JP2923047B2 - 多重金属被覆超研摩グリット及びその製造方法 - Google Patents

多重金属被覆超研摩グリット及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、研摩あるいは切削工具における改良保持の
ために多重金属被覆した超研摩グリット及びその製造方
法に関する。
従来技術 ダイアモンド及び立方窒化ホウ素（CBN）から成る超
研摩グリットは、のこ引き，穴あけ，目直し，切削等の
用途に、広く使用されている。一般に、グリットはニッ
ケル，銅，鉄，コバルト又はスズ、あるいはそれらの合
金のマトリックスに機械的な結合によって保持され、そ
のマトリックスは、工具本体に接続されている。マトリ
ックスは、フェノールホルムアルデヒド等の樹脂も含む
ことができる。
機械的な結合では、マトリックスがグリットを取り囲
んで、適所にそれらを保持する。機械的結合は簡単で実
用的であるが、比較的弱く、周囲のマトリックスが使用
中に摩損してしまうため、グリットははやく失われてし
まう。グリットの露出をマトリックスによって制限する
ことでグリットの保持率を高めることができるが、これ
は切削率を低下させる。一般的なのこ刃に使用する場
合、ダイアモンドグリットの平均露出は総グリット高の
20％未満である。支持マトリックスが摩耗してグリット
の1/3以上が露出するようになると、グリット損失は重
大な問題になり得る。最初のダイアモンドグリットの2/
3までが早々と失われると、こうした切削工具の平均寿
命は低下する。
グリットの保持率を高めるため、ダイアモンド粒子を
炭化物形成遷移金属で被覆することが試みられている。
例えば、ファーカス（Farkas）の米国特許第3,650,714
号には、金属気相析出によって、一般にダイアモンドの
５体積％までの薄いチタン、又はジルコニウム層でダイ
アモンド粒子を被覆する方法が開示されている。被膜の
内側表面は、ダイアモンドと共に炭化物を形成する。そ
の際内側層を酸化から守るために、ニッケル又は銅等の
酸化しにくい金属の第２層を塗布してもよい。チタンで
被覆されたダイアモンド粒子は、ディベアーズ社及びジ
ェネラルエレクトリック社から市販されている。
チタン又はクロム等の内層とニッケル等の外層を有す
る２層被覆ダイアモンドの引張試験からは、内側及び外
側の金属層間の界面でひび割れが生ずることがわかって
いる。このことは、ニッケルがその下にある炭化物を合
金化していない、又それと十分に結合していないこと、
そして、ファーカスの２層被覆グリットが、全体として
グリット保持率を十分に改善していないことを示唆して
いる。又、ニッケルコーディング工程中の内側のチタン
又はクロム層の酸化によって、結合が弱まることもあ
る。
米国特許第4,339,167号では、ピップキン（Pipkin）
が、金属蒸着によるチタン，マンガン，クロム，バナジ
ウム，タングステン，モリブデン又はニオブを有する金
属被覆ダイアモンド又はCBN粒子を開示している。しか
し、ピップキンが選択した炭化物形成体は、多くの高応
力使用のためにグリット保持率を向上させるほど、十分
にはダイアモンド結晶に強く結合しておらず、すなわち
酸化を受けやすいことが判明している。上記のように、
酸化から内層を守るために使用される外側金属層は、内
層に十分結合していない。
トムリソン（Tomlison）による米国特許第4,378,975
号には、粒子の10体積％までの薄い第１金属コーティン
グ及び粒子半径の１乃至２倍の耐摩耗性第２コーティン
グが記載されている。内側コーティングは好適にはクロ
ムであり、外側コーティングは、ニッケル−鉄ベース合
金，金層結合炭化物又はホウ化物あるいは炭化ケイ素で
ある。金属結合炭化物は、一般には金属又は合金と炭化
物の混合物である。詳述しないが、金属結合炭化物は金
属結合炭化物の金属と第１層間の冶金結合によって第１
金属層に結合し得る。炭化物自身と第１層との間には本
質的に直接的な化学結合はない。
米国特許第3,929,432号で、カベネイ（Caveney）は、
熱処理の期間を制御して、ニッケル又はその他の合金化
金属の外層を有する２重被覆ダイアモンド粒子における
内側チタン層とダイアモンドとの結合を高めている。こ
の特許は、チタンと外側の合金化金属コーティングとの
結合が弱いという問題には触れていない。
金属コーティングは、超研摩粒子を断熱し熱的劣化を
減少させるため、又グリットのマトリックスへの結合を
高めるために、樹脂マトリックスにも使用されている。
ニッケル被覆グリットは、マトリックスとの密着性が改
善されているため未被覆グリットよりも改善された樹脂
マトリックスでの保持率を有する。しかしそれでもグリ
ットとニッケルとの結合が弱く、グリット損失を招いて
しまう。
発明の要約 強炭化物形成体の第１金属コーティングに耐酸化性炭
化物形成体の金属コーティングを施すと、金属層間によ
り強い結合が生じ、マトリックスのグリット保持率が向
上することがわかった。
従って、本発明の被覆超研摩グリットはダイアモンド
に化学結合した第１金属炭化物被覆層を有するダイアモ
ンド粒子から成る。この金属は、強酸化物形成体、好適
にはクロム又はそれ程好適ではないが、チタン又はジル
コニウムである。金属炭化物の第２金属層は第１金属炭
化物層に化学結合しており、耐酸化性炭化物形成体、好
適にはダングステン又はタンタルから形成される。第１
金属層の好適な厚さは0.05乃至５ミクロンである。第２
金属層の好適な厚さ範囲は５乃至15ミクロンである。
マトリックスとの結合をさらに向上させるために、第
２層及びマトリックスと結合する金属の第３金属コーテ
ィングを任意に加えてもよい。ニッケル，コバルト，鉄
又はこれらの金属の合金が使用でき、厚さは１乃至100
ミクロンである。
本発明による金属被覆グリットの製造方法は、例えば
金属蒸着によって第１金属コーティングを施す工程と、
例えば化学蒸着により第２金属コーティングを施す工程
と、任意に無電解又は電界めっきにより第３コーティン
グを施す工程とから成る。
ニッケル，銅，コバルト又はそれらの合金等の金属又
は樹脂のマトリックスに化学結合した多層金属被覆ダイ
アモンド又はCBNグリットから成る超研摩工具マトリッ
クスも開示されている。
付加的実施態様では、超研摩グリットはCBNに化学結
合した第１金属窒化物及び／又はホウ化物層を有する立
方窒化ホウ素（CBN）から成ってもよい。金属は好適に
はチタン又はジルコニウムである。耐酸化性窒化物及び
／又はホウ化物形成体、好適にはタンタルの第２金属コ
ーティング層は、第１層に化学結合している。ニッケ
ル，コバルト，鉄又はそれらの合金の第３金属層も塗布
することができる。
図の説明 第１図は、具体的な異なる試料における本発明による
多層金属被覆グリットと未被覆グリットの摩耗試験の結
果の比較、第２図は具体的な異なる試料における被覆及
び未被覆グリットの切削速度の比較、第３図は、異なる
ダイアモンド濃度での未被覆及び被覆グリットの摩耗の
比較、及び第４図は、異なるダイアモンド濃度での未被
覆及び被覆グリットの切削速度の比較を示すものであ
る。
発明の説明 本発明の方法によると、一般には、0.5乃至3000ミク
ロンの均一な大きさのグリットを強炭化物形成体から成
る第１金属コーティング層で被覆する。ダイアモンドグ
リットは、例えばデビアーズ（DeBeers）社製のSDA100+
又はジェネラルエレクトリック（General Elecric）社
製のMBS760等の合成ダイアモンド結晶でもよいし、ある
いはデビアーズ社のEMBS等の天然ダイアモンド結晶であ
ってもよい。コーティング用のダイアモンドグリットを
調製するには、好適にはまずそれらを硝酸又は塩酸で洗
浄するかあるいは水素雰囲気下で加熱して表面の汚れを
取り除く。同様に本発明によると、立方窒化ホウ素（CB
N）を強窒化物及び／又はホウ化物形成体から成る第１
金属コーティング層で被覆することができる。
