JP3193690B2 - 研磨工具用の可剥性結合剤組成物、並びにこれを利用する砥粒を結合する方法および研磨工具 - Google Patents
研磨工具用の可剥性結合剤組成物、並びにこれを利用する砥粒を結合する方法および研磨工具Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨工具のコアに
砥粒を結合させる結合剤に関する。より具体的に言え
ば、簡単に取り外せてコアの再利用を容易にする結合剤
に関する。
砥粒を結合させる結合剤に関する。より具体的に言え
ば、簡単に取り外せてコアの再利用を容易にする結合剤
に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】工業
的な研磨工具は、硬質のコアに固定された堅い物質の砥
粒をしばしば含む。コアは、研削、切断、みがき、また
はさもなければ望ましい形に工作物を研磨するために手
動または電動で工作物に移動しながら接触させるように
することができる。通常、結合剤と呼ばれることがある
物質で砥粒をコアに結合する。
的な研磨工具は、硬質のコアに固定された堅い物質の砥
粒をしばしば含む。コアは、研削、切断、みがき、また
はさもなければ望ましい形に工作物を研磨するために手
動または電動で工作物に移動しながら接触させるように
することができる。通常、結合剤と呼ばれることがある
物質で砥粒をコアに結合する。
【０００３】研磨工具の切断能力は一般的に繰り返しの
使用で減少する。最終的に工具の摩耗は更に使用しても
効果がないほどになり、新しいものと取り替えなくては
ならない。しばしば摩耗がもたらす低下した切断能力
は、極端な目つぶれおよび砥粒の損失のような理由に起
因する。工作物と接触することによって結合剤が浸食ま
たは破損される場合に、砥粒が失われることがある。多
くの場合、研磨剤および結合剤のみが摩耗によって影響
を受け、コアは実質的に無傷のままである。
使用で減少する。最終的に工具の摩耗は更に使用しても
効果がないほどになり、新しいものと取り替えなくては
ならない。しばしば摩耗がもたらす低下した切断能力
は、極端な目つぶれおよび砥粒の損失のような理由に起
因する。工作物と接触することによって結合剤が浸食ま
たは破損される場合に、砥粒が失われることがある。多
くの場合、研磨剤および結合剤のみが摩耗によって影響
を受け、コアは実質的に無傷のままである。
【０００４】摩耗した研磨工具を交換する必要は、建造
物材料に行うようなある種の強めの切削用途、および産
業用の研削において重要である。これらの用途は典型的
に金属、天然石、花崗岩、コンクリート、有機化合物、
およびセラミック、およびこれらの混合物のような研削
材料を含む。これらの切削しにくい物質は、ダイアモン
ドおよび立方晶チッ化ホウ素（「ＣＢＮ」）のような超
砥粒と組み合わせた最も耐久性のある研磨工具でさえ早
く摩耗させる傾向がある。更に、建造物研削の研磨工具
は大変大きいことが多い。コンクリートおよび他の道路
材料切削用の、直径が数フィート（１フィート＝０．３
０４８ｍ）に及ぶ研削砥石は珍しくない。そのような工
具の交換費用は大変高いことがある。
物材料に行うようなある種の強めの切削用途、および産
業用の研削において重要である。これらの用途は典型的
に金属、天然石、花崗岩、コンクリート、有機化合物、
およびセラミック、およびこれらの混合物のような研削
材料を含む。これらの切削しにくい物質は、ダイアモン
ドおよび立方晶チッ化ホウ素（「ＣＢＮ」）のような超
砥粒と組み合わせた最も耐久性のある研磨工具でさえ早
く摩耗させる傾向がある。更に、建造物研削の研磨工具
は大変大きいことが多い。コンクリートおよび他の道路
材料切削用の、直径が数フィート（１フィート＝０．３
０４８ｍ）に及ぶ研削砥石は珍しくない。そのような工
具の交換費用は大変高いことがある。
【０００５】交換費用を減らすために、摩耗した工具か
ら回収されたコアを再調整することが通常は可能であ
る。これは一般に、コア上に残った全ての結合剤および
砥粒の除去、コアの構造的な欠陥の修理、並びに新しい
切削表面への砥粒および結合剤の適用によって達成され
る。回収された研磨工具からの結合剤および砥粒の除去
は、剥ぎ取り（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）と呼ばれることが
ある。産業的な事業は主に小さい許容誤差で研削するこ
とを要求するので、剥ぎ取りは特に産業用研削工具での
回収において重要である。残留結合剤物質を使用後のコ
アから完全に取り除いて、産業用研削にふさわしい寸法
の精度を得るべきである。もちろん、剥ぎ取りは建造物
研削においても重要である。
ら回収されたコアを再調整することが通常は可能であ
る。これは一般に、コア上に残った全ての結合剤および
砥粒の除去、コアの構造的な欠陥の修理、並びに新しい
切削表面への砥粒および結合剤の適用によって達成され
る。回収された研磨工具からの結合剤および砥粒の除去
は、剥ぎ取り（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）と呼ばれることが
ある。産業的な事業は主に小さい許容誤差で研削するこ
とを要求するので、剥ぎ取りは特に産業用研削工具での
回収において重要である。残留結合剤物質を使用後のコ
アから完全に取り除いて、産業用研削にふさわしい寸法
の精度を得るべきである。もちろん、剥ぎ取りは建造物
研削においても重要である。
【０００６】スカーリングおよび加熱のような多くの技
術を使用して、回収したコアから剥ぎ取ってもよい。金
属結合剤を使用する研磨工具は通常、化学的および電気
化学的工程の組み合わせで剥き出しにする。つまり、結
合剤の組成物を選択的に腐食する薬浴に浸漬してもよ
い。逆電気メッキによってコアから結合剤をさらに剥ぎ
取る様式で、ふさわしい電気回路を適応してもよい。
術を使用して、回収したコアから剥ぎ取ってもよい。金
属結合剤を使用する研磨工具は通常、化学的および電気
化学的工程の組み合わせで剥き出しにする。つまり、結
合剤の組成物を選択的に腐食する薬浴に浸漬してもよ
い。逆電気メッキによってコアから結合剤をさらに剥ぎ
取る様式で、ふさわしい電気回路を適応してもよい。
【０００７】可剥性は多くの研磨工具のタイプにおいて
重要である一方、世に言う単層金属結合（Ｓｉｎｇｌｅ
Ｌａｙｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｂｏｎｄ）（「ＳＬＭ
Ｂ」）型工具用結合剤の開発において特に重要である。
ＳＬＭＢ工具は基本的に砥粒および結合物質の薄い被膜
をコアの切削用表面に適用して作る。最終的に砥粒とコ
アとは、集成体を熱処理してロウ付けにより結合され
る。
重要である一方、世に言う単層金属結合（Ｓｉｎｇｌｅ
Ｌａｙｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｂｏｎｄ）（「ＳＬＭ
Ｂ」）型工具用結合剤の開発において特に重要である。
ＳＬＭＢ工具は基本的に砥粒および結合物質の薄い被膜
をコアの切削用表面に適用して作る。最終的に砥粒とコ
アとは、集成体を熱処理してロウ付けにより結合され
る。
【０００８】ニッケルはコアから簡単にはぎ取れる従来
の結合剤の成分である。しかしながら一般にニッケルを
含む結合剤材料は、典型的に好ましくない影響をもたら
す１０００℃を軽く超える非常に高い温度でロウ付けす
る。この温度範囲ではダイヤモンド粒子は黒鉛化し、場
合によってはコアの金属もゆがんでしまう。代わりにニ
ッケル結合を電気メッキによって行うことかできる。こ
の方法は、電気メッキ浴がメッキ液中に分散した大量の
砥粒を使用すると言う欠点に悩まされる。もし砥粒がダ
イヤモンドまたはＣＢＮならば、メッキ浴は非常に高価
なものになり、維持できない。電気メッキ結合も後で説
明する世に言う「活性（ａｃｔｉｖｅ）」結合剤ほどは
機能せず、つまり結合は強くなく、砥粒は工具からより
簡単にはずれる。この不十分な性能は、電気メッキ結合
剤成分と砥粒物質の間の化学相互作用の欠如から生じる
と考えられる。
の結合剤の成分である。しかしながら一般にニッケルを
含む結合剤材料は、典型的に好ましくない影響をもたら
す１０００℃を軽く超える非常に高い温度でロウ付けす
る。この温度範囲ではダイヤモンド粒子は黒鉛化し、場
合によってはコアの金属もゆがんでしまう。代わりにニ
ッケル結合を電気メッキによって行うことかできる。こ
の方法は、電気メッキ浴がメッキ液中に分散した大量の
砥粒を使用すると言う欠点に悩まされる。もし砥粒がダ
イヤモンドまたはＣＢＮならば、メッキ浴は非常に高価
なものになり、維持できない。電気メッキ結合も後で説
明する世に言う「活性（ａｃｔｉｖｅ）」結合剤ほどは
機能せず、つまり結合は強くなく、砥粒は工具からより
簡単にはずれる。この不十分な性能は、電気メッキ結合
剤成分と砥粒物質の間の化学相互作用の欠如から生じる
と考えられる。
【０００９】チタンのような化学的に活性な成分を含む
活性結合剤合金が、ＳＬＭＢ工具用結合剤の分野で人気
を得ている。カルフォルニアのベルモントにあるＷｅｓ
ｇｏ，Ｉｎｃ．はＴｉｃｕｓｉｌと言う商品名で４．５
重量％のチタンを含む銅−銀の共融混合物に基づく結合
剤を提供する。この製品は簡単に剥ぎ取れる結合剤を提
供するが、銀を含んでいるので比較的高価で、作業効率
は中程度である。
活性結合剤合金が、ＳＬＭＢ工具用結合剤の分野で人気
を得ている。カルフォルニアのベルモントにあるＷｅｓ
ｇｏ，Ｉｎｃ．はＴｉｃｕｓｉｌと言う商品名で４．５
重量％のチタンを含む銅−銀の共融混合物に基づく結合
剤を提供する。この製品は簡単に剥ぎ取れる結合剤を提
供するが、銀を含んでいるので比較的高価で、作業効率
は中程度である。
【００１０】米国特許第５，１０２，６２１号明細書
は、本質的に０．５〜１０重量％のチタン、１０〜５０
