JP3380125B2 - Porous superabrasive stone and its manufacturing method - Google Patents

Porous superabrasive stone and its manufacturing method

Info

Publication number
JP3380125B2
JP3380125B2 JP28706796A JP28706796A JP3380125B2 JP 3380125 B2 JP3380125 B2 JP 3380125B2 JP 28706796 A JP28706796 A JP 28706796A JP 28706796 A JP28706796 A JP 28706796A JP 3380125 B2 JP3380125 B2 JP 3380125B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superabrasive
grindstone
range
sintering
grains
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP28706796A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10128668A (en
Inventor
勝彦 靱
人司 大西
真幸 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP28706796A priority Critical patent/JP3380125B2/en
Publication of JPH10128668A publication Critical patent/JPH10128668A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3380125B2 publication Critical patent/JP3380125B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、精密加工分野で用
いられる多孔質超砥粒砥石に関するものであり、特に高
い研削能率が持続すると共に物理的強度も優れた多孔質
超砥粒砥石とその製造方法に関する。
The present invention relates generally relates to porous superabrasive grinding wheel used in the precision machining field, porous <br/> superabrasive physical strength was also excellent with sustained particularly high grinding efficiency A grain grindstone and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、セラミックス、超硬合金など研削
が困難な難研削材料が多用されるようになり、これらを
高能率で精密に研削する要望が高まってきている。例え
ば、構造用セラミックスを機械部品などに利用する場合
に、製造の最終工程で形状付与や寸法出しのために研削
加工が必要になる。これらセラミックス材料など難研削
材料の精密加工には、砥粒としてダイヤモンドや立方晶
窒化ホウ素(以下、「cBN」と記す)などのいわゆる
「超砥粒」を含む砥石が用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, difficult-to-grind materials such as ceramics and cemented carbide, which are difficult to grind, are often used, and there is an increasing demand for highly efficient and precise grinding of these materials. For example, when structural ceramics are used for machine parts and the like, grinding is required for imparting shape and dimensioning in the final manufacturing process. For precision machining of difficult-to-grind materials such as these ceramic materials, grindstones containing so-called "superabrasive grains" such as diamond and cubic boron nitride (hereinafter referred to as "cBN") are used as abrasive grains.

【0003】この超砥粒を含む砥石は「超砥粒砥石」と
呼ばれ、一般に、超砥粒を結合材によって結合し成形し
て製造される。この結合材として、合成樹脂を用いたも
のはレジンボンド砥石、ガラス質を用いたものはビトリ
ファイドボンド砥石、また金属を用いたものはメタルボ
ンド砥石と呼ばれ、それぞれ被研削体の特性によって使
い分けられる。
A grindstone containing the superabrasive grains is called a "superabrasive grain grindstone" and is generally manufactured by bonding the superabrasive grains with a bonding material and molding. As the bonding material, a resin-bonded grindstone made of synthetic resin, a vitrified bond grindstone made of glass, and a metal bond grindstone made of metal are used according to the characteristics of the object to be ground. .

【0004】最近では、薄膜プロセスを用いた集積回路
に代表されるように、素子の高密度化が進み、また広く
普及してくると、経済的理由から基板の切断代の幅を、
例えば0.3mm以下とするような細密な切断が要求さ
れるようになり、この切断を可能とする薄刃の研削砥石
が求められるようになった。
In recent years, as represented by an integrated circuit using a thin film process, the density of devices has been increased and the devices have become widespread.
For example, fine cutting such as 0.3 mm or less has been required, and a grinding blade with a thin blade capable of this cutting has been demanded.

【0005】従来、難研削性のセラミックスなどの精密
研削加工に用いられる薄刃砥石は、砥石の機械的強度の
観点から、砥石自体の剛性が高い無気孔型のメタルボン
ド砥石が用いられてきた。メタルボンド砥石は、一般
に、砥粒を結合材に均一に分散させ、電鋳法や焼結法に
よって形成される。結合材としては、例えばCu−Sn
系、Cu−Sn−Co系、Cu−Sn−Fe−Co系な
ど青銅系の軟質金属が用いられる。
Conventionally, as a thin blade grindstone used for precision grinding of hard-to-grind ceramics, a non-porous metal bond grindstone having high rigidity has been used from the viewpoint of mechanical strength of the grindstone. The metal bond grindstone is generally formed by an electroforming method or a sintering method in which abrasive grains are uniformly dispersed in a binder. As the binder, for example, Cu-Sn
Bronze-based soft metals such as Cu-Sn-Co-based and Cu-Sn-Fe-Co-based are used.

【0006】これらの従来のメタルボンド砥石は、無気
孔性であるために他のビトリファイドボンド砥石やレジ
ンボンド砥石に比べ、砥石自体の機械的強度は格段に高
く、難研削材の研削に際して特に重要となる結合材によ
る砥粒の保持力も優れているが、結合材組織が緻密で摩
滅し難いため、砥石の表面に絶えず砥粒の新しい切り刃
が現れる現象、いわゆる「自生発刃作用」が小さく、ま
た研削時に発生する切り屑の排出を助ける気孔がないた
め、目詰まりし易く、研削抵抗が大きくなり、いわゆる
「切れ味」が落ちて被研削体の高能率加工が困難になる
などの問題があった。
Since these conventional metal-bonded grindstones are non-porous, the mechanical strength of the grindstone itself is remarkably higher than that of other vitrified bond grindstones or resin-bonded grindstones, and is particularly important when grinding difficult-to-grind materials. Although the holding power of the abrasive grain by the bonding material is also excellent, the phenomenon that the new cutting edge of the abrasive particle constantly appears on the surface of the grindstone because the bonding material structure is dense and it is difficult to wear, the so-called "self-made blade action" is small Also, since there are no pores that help the discharge of chips generated during grinding, there are problems such as easy clogging, increased grinding resistance, so-called "cutting", and difficulty in high-efficiency processing of the workpiece. there were.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
るものとして、鋳鉄を結合材として用いた砥石が提案さ
れている(特開平3−264263号公報参照)。この
鋳鉄ボンド砥石は、高剛性であり、結合材組織が塑性流
動を起こさず脆性的破壊を起こすので、目詰まりが起こ
り難いなど多くの利点を有するものの、強度が高すぎて
ドレッシング(目立て)性が悪いという問題があった。
また、鋳鉄の微粉末は一般に入手困難であり高価であ
る。
To solve these problems, a grindstone using cast iron as a binder has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 3-264263). This cast iron bond grindstone has high rigidity, and since the bond material structure does not cause plastic flow and causes brittle fracture, it has many advantages such as less clogging, but its strength is too high and dressing (dressing) properties are high. There was a problem that was bad.
Further, fine cast iron powder is generally difficult to obtain and expensive.

【0008】この鋳鉄ボンド砥石の欠点を改善するもの
として、多孔質メタルボンド砥石が提案された(特開平
7−251379号公報参照)。この多孔質メタルボン
ド砥石は、結合材として金属粉末を用い、砥粒である超
砥粒が、粉末焼結により形成された結合材の多孔質組織
に分散保持されているので、その気孔率を調節すること
によって、砥石の機械的強度および/または砥粒の保持
力を制御することができる。この砥石は目詰まりが起こ
らず、長時間の連続研削が可能であり、ドレッシング性
に優れ、また研削比も高いので優れた砥石ではあるが、
気孔を有するために砥石自体の剛性が低く、薄刃砥石な
ど高剛性が要求される砥石を製造することは困難であっ
た。
A porous metal bond grindstone has been proposed as a means for improving the drawbacks of the cast iron bond grindstone (see Japanese Patent Laid-Open No. 7-251379). This porous metal-bonded grindstone uses metal powder as a binder, and super-abrasive grains that are abrasive grains are dispersed and held in the porous structure of the binder formed by powder sintering. By adjusting, the mechanical strength of the grindstone and / or the holding force of the abrasive grains can be controlled. This grindstone is an excellent grindstone because it does not cause clogging, can be continuously ground for a long time, has excellent dressing properties, and has a high grinding ratio.
Since the grindstone itself has low rigidity because it has pores, it has been difficult to manufacture a grindstone that requires high rigidity such as a thin blade grindstone.

【0009】また、上記の精密加工用多孔質メタルボン
ド砥石は、砥粒と結合材との微粒粉末を混合して型に入
れ、加圧下に焼結する粉末焼結法によって製造される
が、この際超砥粒と結合材の微粒粉末どうしの均一な分
散が困難で互いに分離し易く、均質な砥石が得難いとい
う問題もあった。
The above-described porous metal bond grindstone for precision processing is manufactured by a powder sintering method in which fine particle powders of abrasive grains and a binder are mixed, put in a mold, and sintered under pressure. At this time, there is also a problem that it is difficult to uniformly disperse the superabrasive grains and the fine grain powder of the binder, and they are easily separated from each other, and it is difficult to obtain a uniform grindstone.