好適には第１金属コーティングは、当業界で周知の方
法で金属蒸着（MVD）により塗布する。一般に、塗布す
る金属粉とダイアモンドグリットの混合物を真空炉室の
るつぼ中で金属の蒸発に十分な温度まで加熱する。金属
蒸気はダイアモンドグリット表面に析出し、ダイアモン
ドと共に金属炭化物を形成する。グリットを振とうして
ふるい分け、互いに、又残りの金属から分離する。析出
は10-6torr以上の真空中で行うことが好ましい。例え
ば、アルゴン又は水素の非酸化雰囲気も用いることがで
きる。第１層の塗布に化学蒸着又は物理的蒸着が使用で
きるが、これらの方法は、はるかに高価で、工程のこの
段階には必要ない。
ダイアモンドグリットのコーティングでは、ダイアモ
ンドとの結合が強く、容易に塗布できることから、クロ
ム，チタン又はジルコニウムが、炭化物形成体として好
適である。これらの金属はダイアモンド粒子の炭素と化
学的に反応してクロムの場合は、ダイアモンドに結合し
た炭化クロム（Cr3C2）の炭化物層を形成する。析出
中、本質的には金属層全体が炭化物である。クロムは、
ダイアモンドと最も強く結合するために、最も好適な第
１層金属である。十分には理解されていないが、この結
合は、ダイアモンドの炭素と炭化物層との間の原子−原
子結合であると考えられる。CBNグリットのコーティン
グには、CBNとの結合が強いことからチタン又はジルコ
ニウムが窒化物／ホウ化物形成体として好適である。
第１層コーティングの厚さは、0.05乃至１ミクロンの
範囲が好適であるが、５ミクロンまでの厚さは許容でき
る。0.05乃至0.30ミクロンが最も好適である。金属／炭
化物層が薄すぎると、次の金属コーティングがダイアモ
ンドの表面に拡散してしまい、クロムを置換して第１層
金属よりも弱いダイアモンドとの結合を生じる場合があ
る。又、第１金属炭化物層が薄すぎると、第２層金属と
の結合に十分な炭化物が存在しないかもしれない。0.05
ミクロンが拡散しにくく、結合に適切な連続炭化クロミ
ウムコーティングを確実に行えるほぼ最小コーティング
厚であると判明した。５ミクロンより厚いコーティング
を作るには、金属蒸着中により高い温度とより長い処理
時間が必要であり、以下に述べる不必要な劣化やカーバ
イド化の原因になり得る。
名目直径500ミクロンのダイアモンドグリッドでは、7
20℃，10-7torrでクロムMVDを４乃至６時間行うと、少
くとも0.05ミクロンのクロミウムコーティングが得られ
るが、これは以下に述べるように好適な塗布条件であ
る。770℃で２時間のMVDでは、0.10乃至0.40ミクロンの
コーティングが得られる。820℃及び870℃で２時間行う
と、それぞれ0.30乃至0.50ミクロン及び0.50乃至0.80ミ
クロンのコーティングが得られる。第１ミクロンの厚さ
のコーティングを得るには、920℃で１時間のMVDで十分
である。
工程の温度は、白金及び13重量％ロジウムの白金／ロ
ジウム合金から成る熱電対によって決定した。熱電対を
校正するために、アルミニウムの融点を決定した。熱電
対は、アルミニウムの既知の融点660℃を超える30℃を
示した。そのため、熱電対によって得られた温度から30
℃を差引いて、本明細書中に挙げた実際の温度を得た。
析出が実際に起こる前に、真空炉室が脱ガスされ、そ
の間に真空ポンプがコーティング工程に干渉する水分又
はその他の残渣を引き出すと考えられる。そのため、よ
り高い温度では、ダイアモンドは析出が起きていないの
に劣化にさらされていることになる。脱ガスは670℃で
１時間で遂行できることがわかった。こうした脱ガス工
程の使用により、高温への露出を少なくすることがで
き、720℃を超える温度を使用する場合、本発明の方法
に好適である。本方法が、脱ガスを含む場合、次のよう
な代表的な温度及び期間で名目直径500ミクロンのダイ
アモンドグリット上に0.05乃至0.10ミクロンのコーティ
ング厚が形成された。720℃−６時間;770℃−１時間;82
0℃−30分;870℃−15分。この方法を用いると、析出を
高温でより短期間で行うことができ、ダイアモンドの劣
化を減少させることができる。
これらのコーティング温度及び期間は、名目直径300
乃至3000ミクロンのダイアモンドグリットに適用できる
と思われる。より小さなグリットには、より長いコーテ
ィング期間及び／又はより高い温度が必要である。
例えば、名目直径200ミクロンにダイアモンドグリッ
トに0.05乃至0.10ミクロンの厚さをコーティングするの
に、745℃で16時間かかった。コーティング工程の温度
及び期間を同様に増加させることにより、少くとも40ミ
クロンほどの名目直径の小さなグリットを調製すること
ができる。クロム原料の鉄汚染のレベルが約0.02重量％
以上であると、特定のクロム厚を塗布するのに必要なMV
D温度及び期間を増加させる必要があるかもしれないと
いうことがわかった。その他の汚染の存在も同様にコー
ティング工程の温度及び期間に影響を与えると考えられ
る。真空の代りにアルゴン又は水素などの非酸化雰囲気
を用いた場合も、より高い温度が必要となろう。
コーティング工程の温度は、切削工具の性能を害する
ダイアモンド結晶の劣化を引き起す可能性がある。こう
した劣化は合成ダイアモンド結晶と、その構造内に存在
しうる金属触媒との示差熱膨脹率からの熱応力によって
生じる場合がある。高温及び加熱期間による過剰のカー
バイド化も結晶を弱化させうる。こうした劣化の結果、
実際の使用中にグリットが過度に破壊され、摩耗が増加
して切削工具の切削速度が低下することになる。従っ
て、劣化や過剰のカーバイド化は最小限にしなければな
らない。
後に述べる引張試験及びもろさ試験では、クロムを約
720℃で塗布すると、本質的にダイアモンドの劣化が生
じないことが示されている。この温度ではクロムとダイ
アモンドとの最大結合は得られなかったが、改良グリッ
ト保持及び性能には十分な結合力であった。従って、72
0℃が好適な適用温度である。
様々な温度で被覆したグリットについて、引張試験を
行った。グリットには約10ミクロンのタングステンも以
下の方法で被覆した。本発明に従って調製したダイアモ
ンドグリットの単層を、青銅及び炭化タングステン粉末
の混合物を充填した二分割張力試料金形の間に入れた。
両金型を合わせ、被覆グリットが両金型に接合するよう
に温圧した。得られた張力試料がグリット層を横切って
破損するまでその両端に圧力を増加させながら加えた。
MVDを前述のように独立した脱ガス工程を行わずに遂行
した場合、析出温度が約770℃まで上昇するにつれ引張
強度は増加した。更に高い温度では、引張温度には低下
したが恐らくダイアモンドの劣化によるものであろう。
１時間の脱ガスを行って720℃で４乃至６時間クロムで
被覆したグリットの引張強度試験では、15乃至19ksi（1
ksiは１平方インチ当り1000ポンドに等しい）の結合強
度が示された。ほぼ同様の厚さが得られたその他のコー
ティング条件でも、匹敵する結合強度が得られると思わ
れる。
様々な温度で独立した脱ガス工程を行って、または行
わずに被覆したグリットについてもろさ試験を行った。
デビアーズ社製SDA100+等級、30/40メッシュの新たに入
れたダイアモンド結晶の試料を、720℃で６時間、770℃
及び820℃で２時間クロムで被覆した。次に、クロム被
覆グリット試料を以下の方法で10ミクロンのタングステ
ンで被覆した。被覆されたグリットをまず当量部のフッ
化水素酸及び硝酸の溶液に浸してタングステン／炭化タ
ングステンを溶解することによって“剥離”した。次
に、硫酸及びヨウ化カリウムの粒剤少量の溶液に浸して
炭化クロム層を溶解した。剥離したグリットをジェネラ
ルエレクトリック社から市販されているフライアテスタ
ーに入れ、グリットを振動させて劣化したダイアモンド
結晶を破壊した。50メッシュでふるって破損片を分離し
た後に残っているダイアモンドグリットの割合が“もろ