重量％のスズおよび残部の銅からなる３成分のロウ付け
合金を開示する。このロウ付け合金は、主として電子産
業において黒鉛または炭素体と金属部材とのロウ付けさ
れた接合部を形成して、黒鉛電極を銅の導電体にロウ付
けすることを志向する。このロウ付け合金はふさわしい
量の銅、スズおよびチタンの配合、およびるつぼ内での
混合物の加熱によって調製された。この参考文献は、ロ
ウ付け合金が黒鉛を濡らして良い結合を形成することを
示す。
は、本質的に０．５〜１０重量％のチタン、１０〜５０
重量％のスズおよび残部の銅からなる３成分のロウ付け
合金を開示する。このロウ付け合金は、主として電子産
業において黒鉛または炭素体と金属部材とのロウ付けさ
れた接合部を形成して、黒鉛電極を銅の導電体にロウ付
けすることを志向する。このロウ付け合金はふさわしい
量の銅、スズおよびチタンの配合、およびるつぼ内での
混合物の加熱によって調製された。この参考文献は、ロ
ウ付け合金が黒鉛を濡らして良い結合を形成することを
示す。
【００１１】好ましいＳＬＭＢの結合剤合金はＣｕ７０
重量％／Ｓｎ２１重量％／Ｔｉ９重量％という組成を持
つ。３つの金属粉末を液体のバインダーと混合して、ペ
ーストを得ることができる。ペーストの金属コアへの塗
布、ペースト中の砥粒の付着、および高温での合金のロ
ウ付けによって形成される結合は強いが、あいにく化学
的および電気化学的方法で簡単に剥ぎ取れない。このよ
うなＣｕ／Ｓｎ／Ｔｉを含む結合剤組成物は以下の
（ａ）および（ｂ）の理由で完全に剥ぎ取れないと考え
られる。 （ａ）結合剤中のスズを含む金属間相は剥ぎ取り用の化
学薬品による腐食に耐性を持つ。 （ｂ）コアに結合剤を強力に接着するＴｉ／Ｆｅ／Ｃｕ
／Ｓｎの金属間相が形成される。 スズおよびチタンは合金の融点降下剤であり、チタンは
ロウ付けの間に融解結合剤をもたらして有益にダイヤモ
ンド粒子をぬらすための炭素との反応を行う。従って、
単純に成分中のスズとチタンの量を減少させて可剥性を
改良することは望ましくない。
重量％／Ｓｎ２１重量％／Ｔｉ９重量％という組成を持
つ。３つの金属粉末を液体のバインダーと混合して、ペ
ーストを得ることができる。ペーストの金属コアへの塗
布、ペースト中の砥粒の付着、および高温での合金のロ
ウ付けによって形成される結合は強いが、あいにく化学
的および電気化学的方法で簡単に剥ぎ取れない。このよ
うなＣｕ／Ｓｎ／Ｔｉを含む結合剤組成物は以下の
（ａ）および（ｂ）の理由で完全に剥ぎ取れないと考え
られる。 （ａ）結合剤中のスズを含む金属間相は剥ぎ取り用の化
学薬品による腐食に耐性を持つ。 （ｂ）コアに結合剤を強力に接着するＴｉ／Ｆｅ／Ｃｕ
／Ｓｎの金属間相が形成される。 スズおよびチタンは合金の融点降下剤であり、チタンは
ロウ付けの間に融解結合剤をもたらして有益にダイヤモ
ンド粒子をぬらすための炭素との反応を行う。従って、
単純に成分中のスズとチタンの量を減少させて可剥性を
改良することは望ましくない。
【００１２】ロウ付け用のＣｕ／Ｓｎ／Ｔｉ結合剤は従
来、３つの個々の成分の粉末を共に混合して均一な濃度
の配合物を得ることで作られてきた。この方法は、個々
の成分の量を別々に調整することができるので、大変良
く調整された最終結合剤組成物を有利に与えた。第１に
銅およびスズの成分を組み合わせて青銅にすること、お
よび第２に青銅の粉末を適切な量の水素化チタン粉末と
混合することを含む２段階の方法によって作られる結合
剤がＳＬＭＢ結合に大変効果的であり、従来のＣｕ／Ｓ
ｎ／Ｔｉ結合剤よりもかなり可剥性であることが発見さ
れた。
来、３つの個々の成分の粉末を共に混合して均一な濃度
の配合物を得ることで作られてきた。この方法は、個々
の成分の量を別々に調整することができるので、大変良
く調整された最終結合剤組成物を有利に与えた。第１に
銅およびスズの成分を組み合わせて青銅にすること、お
よび第２に青銅の粉末を適切な量の水素化チタン粉末と
混合することを含む２段階の方法によって作られる結合
剤がＳＬＭＢ結合に大変効果的であり、従来のＣｕ／Ｓ
ｎ／Ｔｉ結合剤よりもかなり可剥性であることが発見さ
れた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】従って本発明は、本質的
に以下の（ａ）および（ｂ）からなる、鉄を主成分とす
るコアを持つ研磨工具用の可剥性結合剤組成物を提供す
る。 （ａ）スズが約５．６〜４１．２重量％および銅が約５
８．８〜９４．４重量％である約８５〜９５重量％の青
銅合金。 （ｂ）約５〜１５重量％のチタン。
に以下の（ａ）および（ｂ）からなる、鉄を主成分とす
るコアを持つ研磨工具用の可剥性結合剤組成物を提供す
る。 （ａ）スズが約５．６〜４１．２重量％および銅が約５
８．８〜９４．４重量％である約８５〜９５重量％の青
銅合金。 （ｂ）約５〜１５重量％のチタン。
【００１４】前記の可剥性結合剤組成物のロウによっ
て、鉄を主成分とするコアに結合した砥粒を持つ研磨工
具も提供される。
て、鉄を主成分とするコアに結合した砥粒を持つ研磨工
具も提供される。
【００１５】本発明は更に、以下の（１）〜（４）の工
程を含む、鉄を主成分とするコアを持つ工具に砥粒を結
合する方法を提供する。 （１）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）からなる結合
剤組成物を得るために有効な割合で、本質的に約５．６
〜４１．２重量％のスズおよび相補的な量の銅からなる
青銅合金の粉末、並びに水素化チタンの粉末を配合して
均一な混合物にする工程。 （ｉ）約５０〜９０重量％の銅。 （ｉｉ）約５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （２）砥粒および結合剤組成物をコアの切削用表面に配
置する工程。 （３）結合剤組成物を実質的に酸素のない雰囲気で最高
で約８７０℃のロウ付け温度より低い高温にする、水素
化チタンを元素のチタンに解離させるのに有効な加熱を
行う工程。 （４）結合剤組成物を、組成物の大部分が液化するのに
有効な時間、ロウ付け温度に更に加熱する工程。
程を含む、鉄を主成分とするコアを持つ工具に砥粒を結
合する方法を提供する。 （１）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）からなる結合
剤組成物を得るために有効な割合で、本質的に約５．６
〜４１．２重量％のスズおよび相補的な量の銅からなる
青銅合金の粉末、並びに水素化チタンの粉末を配合して
均一な混合物にする工程。 （ｉ）約５０〜９０重量％の銅。 （ｉｉ）約５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （２）砥粒および結合剤組成物をコアの切削用表面に配
置する工程。 （３）結合剤組成物を実質的に酸素のない雰囲気で最高
で約８７０℃のロウ付け温度より低い高温にする、水素
化チタンを元素のチタンに解離させるのに有効な加熱を
行う工程。 （４）結合剤組成物を、組成物の大部分が液化するのに
有効な時間、ロウ付け温度に更に加熱する工程。
【００１６】本発明のもう一つの面は、いくらかの銀を
活性化された３成分である銅、スズおよびチタンに組み
込むことで、砥粒を金属コアの研磨工具に接着するため
の強く、しかも容易に剥ぎ取れる結合剤を提供できるこ
との発見を含む。このように本発明によれば、鉄を主成
分とするコアを持つ研磨工具用の、本質的に以下の
（ｉ）〜（ｉｖ）からなる可剥性の結合剤組成物も供給
される。 （ｉ）約５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）約１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の１００重量部当たり約２
〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）〜
（ｉｉｉ）の合計に基づいている。
活性化された３成分である銅、スズおよびチタンに組み
込むことで、砥粒を金属コアの研磨工具に接着するため
の強く、しかも容易に剥ぎ取れる結合剤を提供できるこ
との発見を含む。このように本発明によれば、鉄を主成
分とするコアを持つ研磨工具用の、本質的に以下の
（ｉ）〜（ｉｖ）からなる可剥性の結合剤組成物も供給
される。 （ｉ）約５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）約１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の１００重量部当たり約２
〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）〜
（ｉｉｉ）の合計に基づいている。
【００１７】なおさらに本発明は、以下の（１）〜
（３）の工程を含む、鉄を主成分とするコアを持つ工具
に砥粒を結合する方法を提供する。 （１）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｖ）からなる結合剤
組成物を配合して均一な混合物にする工程。 （ｉ）約５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）約１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の合計１００重量部当たり
約２〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）
〜（ｉｉｉ）の合計に基づいている。 （２）砥粒および結合剤組成物をコアの切削用表面に配
置する工程。 （３）結合剤組成物を加熱して、組成物の大部分が液化
するのに有効な時間、実質的に酸素のない雰囲気で最高
で約８７０℃のロウ付け温度にする工程。
（３）の工程を含む、鉄を主成分とするコアを持つ工具
