JPH03205475A - 研摩材結合体、研摩材粒子製造方法及び研摩材結合体の研削性能向上方法 - 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、結合された研摩体の研削性能を高めるためシ
リカ発生物質を添加することにより焼成前に改質される
、ビトリファイド（ガラス）結合ゾルゲルアルミナ質焼
結研摩体、すなわち研削砥石、セグメント砥石、手研ぎ
用の砥石、その他同種類のものに関する。

アルミナ質ゾルゲル研摩材粒子の表面をンリカ又はシリ
カ発生物質、例えばコロイドシリカもしくは有機のケイ
素含有化合物、例を挙げるとシリケー１・、シラン、ケ
イ素エーテル、ケイ素エステ（６） ル及びシリコーンの如きもの、で処理すると、結果とし
て得られるガラス質で結合された研摩材粒子の研削性能
は大いに向上する、ということが分った。これらの処理
は、研摩材粒子から研摩材結合体が形成される前に製造
工程の間で実施される場合に効果的であることが分った
。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕本発明
は、詳しく言えば、ゾルゲルアルミナ質研摩材粒子を用
いて調製されるビトリファイド結合研削砥石に関する。

ビトリファイド結合研削砥石は、レジノイド結合砥石す
なわちフェノールアルデヒド結合砥石とは、ビ１・リフ
ァイド結合研削砥石が粒子を結合するのにガラス相を使
用し、従って実質的により高い温度で処理される（樹脂
結合砥石の場合には約４００℃以下であるのに対しビＩ
・リファイド砥石の場合には約８００℃以上）という点
で異なる。より高い製造温度が使用されるため、ビトリ
ファイド結合砥石は、レジノイド結合砥石が耐えること
ができるよりも高い使用温度（７） に耐えることができる。同様に、焼結されたゾルゲルア
ルミナ質研摩材粒子は他のアルミナ質研摩材粒子すなわ
ち溶融アルミナとは性質が異なることが知られている、
ということにも言及すべきである。米国特許第４５４３
１０７号明細書は、ゾルゲル粒子から製造されるビトリ
ファイド砥石は溶融アルミナ粒子から製造される同様の
砥石よりも低い温度で処理されねばならない、というこ
とを開示する。ゾルゲル粒子は一般に、申し分のない砥
石を得るためには、通常のビトリファイド結合剤につい
ては約１１００℃以下、そしてより粘性の高アルミナ及
びシリカ結合剤については約１２２０℃以下で処理され
ねばならない。

ケイ素含有物質は、比較的低温で処理されるレジノイド
結合砥石すなわちフェノールーホルムアルデヒドその他
同様のもので結合された砥石について性質を改良するた
めに、研摩材粒子コーティングその他同様のものとして
使われているが、ビトリファイド結合砥石の場合には使
用されていない。これは、ケイ素含有物質は多くの物品
の溌水（８〉 性を改良することが知られており、そしてレジノイド結
合研削砥石は使用中に存在する冷却水の作用のために劣
化を被ることが知られているので、驚くべきことではな
い。レジノイド砥石のための研摩材粒子のケイ素処理は
、レジノイド結合研摩性物品を効果的に「防水性」にし
て、レジノイド結合研摩性物品の有効寿命を通じて強度
劣化を防耐性があるので、そのような処理は行なわれて
いない。更に、ビトリファイド結合体は戒形のために極
端に高い温度にさらされるので、存在しているいずれの
有機シランも温度により破壊され、こうして結果として
得られる研削砥石の性能に影響を及ぼさないことが予期
されよう。通常の溶融アルミナ質粒子の場合には、シラ
ンの予期された分解は下記に示されるように起こらない
。

また、ビトリファイド結合砥石は、以前から研削助剤と
しての溶融硫黄で含浸されている。溶融硫黄は、砥石が
焼成された後にその砥石に存在し、（９） かくして砥石を形成するために使用される個々のアルミ
ナ粒子に作用することができない。

コツトリンジャー（Ｃｏｔｔｒｉ＋＋８ｅｒ）らの米国
特許第４６２３３８４？ｒ明ｍ書及び１９８７年３月９
日出願の係属中の米国特許出願第０２３３４６号明細書
は、アルミナー水和物の結晶性α−アルミナへの転化を
促進することが可能である結晶性α−アルミナ又は他の
物質を種として加えたアルミナー水和物のゲルを加熱す
ることによる、研摩材粒子を含めた種々のセラミックス
体の調製を記載する。そのような種入りのゾルゲルアル
ミナ研摩材粒子は、サブミクロンの大きさのα−アルミ
ナ結晶、高い硬度、そして、種を加える手順を使用しな
い米国特許第４５１８３９７号明細書のライシーザー（
Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）らの教示により製造されるゾル
ゲル研摩材粒子よりも高い密度によって特徴づけられる
。同じように、シュワベル（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）の米国
特許第４７４４８０２号明細書は、核形戒剤がα一酸化
第二鉄である、緻密な高硬度ゾルゲル焼結アルミナ研摩
材粒子を製造するための、種入れ又は核形戒法を記載す
る。