さ指数”になる。720℃で被覆した試料の指数は67.9,77
0℃で被覆したものでは62.4,820℃で被覆したものでは6
1.1であった。未被覆グリットについても試験を行った
が、指数はおよそ68.6であった。SDA100+等級ダイアモ
ンドのもろさ指数は、その仕様書によると66±３であ
る。未被覆グリットも720℃で被覆したグリットもこの
範囲に入っており、熱処理がほとんど又は全く劣化を引
き起こさなかったことがわかった。
高温を利用する際には好適な、670℃で１時間の脱ガ
スを含む方法で被覆したグリットについても、限られた
数のもろさ試験を行った。850℃で30分間クロムで被覆
したグリットのもろさ指数は63.8,900℃で15分間被覆し
たグリットの指数は64.0であった。値の範囲が広く結果
について高水準の統計的信頼を得るには試験が少なすぎ
たが、これらの試験は、高温への露出を減らすと劣化が
少なくなることを示唆している。
上記のように、720℃は、やや引張強さが低いにも拘
らず、好適な適用温度である。もっと高い温度を使用す
る場合には脱ガス工程が好適である。グリットが天然ダ
イアモンドである場合、あるいはデビアーズ社製のSDA1
00s又はジェネラルエレクトリック社製のMSDなどより高
い等級の合成ダイアモンドを使用する場合には、内部熱
応力が少なくなり770℃などの高温でも十分許容できる
であろう。720℃がなお好適な適用温度であるが、結合
強度を向上させるためにより高い温度を用いてもよい。
好適な第１層炭化物形成体及びその炭化物は酸化を受
けやすいため、第１金属コーティングとよく結合する耐
酸化性コーティングを塗布する。本発明によると、先行
技術とは対照的に、第２コーティングは第１金属炭化物
層に直接化学結合する耐酸化性炭化物形成体から成る。
金属マトリックスで使用する場合、第２層金属も一般に
は青銅，ニッケル，コバルト，銅，スズ又はそれらの合
金を含む工具のマトリックス物質と十分に結合するもの
でなければならない。タングステン及びタンタルは、耐
酸化性金属の中で炭素と最も協力な結合を生じるため、
上記の基準を満たす好適な金属である。両者とも第１コ
ーティング層の炭化クロムとよく結合する。タングステ
ン又はタンタルが、炭化クロム中のクロムと置き換って
炭化タングステン又は炭化タンタルを形成すると考えら
れる。更に、第１層は恐らくダイアモンド結晶と更にカ
ーバイド化することによって、第２層との反応後も本質
的に炭化クロムのまま残ると考えられる。モリブデンも
使用できるが、容易に水和して内層との結合を弱めるた
め、あまり好ましくない。
CBNと同様に、チタンやジルコニウムも酸化を受けや
すい。そのため、耐酸化ホウ化物及び／又は窒化物形成
体を第１層に塗布してそれと結合させる。タンタルが好
適である。
第２層を塗布するには、化学蒸着又は物理蒸着を使用
することができる。金属蒸着はその工程に必要な高温に
よりダイアモンドが劣化するため、タングステンやタン
タルの塗布には好ましくない。
第２層の最も好適な塗布方法は化学蒸着（CVD）であ
り、これは金属化合物（４フッ化タングステン等）を解
離して金属蒸気を生成し、次いでその金属をグリット上
に析出させるものである。例えばワイルダー（Wilder）
の米国特許第3,757,878号を参照のこと。CVDは、多数の
グリットの均一な被覆を容易に行うことができ、タング
ステンやタンタルの析出に使用できる温度が比較的低い
ため好適である。本発明の方法では、CVDでは一般に減
圧雰囲気中700℃,7torrで15乃至90分間行われる。実施
例１を参照のこと。
第２層金属は、第１層中に炭化クロムの量が少いた
め、完全にカーバイド化しないことが好ましい。この
時、拡散及びマトリックス物質との固溶体の形成によっ
て、第２層の外側部分に残っているタングステン又はタ
ンタルとマトリックスの間に強い結合が生じる。マトリ
ックス及び第２層金属によっては、マトリックスとの金
属間結合もありうる。第２層の外側部分が一部又は完全
にカーバイド化されている場合、これらの炭化物はニッ
ケルなどのマトリックスの代表的成分によって容易に湿
気を帯びるため、マトリックスとなお適切に結合するで
あろう。
第２金属層は好適には５乃至30ミクロンの厚さであ
り、15ミクロンまでのコーティングがより好適である。
塗布方法及び条件によっては、一部シンナーコーティン
グを行ってもよい。例えばCVDでは一般に、液体金属に
浸透するやや円柱状のタングステンコーティングとな
る。そのため、コーティングは内部金属層を酸化から守
り、内部金属層と接触してそれと不完全に結合するマト
リックス中の次の金属コーティング又は金属の拡散を防
ぐために十分な厚さを有していなければならない。従っ
て、少なくとも５ミクロンが好ましい。しかし批判の少
ない塗布を行うにはシンナーコーティングを３ミクロン
又は１ミクロンでも行えば十分である。タングステンの
塗布に物理蒸着を使用する場合、タングステン層は一般
にはあまり多孔質にならない。そのため拡散や酸化を防
ぐには、前記ものよりシンナーコーティングの方が適当
となる。改良CD法でも、孔の少ないコーティングとなる
場合がある。15ミクロンより厚いコーティングはシンナ
ーコーティングをこえる利点を示さず、30ミクロンより
厚いコーティングでは不必要に生産コストが上昇してし
まう。
CVD処理は、工程の温度が比較的低いため恐らく第２
層に適切なカーバイド化を引き起こさないであろう。そ
のため本発明の方法において第２層のカーバイド化を増
加させ、第１及び第２金属層間の結合強度を高めるため
に好適な付加工程は熱処理である。熱処理は、720℃か
らクロム析出温度までの温度で、黒鉛容器の減圧雰囲気
中又は真空中で１分乃至１時間行えば十分である。劣化
を更に最小とするためには、析出温度より低い温度が好
適である。また、この付加熱処理は恐らく第２層金属で
置換されたクロムのカーバイド化を助けることによっ
て、第１層のダイアモンドとの結合の強度を高めている
ようである。
マトリックスとの結合を向上させるために当業界で周
知の方法で電界又は無電界めっきにより、第３の金属コ
ーティング層を任意に塗布することができる。金属マト
リックスでの使用には、マトリックス及び第２金属層と
の相容性を有するものであればどんな耐酸化金属でも使
用できる。ニッケル，コバルト及び鉄、又はこれら金属
の合金が好適である。好適な第２層金属とよく結合する
上、一般的なマトリックス物質ともよく結合することか
らニッケルが最も好適である。コバルト及び鉄は両者共
タングステン及びタンタルを湿らせ、それらのマトリッ
クスとの結合性を向上させる。以下に述べるように樹脂
マトリックスを使用する場合、断熱及び密着性改善のた
めには第３コーティング層の使用が好適である。ニッケ
ルも樹脂マトリックスでの第３層コーティングとして好
適である。
金属マトリックスでの使用のために被覆したグリット
は0.5乃至100ミクロンの第３層コーティングを有するこ
とができるが、20ミクロン未満のコーティングが好適で
ある。コーティングが薄すぎると所望の結合改善が得ら
れない。又、コーティングが厚すぎると、マトリックス
の組成が変化してその性状に影響を及ぼす。樹脂マトリ
ックスにおいて、密着性の改善のために適切に断熱及び
表面接触を行わせるには、第３層コーティングは被覆グ
リットの直径の約1/3が好適である。
又、本発明によると超研摩切削工具要素は、マトリッ
クスとマトリックスに化学結合した多層金属被覆グリッ
トから成る。多層金属被覆グリットは上述したものであ
る。マトリックスは、金属，金属合金又は樹脂であって
もよい。金属又は金属合金マトリックス切削要素を例え
ばこの刃セグメントとして、あるいはドリルビットで使
用できる。金属合金は一般には、ニッケル，コバルト，
銅又はスズの合金から形成される。
樹脂マトリックスは、例えば炭化タングステンなどの
硬い物質を粉砕するための超研摩ホイールに使用でき