に砥粒を結合する方法を提供する。 （１）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｖ）からなる結合剤
組成物を配合して均一な混合物にする工程。 （ｉ）約５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）約１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の合計１００重量部当たり
約２〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）
〜（ｉｉｉ）の合計に基づいている。 （２）砥粒および結合剤組成物をコアの切削用表面に配
置する工程。 （３）結合剤組成物を加熱して、組成物の大部分が液化
するのに有効な時間、実質的に酸素のない雰囲気で最高
で約８７０℃のロウ付け温度にする工程。
【００１８】なお更に以下の（ａ）および（ｂ）を含む
単層金属結合した工具が提供される。 （ａ）鉄を主成分とするコア （ｂ）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｖ）からなるロウ付
けされる結合剤組成物によってコアに結合された砥粒。 （ｉ）約５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）約１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の合計１００重量部当たり
約２〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）
〜（ｉｉｉ）の合計に基づいている。
単層金属結合した工具が提供される。 （ａ）鉄を主成分とするコア （ｂ）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｖ）からなるロウ付
けされる結合剤組成物によってコアに結合された砥粒。 （ｉ）約５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）約１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）約５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の合計１００重量部当たり
約２〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）
〜（ｉｉｉ）の合計に基づいている。
【００１９】
【発明の実施の形態】１つの面において本発明は、鉄を
主成分とするコアの研磨工具用の、主に銅、スズおよび
チタンの結合剤組成物を採用する可剥性結合剤である。
ここでは場合によって「結合剤組成物」という用語を、
結合剤を構成する成分の混合物の組成物を呼ぶために使
用する。「結合剤」という用語は工具に砥粒を固定する
ための結合剤組成物の加熱または他の処理後の融解した
結合剤を意味する。ここで使用する「鉄を主成分とする
コア」という用語は、元素の鉄が主要な成分である金属
配合物のコアを意味する。鉄を主成分とするコアは、元
素の鉄および鉄合金、例えば、少量だが有意の割合のニ
ッケル、クロム、モリブデン、クロム、バナジウム、タ
ングステン、ケイ素、マンガンおよびそれらの混合物を
含むことがある炭素鋼およびステンレス鋼のようなも
の、のコアを包含することを意図する。
主成分とするコアの研磨工具用の、主に銅、スズおよび
チタンの結合剤組成物を採用する可剥性結合剤である。
ここでは場合によって「結合剤組成物」という用語を、
結合剤を構成する成分の混合物の組成物を呼ぶために使
用する。「結合剤」という用語は工具に砥粒を固定する
ための結合剤組成物の加熱または他の処理後の融解した
結合剤を意味する。ここで使用する「鉄を主成分とする
コア」という用語は、元素の鉄が主要な成分である金属
配合物のコアを意味する。鉄を主成分とするコアは、元
素の鉄および鉄合金、例えば、少量だが有意の割合のニ
ッケル、クロム、モリブデン、クロム、バナジウム、タ
ングステン、ケイ素、マンガンおよびそれらの混合物を
含むことがある炭素鋼およびステンレス鋼のようなも
の、のコアを包含することを意図する。
【００２０】金属コアに結合される砥粒は、任意の適度
な堅さの粒状の粒子の研磨剤物質でよい。本発明で使用
できる代表的な砥粒は酸化アルミニウム、炭化ケイ素、
炭化タングステン、および同様なものを含む。酸化アル
ミニウムは、世に言うシードしたおよびシードしていな
いゾル−ゲル微晶質α−アルミナだけでなく標準的なア
ルミナ研磨剤も包含する。特に好ましいのは一般に超砥
粒として知られる非常に堅い研磨剤物質を使用すること
である。これらはダイヤモンド、立方晶チッ化ホウ素お
よびそれらの混合物を含む。主に非鉄材料を切断するた
めに、これらの中ではダイヤモンドが好ましい。
な堅さの粒状の粒子の研磨剤物質でよい。本発明で使用
できる代表的な砥粒は酸化アルミニウム、炭化ケイ素、
炭化タングステン、および同様なものを含む。酸化アル
ミニウムは、世に言うシードしたおよびシードしていな
いゾル−ゲル微晶質α−アルミナだけでなく標準的なア
ルミナ研磨剤も包含する。特に好ましいのは一般に超砥
粒として知られる非常に堅い研磨剤物質を使用すること
である。これらはダイヤモンド、立方晶チッ化ホウ素お
よびそれらの混合物を含む。主に非鉄材料を切断するた
めに、これらの中ではダイヤモンドが好ましい。
【００２１】金属コアからの結合剤の望まれる可剥性を
提供するために、銅、スズおよびチタンは、２成分すな
わち青銅合金およびチタンとして結合剤組成物中に存在
する。銅およびスズの量は相補的に合計で１００％な
る。青銅合金は好ましくは本質的に約５８．８〜９４．
４重量％の銅および約５．６〜４１．２重量％のスズ、
より好ましくは約７０〜９０重量％の銅および約１０〜
３０重量％のスズ、最も好ましくは約７５〜７７重量％
の銅および２３〜２５重量％のスズからなる。
提供するために、銅、スズおよびチタンは、２成分すな
わち青銅合金およびチタンとして結合剤組成物中に存在
する。銅およびスズの量は相補的に合計で１００％な
る。青銅合金は好ましくは本質的に約５８．８〜９４．
４重量％の銅および約５．６〜４１．２重量％のスズ、
より好ましくは約７０〜９０重量％の銅および約１０〜
３０重量％のスズ、最も好ましくは約７５〜７７重量％
の銅および２３〜２５重量％のスズからなる。
【００２２】チタン成分は好ましくはロウ付けの間に超
砥粒、特にダイヤモンドと反応できる形でチタンを含
む。この反応性は融解ロウ付け組成物が、砥粒の表面を
ぬらす能力を向上させる。結果として生じる増加された
結合剤と超砥粒の間の親和性は、研磨剤結合強度を増す
と考えられる。チタンは元素または化合物の形どちらで
でも混合物に加えることができる。元素のチタンは低い
温度で水および／または酸素と反応して二酸化チタンを
形成し、そのためにロウ付けの間のダイヤモンドとの反
応に利用できなくなる。従って、水または酸素が存在す
る場合は、元素のチタンを加えることはあまり好ましく
ない。選択的な液体バインダーの構成要素、または汚染
物質として水が導入されることがある。チタンを化合物
の形で加える場合、化合物がロウ付け工程の間に解離し
てチタンが超砥粒と反応できるようにするべきである。
好ましくはチタンを約５００℃まで安定な水素化チタ
ン、ＴｉＨ2 として結合剤物質に加える。約５００℃以
上で水素化チタンは解離して、チタンと水素になる。
砥粒、特にダイヤモンドと反応できる形でチタンを含
む。この反応性は融解ロウ付け組成物が、砥粒の表面を
ぬらす能力を向上させる。結果として生じる増加された
結合剤と超砥粒の間の親和性は、研磨剤結合強度を増す
と考えられる。チタンは元素または化合物の形どちらで
でも混合物に加えることができる。元素のチタンは低い
温度で水および／または酸素と反応して二酸化チタンを
形成し、そのためにロウ付けの間のダイヤモンドとの反
応に利用できなくなる。従って、水または酸素が存在す
る場合は、元素のチタンを加えることはあまり好ましく
ない。選択的な液体バインダーの構成要素、または汚染
物質として水が導入されることがある。チタンを化合物
の形で加える場合、化合物がロウ付け工程の間に解離し
てチタンが超砥粒と反応できるようにするべきである。
好ましくはチタンを約５００℃まで安定な水素化チタ
ン、ＴｉＨ2 として結合剤物質に加える。約５００℃以
上で水素化チタンは解離して、チタンと水素になる。
【００２３】青銅合金およびチタン成分の両方は、好ま
しくは粉末の形で結合剤組成物に組み込まれる。粉末は
小さい粒度を持つべきである。このことはロウ付けの間
の砥粒の最適なぬれ、およびコアと砥粒の間の最高の結
合強度の発現のために、均一な混合物を作りそして結合
剤組成物において均一な濃度とすることを促進する。小
さい粒度は下で説明するように結合剤組成物ペーストの
形成も容易にする。最大寸法が約４４μｍである微粒子
が好ましい。金属粉末の粒度は、特定のメッシュ寸法の
ふるいを通してふるい分けして決定する。例えば最大粒
度が公称４４μｍの粒子は、アメリカ合衆国規格３２５
メッシュのふるいを通る。最小金属粒度はロウ付けされ
た工具において特に決定的なものではない。それは一般
的に超微粒子の製造の費用によって限定される。
しくは粉末の形で結合剤組成物に組み込まれる。粉末は
小さい粒度を持つべきである。このことはロウ付けの間
の砥粒の最適なぬれ、およびコアと砥粒の間の最高の結
合強度の発現のために、均一な混合物を作りそして結合
剤組成物において均一な濃度とすることを促進する。小
さい粒度は下で説明するように結合剤組成物ペーストの
形成も容易にする。最大寸法が約４４μｍである微粒子
が好ましい。金属粉末の粒度は、特定のメッシュ寸法の
