JP2990579B2 - 超砥粒砥石及びその製造方法 - Google Patents
超砥粒砥石及びその製造方法Info
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Description
硬合金、石材等各種材料や部品の研削加工或は砥石のド
レッシングに使用されるダイヤモンド、CBNのような
超砥粒を用いた超砥粒砥石に関する。
の構成より、メタルボンド砥石、レジンボンド砥石、ビ
トリファイド砥石、電着砥石の4種がよく知られてい
る。そしてメタルボンド砥石は、ボンド自体の強度が高
く長寿命であり、硬脆材料の研削やカッティング作業な
どに多く用いられている。本発明はこのメタルボンド砥
石の改良に関する。
料としては、ブロンズ系の金属が多く用いられており、
その焼結温度は1000℃以下で、大体600〜800℃、30分〜
1時間保持が多いようである。そして、このような低い
焼結温度とするためCu粉、Sn粉の配合割合が工夫さ
れ、Cu−Sn18合金が多く用いられたりしている。
焼結した場合、700℃では特に高い強度の結合相を目指
した場合、充分とは云へず、800℃程度が必要になるこ
ととなる。
にもエネルギー的にも負担を大きくすると共に、SK
材、SKD材等のスティールよりなる金型は600℃程度
を超えると軟化により寿命を短かくし、またダイヤモン
ドなどの超砥粒も次第に熱劣化を生じるおそれがある。
即ちメタルボンド砥石においては、砥石の性能を落すこ
となく焼結温度を低くすることがコストおよび性能面で
大きな課題である。
すべく、結合材の成分、処理方法について種々検討、試
作を重ねた結果、同じような成分、割合でも、その金属
粉をメカニカルアロイ粉によって構成するときは、焼結
温度を下げても、高い強度を保ち得ることを発見し、こ
れに着目した。そして更らに研究を重ねた結果、焼結、
温度低減の効果は、メカニカルアロイにPを加えた場合
に、最も著しいことを確認した。
Cuを主成分とし、これにSnまたはSnにFe、C
o、Ni、Zn、Ag、Wなどの必要金属の1種以上の
少量を添加した混合金属粉をアトライタ(登録商標)、
ボールミルなどで、粒間に衝撃を与えつつ処理してメカ
ニカルアロイ粉(MA粉)とし、このMA粉により超砥
粒を低温で焼結した、低温焼結超砥粒砥石を提供するこ
とである。
焼結するか、またはMA粉の製造に際し予めPを添加し
て、低温化の効果を更に向上することである。
ならびに添加するPの量を選択することで、その詳細は
実施例によって述べる。
配合割合並びにその構成と、夫々の焼結温度と得られた
焼結体(結合材)の物性を示すものである。なお用いた
粉末はCuは−250 メッシュの電解粉、Snは−600 メ
ッシュの搗砕粉で、配合割合は重量%で示した。
を混合焼結したもので、450℃では焼結が進まず焼結体
は脆弱であり、700℃でも抗折力は必ずしも充分とは云
い難い。試料No.6、10は夫々同配合粉末にPを添加し
たものであるが抗折力の向上は認められない。
配合粉末をアトライタ(登録商標)に装入して、N2ガ
ス中で、鋼球で衝撃を与えつつ攪拌混合してMA粉を製
造し、これを焼結したもので、450℃では未だ焼結が進
んでいないが、500℃で進み550℃では充分な抗折力を示
している。
MA粉の製造に先き立って、配合粉末にPを添加したも
ので、P添加MA粉の場合は 450℃でも抗折力、硬度共
可成り向上し、500〜550℃では更に密度も高く充分な焼
結が行われている。試料No.6、10はPを添加してもM
A化処理を施さなかったもので、これでは焼結温度を低
減する効果はなかった。
くことにより、従来より低い温度でも良好な焼結体を得
ることができ、このMA化処理をする配合粉末に予めP
を添加しておけば更にその効果が顕著であることを確認
することができた。温度低減は従来の焼結温度に比し略
150〜250℃である。
のかはつまびらかでないが、試料No.4、8におけるM
A粉の観察からすると次のことが大きな一因となってい
ると考えられる。図1は同MA粉を顕微鏡観察した模型
図で、MA粉の見掛粒度Aは20〜70μmで、縞状のCu
1の厚みTが1〜3μm、Sn2はCu1の間に薄く包
み込まれる様に重ねられている。これは、Cu粉、Sn
粉の相互が衝撃により歪を受けた清浄な面が縞状に接し
て構成されるもので、この構成により加熱による焼結
は、低温より生じ易い。またPを添加した場合は縞状界
面に包み込まれ、Pの蒸発消失が抑えられ、残って焼結
に寄与し、結果として更に焼結温度を低減することにな
るものと思われる。
揮しており、1.5重量%では効果上の飛躍は見られない
ので、好ましい添加量は0.1〜5.0重量%かと思われる。
夫々ダイヤモンド粒を混入して、夫々試料No.に相当す
る温度で焼結して砥石を製作し、研削試験を行なった。
砥石の仕様並びに研削条件は次の通りである。 (砥石仕様) ダイヤモンド砥粒 #140 集中度 75 砥石形状寸法 ストレート砥石 直径150mm−幅8mm−厚み3mm (研削条件) 被削材 アルミナ 砥石周速度 1800m/min テーブル速度 12m/min 切込み深さ 50μm/パス