る。コストが低く熱的に安定であることからフェノール
ホルムアミドが好適な樹脂である。エポキシ樹脂やポリ
ウレタンの他に、デュポン社製の熱可塑性ポリイミドも
使用することができる。マトリックスには、炭化シリコ
ン、銅又は黒鉛などの充填剤も含まれる。充填剤は、マ
トリックスの強度，耐摩耗性及び熱伝導性などの物理特
性を強化するために用いるものである。充填剤の名目直
径は通常、被覆超研摩粒子の名目直径より小さい。この
ような切削工具要素は、一般には15乃至20体積％の被覆
ダイアモンド又はCBNグリット、20乃至40体積％の充填
剤と、残りは樹脂から成る。コーティングは粉砕工程の
間に生ずる高温からグリットを断熱し、それらの熱劣化
を減少させる。又、粒子の樹脂への密着性を向上させ
る。
本発明の方法に従って超研摩切削工具要素を製造する
には、本発明に従って被覆した所望の量のグリットをマ
トリックスの粉末と混合する。金属マトリックスでは、
粉末は例えば70％の青銅（85％銅/15％スズ）及び30％
のコバルトの混合物から形成されていてもよい。混合物
は黒鉛容器中、790℃,5000psiで３分間温圧する。本発
明に従った超研摩切削工具は、上述のように支持体に接
着した超研摩切削要素から成る。
フェノールホルムアミドの樹脂マトリックスでは、樹
脂を粉砕して微粉末にし、充填剤及び被覆超研摩粒子と
混合する。混合物を硬化鋼型に入れて、約160℃の温度
で油圧プレスのプラテンの間に置く。型を2.45cm2（１
平方インチ）当り２乃至５トンの圧力下で約30分間閉鎖
する。熱可塑性ポリイミドを使用する場合、プレスの温
度は400乃至450℃にすべきである。
本発明に従って製造した２重又は３重被覆超研摩グリ
ットを引張強さ試験にかけたところ、金属コーティング
とダイアモンド，各コーティング自身，及びグリットと
マトリックスの間の結合は匹敵しうる先行技術のグリッ
トにおけるそれらの結合よりも強いことが示された。未
被覆ダイアモンドは、後述の実施例での引張強度試験に
かけたところ結合強度はゼロであった。タングステンで
直接被覆したダイアモンドは、約10乃至13ksiで、ダイ
アモンドとタングステンの界面で破砕した。クロム及び
ニッケルで被覆したダイアモンドは、やや高い引張強度
を有していたが、ダイアモンドを破壊することなくマト
リックスから抜き出され、かかる被覆グリットはグリッ
ト保持率が低いことが示された。かかるグリットは、通
常クロム及びニッケル層の間で分離した。内側クロム層
と外側タングステン層を有する本発明に従った被覆グリ
ットは、15乃至25ksiの応力下でクロム析出の温度によ
って、ほとんどのダイアモンド結晶を横切って破砕し
た。第３のニッケルコーティングを使用した結果更に高
い引張強さが得られた。ダイアモンド破砕の程度から金
属とダイアモンド間，金属相互間及び被覆グリットとマ
トリックス間の結合が少くともダイアモンド自身と同程
度に強いことがわかる。
実施例１ デビアーズ社のSDA100+,30/40メッシュダイアモンド
グリット10gをフッ化水素酸及び硝酸の酸溶液に約１分
間浸すことによって清浄化した。次に、それらを脱イオ
ン化水で15分間すすぎ、希釈NaOH溶液で２分間洗浄した
後、再び脱イオン化水ですすいだ。乾燥後、グリットを
名目直径５ミクロンのクロム粉末10gと混合し、磁器る
つぼに入れた。るつぼを蓋でゆるめにおおい、真空炉室
に置いた。10-6torrの真空をかけ、炉を30℃／分の速さ
で820℃まで過熱し、炉の温度を820℃で２時間維持した
ところ、厚さ0.3乃至0.5ミクロンのクロム層が析出し
た。
クロム被覆ダイアモンドグリットを、垂直な黒鉛管か
ら成る科学蒸着反応器に載置し、まだ存在している水分
をぬくために、0.5torr未満で反応器の真空排気を行っ
た。その後ヘリウムガスを12torrの圧力、0.1VIII/分の
流量で室内に導入した。工程のこの部分では、反応器を
16分間で700℃に過熱した。ガスの流量を0.22VIII/分に
増やして反応器中のダイアモンドグリットを流体化し、
６フッ化タングステン（WF6）及び水素ガスをそれぞれ5
0cc/分,300cc/分の割合で導入した。タングステンは、
クロム被覆ダイアモンドグリット上に析出し、約75分で
およそ11ミクロンに達した。次に、反応器のパージング
を助けるためにアルゴン流を導入した。
被覆グリット0.066gを内径約0.9cm（3/8インチ）外形
約1.23cm（0.5cm）高さ約1.23（0.5インチ）の黒鉛スリ
ーブの断面に単層にきっちり積めることによってグリッ
トの引張試験を行った。グリットを80重量％の青銅（85
銅％/15％スズ）20重量％の炭化タングステンから成る
２つの冷圧合金ペレット間にはさんだ。スリーブをペレ
ットを製造するのに使用した合金の粉末を充填した内径
約1.23cmの２分割黒鉛型の一方に入れ、型の他方にも同
じ粉末を充填した。２分割した型同士を合わせ、試料を
815℃,3500psiで３分間温圧した。型からはずして冷却
した後、引張り試験試料を例えばインストロン社（Inst
ron corp.）から入手できる引張り試験器のＶ型グリッ
プに取り付けた。試料が断面を横切って引き離されるま
で、試料の両端に応力を徐々に増しながら加えた。試料
を破砕した応力が試験した引張り強さであった。
試験の結果、被覆グリットと青銅及び炭化タングステ
ンのマトリックスとの間の結合強度は20.3乃至21.3ksi
であり、ほとんどの破砕がダイアモンド自身を横切って
発生することがわかった。
残りの被覆グリットをもろさ試験にかけてコーティン
グ工程で生ずる劣化の程度を決定した。まず、グリット
を等量部のフッ化水素酸及び硝酸の溶液に浸してタング
ステン／炭化タングステン層を溶解させた。次に、硫酸
及びヨウ化カリウム粒剤少量の溶液に浸して炭化クロム
を除去した。“剥離”したグリットを、ジェネラルエレ
クトリック社から入手できるもろさ試験器に入れ振動さ
せた。50メッシュでふるい分けした後に、61.1％のグリ
ットが残った。これは加工しないグリットの場合の68.6
％に匹敵した。
以下の条件でMVDを行って、ダイアモンドグリットを
実施例１と同様に調製した。
実施例２ 720℃で６時間クロムのMVDを行い、少くとも0.05ミク
ロンのコーティングを得た。
実施例３ 770℃で２時間クロムのMVDを行い、0.10乃至0.40ミク
ロンのコーティングを得た。
実施例４ 870℃で２時間クロムのMVDを行い、約0.75ミクロンの
コーティングを得た。
実施例５ 920℃で１時間クロムのMVDを行い、約１ミクロンのコ
ーティングを得た。
実施例２乃至５で調製したグリットを、実施例１と同
様の引張試験にかけた。以下の表に示した試験結果か
ら、引張強さは770℃まで温度と共に増加することがわ
かる。更に高い温度では、引張強さは低下した。上述し
たように、これは高温によってダイアモンドの劣化が増
加することによるものであると思われる。又、実施例２
及び３で調製したグリットを実施例１に記載したような
もろさ試験にもかけた。
720℃で被覆したグリットは本質的に劣化を示さず、
もろさ指数は67.9であった。
これは、実施例13で試験した未被覆グリットの指数に
匹敵する。770℃では指数は62.4に下がり、ある劣化が
存在していることを示している。これらの結果は後述の
表に記載してある。
実施例６ SDA100+,30/40メッシュダイアモンドグリット10gを実
施例１と同様にして清浄化し、名目直径５ミクロンのク
ロム粉末10gと混合した。混合物を、ゆるく蓋でおおっ
た磁器るつぼに入れ真空炉室に入れた。10-6torrの真空
を加え、炉室を30℃／分の間隔で670℃まで加熱した。
炉を670℃で１時間維持し、室内の水分あるいはその他
の不純物を脱ガスさせた。その後、炉を720℃の温度ま
で加熱して、その温度を６時間保った。被覆グリットは
約0.41％の重量増加を示したが、これは約0.05ミクロン
