JP2829522B2 - 被覆ダイヤモンド砥粒およびその製法 - Google Patents
被覆ダイヤモンド砥粒およびその製法Info
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- JP2829522B2 JP2829522B2 JP5107689A JP5107689A JP2829522B2 JP 2829522 B2 JP2829522 B2 JP 2829522B2 JP 5107689 A JP5107689 A JP 5107689A JP 5107689 A JP5107689 A JP 5107689A JP 2829522 B2 JP2829522 B2 JP 2829522B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種の結合材を用いて砥粒を固定した研削工
具に用い得る、ダイヤモンド砥粒およびその製造方法に
関する。
具に用い得る、ダイヤモンド砥粒およびその製造方法に
関する。
〔従来の技術〕 ダイヤモンド砥粒を含有する研削工具は、各種の難削
材の加工に広く用いられている。この砥粒を含むダイヤ
モンド工具は、砥粒の結合材の種類によって、メタルボ
ンド工具、ビトリファイドボンド工具、レシンボンド工
具に分類されており、それぞれ結合材としてCu系、Co系
などの金属や合金、各種のセラミックス、ベークライト
やポリイミドなどの樹脂が用いられている。これらの工
具中においてダイヤモンド砥粒と結合材との間には、本
質的な化学結合はなく、砥粒は単に結合材中に埋め込ま
れた状態で存在するに過ぎない。従って砥粒は十分に使
い切らないうちに脱落することとなり、工具として十分
な寿命を発揮していない。
材の加工に広く用いられている。この砥粒を含むダイヤ
モンド工具は、砥粒の結合材の種類によって、メタルボ
ンド工具、ビトリファイドボンド工具、レシンボンド工
具に分類されており、それぞれ結合材としてCu系、Co系
などの金属や合金、各種のセラミックス、ベークライト
やポリイミドなどの樹脂が用いられている。これらの工
具中においてダイヤモンド砥粒と結合材との間には、本
質的な化学結合はなく、砥粒は単に結合材中に埋め込ま
れた状態で存在するに過ぎない。従って砥粒は十分に使
い切らないうちに脱落することとなり、工具として十分
な寿命を発揮していない。
この対策として、レジンボンド用の砥粒については、
Niなどの被覆を施し、結合材への保持面積を大きくする
と同時に、砥粒にクラックが生じても直ちに脱落するの
を防ぐ措置が採られている（特公昭５−22477、49−136
66公報）。
Niなどの被覆を施し、結合材への保持面積を大きくする
と同時に、砥粒にクラックが生じても直ちに脱落するの
を防ぐ措置が採られている（特公昭５−22477、49−136
66公報）。
またメタルボンド用の砥粒については、例えば特公昭
52−14874公報に記載されたダイヤモンド粒子において
は、Niその他Tiと相溶性の外側金属層とダイヤモンド粒
子との間に金属Tiの中間薄膜層を施すことによって、金
属被覆層の付着性を改良し、被覆層からの早期脱落を防
ぐことを目指している。この場合、ダイヤモンドとTiと
の界面での化学的結合は意図されていない。
52−14874公報に記載されたダイヤモンド粒子において
は、Niその他Tiと相溶性の外側金属層とダイヤモンド粒
子との間に金属Tiの中間薄膜層を施すことによって、金
属被覆層の付着性を改良し、被覆層からの早期脱落を防
ぐことを目指している。この場合、ダイヤモンドとTiと
の界面での化学的結合は意図されていない。
前者の砥粒では金属の殻でダイヤモンドの表面を覆っ
ているだけで、両者の間には化学的な結合は全く無いと
いってよく、後者の場合は薄膜形成が蒸着などの操作で
行われるので、十分な膜厚さとするのには操作上の制約
があり、従っ境界部において十分な結合を得るには至っ
ていない。さらにいずれの場合も、被覆形成にはかなり
の時間を要し、生産性が低い欠点がある。
ているだけで、両者の間には化学的な結合は全く無いと
いってよく、後者の場合は薄膜形成が蒸着などの操作で
行われるので、十分な膜厚さとするのには操作上の制約
があり、従っ境界部において十分な結合を得るには至っ
ていない。さらにいずれの場合も、被覆形成にはかなり
の時間を要し、生産性が低い欠点がある。
本発明は、従来の技術に付随する上記問題を考慮し、
十分な厚さの炭化物層を高能率で実施できる技術を提供
するものである。
十分な厚さの炭化物層を高能率で実施できる技術を提供
するものである。
即ち本発明においては、ダイヤモンド粒子に被覆を施
すに際し、まず、安定な炭化物を形成するSi、Ti、Zr、
Ｖ、Cr、Mo、Ｗから選ばれる金属と、Al、Cu、Agから選
ばれる低融点金属との組み合わせによる混合物または合
金を、ダイヤモンド砥粒または砥粒の集合体に接して配
置し、次いで融液を生じるまで加熱する。生じた溶融合
金をダイヤモンド表面と密に接触せしめ、砥粒又は砥粒
集合体に金属層を被覆する。この際同時に、あるいは更
に昇温加熱することによって、ダイヤモンド・金属境界
部において、金属層の一部を炭化物に転換する。この中
間層を介して金属層がダイヤモンド基体と強固に固着さ
れる。
すに際し、まず、安定な炭化物を形成するSi、Ti、Zr、