ふるいを通してふるい分けして決定する。例えば最大粒
度が公称４４μｍの粒子は、アメリカ合衆国規格３２５
メッシュのふるいを通る。最小金属粒度はロウ付けされ
た工具において特に決定的なものではない。それは一般
的に超微粒子の製造の費用によって限定される。
【００２４】粉末状の金属成分は結合剤組成物中に、チ
タンが約５〜１５重量％、および青銅合金が約８５〜９
５重量％の範囲で好ましくは存在すべきである。より好
ましくは、青銅合金組成物およびチタンの濃度の組み合
わせは結果として、銅約７０重量％、スズ約２１重量％
およびチタン約９重量％の結合剤組成物になる。言及し
たように、好ましいのは水素化チタンの形でチタン成分
を組み合わせることである。本発明の結合剤組成物の多
くの応用で、元素のチタンと水素化チタンの間の分子量
のわずかな違いは無視できる。しかしながら明快にする
ために、特に違った形で示さなければ、ここで挙げる組
成はチタンが存在することをさしているものである。
タンが約５〜１５重量％、および青銅合金が約８５〜９
５重量％の範囲で好ましくは存在すべきである。より好
ましくは、青銅合金組成物およびチタンの濃度の組み合
わせは結果として、銅約７０重量％、スズ約２１重量％
およびチタン約９重量％の結合剤組成物になる。言及し
たように、好ましいのは水素化チタンの形でチタン成分
を組み合わせることである。本発明の結合剤組成物の多
くの応用で、元素のチタンと水素化チタンの間の分子量
のわずかな違いは無視できる。しかしながら明快にする
ために、特に違った形で示さなければ、ここで挙げる組
成はチタンが存在することをさしているものである。
【００２５】結合剤組成物は好ましくは、乾燥粉末成分
を混合、例えば成分の濃度が混合物を通して一定になる
までタンブル混合して調製する。粉末の混合物は研磨工
具の切削用表面に直接適用することができる。好ましく
は、乾燥粉末成分を一般的に低い粘度の一時的な液体バ
インダーと混合する。バインダーを、粘性の粘着性ペー
スト、例えば練り歯磨きのコンシステンシーのものを形
成するのに有効な割合で粉末の成分に加える。ペースト
の形態では、結合剤組成物は正確に分配でき、コアの切
削用表面および砥粒に対し接着性であるだろう。「一時
的」という用語は液体バインダーが、好ましくはロウ付
け温度より低く、ロウ付け工程に好ましくない影響を与
えない高温で、結合剤組成物からなくなる能力を持つこ
とを意味する。バインダーは十分に揮発性で、結合剤の
機能を妨げることがある残留物を残さずに、ロウ付けの
間に実質的に完全に蒸発および／または熱分解するべき
である。好ましくはバインダーは約４００℃より低い温
度で蒸発する。しかしながら、バインダーの揮発性は、
結合剤組成物と研磨剤をコアに適用して工具をロウ付け
する用意をするのに合理的な時間（乾燥時間）、室温で
ペーストが流動性および粘着性を保つのに十分に低いべ
きである。好ましくは乾燥時間は約１〜２時間であるべ
きである。本発明の新しい結合剤組成物のパラメーター
に合うふさわしい液体バインダーが商業的に利用でき
る。本発明に使用するのにふさわしい代表的なペースト
形成バインダーは、Ｖｉｔｔａ社のＢｒａｚ（商標）ゲ
ル、およびＬｕｃａｓ社のＬｕｃａｎｅｘ（商標）バイ
ンダーを含む。後者は専売の組成物で、供給元により既
に結合剤組成物成分と混合されたペーストとして特別に
得る必要があるかも知れない。バインダーは、ボールミ
ルのような当該技術分野で良く知られる多くの方法で粉
末と混合することもできる。粉末と液体バインダーを混
合する条件は決定的なものではない。
を混合、例えば成分の濃度が混合物を通して一定になる
までタンブル混合して調製する。粉末の混合物は研磨工
具の切削用表面に直接適用することができる。好ましく
は、乾燥粉末成分を一般的に低い粘度の一時的な液体バ
インダーと混合する。バインダーを、粘性の粘着性ペー
スト、例えば練り歯磨きのコンシステンシーのものを形
成するのに有効な割合で粉末の成分に加える。ペースト
の形態では、結合剤組成物は正確に分配でき、コアの切
削用表面および砥粒に対し接着性であるだろう。「一時
的」という用語は液体バインダーが、好ましくはロウ付
け温度より低く、ロウ付け工程に好ましくない影響を与
えない高温で、結合剤組成物からなくなる能力を持つこ
とを意味する。バインダーは十分に揮発性で、結合剤の
機能を妨げることがある残留物を残さずに、ロウ付けの
間に実質的に完全に蒸発および／または熱分解するべき
である。好ましくはバインダーは約４００℃より低い温
度で蒸発する。しかしながら、バインダーの揮発性は、
結合剤組成物と研磨剤をコアに適用して工具をロウ付け
する用意をするのに合理的な時間（乾燥時間）、室温で
ペーストが流動性および粘着性を保つのに十分に低いべ
きである。好ましくは乾燥時間は約１〜２時間であるべ
きである。本発明の新しい結合剤組成物のパラメーター
に合うふさわしい液体バインダーが商業的に利用でき
る。本発明に使用するのにふさわしい代表的なペースト
形成バインダーは、Ｖｉｔｔａ社のＢｒａｚ（商標）ゲ
ル、およびＬｕｃａｓ社のＬｕｃａｎｅｘ（商標）バイ
ンダーを含む。後者は専売の組成物で、供給元により既
に結合剤組成物成分と混合されたペーストとして特別に
得る必要があるかも知れない。バインダーは、ボールミ
ルのような当該技術分野で良く知られる多くの方法で粉
末と混合することもできる。粉末と液体バインダーを混
合する条件は決定的なものではない。
【００２６】ペーストは、はけ塗り、吹き付け、ナイフ
塗布またはペースト中への工具表面の浸漬のような当該
技術分野で良く知られる任意の技術でコアに被覆する。
例えばペーストを回転機器の補助でコアに被覆すること
ができる。単層金属結合研磨剤工具の製造においては、
砥粒の層を結合剤組成物の被膜上に付着させる。砥粒を
切削用表面の上に均一に分配して提供するような様式で
個々に配置、または振りかけることができる。砥粒は単
層で、すなわち実質的に砥粒１つ分の厚さで堆積する。
砥粒の粒度は一般的に３２５メッシュ（４４μｍ）より
も大きく，好ましくは約１４０メッシュ（１０５μｍ）
よりも大きいべきである。
塗布またはペースト中への工具表面の浸漬のような当該
技術分野で良く知られる任意の技術でコアに被覆する。
例えばペーストを回転機器の補助でコアに被覆すること
ができる。単層金属結合研磨剤工具の製造においては、
砥粒の層を結合剤組成物の被膜上に付着させる。砥粒を
切削用表面の上に均一に分配して提供するような様式で
個々に配置、または振りかけることができる。砥粒は単
層で、すなわち実質的に砥粒１つ分の厚さで堆積する。
砥粒の粒度は一般的に３２５メッシュ（４４μｍ）より
も大きく，好ましくは約１４０メッシュ（１０５μｍ）
よりも大きいべきである。
【００２７】適用されるペーストの量は砥粒をコアに強
く固定するように特定された結合剤厚さを提供するのに
有効な量である。適切なペーストの量はある程度砥粒の
寸法に依存する。好ましくは十分なペーストを適用し
て、ペーストの厚さを砥粒の最大公称寸法と少なくとも
同じ、より好ましくは約１．７〜約２．３倍にする。例
えば、１４０メッシュの粉末の最大公称寸法は１０５μ
ｍである。あるいは、初めに接着剤で被覆した砥粒を金
属コアに直接付着させてその後で砥粒を金属粉末の混合
物で覆うことによって、砥粒および粉末状の結合剤組成
物の成分を適用することができる。金属粉末は任意に一
時的な液体バインダーを含むことができる。通常、非常
に小さい粒径の粒子は砥粒を塗布するコアにバインダー
成分なしで配置することができる。
く固定するように特定された結合剤厚さを提供するのに
有効な量である。適切なペーストの量はある程度砥粒の
寸法に依存する。好ましくは十分なペーストを適用し
て、ペーストの厚さを砥粒の最大公称寸法と少なくとも
同じ、より好ましくは約１．７〜約２．３倍にする。例
えば、１４０メッシュの粉末の最大公称寸法は１０５μ
ｍである。あるいは、初めに接着剤で被覆した砥粒を金
属コアに直接付着させてその後で砥粒を金属粉末の混合
物で覆うことによって、砥粒および粉末状の結合剤組成
物の成分を適用することができる。金属粉末は任意に一
時的な液体バインダーを含むことができる。通常、非常
に小さい粒径の粒子は砥粒を塗布するコアにバインダー
成分なしで配置することができる。
【００２８】混合された粉末粒子と随意的な液体バイン
ダーとの結合剤組成物は、更に以下で説明されるロウ付
けで緻密化される。当業者は、ロウ付けする結合剤を望
ましい厚さにするために、コアに適用する乾燥粉末また
はペーストの量を決定することができる。
ダーとの結合剤組成物は、更に以下で説明されるロウ付
けで緻密化される。当業者は、ロウ付けする結合剤を望
ましい厚さにするために、コアに適用する乾燥粉末また
はペーストの量を決定することができる。
【００２９】本発明の結合剤は、粉末混合物またはペー
ストを加熱して、固体成分の大部分が液化して工具の切
削用表面を流れる溶液を形成する高温のロウ付け温度に
最終的にすることを含むロウ付け処理で作られる。液の
状態で、結合剤物質は有利に砥粒表面を非常によくぬら
す。良い湿潤能力は砥粒、特に超砥粒のダイヤモンドお
よびＣＢＮとの界面活性を持つチタンの存在に大部分が
起因する。ロウ付け前に銅およびスズを単一の前もって
合金化された成分に組み合わせることは、有益な結合剤
可剥性の高い程度を提供するために大切である。銅およ
びスズを独立の成分として供給する場合、銅およびチタ
ンがまだ固体のときに、スズが２３２℃の低い融点で最
初に液化することが考えられる。一度液体として遊離す
るとスズはコアの鉄と共に、その両方が最終的な結合を
弱めおよび化学的または電気的な剥ぎ取り方法でより除
去しにくくなる金属間相を形成する。スズを含む金属間
相は、更なる非連続成分を結合内に作り結合を弱める。
それはまたチタンと反応して、結合剤組成物内の利用で
きるチタン分を消費し、それによって砥粒の湿潤を促進