の平均コーティング厚に等しい。
化学蒸着を実施例１と同様に行い、約10ミクロンのタ
ングステンコーティングを得た。
以下の実施例では、脱ガス後、次の条件で実施例６と
同様に金属蒸着を行い、0.05乃至0.10ミクロンのクロム
コーティングを施した。
実施例７ 770℃で１時間のクロムMVDを行った。
実施例８ 820℃で30分間のクロムMVDを行った。
実施例９ 870℃で15分間のクロムMVDを行った。
実施例10 SDS100s等級のダイアモンドグリットを使用した以外
は実施例６と同じ。
実施例11 ジェネラルエレクトリック社製のMSD等級ダイアモン
ドグリットを使用した以外は実施例６と同じ。
実施例６で調製したグリットは、引張試験で15乃至19
ksiの結合強度を示した。実施例７乃至11に従ってグリ
ットを調製したが試験を行わなかった。クロム及びタン
グステン層の厚さに基づいて、引張強さは実施例６のそ
れに匹敵しうると考えられる。実施例10のグリットのも
ろさ試験では、指数71.4が得られた。未加工SDS100sの
もろさ指数は、その仕様書によると71±２であり、本質
的に劣化がおこらなかったことがわかる。実施例11は劣
化について試験を行わなかったが、匹敵できる結果が期
待される。
実施例12 実施例３と同様に被覆グリットを調製し、ニッケル−
ホウ素（１％ホウ素）２ミクロンの付加金属コーティン
グを無電解めっきによりフラッシュコーティングした。
タングステン被覆グリットを、ニックラッド（Niklad）
752,ウィッコ社（Witco Corp.），アライド−ケライト
部（Allied−Kelite Div.）から入手できるニッケル−
ホウ素溶液にpH6,温度80℃で浸した。pHは水酸化ナトリ
ウム又は塩酸などの酸を添加することによって調整でき
る。フラッシュコーティングは、薄い金属層の速やかな
塗布のことである。
被覆グリット7.5体積％をコバルト70％と青銅30％（8
5％銅/15％スズ）から成るマトリックス粉末の型の中で
混合することにより、被覆グリットをマトリックスに結
合させた。型を800℃,3500psiで３分間温圧した。この
試料は引張試験にはかけなかったが、引張強さは21.5乃
至26.5ksiに概当し、ニッケル層のために実施例３より
やや改善されているものと思われる。
実施例13 対照例として、未被覆ダイアモンドグリットを実施例
１と同様の引張試験にかけた。最終生成物は0ksiの引張
強さを示し、ダイアモンド結晶はすべてマトリックスか
ら引きぬかれた。又、未被覆グリットをもろさ試験にか
けたところ、指数68.6が得られたが、これは、このダイ
アモンドグリットの仕様書範囲66±３％の範囲内にあ
る。
実施例14 更に対照例として、実施例１と同じ大きさのダイアモ
ンドグリットを、19ミクロンタングステン層によって実
施例１に述べたCVD法で被覆した。単被覆ダイアモンド
グリットは実施例１に記載の試験にかけた際、10乃至13
ksiの引張強さを有していた。タングステンとダイアモ
ンドの界面で破砕があった。
実施例１及び３で調製したグリットの引張強さは高か
ったが、もろさ指数は重大な劣化を示した。これは、本
発明に従って製造した切削工具の性能が実際に使用した
際にやや低下することがあることを示している。これに
ついては更に後述する。未被覆グリットに比較した場合
に本質的に劣化を示さない実施例２は、好適な方法であ
る。
実施例12のように調製した３重被覆グリットについて
摩耗試験を以下の条件で行った。
実施例16 820℃で２時間のクロムのMVDを行い、0.3乃至0.5ミク
ロンの層が得られた。
700℃で１時間のタングステンのCVDを行い8.5ミクロ
ンの層が得られた。
850℃で１時間熱処理を行った。
ニッケル−ホウ素の無電解析出を行い、５ミクロンの
ニッケルコーティングが得られた。
実施例17 770℃で２時間のクロムのMVDを行い、0.10乃至0.40ミ
クロンの層が得られた。
700℃で１時間のタングステンのCVDを行い、約６ミク
ロンの層が得られた。
770℃で１時間熱処理を行った。。
ニッケル−ホウ素の無電解析出を行い、1.5ミクロン
のニッケルコーティングが得られた。
硬化コンクリートを一定の深さにのこ引きし、のこ刃
の摩耗を決定することにより、摩耗試験を行った。セメ
ント約225.9kg（498ポンド），砂約503.4kg（1110ポン
ド），花こう岩骨材約850.5kg（1875ポンド），水約91V
III（24ガロン）及びポゾリス（Pozzolith）300N硬化促
進剤約85.1g（３オンス）を混合して約0.91m2（１平方
ヤード）のコンクリートを調製した。混合物を個々の型
に注ぎ入れた。実施例16及び17で調製した３重被覆グリ
ットと、70％青銅（85％銅/15％スズ）及び30％コバル
トの粉末と混合し、黒鉛容器中、790℃,5000psiで３分
間温圧することにより、被覆グリットをのこ刃セグメン
トに結合させた。各セグメントのダイアモンド濃度は7.
5体積％、即ち濃度30であった。未被覆ダイアモンドグ
リットのこセグメントを同様に調製した。のこセグメン
トを直径35.56cm（14インチ）の刃に接合し、調製した
コンクリートを、2680RPM,12キロワット出力で7.35cm
（３インチ）湿式切削した。
個々のコンクリートスラブについて、のこセグメント
摩耗試験を行った結果を第１図に示す。本発明に従って
被覆したグリットを使用すると、コンクリートを同じ深
さ切削した場合に未被覆グリットよりはるかに摩耗が低
いことがわかった。実施例16と同様に被覆したグリット
を有するのこセグメントの摩耗を長点線で、実施例17と
同様に被覆したグリットを有するのこセグメントの摩耗
を点線で、更に未被覆グリットについての結果を単線で
示してある。スラブ４においては、被覆グリットから成
るのこセグメントは、共に、約1.5mm乃至1.7mm（0.006
乃至0.007インチ）の摩耗を示したのに対し未被覆グリ
ットの摩耗は2.45mm（0.01インチ）であった。スラブ９
では、被覆グリットが約6.1mm（0.025インチ）の摩耗を
示したのに対し、未被覆グリットのこセグメントは約1
3.5mm（0.055インチ）の摩耗を示した。スラブ間の変化
は、コンクリートの硬度がランダムに変化する度合によ
るものである。
770℃で被覆したグリットは、820℃で被覆したグリッ
トより、あるスラブにおいてやや良好な耐摩耗性を示し
た。これは、高温処理によって劣化が増大し、チッピン
グを受けやすくなっていることによるものと考えられ
る。しかし、これらの試験によって正確に決定するには
差が小さすぎた。未被覆グリットと実施例16の３重被覆
グリットとのダイアモンド保持率を比較した結果、ほぼ
２倍もの被覆グリットが保持されていることがわかっ
た。
又、実施例16及び17のようなグリットで作ったのこセ
グメントの切削速度を未被覆のものと比較した。未被覆
ダイアモンドは、第２図に示すように800℃でクロム被
覆したグリットよりはるかに高い切削速度を示した。こ
れはコーティング処理により生ずる劣化のため被覆グリ
ットによる粉砕を受けやすくなっていることによるもの
と考えられる。切削速度は工具の切削点当りの力に関連
している。切削工具は、一定の切削力を工具の切削点、
即ち露出したグリット全体に加える。粉砕されたダイア
モンドは、未粉砕ダイアモンドより表面積が大きく、そ
のため一定の切削力が、大きな表面積全体に加わり、各
ダイアモンドの切削力が低下する。更に粉砕されたダイ
アモンドはマトリックスからの露出が減り、それらのコ
ンクリートを切断する能力が損なわれる。これが、のこ
セグメントの切削速度の低下に結びつく。
一般に、ダイアモンド濃度の減少は、切刃当りの力の
増加により工具の切削速度を上昇させるが、グリットの
摩耗も増加させる。上記の磨耗試験の結果から、被覆グ
リットを使用する場合、ダイアモンド濃度を下げること
によって、未被覆グリットを利用するセグメントに比べ