【0010】上記のように、精密加工用砥石において
は、砥石の研削性能と機械的強度とは相反する要素であ
って、これらを両立させることは困難であり、また粉末
焼結に際しては超砥粒と結合材との均一な混合、分散が
困難であった。本発明は、これらの課題を解決するため
になされたものであって、従ってその目的は、研削能率
と機械的強度が共に高く、かつ超砥粒が結合材中に均一
に混合分散されて、研削性能が均一に持続する超砥粒砥
石とその製造方法を提供することにある。
As described above, in the grindstone for precision machining, the grinding performance and the mechanical strength of the grindstone are contradictory factors, and it is difficult to achieve both of them at the same time. Further, in the powder sintering, superabrasive grinding is performed. It was difficult to uniformly mix and disperse the particles and the binder. The present invention was made in order to solve these problems, and therefore, the object thereof is that both grinding efficiency and mechanical strength are high, and superabrasive grains are uniformly mixed and dispersed in a binder, It is an object of the present invention to provide a superabrasive grindstone having a uniform grinding performance and a manufacturing method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する手
段として本発明は、平均粒径が0.5μm〜60μmの
範囲内であるダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素から
なる超砥粒と結合材粒子との焼結体からなり、前記結合
材粒子が、前記超砥粒の0.5倍〜2倍の範囲内の嵩密
度と、前記超砥粒の0.3倍〜3倍の範囲内の熱膨張係
数とを有するものであり、W、Zr、Cr、Mo、Ta
ならびにVからなる単体元素、Ti、Si、ならびにW
の酸化物、およびSiの窒化物からなる群から選ばれた
1種以上からなる一方、前記焼結体としての気孔率が5
%以上、60%以下の範囲内とされたことを特徴とする
多孔質超砥粒砥石を提供する。
As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a super-abrasive grain composed of diamond or cubic boron nitride having an average grain size in the range of 0.5 μm to 60 μm and a binder grain. made of sintered body of the binder particles, said a bulk density in the range 0.5 to 2 times of the superabrasive, within the superabrasive 0.3 times to 3 times the all SANYO having a thermal expansion coefficient, W, Zr, Cr, Mo , Ta
And a simple element consisting of V, Ti, Si, and W
Selected from the group consisting of oxides of Si and nitrides of Si
The sintered body has a porosity of 5 while being composed of one or more kinds.
% Or more and 60% or less
A porous superabrasive grindstone is provided.

【0012】前記において、気孔率が28.3%〜50.
8%の範囲内にされてなることが好ましい。
In the above, the porosity is 28.3% to 50.
It is preferable that the content is within the range of 8%.

【0013】本発明はまた、平均粒径が0.5μm〜6
0μmの範囲内であるダイヤモンドまたは立方晶窒化ホ
ウ素からなる超砥粒と、この超砥粒の0.5倍〜2倍の
範囲内の嵩密度と前記超砥粒の0.3倍〜3倍の範囲内
の熱膨張係数とを有し、W、Zr、Cr、Mo、Taな
らびにVからなる単体元素、Ti、Si、ならびにWの
酸化物、およびSiの窒化物からなる群から選ばれた1
種以上の結合材粒子とを混合し、得られた粉体混合物
を、0.5Tm(Tmは絶対温度゜Kで表す結合材の融
点または液相生成温度である)以下の温度で焼結する
ともに、該焼結を5MPa〜50MPaの範囲内の圧力
下にて、焼結温度600〜1500℃の範囲内にて行う
ことからなる超砥粒砥石の製造方法を提供する。
The present invention also has an average particle size of 0.5 μm to 6 μm.
Superabrasive grains composed of diamond or cubic boron nitride within a range of 0 μm, a bulk density within a range of 0.5 times to 2 times that of the superabrasive grains, and 0.3 times to 3 times of the superabrasive grains. And a coefficient of thermal expansion within the range of W, Zr, Cr, Mo, Ta
R, in addition to the elemental element consisting of V, Ti, Si, and W
1 selected from the group consisting of oxides and Si nitrides
One or more kinds of binder particles are mixed, and the obtained powder mixture is sintered at a temperature of 0.5 Tm or less (Tm is the melting point of the binder expressed in absolute temperature K or the liquid phase formation temperature) or lower. When
In both cases, the sintering was performed at a pressure within the range of 5 MPa to 50 MPa.
A method of manufacturing a superabrasive grindstone, which comprises performing the sintering at a sintering temperature in the range of 600 to 1500 ° C., is provided below.

【0014】前記の製造方法において、超砥粒と結合材
粒子との混合は、揮発性有機溶剤の存在下に行い、次い
で乾燥して、粉体混合物を得ることが好ましい。前記の
焼結は、放電プラズマ焼結法(以下、「SPS法」と記
す)またはホット・アイソスタチック・プレス焼結法
(以下、「HIP法」と記す)を用いて行うことが好ま
しい。また、前記焼結時の雰囲気中の酸素分圧を0.0
1MPa以下とすることが好ましい。
In the above manufacturing method, it is preferable that the superabrasive grains and the binder particles are mixed in the presence of a volatile organic solvent and then dried to obtain a powder mixture. The above-mentioned sintering is preferably performed by using a discharge plasma sintering method (hereinafter referred to as “SPS method”) or a hot isostatic press sintering method (hereinafter referred to as “HIP method”). In addition, the oxygen partial pressure in the atmosphere during the sintering is 0.0
It is preferably 1 MPa or less.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施形態によっ
て説明する。図1に模式的に示すように、この実施形態
の超砥粒砥石10は、ダイヤモンドまたはcBNの超砥
粒1と、結合材粒子2との焼結体からなっている。そし
て、この超砥粒の平均粒径は0.5μm〜60μmの範
囲内とされ、また、結合材粒子2は、例えばW(タング
ステン)などから形成されていて、前記超砥粒1の0.
5倍〜2倍の範囲内の嵩密度と、前記超砥粒1の0.3
倍〜3倍の範囲内の熱膨張係数とを有している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to an embodiment. As schematically shown in FIG. 1, a superabrasive grain grindstone 10 of this embodiment is made of a sintered body of superabrasive grains 1 of diamond or cBN and binder particles 2. The average grain size of the superabrasive grains is in the range of 0.5 μm to 60 μm, and the binder particles 2 are made of, for example, W (tungsten).
Bulk density in the range of 5 times to 2 times, and 0.3 of the superabrasive grain 1
And a coefficient of thermal expansion within the range of 3 to 3 times.

【0016】この超砥粒砥石10は、例えば下記の方法
により製造することができる。すなわち、平均粒径が
0.5μm〜60μmの範囲内であるダイヤモンドまた
はcBNからなる超砥粒1と、例えばWなどから形成さ
れ前記の超砥粒1の0.5倍〜2倍の範囲内の嵩密度と
前記超砥粒1の0.3倍〜3倍の範囲内の熱膨張係数と
を有する結合材粒子2とを、例えばメタノールなどの揮
発性有機溶剤の存在下に均一に混合し、この溶剤を乾燥
させて得られた粉体混合物を、例えばSPS法を用い、
5MPa〜50MPaの範囲内の圧力を加え、0.5T
m(Tmは絶対温度゜Kで表す結合材の融点または液相
生成温度)以下の温度で焼結する。
The superabrasive grindstone 10 can be manufactured, for example, by the following method. That is, the super-abrasive grain 1 made of diamond or cBN having an average grain size in the range of 0.5 μm to 60 μm, and the super-abrasive grain 1 formed of, for example, W, in the range of 0.5 to 2 times the super-abrasive grain 1 described above. And the binder particles 2 having a bulk density of 0.3 times and a coefficient of thermal expansion within the range of 0.3 to 3 times that of the superabrasive grain 1 are uniformly mixed in the presence of a volatile organic solvent such as methanol. The powder mixture obtained by drying this solvent is used, for example, by the SPS method,
Applying a pressure within the range of 5 MPa to 50 MPa, 0.5T
Sintering is performed at a temperature equal to or lower than m (Tm is the melting point or liquid phase formation temperature of the binder expressed in absolute temperature K).

【0017】得られた超砥粒砥石10は、砥粒1として
硬度が高くかつ平均粒径0.5μm〜60μmの微細な
ダイヤモンド粒子またはcBN粒子が用いられているの
で、セラミックスや超硬合金などの難研削材料を精密に
研削することができる。
Since the obtained superabrasive grindstone 10 uses fine diamond particles or cBN particles having a high hardness and an average particle size of 0.5 μm to 60 μm as the abrasive grains 1, ceramics, cemented carbide, etc. It is possible to precisely grind difficult-to-grind materials.