Ｖ、Cr、Mo、Ｗから選ばれる金属と、Al、Cu、Agから選
ばれる低融点金属との組み合わせによる混合物または合
金を、ダイヤモンド砥粒または砥粒の集合体に接して配
置し、次いで融液を生じるまで加熱する。生じた溶融合
金をダイヤモンド表面と密に接触せしめ、砥粒又は砥粒
集合体に金属層を被覆する。この際同時に、あるいは更
に昇温加熱することによって、ダイヤモンド・金属境界
部において、金属層の一部を炭化物に転換する。この中
間層を介して金属層がダイヤモンド基体と強固に固着さ
れる。
被覆金属はさらに後工程として、加熱状態で固体炭素
または炭素含有ガスと接触させることにより表面を炭化
物としたり、加熱状態で窒素または酸素ガスと接触させ
ることにより、外表面に窒化物または酸化物の層を形成
させる。あるいは炭素と窒素とを合む混合ガスを用いて
炭窒化物とすることもできる。加熱温度は600℃以上が
よく、800℃以上が好ましい。炭化物はFe族金属への濡
れ性がよく、窒化物はシリカ、アルミナ、カルシアなど
の酸化物とのなじみがよいので、これらの化合物の表面
層はメタルボンド系や、ビトリファイド系の結合材と固
溶体をつくるのに役立つ。
または炭素含有ガスと接触させることにより表面を炭化
物としたり、加熱状態で窒素または酸素ガスと接触させ
ることにより、外表面に窒化物または酸化物の層を形成
させる。あるいは炭素と窒素とを合む混合ガスを用いて
炭窒化物とすることもできる。加熱温度は600℃以上が
よく、800℃以上が好ましい。炭化物はFe族金属への濡
れ性がよく、窒化物はシリカ、アルミナ、カルシアなど
の酸化物とのなじみがよいので、これらの化合物の表面
層はメタルボンド系や、ビトリファイド系の結合材と固
溶体をつくるのに役立つ。
上記本発明において、炭化物形成金属の量は、微量で
もそれなりの効果を示すが、特にダイヤモンドに対して
５％（重量）以上で顕著な効果が得られる。
もそれなりの効果を示すが、特にダイヤモンドに対して
５％（重量）以上で顕著な効果が得られる。
ダイヤモンドに金属を被覆するには、各成分金属の粉
末とダイヤモンド粒子とを、所定の割合に混合して反応
容器（るつぼ）に充填する方法、混合粉末の代わりに合
金粉末とダイヤモンドとを混合する方法、あるいは、ダ
イヤモンド粉末を充填した容器の上部に、金属粉または
金属の塊を配置して、真空または不活性ガス雰囲気中で
加熱する方法を用いる。加熱温度は1100℃以下が好まし
いが、短時間であれば1250℃まで許容される。
末とダイヤモンド粒子とを、所定の割合に混合して反応
容器（るつぼ）に充填する方法、混合粉末の代わりに合
金粉末とダイヤモンドとを混合する方法、あるいは、ダ
イヤモンド粉末を充填した容器の上部に、金属粉または
金属の塊を配置して、真空または不活性ガス雰囲気中で
加熱する方法を用いる。加熱温度は1100℃以下が好まし
いが、短時間であれば1250℃まで許容される。
被覆金属の表面に上記化合物を形成させる操作は、金
属被覆工程の終わった砥粒の塊をほぐして粉粒体として
から実施してもよいが、ガスと接触させる場合には、砥
粒の塊のままで実施してもよい。この場合には化合物の
形成によって、塊の解砕が容易となり、解砕時にダイヤ
モンド自体が破壊される率が減るという利点がある。
属被覆工程の終わった砥粒の塊をほぐして粉粒体として
から実施してもよいが、ガスと接触させる場合には、砥
粒の塊のままで実施してもよい。この場合には化合物の
形成によって、塊の解砕が容易となり、解砕時にダイヤ
モンド自体が破壊される率が減るという利点がある。
いずれの操作も密閉炉を用いての大量処理が可能であ
り、実質的な反応時間は10分以内で足りるので、従来の
被覆形成方法に比べて生産性が飛躍的に向上する。
り、実質的な反応時間は10分以内で足りるので、従来の
被覆形成方法に比べて生産性が飛躍的に向上する。
1.60/80メッシュのメタルボンド用ダイヤモンド砥粒2kg
と、300メッシュのTi−Cu合金（28％Ti−72％Cu）粉末1
kgとを混合して黒鉛製のるつぼに充填した。これを10To
rrの減圧下で1100℃に５分間加熱した。生成物は30wt％
の金属で被覆されたダイヤモンドの凝集体となってお
り、ダイヤモンドの表面の全てがTiで覆われていた。ま
たEPMAによって、ダイヤモンドと被覆層との境界部には
厚さが１〜２μｍのTiCの存在が認められた。得られた
凝集体の一部を軽く砕いた後、ふるい分けによって微細
な金属片を除き、ふるい上の砥粒をブロンズ粉末と混合
し、1Al型研削砥石（150D×3T×2.5X、集中度25）を製
作した。比較のために金属被覆を施さない同品種、同サ
イズのダイヤモンド砥粒を用いた砥石も作製した。
と、300メッシュのTi−Cu合金（28％Ti−72％Cu）粉末1
kgとを混合して黒鉛製のるつぼに充填した。これを10To
rrの減圧下で1100℃に５分間加熱した。生成物は30wt％
の金属で被覆されたダイヤモンドの凝集体となってお
り、ダイヤモンドの表面の全てがTiで覆われていた。ま
たEPMAによって、ダイヤモンドと被覆層との境界部には
厚さが１〜２μｍのTiCの存在が認められた。得られた
凝集体の一部を軽く砕いた後、ふるい分けによって微細
な金属片を除き、ふるい上の砥粒をブロンズ粉末と混合
し、1Al型研削砥石（150D×3T×2.5X、集中度25）を製
作した。比較のために金属被覆を施さない同品種、同サ
