JP3436064B2

JP3436064B2 - 超砥粒メタルボンド砥石の製造方法

Info

Publication number: JP3436064B2
Application number: JP11807597A
Authority: JP
Inventors: 純二星; 英敏岡田; 義忠安宅
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: JPH10193267A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスやガ
ラスなどの難削材や鋼材の研削等の広範な研削や切断に
共する超砥粒メタルボンド砥石の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、セラミックス、ガラスなどの難
削材や鋼材、あるいはコンクリートブロックなどの各種
建築建材などといった被削物の研削や切断に用いられ
る、ダイヤモンドやｃＢＮを砥粒として含む金属焼結体
からなる超砥粒砥石の製造方法としては、従来、次のよ
うな粉末成形方法がある。例えば、図８（ａ）、（ｂ）
に示すように、外枠金型２０１とその内方に収まる内枠
金型２０２とこれらの金型間の隙間に摺動可能に挿入さ
れる下パンチ２０４と上パンチ２０３とで構成されるリ
ング状の隙間に金属粉、砥粒の混合粉末２１０を入れ、
プレス（コールドプレス）してリング状の成形体を得た
後、これを焼結して図９に示すようなリング状の砥石焼
結体２１１を製造し、この砥石焼結体２１１を円盤状の
台金２１２の外周に接着し、図１０に示すような超砥粒
砥石２１３製品としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来法の粉末成形では乾式で混合するため砥粒
や金属粉の混合ムラが生じ、また粉末成形では混合粉の
充填時に密度ムラが生じてしまう。その結果、切断の抵
抗が高い上、磨耗量も大きく、研削性の良好な特性を有
する切削砥石の製造が困難であった。またコールドプレ
ス用の金型の消耗が大きく、製造コストの増大につなが
っていた。

【０００４】本発明は、このような実状に鑑みて成さ
れ、密度ムラが少なく、かつ砥粒分布の均一性に優れ、
研削性の良好な超砥粒メタルボンド砥石をコスト的に安
価に提供できる製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超砥粒メタルボンド砥石の製造方法は、砥
粒と金属粉末の焼結混粉末および発泡剤を含むスラリー
を調製するスラリー調整工程と、前記スラリーを板状成
形体とする成形工程と、前記板状成形体を所定の形状に
加工する加工工程と、前記加工された板状成形体の複数
枚を積層する積層工程と、前記積層された板状成形体を
焼成する焼成工程と、を具備する。

【０００６】また、前記積層工程において前記加工され
た板状成形体の複数枚を型に入れることが望ましい。ま
た、前記焼成工程において前記板状成形体を加圧して焼
結することが望ましい。そして、前記成形工程において
ドクターブレードにより前記スラリーを前記板状成形体
とすることが好ましい。

【０００７】前記スラリーが、超砥粒を２．５〜５０体
積％、金属粉末を９７．５〜５０体積％含有する焼結混
合粉末を５〜４５体積％、有機バインダー水溶液を９５
〜５５体積％含有し、該有機バインダー水溶液が水溶性
樹脂結合剤を０．５〜２０重量％、界面活性剤を０．０
５〜３重量％、発泡剤を０．０５〜１０重量％含有する
ことが望ましい。そして、前記有機バインダー水溶液
が、更に可塑剤を０．１〜１５重量％含有することが望
ましい。

【０００８】

【作用】本発明の超砥粒メタルボンド砥石の製造方法
は、超砥粒と結合剤成分である金属粉末を発泡剤を含む
液状媒体等と共にスラリー状に混合し、このスラリーを
板状に成形後、所定の形状に加工し、この加工板状成形
体を積層し、焼成する。このように砥粒、金属粉末を液
状媒体中に懸濁分散させることで、砥粒等の凝集を防ぎ
密度ムラを抑えることができ、さらにスラリーの混練を
十分に行なうことにより、密度ムラや厚みのバラツキを
抑えることが可能である。特に砥粒分布のムラが低く抑
えられることにより、得られる超砥粒砥石の偏磨耗、チ
ッピング等を小さく抑えることが可能であり、均一な特
性を得ることができる。また、スラリー中に発泡剤を添
加しドクターブレードにより板状に成形した後、当該発
泡剤を発泡させ、スラリー中に気泡を形成すると、砥粒
および金属粉末は、砥石原料スラリー中で微細な気泡を
構成する薄い液体壁に集まるため、砥粒および金属粉末
が沈降して成形体内部で密度ムラが生じることを防ぐこ
とができる。

