JPH0253565A - 砥石用セラミックス結合材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、砥石用、特に超砥粒砥石用セラミックス結合
材及びその製造方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点） 砥石用セラミックス結合材は、原料を溶融冷却して結晶
を析出させるいわゆる溶融法により製造されていた。し
かし、溶融法により製造された結合ｔイは、粉末粒子の
粒径及び結晶粒径が大きいので、結合材の結合力を大き
くするためには湿式粉砕を行なって結晶粉径を小さくす
る必要があるが、該粉砕を長時間行なっても数ミクロン
程度の結晶粒径の結合材を得るに過ぎなかった。

そのため、金属アルコキシドを出発原料としたゾル・ゲ
ル法に、よりサブミクロンの結合材を得る方法が試みら
れ２例えば次のように開示されている。

［金属アルコキシドが添加された水溶液と硬質体とを混
合し、この混合液を成形型に注入しあるいは耐火物から
なる基材に塗布し、ついでこれらを乾燥後焼結処理する
ことを特徴とする砥石および刃物工具の製造方法（特開
昭６２−１３６３７４号公報）。」 「超硬砥粒表面にゾル・ゲル法によって固形物被覆を形
成させた後、これを３００〜９００℃に加熱して砥粒表
面にＡ　ｊ！　　ＯＺ　ｒ　０２　　Ｓ　ｔ　０・２系
ガラス薄膜を生成させ、さらにこの超硬砥粒をＬ　ｔ　
　０−Ａ１２０３−５　ｉ　Ｏ２系ビトリファイドボン
ドを結合祠とし１０００〜１１００℃で焼結させること
を特徴とするセラミック質超硬砥粒砥石の製造方法（特
開昭０２−２９２３Ｇ５号公報）。」しかし、金属アル
コキシドを出発原料としたゾル・ゲル法により製造され
る結合材のほとんどは１１１−成分であり、低１１ｖ焼
成可能でありかつ十分な結合強度を自゛する結合材を得
ることは困難であった。

本発明は、このような従来の技術の問題点を解決した砥
石用セラミックス結合材及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば１次のセラミックス結合材及びその製造
Ｊｉ法により上記目的を達成できる。

Ｓ　ｉ　Ｏ、Ａ　ｊ！　　Ｏ、Ｌ　ｉＯ、Ｂ　２０　ａ
及びＺ　ｒ　Ｏ２を成分とした乾燥ゲルから成ることを
特徴とする砥石用セラミックス結合材。

アルミナシルア　ジルコニアゾル、リチウムシリケート
及びホウ酸水溶液を混合してゲル化する工程と、乾燥す
る上程を含むことを特徴とする砥石用セラミックス結合
材の製造方法。

好ましくは、乾燥ゲルは、その乾燥固形分が４０〜６０
ｗｔ％Ｓｉ０　　、　５〜１５ｗｔ％ｌｅ０．５〜７ｖ
ｔ％Ｌ　ｉ　　０．１５〜３５ｖｔ％Ｂ２Ｏ３及び２〜
１５ｖｔ％Ｚ　ｒ　Ｏ２から成る。

（好適な実施態様及び作用） 本発明のセラミックス結合材は、　Ｓ　Ｌ　０２　。

Ａｊ２０　　、Ｌｉ　　Ｏ，Ｂ　　Ｏ及びＺ　ｒ　Ｏ９
を成分とした乾燥ゲルから成る。そのため、前記乾燥ゲ
ルの平均粒径は０．１μｍ未満である。前記乾燥ゲル（
焼成前）は、０．１μｍ以下の粒子が多くの結晶水を含
む形でアモルファス状態で結合しており、この乾燥ゲル
を焼成するとガラス状になる。

前記乾燥ゲル（焼成前）の−例としては、その密度が２
．２ｇ／ｃｍ３のものがあり、これを焼成するとその密
度は約２．５ｇ／ｃｍ３になる。

また１本発明のセラミックス質結合材は、Ｂ２Ｏ３を含
何するので、低温で強固に結合する。好ましくは、結合
材中に１５〜３５ｗｔ％の範囲で含有する。１５ｗｔ％
未満の場合には砥材との濡れ性が悪くなり結合力が低下
することが多く、３５ｖｔ％を越えると結合材のネット
ワーク構造が崩れ、また結合材の融点が下がり過ぎるた
めに成形助剤の燃え抜けが悪くなりかえって結合力が低
下する場合が多い。

本発明のセラミックス結合材は、ゾル・ゲル法の出発物
質としてアルミナゾル、ジルコニアゾル、リチウムシリ
ケート水溶液及びホウ酸水溶液の混合物を用いて製造で
きる。

アルミナゾルとしては、市販のものでよいが。

該ゾル粒子径が小さいものほど好ましく２例えば５０〜
５０００人のものを用いることができ、より好ましくは
１０００Å以下のものを用いる。また、アルミナゾルは
、その濃度（固形分ｗｔ％）が例えば５〜３０ｗｔ％の
ものを用いることができる。

ジルコニアゾルとしては、市販のものでよいが、該ゾル
粒子径が小さいものほど好ましく９例えば５０〜５００
０人のものを用いることができ、より好ましくは１００
０Å以下のものを用いる。また、ジルコニアゾルは、そ
の濃度（固形分νｔ％）が例えば５〜３０ｗｔ％のちの
を用いることができる。