イズのダイヤモンド砥粒を用いた砥石も作製した。
両方の砥石について、周速1500m/分、テーブル速度15
m/分、クロス送り2mm/パス、切込み0.2mmの諸条件で花
崗岩の研削を行ったところ、研削比は共に約8000であっ
て差異は認められなかったが、本発明の金属被覆を施し
た砥粒を用いた砥石については、寿命が比較品に比べて
35％向上した。
m/分、クロス送り2mm/パス、切込み0.2mmの諸条件で花
崗岩の研削を行ったところ、研削比は共に約8000であっ
て差異は認められなかったが、本発明の金属被覆を施し
た砥粒を用いた砥石については、寿命が比較品に比べて
35％向上した。
なお同時に作製した試験片のEPMAにより、上記の被覆
砥粒の表層部にTi濃度の高い領域が認められた。また砥
粒に接したボンド中にはTiとCuとが共存しており、被覆
層とボンド材との間で合金の形成が認められた。
砥粒の表層部にTi濃度の高い領域が認められた。また砥
粒に接したボンド中にはTiとCuとが共存しており、被覆
層とボンド材との間で合金の形成が認められた。
2.120/140メッシュのレジンボンド用ダイヤモンド砥粒
に、上記と同じ方法を用いて30wt％のTi−Cu合金の被覆
を施した。比較用として同じ砥粒に化学メッキによって
55wt％のNiを被覆した砥粒も作製した。それぞれの砥粒
について1Al型砥石（150D×5.5T×2.5X、集中度75）を
作製し、周速1500m/分、テーブル速度15m/分、クロス送
り1.5mm/パス、切り込み0.05mmの諸条件でＫ−10種超硬
合金の研削を行った。本発明品の砥粒を用いた砥石の場
合の研削比は85で、比較品の場合は75であった。一方砥
石の寿命は28％向上した。
に、上記と同じ方法を用いて30wt％のTi−Cu合金の被覆
を施した。比較用として同じ砥粒に化学メッキによって
55wt％のNiを被覆した砥粒も作製した。それぞれの砥粒
について1Al型砥石（150D×5.5T×2.5X、集中度75）を
作製し、周速1500m/分、テーブル速度15m/分、クロス送
り1.5mm/パス、切り込み0.05mmの諸条件でＫ−10種超硬
合金の研削を行った。本発明品の砥粒を用いた砥石の場
合の研削比は85で、比較品の場合は75であった。一方砥
石の寿命は28％向上した。
3.実施例１で得らえた凝集体の別の一部を黒鉛るつぼに
入れ、窒素雰囲気中で800℃に加熱して表面にTiN層を形
成した。成形品を用いてはコバルトボンドのチップを作
製した。このチップを直径350mmのセグメント型ブレー
ドに装着し、コンクリートブロックの切断に用いた。な
お切断条件は、周速度1100mm/分、切断速度0.4m/分、切
り込み30mmとした。この結果被覆を施さない砥粒を用い
た場合に比べて、切断比で85％、ブレード寿命で40％の
向上が得られた。
入れ、窒素雰囲気中で800℃に加熱して表面にTiN層を形
成した。成形品を用いてはコバルトボンドのチップを作
製した。このチップを直径350mmのセグメント型ブレー
ドに装着し、コンクリートブロックの切断に用いた。な
お切断条件は、周速度1100mm/分、切断速度0.4m/分、切
り込み30mmとした。この結果被覆を施さない砥粒を用い
た場合に比べて、切断比で85％、ブレード寿命で40％の
向上が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09K 3/14 B24D 3/00
Claims (4)
- 【請求項１】被覆層で覆われたダイヤモンド砥粒であっ
て、被覆層とダイヤモンドとの接触面には金属炭化物が
依存し、外表面は該金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、
または酸化物であることを特徴とする被覆ダイヤモンド
砥粒。 - 【請求項２】Si、Ti、Zr、Ｖ、Cr、Mo、Ｗから選ばれる
炭化物形成金属と、Al、Cu、Agから選ばれる低融点金属
との組み合わせによる混合物または合金を、ダイヤモン
ド砥粒または砥粒の集合体に接して配置し、この混合物
または合金を加熱して溶融し、生じた溶融合金の層をダ
イヤモンドの表面に形成すると同時に、またはさらに昇
温することによって、ダイヤモンドと金属層との境界部
に金属炭素物を形成させることを特徴とする被覆ダイヤ
モンド砥粒の製法。 - 【請求項３】上記炭化物形成金属の量が、ダイヤモンド
に対して５％（重量）以上である、請求項２に記載の被
覆ダイヤモンド砥粒の製法。 - 【請求項４】上記方法で得られた砥粒を、炭素含有ガ
ス、固体状炭素、窒素含有ガス、酸素含有ガスまたはこ
れらの混合物中で600℃以上に加熱し、外表面を炭化
物、窒化物、炭窒化物、または炭化物とする、請求項２
または３のいずれかに記載の被覆ダイヤモンド砥粒の製
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5107689A JP2829522B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 被覆ダイヤモンド砥粒およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5107689A JP2829522B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 被覆ダイヤモンド砥粒およびその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02229878A JPH02229878A (ja) | 1990-09-12 |