【０００９】このような湿式で成形体を得る方法では、
直接厚手の砥石を製造することが困難であり、そのた
め、本発明では、板状成形体を所定の形状に加工し、こ
の加工板状成形体を積層して焼成することにより厚手の
砥石を得る。この焼成の際には、所望の形状の製品を得
るために、積層板を型に入れて焼成することが望まし
い。また、積層板を一体化するために、加圧下で焼結す
ることが望ましい。

【００１０】また、スラリーを板状に成形するには、ド
クターブレードが適しており、従来その粉末成型工程に
おいて使用していた消耗頻度の高いコールドプレス用金
型を使用しないため、経済的にも有利である。湿式によ
る砥粒と金属粉末の分散を効果的に行い、スラリーの成
形及びスラリーを成形した後の形状維持のために、スラ
リーの成分として、超砥粒を２．５〜５０体積％、金属
粉末を９７．５〜５０体積％含有する焼結混合粉末を５
〜４５体積％、有機バインダー水溶液を９５〜５５体積
％含有し、該有機バインダー水溶液が水溶性樹脂結合剤
を０．５〜２０重量％、界面活性剤を０．０５〜３重量
％含有し、乾燥後の成形体の加工性を良好にするため、
可塑剤を０．１〜１５重量％含有することが好ましい。
これらの水溶性樹脂結合剤等の有機バインダーは、焼成
により消失する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。本発明の超砥粒メタルボンド砥石
の製造方法は、例えば砥石原料スラリー調製工程、成形
工程、乾燥工程、加工工程、積層工程、脱脂工程、焼結
工程、台金取付工程等により製造することができる。

【００１２】まず、砥石原料スラリーの調製は、例えば
砥粒、金属粉末、水溶性樹脂結合剤、界面活性剤、水等
を含有するスラリーをスラリー混合機等で調製する。砥
粒としては、例えばダイヤモンド粒、ｃＢＮ粒などが用
いられるが、これらに限定されるものではない。また、
砥粒粒径としても特に限定されるものではなく、得よう
とする超砥粒砥石の使用目的等に応じて、適宜選択さ
れ、例えば精密加工用には粒径５〜３０μm 程度のもの
が使用される。

【００１３】また、金属粉末の種類としても、砥粒の融
点以下で焼結可能なものであれば特には限定はなく、例
えばスズ、鉛、銅、ニッケル、鉄、コバルト、クロム等
の焼結する金属及び合金全てが使用可能である。金属粉
末の粒径は、平均粒径が５００μｍ以下、特に０．５〜
１００μｍの範囲が好ましい。平均粒径が０．５μｍよ
り小さいと、スラリー調整時に水と反応して着火するお
それがあり、一方、平均粒径が５００μｍより大きい
と、できあがる超砥粒砥石の強度が弱くなりすぎる場合
がある。

【００１４】砥粒と金属粉末の配合比は、砥粒と金属粉
末の合計量（焼結混合粉末）中、砥粒が２．５〜５０体
積％、特に１０〜２５体積％の範囲、金属粉末が、９
７．５〜５０体積％、特に９０〜７５体積％の範囲が望
ましい。この範囲より砥粒の量が少ないと研磨性能が劣
る場合があり、多すぎると成形体が強度不足になり、所
定の形状に加工が困難になる場合がある。

【００１５】また、これらの砥粒と金属粉末の合計のス
ラリー中における配合量（焼結混合粉末）は、５〜４５
体積％、特に２０〜３５体積％の範囲、スラリーの水溶
液成分である有機バインダー水溶液が９５〜５５体積
％、特に８０〜６５体積％の範囲とすることが好まし
い。スラリー中における焼結混合粉末の配合量が多すぎ
ると、粘度が高くなって成形性が悪くなり、板状に成形
できない場合があり、少なすぎると脱バインダー後の粉
末の密度が低くなって形状崩れが起こり、粉状になり、
焼結体を得ることができない場合がある。