するチタンを少なくする。
ストを加熱して、固体成分の大部分が液化して工具の切
削用表面を流れる溶液を形成する高温のロウ付け温度に
最終的にすることを含むロウ付け処理で作られる。液の
状態で、結合剤物質は有利に砥粒表面を非常によくぬら
す。良い湿潤能力は砥粒、特に超砥粒のダイヤモンドお
よびＣＢＮとの界面活性を持つチタンの存在に大部分が
起因する。ロウ付け前に銅およびスズを単一の前もって
合金化された成分に組み合わせることは、有益な結合剤
可剥性の高い程度を提供するために大切である。銅およ
びスズを独立の成分として供給する場合、銅およびチタ
ンがまだ固体のときに、スズが２３２℃の低い融点で最
初に液化することが考えられる。一度液体として遊離す
るとスズはコアの鉄と共に、その両方が最終的な結合を
弱めおよび化学的または電気的な剥ぎ取り方法でより除
去しにくくなる金属間相を形成する。スズを含む金属間
相は、更なる非連続成分を結合内に作り結合を弱める。
それはまたチタンと反応して、結合剤組成物内の利用で
きるチタン分を消費し、それによって砥粒の湿潤を促進
するチタンを少なくする。
【００３０】予め合金化された銅／スズ並びにチタン若
しくは水素化チタン粉末の結合剤組成物の溶液は、ほか
のものよりもコアおよび砥粒上をよりなめらかに均一に
および一貫して、しみおよび形態学的な不規則性なしに
流れると言うことが認められた。なお更に、本発明の結
合剤組成物は、３成分の粉末の配合物よりわずかに低い
温度で液化する。これによりロウ付け処理がより低温で
行え、コアおよび砥粒の完全性をより良く保存し、また
エネルギーを節約する。
しくは水素化チタン粉末の結合剤組成物の溶液は、ほか
のものよりもコアおよび砥粒上をよりなめらかに均一に
および一貫して、しみおよび形態学的な不規則性なしに
流れると言うことが認められた。なお更に、本発明の結
合剤組成物は、３成分の粉末の配合物よりわずかに低い
温度で液化する。これによりロウ付け処理がより低温で
行え、コアおよび砥粒の完全性をより良く保存し、また
エネルギーを節約する。
【００３１】本発明の銅／スズ／チタン結合剤組成物の
ロウ付け温度は、３成分の粉末の配合物のロウ付け温度
に近い約８８０℃ぐらいの高い温度であることがある。
しかしながら、予め合金化された銅／スズおよびチタン
の２成分では約８７０℃より低い温度、好ましくは８５
０〜８７０℃、より好ましくは約８６５℃で効果的にロ
ウ付けできる。チタン成分を水素化チタンとして結合剤
組成物に組み込む場合、ロウ付け温度に達する前に水素
化物が完全に解離できるふさわしい速度で、ロウ付け温
度まで加熱するようにするべきである。更に、もし存在
するならば不安定なバインダーも加熱工程の間に結合剤
組成物を去る。バインダーは他の機構で結合剤から去っ
てもよい。より高い揮発性の部分はより低い温度で蒸発
することがあり、低い揮発性の部分は温度がロウ付け温
度に近づいたときに熱分解してもよい。
ロウ付け温度は、３成分の粉末の配合物のロウ付け温度
に近い約８８０℃ぐらいの高い温度であることがある。
しかしながら、予め合金化された銅／スズおよびチタン
の２成分では約８７０℃より低い温度、好ましくは８５
０〜８７０℃、より好ましくは約８６５℃で効果的にロ
ウ付けできる。チタン成分を水素化チタンとして結合剤
組成物に組み込む場合、ロウ付け温度に達する前に水素
化物が完全に解離できるふさわしい速度で、ロウ付け温
度まで加熱するようにするべきである。更に、もし存在
するならば不安定なバインダーも加熱工程の間に結合剤
組成物を去る。バインダーは他の機構で結合剤から去っ
てもよい。より高い揮発性の部分はより低い温度で蒸発
することがあり、低い揮発性の部分は温度がロウ付け温
度に近づいたときに熱分解してもよい。
【００３２】ロウ付け工程の雰囲気を制御して、存在す
る金属と反応することがある酸素を取り除く。制御は、
好ましくは約１００ｐｐｍより低い酸素濃度を維持する
のに効果的な真空または不活性ガスでパージした環境
で、ロウ付けすることにより行うことができる。ロウ付
けにおいて特に超砥粒を採用する場合に、青銅合金およ
びチタンの大部分が融解して砥粒の表面を広くぬらすの
に十分な時間、青銅の融解点を維持するべきである。１
５分青銅の融点にすれば多くの場合十分で、３０分が好
ましい。
る金属と反応することがある酸素を取り除く。制御は、
好ましくは約１００ｐｐｍより低い酸素濃度を維持する
のに効果的な真空または不活性ガスでパージした環境
で、ロウ付けすることにより行うことができる。ロウ付
けにおいて特に超砥粒を採用する場合に、青銅合金およ
びチタンの大部分が融解して砥粒の表面を広くぬらすの
に十分な時間、青銅の融解点を維持するべきである。１
５分青銅の融点にすれば多くの場合十分で、３０分が好
ましい。
【００３３】もう一つの面において、本発明は銅、ス
ズ、チタンおよび銀の４成分の組成物で得られるかなり
強化された可剥性を持ち、ＳＬＭＢ工具において強く耐
久性があり効果的な結合剤を提供する。特別な理論には
とらわれたくないが、本発明の発明者は、銀は鉄を含む
支持体にロウ付けされた結合剤から剥ぎ取りやすい金属
であると言うことを発見した。スズは、ロウ付け中に支
持体に接着して電気化学的な剥ぎ取りによる除去により
抵抗する金属間物質を形成する傾向がある点で、銅、ズ
スおよびチタンの中で最も取り除きにくい。銅、スズお
よびチタンの３成分に銀を加えることは、いくらかのス
ズを銀で置換して強い研磨剤結合剤を与えるということ
が分かった。このように可剥性は結合剤の強度を犠牲に
しないで改良できる。
ズ、チタンおよび銀の４成分の組成物で得られるかなり
強化された可剥性を持ち、ＳＬＭＢ工具において強く耐
久性があり効果的な結合剤を提供する。特別な理論には
とらわれたくないが、本発明の発明者は、銀は鉄を含む
支持体にロウ付けされた結合剤から剥ぎ取りやすい金属
であると言うことを発見した。スズは、ロウ付け中に支
持体に接着して電気化学的な剥ぎ取りによる除去により
抵抗する金属間物質を形成する傾向がある点で、銅、ズ
スおよびチタンの中で最も取り除きにくい。銅、スズお
よびチタンの３成分に銀を加えることは、いくらかのス
ズを銀で置換して強い研磨剤結合剤を与えるということ
が分かった。このように可剥性は結合剤の強度を犠牲に
しないで改良できる。
【００３４】４成分の結合剤組成物は４成分全てを粉末
の形で個々に結合剤組成物に組み込むことができると言
う更なる利益を有利に提供する。つまり、銅、スズ、チ
タン（好ましくは水素化チタン）および銀の粉末を混合
して結合剤組成物を作ることができる。このように製造
者は、配合物中のそれぞれの金属の割合を個々に調整す
ることで、４成分の全ての望ましい濃度を簡単に製造す
る大きな柔軟性を持つ。
の形で個々に結合剤組成物に組み込むことができると言
う更なる利益を有利に提供する。つまり、銅、スズ、チ
タン（好ましくは水素化チタン）および銀の粉末を混合
して結合剤組成物を作ることができる。このように製造
者は、配合物中のそれぞれの金属の割合を個々に調整す
ることで、４成分の全ての望ましい濃度を簡単に製造す
る大きな柔軟性を持つ。
【００３５】４成分を別々の粉末として配合することは
できるが、好ましくは結合剤組成物は２またはそれ以上
の成分の予め調製された合金（「予備合金」）と個々の
粉末から作ることができる。例えば本発明の結合剤組成
物は、Ｃｕ／Ｓｎの予備合金、ＡｇおよびＴｉＨ2 の配
合や、Ｃｕ／Ｓｎ／Ａｇの予備合金、Ｃｕ／Ｓｎの予備
合金およびＴｉＨ2 の配合や、Ａｇ／Ｃｕの予備合金、
Ｃｕ／Ｓｎの予備合金およびＴｉＨ2 の配合で作ること
ができる。最も好ましくは、結合剤組成物はＣｕ／Ｓｎ
／Ｔｉ／Ａｇ成分の単一の４成分予備合金で作られる。
できるが、好ましくは結合剤組成物は２またはそれ以上
の成分の予め調製された合金（「予備合金」）と個々の
粉末から作ることができる。例えば本発明の結合剤組成
物は、Ｃｕ／Ｓｎの予備合金、ＡｇおよびＴｉＨ2 の配
合や、Ｃｕ／Ｓｎ／Ａｇの予備合金、Ｃｕ／Ｓｎの予備
合金およびＴｉＨ2 の配合や、Ａｇ／Ｃｕの予備合金、
Ｃｕ／Ｓｎの予備合金およびＴｉＨ2 の配合で作ること
ができる。最も好ましくは、結合剤組成物はＣｕ／Ｓｎ
／Ｔｉ／Ａｇ成分の単一の４成分予備合金で作られる。
【００３６】４成分結合剤組成物で採用される銅、スズ
およびチタンは前に説明したものと実質的に同様であ
る。言及したように、銀はそのままでまたは他の成分と
共に予備合金に入れて含めることができる。好ましく
は、金属成分の全てを、そのままであれ予め合金化した
ものであれ、結合剤組成物に粉末として取り入れ、これ
らの粉末の粒度は均一な濃度の混合物の調製を容易にす
るため同様なものである。好ましいのは４４μｍより小
さい粒度、つまり粉末の大部分が３２５メッシュのふる
いを通るものである。
およびチタンは前に説明したものと実質的に同様であ
る。言及したように、銀はそのままでまたは他の成分と
共に予備合金に入れて含めることができる。好ましく
は、金属成分の全てを、そのままであれ予め合金化した
ものであれ、結合剤組成物に粉末として取り入れ、これ
らの粉末の粒度は均一な濃度の混合物の調製を容易にす
るため同様なものである。好ましいのは４４μｍより小
さい粒度、つまり粉末の大部分が３２５メッシュのふる
いを通るものである。
【００３７】本発明の結合剤組成物における成分の濃度
は、一方が銅、スズおよびチタンの３成分の部分で他方
が銀である２つの部分の均一な混合物に関して、時とし
て有利に定められる。３成分の部分は好ましくは本質的
に約５０〜８０重量％の銅、約１５〜３５重量％のス
ズ、および約５〜１５重量％のチタン、より好ましくは
約６５〜７５重量％の銅、約１８〜２２重量％のスズお
よび約５〜１５重量％のチタンからなり、上記の重量濃
度はＣｕ、ＳｎおよびＴｉ成分の合計に基づく。好まし