てセグメントの摩耗を増加させることなく切削速度を向
上させることができることがわかる。
実施例17に記載の方法で被覆した濃度20及び25（それ
ぞれ５及び6.25体積％）のダイアモンドを使って製造し
たのこセグメントを、摩耗及び切削速度について試験し
た。濃度30（7.5体積％）の未被覆グリットののこセグ
メントの試験結果と比較したところ、第３図に示すよう
に濃度20及び25の被覆グリットの方がやや摩耗が少ない
ことがわかった。濃度25の被覆グリットの摩耗は濃度20
ののこセグメントより僅かに少かった。更に第４図から
切削速度は、スラブ１乃至４及び9,10の各のこセグメン
ト濃度については匹敵できるものであったことがわか
る。しかし、濃度30の未被覆ダイアモンドグリットの切
削速度は、スラブ５乃至８においてもっと速かった。こ
れらの結果は、スラブ５乃至８が“硬質”コンクリート
であったのに対し、スラブ１乃至４及び9,10は“軟質”
又は“半硬質”コンクリートのいずれかであったことを
示唆するものである。従って、本発明に従ってグリット
を調製すると、一定の使用においてはより低い濃度のダ
イアモンドグリットを研摩切削工具マトリックスに使用
することができる。この結果、性能が向上すると共にコ
ストも大いに節約できる。
スラブ５乃至８の硬質コンクリートで、被覆グリット
の切削速度が低かったのは、コーティング工程中の劣化
で弱くなったダイアモンドの硬質コンクリートによるチ
ッピングや粉砕が増加したためであると思われる。これ
は先に述べたように切削速度を低下させる。そのため、
グリットとマトリックスの結合がより強いにも拘らず、
ダイアモンド劣化が被覆グリットの全体的性能を低下さ
せたのである。上述したもろさ試験に基づいて、グリッ
トを720℃で被覆すれば、グリットはほとんど又は全く
劣化を受けず、従って硬質コンクリートによるそれ程多
くのピッチングや粉砕は起こらず、切削速度は未被覆グ
リットに近づくであろう。
あるいは、重大な劣化を生じることなくコーティング
工程の温度に耐えられるSDA100s又はMSDなどの高等級ダ
イアモンドも使用できるだろう。本発明に従って被覆し
たSDA100sグリットについての予備結果では、硬質コン
クリートにおける摩耗及び切削速度の改善が示された。
この等級のダイアモンドのコストが高いことは、工具マ
トリックスでの低濃度ダイアモンド濃度の使用によって
相殺されるだろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−110495（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−293769（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−28626（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09K 3/14 C01B 31/02 B24D 3/00 B23B 27/14 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多層被覆超研摩グリットであって、 （ａ）ダイアモンドまたは立方窒化ホウ素である超研磨
    材の粒子と、 （ｂ）前記粒子それぞれの上で粒子と化学結合している
    第１コーティング層であって、前記粒子がダイアモンド
    であるときにはクロム、チタンまたはジルコニウムの炭
    化物からなり、そして前記粒子が立方窒化ホウ素である
    ときにはチタンまたはジルコニウムの窒化物またはホウ
    化物のどちらか一方あるいは両方からなる第１コーティ
    ング層と、 （ｃ）前記粒子それぞれの第１コーティング層上の第２
    コーティング層であって、前記粒子がダイアモンドであ
    るときに該第２コーティング層は耐酸化性炭化物を形成
    する金属を含み、且つ前記第１コーティング層に化学結
    合している炭化物化した内側部分を有しており、そして
    前記粒子が立方窒化ホウ素であるときに該第２コーティ
    ング層は耐酸化性の窒化物またはホウ化物を形成する金
    属を含み、且つ該第２コーティング層のそれぞれ窒化物
    化またはホウ化物化した内側部分によって前記第１コー
    ティング層に化学結合している第２コーティング層とを
    含むことを特徴とする多層被覆超研摩グリット。
  2. 【請求項２】前記第１コーティング層の厚みが0.05〜５
    μｍであることを特徴とする請求項１に記載のグリッ
    ト。
  3. 【請求項３】前記粒子がダイアモンドであり、且つ前記
    第１コーティング層がクロムの炭化物であることを特徴
    とする請求項１に記載のグリット。
  4. 【請求項４】前記第２コーティング層の厚みが５〜15μ
    ｍであることを特徴とする請求項１に記載のグリット。
  5. 【請求項５】前記第２コーティング層が、該第２コーテ
    ィング層の金属を含む外側部分を有することを特徴とす
    る請求項１〜４のいずれか１項に記載のグリット。
  6. 【請求項６】前記粒子それぞれの前記第２コーティング
    層上の第３コーティング層であって、厚みが0.5〜100μ
    ｍであり、且つニッケル、コバルト、鉄またはそれらの
    合金からなる第３コーティング層をさらに含むことを特
    徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のグリッ
    ト。
  7. 【請求項７】前記第３コーティング層の厚みが0.5〜20
    μｍであることを特徴とする請求項６に記載のグリッ
    ト。
  8. 【請求項８】前記粒子がダイアモンドであることを特徴
    とする請求項１〜７に記載のグリット。
  9. 【請求項９】前記ダイアモンド粒子の名目直径が40〜50
    0ミクロンであることを特徴とする請求項８に記載のグ
    リット。
  10. 【請求項１０】前記第２コーティング層の前記金属がタ
    ングステンまたはタンタルであることを特徴とする請求
    項８または９に記載のグリット。
  11. 【請求項１１】前記粒子が立方窒化ホウ素であり、且つ
    前記第２コーティング層の前記金属がタンタルであるこ
    とを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のグ
    リット。
  12. 【請求項１２】超研摩グリットの製造方法であって、 （ａ）金属が粒子と反応してその炭化物、ホウ化物また
    は窒化物を形成し、そして0.05〜５μｍの厚みの前記炭
    化物、ホウ化物または窒化物からなる連続した第１コー
    ティング層を作るような条件下、前記粒子上に、金属ク
    ロム（前記粒子がダイアモンドのときのみ）、チタンま
    たはジルコニウムを蒸着する工程と、 （ｂ）前記第１コーティング層上に第２の耐酸化性の金
    属を施用して第２コーティング層を形成させ、そして前
    記粒子がダイアモンドであるときには該第２コーティン
    グ層に炭化物化した内側部分を形成させることにより、
    あるいは前記粒子が立方窒化ホウ素であるときには該第
    ２コーティング層に窒化物化またはホウ化物化した内側
    部分を形成させることにより、該第２コーティング層を
    前記第１コーティング層に化学的に結合させる工程と を含むことを特徴とする請求項１〜11のいずれか１項に
    記載の超研摩グリットの製造方法。
  13. 【請求項１３】前記粒子がダイアモンドであることを特
    徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記ダイアモンド粒子が真空炉内に配置
    され、そして前記第１コーティング層を、少なくとも1.