（１０） この出願及び開示される発明の目的上、「ゾルゲル焼結
アルミナ研摩材」なる用語は、米国特許第４５１８３９
７号、同第４６２３３６４号及び同第４７４４８０２号
各明細書のいずれか一つの教示並びに当該技術分野で使
用される他のゾルゲル技術により製造された研摩材に対
して適用しようとするものである。

〔課題を解決するための手段及び作用効果〕単独の又は
他の研摩材と組み合わせたアルミナ質ゾルゲル研摩材粒
子の表面を、これらの研摩材粒子を戊形してガラス質で
結合された研削体にする前にシリカ又はシリカ発生物質
で処理すると、そのような研削体の研削性能が有意に向
上する、ということが見いだされた。この結果は、同じ
やり方でもって、通常の溶融アルミナの研摩材すなわち
ゾルゲル技術によって調製されていないものを用いて同
じ処理を利用しようとする努力は、研削性能の上記の如
き向上を示さないビトリファイド結合研摩体をもたらし
たことから、とりわけ思いがけぬことである。

（１１） 改良された研削砥石を結果としてもたらすこめ現象は、
十分には理解されていないが、今のところは、ゾルゲル
焼結アルミナ質研摩材の非常に微細な結晶の表面の反応
性が通常の溶融アルミナ研摩材のはるかにより大きな基
本結晶のそれと比べて増大していることに関係している
と考えられる。

次に、本発明を詳しく説明する。

本発明のビトリファイド結合されだ研摩材結合体は、少
なくども一部分のものがシリカ又はシリ力発生物質で処
理されているゾルゲルアルミナ質粒子とガラス質結合剤
とから構成される。

アルミナ質粒子は、微結晶性ベーマイ｝へのような水相
アルミナと水と硝酸のような酸とから調製された乾燥さ
せたゲルを破砕及び焼戒することを伴うゾルゲル技術に
より調製される。最初のゾルは、１０〜１５重量％まで
のスピネル、ムライ１−、一酸化マンガン、チタニア、
マグネシア、セリア、ジルコニア粉末もしくはもっと大
量に例えば４０％以上加えることのできるジルコニア前
駆物質、あるいは他の相容性添加剤又はそれらの前駆物
質を、（１２） 更に含んでもよい。これらの添加剤は、破砕靭性、硬さ
、破砕性、破砕機楕あるいは乾燥挙動といったような性
質を改変するために標準的に含まれる。

最も好ましい態様においては、ゾル又はゲルは、焼結時
の水相アルミナ粒子のα−アルミナへの転化を容易にす
るのに有効な量の分散されたサブミクロンの結晶性の種
物質又はそれの前駆物質を含む。適当するそのような種
は当該技術分野において周知である。種物質の量は水和
アルミナの約１０重量％を超えるべきではなく、また約
５％を上回る量には標準的に利益がない。種が十分に細
かい（好ましくは約６Ｏｎ＋２／ｇ以上）である場合、
約０．５〜１０％の量を使用することができ、約１〜５
％がより好ましい。種は、硝酸第二鉄溶液のような前駆
物質の形で加えてもよい。一般には、種物質は、α−ア
ルミナと同形であり且つ同様の結晶格子寸法（約１５％
以内）を有するべきであり、また、α一アルミナへの転
化の起こる温度（約１０００〜１１００℃）で乾燥した
ゲル中に存在すべきである。種入りのもの及び種の入っ
ていないものの両方の適当なゲ（１３） ルの調製は、当該技術分野においては破砕及び焼成処理
がそうであるようによく知られており、それゆえにこれ
についてのより以上の詳細は文献でもって容易に入手可
能であり、ここには含めない。

このように調製された各アルミナ質粒子は、結晶の大き
さが約１０μｍ未満、好ましくは約１μｍ未満である、
多数の非多孔性α−アルミナ結晶から本質的に槽或され
る。この研摩材は、理論密度の少なくとも約９５％の密
度を有する。

