．１μｍ以上１０００μｍ以下程度であってもよく、概ね１μｍ以上１００μｍ以下であるとよい。また、特に限定するものではないが、砥粒１２の平均アスペクト比（長径／短径比）は、１以上２以下であることが好ましく、１．１以上１．８以下であることがより好ましい。
なお、かかる砥粒の平均粒径は、例えば、顕微鏡観察により把握することができる。具体的には、砥粒を、顕微鏡（光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ））を用いて観察し、これにより得られた画像において、所定個数（例えば１００個）以上の砥粒について画像解析により円相当径を求め、この算術平均値を砥粒の平均粒径とすることができる。また、平均アスペクト比は、以下のようにして求めることができる。上記得られた画像において、各粒子に外接する最小の長方形を描き、当該長方形の長辺の長さ（長径）と短辺の長さ（短径）とを求める。そして、長径を短径で除した値（長径／短径）を算出し、算術平均値を算出することにより、砥粒の平均アスペクト比を求めることができる。

特に限定されないが、砥粒のＢＥＴ比表面積（ｍ^２／ｇ）は、例えば０．０１ｍ^２／ｇ以上１００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、０．１ｍ^２／ｇ以上１０ｍ^２／ｇ以下であってもよい。なお、本明細書において「砥粒のＢＥＴ比表面積」は、吸着質として窒素（Ｎ_２）ガスを用いたガス吸着法によって測定された吸着等温線を、ＢＥＴ法で解析した値をいう。

ここに開示される砥材は、ガラス融剤１４を含む。ここで、ガラス融剤（ガラスフラックス）とは、ビトリファイドボンド２０の溶融や軟化を助長する融剤成分（フラックス成分）である。すなわち、ガラス融剤１４は、ビトリファイドボンド２０の軟化流動性を上げる効果を発揮する成分である。砥石１００を製造する際に、砥粒１２の表面にガラス融剤１４が付着した砥材を用いることにより、ビトリファイドボンド２０とガラス融剤１４とが反応して、砥粒１２の表面近傍でビトリファイドボンド２０が溶融、軟化しやすくなる。これにより、砥粒１２の表面近傍においてビトリファイドボンド２０の流動性が高まって、ネットワークが好適に形成され得る。したがって、砥粒保持力が向上し、砥石１００の砥石強度が向上する。

このようなガラス融剤１４としては、例えば、ホウ素（Ｂ）、鉛（Ｐｂ）、フッ素（Ｆ）、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素等を含む化合物が挙げられる。例えば、これら元素を含む酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、フッ化物、有機金属化合物、レジネートを好ましく用いることができる。より具体的にガラス融剤１４としては、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）等の酸化物；水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の水酸化物；フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＬｉＮａ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ）等のフッ化物；炭酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ_３）、炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣｏ_３）等の炭酸塩；硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）、硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）等の硝酸塩；ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）_３）、ホウ砂（Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７）等のホウ素を含む化合物；等が挙げられる。ガラス融剤１４としては、上記したガラス融剤成分の１種が単独で用いられていてもよく、２種以上が混合されて用いられていてもよい。

表面にガラス融剤が付着した砥粒のＢＥＴ比表面積（ｍ^２／ｇ）は、例えば０．０１ｍ^２／ｇ以上１００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、０．１ｍ^２／ｇ以上１０ｍ^２／ｇ以下であってもよい。ここに開示される砥材では、砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）に対する表面にガラス融剤が付着した砥粒のＢＥＴ比表面積Ｂ（ｍ^２／ｇ）の比率（Ｂ／Ａ）が、１．３以下であることが好ましく、１．２以下であってもよく、１．１以下であってもよい。すなわち、砥粒１２の表面にガラス融剤１４が付着していても、砥粒１２の表面凹凸は、それほど増加しないことが好ましい。かかる構成によれば、砥石１００を製造する際に、砥材とビトリファイドボンド２０とを好適に混合しつつ、混合物の焼成段階では、砥粒１２の表面近傍でビトリファイドボンド２０を溶融、軟化させやすくすることができる。

ガラス融剤の含有量は、砥材全体を１００ｗｔ％としたときに、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。ガラス融剤の含有量は７ｗｔ％以下であることがより好ましく、５ｗｔ％以下であることがさらに好ましく、３ｗｔ％以下であってもよく、２ｗｔ％以下であってもよく、１ｗｔ％以下であってもよく、０．８ｗｔ％以下であってもよい。これにより、被加工物を研削する機能を低下させることなく、砥材とビトリファイドボンド２０との濡れを向上させることができる。また、ビトリファイドボンド２０の性状に影響を与えることなく、砥石１００における砥粒保持力を向上させることができる。一方で、ガラス融剤の含有量が少なすぎる場合には、上述したような効果が十分に発揮されない。したがって、ガラス融剤の含有量は、例えば０．０５ｗｔ％以上であることが好ましく、０．１ｗｔ％以上であってもよく、０．５ｗｔ％以上であってもよい。なお、砥材全体におけるガラス融剤の含有量は、例えばガラス融剤を溶解除去し、ＩＣＰ発光分析等によってその溶液中に含まれるガラス融剤成分を定量することにより求めることができる。

砥粒の単位表面積当たりのガラス融剤付着量（ｍｇ／ｍ^２）は、砥粒１２の表面でのビトリファイドボンド２０の流動性を十分に向上させる観点から、０．０２ｍｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、０．０５ｍｇ／ｍ^２以上であってもよく、０．１ｍｇ／ｍ^２以上であってもよく、１．５ｍｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。一方で、砥粒１２の表面にガラス融剤１４が過剰に付着している場合には、製造後の砥石１００において過剰にガラス融剤が残存する可能性があり、強度や加工性を低減させる虞がある。これらの観点からは、砥粒の単位表面積当たりのガラス融剤付着量は、５０ｍｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、３０ｍｇ／ｍ^２以下であってもよく、２５ｍｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、５ｍｇ／ｍ^２以下であってもよく、４ｍｇ／ｍ^２以下であることがさらに好ましく、３ｍｇ／ｍ^２以下であってもよい。なお、「砥粒の単位表面積当たりのガラス融剤付着量（ｍｇ／ｍ^２）」は、上記ガラス融剤の含有量と砥粒のＢＥＴ比表面積より求めることができる。