【００１６】水溶性樹脂結合剤は、スラリーを乾燥させ
たときに板状成形体の形状を保持させる働きを有する。
また、スラリーの粘度調整剤としても機能する。水溶性
樹脂結合剤としては、メチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロースアンモニウム、エチル
セルロース、ポリビニルアルコール等を例示することが
できる。水溶性樹脂結合剤の配合量は、有機バインダー
水溶液中、０．５〜２０重量％、特に２〜１０重量％の
範囲が好ましい。０．５重量％より配合量が少ないと、
乾燥成形体の強度が弱く、ハンドリングに差し支える場
合があり、一方、２０重量％より多いと、粘度が高くな
りすぎて成形が困難になる場合がある。

【００１７】界面活性剤は、砥粒、金属粉の液状媒体に
おける分散安定性を向上させる作用、また発泡剤を添加
したときは発泡状態を安定化し、発泡剤のミセルを形成
する作用がある。界面活性剤としては、アルキルベンゼ
ンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキ
ル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、
アルカンスルホン酸塩等のアニオン系界面活性剤、ポリ
エチレングリコール誘導体、多価アルコール誘導体等の
非イオン系界面活性剤等を例示することができる。界面
活性剤の配合量は、有機バインダー水溶液中、０．０５
〜５重量％、特に０．５〜３重量％の範囲が好ましい。
０．０５重量％より配合量が少ないと、砥粒、金属粉の
分散安定性を向上させることができず、またミセルの形
成が不安定となり微細な気泡を保つことが困難になる場
合があり、一方、５重量％より多いとそれ以上の効果が
見られない場合がある。

【００１８】本発明に係る砥石原料スラリーには、以上
の成分以外に、可塑剤を配合することができる。可塑剤
は、成形体に可塑性を付与するためのもので、乾燥した
成形体を積層加工する時のひび割れなどを防止すること
ができる。可塑剤としては、エチレングリコール、ポリ
エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコー
ル、鰯油、菜種油、オリーブ油などの油脂、石油エーテ
ル等のエーテル類、フタル酸ジエチル、フタル酸ジｎ−
ブチル、フタル酸ジエチルヘキシル、フタル酸ジオクチ
ル、ソルビタンモノオレート、ソルビタントリオレエー
ト、ソルビタンパルミテート、ソルビタンステアレート
などのエステル類等を例示することができる。可塑剤の
配合量は、有機バインダー水溶液中、０．１〜１５重量
％、特に２〜１０重量％の範囲が好ましい。配合量が
０．１重量％より少ないと、可塑作用が不十分になる場
合があり、一方、１５重量％より多いと、成形体の強度
が不十分になる場合がある。

【００１９】スラリー中には、用途に応じた多孔質の超
砥粒砥石を得る場合、発泡剤を添加することができる。
このようにスラリー中に発泡剤を添加しておき、ドクタ
ーブレードにより板状に成形した後、当該発泡剤を発泡
させ、スラリー中に気泡を形成すると、砥粒および金属
粉末は、砥石原料スラリー中で微細な気泡を構成する薄
い液体壁に集まるため、砥粒および金属粉末が沈降して
成形体内部で密度ムラが生じることを防ぐことができ
る。そして、これを乾燥すると、水溶性樹脂結合剤（バ
インダー）と共に気泡の形状を維持しながら固化する。
これを焼成すると、結合剤が消失すると共に、金属粉末
同士が焼結し、気泡形状を持った発泡状の三次元網状構
造を有する超砥粒砥石が得られる。超砥粒砥石をこのよ
うにして多孔質構造とすると、得られる超砥粒砥石と被
研削物との間の研削抵抗を低減することができ、また研
削時に潤滑油等を併用する場合、その潤滑油の保持性が
良好となる。なお、多孔質構造は、焼結時の圧力、温度
条件等によっても任意に制御できる。