【0018】結合材粒子2の嵩密度を超砥粒の0.5倍
〜2倍の範囲内とすれば、超砥粒1の嵩密度と結合材粒
子2の嵩密度とが近似するので、製造時の混合に際し
て、超砥粒1と結合材粒子2とを均一に分散させること
ができる。このため、焼結後の砥石本体内で超砥粒1が
偏在することなく全体に均一に分布し、砥石を使いきる
まで均一な切削能力を持続することができる。
If the bulk density of the binder particles 2 is within the range of 0.5 to 2 times that of the superabrasive grains, the bulk density of the superabrasive grains 1 and the bulk density of the binder particles 2 are close to each other. The superabrasive grains 1 and the binder particles 2 can be uniformly dispersed during the mixing during the production. Therefore, the superabrasive grains 1 are uniformly distributed in the whole of the grindstone body after sintering without being unevenly distributed, and uniform cutting ability can be maintained until the grindstone is used up.

【0019】結合材粒子2の熱膨張係数が、例えばW
(熱膨張係数4.6×10-6)のように、超砥粒1(例
えばダイヤモンドの熱膨張係数3.0×10-6)の0.
3倍〜3倍の範囲内とされていれば、製造時の、例えば
焼結後の冷却に際して発生する熱膨張係数の差に由来す
る材料間の不整合、例えば熱収縮率の差によって粒子の
焼結界面に発生する内部応力が緩和され、これらに起因
する微細な亀裂や砥石のソリ、ウネリなどが防止され、
超砥粒砥石の物性や成形性が向上する。
The thermal expansion coefficient of the binder particles 2 is, for example, W
(Coefficient of thermal expansion 4.6 × 10 −6 ), superabrasive grains 1 (for example, the coefficient of thermal expansion of diamond 3.0 × 10 −6 ) of 0.
Within the range of 3 times to 3 times, the particles may be misaligned due to the difference in the coefficient of thermal expansion generated during manufacturing, for example, during cooling after sintering, for example, the difference in the thermal contraction rate. Internal stress generated at the sintering interface is relieved, fine cracks caused by these, warp of the grindstone, swelling, etc. are prevented,
The physical properties and formability of the superabrasive grindstone are improved.

【0020】次に、本発明の超砥粒砥石を構成する諸要
素について詳しく説明する。本発明の超砥粒砥石10に
用いられる超砥粒1は、ダイヤモンドまたはcBNであ
る。例えばセラミックス材料などの硬い被研削体を細密
加工するなどの場合には、最高硬度を有するダイヤモン
ドを用いることが好ましい。このダイヤモンドは、単結
晶のものであっても多結晶のものであってもよく、天然
ダイヤモンド、人造ダイヤモンドのいずれも使用でき
る。
Next, the various elements constituting the superabrasive grindstone of the present invention will be described in detail. The superabrasive grain 1 used in the superabrasive grain grindstone 10 of the present invention is diamond or cBN. For example, when finely processing a hard workpiece such as a ceramic material, it is preferable to use diamond having the highest hardness. The diamond may be single crystal or polycrystal, and both natural diamond and artificial diamond can be used.

【0021】しかし、鉄系の被研削体を加工する場合
は、ダイヤモンドの使用に問題があるので、この場合に
はcBNを用いることが好ましい。このcBNも、単結
晶のもの、多結晶のものいずれでもよい。また、本発明
に用いる超砥粒は、前記の任意の2種類以上の混合物で
あってもよい。
However, when processing an iron-based object to be ground, there is a problem in using diamond, so in this case, it is preferable to use cBN. This cBN may be either single crystal or polycrystal. Further, the superabrasive grains used in the present invention may be a mixture of any two or more of the above.

【0022】超砥粒1の平均粒径は、0.5μm〜60
μmの範囲内とされる。平均粒径が0.5μm未満では
粒子が微細にすぎて研削能力が十分に発現せず、60μ
mを越えると、例えばこの砥石を細密研削やラッピング
などに用いる場合に、被研削面の仕上げが粗くなって不
適当である。
The average grain size of the superabrasive grains 1 is 0.5 μm to 60 μm.
It is set within the range of μm. If the average particle size is less than 0.5 μm, the particles are too fine and the grinding ability is not sufficiently expressed.
If it exceeds m, for example, when this grindstone is used for fine grinding or lapping, the surface to be ground becomes rough and is unsuitable.

【0023】結合材としては、熱膨張係数が前記の範囲
内にあり、かつその粒子の嵩密度が前記の範囲内にあっ
て、熱圧を加えたときに超砥粒と焼結体を形成し得るも
のであればいずれも使用可能である。好ましい結合材の
例としては、W、Zr、Cr、Mo、TaならびにVか
らなる単体元素、WならびにSiの炭化物、Ti、S
i、ならびにWの酸化物、およびSiの窒化物などを挙
げることができる。特にWは、超砥粒としてダイヤモン
ドを用いる場合に好適な結合材である。
As the binder, the coefficient of thermal expansion is within the above range, and the bulk density of the particles is within the above range, and when the hot pressure is applied, the superabrasive grains and the sintered body are formed. Any material that can be used can be used. Examples of preferable binders include simple elements of W, Zr, Cr, Mo, Ta and V, carbides of W and Si, Ti and S.
Examples thereof include oxides of i and W, nitrides of Si, and the like. In particular, W is a suitable bonding material when diamond is used as the superabrasive grains.

【0024】超砥粒(ダイヤモンド)と代表的な結合材
について、融点、熱膨張係数、および粒子の粒径とその
粒径における嵩密度とを表1に示す。また参考として、
本発明の超砥粒砥石の結合材としては範囲外であるが、
従来から一般に用いられている結合材であるCoとFe
とについて同様なデータを表2に示す。
Table 1 shows the melting point, the coefficient of thermal expansion, the particle size of the particles, and the bulk density at the particle sizes of the superabrasive grains (diamonds) and typical binders. Also for reference,
Although it is out of the range as a binder for the superabrasive grindstone of the present invention,
Co and Fe, which are conventionally used binders
Similar data for and are shown in Table 2.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0026】結合材粒子2の粒径は、前記の嵩密度の条
件を満たすものであれば特に限定されないが、一般には
超砥粒の平均粒径の5%〜50%の範囲内とすることが
好ましい。超砥粒に対する結合材粒子の粒径が50%を
越えると、焼結の際、混合物が型に充填された状態で超
砥粒と結合材粒子との接触面積が小さくなり、焼結時の
結合力が不足して砥石自体の強度が低下する。また5%
未満では、接触面積は十分に大きいから焼結時の結合力
は問題ないが、気孔率および気孔径が小さくなって、焼
結物は無気孔メタルボンド砥石と大差がなくなる。
The particle size of the binder particles 2 is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned bulk density condition, but it is generally in the range of 5% to 50% of the average particle size of the superabrasive particles. Is preferred. When the particle size of the binder particles with respect to the superabrasive grains exceeds 50%, the contact area between the superabrasive grains and the binder particles becomes small in the state where the mixture is filled in the mold during sintering, and The strength of the grindstone itself decreases due to lack of binding force. 5% again
If it is less than 1, the contact area is sufficiently large so that the bonding force at the time of sintering will not be a problem, but the porosity and the pore diameter will be small, and the sintered product will not be much different from the non-porous metal bond grindstone.

【0027】本発明の超砥粒砥石10において、超砥粒
と結合材との配合割合は、超砥粒:結合材粒子の容量比
で1:0.5〜1:3の範囲内とされていることが好ま
しい。1:0.5より結合材の割合が少ない場合は、超
砥粒の密度が高すぎて焼結体の強度が低下し、目こぼれ
などが起こりやすくなる。1:3より結合材の割合が多
い場合は、研削能力が不足するようになる。
In the superabrasive grain grindstone 10 of the present invention, the mixing ratio of the superabrasive grains and the binder is within the range of 1: 0.5 to 1: 3 in terms of volume ratio of superabrasive grains to binder particles. Preferably. When the proportion of the binder is less than 1: 0.5, the density of the superabrasive grains is too high, the strength of the sintered body is lowered, and spillage and the like are likely to occur. If the ratio of the binder is more than 1: 3, the grinding ability becomes insufficient.