くは銀の部分は、３成分の１００重量部当たり約５〜１
３５重量部で存在すべきである。鋼鉄のコアからの結合
剤の可剥性は、銀の含有量を３成分の部分１００重量部
当たり約５０重量部まで増加させてるにつれて向上す
る。５０重量部より多い場合、可剥性および結合の強度
は維持されるが、銀の含有量が多くなることで結合剤の
もちが悪化することがある。結合剤の値段もかなり上昇
してしまう。１００部当たり約１５０重量部より多い場
合は、結合剤は強度を失い、砥粒が研削の間早いうちに
外れてしまう傾向がある。３成分の部分のチタンの過剰
な重量濃度は、砥粒が簡単に外れるようになるほど弱い
ロウ付け用の結合剤組成物をもたらすことがある。
は、一方が銅、スズおよびチタンの３成分の部分で他方
が銀である２つの部分の均一な混合物に関して、時とし
て有利に定められる。３成分の部分は好ましくは本質的
に約５０〜８０重量％の銅、約１５〜３５重量％のス
ズ、および約５〜１５重量％のチタン、より好ましくは
約６５〜７５重量％の銅、約１８〜２２重量％のスズお
よび約５〜１５重量％のチタンからなり、上記の重量濃
度はＣｕ、ＳｎおよびＴｉ成分の合計に基づく。好まし
くは銀の部分は、３成分の１００重量部当たり約５〜１
３５重量部で存在すべきである。鋼鉄のコアからの結合
剤の可剥性は、銀の含有量を３成分の部分１００重量部
当たり約５０重量部まで増加させてるにつれて向上す
る。５０重量部より多い場合、可剥性および結合の強度
は維持されるが、銀の含有量が多くなることで結合剤の
もちが悪化することがある。結合剤の値段もかなり上昇
してしまう。１００部当たり約１５０重量部より多い場
合は、結合剤は強度を失い、砥粒が研削の間早いうちに
外れてしまう傾向がある。３成分の部分のチタンの過剰
な重量濃度は、砥粒が簡単に外れるようになるほど弱い
ロウ付け用の結合剤組成物をもたらすことがある。
【００３８】結合剤組成物は乾燥した形式でまたはペー
ストとして適用するための液体バインダーと混合して適
用することができる。随意のバインダー組成物は実質的
に前に説明したものと同様ある。４成分結合剤組成物の
工具の製造方法は３成分結合剤組成物の工具の製造の方
法と同様である。
ストとして適用するための液体バインダーと混合して適
用することができる。随意のバインダー組成物は実質的
に前に説明したものと同様ある。４成分結合剤組成物の
工具の製造方法は３成分結合剤組成物の工具の製造の方
法と同様である。
【００３９】ここで本発明を特定の具体代表例によって
説明する。ここで特に示さなければ割合、比率、および
百分率は重量によるものである。全ての重量および測定
の単位は元来ＳＩ単位で得られたものではなく、ＳＩ単
位に換算されたものである。
説明する。ここで特に示さなければ割合、比率、および
百分率は重量によるものである。全ての重量および測定
の単位は元来ＳＩ単位で得られたものではなく、ＳＩ単
位に換算されたものである。
【００４０】
【実施例】［例１〜１１］結合性能および可剥性につい
て結合剤組成物を試験した。様々な銅、スズおよび銀合
金および水素化チタン粉末を配合して均一な混合物にし
た。Ｂｒａｚ（商標）バインダーを粉末の混合物に混ぜ
込んで、なめらかで均一なバインダー含有量が２５重量
％のペーストを作った。それぞれのペーストを別々の試
験用の支持体、つまり０．２５ｍｍ厚のステンレスの有
孔シートをしっかりと適切に固定した表面積約２０ｃｍ
2 および厚さ１．６ｍｍの清浄で平らな鋼鉄板に適用し
た。ペーストを露出された有孔シートの表面に付着さ
せ、孔の空洞に硬質ゴムのスキージーで押し込んだ。そ
してアメリカ合衆国基準で約８０〜１００メッシュの寸
法（約１２μｍ〜１８μｍ）のダイヤモンドをシートで
覆われた平板にふりかけた。平板上に分離して配置され
たペーストの点に付着したダイヤモンド粒子をそのまま
にしてシートを注意深く取り除いた。過剰なダイヤモン
ドは平板を裏返しにして除去した。
て結合剤組成物を試験した。様々な銅、スズおよび銀合
金および水素化チタン粉末を配合して均一な混合物にし
た。Ｂｒａｚ（商標）バインダーを粉末の混合物に混ぜ
込んで、なめらかで均一なバインダー含有量が２５重量
％のペーストを作った。それぞれのペーストを別々の試
験用の支持体、つまり０．２５ｍｍ厚のステンレスの有
孔シートをしっかりと適切に固定した表面積約２０ｃｍ
2 および厚さ１．６ｍｍの清浄で平らな鋼鉄板に適用し
た。ペーストを露出された有孔シートの表面に付着さ
せ、孔の空洞に硬質ゴムのスキージーで押し込んだ。そ
してアメリカ合衆国基準で約８０〜１００メッシュの寸
法（約１２μｍ〜１８μｍ）のダイヤモンドをシートで
覆われた平板にふりかけた。平板上に分離して配置され
たペーストの点に付着したダイヤモンド粒子をそのまま
にしてシートを注意深く取り除いた。過剰なダイヤモン
ドは平板を裏返しにして除去した。
【００４１】平板を０．１３３Ｐａより低圧（＜１０-3
Ｔｏｒｒ）の真空条件下で、１０℃／分の温度上昇率で
ロウ付け温度まで加熱してその後冷却し、それによって
ダイヤモンドを平板に固定した。結合剤形成の均一性に
ついてペーストを視覚的に検討し、結合剤強度の定量的
な評価について手で小片を調査した。ペーストを、Ｅｎ
ｔｈｏｎｅ社のＥｎｓｔｒｉｐ５０００の低ｐＨ剥ぎ取
り試薬を含む電気化学的剥ぎ取り浴に浸漬し、平板から
結合を剥ぎ取るのに必要な約８時間まで０．１０８Ａ／
ｃｍ2 の電流で電気的に剥ぎ取った。剥ぎ取り浴の温度
は約２８〜４０℃の範囲で厳密には制御しなかった。剥
ぎ取りの間時々、酸電解液を剥ぎ取り浴に加えて低いｐ
Ｈを維持した。平板表面の状態の視覚的な評価を電気化
学的な剥ぎ取りの後で行った。もし結合剤が残っていれ
ば、平板にサンドブラストを行い、結合剤のない状態に
表面を戻すのに必要なサンドブラスト処理の程度を記録
した。結合剤組成物を作るのに使用された金属成分を表
１に挙げた。結合剤の組成、ロウ付けの条件および結果
を表２に要約した。
Ｔｏｒｒ）の真空条件下で、１０℃／分の温度上昇率で
ロウ付け温度まで加熱してその後冷却し、それによって
ダイヤモンドを平板に固定した。結合剤形成の均一性に
ついてペーストを視覚的に検討し、結合剤強度の定量的
な評価について手で小片を調査した。ペーストを、Ｅｎ
ｔｈｏｎｅ社のＥｎｓｔｒｉｐ５０００の低ｐＨ剥ぎ取
り試薬を含む電気化学的剥ぎ取り浴に浸漬し、平板から
結合を剥ぎ取るのに必要な約８時間まで０．１０８Ａ／
ｃｍ2 の電流で電気的に剥ぎ取った。剥ぎ取り浴の温度
は約２８〜４０℃の範囲で厳密には制御しなかった。剥
ぎ取りの間時々、酸電解液を剥ぎ取り浴に加えて低いｐ
Ｈを維持した。平板表面の状態の視覚的な評価を電気化
学的な剥ぎ取りの後で行った。もし結合剤が残っていれ
ば、平板にサンドブラストを行い、結合剤のない状態に
表面を戻すのに必要なサンドブラスト処理の程度を記録
した。結合剤組成物を作るのに使用された金属成分を表
１に挙げた。結合剤の組成、ロウ付けの条件および結果
を表２に要約した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】 1 Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ｔｉの合計重量の１００当たりの重さに
よる割合。2 （ ）内の値はＣｕ／Ｓｎ／Ｔｉ／Ａｇ結合剤組成物
全体のスズの重量％3 「遅い」−ほとんどの結合剤が残っており、剥ぎ取り
の時間の後でダイヤモンドがしっかりと保持されてい
た。プレートをきれいにするために残留物の機械的な除
去（サンドブラスト）が必要だった。 「中程度」−ほとんどのダイヤモンドが、剥ぎ取りの時
間の後で十分に取り除かれまたは解放された。残留結合
剤を平板から取り除くために軽いサンドブラストが必要
だった。 「速い」−剥ぎ取りの時間の後でダイヤモンドおよび結
合剤が全て取り除かれており、サンドブラストは必要な
かった。
よる割合。2 （ ）内の値はＣｕ／Ｓｎ／Ｔｉ／Ａｇ結合剤組成物
全体のスズの重量％3 「遅い」−ほとんどの結合剤が残っており、剥ぎ取り
の時間の後でダイヤモンドがしっかりと保持されてい
た。プレートをきれいにするために残留物の機械的な除
去（サンドブラスト）が必要だった。 「中程度」−ほとんどのダイヤモンドが、剥ぎ取りの時
間の後で十分に取り除かれまたは解放された。残留結合
剤を平板から取り除くために軽いサンドブラストが必要
だった。 「速い」−剥ぎ取りの時間の後でダイヤモンドおよび結
合剤が全て取り除かれており、サンドブラストは必要な
かった。
【００４４】例１は銅／スズ合金および水素化チタン粉
末の混合物から製造した。この結合剤組成物は最も強い
結合を提供し、試験した組成物で最も剥ぎ取りにくかっ
た。電気化学的な剥ぎ取りの後で、結合剤および砥粒を
完全に除去するためにいくらかのサンドブラストが必要
だった。電気化学的な剥ぎ取りの後の機械的な除去が必
要ではあったが、洗浄の量は、別々の銅、スズおよび水
素化チタン粉末の結合剤組成物の混合物から金属単層ダ
イヤモンド研削砥石結合剤を回収するのに必要な量より
も著しく少なかった。これらの砥石は完全に残留結合剤
を除去するために、電気化学的な剥ぎ取りおよびサンド
ブラストの多重サイクルを必要とする。このように例１
は合金化されない３成分結合剤組成物に対する、銅／ス
ズの予備合金およびチタンの結合剤組成物の可剥性の改
善を示している。
末の混合物から製造した。この結合剤組成物は最も強い
結合を提供し、試験した組成物で最も剥ぎ取りにくかっ
た。電気化学的な剥ぎ取りの後で、結合剤および砥粒を
完全に除去するためにいくらかのサンドブラストが必要
だった。電気化学的な剥ぎ取りの後の機械的な除去が必
要ではあったが、洗浄の量は、別々の銅、スズおよび水
素化チタン粉末の結合剤組成物の混合物から金属単層ダ
イヤモンド研削砥石結合剤を回収するのに必要な量より
も著しく少なかった。これらの砥石は完全に残留結合剤