【００２０】発泡剤は、ガスを発生して気泡を形成する
ことができればよく、一定の温度で分解してガスを発生
する化合物や、揮発性の有機溶剤などを選択することが
できる。揮発性の有機溶剤としては、例えば炭素数５〜
８の炭化水素系有機溶剤を挙げることができる。このよ
うな有機溶剤は常温で液体であり、揮発性で、スラリー
中においては界面活性剤の作用でミセルを形成し、常温
又は加熱下で気化して微細な気泡を形成する。炭素数５
〜８の炭化水素系有機溶剤としては、例えばペンタン、
ネオペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、イソヘプタ
ン、ベンゼン、オクタン、トルエン等を挙げることがで
きる。発泡剤の配合量は、有機バインダー水溶液中、
０．０５〜１０重量％、特に０．５〜５重量％の範囲が
好ましい。０．０５重量％より少ない配合量では、気泡
の発生が不十分になり、気孔率が高くならない場合があ
り、一方、１０重量％より配合量を多くすると、ミセル
が大径化し、これに伴い成形体中に形成される気泡も大
径化するため、得られる成形体及び焼結体の強度が低下
する場合がある。なお、発泡剤を使用する代わりに、空
気などの気体を激しく混合させる方法によって、砥石原
料スラリーを調整することも可能である。

【００２１】本発明に係る砥石原料スラリーは、上記成
分を混合することによって得ることができる。この場
合、混合順序に制限はないが、上記したような発泡剤を
使用する場合、混合中はできる限り発泡を制限するため
に、発泡剤は最後に混合することが好ましい。スラリー
の粘度は、２０℃で、５０００ｃｐｓ〜７００００ｃｐ
ｓの範囲、特に、１００００〜３００００ｃｐｓの範囲
が好ましい。５０００ｃｐｓより粘度が低いと、所定の
厚みの成型体が得られない場合があり、一方、７０００
０ｃｐｓより粘度が高いと、粘性が大きくなりすぎて成
形が困難になる場合がある。

【００２２】次に、このように調製したスラリーを板状
に成形する。成形方法には、特に制限はないが、ドクタ
ーブレード法が適している。ドクターブレードの間隙、
すなわち板状成型体の厚みは０．１〜３ｍｍ程度が好ま
しい。ドクターブレードとしては、図１１に示すよう
な、二枚刃のブレード６０Ａ，６０Ｂを用いることがで
きる。この理由は、図１１に示すように２枚のブレード
６０Ａ，６０Ｂを用いるとこれらのブレードの間隙から
大きい空気泡Ｂが除かれ、２枚目のブレード６０Ｂの間
隙から押し出されてくる板状成形体１Ａに大きな泡が入
らないこと、砥石原料スラリーＳの液面の高低に拘わら
ず成形体の厚さを均一にできるからである。この場合、
１枚目の第１ブレード６０Ａの刃先の間隙Ｇ１は、第２
ブレード６０Ｂの刃先の間隙Ｇ２より大きくすることが
好ましい。また、第１ブレード６０Ａと第２ブレード６
０Ｂの隙間Ｄは、例えば５〜２０ｍｍ程度とすることが
好ましい。

【００２３】必要に応じて発泡剤をスラリーに添加等し
て発泡性スラリーとした場合、板状成形体を乾燥させる
前に、発泡工程を設けることが好ましい。成形直後に乾
燥させると、成形体の表面が先に乾燥されて表皮が生じ
た状態になり、成形体内部の発泡や水分の蒸発が妨げら
れて、発泡が不均一になる場合がある。

【００２４】発泡の条件は、発泡と同時に乾燥させる
と、成形体表面に亀裂が生じやすいので、発泡中はでき
る限り乾燥を防止するため、高湿度の雰囲気下で行うこ
とが好ましい。具体的には、湿度は６５％以上、好まし
くは８０％以上である。湿度が６５％より低いと、乾燥
時に成形体表面に割れが入るおそれがある。発泡温度は
１５〜６５℃、特に２８〜４０℃の範囲が好ましい。発
泡温度が１５℃より低いと、発泡に例えば２時間以上か
かる場合があり、６５℃を超えると成形体が発泡しすぎ
て成形体が崩壊する場合がある。発泡時間は、通常１０
〜４５分の範囲である。