【0028】本発明の超砥粒砥石10は、粉粒体の表面
焼結によって成形されるので、図1に示すように、その
組織内には多数の気孔4が含まれ、多孔質になってい
る。この気孔率は、5%〜60%の範囲内とされている
ことが好ましい。気孔率が5%未満では、結合材の組織
が緻密となって摩滅し難く、従って自生発刃作用が起こ
り難くなるばかりでなく、研削時に発生する切り屑を収
容するポケット(図1の符号5)の容量が不足し、また
冷却液の循環も不十分となり、目詰まりや摩擦熱による
溶融などが起こり易い。気孔率が60%を越えると、砥
石自体の物性が低下し、また目こぼれや目潰れが起こり
易くなる。これら観点から、気孔率は5%〜45%の範
囲内とすることが更に好ましい。気孔率は、超砥粒と結
合材粒子のそれぞれの粒径、混合割合、焼結時に加える
圧力、混合時の揮発性介在物の有無などの諸条件を選定
することにより調節することができる。
Since the superabrasive grindstone 10 of the present invention is formed by the surface sintering of powder particles, as shown in FIG. 1, a large number of pores 4 are contained in its structure and become porous. ing. This porosity is preferably within the range of 5% to 60%. If the porosity is less than 5%, the structure of the binding material becomes dense and is not easily worn away, so that not only the spontaneous blade action is unlikely to occur, but also a pocket for accommodating chips generated during grinding (reference numeral 5 in FIG. 1). ) Is insufficient, and the circulation of the cooling liquid is insufficient, so that clogging and melting due to frictional heat are likely to occur. When the porosity exceeds 60%, the physical properties of the grindstone itself are deteriorated, and spillage and crushing are likely to occur. From these viewpoints, the porosity is more preferably within the range of 5% to 45%. The porosity can be adjusted by selecting various conditions such as the particle size of each of the superabrasive grains and the binder particles, the mixing ratio, the pressure applied during sintering, the presence or absence of volatile inclusions during mixing.

【0029】次に本発明の超砥粒砥石の製造方法につい
て詳しく説明する。この製造方法は、順次、混合工程と
焼結工程とに大別される。上記の超砥粒1と結合材粒子
2とは、混合工程において均一に混合される。この混合
は、超砥粒と結合材粒子とを揮発性有機溶剤の存在下
に、例えばボールミルなどにより攪拌混合し、次いで溶
剤を乾燥することによって行うことが好ましい。
Next, the method for producing the superabrasive grindstone of the present invention will be described in detail. This manufacturing method is roughly divided into a mixing step and a sintering step. The superabrasive grains 1 and the binder particles 2 are uniformly mixed in the mixing step. This mixing is preferably performed by stirring and mixing the superabrasive grains and the binder particles in the presence of a volatile organic solvent, for example, with a ball mill, and then drying the solvent.

【0030】揮発性有機溶剤としては、炭化水素類、ア
ルコール類、エステル類、エーテル類などがいずれも使
用できるが、特に揮発の容易さ、価格などの観点から、
エタノールまたはメタノールを用いることが好ましい。
揮発性有機溶剤の存在によって、攪拌混合時の粒子間の
潤滑性が向上し、より均一な分散が達成されると共に、
粒子相互の摩擦が緩和されるので、超砥粒の切り刃の摩
耗や結合材の微粉化が防止される。この揮発性有機溶剤
は、焼結に先だって、好ましくは減圧下に蒸発乾燥さ
せ、粉体混合物を得る。
As the volatile organic solvent, any of hydrocarbons, alcohols, esters, ethers and the like can be used. Especially, from the viewpoint of easiness of volatilization and cost.
Preference is given to using ethanol or methanol.
The presence of the volatile organic solvent improves the lubricity between particles during stirring and mixing, and achieves a more uniform dispersion.
Since the friction between the particles is alleviated, abrasion of the cutting edge of the superabrasive grains and pulverization of the binder are prevented. This volatile organic solvent is evaporated and dried, preferably under reduced pressure, prior to sintering to obtain a powder mixture.

【0031】焼結は、SPS法またはHIP法を用いて
行うことが好ましい。これらはいずれも粉末焼結法であ
り、これらの焼結法によれば、超砥粒と結合材粒子との
界面における拡散、反応、固溶などが促進され、超砥粒
と結合材粒子との結合力が強化される。
Sintering is preferably performed using the SPS method or the HIP method. These are all powder sintering methods. According to these sintering methods, diffusion, reaction, solid solution, etc. at the interface between the superabrasive grains and the binder particles are promoted, and the superabrasive grains and the binder particles are The binding force of is strengthened.

【0032】SPS法は、例えば図2に概略を示す放電
プラズマ焼結装置(SPS装置)を用いて行うことがで
きる。図2において、このSPS装置は、筒状のダイ2
1と、このダイ21と同軸的に挿入された中子22と、
これらのダイ21および中子22と嵌合する上部パンチ
23および下部パンチ24と、これら上下のパンチ2
3、24に挟まれた粉体混合物25の温度を測定する熱
電対26とを有している。この上部パンチ23および下
部パンチ24は、ダイ21と中子22との間隙に充填さ
れた粉体混合物25を上下から挟圧するためのプレス
(図示せず)に連結されていると共に、粉体混合物25
にパルス電流を印加するためのそれぞれの電極を構成し
ている。このSPS装置において、少なくとも上下のパ
ンチ23,24に挟まれた部分はチャンバ(図示せず)
内に収容され、このチャンバ内は真空に排気されるか、
または不活性ガスが導入されるようになっている。
The SPS method can be carried out by using, for example, a spark plasma sintering apparatus (SPS apparatus) schematically shown in FIG. Referring to FIG. 2, this SPS device has a cylindrical die 2
1, and a core 22 coaxially inserted with the die 21,
The upper punch 23 and the lower punch 24 that fit with the die 21 and the core 22, and the upper and lower punches 2
3 and 24, and a thermocouple 26 for measuring the temperature of the powder mixture 25. The upper punch 23 and the lower punch 24 are connected to a press (not shown) for pinching the powder mixture 25 filled in the gap between the die 21 and the core 22 from above and below, and also the powder mixture. 25
Each of the electrodes is configured to apply a pulse current to. In this SPS device, at least the portion sandwiched by the upper and lower punches 23, 24 is a chamber (not shown).
Is evacuated to a vacuum inside the chamber,
Alternatively, an inert gas is introduced.

【0033】超砥粒と結合材との粉体混合物25は、所
定の砥石の形状に成形されたダイ21と中子22との間
隙に所定量が充填され、チャンバ内が真空にされ、また
は不活性ガスで置換された後に、上部パンチ23および
下部パンチ24で上下から、好ましくは5MPa〜50
MPaの範囲内の圧力で圧縮され、次いでパルス電流が
印加される。
A powder mixture 25 of superabrasive grains and a binder is filled in a predetermined amount in the gap between the die 21 and the core 22 formed into a predetermined grindstone shape, and the inside of the chamber is evacuated, or After being replaced with an inert gas, the upper punch 23 and the lower punch 24 are used from above and below, preferably 5 MPa to 50 MPa.
It is compressed at a pressure in the range of MPa and then pulsed current is applied.

【0034】このSPS法によれば、通電電流を調節す
ることにより、粉体混合物25を所定の焼結温度に均一
に素早く昇温することができ、また温度管理や焼結時間
管理も厳密に行うことができる。上記のSPS法に用い
ることができるSPS装置としては、例えば住友石炭鉱
業社製モデルSPS−2050型放電プラズマ焼結装置
などを挙げることができる。
According to this SPS method, the powder mixture 25 can be uniformly and quickly heated to a predetermined sintering temperature by adjusting the energizing current, and the temperature control and the sintering time control are strictly performed. It can be carried out. Examples of the SPS device that can be used in the above SPS method include a model SPS-2050 type spark plasma sintering device manufactured by Sumitomo Coal Mining Co., Ltd.

【0035】一方、HIP法は、例えば超砥粒と結合材
粒子との混合物に成形助材としてワックスなどを加え、
単軸プレスなどを用いて圧力10MPa程度に加圧して
粉体圧縮成形物をつくり、この粉体圧縮成形物を真空中
約800℃に加熱してワックスの除去と仮焼結とを行
い、次いで形状整形の後に、真空または不活性ガス雰囲
気中で熱圧を加えて本焼結を行い焼結体を得る方法であ
る。
On the other hand, in the HIP method, for example, wax is added as a molding aid to a mixture of superabrasive particles and binder particles,
Using a uniaxial press or the like, a pressure of about 10 MPa is applied to produce a powder compression molded product, and the powder compression molded product is heated in vacuum to about 800 ° C. to remove wax and perform temporary sintering, and then, This is a method of obtaining a sintered body by performing main sintering by applying heat and pressure in a vacuum or an inert gas atmosphere after shape shaping.

【0036】いずれの焼結方法においても、焼結温度は
0.5Tm以下とされる。ここでTmとは、絶対温度゜
Kで表す結合材粒子の融点または液相生成温度である。
焼結温度を0.5Tm以下とすることによって、結合材
粒子どうしはその表層のみによって融着し、砥石自体の
強度を維持しながら適度の崩落性を有して自生発刃作用
を現し、良好な研削性が維持されるようになる。
In any of the sintering methods, the sintering temperature is 0.5 Tm or less. Here, Tm is the melting point or liquid phase formation temperature of the binder particles expressed in absolute temperature K.
By setting the sintering temperature to 0.5 Tm or less, the binder particles are fused to each other only by the surface layer of the binder particles, exhibiting a proper crushing property while maintaining the strength of the grindstone itself and exhibiting a self-sharpening effect, which is good. Excellent grindability is maintained.