| JP2829522B2 true JP2829522B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=12876719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5107689A Expired - Lifetime JP2829522B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 被覆ダイヤモンド砥粒およびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829522B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5551959A (en) * | 1994-08-24 | 1996-09-03 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive article having a diamond-like coating layer and method for making same |
| JP3119098B2 (ja) * | 1994-10-17 | 2000-12-18 | 株式会社ティ・ケー・エックス | ダイヤモンド砥粒、砥石及びそれらの製造方法 |
| JP3814311B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2006-08-30 | 豊田バンモップス株式会社 | 複合砥粒の製造方法 |
| JPH09103965A (ja) * | 1995-10-09 | 1997-04-22 | Alps Electric Co Ltd | 多孔質超砥粒砥石とその製造方法 |
| ES2197300T3 (es) * | 1996-01-26 | 2004-01-01 | General Electric Company | Abrasivos revestidos para herramientas abrasivas. |
| US6915796B2 (en) * | 2002-09-24 | 2005-07-12 | Chien-Min Sung | Superabrasive wire saw and associated methods of manufacture |
| US7261752B2 (en) * | 2002-09-24 | 2007-08-28 | Chien-Min Sung | Molten braze-coated superabrasive particles and associated methods |
| JP2003181765A (ja) * | 2002-12-24 | 2003-07-02 | Alps Electric Co Ltd | 多孔質超砥粒砥石とその製造方法 |
| JP2007054905A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Noritake Super Abrasive:Kk | ビトリファイドダイヤモンドホイール |
| JP5458459B2 (ja) * | 2008-07-02 | 2014-04-02 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 超砥粒砥石、砥粒コート剤、ビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法、および、砥粒コート剤の製造方法 |
| CN103468212B (zh) * | 2013-09-27 | 2014-08-06 | 湖南大学 | 一种采用溶胶凝胶法在金刚石表面镀覆ZrO2/Fe2O3复合薄膜的工艺 |
| US20180009716A1 (en) * | 2015-01-28 | 2018-01-11 | Diamond Innovations, Inc. | Friable ceramic-bonded diamond composite particles and methods to produce same |
| JP6578525B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2019-09-25 | 株式会社クリスタル光学 | 砥粒 |
| JP6968346B2 (ja) * | 2017-08-01 | 2021-11-17 | 福井県 | 工具用ダイヤモンド粒及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP5107689A patent/JP2829522B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02229878A (ja) | 1990-09-12 |
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