【００２５】次に、ドクターブレード等で板状に成形し
た成形体、又は発泡工程を終えた成形体を乾燥する。乾
燥は、自然乾燥、例えば数時間ないし半日程度放置する
ことによって行うことができる。また、乾燥機を使用し
て強制乾燥することも可能である。強制乾燥には、温風
乾燥などのような伝熱加熱方式、遠赤外線加熱方式等が
採用できる。乾燥（水分除去）速度の観点から、遠赤外
線の使用が最も好ましい。しかしながら、本発明におい
て乾燥工程に使用される乾燥機としては、遠赤外線乾燥
機に限定されるものではなく、温風乾燥機を用いること
も可能であり、また遠赤外線乾燥機と温風乾燥機とを併
用したり、遠赤外線加熱と伝熱加熱の双方を利用した乾
燥機を使用することもできる。この場合の乾燥の具体的
な条件は、例えば遠赤外線を用い、ヒーター温度１２０
〜１８０℃、雰囲気温度４０〜８０℃、乾燥時間２０〜
１２０分の条件を採用することができる。

【００２６】次に、得られた乾燥成形体を所定の形状に
加工する。例えば打抜きプレス、あるいはシェアリング
等により、所定の長さ毎に切断し、その後、用途に応じ
て直接所定の形状に加工される。また、切断品を複数枚
積層した状態で、所定の形状に打抜き加工することもで
きる。加工板状成形体の形状としては、例えば円盤状、
ドーナツ状、短冊状、矩形状など用途に応じて適宜選択
することができる。

【００２７】そして、このように所定の形状に加工され
た加工板状成形体を積層する。積層の形態としては、例
えば数枚〜数十枚の加工板状成形体を積層して、所望の
厚みの砥石を作製することができる。次の焼成工程で所
望の形状に一体化させた状態で仕上げるため、例えばカ
ーボングラファイト、セラミックス製等の熱的に安定で
かつ金属融着の生じ難い素材からなり、最終的に製品の
砥石の形状のキャビティを有する型のそのキャビティ中
に積層成形体を装填し、型中で焼成を行なうことが望ま
しい。なお、積層成形体と型との間に、例えばグラファ
イト型の離型剤を介在させれば、銅などの金属製の型も
使用可能である。また、スチール製の型を使用する場合
にも、スチール製の型にセラミックコートやグラファイ
トコートなどの処理をすることにより、金属融着せずに
使用することができる。

【００２８】また、例えば板状成形体のドクターブレー
ドのシート側に接した面をそれぞれ表側にして２枚の板
状成形体を重ね合わせ、積層体の両面がシートと接して
いた面とするような積層形態も可能である。これによ
り、厚み方向に組成が不均一になることから生じるそり
を互いに相殺させて積層体のそりを防止できる。この一
対の積層体を多数積層することも、もちろん有効であ
る。

【００２９】焼成工程は、２段階の工程とすることが好
ましい。第１段階は脱脂と呼ばれ、有機物（バインダー
等）を揮散させる工程であり、第２段階は、金属粉末を
焼結させる工程である。これらの脱脂工程と焼結工程は
連続とすることができる。脱脂工程は、例えば空気雰囲
気下、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下、あるいは水
素ガスなどの還元ガス雰囲気下、更に真空雰囲気で、例
えば、４００〜５５０℃程度の温度で３０〜１２０分の
時間焼成することができる。

【００３０】また、焼結工程は、製造する金属の種類に
応じて、アンモニア分解ガス雰囲気、水素ガスのような
還元性雰囲気下、真空中、窒素ガスなどの不活性ガス雰
囲気下、さらには空気中の雰囲気で、例えば、６００〜
８００℃程度の温度で１０〜６０分間焼成することがで
きる。この焼結工程は、加圧条件下、型に装填した積層
体に、例えば１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加
えて行なうことができる。なお、加圧しながら焼結する
場合、得られる超砥粒砥石の多孔質構造を維持する場合
には、例えば熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法が好適であ
る。

【００３１】この焼成工程で積層体の厚みは、焼結時の
加圧条件や成形体の気孔率によっても変動するが、一般
に３０〜７０体積％に減少する。そのため、積層体の厚
さ、即ち積層枚数はこの減少率を考慮して決定する。得
られる焼結体の気孔率は、特に制限されず、砥石の用途
によって適宜選定することができる。例えば、超砥粒砥
石を多孔質構造とすると、得られるブレードと被研削物
との間の研削抵抗を低減することができ、また研削時に
潤滑油等を併用する場合、その潤滑油の保持性が良好と
なる。この場合は、気孔率が３０％以下、具体的には１
０〜２５％程度の気孔率が好ましい。また、カッター、
石材ブレード等の用途の場合、気孔率はなるべく低い方
が好ましく、具体的には、２％より低くすることが好ま
しい。