を除去するために、電気化学的な剥ぎ取りおよびサンド
ブラストの多重サイクルを必要とする。このように例１
は合金化されない３成分結合剤組成物に対する、銅／ス
ズの予備合金およびチタンの結合剤組成物の可剥性の改
善を示している。
【００４５】例２〜１１の結合剤組成物は、表１で説明
される合金粉末の様々な組み合わせの混合によって得ら
れた。一般的に結合剤組成物中の銀の量が増加すると、
結合剤の可剥性は改善され、電気化学的な剥ぎ取りの後
で結合剤残留物を除去するために必要な機械的な仕事の
量は減少した。
される合金粉末の様々な組み合わせの混合によって得ら
れた。一般的に結合剤組成物中の銀の量が増加すると、
結合剤の可剥性は改善され、電気化学的な剥ぎ取りの後
で結合剤残留物を除去するために必要な機械的な仕事の
量は減少した。
【００４６】銀の含有量が増加すると、ロウ付け温度を
低下させる能力も改善した。例１は許容できる温度であ
る８６５℃でロウ付けをした。Ｃｕ／Ｓｎ／Ｔｉが１０
０に対して銀の割合が約１０（例３）では、ロウ付けは
８５５℃でうまく行われた。１００当たり５０（例７）
および１００当たり１０８（例９）では、８００℃より
低い温度のロウ付けが達成された。可剥性はこれらの銀
の含有率が高い結合剤組成物および低いロウ付け温度で
すばらしいが、結合強度は多少被害を受けている。同じ
組成物でロウ付け温度を８２０℃に上げると（例８およ
び１０）強い結合が形成された。１００部当たりの銀の
含有量が１３１部で結合強度および可剥性は大変良いま
まであった。
低下させる能力も改善した。例１は許容できる温度であ
る８６５℃でロウ付けをした。Ｃｕ／Ｓｎ／Ｔｉが１０
０に対して銀の割合が約１０（例３）では、ロウ付けは
８５５℃でうまく行われた。１００当たり５０（例７）
および１００当たり１０８（例９）では、８００℃より
低い温度のロウ付けが達成された。可剥性はこれらの銀
の含有率が高い結合剤組成物および低いロウ付け温度で
すばらしいが、結合強度は多少被害を受けている。同じ
組成物でロウ付け温度を８２０℃に上げると（例８およ
び１０）強い結合が形成された。１００部当たりの銀の
含有量が１３１部で結合強度および可剥性は大変良いま
まであった。
【００４７】［例１２〜２１］表３に示す量で別々の
銀、銅、スズおよび水素化チタン粉末を配合して均一な
粉末の配合物にして、表２の例２〜１１に対応する結合
剤組成物をそれぞれ調製した。例２〜１１に対応する方
法を繰り返して、清浄で平らなステンレス鋼の試験板に
ダイヤモンド粒子をロウ付けした。例１２〜２１のそれ
ぞれにおいて、ダイヤモンド粒子はしっかりと平板に結
合していた。約４０℃までの温度で８時間、電気化学的
金属剥ぎ取り浴に平板を浸漬した。この浴から平板を取
り出してそれらを乾燥した。電気化学的およびサンドブ
ラストの剥ぎ取りの能力は、銅、スズ、チタン粉末混合
物の結合剤組成物が要求するものよりも良い。つまり、
平板をきれいにするための繰り返しの電気化学およびサ
ンドブラストサイクルは必要ない。しかしながら例１２
〜２１は、対応する例２〜１１よりもわずかに剥ぎ取る
努力を必要とする。
銀、銅、スズおよび水素化チタン粉末を配合して均一な
粉末の配合物にして、表２の例２〜１１に対応する結合
剤組成物をそれぞれ調製した。例２〜１１に対応する方
法を繰り返して、清浄で平らなステンレス鋼の試験板に
ダイヤモンド粒子をロウ付けした。例１２〜２１のそれ
ぞれにおいて、ダイヤモンド粒子はしっかりと平板に結
合していた。約４０℃までの温度で８時間、電気化学的
金属剥ぎ取り浴に平板を浸漬した。この浴から平板を取
り出してそれらを乾燥した。電気化学的およびサンドブ
ラストの剥ぎ取りの能力は、銅、スズ、チタン粉末混合
物の結合剤組成物が要求するものよりも良い。つまり、
平板をきれいにするための繰り返しの電気化学およびサ
ンドブラストサイクルは必要ない。しかしながら例１２
〜２１は、対応する例２〜１１よりもわずかに剥ぎ取る
努力を必要とする。
【００４８】
【表３】
【００４９】［例２２］粒径が４４μｍより小さい２
０．０ｇの銀、６１．３ｇの銅、１８．７ｇのスズおよ
び７．０ｇの水素化チタンの粉末を組み合わせて均一な
粉末の混合物を形成した。混合物をるつぼに投入し、
０．１３３Ｐａより小さい真空圧力で混合物を加熱し、
成分を融解して合金にして、その後で冷却した。合金を
４４μｍより小さい粒子に粉砕した。Ｂｒａｚ（商標）
を加えてバインダー成分を２５重量％含有するペースト
を形成し、合金のペーストを混合して均質にした。
０．０ｇの銀、６１．３ｇの銅、１８．７ｇのスズおよ
び７．０ｇの水素化チタンの粉末を組み合わせて均一な
粉末の混合物を形成した。混合物をるつぼに投入し、
０．１３３Ｐａより小さい真空圧力で混合物を加熱し、
成分を融解して合金にして、その後で冷却した。合金を
４４μｍより小さい粒子に粉砕した。Ｂｒａｚ（商標）
を加えてバインダー成分を２５重量％含有するペースト
を形成し、合金のペーストを混合して均質にした。
【００５０】清浄な直径が１０ｃｍの鋼鉄の研削砥石の
コアのリムに、ペーストを薄い層で適用した。湿ったペ
ースト上にダイヤモンド粒子を振りかけ、過剰な砥粒を
振り落とした。研削砥石を炉の中で０．１３３Ｐａより
低い真空圧力を用いて１０℃／分の温度上昇率で８６５
℃の温度まで加熱し、この温度で３０分間ロウ付けを維
持した。砥石を室温まで冷却してコアにしっかりと結合
したダイヤモンド粒子を得た。
コアのリムに、ペーストを薄い層で適用した。湿ったペ
ースト上にダイヤモンド粒子を振りかけ、過剰な砥粒を
振り落とした。研削砥石を炉の中で０．１３３Ｐａより
低い真空圧力を用いて１０℃／分の温度上昇率で８６５
℃の温度まで加熱し、この温度で３０分間ロウ付けを維
持した。砥石を室温まで冷却してコアにしっかりと結合
したダイヤモンド粒子を得た。
【００５１】砥石を室温で電気化学剥ぎ取り浴中に電極
からつるして、０．１０８Ａ／ｃｍ 2 の電流を流した。
８時間後に取り出して、そして洗浄し、剥ぎ取りを行わ
れた砥石を乾燥した。砥石の結合されていた面には、ほ
とんど完全に残留結合剤および砥粒がない。全ての残留
結合剤を除去するための砥石の表面のサンドブラスト処
理はほんのわずかである。
からつるして、０．１０８Ａ／ｃｍ 2 の電流を流した。
８時間後に取り出して、そして洗浄し、剥ぎ取りを行わ
れた砥石を乾燥した。砥石の結合されていた面には、ほ
とんど完全に残留結合剤および砥粒がない。全ての残留
結合剤を除去するための砥石の表面のサンドブラスト処
理はほんのわずかである。
【００５２】［例２３および２４］単層金属結合のダイ
ヤモンド研削砥石を以下のように制作した。例４と同じ
成分の混合物（つまり銀７２重量％／銅２８重量％の合
金粉末が２３重量部、銅７７重量％／スズ２３重量％の
合金粉末が７７重量部、および水素化チタンが７．０重
量部）をタンブル配合して均一な濃度にした。この乾燥
混合物をＶｉｔｔａ社のＢｒａｚ（商標）バインダーに
配合して、バインダー濃度が２５重量％のペーストを形
成した（例２３）。
ヤモンド研削砥石を以下のように制作した。例４と同じ
成分の混合物（つまり銀７２重量％／銅２８重量％の合
金粉末が２３重量部、銅７７重量％／スズ２３重量％の
合金粉末が７７重量部、および水素化チタンが７．０重
量部）をタンブル配合して均一な濃度にした。この乾燥
混合物をＶｉｔｔａ社のＢｒａｚ（商標）バインダーに
配合して、バインダー濃度が２５重量％のペーストを形
成した（例２３）。
【００５３】例１と対応する第２の組成物も、銅７７重
量％／スズ２３重量％の合金粉末１００重量部および水
素化チタン粉末９．０重量部を配合して、銅７０重量
％、スズ２１重量％およびチタン９重量％の配合物組成
物を調製した（例２４）。
量％／スズ２３重量％の合金粉末１００重量部および水
素化チタン粉末９．０重量部を配合して、銅７０重量
％、スズ２１重量％およびチタン９重量％の配合物組成
物を調製した（例２４）。
【００５４】２つの直径１０．１６ｃｍの鋼鉄の砥石の
コアのリムをそれぞれペーストで覆った。約０．１２〜
０．１８ｍｍの寸法のダイヤモンド研磨剤を単層のペー
ストに振りかけた。過剰な砥粒を砥石から振り落とし、
オーブンで乾燥させて液体バインダーを蒸発させ、「生
の（ｇｒｅｅｎ）」砥石の前駆体を形成した。この前駆
体を０．１３３Ｐａより低い圧力の低酸素雰囲気におい
て８６５℃で３０分間加熱した。この間に水素化チタン
は解離して、残りの成分と共に液化して研磨剤を覆う元
素のチタンになる。砥石を冷却して、ロウ付けの液体を
固化させて研磨剤をコアに結合した。
コアのリムをそれぞれペーストで覆った。約０．１２〜
０．１８ｍｍの寸法のダイヤモンド研磨剤を単層のペー
ストに振りかけた。過剰な砥粒を砥石から振り落とし、
オーブンで乾燥させて液体バインダーを蒸発させ、「生
の（ｇｒｅｅｎ）」砥石の前駆体を形成した。この前駆
体を０．１３３Ｐａより低い圧力の低酸素雰囲気におい
て８６５℃で３０分間加熱した。この間に水素化チタン
は解離して、残りの成分と共に液化して研磨剤を覆う元
素のチタンになる。砥石を冷却して、ロウ付けの液体を
固化させて研磨剤をコアに結合した。
【００５５】砥石は、コロラドのゴールデンにあるＣｏ
ｏｒｓ Ｃｅｒａｍｉｃｓ社の２３．３２ｃｍ×１０．
１６ｃｍ×２．５４ｃｍの高密度（９９．５％）アルミ
ナブロックを研削するために使用した。砥石を表面速度
２５．４ｍ／ｓで回転させ、縦送り速度（ｌｏｎｇｉｔ
ｕｄｉｎａｌ ｓｐｅｅｄ）は２．５４ｃｍ／ｓであっ
た。ブロックを０．４３２ｍｍの深さまで切削した。試
験では同様なレベルの動力および法線力で砥石を作用さ
せた。ダイヤモンド砥粒の破損および平滑化のために両
方の砥石が摩耗した。従来の砥石と有利に比較される本
発明の砥石の結合強度を示す非常に少量のダイヤモンド
の損失（１つの砥石当たり５より少ない砥粒）を観察し
た。