アルミナ質粒子は、次いでシリカ又は、処理された粒子
で作製された研摩材結合体の焼成を行う間に粒子の表面
でシリカを発生させるケイ素化合物で処理される。焼成
前かあるいは焼成後に個々の研摩材粒子にシリカに富む
表面をもたらすいずれのケイ素含有化合物を、本発明で
使用ｊ７てもよい。ここで使用するのに適したケイ素化
合物は、コロイドシリカをも、例えばシラン、シリケー
１・、ケイ素エーテル、ケイ素エステル及びシリコーン
の如き有機のケイ素含有化合物をも包含する。ンリカに
富む表面の特定の源が重要であることは見（１４） いだされていないが、異なる源が研削性能に差異を生し
させることは分っており、これまでの最良の結果はコロ
イドシリカを処理剤として使用した場合に観察されてい
る。観測された性能の違いは、特定のケイ素化合物の粒
子表面への付着性の程度、あるいは使用される特定の焼
或条件下でのケイ素化合物のシリカへの転化の程度、あ
るいはシリカに富む層の厚さ、あるいはシリカの存在に
より研摩体に発生する圧縮の程度に由来するものかもし
れない。

好ましくは、ケイ素化合物はそれ自体がシリカであって
、例えばフユームドシリ力、コロイドシリカもしくはシ
リカゲルであり、あるいは有機シラン、より好ましくは
、個々のゾルゲルアルミナ質粒子上により均一な被覆が
生じるのを助ける官能基を有するもの、であろう。その
ような官能基の例には、アミノ基、ビニル基、アクリロ
基、メタクリロ基及びメルカプト基が含められる。これ
らの官能基を含有しているシランは多数の商業的供給源
より容易に入手可能である。フユームドシ（１５） リカの使用は、単独に使用しようとあるいはシランのよ
うなシリカ発生物質との混合物で使用しようと、とりわ
け有利である。

ゾルゲルアルミナ質粒子のケイ素化合物での処理は、粒
子を所望量のケイ素化合物と均一に混合して均一性を保
証するため十分に混ぜ合わせることによってたやすく達
或することができる。この処理は、粒子と結合剤とから
所望の研摩材結合体を作製する前に製造過程のいずれの
点で実行してもよい。最も都合よくは、ケイ素化合物を
研摩材結合体の製造における第一の工程として混合しな
がら粒子に加え、続いてビトリファイド結合剤への前駆
物質及びいずれかの他の所望の成分を加えることであろ
う。あるいはまた、粒子は、ケイ素化合物と一緒に混合
してケイ素化合物で前処理し、次いでこの処理された粒
子を後に研摩材結合体の成形に使用するため保管するこ
とができる。ケイ素化合物は一般にゾルゲルアルミナ質
粒子の表面を濡らすので、特定のケイ素化合物と通例的
な混合を行う以上のことは必要ないことが分っている。

（１６〉 ここに示されるように、本発明の研摩材結合体は、少な
くとも一部分のものが説明されたように処理されている
アルミナ質粒子と、ビトリファイド結合剤から構戒され
る。研摩材及び結合剤の具体的な量は、幅広く変えるこ
とができる。適当な組戊は、いずれも体積により表して
、結合剤が約３〜７６％、研摩材が約２４〜６２％、そ
して気孔が約０〜７３％の範囲にわたることができる。

好ましくは、研摩材結合体は約３〜３９％の結合剤、約
３０〜５６％の研摩材、そして約０〜６７％の気孔を含
む。

中空のガラスビーズ、中実のガラスビーズ、発泡ガラス
粒子、バブルドアルミナの如き媒体その他同様のものを
含めた通常の気孔を、本発明の研摩材結合体に取入れて
、それにより結合度と組織番号の変化に関する自由度を
より広くしてもよい。

本発明の研摩製品は、ビトリファイド結合剤で結合され
る。いずれの従来のビトリファイド結合剤組戊物も、そ
れが、非常に高いため結合剤とゾルゲルアルミナ質粒子
との間に有害な相互作用が起こる温度で成熟しないこと
を条件として、本発（１７） 明で使用することができる。一般には、比較的低い焼成
温度すなわち約１１００℃未満の温度を必要とする結合
剤が使用されよう。適当なビトリファイド結合剤組成物
は、米国ペンシルベニア州ピッツバーグの０，ホメル（
Ｈｏｖ＋＋ｅｌ）　・カンパニーやその他から商業的に
入手可能である。結合剤は、当該技術分野において周知
のように、約５０体積％までの充填材又は研削助剤を含
むことができる。ビトリファイド結合剤は、充填材の混
入を受けることができるとは言え、そのような結合剤を
熟成させるのに高温が必要とされるため有用な物質をい
くらか制限する。このように、適当な充填材には、特定
のビトリファイド結合剤の熟或温度に従って、藍晶石、
ムライト、霞石閃長岩、グラファイト及び二硫化モリブ
デンの如き物質が含められる。