    3×10-4Pa（10-6torr）の真空および920℃未満の温度に
    おいて金属蒸着により形成することを特徴とする請求項
    13に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記炉を、前記第１コーティング層の形
    成前に720℃未満の温度で脱ガスすることを特徴とする
    請求14項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記第２コーティング層を形成する金属
    を、化学蒸着により前記第１コーティング層に施用する
    ことを特徴とする請求項12〜15のいずれか１項に記載の
    方法。
  17. 【請求項１７】前記工程（ｂ）の後、前記第２コーティ
    ング層の金属が前記第１コーティング層と接触して炭化
    物を形成するに充分な温度で被覆グリットを熱処理する
    ことを特徴とする請求項12〜16のいずれか１項に記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】前記第２コーティング層上に、ニッケ
    ル、鉄、コバルトまたはそれらの合金からなる第３コー
    ティング層を施用する工程をさらに含むことを特徴とす
    る請求項12〜17のいずれか１項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】請求項１〜11のいずれか１項に記載のグ
    リットをマトリックス中に含むことを特徴とする切削用
    または研摩用の工具。
  20. 【請求項２０】請求項12〜18のいずれか１項に記載の方
    法により製造されたグリットをマトリックス中に含むこ
    とを特徴とする切削用または研摩用の工具。
  21. 【請求項２１】前記マトリックスが金属または金属合金
    であることを特徴とする請求項19または20に記載の工
    具。
  22. 【請求項２２】前記マトリックスが樹脂であることを特
    徴とする請求項19または20に記載の工具。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118054A1 (ja) * 2011-03-01 2012-09-07 日本パーカライジング株式会社 表面処理皮膜付き硬質粒子の製造方法及び表面処理皮膜付き硬質粒子

Families Citing this family (99)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5116568A (en) * 1986-10-20 1992-05-26 Norton Company Method for low pressure bonding of PCD bodies
US5126207A (en) * 1990-07-20 1992-06-30 Norton Company Diamond having multiple coatings and methods for their manufacture
GB9022191D0 (en) * 1990-10-12 1990-11-28 Suisse Electronique Microtech Cubic boron nitride(cbn)abrasive tool
CA2054050C (en) * 1990-11-16 1998-07-07 Louis K. Bigelow Method and apparatus for making grit and abrasive media
DE4126851A1 (de) * 1991-08-14 1993-02-18 Krupp Widia Gmbh Werkzeug mit verschleissfester schneide aus kubischem bornitrid oder polykristallinem kubischem bornitrid, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung
HUT62831A (en) * 1991-09-12 1993-06-28 Gen Electric Method for producing covered cubed leather-nitride abrasive grain, abrasive grain and grinding tool by using the same
US5143523A (en) * 1991-09-20 1992-09-01 General Electric Company Dual-coated diamond pellets and saw blade semgents made therewith
US5232469A (en) * 1992-03-25 1993-08-03 General Electric Company Multi-layer metal coated diamond abrasives with an electrolessly deposited metal layer
US5250086A (en) * 1992-03-25 1993-10-05 General Electric Company Multi-layer metal coated diamond abrasives for sintered metal bonded tools
US5355636A (en) * 1992-10-01 1994-10-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Tear resistant coated abrasive article
US5304224A (en) * 1992-10-01 1994-04-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive article having a tear resistant backing
US5611210A (en) * 1993-03-05 1997-03-18 Ikon Corporation Fluoroiodocarbon blends as CFC and halon replacements
ZA943645B (en) * 1993-05-27 1995-01-27 De Beers Ind Diamond A method of making an abrasive compact
US5346719A (en) * 1993-08-02 1994-09-13 General Electric Company Tungsten metallization of CVD diamond
US6264882B1 (en) * 1994-05-20 2001-07-24 The Regents Of The University Of California Process for fabricating composite material having high thermal conductivity
US5500248A (en) * 1994-08-04 1996-03-19 General Electric Company Fabrication of air brazable diamond tool
US5529805A (en) * 1994-09-22 1996-06-25 General Electric Company Method for manufacturing a diamond article
US6063149A (en) 1995-02-24 2000-05-16 Zimmer; Jerry W. Graded grain size diamond layer
US5611798A (en) * 1995-03-02 1997-03-18 Eggers; Philip E. Resistively heated cutting and coagulating surgical instrument
DE69721094T2 (de) * 1996-01-26 2004-02-19 General Electric Co. Beschichtete Schleifmittel für abrasive Werkzeuge
US9463552B2 (en) 1997-04-04 2016-10-11 Chien-Min Sung Superbrasvie tools containing uniformly leveled superabrasive particles and associated methods
US9409280B2 (en) 1997-04-04 2016-08-09 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9868100B2 (en) 1997-04-04 2018-01-16 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US7124753B2 (en) * 1997-04-04 2006-10-24 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9221154B2 (en) 1997-04-04 2015-12-29 Chien-Min Sung Diamond tools and methods for making the same
US9238207B2 (en) 1997-04-04 2016-01-19 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9199357B2 (en) 1997-04-04 2015-12-01 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US5853888A (en) * 1997-04-25 1998-12-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Surface modification of synthetic diamond for producing adherent thick and thin film metallizations for electronic packaging
DE19844397A1 (de) * 1998-09-28 2000-03-30 Hilti Ag Abrasive Schneidkörper enthaltend Diamantpartikel und Verfahren zur Herstellung der Schneidkörper
US6830780B2 (en) 1999-06-02 2004-12-14 Morgan Chemical Products, Inc. Methods for preparing brazeable metallizations for diamond components
US6531226B1 (en) * 1999-06-02 2003-03-11 Morgan Chemical Products, Inc. Brazeable metallizations for diamond components
US6416560B1 (en) 1999-09-24 2002-07-09 3M Innovative Properties Company Fused abrasive bodies comprising an oxygen scavenger metal
US6319608B1 (en) 2000-05-15 2001-11-20 General Electric Company Titanium chromium alloy coated diamond crystals for use in saw blade segments and method for their production
ZA200104825B (en) * 2000-06-28 2001-12-13 Gen Electric CVD Titanium-Boron and Chromium-Boron Coating of Diamond.
CN100348776C (zh) 2000-06-30 2007-11-14 圣戈本磨料股份有限公司 用金属涂覆超级磨料的方法
US6524357B2 (en) 2000-06-30 2003-02-25 Saint-Gobain Abrasives Technology Company Process for coating superabrasive with metal
JP2002113666A (ja) * 2000-10-10 2002-04-16 Funasoo Kk ガラス瓶を切断可能な手鋸及びその製造方法
US7339791B2 (en) * 2001-01-22 2008-03-04 Morgan Advanced Ceramics, Inc. CVD diamond enhanced microprocessor cooling system
US6575353B2 (en) 2001-02-20 2003-06-10 3M Innovative Properties Company Reducing metals as a brazing flux
DE10129599A1 (de) * 2001-06-20 2003-01-09 Scintilla Ag Werkzeug für Werkzeugmaschinen
US6475254B1 (en) * 2001-11-16 2002-11-05 General Electric Company Functionally graded coatings for abrasive particles and use thereof in vitreous matrix composites
WO2003070852A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Element Six (Pty) Ltd Coated diamond particles
US7261752B2 (en) * 2002-09-24 2007-08-28 Chien-Min Sung Molten braze-coated superabrasive particles and associated methods
US20050108948A1 (en) * 2002-09-24 2005-05-26 Chien-Min Sung Molten braze-coated superabrasive particles and associated methods
US6915796B2 (en) * 2002-09-24 2005-07-12 Chien-Min Sung Superabrasive wire saw and associated methods of manufacture
US20060059785A1 (en) * 2002-09-24 2006-03-23 Chien-Min Sung Methods of maximizing retention of superabrasive particles in a metal matrix
US6830598B1 (en) 2002-09-24 2004-12-14 Chien-Min Sung Molten braze coated superabrasive particles and associated methods
US6727117B1 (en) 2002-11-07 2004-04-27 Kyocera America, Inc. Semiconductor substrate having copper/diamond composite material and method of making same
US20040137229A1 (en) * 2003-01-09 2004-07-15 General Electric Company Autocatalytic nickel-boron coating process for diamond particles
KR100472642B1 (ko) * 2003-03-15 2005-03-10 일진디스플레이(주) 소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구