ｏｒｓ Ｃｅｒａｍｉｃｓ社の２３．３２ｃｍ×１０．
１６ｃｍ×２．５４ｃｍの高密度（９９．５％）アルミ
ナブロックを研削するために使用した。砥石を表面速度
２５．４ｍ／ｓで回転させ、縦送り速度（ｌｏｎｇｉｔ
ｕｄｉｎａｌ ｓｐｅｅｄ）は２．５４ｃｍ／ｓであっ
た。ブロックを０．４３２ｍｍの深さまで切削した。試
験では同様なレベルの動力および法線力で砥石を作用さ
せた。ダイヤモンド砥粒の破損および平滑化のために両
方の砥石が摩耗した。従来の砥石と有利に比較される本
発明の砥石の結合強度を示す非常に少量のダイヤモンド
の損失（１つの砥石当たり５より少ない砥粒）を観察し
た。
【００５６】これらの例は本発明の結合剤が非常に良い
研削性能を提供できることを示す。それぞれ例４および
１の可剥性の結果と共に、例２３および２４は本発明の
結合剤組成物が強度、切削能力および使用後の研磨剤工
具の再生のための可剥性の優れた組み合わせを提供する
ことを示す。
研削性能を提供できることを示す。それぞれ例４および
１の可剥性の結果と共に、例２３および２４は本発明の
結合剤組成物が強度、切削能力および使用後の研磨剤工
具の再生のための可剥性の優れた組み合わせを提供する
ことを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラッドレイ ジェイ．ミラー アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01581，ウエストボロウ，フィッシャー ストリート 55 (72)発明者 マーカス アール．スキーム アメリカ合衆国，ユタ 84092，サンデ ィー，サウス アプロメイド ドライブ 9910 (72)発明者 レン−カエ シウ 台湾，106，タイペイ，ピー．オー．ボ ックス 26−1297，アンホー ロード セクション １，レーン 90，34，２ロ ウ (56)参考文献 特開 平４−336965（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−172673（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−246562（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−264034（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−243926（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−17791（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24D 3/00 310 B24D 3/06 B24D 3/34
Claims (22)
- 【請求項１】 本質的に以下の（ａ）および（ｂ）から
なる、鉄を主成分とするコアを持つ研磨工具用の可剥性
結合剤組成物。 （ａ）スズが５．６〜４１．２重量％および銅が５８．
８〜９４．４重量％である８５〜９５重量％の青銅合
金。 （ｂ）５〜１５重量％のチタン。 - 【請求項２】 青銅合金およびチタン成分のそれぞれが
４４μｍよりも小さい粒度の粉末であり、チタン成分が
水素化チタンである請求項１の可剥性結合剤組成物。 - 【請求項３】 上記結合剤組成物が更に、ペーストを形
成するのに有効な量の一時的な液体バインダーを含む請
求項２の可剥性結合剤組成物。 - 【請求項４】 本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｖ）の粉末
配合物からなる、鉄を主成分とするコアを持つ研磨工具
用の可剥性結合剤組成物であって、これら（ｉ）、（ｉ
ｉ）および（ｉｖ）のうちの少なくとも２つが、予め合
金化された粉末である可剥性結合剤組成物。 （ｉ）５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）５〜１５重量％の水素化チタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の合計１００重量部当たり
２〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）〜
（ｉｉｉ）の合計に基づいている。 - 【請求項５】 上記結合剤組成物がさらに、ペーストを
形成するのに有効な量の、前記粉末成分と均一に混合さ
れる一時的な液体バインダーを含む請求項４の可剥性結
合剤組成物。 - 【請求項６】 以下の（１）〜（４）の工程を含む、鉄
を主成分とするコアを持つ工具に砥粒を結合する方法。 （１）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）からなる結合
剤組成物を得るために有効な割合で、本質的に５．６〜
４１．２重量％のスズと相補的な量の銅からなる青銅合
金の粉末、並びに水素化チタンの粉末を配合して均一な
混合物にする工程。 （ｉ）５０〜９０重量％の銅。 （ｉｉ）５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）５〜１５重量％のチタン。 （２）砥粒および結合剤組成物をコアの切削用表面に配
置する工程。 （３）結合剤組成物を実質的に酸素のない雰囲気で最高
で８７０℃のロウ付け温度より低い高温にする、水素化
チタンを元素のチタンに解離させるのに有効である加熱
を行う工程。 （４）結合剤組成物を、組成物の大部分が液化するのに
有効な時間、ロウ付け温度に更に加熱する工程。 - 【請求項７】 上記配置工程が、ペーストを形成するた
めに有効な量の一時的な液体バインダーを結合剤組成物
に配合すること、切削用表面をペーストの層で被覆する
こと、およびペースト中の砥粒を付着させることを含む
請求項６の方法。 - 【請求項８】 上記配置工程が、接着剤で覆われた砥粒
を切削用表面上に付着させ続いて結合剤組成物で砥粒で
覆うことを含む請求項６の方法。 - 【請求項９】 上記砥粒を実質的に単層でもって付着さ
せる請求項６の方法。 - 【請求項１０】 上記砥粒がダイヤモンド、立方晶チッ
化ホウ素およびそれらの混合物からなる群より選ばれる
超砥粒である請求項９の方法。 - 【請求項１１】 上記研磨工具が砥石である請求項９の
方法。 - 【請求項１２】 以下の（１）〜（３）の工程を含む、
鉄を主成分とするコアを持つ工具に砥粒を結合する方
法。 （１）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｖ）からなる結合剤
組成物を配合して均一な混合物にする工程。 （ｉ）５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の合計１００重量部当たり
２〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）〜
（ｉｉｉ）の合計に基づいている。 （２）砥粒および結合剤組成物をコアの切削用表面に配
置する工程。 （３）結合剤組成物を、組成物の大部分が液化するのに
有効な時間、実質的に酸素のない雰囲気で最高で８７０
℃のロウ付け温度に加熱する工程。 - 【請求項１３】 上記配置工程が、ペーストを形成する
ために有効な量の一時的な液体バインダーを結合剤組成
物に配合すること、切削用表面をペーストの層で被覆す
ること、およびペースト中の砥粒を付着させることを含
み、結合剤組成物が完全に液化する前に一時的なバイン
ダーをペーストからなくす工程を更に含む請求項１２の
方法。 - 【請求項１４】 上記配置工程が、接着剤で覆われた砥
粒を切削用表面上に付着させ続いて結合剤組成物で砥粒
を覆うことを含む請求項１２の方法。 - 【請求項１５】 チタンが上記結合剤組成物中に水素化
チタンとして存在し、上記配置工程後に上記結合剤組成
物を、水素化チタンを元素のチタンに解離させるのに有
効なロウ付け温度よりも低い高温に加熱する工程を更に
含む請求項１２の方法。 - 【請求項１６】 上記結合剤組成物が銅、スズ、水素化
チタンおよび銀の粉末の配合物である請求項１５の方
法。 - 【請求項１７】 上記結合剤組成物が銅、スズ、および
銀の少なくとも２つを、予め合金化された粉末として含
む請求項１５の方法。 - 【請求項１８】 上記砥粒がダイヤモンド、立方晶チッ
化ホウ素およびそれらの混合物からなる群より選ばれる
超砥粒である請求項１２の方法。 - 【請求項１９】 以下の（ａ）および（ｂ）を含む単層
金属結合した研磨工具。 （ａ）鉄を主成分とするコア （ｂ）本質的に以下の（ｉ）および（ｉｉ）からなる、
ロウ付けされる結合剤組成物によってコアに結合された
砥粒。 （ｉ）５．６〜４１．２重量％のスズおよび５８．８〜
９４．４重量％の銅の青銅合金８５〜９５重量％。 （ｉｉ）５〜１５重量％のチタン。 - 【請求項２０】 以下の（ａ）および（ｂ）を含む単層
金属結合した工具。 （ａ）鉄を主成分とするコア （ｂ）本質的に以下の（ｉ）〜（ｉｖ）からなるロウ付
けされる結合剤組成物によってコアに結合された砥粒。 （ｉ）５０〜８０重量％の銅。 （ｉｉ）１５〜３５重量％のスズ。 （ｉｉｉ）５〜１５重量％のチタン。 （ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の合計１００重量部当たり
２〜１５０重量部の銀。ここで、重量百分率は（ｉ）〜
（ｉｉｉ）の合計に基づいている。 - 【請求項２１】 上記結合剤組成物が本質的に銅、ス
ズ、水素化チタンおよび銀の粉末の配合物からなる請求
項２０の単層金属結合した工具。 - 【請求項２２】 上記結合剤組成物が銅、スズ、チタン
および銀の少なくとも２つを、予め合金化された粉末と
して含む請求項２０の単層金属結合した工具。
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