【0037】焼結温度の下限は、用いられる結合材粒子
の特性と焼結圧力に依存するが、少なくとも粒子どうし
が互いに表面融着して融合相を形成し得る温度とされ
る。この下限温度は、通常600℃以上である。この観
点から、実際上好ましい焼結温度範囲は600℃〜15
00℃の範囲内とされる。
The lower limit of the sintering temperature depends on the characteristics of the binder particles to be used and the sintering pressure, but at least the particles can be surface-fused to each other to form a fused phase. This lower limit temperature is usually 600 ° C. or higher. From this viewpoint, the practically preferable sintering temperature range is 600 ° C. to 15 ° C.
It is set within the range of 00 ° C.

【0038】粉末焼結法においてダイ中で焼結を行うに
際して、粉体混合物に加える圧力は、5MPa〜50M
Paの範囲内とすることが好ましい。圧力が5MPa未
満では、焼結物である砥石の気孔率が高くなりすぎて、
砥石全体の機械的強度が大幅に低下する。また圧力が5
0MPaを越えると、砥石の気孔率が低下しすぎてほと
んど無気孔型となり、研削効率が大幅に低下する。
In the powder sintering method, when the sintering is performed in a die, the pressure applied to the powder mixture is 5 MPa to 50 M.
It is preferably within the range of Pa. If the pressure is less than 5 MPa, the porosity of the grindstone that is a sintered product becomes too high,
The mechanical strength of the entire grindstone is significantly reduced. Also the pressure is 5
If it exceeds 0 MPa, the porosity of the grindstone is excessively reduced, and the grindstone becomes almost non-porous, and the grinding efficiency is significantly reduced.

【0039】いずれの焼結工程においても、焼結は、不
活性ガスまたは酸素分圧が0.01MPa以下の雰囲気
中で行うことが好ましい。酸素分圧が0.01MPaを
越える雰囲気で熱圧を加えて焼結を行うと、超砥粒や結
合材粒子が変質する惧れがある。不活性ガスとしては、
2 またはArなどが好適に用いられる。
In any of the sintering steps, the sintering is preferably performed in an atmosphere of an inert gas or oxygen partial pressure of 0.01 MPa or less. When sintering is performed by applying heat pressure in an atmosphere in which the oxygen partial pressure exceeds 0.01 MPa, the super-abrasive grains and the binder particles may deteriorate. As an inert gas,
N 2 or Ar is preferably used.

【0040】次に本発明の実施例を示す。これらの実施
例はいずれも、外径が120mm、内径が114mm、
厚みが3mmのカップ型に成形された超砥粒砥石であ
り、前記の本発明の実施形態に準じて製造されている。
Next, examples of the present invention will be shown. In all of these examples, the outer diameter is 120 mm, the inner diameter is 114 mm,
It is a superabrasive grindstone formed into a cup shape having a thickness of 3 mm, and is manufactured according to the above-described embodiment of the present invention.

【0041】(実施例1)ボールミルに、下記の超砥粒
100容量部と、結合材粒子128容量部とを仕込み、
更にメタノール200容量部を添加して24時間攪拌混
合した。
Example 1 A ball mill was charged with 100 parts by volume of the following superabrasive grains and 128 parts by volume of binder particles,
Further, 200 parts by volume of methanol was added and mixed with stirring for 24 hours.

【0042】得られたスラリー状の混合物をボールミル
から取り出し、減圧乾燥によりエタノールを除去し、超
砥粒が結合材中に均一に分散した粉体混合物を得た。次
にこの混合物を、図2に示したSPS装置のダイ21と
中子22との間隙に充填し、下記の条件で焼結し、前記
寸法のカップ型超砥粒砥石を製造した。 焼結温度:1260℃ 焼結圧力:20MPa
The obtained slurry mixture was taken out from the ball mill and ethanol was removed by vacuum drying to obtain a powder mixture in which superabrasive grains were uniformly dispersed in the binder. Next, this mixture was filled in the gap between the die 21 and the core 22 of the SPS device shown in FIG. 2 and sintered under the following conditions to manufacture a cup-shaped superabrasive grindstone having the above-mentioned dimensions. Sintering temperature: 1260 ° C. Sintering pressure: 20 MPa

【0043】得られた実施例1の超砥粒砥石は、断面を
電子顕微鏡で10000倍に拡大して観察すると、概略
を図1に示したように、ダイヤモンド超砥粒1が互いに
分離して結合材粒子2の焼結組織体中に均一に分布し、
超砥粒1と結合材2粒子とがその接触面3で互いに融着
しており、また、結合材粒子2の焼結組織体中には多数
の気孔4が形成されていた。実施例1の超砥粒砥石の気
孔率と物性を表3に示す。
When the cross section of the obtained superabrasive grain grindstone of Example 1 was magnified 10000 times with an electron microscope, the diamond superabrasive grains 1 were separated from each other as schematically shown in FIG. The binder particles 2 are evenly distributed in the sintered structure,
The superabrasive grains 1 and the binder 2 particles were fused to each other at the contact surface 3, and a large number of pores 4 were formed in the sintered structure of the binder particles 2. Table 3 shows the porosity and physical properties of the superabrasive grindstone of Example 1.

【0044】(実施例2)下記の素材と製造条件によ
り、実施例1に準じて実施例2の超砥粒砥石を製造し
た。 得られた実施例2の超砥粒砥石の気孔率と物性を表3に
示す。
Example 2 A superabrasive grindstone of Example 2 was manufactured according to Example 1 with the following materials and manufacturing conditions. Table 3 shows the porosity and physical properties of the obtained superabrasive grindstone of Example 2.

【0045】(実施例3)下記の素材と製造条件によ
り、実施例1に準じて実施例3の超砥粒砥石を製造し
た。 得られた実施例3の超砥粒砥石の気孔率と物性を表3に
示す。
Example 3 A superabrasive grindstone of Example 3 was manufactured according to Example 1 with the following materials and manufacturing conditions. Table 3 shows the porosity and physical properties of the obtained superabrasive grindstone of Example 3.

【0046】(実施例4)下記の素材と製造条件によ
り、実施例1に準じて実施例3の超砥粒砥石を製造し
た。 得られた実施例4の超砥粒砥石の気孔率と物性を表3に
示す。
Example 4 The superabrasive grindstone of Example 3 was manufactured according to Example 1 with the following materials and manufacturing conditions. Table 3 shows the porosity and physical properties of the obtained superabrasive grindstone of Example 4.

【0047】(比較例1)比較のため、実施例1に示し
た組成と製造方法に準じて、下記の組成および製造条件
に従う比較例1の超砥粒砥石を製造した。この比較例1
は、結合材粒子の熱膨張係数が本発明の範囲外となる例
である。 得られた比較例1の超砥粒砥石の気孔率と物性を表3に
示す。
(Comparative Example 1) For comparison, a superabrasive grindstone of Comparative Example 1 was manufactured in accordance with the composition and manufacturing method shown in Example 1 and the following composition and manufacturing conditions. This comparative example 1
Is an example in which the thermal expansion coefficient of the binder particles falls outside the range of the present invention. Table 3 shows the porosity and physical properties of the obtained superabrasive grindstone of Comparative Example 1.

【0048】(比較例2)実施例1に示した組成と製造
方法に準じて、下記の組成および製造条件に従う比較例
2の超砥粒砥石を製造した。この比較例2は、結合材粒
子の嵩密度が本発明の範囲外となる例である。 得られた比較例2の超砥粒砥石の気孔率と物性を表3に
示す。
Comparative Example 2 In accordance with the composition and the manufacturing method shown in Example 1, a superabrasive grindstone of Comparative Example 2 was manufactured according to the following composition and manufacturing conditions. Comparative Example 2 is an example in which the bulk density of the binder particles is outside the range of the present invention. Table 3 shows the porosity and physical properties of the obtained superabrasive grindstone of Comparative Example 2.

【0049】(比較例3)比較のため、気孔率と物性を
表3に示す市販のビトリファイド砥石「#1200」を
比較例3として試験に用いた。
Comparative Example 3 For comparison, a commercially available vitrified grindstone “# 1200” whose porosity and physical properties are shown in Table 3 was used as Comparative Example 3 in the test.

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】(研削性能試験)前記の各試料について研
削試験を行った。研削試験としては、砥石のヤング率や
研削盤の剛性や馬力の影響を受けない湿式定圧研削法を
採用した。被研削体としては、Al23・TiCセラミ
ックス(曲げ強さ588MPa、マイクロビッカース硬
さ19GPa)の断面2mm×5mmのブロックを用い
た。
(Grinding Performance Test) A grinding test was conducted on each of the above samples. For the grinding test, a wet constant pressure grinding method was used that was not affected by the Young's modulus of the grindstone, the rigidity of the grinder, or the horsepower. As the object to be ground, a block of Al 2 O 3 .TiC ceramics (bending strength 588 MPa, micro Vickers hardness 19 GPa) having a cross section of 2 mm × 5 mm was used.