いた砥石は、500℃の焼結で従来の700℃焼結程度の砥石
の性能と遜色なく、更にPを加えてMA化処理を施した
ものにおいては、450℃焼結で略同様な性能を有し、550
℃焼結では、従来品より長寿命であった。図2に研削試
験結果の1部を示す。図中GRは研削比を示し、図によ
っても明らかなようにP入りMA化処理粉末を用いたも
のは、低温焼結にかかわらず、従来のものに比し、研削
除去量に対する砥石の摩耗量は遥かに少ない。
についてのみ示したが、必要によってはこれにFe、C
o、Ni、Zn、Ag、W等の少量の金属粉の一種また
は2種以上を添加してもよく、またCu−Snを含め合
金粉を出発材料として用いることもあり得る。使用金属
粉末の粒度については、Cuは2〜5μmの微粒につい
て、Snは−200メッシュの粗粒について試作した
が、その焼結体の物性は表1と同様な傾向を示した。ま
た、必要によっては用いるMA粉に充填材としての黒鉛
など、MA粉以外のものを添加してもよい。
低い焼結温度で砥石が製造できるので、設備面、エネル
ギー面での負担が軽減できる。しかも得られた砥石の超
砥粒の劣化もなく、結合相強度も高いので品質も向上さ
れる。また実施もMA化処理の工程を具備することのみ
で実現できるので容易である。
の模型図である。
図表である。
Claims (5)
- 【請求項1】 超砥粒を保持する結合相が、Cuを主成
分とし、これにSnまたはSnにFe、Co、Ni、Z
n、Ag、Wの1種以上を添加してなるメカニカルアロ
イ粉の焼結体を主体として形成されていることを特徴と
する超砥粒砥石。 - 【請求項2】 メカニカルアロイ粉に、Pを添加して焼
結されてなることを特徴とする請求項1記載の超砥粒砥
石。 - 【請求項3】 超砥粒を保持する結合相が、Cuを主成
分とし、これにPと、SnまたはSnにFe、Co、N
i、Zn、Ag、Wの1種以上を添加してなるメカニカ
ルアロイ粉の焼結体を主体として形成されていることを
特徴とする超砥粒砥石。 - 【請求項4】 メカニカルアロイ粉中におけるCuは60
〜95重量%、Snは5〜45重量%であることを特徴とす
る請求項1、2または3記載の超砥粒砥石。 - 【請求項5】 重量%でCu粉60〜95%とSn粉5〜40
%、またはこれに少量のFe、Co、Ni、Zn、A
g、Wの1種以上の金属粉を加えた混合粉末に、更に0.
1〜5%のPを添加した後、該混合粉末に混合、衝撃を
与えてメカニカルアロイ粉を製造し、該メカニカルアロ
イ粉と超砥粒を混合して焼結することを特徴とする超砥
粒砥石の製造方法。
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JP7062060A JP2990579B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 超砥粒砥石及びその製造方法 |
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JP7062060A JP2990579B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 超砥粒砥石及びその製造方法 |
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JPH08229825A JPH08229825A (ja) | 1996-09-10 |
JP2990579B2 true JP2990579B2 (ja) | 1999-12-13 |
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JP7062060A Expired - Fee Related JP2990579B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 超砥粒砥石及びその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102581778A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-18 | 青岛四砂泰益研磨有限公司 | 一种医用磨针尖砂轮及其制造方法 |
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1995
- 1995-02-24 JP JP7062060A patent/JP2990579B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN102615598B (zh) * | 2012-04-10 | 2014-06-04 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 树脂结合剂金刚石砂轮 |
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