JPH07237127A - メタルボンド砥石 - Google Patents

メタルボンド砥石

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JPH07237127A
JPH07237127A JP5463094A JP5463094A JPH07237127A JP H07237127 A JPH07237127 A JP H07237127A JP 5463094 A JP5463094 A JP 5463094A JP 5463094 A JP5463094 A JP 5463094A JP H07237127 A JPH07237127 A JP H07237127A
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grinding
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英治 皆川
Shigeru Arai
茂 新井
Masanobu Osada
正信 長田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 結合相の耐摩耗性および剛性は高く確保して
十分な研削精度を得るとともに、結合相表面のミクロ的
な崩壊を促進して自生発刃作用を高める。 【構成】 金属結合相中に、ダイヤモンドまたはCBN
等の超砥粒を分散してなるメタルボンド砥石であって、
金属結合相は、Snを20〜25wt%、Geを1〜6
wt%、Agを0〜15wt%、並びにCuを残部それ
ぞれ含有し、かつその組織中には、CuおよびSnを主
要構成元素とする金属間化合物からなる析出物粒子が分
散されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属結合相を硬脆化す
ることにより、耐摩耗特性、自生発刃作用およびドレッ
シング性を向上したメタルボンド砥石に関する。
【0002】
【従来の技術】超硬合金、セラミックス、サーメット等
のような硬脆材料の研削には、従来より金属結合相中に
ダイヤモンド等の超砥粒を分散させたメタルボンド砥
石、または樹脂結合相中に超砥粒を分散させたレジノイ
ドボンド砥石が多用されている。
【0003】メタルボンド砥石は、結合相の耐摩耗性お
よび剛性が高いことから、砥石の摩耗や撓みによる変形
が小さく、高い研削精度が得られる利点を有するが、硬
脆材料の研削の場合には、結合相が硬いために、砥粒の
摩耗につれ結合相が後退して砥粒の突出量を一定以上に
維持するいわゆる自生発刃作用に乏しく、比較的早期に
切れ味が悪くなる欠点を有していた。
【0004】一方、レジノイドボンド砥石の場合には、
メタルボンド砥石と逆に、自生発刃作用に優れて良好な
切れ味が持続する反面、砥石の摩耗や撓みによる変形が
大きく、研削の進行にともない研削精度が大きく低下
し、形状不良に至るまでの使用可能期間が短いという欠
点を有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、結合相の耐摩耗性および剛性は高
く確保して十分な研削精度を得るとともに、結合相表面
のミクロ的な崩壊を促進して自生発刃作用を高めること
により、良好な切れ味が長期に亙って得られるメタルボ
ンド砥石を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1に係るメタルボンド砥石は、金属
結合相が、Sn,Zn,Alから選択される1種または
2種以上の低融点金属Aを合計で20〜25wt%、S
iまたはGeから選択される1種または2種のIVb族
元素Bを合計で1〜6wt%、Agを0〜15wt%、
並びにCu,W,Fe,Ni,Coから選択される1種
または2種以上の高融点金属Cを残部それぞれ含有し、
かつその組織中には、前記高融点金属Cおよび低融点金
属Aを主要構成元素とする金属間化合物からなる析出物
粒子が分散されていることを特徴とする。
【0007】低融点金属Aは、金属結合相の焼結性を高
めるため、および金属間化合物を生成させるために添加
されるもので、その含有率が20wt%未満であると、
金属間化合物を十分に生成させることができなくなり、
本発明の効果が得られ難くなる。逆に含有率が25wt
%より多いと、金属結合相が軟質になりすぎ、耐摩耗性
および剛性を十分に高めることができず、やはり所期の
効果を得ることができない。低融点金属Aの種類として
は、上記のうちいずれの元素またはいずれの元素の組み
合わせでも本発明の効果を得ることが可能であるが、特
にSnを主組成物としていることがコストの点から好ま
しい。
【0008】Geに代表されるIVb族元素Bの効果は
本発明者らにより実験的に見いだされたもので、その添
加量が多くなると、研削中に砥粒層へ被削材が溶着しに
くくなり、研削面への被削材の溶着による砥石の目詰ま
りや、研削抵抗の増大を防いで切れ味を向上する効果が
得られる。また、明かではないが、金属間化合物の組成
元素の一部となるか、金属間化合物を生成させる際の触
媒的な作用もするものと考えられる。その反面、金属結
合相が脆化しすぎて十分な強度が得られず、焼結時に砥
石が割れやすくなる傾向が生じるため、1〜6wt%が
好適である。IVb族元素Bの種類としては、上記のう
ちいずれの元素、またはいずれの元素の組み合わせでも
本発明の効果を得ることが可能であるが、特にGeを主
組成物としていることが本発明の効果の点から好まし
い。
【0009】Agは、上記Ge等のIVb族元素Bを添
加したことによる金属結合相の脆化や焼結時の砥石の割
れを防ぐ効果を奏する。焼結条件等の設定により砥石の
割れなどを防止することができれば必ずしも添加する必
要はないが、IVb族元素Bの含有量が比較的多い場合
には15wt%以下の範囲で添加した方がよい。Ag添
加量が15wt%を越えると、金属結合相の強度は増す
ものの研削抵抗が増し、砥石の切れ味が低下する。
【0010】高融点金属Cは、金属結合相のベースとな
る機械的特性を規定するもので、その含有率が54wt
%未満であると、金属結合相の耐摩耗性および剛性を十
分に高めることができず、所期の効果を得ることができ
ない。また、高融点金属Cの含有率が80wt%より多
いと、自生発刃作用を促進することができなくなる。高
融点金属Cの種類としては、上記のうちいずれの元素ま
たはいずれの元素の組み合わせでも本発明の効果を得る
ことが可能であるが、特にCuを主組成物としているこ
とが好ましい。
【0011】析出物粒子を構成する金属間化合物の組成
は現在のところ明確ではないが、特にCu4Snを主組
成物とする析出物粒子が本発明の効果に貢献していると
推測される。
【0012】金属結合相中の析出物粒子の含有量は、砥
粒層の切断面における析出物粒子の面積比が5〜15%
になることが好ましい。5%より少ないと本発明の効果
が得られず、15%より多いと、金属結合相が硬くなり
過ぎて自生発刃作用が低下する。
【0013】上記のような析出物粒子が金属結合相中に
分散して生成することにより、金属結合相の全体として
の耐摩耗性および剛性は高く維持され、砥石の無駄な摩
耗および形状変形は少なく抑えられて、従来のレジノイ
ドボンド砥石に比して高い研削精度が得られる。それに
もかかわらず、金属結合相の表面では析出物粒子を単位
としたミクロ的な崩壊が生じやすくなり、砥粒の摩耗に
ともなって適当な速度で金属結合相が崩壊していくよう
になり、砥粒の自生発刃作用が向上されるから、従来の
メタルボンド砥石に比して、長期に亙って良好な切れ味
を得ることが可能である。また、金属結合相がミクロ的
に崩壊する傾向を有するため、ドレッサーを使用したド
レッシング(目立て)が容易になるという利点もある。
さらに、研削時に被削材が砥石研削面に溶着しにくくな
るので、溶着による目詰まりを低減することができ、こ
の点からも、良好な切れ味を持続させる効果が得られ
る。
【0014】なお、金属結合相には、若干の不可避不純
物が含まれていてもよいし、あるいは、本発明の主旨か
ら逸脱しない範囲で、この種のメタルボンド砥石の分野
において周知の添加元素や各種フィラー等を加えてもよ
い。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例を挙げて効果を実証す
る。いずれも粒度が#325未満(10μm未満)のC
u粉末、33Cu−67Sn合金粉末、Sn粉末、Ge
粉末、Ag粉末を、表1に示す組成となるようにそれぞ
れ配合した。なお、33Cu−67Sn合金粉末を使用
したのは、単体粉末よりも金属間化合物の生成が促進で
きるとの配慮によるが、単体粉末を使用しても別に問題
はないことが確認されている。次いで、ボールミルによ
り混合粉末をエタノールを用いて湿式で10〜24時間
混合した後、400℃のオーブン中において、水素雰囲
気下で5時間加熱して仮焼結させた。
【0016】得られた固形物を粉砕して、粉砕粉末とC
BN砥粒(粒度:#140/170、集中度:75)と
を混合し、ホイール型の台金と共に型込めし、700℃
で2時間ホットプレスすることにより、実施例1ないし
7の砥石、および比較例1ないし7の砥石を製造した。
得られた砥石の寸法は、いずれも外径200mm×内径
50.8mm×厚さ7mm(砥石形状:1A1型)であ
った。
【0017】次に、各砥石の砥粒層をそれぞれ一部切断
し、切断面を走査型電子顕微鏡により観察して、析出物
粒子の平均粒度および含有率を測定した。その結果を表
1に併せて示す。また、図1は、実施例1の砥石の切断
面を示す1000倍の電子顕微鏡写真である。写真中、
黒い筋状の部分は粒界を示し、黒くて細かい斑点はいず
れも析出物粒子を示している。
【0018】また、各砥石の抗折力を測定するととも
に、以下の条件で研削試験を行って研削比および研削動
力を測定した。その結果も併せて表1に示す。 被削材: SKH−51(HRC63) 研削方法:平面研削盤を用いた平面研削 研削条件:湿式研削(「W2−2」(商品名)の50倍
希釈液を使用) 砥石周速:1000m/min 横送り:2mm/min テーブル速度:15m/min 切り込み:20μm
【0019】
【表1】
【0020】表1の結果から明らかなように、実施例1
〜7の砥石では、比較例1〜6の砥石に比して研削比が
大きく、かつ研削抵抗が小さく、良好な研削性を示し
た。また、結合相中にGeを10wt%添加した比較例
7および8の砥石では、砥石強度が不足して砥石割れを
生じた。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るメタ
ルボンド砥石では、析出物粒子が金属結合相中に分散し
て生成することにより、金属結合相の全体としての耐摩
耗性および剛性は高く維持され、砥石の無駄な摩耗およ
び形状変形は少なく抑えられて、従来のレジノイドボン
ド砥石に比して高い研削精度が得られる。それにもかか
わらず、金属結合相の表面では析出物粒子を単位とした
ミクロ的な崩壊が生じやすくなり、砥粒の摩耗にともな
って適当な速度で金属結合相が崩壊していくようにな
り、砥粒の自生発刃作用が向上されるから、従来のメタ
ルボンド砥石に比して、長期に亙って良好な切れ味を得
ることが可能である。また、金属結合相がミクロ的に崩
壊する傾向を有するため、ドレッサーを使用したドレッ
シング(目立て)が容易になるという利点もある。さら
に、研削時に被削材が砥石研削面に溶着しにくくなるの
で、溶着による目詰まりを低減することができ、この点
からも、良好な切れ味を持続させる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るメタルボンド砥石の一実施例の電
子顕微鏡写真である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属結合相中に、ダイヤモンドまたはCB
    N等の超砥粒を分散してなるメタルボンド砥石であっ
    て、 前記金属結合相は、Sn,Zn,Alから選択される1
    種または2種以上の低融点金属Aを合計で20〜25w
    t%、SiまたはGeから選択される1種または2種の
    IVb族元素Bを合計で1〜6wt%、Agを0〜15
    wt%、並びにCu,W,Fe,Ni,Coから選択さ
    れる1種または2種以上の高融点金属Cを残部それぞれ
    含有し、かつその組織中には、前記高融点金属Cおよび
    低融点金属Aを主要構成元素とする金属間化合物からな
    る析出物粒子が分散されていることを特徴とするメタル
    ボンド砥石。
  2. 【請求項2】金属結合相中に、ダイヤモンドまたはCB
    N等の超砥粒を分散してなるメタルボンド砥石であっ
    て、 前記金属結合相は、Snを20〜25wt%、Geを1
    〜6wt%、Agを0〜15wt%、並びにCuを残部
    それぞれ含有し、かつその組織中には、CuおよびSn
    を主要構成元素とする金属間化合物からなる析出物粒子
    が分散されていることを特徴とするメタルボンド砥石。
  3. 【請求項3】前記金属間化合物は、Cu4Snであるこ
    とを特徴とする請求項2記載のメタルボンド砥石。
  4. 【請求項4】前記金属結合相のAg含有量(wt%)
    は、Ge含有量(wt%)の3〜5倍であることを特徴
    とする請求項2または3記載のメタルボンド砥石。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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