【0052】図3は、各砥石試料を研削盤に装着し、そ
れぞれの試料の砥面に前記の被研削体の断面を一定時間
(30秒間)押圧し、このときの研削圧力を0.3MP
a、0.5MPa、1MPaおよび2MPaと順次に変
化させたときの、研削量(mm3 )を測定したものであ
る。図4は、前記と同様にして、一定の研削圧力(1M
Pa)で研削時間を30秒、60秒、120秒、240
秒および480秒としたときの研削量(mm3 )を測定
したものである。また図5は、研削開始から30秒間の
研削速度を100%としたときの、各研削時間に対する
研削速度の変化を測定したものである。
In FIG. 3, each grindstone sample was mounted on a grinder, and the cross section of the object to be ground was pressed against the grinding surface of each sample for a predetermined time (30 seconds). The grinding pressure at this time was 0.3MP.
The amount of grinding (mm 3 ) was measured when a, 0.5 MPa, 1 MPa, and 2 MPa were sequentially changed. FIG. 4 shows a similar grinding pressure (1M
Grinding time is 30 seconds, 60 seconds, 120 seconds, 240
The measured grinding amount (mm 3 ) in seconds and 480 seconds. Further, FIG. 5 shows changes in the grinding speed with respect to each grinding time when the grinding speed for 30 seconds from the start of grinding is 100%.

【0053】これら物性試験並びに研削性能試験の結果
から、下記の事項が明らかになる。 (1)表3の結果から、実施例1〜実施例3の試料は、
結合材がWであって、その嵩密度が超砥粒の0.75倍
〜1.81倍であるから0.5倍〜2倍の範囲内にあ
り、かつ熱膨張係数が超砥粒の1.53倍であるから
0.3〜3倍の範囲内にある。これらは、嵩密度が超砥
粒の2.2倍である比較例2(Fe)や熱膨張係数が超
砥粒の4.17倍である比較例1(Co)に比べ、物
性、特にヤング率とマイクロビッカース硬さにおいて優
れていることがわかる。実施例4においても同様に結合
材(Cr)の嵩密度が超砥粒の0.83倍であり、熱膨
張係数が超砥粒の2.16倍であるから物性が優れてい
る。
From the results of these physical property tests and grinding performance tests, the following matters become clear. (1) From the results of Table 3, the samples of Examples 1 to 3 were
Since the binder is W and its bulk density is 0.75 to 1.81 times that of the superabrasive grains, it is in the range of 0.5 to 2 times and the coefficient of thermal expansion is that of the superabrasive grains. Since it is 1.53 times, it is in the range of 0.3 to 3 times. These have physical properties, especially Young, as compared with Comparative Example 2 (Fe) having a bulk density of 2.2 times that of superabrasive grains and Comparative Example 1 (Co) having a thermal expansion coefficient of 4.17 times that of superabrasive grains. It is found that the rate and the micro Vickers hardness are excellent. Similarly in Example 4, the bulk density of the binder (Cr) is 0.83 times that of the superabrasive grains, and the thermal expansion coefficient thereof is 2.16 times that of the superabrasive grains, so that the physical properties are excellent.

【0054】図3の結果から、実施例3の試料は、一定
の時間内で研削する研削量が各比較例に比べて大きく、
切れ味のよい砥石であることがわかる。従って研削工程
の工数を従来より削減することが可能となる。また、研
削圧力を増加させると、これに対応して研削量も直線的
に増大しており、研削精度を制御し易い砥石であること
がわかる。これに対し、各比較例の砥石は、いずれも目
詰まりの影響で研削圧力を増加しても研削量が増大せ
ず、研削精度が制御、維持し難い。
From the results shown in FIG. 3, the sample of Example 3 has a larger grinding amount for grinding within a certain period of time as compared with each comparative example.
You can see that it is a sharp whetstone. Therefore, the number of steps in the grinding process can be reduced as compared with the conventional case. Further, when the grinding pressure is increased, the grinding amount is correspondingly increased linearly, and it is understood that the grinding stone is easy to control the grinding accuracy. On the other hand, in each of the grindstones of Comparative Examples, the grinding amount does not increase even if the grinding pressure is increased due to the influence of clogging, and it is difficult to control and maintain the grinding accuracy.

【0055】図4の結果から、実施例3の試料は研削時
間に対する研削量が各比較例より大きく、切れ味が持続
する砥石であることがわかる。また図5の結果から、実
施例1〜実施例3の試料が、比較例3(市販品)に比べ
て研削時間に対する研削速度の変化が小さく、研削精度
を一定に保ち易いので、高い品質の被研削物が得られる
ことがわかる。
From the results shown in FIG. 4, it can be seen that the sample of Example 3 has a larger grinding amount with respect to the grinding time than the comparative examples, and is a grindstone having a continuous sharpness. Further, from the results of FIG. 5, the samples of Examples 1 to 3 have a small change in the grinding speed with respect to the grinding time as compared with Comparative Example 3 (commercially available product), and it is easy to keep the grinding accuracy constant. It can be seen that an object to be ground can be obtained.

【0056】図6(a)は、本発明の超砥粒砥石の一例
における組織を示す顕微鏡写真図である。この超砥粒砥
石は、超砥粒として粒径0.5μm〜2μmのダイヤモ
ンドを用い、結合材として粒径0.39μm〜0.52
μmのW粒子を用い、1260℃、20MPaの条件で
焼成したものである。この図から、ダイヤモンド超砥粒
が結合材組織中に均一に分散していることがわかる。
FIG. 6 (a) is a micrograph showing the structure of an example of the superabrasive grindstone of the present invention. This superabrasive grain grindstone uses diamond with a grain size of 0.5 μm to 2 μm as superabrasive grains, and has a grain size of 0.39 μm to 0.52 as a binder.
It was obtained by using W particles of μm and calcined under the conditions of 1260 ° C. and 20 MPa. From this figure, it can be seen that the diamond superabrasive grains are uniformly dispersed in the bond structure.

【0057】図6(b)は、嵩密度が本発明の範囲外で
ある超砥粒砥石の一例における組織を示す顕微鏡写真図
である。この超砥粒砥石は、超砥粒として粒径6μm〜
12μm、嵩密度1.8g/cm3 のダイヤモンドを用
い、結合材として粒径5μm、嵩密度3.8g/cm3
(ダイヤモンドの2.1倍)のCo粒子を用い、780
℃、10MPaの条件で焼成したものである。この図に
おいて、擦過紋様の部分はダイヤモンド砥粒が存在しな
い部分を示している。このように結合材の嵩密度が超砥
粒の2倍を越えるものは、超砥粒の分布が不均一になり
易く、砥石の切削力が持続しない。
FIG. 6 (b) is a micrograph showing the structure of an example of a superabrasive grindstone having a bulk density outside the range of the present invention. This superabrasive grindstone has a grain size of 6 μm as superabrasive grains.
12 μm, bulk density 1.8 g / cm 3 diamond is used, and the binder has a particle size of 5 μm and bulk density 3.8 g / cm 3.
780 with Co particles (2.1 times that of diamond)
It was baked under the conditions of ° C and 10 MPa. In this figure, the rubbing pattern-like portions indicate the portions where the diamond abrasive grains do not exist. As described above, when the bulk density of the binder exceeds twice that of the superabrasive grains, the distribution of the superabrasive grains is likely to be non-uniform, and the cutting force of the grindstone does not continue.

【0058】本発明の超砥粒砥石は、カップ砥石または
薄刃砥石の形状でセラミックスなど超硬材料の研削・切
断に有利に使用できる。図7(a)は、本発明のカップ
砥石30を用いて、例えばAl23・TiCセラミック
スなどの超硬被研削材Sを研削している状態を示してい
る。図7(b)は、本発明の薄刃砥石31を用いて、例
えばAl23・TiCセラミックスなどの超硬被研削材
Sを切断している状態を示している。
The superabrasive grindstone of the present invention can be advantageously used for grinding and cutting a superhard material such as ceramics in the shape of a cup grindstone or a thin blade grindstone. FIG. 7A shows a state in which a cemented carbide workpiece S such as Al 2 O 3 .TiC ceramics is ground using the cup grindstone 30 of the present invention. FIG. 7B shows a state in which a cemented carbide work material S such as Al 2 O 3 .TiC ceramics is cut using the thin blade grindstone 31 of the present invention.