【００３２】このような気孔率とするには、スラリー中
の水溶性樹脂結合剤（バインダー）の量を調節したり、
発泡剤を添加したり、焼結時の圧力や温度等の条件によ
り任意に調整することができ、スラリー中に発泡剤を添
加した場合であっても、例えば、焼成時に加圧すること
よって、より気孔率の低いないしは緻密な構造のものと
することも可能である。

【００３３】このようにして得られた超砥粒含有金属焼
結体は、プランジカット研削、コンタリング研削等の各
種研削加工用、切断用に用いることができ、また、切
断、溝入れ等の加工用にも用いることができる。そのよ
うな用途に応じて、例えば必要に応じて精密な寸法に切
削加工等した後、台金にエポキシ樹脂等の接着剤を用い
て、あるいは臘付け等により接合することで、製品とさ
れる。

【００３４】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、本発明の範囲内で種々に改変することができ
る。例えば、乾燥成形体が脆い場合、乾燥成形体の取扱
を容易にするために、発泡乾燥成形体の焼成時に消失
し、焼結体の特性に影響を与えない樹脂膜、例えばウレ
タン塗膜上に砥石原料スラリーをドクターブレード等で
板状に成形することができる。このような樹脂膜として
は、砥石原料スラリーの発泡、乾燥工程で収縮しないも
のであると共に、焼成時には完全に消失するものである
ことが好ましい。

【００３５】

【実施例】以下、具体的に本発明の実施例について説明
する。［実施例１］平均粒径が５μｍの銅粉、平均粒径が１０
μｍのスズ粉、平均粒径が１０μｍの鉄粉を６９：１
４：１７重量％の比で混合した金属粉末が７５体積％、
ＧＥ社製ＭＢＧ−ＩＩ＃３２５／４００粒度のダイヤ
モンド砥粒が２５体積％からなる焼結混合粉末を準備し
た。この混合粉末を３０体積％、および下記の組成によ
り製造した有機バインダー水溶液を７０体積％の比で５
５ｇを混練機を用いて混練した。

【００３６】有機バインダー水溶液成分・メチルセルロース３重量％・アルキルベンゼンスルホン酸塩０．５重量％・水残部上記のようにして得られた混練物をドクターブレード法
により薄板状に引伸ばした。得られた板の大きさは、概
ね１２０×２００×０．７ｍｍであった。

【００３７】この板を乾燥し、グリーン成形体とし、こ
のグリーン成形体から外形φ１１０ｍｍ、内径のφ９４
ｍｍのドーナッツ状のグリーン成形体をハンドプレスに
て打抜いた。この作業を繰り返し、ドーナッツ状のグリ
ーン成形体２４枚を作製した。

【００３８】なお、グリーン成形体は、上記比率換算の
温水で戻すことにより、再度薄板に引き延ばし可能であ
る。そしてこのグリーン成形体２４枚の積層物３１０
（厚さ１６．８ｍｍ）を、図１に示すようなグラファイ
ト型３０１内の銅製円板の周囲にグラファイトタイプの
離型剤を間に介して装填し、５５０℃で３０分間、窒素
雰囲気中で脱バインダー処理を行なった。

【００３９】次いで、このままの状態で加圧（２００ｋ
ｇ／ｃｍ²）し、６５０℃で３０分間、窒素雰囲気中で
焼結し、φ１００×φ９４×６ｔの砥石層３１１を製造
した。最後にこの砥石層３１１を図２に示す台金３１２
にエポキシ系接着剤で接着し、１Ａ１型の砥石を製造し
た。［比較例１］平均粒径が５μｍの銅粉、平均粒径が１０
μｍのスズ粉、平均粒径が１０μｍの鉄粉を６９：１
４：１７重量％の比で混合した金属粉末が７５体積％、
ＧＥ社製ＭＢＧ−ＩＩ＃３２５／４００粒度のダイヤ
モンド砥粒が２５体積％からなる焼結混合粉末をシェー
カータイプの混合器で３０分間混合した。