使用される実際の結合剤により主として決められる通常
の条件で焼或後、ビトリファイド結合体は通常のやり方
でもって溶融硫黄のような研削助剤で又は、研削助剤を
砥石の気孔へ運ぶためエボキシ樹脂の如きビヒクルで、
含浸して差支えない。

（１８） 充填材及び研削助剤のほかに、研摩材結合体は全体の約
１〜９０体積％の量の１種又は２種以上の別の研摩材を
含むことができる。この別の研摩材は、例えばその粒径
がより細かい場合には充填材として、あるいはそれがよ
り粗い場合には補助的な又は副次的な研摩材として働く
ことができる。

一部の研削用途においては、この別の研摩材は被覆され
たゾルゲルアルミナ質研摩粒子のための希釈剤として機
能しよう。他の応用においては、この別の研摩材は、ビ
トリファイド結合された製品の全体的な研削特性を、全
体効率においてあるいは研削される材料に与えられる仕
上げにおいて高めることもある。この別の研摩材は、溶
融アルミナ、共溶融アルミナ−ジルコニア、焼結アルミ
ナジルコニア、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、ダイア
モンド、フリント、ガーネット、バブルドアルミナ、バ
ブルドアルミナ−ジルコニアその他同種類のものでよい
。

処理されたゾルゲル研摩材粒子及びこれらの粒子を含有
しているビトリファイド結合体は、一般（１９） には、次に掲げる例が示すように従来技術の未処理研摩
材及び結合体より優れている。これらの研摩体は、全種
類の金属、例え挙げれば、ステンレス鋼、鋳鋼、焼入れ
工具鋼のような種々の鋼や鋳鉄、例えば吋鍛鋳鉄、可鍛
鉄、球状黒鉛鋳鉄、チルド鋳鉄及びモジュラ鋳鉄の如き
ものや、クロム、チタン及びアルミニウムのような金属
を研削するのに適している。全ての研摩材及びそれらを
含有しているビトリファイド結合体の場合のように、本
発明の研摩材及び結合体は一部の金属を研削するのに他
のものよりも効果的で、且つ、一部の研削用途において
他のものにおけるよりも効率的であろう。利用される研
摩材がここに記載された処理された研摩材である場合に
、めざましい携帯用砥石、切断砥石、精密研削砥石、セ
グメント砥石、トラック研削砥石及び工具研削砥石が得
られる。

〔実施例〕

以下に掲げる限定しない例において、全ての部数及び百
分率は別段の明示がない限りは重量によ（２０） るものである。また、ここで使用される「研摩材粒子」
なる用語は研摩材の個々の粒子のことである。

昨−Ｌ 米国特許第４６２３３６４号明細書の教示に従ってＡＮ
ＳＩサイズ５４の焼結された種入りゾルゲルアルミナ研
摩材粒子を製造し、そしてこれを使って米国特許第４５
４３１０７号明細書の教示に従う試験砥石を作製した。

これらに記載された手順を、研摩材粒子をガラス質結合
剤と混ぜ合わせる直前に１．５重量％の特定のケイ素含
有化合物、すなわち種々のシラン類又はコロイドシリカ
でそれぞれ処理したことを除いて利用した。

直径５インチ（　１２７ａ＋ｍ）そして厚さ０．５イン
チ（１２．７ｍｍ）で１．２５インチ（　３１．７５ｍ
ｍ＞の孔のある試験砥石を、それぞれ異なる研削試験用
に作製した。

焼戒後、各砥石の面の幅を試験前に０．２５インチ（　
６．３４５ｍｎ）に減少させた。各砥石の製造手順は次
に述べるとおりであった。

（２１〉 延五ｋ（標準の砥石） １０００ｇの５４グリッＩ・の種入りゾルゲル焼結アル
ミナ研摩材を秤量して混合用ボウルに入れ、２９ｃｃの
水で湿らせた。混合を続けながら、１２ｇのデキストリ
ン、次いで１１９．７．の、表１に組或が示される結合
剤Ｆ、そして追加の２０ｇのデキストリンを加えた。最
後のデキストリンを加えてから２分間混合後に、この混
合物をプレスして砥石にした。