また、砥粒の単位表面積当たりの体積換算のガラス融剤付着量（ｍｍ^３／ｍ^２）は、砥粒１２の表面でのビトリファイドボンド２０の流動性を十分に向上させる観点から、０．２ｍｍ^３／ｍ^２以上であることが好ましく、０．４ｍｍ^３／ｍ^２以上であってもよく、０．７ｍｍ^３／ｍ^２以上であってもよく、１ｍｍ^３／ｍ^２以上であることがより好ましい。一方で、砥粒１２の表面にガラス融剤１４が過剰に付着している場合には、製造後の砥石１００において過剰にガラス融剤が残存する可能性があり、強度や加工性を低減させる虞がある。したがって、砥粒の単位表面積当たりの体積換算のガラス融剤付着量は、５０ｍｍ^３／ｍ^２以下であることが好ましく、３０ｍｍ^３／ｍ^２以下であってもよく、２０ｍｍ^３／ｍ^２以下であってもよく、１５ｍｍ^３／ｍ^２以下であってもよく、１４ｍｍ^３／ｍ^２以下であることがより好ましく、５ｍｍ^３／ｍ^２以下であってもよく、３ｍｍ^３／ｍ^２以下であることがさらに好ましい。なお、「砥粒の単位表面積当たりの体積換算のガラス融剤付着量（ｍｍ^３／ｍ^２）」は、砥材の構成成分の重量および密度から算出したガラス融剤の体積換算の含有量と砥粒のＢＥＴ比表面積から求めることができる。

ガラス融剤１４は、例えば砥粒１２の表面に固着している。ガラス融剤１４が砥粒１２の表面に付着した際の形状、存在形態は特に限定されない。例えば、砥粒１２の表面におけるガラス融剤１４の形状は粒子状であってもよく、膜状であってもよい。ガラス融剤１４が粒子状で付着した場合には、砥粒１２の表面に０．０５μｍ～３００μｍ程度の凹凸が生じ得るため、粉体としての流動性が低下する。このため、ビトリファイドボンド２０との混合、成形性の観点からは、砥粒１２の表面にガラス融剤１４が付着した際の形状は膜状であることが好ましい。また、ガラス融剤１４は、砥粒１２の表面においてアモルファス構造の形態で存在していてもよい。あるいは、アモルファス構造が骨格となったうえで、種々の金属元素（または半金属元素）が酸化物として、または陽イオンの形態で、骨格内に存在している構造（以下、「非晶質マトリクス構造」ともいう。）の形態で存在していてもよい。なお、かかるガラス融剤１４の形態は、顕微鏡観察により確認することができる。

ガラス融剤１４は、砥粒１２の表面全面に付着していてもよいし、砥粒１２の表面に部分的に付着していてもよい。好ましくは、ガラス融剤１４は、砥粒１２の表面に部分的に付着しているとよい。例えば図１に示すように、ガラス融剤１４は、砥粒１２の表面において島状に存在している（すなわち、点在している）とよい。これにより、製造後の砥石１００において、ビトリファイドボンド２０と接していない砥粒１２の表面全体をガラス融剤が覆うことがないため、砥石１００の加工性能（例えば切削機能）が好適に発揮される。なお、ガラス融剤１４が砥粒１２の表面に点在していることは、従来公知の方法により確認することができる。例えば、砥粒の表面や断面を、電子顕微鏡を用いて観察することにより、確認することができる。

ガラス融剤１４の平均厚みは、厚すぎる場合には砥粒１２の表面にアンカー効果を生じさせるような凹凸が生じ、砥材の流動性が阻害され得る。したがって、ガラス融剤１４の平均厚みは、例えば３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であってもよく、１５ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以下であってもよい。一方で、薄すぎる場合にはガラス融剤１４を有することによる砥粒１２とビトリファイドボンド２０との濡れの向上効果が十分に発揮されない。例えばガラス融剤１４の平均厚みは、０．１ｎｍ以上であることが好ましく、０．５ｎｍ以上であることがより好ましく、１ｎｍ以上であることがさらに好ましい。なお、ガラス融剤１４の厚みは、例えば、砥粒とガラス融剤との体積比および砥粒のＢＥＴ比表面積を用いて求めることができる。また、砥材断面のガラス融剤の構成元素（例えばホウ素）の元素マップにおいて任意に設定した複数箇所（例えば１０箇所）におけるガラス融剤の厚みの平均値を算出することによって求めることができる。

好ましい一態様では、砥粒がダイヤモンドから構成され、かかる砥粒としてのダイヤモンドの表面にガラス融剤が付着しているとよい。砥粒としてダイヤモンドを用いた場合には、ダイヤモンドが酸化することを抑制するために比較的低温（例えば７００℃以下）で焼成する必要がある。また、ダイヤモンドと酸化物であるビトリファイドボンド２０との濡れは低い傾向にある。これに対して、砥粒としてのダイヤモンドの表面にガラス融剤が付着していることにより、比較的低温で焼成した場合でも、ビトリファイドボンド２０の溶融、軟化を促進させることができる。したがって、砥粒がダイヤモンドにより構成されている場合、その表面にガラス融剤が付着していることの効果がより顕著に発揮され得る。

また、他の好ましい一態様では、砥粒が立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から構成され、かかる砥粒としてのＣＢＮの表面にガラス融剤が付着しているとよい。ＣＢＮによって砥粒が構成される場合には、ビトリファイドボンド２０と混合して焼成した際に、ＣＢＮとビトリファイドボンド２０とが反応して砥粒が目減りする虞がある。また、砥粒とビトリファイドボンド２０との境界部において、酸化ホウ素が生成することにより砥粒保持力が低下し得る。これに対して、砥粒としてのＣＢＮの表面にガラス融剤が付着していることにより、例えば砥石１００を製造するために熱処理を実施する際に、当該ガラス融剤がビトリファイドボンド２０とより積極的に反応するため、砥粒（ＣＢＮ）が目減りすることを抑制することができる。この場合において、ガラス融剤は、ホウ素を含む化合物を含むことがより好ましい。これにより、砥粒（ＣＢＮ）からビトリファイドボンド２０へホウ素が拡散することをより好適に抑制することができる。

ここに開示される技術によれば、ビトリファイド砥石の製造に用いられる砥材（粉体材料）が提供される。砥材（粉体材料）は、表面にガラス融剤１４が付着した砥粒１２から実質的に構成されることが好ましい。ここで、「実質的に構成される」とは、表面にガラス融剤１４が付着した砥粒１２の存在比率が顕著であることをいい、砥材（粉体材料）を構成する砥粒全体の６０個数％以上、８０個数％以上、より好ましくは９０個数％以上、さらに好ましくは９５個数％以上含んでいることをいう。

＜砥石＞
砥石１００は、図２に示すように、複数の砥粒１２とビトリファイドボンド２０とを含んでおり、ビトリファイドボンド２０によって、複数の砥粒１２同士が結合されることによって構成されている。また、砥石１００は、複数の空隙３０を有する多孔質体である。かかる空隙３０は、被加工物を研削した際の研削屑を一時的に貯留する空間として機能する。