【００４０】次いで、この混合物を金型に装填し、５ｔ
／ｃｍ²の圧力でプレス成形し、砥粒層のプレス成形体
を作製した。このプレス成形体を図１に示すようなカー
ボン製型枠３０１に装填し、加圧（２００ｋｇ／ｃ
ｍ²）し、６５０℃で３０分間、窒素雰囲気中で焼結
し、φ１００×φ９４×６ｔの砥石層を製造した。

【００４１】最後にこの砥石層を、図２に示す台金３１
２にエポキシ系接着剤で接着し、１Ａ１型の砥石を製造
した。切断試験上記実施例および比較例にて得られた切削砥石の切断試
験を以下の条件により行なった。そして砥石の研磨量と
磨耗状態をカーボンを切断して比較した。また切断試験
結果を表１および図３に示す。図３（ａ）は実施例砥石
の切断前の状態を、図３（ｂ）は実施例砥石の切断後の
状態を、図３（ｃ）は比較例砥石の切断前の状態を、図
３（ｄ）は比較例砥石の切削後の状態をそれぞれ示すも
のである。

【００４２】砥石：φ１００×φ４０×６ｔ試験機：不二越スライサー周速度：１５００ｍ／分送り速度：２０ｍｍ／分切削量：５００ｃｃ切り込み：１ｍｍピッチ送り：４ｍｍ切削液：ソリュブル加工物：青板ガラス、１００ｍｍ×１００ｍ×１０ｔ

【００４３】

【表１】

【００４４】表１の結果より、本発明砥石は、従来の砥
石の約半分の磨耗量であり、磨耗が少ないことが認めら
れる。［実施例２］平均粒径が５μｍの銅粉、平均粒径が１０
μｍのスズ粉、平均粒径が５μｍのコバルト粉を２６：
８：６６重量％の比で混合した金属粉末が７５体積％、
デ・ビアス社製＃４０／５０サイズのＳＤＡ１００＋砥
粒が２５体積％からなる焼結混合粉末を準備した。この
混合粉末を３０体積％、および下記の組成により製造し
た有機バインダー水溶液を７０体積％の比で５５ｇを混
練機を用いて混練した。

【００４５】有機バインダー水溶液成分・メチルセルロース３重量％・アルキルベンゼンスルホン酸塩０．５重量％・水残部上記のようにして得られた混練物をドクターブレード法
により薄板状に引伸ばした。得られた板の大きさは、概
ね１２０×２００×０．７ｍｍであった。

【００４６】この板を乾燥し、グリーン成形体とし、こ
のグリーン成形体から図４に示すチップ状のグリーン成
形体４１１をハンドプレスにて打抜いた。この作業を繰
り返し、チップ状のグリーン成形体を１２枚作製した。
このグリーン成形体４１１を１２枚重ねた積層物４１０
（厚さ８．４ｍｍ）を図５に示すようなカーボン製型枠
４０１内に装填し、５５０℃で３０分間、窒素雰囲気中
で脱バインダー処理を行なった。

【００４７】次いでこのままの状態で加圧（２００ｋｇ
／ｃｍ²）し、９００℃で３０分間、窒素雰囲気中で焼
結して、図６に示すチップ状の砥石４１０（厚さ６．３
ｍｍ）を製造した。最後にこの砥石４１０を図７に示す
ように基板４１２に銀ロウにてろう付けし、土木工事用
切断用ブレードを製造した。［比較例２］平均粒径が５μｍの銅粉、平均粒径が１０
μｍのスズ粉、平均粒径が５μｍのコバルト粉を２６：
８：６６重量％の比で混合した金属粉末が７５体積％、
デ・ビアス社製＃４０／５０サイズのＳＤＡ１００＋砥
粒が２５体積％からなる焼結混合粉末をシェーカータイ
プの混合器で３０分間混合した。

【００４８】次いで、この混合粉から５ｇ秤量し、これ
を金型に装填し、５ｔ／ｃｍ²の圧力でプレス成形し、
砥粒のプレス成形体を作製した。このプレス成形体を図
５に示すようなカーボン製型枠４０１に装填し、加圧
（２００ｋｇ／ｃｍ²）し、９００℃で３０分間、窒素
雰囲気中で焼結して、チップ状の砥石を製造した。