プレスされた各砥石は、重さが３６７．９ｇであり、ま
たプレスされた体積は１６８．０５ｃｃであった。

廷丘匙（Ｙ９５７６（商標〉処理） １０００ｇの５４グリットの種入りゾルゲル焼結アルミ
ナ研摩材を秤量して混合用ボウルに入れ、そして、米国
ニューヨーク州タリータウン（Ｔａｒｒｙｔｏ＋ｕｎ）
のユニオン・カーバイド社より入手したフェニルアミノ
アルキルトリメトキシシランすなわちＹ　９５７６（商
標）有機官能性シラン１５ｇで湿らせ／こ。混合を続け
ながら、１４ｃｃの水、１２ｇのデキストリン、１１９
．’７ｇの結合剤Ｆ及び追加の２０ｇのデキストリンを
加えた。混合時間、プレスされた砥石の重量及（２２） び体積は、砥石Ａの場合と同じであった。

藍丘Ｃ　（Ａ１１０２（商標）処理） １０００ｇの５４グリットの種入りゾルゲル焼結アルミ
ナ研摩材を秤量して混合用ボウルに入れ、そして、Ａ１
１０２（商標）有機官能性シランとしてユニオン・カー
バイド社より入手したアミノシラン１５ｇで湿らせた。

混合を続けながら、１４ｃｃの水、１２ｇのデキス１・
リン、１１９．７ｇの結合剤Ｆ、そして追加の２０ｇの
デキスｌ・リンを加えた。混合時間、プレスされた砥石
の重量及び体積は、砥石Ａと同じであった。

袈丘込（Ｙ９４９２（商標）処理） １０００ｇの５４グリットの種入りゾルゲル焼結アルミ
ナ研摩材を秤量して混合用ボウルに入れ、そして、Ｙ　
９４９２　（商標）アミノ官能性シランとしてユニオン
・カーバイド社より入手したアミノアルキルトリオキシ
ジシラン１５ｇで湿らせた。混合を続けながら、５０ｃ
ｃの水、１２ｇのデキストリン、１１９．７ｇの結合剤
Ｆ、そして追加の２０ｇのデキストリンを加えた。２分
間混合後に、この混合物をプレスし（２３） て砥石にした。各砥石の重量はプレスしたｔｔで３７８
　．　ｓ．，あり、またプレスされた体積は１６８．０
５ｃｃであった。

Ｌｕ（コロイドシリカ処理） １０００ｇの５４グリットの種入りゾルゲル焼結アルミ
ナ研摩材を秤量して混合用ボウルに入れ、そして、ラド
ックス（Ｌｕｄｏｘ）＾Ｓ−４０（商標）として米国デ
ラウェア州ウィルミントン（Ｗｉ　ｌｍｉｎｇｔｏｎ）
のＥ．Ｉ．デュポン社より入手したコロイドシリカ１５
ｇで湿らせた。混合を続けながら、１４ｃｃの水、１．
２ｇのデキストリン、１１９．７．の結合剤Ｆ、そして
追加の２０ｇのデキストリンを加えた。２分間混合後、
この混合物をプレスして、砥石Ａと同じプレスされた重
量及び体積を有する砥石に１，た。

結合剤Ｆ、すなわち試験砥石の全部において使用された
ガラス質結合剤の組成を、表１に示す。

この結合剤はフリット処理された結合剤であるから、そ
の未焼戒の組戒と焼成された組成とは同一である。

（２４） 表 １ 砥石Ａ〜Ｅをそれぞれ風乾させ、そして空気中で４３時
間９００℃で焼成し、次いでこの温度で１６時間均熱し
てから室温まで冷却させた。焼成後、砥石を面の幅を０
．２５インチ（６．３５ｍｍ）に減少させてスロッ１・
研削試験用に調製した。

乾式スロット研削試験を、スロットの長さ１６インチ（
　４０．６４ｃｍ）のＲｃ６０に焼入れされたＤ３工具
鋼により行った。試験は、砥石速度を６５００ｓｆｐｍ
（３３．０２（２５） ｓｍｐｓ）に設定しそしてテーブル速度を５Ｏｆｐｍ（
０．２５４ｍｐｓ）に設定したＢｒｏｗｎ　ａｎｄ　Ｓ
ｂａｒｐｅ平面研削盤を使って行った。また、試験は、
３種類のダウンフィード、すなわち２重の通過当り０．
５，１，及び１．５ミル＜０．０１２７　．　０．０２
５４、及び０．０３８１ｎ＋ｍ）で実行し、全部が合計
して１００ミル（２．５４ｍｍ）に達したが、但し１．
５ミルのダウンフィードでは１００．５ミル（２．６６
７ｌＴｈｌＩ１）に達した。各切込み速度で、砥石の摩
耗、金属の除去量、及び動力を測定した。試験結果を表
２に示す。

く２６） 表２ Ｄ３工具鋼による乾式スロッ１・研削試験の結果（２７
） 砥石の摩耗単位体積当りの除去された金属の体積の尺度
どしての研削比（Ｓ／Ｗ）は、砥石を交換しなくてはな
らなくなる前の金属の全除去量を決定するので、研削砥
石の性能の尺度のうちの−つである。研削砥石の有用性
のもう一つの、更にもっと重要な尺度は、砥石が除去す
ることのできる金属の量ばかりでなくそれがそうする速
度をも考慮する特性（Ｑｕａｌｉｔｙ）の尺度（Ｓ２／
Ｗ）である。表２のデータより、研削比も特性も、試験
されたシリカを発生する砥石処理の全部により著しく改
良されたことが明らかである。これは、砥石の実際の使
用条件により近い、より速い切込み速度の場合に特にそ
のとおりである。最も激しい切込み速度において、砥石
Ｅ（コロイドシリカで処理された）は、未処理の砥石Ａ
よりも１５６％大きな研削比及び１５８％大きな特性を
示した。同じように、砥石Ｄ（Ｙ９４９２シランで処理
された）は、１１１％大きい研削比及び１１２％大きい
特性を示した。

箆−ｉ 例１におけるように調製された砥石を、水道水（２８） で］：４０に希釈した、米国マサチューセッツ州ウース
ターのＷｈｉｔｅ　＆　Ｂａｇｌｅｙ社より入手した水
性研削液Ｅ５５（商標〉を使用する研削試験てもって更
に評価した。試験は、８５００ｓｆｐｍ（４３．２ｓｍ
ｐｓ）に設定した砥石速度でＲｃ５５に焼入れした４３
４０鋼により行った。そのほかの試験条件は、１．５ミ
ルの送り量では行わなかったことを除いて例１における
とおりであった。この湿式研削試験の結果を表３に示す
。

（２９） 表 ３ ここでも、研削性能の実質的な向上が試験された処理の
全部について起こっｔコ。砥石Ｄ及びＥは再び最良の結
果を示した。０．５ミルのダウンフィード時の砥石Ｄは
、研削比の１６６％の向上及び特性の１４５％の向上を
示した。そのほがの処理され（３０） た砥石については、研削比の向上は砥石Ｂの場合の３１
％から砥石Ｅの場合の１２１％までの範囲にわたる一方
、特性の向上は砥石Ｃの場合の１１％から砥石Ｅの場合
の７０％までの範囲にわたった。

鯉−工 更に別の一連の試験砥石を、例１の砥石Ｂでは１、５％
の量で使用したシランＹ　９５７６　（商標）の量を増
喚させて作製した。すなわち、０．５％，１．０％及び
２％のシランＹ　９５７Ｂを使って三つの追加の試験砥
石Ｆ，Ｇ及びＨをそれぞれ作製した。製造手順は、１０
００ｇの研摩材粒子当りそれぞれ５ｇ，１０ｇ及び２０
ｇのＹ　９５７６シランを使用したことを除き、砥石Ｂ
のそれと同じであった。砥石Ｆ，Ｇ及びＨは、砥石Ａ（
０％Ｙ　９５７６）及び砥石Ｂ（１．５％Ｙ　９５７６
）と一緒に、シランの量が増加するのを評価した一連の
砥石を楕成する。例１及び例２におけるのと同じ研削試
験法、すなわち焼入れされたＤ３工具鋼による乾式研削
試験法及び４３４０鋼による湿式研削試験法を使用した
。乾式研削試験の結果を表４に、また湿式研削試験の結
果を表５に示す。

（３１） 表 ４ （３２） 表 ５ この特定のシラン処理についての表４の乾式研削試験結
果は、シランの量を増加させて０．５％より多くすると
性能が向上し、また１．５％は２．０％とほぼ同じ程度
に効果的であった、ということを示す。表５の湿式研削
試験結果は、０．５％のＹ　９５７６（３３） が少ししか効果がないという点で同様であった。

この湿式研削試験では、１．５％がこのシランについて
の最適量に相当するようである一方で、１．０％のシラ
ン量も２．０％のシラン量も極めて同しような性能を示
した。