ビトリファイドボンド２０は、複数の砥粒１２を相互に結合させる結合剤である。ビトリファイドボンド２０は、従来公知のビトリファイドボンドを特に限定することなく用いることができる。例えば、ビトリファイドボンド２０は、Ｂｉ_２Ｏ_３―ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系ガラス、ＳｉＯ_２－ＲＯ（Ｒは、例えばＭｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｓｒを表す。以下同じ。）系ガラス、ＳｉＯ_２－Ｒ’_２Ｏ（Ｒ’は、例えばＬｉ、Ｋ、Ｎａを表す。以下同じ。）系ガラス、ＳｉＯ_２－ＲＯ－Ａｌ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２－ＲＯ－Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２－ＲＯ－Ｙ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２－ＲＯ－Ｂ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２－ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ_２－ＺｒＯ_２系ガラス、ＲＯ－Ｒ’_２Ｏ系ガラス、ＲＯ系ガラス、鉛系ガラス、鉛リチウム系ガラス、ホウケイ酸系ガラス等を主成分とするガラス質結合剤である。なお、ビトリファイドボンド２０は、上述のガラス成分の他に１つまたは２つ以上の成分を含んでもよい。また、上述のガラス成分の１種が単独で用いられていてもよく、２種以上が混合されて用いられていてもよい。

砥石１００では、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接する位置Ｐ１と、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接しない位置Ｐ２とで、ガラス融剤成分の濃度が異なっている。ここで、「ガラス融剤成分」とは、ホウ素、鉛、フッ素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素のうち、少なくともいずれか一種のことである。好ましくは、砥石１００において、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接する位置Ｐ１におけるガラス融剤成分の濃度は、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接しない位置Ｐ２におけるガラス融剤成分の濃度よりも低い。かかる濃度は、砥粒１２と接する位置Ｐ１から砥粒１２と接しない位置Ｐ２に向かって、段階的にまたは連続的に低くなるように濃度勾配を有していてもよい。これにより、砥粒１２がビトリファイドボンド２０に好適に保持される。

一例として、ガラス融剤成分がホウ素である場合について説明する。この場合において、砥粒とビトリファイドボンドとが接する位置Ｐ１におけるホウ素の濃度は、砥粒とビトリファイドボンドとが接しない位置Ｐ２におけるホウ素の濃度よりも低いことが好ましい。具体的に例えば、砥粒の表面をａ点とし、砥粒と接触しない領域に位置する点であって、ａ点から３μｍ以上離れており、かつ他の砥粒とも３μｍ以上離れた位置をｂ点とする。このとき、ｂ点のホウ素の濃度Ｂは、ａ点のホウ素の濃度Ａよりも小さい（濃度Ａ＞濃度Ｂ）。例えば、ｂ点のホウ素濃度Ｂに対するａ点のホウ素濃度Ａの比（濃度Ａ／濃度Ｂ）は、１．１以上であることが好ましく、１．２以上であってもよく、１．３以上であってもよい。なお、各点におけるホウ素の濃度は、ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー）を用いて測定することができる。また、上記ではガラス融剤成分がホウ素である場合を一例として説明したが、ガラス融剤成分が、鉛（Ｐｂ）、フッ素（Ｆ）、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素等である場合であっても同様である。

砥石１００では、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接する位置Ｐ１と、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接しない位置Ｐ２とで、ビトリファイドボンド２０の軟化点が異なっていることが好ましい。具体的には、砥石１００において、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接する位置Ｐ１におけるビトリファイドボンド２０の軟化点は、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが接しない位置Ｐ２におけるビトリファイドボンド２０の軟化点よりも低いことが好ましい。例えば、砥粒１２の表面をａ点とし、砥材と接触しない領域に位置する点であって、ａ点から３μｍ以上離れており、かつ他の砥粒とも３μｍ以上離れた位置をｂ点とする。このとき、ａ点のビトリファイドボンドの軟化点Ａは、ｂ点のビトリファイドボンドの軟化点Ｂよりも低い（軟化点Ａ＜軟化点Ｂ）。例えば、ａ点のビトリファイドボンドの軟化点Ａと、ｂ点のビトリファイドボンドの軟化点Ｂとの差が、１０℃以上であることが好ましく、３０℃以上であってもよく、５０℃以上であってもよい。なお、各点におけるビトリファイドボンドの軟化点は、a点およびb点の組成を再現したボンドを、ＴＭＡ（熱機械分析装置）で測定することによって求めることができる。なお、a点およびb点の組成は、ＥＰＭＡを用いて測定することができる。

砥石１００において、砥石全体（すなわち、砥粒１２とビトリファイドボンド２０との合計）に占める砥粒１２の割合は、砥石の用途などにより適宜設定することができる。砥粒１２の割合が低すぎる場合には、研削の効率が低下し得るため好ましくない。その一方で、砥粒１２の割合が高すぎる場合には、相対的にビトリファイドボンド２０の割合が低下し、砥粒１２が好適に固着されない。このため、砥粒１２の脱落や、ビトリファイドボンド２０の割れ等が生じ、耐久性が低下する虞があるため好ましくない。したがって、砥石全体に占める砥粒１２の割合は、５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることが好ましく、例え２０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であってもよい。
なお、ここに開示される砥石１００は、本発明の目的を損ねない範囲において、分散剤や発泡剤等の添加剤やその分解物等を含んでいてもよい。

＜砥石の製造方法＞
次いで、ここに開示されるビトリファイド砥石の製造方法の一例を説明する。かかる製造方法は、砥粒１２の表面にガラス融剤１４を付着させた砥材を用意する工程（Ａ）と、砥材とビトリファイドボンド２０とを含む混合物を焼成する工程（Ｂ）と、を少なくとも包含する。ここに開示される製造方法は、上記工程（Ｂ）において、ガラス融剤１４とビトリファイドボンド２０とを反応させ、砥粒１２の表面近傍においてビトリファイドボンド２０の溶融または軟化を促進させることによって特徴づけられており、それ以外の製造プロセスは従来と同様であってよい。また、ここに開示される製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよい。

工程（Ａ）では、砥粒１２の表面にガラス融剤１４を付着させた砥材を用意する。工程（Ａ）は、砥粒１２の表面にガラス融剤１４を付着させることができる限り特に限定されない。例えば、砥粒１２と、ガラス融剤１４またはガラス融剤を含む材料と、を混合することにより、砥粒１２の表面にガラス融剤１４を付着させることができる。あるいは、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）や、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）等の気相法、液相還元法、水熱合成法、共沈法、等によっても、砥粒１２の表面にガラス融剤１４を付着させることができる。

ここでは、工程（Ａ）の一例として、砥粒１２と、ガラス融剤１４またはガラス融剤を含む材料と、を混合することによって、砥粒１２の表面にガラス融剤１４を付着させることについて説明する。例えば、工程（Ａ）は、液状媒体と、砥粒１２と、ガラス融剤１４またはガラス融剤を含む材料、とを混合する混合処理（以下、「第１混合処理」ともいう）と、当該第１混合処理の後に液状媒体を除去する予備加熱処理と、を含んでいてもよい。第１混合処理における材料の混合方法は特に限定されず、例えば三本ロールミル、マグネチックスターラー、プラネタリーミキサー、ディスパー等の公知の種々の混合装置を用いて実施することができる。また、予備加熱処理は、液状媒体を除去することができる限り、特に限定されない。例えば、５０℃～１５０℃程度の温度で３０分～４時間程度加熱することが好ましい。また、予備加熱処理は減圧環境下で実施してもよい。