【００４９】最後にこの砥石を図７に示すように基板に
銀ロウにてろう付けし、土木工事用切断用ブレードを製
造した。切断試験上記実施例および比較例にて得られた切断砥石の切断試
験を以下の条件により行なった。そして２５ｍ切断枚の
切断抵抗とチップ磨耗量を比較した。切断試験結果を表
２に示す。

【００５０】砥石：φ２０５×３ｔ試験機：岡本平面研削盤周速度：２０００ｍ／分送り速度：１．８ｍｍ／分切断距離：約１００ｍ切り込み：２０ｍｍ切削液：水道水加工物：コンクリート

【００５１】

【表２】

【００５２】表２の結果より、本発明の砥石は、従来の
砥石と比較して、切断抵抗が少なく、かつ磨耗量が少な
いことが認められる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の超砥粒メタルボンド砥石の製造
方法によれば、密度ムラが少なく、かつ砥粒分布の均一
性に優れた超砥粒メタルボンド砥石をコスト的に安価に
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造方法の焼成工程において用い
られるグラファイト型使用状態における図面であり、
（ａ）は水平断面図（Ａ−Ａ線断面）、（ｂ）は垂直断
面図である。

【図２】本発明の実施例に係る砥石製品の一形状を示す
図面であり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は垂直断面図
である。

【図３】本発明の実施例において行なった切削試験結果
を示す図面であり、（ａ）は実施例砥石の切削前の状態
を、（ｂ）は実施例砥石の切削後の状態を、（ｃ）は比
較例砥石の切削前の状態を、（ｄ）は比較例砥石の切削
後の状態をそれぞれ示す。

【図４】本発明の実施例２に係る打ち抜いたチップ状の
グリーン成形体の形状を示す図面である。

【図５】実施例２の焼成工程において用いられたグラフ
ァイト型の使用状態における図面であり、（ａ）は水平
断面図（Ａ−Ａ線断面）、（ｂ）は垂直断面図である。

【図６】本発明の実施例２に係る砥石の形状を示す図面
である。

【図７】本発明の実施例２に係る砥石製品の形状を示す
図面である。

【図８】従来の製造例におけるコールドプレス金型の使
用状態における図面であり、（ａ）は垂直断面図、
（ｂ）は水平断面図である。

【図９】砥石成形体の一形状を示す平面図である。

【図１０】超砥粒砥粒製品の一形状を示す図面であり、
（ａ）は水平断面図、（ｂ）は垂直断面図である。

【図１１】２枚刃のドクターブレードを示す要部断面図
である。

【符号の説明】

３０１…グラファイト型、３１０…積層体（砥石）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−167667（ＪＰ，Ａ) 特開平２−59269（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−139671（ＪＰ，Ａ) 特開平１−193173（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 3/00 B24D 3/02 B24D 3/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒と金属粉末の焼結混粉末および発泡剤
を含むスラリーを調製するスラリー調整工程と、前記スラリーを板状成形体とする成形工程と、前記板状成形体を所定の形状に加工する加工工程と、前記加工された板状成形体の複数枚を積層する積層工程
と、前記積層された板状成形体を焼成する焼成工程と、を具
備する超砥粒メタルボンド砥石の製造方法。
【請求項２】前記積層工程において前記加工された板状
成形体の複数枚を型に入れる請求項１記載の超砥粒メタ
ルボンド砥石の製造方法。
【請求項３】前記焼成工程において前記板状成形体を加
圧して焼結する請求項２記載の超砥粒メタルボンド砥石
の製造方法。
【請求項４】前記成形工程においてドクターブレードに
より前記スラリーを前記板状成形体とする請求項１〜３
いずれかに記載の超砥粒メタルボンド砥石の製造方法。
【請求項５】前記スラリーが、超砥粒を２．５〜５０体
積％、金属粉末を９７．５〜５０体積％含有する焼結混
合粉末を５〜４５体積％、有機バインダー水溶液を９５
〜５５体積％含有し、該有機バインダー水溶液が水溶性樹脂結合剤を０．５〜
２０重量％、界面活性剤を０．０５〜３重量％、発泡剤
を０．０５〜１０重量％含有する請求項１〜４いずれか
に記載の超砥粒メタルボンド砥石の製造方法。
【請求項６】前記有機バインダー水溶液が、更に可塑剤
を０．１〜１５重量％含有する請求項５記載の超砥粒メ
タルボンド砥石の製造方法。