【0059】本発明の超砥粒砥石は特に、Al23・T
iCセラミックス基板から磁気ヘッドのヘッドチップを
製造する際などに有利に使用できる。このヘッドチップ
の製造方法の一例を図8(a)(b)(c)によって説
明する。図8(a)に示すように、先ずAl23・Ti
Cセラミックス基板40に、コア41、コイル42、お
よびリード端子43からなる磁気ヘッド素子44をメッ
キ、スパッタリング法などにより形成する。次に、この
磁気ヘッド素子44…が多数並列して形成されたウエハ
状のAl23・TiCセラミックス基板40を、並列し
た磁気ヘッド素子44…の両側の線45,45に沿っ
て、本発明のダイヤモンド薄刃砥石を用いて切断する。
これによって、図8(b)に示すように、磁気ヘッドの
スライドレール(46)となる断面46を有する棒状体
47が得られる。次に、この断面46に、本発明のダイ
ヤモンドカップ砥石を用いて垂直方向にスライド面48
となる溝を研削する。これによってスライドレール46
が形成される。次に、本発明のダイヤモンド薄刃砥石を
用いて棒状体47を磁気ヘッド素子44ごとに垂直に切
断すれば、図8(c)に示すように、磁気ヘッド素子4
4とスライドレール46とスライド面48とを有するヘ
ッドチップ50が製造できる。
The superabrasive grindstone of the present invention is particularly suitable for Al 2 O 3 .T
It can be advantageously used when manufacturing a head chip of a magnetic head from an iC ceramic substrate. An example of a method of manufacturing this head chip will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8A, first, Al 2 O 3 .Ti
A magnetic head element 44 including a core 41, a coil 42, and a lead terminal 43 is formed on a C ceramics substrate 40 by plating, a sputtering method, or the like. Next, the wafer-shaped Al 2 O 3 .TiC ceramics substrate 40 on which a large number of the magnetic head elements 44 are formed in parallel is formed along the lines 45 on both sides of the parallel magnetic head elements 44. Cutting is performed using the thin diamond blade of the invention.
As a result, as shown in FIG. 8B, a rod-shaped body 47 having a cross section 46 to be the slide rail (46) of the magnetic head is obtained. Next, a sliding surface 48 is vertically attached to the cross section 46 by using the diamond cup grindstone of the present invention.
Grind the groove to be. As a result, the slide rail 46
Is formed. Next, when the rod-shaped body 47 is cut vertically into the magnetic head elements 44 by using the diamond thin blade grindstone of the present invention, as shown in FIG.
The head chip 50 having the number 4, the slide rail 46, and the slide surface 48 can be manufactured.

【0060】前記のヘッドチップ50の製造に際して
は、本発明の薄刃砥石およびカップ砥石が用いられてい
るので、研削・切断の仕上げ面はきわめて平滑であり、
また砥石の耐久性が高いので目立ての回数も減少し、高
品質のヘッドチップが高い生産効率で製造できるように
なった。
When the head chip 50 is manufactured, since the thin blade grindstone and the cup grindstone of the present invention are used, the finished surface for grinding and cutting is extremely smooth.
Further, since the grindstone has high durability, the number of times of sharpening is reduced, and high quality head chips can be manufactured with high production efficiency.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明の多孔質超砥粒砥石は、平均粒径
が0.5μm〜60μmの範囲内であるダイヤモンドま
たは立方晶窒化ホウ素からなる超砥粒と結合材粒子との
焼結体からなり、前記結合材粒子が、前記超砥粒の0.
5倍〜2倍の範囲内の嵩密度と、前記超砥粒の0.3倍
〜3倍の範囲内の熱膨張係数とを有するものであり、前
記の結合材粒子が、W、Zr、Cr、Mo、Taならび
にVからなる単体元素、Ti、Si、ならびにWの酸化
物、およびSiの窒化物からなる群から選ばれた1種以
上からなる一方、前記焼結体としての気孔率が5%以
上、60%以下の範囲内とされたものであるので、研削
効率と機械的強度が共に高く、しかもその研削効率を最
後まで均一に持続させることができる。また、前記気孔
率を28.3%〜50.8%の範囲内にしてなるならば、
ヤング率とマイクロビッカース硬さに優れ、曲げ強さに
も優れた多孔質超砥粒砥石を確実に得ることができる。
The porous superabrasive grindstone of the present invention is a sintered body of superabrasive grains made of diamond or cubic boron nitride and having an average grain size in the range of 0.5 μm to 60 μm and binder particles. 0 becomes, the binder particles of the superabrasive.
5 times the bulk density in the range 2 times the state, and are not having a thermal expansion coefficient in the range the superabrasive 0.3 to 3 times of the pre
The binder particles described above are W, Zr, Cr, Mo, Ta and
Oxidation of a simple element consisting of V, Ti, Si, and W
Or more than one selected from the group consisting of silicon nitride and Si nitride
On the other hand, the porosity of the sintered body is 5% or less.
In addition, since it is within the range of 60% or less, both the grinding efficiency and the mechanical strength are high, and the grinding efficiency can be maintained uniformly until the end. Also, the pores
If the rate is within the range of 28.3% to 50.8%,
Excellent in Young's modulus and micro Vickers hardness, and in bending strength
It is possible to reliably obtain an excellent porous superabrasive grindstone.

【0062】本発明の多孔質超砥粒砥石の製造方法は、
平均粒径が0.5μm〜60μmの範囲内であるダイヤ
モンドまたは立方晶窒化ホウ素からなる超砥粒と、この
超砥粒の0.5倍〜2倍の範囲内の嵩密度と前記超砥粒
の0.3倍〜3倍の範囲内の熱膨張係数とを有し、W、
Zr、Cr、Mo、TaならびにVからなる単体元素、
Ti、Si、ならびにWの酸化物、およびSiの窒化物
からなる群から選ばれた1種以上の結合材粒子とを混合
し、得られた粉体混合物を、0.5Tm(Tmは絶対温
度゜Kで表す結合材の融点または液相生成温度である)
以下の温度で焼結するとともに、該焼結を5MPa〜5
0MPaの範囲内の圧力下にて、焼結温度600〜15
00℃の範囲内にて行うものであるので、高い研削効率
を均一に維持すると共に、高い機械的強度を有する多孔
超砥粒砥石が得られる。
The method for producing a porous superabrasive grindstone of the present invention comprises:
Superabrasive grains made of diamond or cubic boron nitride having an average grain size in the range of 0.5 μm to 60 μm, a bulk density in the range of 0.5 to 2 times the superabrasive grains, and the superabrasive grains. And a coefficient of thermal expansion within the range of 0.3 to 3 times ,
A single element consisting of Zr, Cr, Mo, Ta and V,
Oxides of Ti, Si, and W, and nitrides of Si
The powder mixture obtained by mixing with one or more kinds of binder particles selected from the group consisting of 0.5 Tm (Tm is the melting point of the binder or the liquidus formation temperature expressed in absolute temperature K). )
The sintering is performed at the following temperature, and the sintering is performed at 5 MPa to 5 MPa.
Sintering temperature 600-15 under pressure within the range of 0 MPa
Since it is performed within the scope of 00 ° C., while maintaining a uniform high grinding efficiency, porous with high mechanical strength
A quality superabrasive grindstone is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の超砥粒砥石の一実施形態における断
面模式図
FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a superabrasive grindstone of the present invention.

【図2】 放電プラズマ焼結装置の一例を示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing an example of a discharge plasma sintering apparatus.

【図3】 実施例と比較例の砥石試料における研削圧力
と被研削体の研削量との関係を示すグラフ
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the grinding pressure and the grinding amount of the object to be ground in the grindstone samples of Examples and Comparative Examples.

【図4】 実施例と比較例の砥石試料における研削時間
と被研削体の研削量との関係を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the grinding time and the grinding amount of the object to be ground in the grindstone samples of Examples and Comparative Examples.

【図5】 実施例と比較例の砥石試料における研削時間
と研削速度変化率との関係を示すグラフ
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the grinding time and the rate of change in grinding speed in the grindstone samples of Examples and Comparative Examples.

【図6】 (a)は本発明の超砥粒砥石の一実施例、
(b)は従来型の超砥粒砥石の一例における組織の顕微
鏡写真図
FIG. 6 (a) is an example of a superabrasive grindstone of the present invention,
(B) is a micrograph of the structure of an example of a conventional superabrasive grindstone

【図7】 (a)(b)はそれぞれ、本発明の超砥粒砥
石の異なる使用形態の例を示す斜視図
7A and 7B are perspective views showing examples of different usage forms of the superabrasive grindstone of the present invention.