US20050014010A1 (en) * 2003-04-22 2005-01-20 Dumm Timothy Francis Method to provide wear-resistant coating and related coated articles
KR100818905B1 (ko) * 2003-05-09 2008-04-03 다이아몬드 이노베이션즈, 인크. 굴곡이 있는 표면 형태를 갖는 피막을 갖는 연마제 입자
EP1709136B1 (en) * 2004-01-15 2008-03-26 Element Six Limited Coated abrasives
US20080034669A1 (en) * 2004-01-15 2008-02-14 David Patrick Egan Coated Abrasives
RU2378231C2 (ru) * 2004-01-15 2010-01-10 Элемент Сикс Лимитед Способ получения сверхтвердого абразива с покрытием
CA2553564C (en) * 2004-01-15 2012-08-07 Element Six Limited Coated abrasives
ZA200606184B (en) * 2004-01-15 2007-11-28 Element Six Ltd Coated abrasives
WO2005078040A1 (en) * 2004-01-15 2005-08-25 Element Six Limited Coated abrasives
US20050172863A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-11 Terzo Lawrence J. Concrete admixture and use in low temperatures
US7488537B2 (en) * 2004-09-01 2009-02-10 Radtke Robert P Ceramic impregnated superabrasives
US7497280B2 (en) * 2005-01-27 2009-03-03 Baker Hughes Incorporated Abrasive-impregnated cutting structure having anisotropic wear resistance and drag bit including same
US8974270B2 (en) 2011-05-23 2015-03-10 Chien-Min Sung CMP pad dresser having leveled tips and associated methods
US9724802B2 (en) 2005-05-16 2017-08-08 Chien-Min Sung CMP pad dressers having leveled tips and associated methods
US8678878B2 (en) 2009-09-29 2014-03-25 Chien-Min Sung System for evaluating and/or improving performance of a CMP pad dresser
US8622787B2 (en) * 2006-11-16 2014-01-07 Chien-Min Sung CMP pad dressers with hybridized abrasive surface and related methods
US8398466B2 (en) 2006-11-16 2013-03-19 Chien-Min Sung CMP pad conditioners with mosaic abrasive segments and associated methods
US9138862B2 (en) 2011-05-23 2015-09-22 Chien-Min Sung CMP pad dresser having leveled tips and associated methods
US8393934B2 (en) 2006-11-16 2013-03-12 Chien-Min Sung CMP pad dressers with hybridized abrasive surface and related methods
CN100446642C (zh) * 2005-06-17 2008-12-24 深圳富泰宏精密工业有限公司 壳体及制作方法
WO2007019323A2 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Whiteside Biomechanics, Inc. Carbon coated ceramic joint arthroplasty
CN1986213B (zh) * 2005-12-22 2010-12-08 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 一种磁性耐磨镀膜的制作方法
US20080187769A1 (en) * 2006-04-13 2008-08-07 3M Innovative Properties Metal-coated superabrasive material and methods of making the same
US20080014421A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Aharon Inspektor Coated cutting tool with anodized top layer and method of making the same
US7810588B2 (en) * 2007-02-23 2010-10-12 Baker Hughes Incorporated Multi-layer encapsulation of diamond grit for use in earth-boring bits
WO2009013714A1 (en) * 2007-07-23 2009-01-29 Element Six Limited Air brazeable material
CN101376234B (zh) 2007-08-28 2013-05-29 侯家祥 一种研磨工具磨料颗粒有序排列的方法
US9011563B2 (en) 2007-12-06 2015-04-21 Chien-Min Sung Methods for orienting superabrasive particles on a surface and associated tools
GB0903822D0 (en) 2009-03-06 2009-04-22 Element Six Ltd Polycrystalline diamond body
US8220567B2 (en) * 2009-03-13 2012-07-17 Baker Hughes Incorporated Impregnated bit with improved grit protrusion
US8945720B2 (en) * 2009-08-06 2015-02-03 National Oilwell Varco, L.P. Hard composite with deformable constituent and method of applying to earth-engaging tool
WO2012040373A2 (en) 2010-09-21 2012-03-29 Ritedia Corporation Diamond particle mololayer heat spreaders and associated methods
US8997900B2 (en) 2010-12-15 2015-04-07 National Oilwell DHT, L.P. In-situ boron doped PDC element
MX336413B (es) * 2010-12-30 2016-01-19 Saint Gobain Abrasives Inc Particula abrasiva y metodo para formar la misma.
EP3255176B1 (en) * 2011-01-11 2019-05-01 MacDermid Enthone America LLC Method of plating particulate matter
JP2014520757A (ja) * 2011-07-20 2014-08-25 ダイヤモンド イノベイションズ インコーポレーテッド ロウ付けされたコーティング済みダイヤモンド含有材料
GB2509790B (en) 2013-03-27 2015-02-25 Hardide Plc Superabrasive material with protective adhesive coating and method for producing said coating
FR3005592B1 (fr) * 2013-05-14 2015-04-24 Commissariat Energie Atomique Fil abrasif de sciage
EP2857140B1 (en) * 2013-10-02 2019-04-03 Oerlikon Metco (US) Inc. Brazing rod for forming a wear resistant coating and wear resistant coating
US9969653B2 (en) * 2014-10-23 2018-05-15 J & S Worldwide Fabricators, Ltd. Titanium-diamond weld hardfacing composition, method and apparatus
JP6694597B2 (ja) * 2015-08-31 2020-05-20 三菱マテリアル株式会社 複合部材及び切削工具
CN107793159A (zh) * 2016-09-05 2018-03-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种立方氮化硼复合体及其制备方法和应用
US10704334B2 (en) 2017-06-24 2020-07-07 Wenhui Jiang Polycrystalline diamond compact cutters having protective barrier coatings
CN109454228B (zh) * 2018-11-02 2020-12-08 江苏锋泰工具有限公司 一种涂覆功能梯度涂层的金刚石
CN109280882B (zh) * 2018-11-06 2020-06-02 太原理工大学 一种金刚石单晶散热片的制备方法
CN109777352B (zh) * 2019-02-25 2020-06-30 清华大学 超耐磨二维复合材料及其制备方法
CN111805305A (zh) * 2019-11-29 2020-10-23 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种深孔铬层加工零件的方法
CN112536735B (zh) * 2020-10-30 2022-04-08 河南富莱格超硬材料有限公司 金刚石砂轮及其制备方法
DE102021214592A1 (de) 2021-12-17 2023-06-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Einsatzwerkzeug und Verfahren zur Bereitstellung zumindest einer Schutzschicht für ein Einsatzwerkzeug
CN115584540B (zh) * 2022-11-29 2024-01-12 江苏三超金刚石工具有限公司 一种具有复合镀层的金刚石线锯及其制备工艺

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3650714A (en) * 1969-03-04 1972-03-21 Permattach Diamond Tool Corp A method of coating diamond particles with metal
US3929432A (en) * 1970-05-29 1975-12-30 De Beers Ind Diamond Diamond particle having a composite coating of titanium and a metal layer
US3879901A (en) * 1970-06-24 1975-04-29 De Beers Ind Diamond Metal-coated diamonds in a metal alloy matrix
GB1388172A (en) * 1972-03-22 1975-03-26 De Beers Ind Diamond Metal coating of diamonds
US3923476A (en) * 1973-01-22 1975-12-02 Alexander Rose Roy Method of producing coated abrasive particles
US3984214A (en) * 1973-03-05 1976-10-05 Federal-Mogul Corporation Metal-coated diamond abrasive article containing metal fillers
US4142869A (en) * 1973-12-29 1979-03-06 Vereschagin Leonid F Compact-grained diamond material
IE42084B1 (en) * 1974-09-18 1980-06-04 De Beers Ind Diamond Abrasive bodies
IE42894B1 (en) * 1975-07-28 1980-11-05 Gen Electric Improvements in coated diamond and cubic boron mitride particles and processes thereof
ZA781390B (en) * 1978-03-09 1979-04-25 De Beers Ind Diamond The metal coating of abrasive particles
EP0012631B1 (en) * 1978-12-18 1983-01-12 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Coated abrasive pellets and method of making same
DE3620901A1 (de) * 1986-06-21 1988-01-14 Krupp Gmbh Schneidwerkzeug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118054A1 (ja) * 2011-03-01 2012-09-07 日本パーカライジング株式会社 表面処理皮膜付き硬質粒子の製造方法及び表面処理皮膜付き硬質粒子

Also Published As

Publication number Publication date
US5024680A (en) 1991-06-18
CA2002385A1 (en) 1990-05-07
JPH03503544A (ja) 1991-08-08
KR900701954A (ko) 1990-12-05
DE68917127D1 (de) 1994-09-01
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ATE109192T1 (de) 1994-08-15
EP0403614A1 (en) 1990-12-27
DE68917127T2 (de) 1995-03-09
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WO1990005170A1 (en) 1990-05-17
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CA2002385C (en) 1995-05-16

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