砥粒１２としては、例えば、上記した鉱物、金属または半金属の炭化物、酸化物、窒化物等からなる粒子が挙げられる。例えば、ダイヤモンドやＣＢＮを好ましく用いることができる。ガラス融剤としては、ホウ素（Ｂ）、鉛（Ｐｂ）、フッ素（Ｆ）、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素等を含む化合物が挙げられる。好ましくは、ホウ酸粉末、Ｃａレジネート、ほう砂、上記元素を含む溶解性化合物等が挙げられる。

液状媒体は、例えばガラス融剤１４を溶解する溶媒、または、ガラス融剤１４を分散させる分散媒であり得る。液状媒体は水系であってもよく、有機系であってもよい。水系の液状媒体としては、水や水を主体とする混合液（例えば、水とエタノールの混合溶液）を用いることができる。また、有機系の液状媒体としては、例えば、スクラレオール、シトロネロール、フィトール、ゲラニルリナロオール、テキサノール、ベンジルアルコール、エタノール、フェノキシエタノール、１－フェノキシ－２－プロパノール、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、イソボルネオール、ブチルカルビトール、ジエチレングリコール等のアルコール系；ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオールアセテート、イソボルニルアセテート、カルビトールアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート等のエステル系；ミネラルスピリット等が挙げられる。なかでも、アルコール系やエステル系の液状媒体を好ましく用いることができる。なお、液状媒体は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

好ましくは、上記第１混合処理においてガラス融剤１４が溶媒に溶解しているとよい。また、別の好ましい態様では、上記第１混合処理においてガラス融剤１４が分散媒に分散しているとよい。これらにより、ガラス融剤１４の偏りが少ない状態で砥粒１２の表面に付着させることができる。

工程（Ａ）は、ガラス融剤１４が付着した砥粒１２を焼成する処理をさらに含むことが好ましい。工程（Ａ）における焼成処理（以下、「第１焼成処理」ともいう。）は、砥粒１２の表面に付着したガラス融剤１４が安定化するような条件で実施されればよく、特に限定されない。第１焼成処理は、酸化雰囲気（例えば大気中等）で実施されることが好ましい。また、工程（Ａ）における焼成処理の最高焼成温度は、砥粒１２やガラス融剤１４の種類によって異なるため、一概には規定されないが、例えば１５０℃以上１０００℃以下であることが好ましく、２００℃以上９００℃以下であってもよく、３００℃以上８００℃以下であってもよい。砥粒１２としてダイヤモンドを用いる場合には、最高焼成温度は高すぎるとダイヤモンドが酸化する虞があるため、例えば７００℃以下に設定するとよい。焼成時間は、特に限定されないが、例えば３０分～４時間程度焼成するとよい。

工程（Ｂ）では、砥材とビトリファイドボンド２０とを含む混合物を焼成する。具体的には、工程（Ｂ）は、砥材と、ビトリファイドボンド２０と、バインダと、をペースト状になるまで混合する混合処理（以下、「第２混合処理」ともいう。）と、混合物を成形する処理と、成形体を焼成する焼成処理と、を含み得る。第２混合処理における撹拌混合方法は特に限定されず、上記した従来公知の種々の撹拌混合装置を用いて実施することができる。成形処理は、特に限定されないが、例えばプレス成形等によって成形することができる。

ビトリファイドボンド２０としては、焼成後に上記したような組成を有するガラス粉末を特に限定することなく用いることができる。砥粒１２を好適に結合させる定着性の観点からは、Ｂｉ_２Ｏ_３―ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系ガラス、ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ系ガラス等を含むガラス粉末を好ましく用いることができる。

バインダは、焼成される前の段階において、複数の砥粒１２同士、および、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とを結合させる機能を有する。これにより、焼成されるまでの形状安定性を向上させることができる。一方で、バインダは、砥粒１２とビトリファイドボンド２０とが焼成により一体化された後は、不要な成分となり得る。したがって、焼成によって焼失し、焼成後の砥石１００において残存しない成分であることが好ましい。このようなバインダとしては、バインダ機能を有する有機化合物を特に制限なく用いることができる。例えば、具体的には、ポリブチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース系高分子、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニル系樹脂、ロジンやマレイン化ロジン等のロジン系樹脂等をベースとするバインダ樹脂が好適に用いられる。なお、バインダは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、砥石１００には、本発明の目的から逸脱しない範囲において、上記以外の種々の添加剤を含ませることができる。かかる添加剤の好適例として、例えば、気孔形成剤、界面活性剤、消泡剤、酸化防止剤、分散剤、レオロジー調整剤等の添加剤が挙げられる。

特に限定されるものではないが、ビトリファイドボンドの重量Ｘに対する砥材に含まれるガラス融剤の重量Ｙの比（重量Ｙ／重量Ｘ）が、０．１以下であることが好ましい。これにより、ガラス融剤１４を含む砥材を用いた場合であっても、ビトリファイドボンド２０のバルク性状を変化させることなく、砥粒１２の表面近傍におけるビトリファイドボンドと２０の流動性を向上させることができる。ビトリファイドボンドの重量Ｘに対する砥材に含まれるガラス融剤の重量Ｙの比（重量Ｙ／重量Ｘ）は、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であってもよく、０．０２以下であってもよく、０．０１以下であってもよく、０．００５以下であってもよい。下限値は特に限定されず、例えば０．００１以上であればよい。

工程（Ｂ）では、第２混合処理の後に、砥材およびビトリファイドボンド２０等を含む混合物を乾燥させる処理を含んでいてもよい。当該乾燥処理は特に限定されないが、例えば５０℃～１２０℃程度の温度で、１時間～６時間程度乾燥させるとよい。乾燥には、従来公知の通風乾燥、加熱乾燥、真空乾燥等の乾燥方法を用いることができる。そして、当該乾燥処理の後に、成形処理を実施することが好ましい。

工程（Ｂ）では、工程（Ａ）で用意した砥材に含まれるガラス融剤１４が、その用意した状態のまま残らないような条件で焼成処理（以下、「第２焼成処理」ともいう。）を実施するとよい。これにより、より好適に砥粒１２の表面近傍でのビトリファイドボンド２０の流動性を高めることができる。また、ガラス融剤１４が製造後の砥石１００に残存することによる強度の低下が抑制される。具体的には、工程（Ｂ）は、工程（Ｂ）におけるガラス融剤の組成が工程（Ａ）におけるガラス融剤の組成と異なるように、工程（Ａ）において用意したガラス融剤が焼成によって好適に酸化するような条件で実施するとよい。また、工程（Ｂ）は、工程（Ｂ）におけるガラス融剤の形状が工程（Ａ）におけるガラス融剤の形状と異なるように、工程（Ａ）において用意したガラス融剤が焼成によって好適に溶融するような条件で実施するとよい。

工程（Ｂ）では、砥材とビトリファイドボンド２０との混合物を、ビトリファイドボンド２０の軟化点よりも高い温度で焼成するとよい。これにより、砥材に含まれるガラス融剤１４とビトリファイドボンド２０とを反応させ、砥粒１２の表面近傍においてビトリファイドボンド２０の溶融や軟化を促進させる。このため、比較的低い温度（例えば７００℃以下）で焼成した場合や、砥粒１２としてビトリファイドボンド２０との濡れ性が低いものを用いた場合でも、好適に焼成後の砥石１００において砥粒保持力を向上させることができる。ここで、砥粒１２として酸化しやすい材料（例えばダイヤモンド）を用いている場合には、焼成時の温度を比較的低く（大気中において典型的には８００℃以下、例えば７００℃以下）に設定する必要がある。また、ダイヤモンドは一般的にビトリファイドボンド２０との濡れが悪いことが知られている。ここに開示される技術では、かかる砥粒１２としてのダイヤモンドの表面に、ガラス融剤１４が付着していることにより、上記効果が好適に発揮されるため、比較的低い温度で焼成されても、強度が高い砥石１００を実現することができる。

工程（Ｂ）における焼成処理（第２焼成処理）は、酸化雰囲気（例えば大気中等）で実施されることが好ましい。第２焼成処理における最高焼成温度は、砥材やビトリファイドボンド２０の種類によって異なるため、一概には規定されないが、少なくともビトリファイドボンド２０の軟化点以上であることが求められる。例えば、工程（Ｂ）の焼成における最高焼成温度は、３００℃以上１０００℃以下であることが好ましく、４００℃以上８００℃以下であってもよいし、４５０℃以上７００℃以下であってもよい。また、焼成時間は、特に限定されないが、例えば１時間～１０時間程度焼成するとよい。

なお、工程（Ｂ）の後に、室温まで冷却することにより、ビトリファイドボンド２０が固化されて、複数の砥粒１２同士が結合された砥石１００を製造することができる。

ここに開示されるビトリファイド砥石は、種々の材質および形状を有する被加工物の研削に適用することができる。被加工物の材質は、例えば、シリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン、ステンレス鋼等の金属もしくは半金属材料、またはこれらの合金；石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ガラス状カーボン等のガラス材料；アルミナ、シリカ、サファイア、窒化ケイ素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料；炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等の半導体基板材料；等であり得る。これらのうち複数の材質により構成された被加工物であってもよい。なかでも、金属材料や半導体材料からなる被加工物の研削等に好適である。ここに開示されるビトリファイド砥石は、砥粒保持力が高く耐久性が向上していることから、例えば超高速研削等の高負荷研削に好適に用いることができる。

以上のとおり、ここに開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。

項１：ビトリファイド砥石の製造方法であって、砥粒表面にガラス融剤を付着させた砥材を用意する工程（Ａ）と、上記砥材とビトリファイドボンドとを含む混合物を焼成する工程（Ｂ）と、を含み、上記工程（Ｂ）は、上記ガラス融剤と上記ビトリファイドボンドとを反応させ、上記砥粒の表面近傍において上記ビトリファイドボンドの溶融または軟化を促進させることを特徴とする、ビトリファイド砥石の製造方法。

項２：上記工程（Ｂ）では、上記工程（Ａ）で用意した上記砥材に含まれる上記ガラス融剤がその用意した組成および形状のまま残らないような焼成条件で実施する、項１に記載の製造方法。

項３：上記工程（Ａ）において、上記砥粒と、上記ガラス融剤または上記ガラス融剤を含む材料と、を混合する混合処理を含む、項１または２に記載の製造方法。

項４：上記工程（Ａ）において、上記砥粒表面に上記ガラス融剤が付着した砥材を焼成する焼成処理を含む、項１～３のいずれか一つに記載の製造方法。

項５：上記工程（Ａ）の上記焼成処理では１５０℃以上１０００℃以下の温度で焼成を実施する、項４に記載の製造方法。

項６：上記工程（Ｂ）では３００℃以上１０００℃以下の温度で焼成を実施する、項１～５のいずれか一つに記載の製造方法。

項７：上記工程（Ｂ）において、上記ビトリファイドボンドの重量Ｘに対する上記ガラス融剤の重量Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．１以下である、項１～６のいずれか一つに記載の製造方法。

項８：ビトリファイド砥石の製造に用いられる砥材であって、砥粒と、上記砥粒の表面に付着したガラス融剤と、を含み、上記砥粒の単位表面積当たりの体積換算の上記ガラス融剤付着量が、０．２ｍｍ^３／ｍ^２以上５０ｍｍ^３／ｍ^２以下である、砥材。

項９：上記ガラス融剤が、ホウ素、鉛、フッ素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種を含む化合物である、項８に記載の砥材。

項１０：上記砥粒は、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素のうちいずれかである、項８または９に記載の砥材。

項１１：上記ガラス融剤は、上記砥粒の表面に部分的に付着している、項８～１０のいずれか一つに記載の砥材。

項１２：上記砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）に対する表面に上記ガラス融剤が付着した砥粒のＢＥＴ比表面積Ｂ（ｍ^２／ｇ）の比（Ｂ／Ａ）が、１．３以下である、項８～１１のいずれか一つに記載の砥材。

項１３：上記ガラス融剤の含有量は、砥材全体を１００ｗｔ％としたときに、１０ｗｔ％以下である、項８～１２のいずれか一つに記載の砥材。

項１４：上記砥粒の単位面積当たりのガラス融剤付着量（ｍｇ／ｍ^２）が、０．０２ｍｇ／ｍ^２以上５０ｍｇ／ｍ^２以下である、項８～１３のいずれか一つに記載の砥材。

項１５：複数の砥粒と、上記複数の砥粒を相互に結合するビトリファイドボンドと、を含むビトリファイド砥石であって、上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接する位置Ｐ１におけるガラス融剤成分の濃度は、上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接しない位置Ｐ２におけるガラス融剤成分の濃度よりも高く、ここで、上記ガラス融剤成分は、ホウ素、鉛、フッ素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素のうち、少なくともいずれか一種である、ビトリファイド砥石。

項１６：上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接する位置Ｐ１における上記ビトリファイドボンドの軟化点は、上記砥粒と上記ビトリファイドボンドとが接しない位置Ｐ２における上記ビトリファイドボンドの軟化点よりも低い、項１５に記載のビトリファイド砥石。

＜試験例＞
以下、ここに開示される技術に関する実施例を説明するが、ここに開示される技術をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。

＜第１の試験＞
本試験では３種類の砥粒Ａ～Ｃを調製し、各砥粒を用いた砥石の砥石強度を評価した。

１． 砥材の用意
（１）砥材Ａ
まず、ダイヤモンド（株式会社グローバルダイヤモンド社製、ＦＲＭ４－６）を２０ｇ、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）_３）を０．０９４ｇ（Ｂ_２Ｏ_３換算で０．０５３ｇ）、および、エタノールを２５ｇ用意した。ホウ酸をエタノールに溶解した後、ダイヤモンドをさらに加え、撹拌した。そして、超音波洗浄機を用いて分散処理を行うことで混合物を得た。８０℃のホットプレート上に設置したガラス板の上にこの混合物を滴下し、乾燥させた。さらに、ガラス板を８０℃の真空オーブンに入れ、真空オーブン中で１時間乾燥させ、この乾燥物を、乳鉢を用いて解砕した。その後、大気雰囲気中において、温度６００℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、熱処理時間３０分の条件で焼成した。これによりホウ酸が酸化されて、ダイヤモンド（砥粒）の表面に酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）が付着した焼成物を得た。得られた焼成物を、乳鉢を用いて解砕することによって、砥材Ａを調製した。

（２）砥材Ｂ
砥材Ａで使用したダイヤモンド（株式会社グローバルダイヤモンド社製、ＦＲＭ４－６）を、ガラス融剤を付着させずにそのまま砥材Ｂとして用いた。

（３）砥材Ｃ
砥材Ａで使用したダイヤモンド（株式会社グローバルダイヤモンド社製、ＦＲＭ４－６）を２０ｇ、Ｓｉレジネート（ＳｉＯ_２換算で含有量は７．１５ｗｔ％）を０．８８ｇ（ＳｉＯ_２換算で０．０６３ｇ）、および、エタノールを２５ｇ用意した。ホウ酸をエタノールに溶解した後、ダイヤモンドをさらに加え、撹拌した。そして、超音波洗浄機を用いて分散処理を行うことで混合物を得た。８０℃のホットプレート上に設置したガラス板の上にこの混合物を滴下し、乾燥させた。さらに、ガラス板を８０℃の真空オーブンに入れ、真空オーブン中で１時間乾燥させ、この乾燥物を乳鉢を用いて解砕した。その後、大気雰囲気中において、温度６００℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、熱処理時間３０分の条件で熱処理を実施した。これにより、ダイヤモンド（砥粒）の表面に酸化ケイ素が付着した焼成物を得た。得られた焼成物を、乳鉢を用いて解砕することによって、砥材Ｃを調製した。

２． 砥材の評価
（１）ＢＥＴ測定
各砥材を、マイクロトラック・ベル社製の比表面積測定装置（型番：ＢＥＬＳＯＲＰ－ｍａｘ）に供試し、－１９６℃におけるＮ_２吸着等温線を測定してＢＥＴ多点法に基づいてＢＥＴ比表面積を求めた。また、砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）として砥材ＢのＢＥＴ比表面積を採用し、砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）に対するガラス融剤が付着した砥粒のＢＥＴ比表面積Ｂ（ｍ^２／ｇ）の比率（Ｂ／Ａ）を算出した。結果を表１に示す。

（２）含有量等の算出
各砥材の構成材料の混合比（重量比）に基づいて、付着材の平均厚み（ｎｍ）と付着材の含有量（ｗｔ％）を算出した。また、各砥材の構成材料の重量（ｇ）と、各砥材の構成材料の密度（ダイヤモンド：３．５２ｇ／ｃｍ^３、Ｂ_２Ｏ_３：１．８５ｇ／ｃｍ^３、ＳｉＯ_２：２．２ｇ／ｃｍ^３）と、を用いて、付着材の体積換算の含有量（ｖｏｌ％）を算出した。また、上記測定したＢＥＴ比表面積と、含有量の値とを用いて、砥粒の単位表面積当たりの付着量および砥粒の単位表面積当たりの体積換算の付着量を算出した。結果を表１に示す。

３．砥石試験片の用意
（１）例１
上記調製した砥材Ａを８．１２ｇ、ビトリファイドボンド原料粉としてのＢｉ_２Ｏ_３―ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系ガラス粉末（ＴＯＭＡＴＥＣ株式会社製のＴＭＸ－５０１Ｆ）を７．８９ｇ、気孔形成剤（積水化成品工業株式会社製のテクノポリマー、ＭＢ３０Ｘ－８Ｙ）を１．９７ｇ、および、バインダ（共栄社科学株式会社製のオリコックス、＃２４３５Ｅ）を３．０３ｇ用意した。砥材Ａ、ガラスフリット、気孔形成剤、およびバインダを、撹拌機（あわとり錬太郎、ＡＲ－５５０Ｌ－２）を用いて、ペースト状となるまで混合した。かかる混合物を１００℃で４時間乾燥し、乳鉢を用いて解砕して砥石坏土を得た。この砥石坏土３．０ｇを、長さが５５ｍｍ、幅ｄが６．５ｍｍ、厚みｈが４ｍｍとなるようにプレス成形し、成形体を５個用意した。これら成形体を、大気雰囲気中において、５時間かけて４００℃まで昇温して４００℃で２時間保持し、１時間４０分かけて５７０℃まで昇温して５７０℃で２時間保持する、という条件で焼成した。焼成後の成形体を４時間以上かけて冷却し、例１に係る砥石試験片を５個作製した。

（２）例２
砥材Ａに代えて、砥材Ｂを使用したこと以外は、例１と同様にして例２に係る砥石試験片を５個作製した。

（３）例３
砥材Ａに代えて、砥材Ｃを使用したこと以外は、例１と同様にして例３に係る砥石試験片を５個作製した。

４．砥石試験片の評価
（１）３点曲げ強度の測定および３点曲げ弾性率の算出
例１～例３の砥石試験片（各５個ずつ）に対して、株式会社島津製作所製のＥＺ－ｔｅｓｔを用いて３点曲げ強度試験を行い、算術平均値を算出した。当該試験では、砥石試験片を固定する支持具の支点間距離Ｌを３０ｍｍに設定した。また、試験中の加圧速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎに設定した。結果を表１に示す。
３点曲げ弾性率は、次式：３点曲げ弾性率＝（Ｌ^３／４ｄｈ^３）×（ΔＦ／Δｓ）；から算出した。ここで、Ｌ：支点間距離（３０ｍｍ）、ｄ：砥石試験片の幅（６．５ｍｍ）、ｈ：砥石試験片の厚み（４ｍｍ）、ΔＦ：降伏荷重の２５％～５０％における試験片の曲げ荷重の変化量、Δｓ降伏荷重の２５％～５０％における試験片のたわみの変化量である。また、３点曲げ弾性率は、各例につき５個ずつ算出し、その算術平均値を求めた。結果を表１に示す。

（２）砥石試験片の顕微鏡観察
上記３点曲げ強度試験を実施した後の例１～例３の砥石試験片の断面に対して、顕微鏡観察を行った。かかる顕微鏡観察は、日立ハイテクノロジーズ社製の電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて行った。このときに撮影した例１～例３のＦＥ－ＳＥＭ写真を図３～図５に示す。なお、図３～図５中の白い部分がビトリファイドボンドであり、黒い部分が砥粒である。

表１に示すように、例１は、例２および例３と比較して、砥石試験片の３点曲げ強度および３点曲げ弾性率がともに向上している。したがって、砥粒の表面にガラス融剤が付着した砥材を砥石の材料として用いることにより、砥石の砥石強度を向上させることができることがわかる。

図３～図５に示すように、例１では、例２および例３と比較して砥粒の露出量が少なく、砥粒とビトリファイドボンドとの濡れが良好であることがわかる。これは、砥石を生成する際の熱処理において、酸化ホウ素がガラス融剤として機能し、砥粒の近傍においてビトリファイドボンドの流動性を高めることによるものと推測される。これにより、例１では、熱処理後の砥石において砥粒保持力が向上すると推測される。

また、酸化ホウ素が付着した例１のＢＥＴ比表面積は、付着材が付着していない例２と同等であることから、付着した酸化ホウ素の構造は粒子状ではないことがわかる。これは、砥材を生成する際の熱処理によってホウ素酸が焼成し、生成した酸化ホウ素がアモルファスの形態で砥粒の表面に付着したためと推測される。一方で酸化ケイ素が付着した例３のＢＥＴ比表面積は、付着材が付着していない例２よりも大きくなっていることから、付着した酸化ケイ素が粒子状であることがわかる。これは、砥材を生成する際の熱処理によって、酸化ケイ素が粒子状のまま砥粒の表面に付着したためと推測される。さらに、表１に示すように、例３は酸化ケイ素が付着しているにもかかわらず、付着材が付着していない例２と砥石試験片の３点曲げ弾性率が同じであり、かつ、例２よりも３点曲げ強度が低下している。これらは、一般的に酸化ケイ素がガラス融剤としては機能しないため、砥粒とビトリファイドボンドとの濡れを改善せず、砥粒保持力を向上させないためと推測される。

＜第２の試験＞
本試験では、ガラス融剤の種類や量を異ならせて、６種類の砥材Ｄ～Ｉを調製し、各砥材を用いた砥石の強度を評価した。

１．砥材の用意
（１）砥材Ｄ
まず、疑似多結晶ダイヤモンド（株式会社グローバルダイヤモンド社製、ＦＲＭ－ＤＮ－４－６）を２０ｇ、ホウ酸を０．０９４ｇ（Ｂ_２Ｏ_３換算で０．０５３ｇ）、および、エタノールを２５ｇ用意した。ホウ酸をエタノールに溶解した後、ダイヤモンドをさらに加え、撹拌した。そして、超音波洗浄機を用いて分散処理を行うことで混合物を得た。８０℃のホットプレート上に設置したガラス板の上にこの混合物を滴下し、乾燥させた。さらに、ガラス板を８０℃の真空オーブンに入れ、真空オーブン中で１時間乾燥させ、この乾燥物を、乳鉢を用いて解砕した。その後、大気雰囲気中において、温度６００℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、熱処理時間３０分の条件で焼成した。これによりホウ酸が酸化されて、ダイヤモンド（砥粒）の表面に酸化ホウ素が付着した焼成物を得た。得られた焼成物を、乳鉢を用いて解砕することによって、砥材Ｄを調製した。

（２）砥材Ｅ
ホウ酸の量を１０倍（すなわち、０．９４ｇ）としたこと以外は、砥材Ｄと同様にして、砥材Ｅを調製した。

（３）砥材Ｆ
ホウ酸に代えて、Ｃａレジネート（ＣａＯ換算で含有量は９．０８ｗｔ％）を１．０５ｇ（ＣａＯ換算で０．０９５ｇ）用意した。このこと以外は砥材Ｄと同様にして、砥材Ｆを調製した。

（４）砥材Ｇ
ホウ酸に代えて、ホウ砂（Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７）を０．１５ｇ用意した。また、エタノールに代えて、純水を２５ｇ用意した。このこと以外は砥材Ｄと同様にして、砥材Ｇを調製した。

（５）砥材Ｈ
砥材Ｄで使用したダイヤモンド（株式会社グローバルダイヤモンド社製、ＦＲＭ－ＤＮ ４－６）を、ガラス融剤を付着させずにそのまま砥材Ｈとして用いた。

（４）砥材Ｉ
ホウ酸の量を４．６７ｇ、エタノールの量を５０ｇとしたこと以外は、砥材Ｄと同様にして、砥材Ｉを調製した。

２．砥材の評価
（１）ＢＥＴ測定
各砥材を、マイクロトラック・ベル社製の比表面積測定装置（型番：ＢＥＬＳＯＲＰ－ｍａｘ）に供試し、－１９６℃におけるＮ_２吸着等温線を測定してＢＥＴ多点法に基づいてＢＥＴ比表面積を求めた。また、砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）として砥材ＨのＢＥＴ比表面積を採用し、砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）に対するガラス融剤が付着した砥粒のＢＥＴ比表面積Ｂ（ｍ^２／ｇ）の比率（Ｂ／Ａ）を算出した。結果を表２に示す。

（２）含有量等の算出
各砥材の構成材料の混合比（重量比）に基づいて、付着材（ガラス融剤）の平均厚み（ｎｍ）とガラス融剤の含有量（ｗｔ％）を算出した。また、各砥材の構成材料の重量（ｇ）と、各砥材の構成材料の密度（ダイヤモンド：３．５２ｇ／ｃｍ^３、Ｂ_２Ｏ_３：１．８５ｇ／ｃｍ^３、ＣａＯ：３．３４ｇ／ｃｍ^３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７：１．７２ｇ／ｃｍ^３）と、を用いて、ガラス融剤の体積換算の含有量（ｖｏｌ％）を算出した。また、上記測定したＢＥＴ比表面積と、含有量の値とを用いて、砥粒の単位表面積当たりの付着量および砥粒の単位表面積当たりの体積換算の付着量を算出した。結果を表２に示す。

３．砥石試験片の用意
（１）例１１
上記調製した砥材Ｄを８．１２ｇ、ビトリファイドボンド原料粉としてのＢｉ_２Ｏ_３―ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系ガラス粉末（ＴＯＭＡＴＥＣ株式会社製のＴＭＸ－５０１Ｆ）を７．８９ｇ、気孔形成剤（積水化成品工業株式会社製のテクノポリマー、ＭＢ３０Ｘ－８Ｙ）を１．９７ｇ、および、バインダ（共栄社科学株式会社製のオリコックス、＃２４３５Ｅ）を３．０３ｇ用意した。砥材Ｄ、ガラスフリット、気孔形成剤、およびバインダを、撹拌機（あわとり錬太郎、ＡＲ－５５０Ｌ－２）を用いて、ペースト状となるまで混合した。かかる混合物を１００℃で４時間乾燥し、乳鉢を用いて解砕して砥石坏土を得た。この砥石坏土３．０ｇを、長さが５５ｍｍ、幅ｄが６．５ｍｍ、厚みｈが４ｍｍとなるようにプレス成形し、成形体を５個用意した。これら成形体を、大気雰囲気中において、５時間かけて４００℃まで昇温して４００℃で２時間保持し、１時間４０分かけて５７０℃まで昇温して５７０℃で２時間保持する、という条件で焼成した。焼成後の成形体を４時間以上かけて冷却し、例１１に係る砥石試験片を５個作製した。

（２）例１２～例１６
それぞれ、砥材Ｄに代えて、砥粒Ｅ～砥粒Ｉをそれぞれ使用したこと以外は、例１１と同様にして例１２～例１６に係る砥石試験片を５個ずつ作製した。

４．砥石試験片の評価
例１１～例１６の砥石試験片（各５個ずつ）に対して、株式会社島津製作所製のＥＺ－ｔｅｓｔを用いて３点曲げ強度試験を行い、算術平均値を算出した。当該試験では、砥石試験片を固定する支持具の支点間距離Ｌを３０ｍｍに設定した。また、試験中の加圧速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎに設定した。結果を表２に示す。
３点曲げ弾性率は、次式：３点曲げ弾性率＝（Ｌ^３／４ｄｈ^３）×（ΔＦ／Δｓ）；から算出した。ここで、Ｌ：支点間距離（３０ｍｍ）、ｄ：砥石試験片の幅（６．５ｍｍ）、ｈ：砥石試験片の厚み（４ｍｍ）、ΔＦ：降伏荷重の２５％～５０％における試験片の曲げ荷重の変化量、Δｓ降伏荷重の２５％～５０％における試験片のたわみの変化量である。また、３点曲げ弾性率は、各例につき５個ずつ算出し、その算術平均値を求めた。結果を表２に示す。
なお、３点曲げ強度および３点曲げ弾性率はともに砥石試験片の強度を示す値であり、いずれか一方が向上している場合には、砥石試験片の強度が向上していると言える。

表２に示すように、例１１～例１４は、例１５と比較して、砥石試験片の３点曲げ強度および３点曲げ弾性率の少なくともいずれか一方が向上している。したがって、ガラス融剤の種類にかかわらず、砥粒の表面にガラス融剤が付着した砥材を砥石の材料として用いることにより、砥石の砥石強度を向上させることができることがわかる。

一方で、例１６は、砥石試験片の３点曲げ強度および３点曲げ弾性率のいずれもが例１５と比較して低下している。砥粒の単位表面積当たりの体積換算の付着量が、多すぎる場合には、砥石の強度を低下させることがわかる。したがって、砥粒の単位表面積当たりの体積換算のガラス融剤付着量は、０．２ｍｍ^３／ｍ^２以上５０ｍｍ^３／ｍ^２以下であることが好ましい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１２ 砥粒
１４ ガラス融剤
２０ ビトリファイドボンド
３０ 空隙
１００ 砥石

Claims (16)

1. ビトリファイド砥石の製造方法であって、
   砥粒表面にガラス融剤を付着させた砥材を用意する工程（Ａ）と、
   前記砥材とビトリファイドボンドとを含む混合物を焼成する工程（Ｂ）と、
   を含み、
   前記工程（Ｂ）は、前記ガラス融剤と前記ビトリファイドボンドとを反応させ、前記砥粒の表面近傍において前記ビトリファイドボンドの溶融または軟化を促進させることを特徴とする、ビトリファイド砥石の製造方法。
2. 前記工程（Ｂ）では、前記工程（Ａ）で用意した前記砥材に含まれる前記ガラス融剤がその用意した組成および形状のまま残らないような焼成条件で実施する、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記工程（Ａ）において、前記砥粒と、前記ガラス融剤または前記ガラス融剤を含む材料と、を混合する混合処理を含む、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記工程（Ａ）において、前記砥粒表面に前記ガラス融剤が付着した砥材を焼成する焼成処理を含む、請求項１または２に記載の製造方法。
5. 前記工程（Ａ）の前記焼成処理では１５０℃以上１０００℃以下の温度で焼成を実施する、請求項４に記載の製造方法。
6. 前記工程（Ｂ）では３００℃以上１０００℃以下の温度で焼成を実施する、請求項１または２に記載の製造方法。
7. 前記工程（Ｂ）において、前記ビトリファイドボンドの重量Ｘに対する前記ガラス融剤の重量Ｙの比（Ｙ／Ｘ）が０．１以下である、請求項１または２に記載の製造方法。
8. ビトリファイド砥石の製造に用いられる砥材であって、
   砥粒と、
   前記砥粒の表面に付着したガラス融剤と、
   を含み、
   前記砥粒の単位表面積当たりの体積換算の前記ガラス融剤付着量が、０．２ｍｍ^３／ｍ^２以上５０ｍｍ^３／ｍ^２以下である、砥材。
9. 前記ガラス融剤が、ホウ素、鉛、フッ素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種を含む化合物である、請求項８に記載の砥材。
10. 前記砥粒は、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素のうちいずれかである、請求項８または９に記載の砥材。
11. 前記ガラス融剤は、前記砥粒の表面に部分的に付着している、請求項８または９に記載の砥材。
12. 前記砥粒のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）に対する表面に前記ガラス融剤が付着した砥粒のＢＥＴ比表面積Ｂ（ｍ^２／ｇ）の比（Ｂ／Ａ）が、１．３以下である、請求項８または９に記載の砥材。
13. 前記ガラス融剤の含有量は、砥材全体を１００ｗｔ％としたときに、１０ｗｔ％以下である、請求項８または９に記載の砥材。
14. 前記砥粒の単位面積当たりのガラス融剤付着量（ｍｇ／ｍ^２）が、０．０２ｍｇ／ｍ^２以上５０ｍｇ／ｍ^２以下である、請求項８または９に記載の砥材。
15. 複数の砥粒と、前記複数の砥粒を相互に結合するビトリファイドボンドと、を含むビトリファイド砥石であって、
    前記砥粒と前記ビトリファイドボンドとが接する位置Ｐ１におけるガラス融剤成分の濃度は、前記砥粒と前記ビトリファイドボンドとが接しない位置Ｐ２におけるガラス融剤成分の濃度よりも高く、
    ここで、前記ガラス融剤成分は、ホウ素、鉛、フッ素、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素のうち、少なくともいずれか一種である、ビトリファイド砥石。
16. 前記砥粒と前記ビトリファイドボンドとが接する位置Ｐ１における前記ビトリファイドボンドの軟化点は、前記砥粒と前記ビトリファイドボンドとが接しない位置Ｐ２における前記ビトリファイドボンドの軟化点よりも低い、請求項１５に記載のビトリファイド砥石。

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