【図8】 (a)(b)(c)は本発明の超砥粒砥石の
一適用例である磁気ヘッドのヘッドチップを製造する工
程を示す斜視図
8A, 8B and 8C are perspective views showing a process of manufacturing a head chip of a magnetic head which is an application example of the superabrasive grindstone of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……超砥粒 2……結合材粒子 3……焼結面 4……気孔 5……ポケット 10…超砥粒砥石 21…ダイ 22…中子 23…上部パンチ 24…下部パンチ 25…粉体混合物 26…熱電対 1 ... Super abrasive grain 2 ... Binder particles 3 ... Sintered surface 4 ... pores 5 ... Pocket 10 ... Super abrasive grain whetstone 21 ... Die 22 ... Nakako 23 ... Upper punch 24 ... Lower punch 25 ... Powder mixture 26 ... Thermocouple

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−82677(JP,A) 特開 昭48−86190(JP,A) 特開 昭61−67740(JP,A) 特開 平7−75972(JP,A) 特開 平5−239585(JP,A) 特開 昭63−54488(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24D 3/10 B24D 3/06 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-58-82677 (JP, A) JP-A-48-86190 (JP, A) JP-A 61-67740 (JP, A) JP-A-7-75972 (JP , A) JP-A-5-239585 (JP, A) JP-A-63-54488 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B24D 3/10 B24D 3/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平均粒径が0.5μm〜60μmの範囲
内であるダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素からなる
超砥粒と結合材粒子との焼結体からなり、前記結合材粒
子が、前記超砥粒の0.5倍〜2倍の範囲内の嵩密度
と、前記超砥粒の0.3倍〜3倍の範囲内の熱膨張係数
とを有し、W、Zr、Cr、Mo、TaならびにVから
なる単体元素、Ti、Si、ならびにWの酸化物、およ
びSiの窒化物からなる群から選ばれた1種以上からな
るものである一方、前記焼結体としての気孔率が5%〜
60%の範囲内とされたことを特徴とする多孔質超砥粒
砥石。
1. A sintered body of super-abrasive grains composed of diamond or cubic boron nitride and having an average particle diameter in the range of 0.5 μm to 60 μm, and binder particles, wherein the binder particles are It has a bulk density within the range of 0.5 times to 2 times that of the abrasive grains and a thermal expansion coefficient within the range of 0.3 times to 3 times that of the above-mentioned superabrasive grains , and contains W, Zr, Cr, Mo, From Ta and V
Elemental elements, oxides of Ti, Si, and W, and
And at least one selected from the group consisting of Si nitrides.
On the other hand, the porosity of the sintered body is 5% to
A porous superabrasive grindstone characterized by being set within a range of 60% .
【請求項2】 前記気孔率が28.3%〜50.8%の範
囲内にされてなることを特徴とする多孔質超砥粒砥石。
2. The porosity is in the range of 28.3% to 50.8%.
A porous superabrasive grindstone characterized by being formed inside the enclosure .
【請求項3】 平均粒径が0.5μm〜60μmの範囲
内であるダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素からなる
超砥粒と、この超砥粒の0.5倍〜2倍の範囲内の嵩密
度と前記超砥粒の0.3倍〜3倍の範囲内の熱膨張係数
とを有し、W、Zr、Cr、Mo、TaならびにVから
なる単体元素、Ti、Si、ならびにWの酸化物、およ
びSiの窒化物からなる群から選ばれた1種以上の結合
材粒子とを混合し、得られた粉体混合物を、0.5Tm
(Tmは絶対温度゜Kで表す結合材の融点または液相生
成温度である)以下の温度で焼結するとともに、該焼結
を5MPa〜50MPaの範囲内の圧力下にて、焼結温
度600〜1500℃の範囲内にて行うことを特徴とす
多孔質超砥粒砥石の製造方法。
3. Superabrasive grains composed of diamond or cubic boron nitride having an average grain size in the range of 0.5 μm to 60 μm, and a bulk density in the range of 0.5 to 2 times the superabrasive grains. And a coefficient of thermal expansion within the range of 0.3 to 3 times that of the superabrasive grains, and from W, Zr, Cr, Mo, Ta and V
Elemental elements, oxides of Ti, Si, and W, and
And one or more kinds of binder particles selected from the group consisting of Si nitride and Si, and the resulting powder mixture is mixed with 0.5 Tm.
(Tm is the absolute temperature ° is the melting point or liquidus generation temperature of the binder represented by K) with sintering at a temperature below the sintering
At a sintering temperature of 5 MPa to 50 MPa.
A method for producing a porous superabrasive grindstone, which is performed at a temperature of 600 to 1500 ° C.
【請求項4】 前記の超砥粒と結合材粒子との混合を、
揮発性有機溶剤の存在下に行い、次いで乾燥して、粉体
混合物を得ることを特徴とする請求項3に記載の多孔質
超砥粒砥石の製造方法。
4. The mixing of the superabrasive grains and binder particles,
The method for producing a porous superabrasive grindstone according to claim 3, wherein the method is performed in the presence of a volatile organic solvent and then dried to obtain a powder mixture.
【請求項5】 前記の焼結を、放電プラズマ焼結法また
はホット・アイソスタチック・プレス焼結法を用いて行
うことを特徴とする請求項3または4に記載の多孔質
砥粒砥石の製造方法。
5. The sintering of the porous superabrasive grinding wheel according to claim 3 or 4, characterized in that by using a discharge plasma sintering method or a hot isostatic press sintering method Manufacturing method.
【請求項6】 前記焼結時の雰囲気中の酸素分圧を0.
01MPa以下とすることを特徴とする請求項3〜4の
いずれかに記載の多孔質超砥粒砥石の製造方法。
6. The oxygen partial pressure in the atmosphere during sintering is set to 0.
The method for producing a porous superabrasive grain grindstone according to any one of claims 3 to 4, wherein the pressure is set to 01 MPa or less.
JP28706796A 1996-10-29 1996-10-29 Porous superabrasive stone and its manufacturing method Expired - Fee Related JP3380125B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28706796A JP3380125B2 (en) 1996-10-29 1996-10-29 Porous superabrasive stone and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28706796A JP3380125B2 (en) 1996-10-29 1996-10-29 Porous superabrasive stone and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10128668A JPH10128668A (en) 1998-05-19
JP3380125B2 true JP3380125B2 (en) 2003-02-24

Family

ID=17712629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28706796A Expired - Fee Related JP3380125B2 (en) 1996-10-29 1996-10-29 Porous superabrasive stone and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3380125B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012532767A (en) 2009-07-16 2012-12-20 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド Polishing tool with flat and consistent surface topography for conditioning of CMP pads and method of manufacturing the same
JP5426263B2 (en) * 2009-07-21 2014-02-26 本田技研工業株式会社 Sintering furnace for metal bond grinding wheel production
WO2011010671A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 本田技研工業株式会社 Process for production of metal-bonded grinding stone, and sintering furnace for production of metal-bonded grinding stone
RU2470760C1 (en) * 2011-05-05 2012-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") Abrasive granule
JP6076775B2 (en) * 2013-02-27 2017-02-08 三星ダイヤモンド工業株式会社 Scribing wheel, holder unit, scribing device, and method for manufacturing scribing wheel
JP6247084B2 (en) * 2013-12-04 2017-12-13 旭ダイヤモンド工業株式会社 Brazing tool
CN113146487B (en) * 2021-01-21 2023-07-14 郑州伯利森新材料科技有限公司 Grinding wheel for precisely grinding monocrystalline silicon piece and preparation method thereof
CN113182522B (en) * 2021-03-24 2023-04-18 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 Hot isostatic pressing method for degreasing and sintering metal ultrathin grinding wheel

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10128668A (en) 1998-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4173573B2 (en) Method for producing porous abrasive wheel
JP3949891B2 (en) Super whetstone with active binder
US5718736A (en) Porous ultrafine grinder
EP2234760B1 (en) Multifunction abrasive tool with hybrid bond
JP4157082B2 (en) Method for manufacturing rigidly bonded thin whetstone
JP2001246566A (en) Cutting grinding wheel, its manufacturing method and grinding method using it
WO2009045940A1 (en) Abrasive processing of hard and/or brittle materials
JPH10113875A (en) Super abrasive grain abrasive grindstone
JP3779329B2 (en) Vitreous grinding tool containing metal coated abrasive
JP3380125B2 (en) Porous superabrasive stone and its manufacturing method
JP4584971B2 (en) Manufacturing method of grinding wheel
JP2003181765A (en) Porous supergrain grinding stone and method for manufacturing the same
JP3542520B2 (en) Vitrified whetstone
KR100407227B1 (en) Composite bond wheel and wheel having resin bonding phase
JP3086667B2 (en) Super abrasive whetstone
JP3703228B2 (en) Diamond whetstone, manufacturing method thereof and tool
JP2000198075A (en) Composite bond grinding wheel and grind wheel having resin binder phase
JP3406163B2 (en) Superabrasive stone and its manufacturing method
JP2003136410A (en) Super-abrasive grains vitrified bond grinding wheel
KR100522779B1 (en) Porous grinding stone and method of production thereof
JP3101145B2 (en) Method for producing porous iron-based metal bond diamond wheel
JPS606356A (en) Sintered minute short fiber abrasive
JP2000317843A (en) Porous iron system metal bond diamond grinding wheel
JP4335980B2 (en) Grinding wheel
JP3055084B2 (en) Porous metal bond whetstone and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20021126

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071213

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081213

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091213

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees