JPH0577730B2 - - Google Patents
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- JPH0577730B2 JPH0577730B2 JP59151281A JP15128184A JPH0577730B2 JP H0577730 B2 JPH0577730 B2 JP H0577730B2 JP 59151281 A JP59151281 A JP 59151281A JP 15128184 A JP15128184 A JP 15128184A JP H0577730 B2 JPH0577730 B2 JP H0577730B2
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Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は金属等の研削、切断等に使用され、特
に軟質金属の研削、切断等に有用な立方晶窒化ホ
ウ素（以下CBNという）焼結砥粒の製造法に関
する。 （従来技術） CBN砥粒はダイヤモンドに次ぐ硬さを有し、
しかも鉄系材料の研削ではダイヤモンドより安定
であるため最近特に重要視されている。 CBN砥粒は単結晶のものが一般的であるが、
触媒を使用しないで合成される多結晶のものも知
られている。これらの砥粒で最も重要の多いのは
特定の粒度範囲のものであるが、合成に際してそ
の粒度の収率を上げることはむずかしい。微粉の
CBNは焼結体用としては利用されるが研削砥石
用としては利用が少ない。 CBNに限らず砥粒として重要なことは研削中
砥粒の先端が少しづつ欠け、いわゆるチツピング
現象を起して絶えず新しい切刃が生ずること、即
ち自生発刃作用をもつことである。CBN単結晶
砥粒で自形性のよいものは強度が大きいので重研
削にも耐えるが前記自生発刃作用に欠ける欠点が
ある。またCBN砥粒を用いた砥石はレジンを結
合材とするものが多いが、自形性の良い砥粒では
表面が平滑であり、これに金属をメツキしてもそ
の形状はそのまま維持されているので、砥粒とレ
ジンとの結合力が十分でなく、研削中砥粒の脱落
が起る。 CBN多結晶砥粒は自生発刃作用やレジンとの
結合性の面では望ましいと思われるが、合成では
微粒が多く、最も必要とする粒度のものが得られ
ない。又無触媒でCBN多結晶体を得るには
100kbar近くの超高圧を必要とするため工業的に
は実用化しにくい。 （目的） 本発明の目的は焼結砥粒でその強度を上げるこ
と、砥粒に自生発刃作用を付与すること、CBN
微粉の利用度を上げること等である。 （構成） 本発明はCBN微粉、元素周期律表の4A族、5A
族、6A族の夫々の炭化物、窒化物、ホウ化物、
及びAl2O3、ZeO2から選ばれた少なくとも１種の
粉末、Ｂ、Al、Si、Ge、Sn、Pbから選ばれた少
なくとも１種とを特定の割合に混合し、所定の温
度、圧力で処理して焼結体とし、次いでこれを粉
砕、分級して砥粒とするものである。 使用されるCBN粉末は36μ以下が適する。これ
より粗いと強度の大なる焼結体が得られない。な
お、CBN粉末は粒表面の不純物、特にCBN合成
の残存触媒成分を除くため真空或いは不活性雰囲
気中、750〜1300℃で熱処理するのが好ましい。 CBN粉末に添加する炭化物等は4A族（Ti、
Zr、Hf）、5A族（Ｖ、Nb、Ta）、6A族（Cr、
Mo、Ｗ）である。この場合、炭化物、窒化物、
ホウ化物にはこれらの複合化物、例えば炭窒化物
等も本発明に含まれる。 これらの化合物は焼結時に粒界拡散を促進さ
せ、結合を強固にする。またこれらの化合物はそ
れ自体高硬度であり、研削作用に有効なものであ
る。さらに熱伝導度がよいので研削時の放熱性が
大きく好ましい。 Al2O3、ZeO2は高温下での強度の低下が他の物
質に比べて小さい。また高温下で化学的に安定で
ある。 本発明においては上記の化合物を少なくとも１
種を含むものであり、さらに２種以上を任意に組
合せて用いることも可能である。 次にAl、Si、Ge、Sn、Pbについては、これら
の物質は焼結条件下において溶融状態となり、
CBN−CBN間及びCBN−マトリツクス（結合
相）間に入り込み、焼結体を緻密化する。Ｂは上
記した炭化物、窒化物等と反応し、ホウ化物を生
成し、同様に焼結体を緻密化する作用がある。 以上のCBN及び添加物の混合割合については、
CBNは30〜70重量％（以下％は重量基準）が適
する。70％を越えると焼結体、従つて砥粒の靱性
が低く、摩耗が大きくなる。また30％未満では硬
化が低下し、研削力が劣る。 炭化物等は65〜15％が適する。65％を越えると
CBNの量が減り、研削性能が劣る。15％未満で
は焼結体の靭性が低下する。 Al、Si、Ｂ等は15〜５％の範囲が適する。15
％を越えると焼結性はよくなるが、耐摩耗性に悪
影響を与える。また５％未満では焼結体の靭性が
低下する。 なお、これらの炭化物等及びAl、Si等は混合
物に均一に分散させるためできるだけ細かい粉末
にして使用することが好ましい。 混合物の焼結条件はCBNの熱力学的に安定な
領域でよいが、具体的には1200〜1500℃、40〜
50kbarの範囲が実用的である。焼結時間は20〜
30分程度あればよい。焼結に当つては混合物を予
じめ成形し、圧粉体とし、これを高温、高圧設置
に装填して行なう。 焼結終了後は温度を下げた後、焼結体を取り出
し、粉砕、分級して所望の粒度とする。 （効果） 本発明による砥粒は焼結粒であるため、砥粒の
研削中の切刃の自生作用は良好である。結合相が
かなりあるので、硬度はCBN自体よりは低いが、
研削には支障はなく、特に軟質材に対してはむし
ろ単結晶CBNよりも良好な研削能を示す。CBN
粒子は直接あるいはマトリツクスを介して強固に
結合しているので、研削中CBN単位粒子が欠け
落ちることはない。また焼結体の破砕粒子である
ため砥粒の表面積が大きく、砥石の結合材による
保持力が大きい。これらの結果砥石の研削比（材
料の研削量／砥石摩耗量）が向上する。 （実施例） CBN微粉２−4μ、TiC＃ 1000F、Al＃ 1000Fを
重量比でCBN：TiC：Al＝52：40：８の割合で
混合し加圧成形により23mmφ×６ｍ／ｍｈの円板
状の圧粉体とした。これを高温高圧反応器に装填
し圧力45kbar温度1350℃の条件で30分間保持し
CBN焼結体を得た。これをミルで破砕し、粒状
とし分級して＃ 120／140の砥粒を得た。これに
Ni／（Ni＋CBN）が60％になるようにNiをメツ
キしNiメツキしたCBN砥粒35重量部、フエノー
ル樹脂25部、微粉炭化ケイ素40部を混合、成形し
熱硬化させ砥石とした。又、比較として単結晶の
CBN砥粒を同様にメツキし、同じ方法で砥石と
した。これらの砥石を以下の条件で湿式研削試験
した。 鋼材 SIJ−２（HRC60） 砥石周速度 1500ｍ／min 切込み 20μ、50μ テーブル送り 15ｍ／min クロス送り ２mm／パス 試験結果は下表に示すとおりであつた。 【表】
に軟質金属の研削、切断等に有用な立方晶窒化ホ
ウ素（以下CBNという）焼結砥粒の製造法に関
する。 （従来技術） CBN砥粒はダイヤモンドに次ぐ硬さを有し、
しかも鉄系材料の研削ではダイヤモンドより安定
であるため最近特に重要視されている。 CBN砥粒は単結晶のものが一般的であるが、
触媒を使用しないで合成される多結晶のものも知
られている。これらの砥粒で最も重要の多いのは
特定の粒度範囲のものであるが、合成に際してそ
の粒度の収率を上げることはむずかしい。微粉の
CBNは焼結体用としては利用されるが研削砥石
用としては利用が少ない。 CBNに限らず砥粒として重要なことは研削中
砥粒の先端が少しづつ欠け、いわゆるチツピング
現象を起して絶えず新しい切刃が生ずること、即
ち自生発刃作用をもつことである。CBN単結晶
砥粒で自形性のよいものは強度が大きいので重研
削にも耐えるが前記自生発刃作用に欠ける欠点が
ある。またCBN砥粒を用いた砥石はレジンを結
合材とするものが多いが、自形性の良い砥粒では
表面が平滑であり、これに金属をメツキしてもそ
の形状はそのまま維持されているので、砥粒とレ
ジンとの結合力が十分でなく、研削中砥粒の脱落
が起る。 CBN多結晶砥粒は自生発刃作用やレジンとの
結合性の面では望ましいと思われるが、合成では
微粒が多く、最も必要とする粒度のものが得られ
ない。又無触媒でCBN多結晶体を得るには
100kbar近くの超高圧を必要とするため工業的に
は実用化しにくい。 （目的） 本発明の目的は焼結砥粒でその強度を上げるこ
と、砥粒に自生発刃作用を付与すること、CBN
微粉の利用度を上げること等である。 （構成） 本発明はCBN微粉、元素周期律表の4A族、5A
族、6A族の夫々の炭化物、窒化物、ホウ化物、
及びAl2O3、ZeO2から選ばれた少なくとも１種の
粉末、Ｂ、Al、Si、Ge、Sn、Pbから選ばれた少
なくとも１種とを特定の割合に混合し、所定の温
度、圧力で処理して焼結体とし、次いでこれを粉
砕、分級して砥粒とするものである。 使用されるCBN粉末は36μ以下が適する。これ
より粗いと強度の大なる焼結体が得られない。な
お、CBN粉末は粒表面の不純物、特にCBN合成
の残存触媒成分を除くため真空或いは不活性雰囲
気中、750〜1300℃で熱処理するのが好ましい。 CBN粉末に添加する炭化物等は4A族（Ti、
Zr、Hf）、5A族（Ｖ、Nb、Ta）、6A族（Cr、
Mo、Ｗ）である。この場合、炭化物、窒化物、
ホウ化物にはこれらの複合化物、例えば炭窒化物
等も本発明に含まれる。 これらの化合物は焼結時に粒界拡散を促進さ
せ、結合を強固にする。またこれらの化合物はそ
れ自体高硬度であり、研削作用に有効なものであ
る。さらに熱伝導度がよいので研削時の放熱性が
大きく好ましい。 Al2O3、ZeO2は高温下での強度の低下が他の物
質に比べて小さい。また高温下で化学的に安定で
ある。 本発明においては上記の化合物を少なくとも１
種を含むものであり、さらに２種以上を任意に組
合せて用いることも可能である。 次にAl、Si、Ge、Sn、Pbについては、これら
の物質は焼結条件下において溶融状態となり、
CBN−CBN間及びCBN−マトリツクス（結合
相）間に入り込み、焼結体を緻密化する。Ｂは上
記した炭化物、窒化物等と反応し、ホウ化物を生
成し、同様に焼結体を緻密化する作用がある。 以上のCBN及び添加物の混合割合については、
CBNは30〜70重量％（以下％は重量基準）が適
する。70％を越えると焼結体、従つて砥粒の靱性
が低く、摩耗が大きくなる。また30％未満では硬
化が低下し、研削力が劣る。 炭化物等は65〜15％が適する。65％を越えると
CBNの量が減り、研削性能が劣る。15％未満で
は焼結体の靭性が低下する。 Al、Si、Ｂ等は15〜５％の範囲が適する。15
％を越えると焼結性はよくなるが、耐摩耗性に悪
影響を与える。また５％未満では焼結体の靭性が
低下する。 なお、これらの炭化物等及びAl、Si等は混合
物に均一に分散させるためできるだけ細かい粉末
にして使用することが好ましい。 混合物の焼結条件はCBNの熱力学的に安定な
領域でよいが、具体的には1200〜1500℃、40〜
50kbarの範囲が実用的である。焼結時間は20〜
30分程度あればよい。焼結に当つては混合物を予
じめ成形し、圧粉体とし、これを高温、高圧設置
に装填して行なう。 焼結終了後は温度を下げた後、焼結体を取り出
し、粉砕、分級して所望の粒度とする。 （効果） 本発明による砥粒は焼結粒であるため、砥粒の
研削中の切刃の自生作用は良好である。結合相が
かなりあるので、硬度はCBN自体よりは低いが、
研削には支障はなく、特に軟質材に対してはむし
ろ単結晶CBNよりも良好な研削能を示す。CBN
粒子は直接あるいはマトリツクスを介して強固に
結合しているので、研削中CBN単位粒子が欠け
落ちることはない。また焼結体の破砕粒子である
ため砥粒の表面積が大きく、砥石の結合材による
保持力が大きい。これらの結果砥石の研削比（材
料の研削量／砥石摩耗量）が向上する。 （実施例） CBN微粉２−4μ、TiC＃ 1000F、Al＃ 1000Fを
重量比でCBN：TiC：Al＝52：40：８の割合で
混合し加圧成形により23mmφ×６ｍ／ｍｈの円板
状の圧粉体とした。これを高温高圧反応器に装填
し圧力45kbar温度1350℃の条件で30分間保持し
CBN焼結体を得た。これをミルで破砕し、粒状
とし分級して＃ 120／140の砥粒を得た。これに
Ni／（Ni＋CBN）が60％になるようにNiをメツ
キしNiメツキしたCBN砥粒35重量部、フエノー
ル樹脂25部、微粉炭化ケイ素40部を混合、成形し
熱硬化させ砥石とした。又、比較として単結晶の
CBN砥粒を同様にメツキし、同じ方法で砥石と
した。これらの砥石を以下の条件で湿式研削試験
した。 鋼材 SIJ−２（HRC60） 砥石周速度 1500ｍ／min 切込み 20μ、50μ テーブル送り 15ｍ／min クロス送り ２mm／パス 試験結果は下表に示すとおりであつた。 【表】
Claims (1)
- １ 立方晶窒化ホウ素微粉30〜70重量％、元素周
期律表の4A族、5A族、6A族の炭化物、窒化物、
ホウ化物、及びAl2O3、ZeO2から選ばれた少なく
とも１種の粉末65〜15重量％、Ｂ、Al、Si、Ge、
Sn、Pbから選ばれた少なくとも１種５〜15重量
％を混合し、立方晶窒化ホウ素の熱力学的安定域
で加圧、加熱して焼結体とし、冷却後該焼結体を
粉砕、分級することを特徴とする立方晶窒化ホウ
素焼結砥粒の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59151281A JPS6130641A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 立方晶窒化ホウ素焼結砥粒の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59151281A JPS6130641A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 立方晶窒化ホウ素焼結砥粒の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130641A JPS6130641A (ja) | 1986-02-12 |
| JPH0577730B2 true JPH0577730B2 (ja) | 1993-10-27 |
Family
ID=15515249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59151281A Granted JPS6130641A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 立方晶窒化ホウ素焼結砥粒の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130641A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201751A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 高硬度焼結体およびその製造方法 |
| JPS62294148A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | Tatsuro Kuratomi | 立方晶窒化硼素系複合焼結体およびその製造法 |
| DE3789335T2 (de) * | 1986-08-11 | 1994-07-14 | De Beers Ind Diamond | Abrasives und verschleissfestes Material. |
| KR20030051700A (ko) * | 2000-10-06 | 2003-06-25 | 엘리먼트 씩스 (프티) 리미티드 | 내마멸성 및 내마모성 재료 |
| CN102717084A (zh) * | 2012-07-05 | 2012-10-10 | 安徽奥力机械科技有限公司 | 一种铅粒机自散热切刀 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130203A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-03 | Mitsui Alum Kogyo Kk | アルミニウム系粒子分散複合材料の製造方法 |
| JPS6115939A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-24 | Tatsuro Kuratomi | 立方晶窒化硼素系焼結組織体およびその製造法 |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP59151281A patent/JPS6130641A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130203A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-03 | Mitsui Alum Kogyo Kk | アルミニウム系粒子分散複合材料の製造方法 |
| JPS6115939A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-24 | Tatsuro Kuratomi | 立方晶窒化硼素系焼結組織体およびその製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6130641A (ja) | 1986-02-12 |
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