アルミナゾルとジルコニアゾルに含まれている乾燥固形
分重電、及びリチウムシリケート水溶液゛とホウ酸水溶
液の濃度は１　これらの混合物がゾル・ゲル法の出発物
質となりうる範囲内において設定でき、これに応じて所
望の成分含ａ率のセラミックス結合材を製造できる。

アルミナゾル、ジルコニアゾル、リチウムシリケート及
びホウ酸水溶液を混合してゲル化する工゛程においては
、各ゾル成分の分離ゲル化の防止のためにゲル化過程に
おける撹拌ないし解砕も均質なゲル化を行うのに有効で
あろう。ゲルを水洗するとホウ酸か溶出するので、ゲル
の水洗は避けることが好ましい。

該ゲルを乾燥する手段としては１例えば赤外線による加
熱等により行なうことができ１例えば７０〜１２０℃で
加熱する。

（実施例） 実施例１ 第１表に記す原料をポットミルにて４８時間混合し各原
料が均一に分散した混合液を調整する。アルミナゾルは
口広化学社製のアルミナゾル５２０を用い、ジルコニア
ゾルは８産化学社製のジルコニアゾルを用いる。調整し
た混合液は、無機固形分換算で第２表（成分及びそれら
のｆｆｌ！′量部が示されている。）の実施例１の欄に
示されているものを含有する。

λγ方品窒化硼素砥粒（昭和電工製５ＢＮ−Ｆタイプ０
−２μｍ）と前記混合液を混合し＋　　１００ｍｍφの
ガラス容器に流し込み１０５℃で３時間保持するとゲル
化乾燥し２本発明の結合材と前記砥粒の固形物を得た。

該固形物を解砕し成形助剤としてブチルカルピトールア
セテートを加えて砥粒／結合材混合物を用意した。

前記混合物を所定の生嵩密度で金型成形し。

７５０℃窒素雰囲気で焼成し砥料率３５ｖｏ１％、結合
材率１２ｖｏ）Ｌ気孔率５３ｖｏｌ駕の砥石を得た。

実施例２〜５ 無機固形物換算で第２表の実施例２〜５の欄の夫々に示
されたものを含有する４種の混合液を夫々用いる以外は
、実施例１の製造方法と同様にして、砥料率、結合利率
及び気孔率が実施例１で製造した砥石と同一の４種の砥
石を製造した。

比較例 第２表の実施例３の欄に示された構成成分及びｆＭ成比
と同一ではあるが、熔融法により製造され粉砕された平
均粒子径３μＩの結合材と、実施例１と同一の砥粒及び
成形助剤との混合物を用意した。

前記混合物を所定の生嵩密度で金型成形し。

９００℃窒素雰囲気で焼成し、砥材率、結合材率及び気
孔率が実施例１で製造した砥石と同一の砥石を製造した
。

（比較試験） 前記実施例１〜５及び比較例の製造方法により製造した
砥石を、夫々４０（Ｌ）　Ｘ　４　（Ｂ）　Ｘ　６　（
Ｔ）　＋ｕの角型砥石にして、３点曲げ抗折強度試験を
行なった。結果を第３表に示す。

第３表 試験結果から次のことがわかった。

実施例３の砥石は、比較例の砥石にくらべて低温で焼成
されているが強固な結合力の砥石である。即ち１本発明
の結合材は低温で焼成された場合でも強力な結合力を仔
する。

（発明の効果） 本発明のセラミックス結合材は、結晶粒径が小さいので
基本的に砥粒との結合力が大きく、その上Ｂ　２０３を
含有しているので低温でもより一層強固に結合する。従
って、高温焼成により変質するおそれのある超砥粒を強
固に保持する研削性・耐摩耗性に優れた超砥粒砥石を製
造できる。また、砥粒径が１μｍ程度以下の超高精度研
削用の微粒砥石を製造できる。その上、焼成温度を下げ
ることができ、焼成コストの削減を図ることができる。

本発明のセラミックス結合材の製造方法は。

Ｂ２Ｏ３を含む多くの成分が均一に分散し、かつ結晶粒
径が小さい結合材を安定して製造できる。

出願人　　株式会社ノリタケカンパニーリミテド代理人
　　弁理士　　加　藤　朝　道（外１名）手続補正書（
自発） 平成１年６月７日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｉＯ＿２，Ａｌ＿２Ｏ＿３，Ｌｉ＿２Ｏ，Ｂ＿
   ２Ｏ＿３及びＺｒＯ＿２を成分とした乾燥ゲルから成る
   ことを特徴とする砥石用セラミックス結合材。
2. （２）前記乾燥ゲルは，乾燥固形分が４０〜６０ｗｔ％
   ＳｉＯ＿２，５〜１５ｗｔ％　Ａｌ＿２Ｏ＿３，５〜７
   １ｗｔ％Ｌｉ＿２Ｏ，１５〜３５ｗｔ％　Ｂ＿２Ｏ＿３
   及び２〜１５ｗｔ％ＺｒＯ＿２から成ることを特徴とす
   る請求項１記載の砥石用セラミックス結合材。
3. （３）アルミナゾル，ジルコニアゾル，リチウムシリケ
   ート及びホウ酸水溶液を混合してゲル化する工程と，乾
   燥する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載
   の砥石用セラミックス結合材の製造方法。