比較鮭な 例１及び２手順を、ゾルゲルアルミナ粒子をいくつかの
比較的太きなすなわち約５０〜１００μｍの結晶を有し
該ゾルゲルアルミナ粒子と同様の高純度の溶融アルミナ
研摩材と取替えたことを除いて、繰り返した９こうして
、研削砥石．Ｊ及びＫを例１におけるように調製した。

砥石Ｊは、ケイ素処理された粒子を含有しないという点
で砥石Ａと同様であり、そして砥石Ｉくは、Ｙ　９５７
６有機官能性シランとしてユニオン・カーバイド社より
入手したフェニルアミノアルキルトリメ１・キシシラン
１５％をそのほかの砥石構成成分を加える前に研摩材粒
子に混ぜ入れたという点で砥石Ｂと同様であった。

これらの二つの砥石を、乾式及ひ湿式の両方の研削条件
下で例１及び２におけるのと同し材料に（３４） より評価した。乾式研削試験の結果を表Ａに、して湿式
研削試験の結果を表Ｂに示す。

表Ａ Ｄ３工具鋼による乾式スロット研削試験の結果そ 表 Ｂ （３５） 表Ａ及びＢの両方における未処理の試料とシランで処理
された試料との間の結果の類似から容易に分るように、
シラン処理は溶融アルミナ研摩材粒子の研削性能を変化
させなかった。

ゾルゲルアルミナ研摩材の表面をシリカで富ませるここ
で直接言及された手段以外の手段は当業者にとっては明
らかであろうということ、そしてこれらの他の手段は本
発明の範囲内にあるものど考えられるということを理解
すべきである。

鮭一吏 それぞれが５ｘｌ／２ｘ７／８インチ（１２７ｘ　１２
．７ｘ２２．２２５ｍｍ）の寸法の二組の砥石を調製し
た。両方の組とも、８０グリットの種入りソルゲルアル
ミナを使い、そしてこれらは下記に示すのを除いて例１
（砥石Ａ）において説明した一般的技術により調製され
た。

これらの二組の砥石で使用された粒子は別々に調製され
た。一方のバッチは未処理であり、それに対して他方は
、１２００ｇのアルミナ粒子、６ｇの脱イオン水、２３
．４ｇの動物性にかわ系水性結合剤、（３６） そしてキャボット（Ｃａｂｏｔ）・コーポレーションよ
りＣ　８５４９の呼称で入手可能なＣａｂｏ−Ｓｉｌフ
ユームドシリカ４．９２ｇを一緒に混ぜ合わせてフユー
ムドシリ力で処理された。後者の処理によって、砥石に
おけるシリカの量は約０．４１重量％になった。両方の
バッチとも１７４．９６ｇの結合剤Ｆ（例１より）と混
ぜ合わせ、そして乾燥及び焼成を行って砥石を作製した
。

フユームドシリ力で処理された粒子から作製された砥石
は、未処理の粒子から作製された砥石と同様の物理的性
質を、それらが有意により小さいサンドブラスト貫入値
を有する（３．６３であるのに対して３．０８）ことを
除いて、持っていた。

湿式の外部プランジ研削試験でもってＲｃ６０〜６２に
焼入れされた５２１００鋼による評価を、５％のＷ．Ｓ
．オイルを研削表として使いそして８５００ｓｆｐｍ（
４３．２ｓｍｐｓ）の砥石速度を使用して行ったところ
、表６に示された結果が得られた。

（３７） 表 ６ 上記の結果から分るように、フユームドシリ力による処
理は、より少ない動力を消費しながら研削比を有意に向
上させた。

（３８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ｉ）シリカに富む表面を有するゾルゲル焼結アル
   ミナ質研摩材粒子及び（ｉｉ）ビトリファイド結合剤を
   含んでなる研摩材結合体。 ２、前記ゾルゲル焼結アルミナ質研摩材粒子が種入りの
   ゾルゲル焼結アルミナ質研摩材粒子である、請求項１記
   載の研摩材結合体。 ３、前記ゾルゲル焼結アルミナ質研摩材粒子が理論密度
   の少なくとも９５％の密度を有し、且つ、ジルコニア、
   チタニア、マグネシア、セリア、スピネル、ハフニア、
   ムライト、二酸化マンガン、これらの酸化物の前駆物質
   、及びそれらの混合物からなる群より選択された約５０
   重量％までの酸化物を含む、請求項１記載の研摩材結合
   体。 ４、約２４〜６２体積％の研摩材、約３〜７６体積％の
   結合剤及び約０〜７３体積％の気孔から本質的になる、
   請求項１記載の研摩材結合体。 ５、約３０〜６０体積％の研摩材、約３〜４０体積％の
   結合剤及び約０〜６７体積％の気孔から本質的になる、
   請求項１記載の研摩材結合体。 ６、溶融アルミナ、共溶融アルミナ−ジルコニア、焼結
   アルミナ−ジルコニア、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素
   、ダイアモンド、フリント、ガーネット、バブルドアル
   ミナ、バブルドアルミナ−ジルコニア、及びそれらの混
   合物から本質的になる群より選択された約２体積％から
   約９０体積％までの別の研摩材を更に含む、請求項１記
   載の研摩材結合体。 ７、前記ビトリファイド結合剤が約３０体積％までの充
   填材を含む、請求項１記載の研摩材結合体。 ８、前記充填材が藍晶石、ムライト、霞石閃長岩、グラ
   ファイト、二硫化モリブデン及びそれらの混合物から本
   質的になる群より選択される、請求項７記載の研摩材結
   合体。 ９、工具を研ぐ砥石である、請求項１記載の研摩材結合
   体。 １０、精密研削砥石である、請求項１記載の研摩材結合
   体。 １１、クリープ送り砥石である、請求項１記載の研摩材
   結合体。 １２、切断砥石である、請求項１記載の研摩材結合体。 １３、携帯用砥石である、請求項１記載の研摩材結合体
   。 １４、焼結されたゾルゲルアルミナ質研摩材粒子をケイ
   素化合物で被覆し、そしてこれらの被覆粒子を、該ケイ
   素化合物をシリカに変え且つこのシリカを表面に固定す
   るのに十分な温度で且つ十分な時間熱処理することを含
   む、シリカに富む表面を有する焼結ゾルゲルアルミナ質
   研摩材粒子の製造方法。 １５、前記ケイ素化合物がシラン、シリケート、ケイ素
   エーテル、ケイ素エステル及びシリコーンから本質的に
   なる群より選択された有機のケイ素含有化合物である、
   請求項１４記載の方法。 １６、前記粒子が約０．５〜約３重量％のケイ素化合物
   で被覆される、請求項１４記載の方法。 １７、前記ケイ素化合物がアミノ基、ビニル基、アクリ
   ロ基、メタクリロ基及びメルカプト基からなる群より選
   択された少なくとも一つの官能基を含有している、請求
   項１４記載の方法。 １８、焼結されたゾルゲルアルミナ質研摩材粒子をシリ
   カ物質で被覆し、そしてこれらの被覆粒子を、該シリカ
   を表面に固定するのに十分な温度で且つ十分な時間熱処
   理することを含む、シリカに富む表面を有する焼結ゾル
   ゲルアルミナ質研摩材粒子の製造方法。 １９、前記シリカがコロイドシリカ及びシリカゲルから
   なる群より選択される、請求項１８記載の方法。 ２０、前記粒子が約０．５〜約３重量％のシリカで被覆
   される、請求項１８記載の方法。 ２１、研摩材結合体を調製するために使用される個々の
   焼結ゾルゲルアルミナ質研摩材粒子を約０．５〜約３重
   量％のケイ素化合物で被覆し、そしてこれらの被覆粒子
   を、シリカ被覆を該粒子の表面に固定しそしてシリカに
   富む表面を生じさせるのに十分な温度で且つ十分な時間
   熱処理することを含む、ビトリフアイド結合された焼結
   ゾルゲルアルミナ研摩材結合体の研削性能を向上させる
   方法。 ２２、前記ケイ素化合物がコロイドシリカ及びシリカゲ
   ルから本質的になる群より選択される、請求項２１記載
   の方法。 ２３、前記ケイ素化合物がシラン、シリケート、ケイ素
   エーテル、ケイ素エステル及びシリコーンから本質的に
   なる群より選択される、請求項２１記載の方法。 ２４、前記ケイ素化合物がシランである、請求項２１記
   載の方法。 ２５、前記シランが個々のゾルゲルアルミナ質粒子上に
   均一な被覆を生じさせるのを助ける１又は２以上の官能
   基を有する、請求項２４記載の方法。 ２６、前記官能基がアミノ基、ビニル 基、アクリロ基、メタクリロ基及びメルカプト基から本
   質的になる群より選択される、請求項２５記載の方法。 ２７、前記シランがアミノシランである、請求項２４記
   載の方法。 ２８、前記アミノシランがアミノアルキルトリオキシジ
   シランである、請求項２７記載の方法。 ２９、前記ゾルゲル焼結アルミナ質研摩材粒子が種入り
   のゾルゲル焼結アルミナ質研摩材粒子である、請求項２
   １記載の方法。