JPH07246562A

JPH07246562A - メタルボンド砥石およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07246562A
Application number: JP6575294A
Authority: JP
Inventors: Junji Hoshi; 純二星; Tsutomu Takahashi; 務高橋; Hidetoshi Okada; 英敏岡田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】研削面への被削材の焼き付きが防止できるメ
タルボンド砥石、およびその製造方法を提供する。【構成】金属結合相４中に超砥粒２を分散したメタル
ボンド砥粒層１を具備する。金属結合相４は、２０〜９
５ｗｔ％のＣｕ、５〜５０ｗｔ％のＳｎ、および０．５
〜３ｗｔ％の酸素を含有する焼結合金で形成されてい
る。超砥粒２は金属結合相４中でほぼ均等な間隔を空け
て３次元的に分散配置され、金属結合相４は、個々の超
砥粒２の外周を球殻状に包囲する球殻状部分４Ａを有
し、これら球殻状部分４Ａが互いの境界面５で連続して
金属結合相４が構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、研削面への被削材の焼
き付きや固着が防止できるメタルボンド砥石およびその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的なメタルボンド砥石は、Ｃｕまた
はＳｎなどの金属粉末に、ダイヤモンドまたはＣＢＮ等
の超砥粒を均一に混合し、この混合粉末を台金とともに
型込めした後、これらをプレス成形および焼結して製造
されている。なお、結合相となる焼結金属中の酸素含有
量は、一般に、焼結性を高める観点から少ない方がよい
とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のメタ
ルボンド砥石においては、比較的柔らかい金属やガラス
などの被削材を研削する場合、被削材が砥石の研削面に
層状に焼き付きまたは固着しやすく、短時間で切れ味が
低下して研削抵抗が増し、研削不能に至り、寿命が短い
という欠点があった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、研削面への被削材の焼き付きや固着が防止できるメ
タルボンド砥石、およびその製造方法を提供することを
課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るメタルボンド砥石は、金属結合相中に
超砥粒を分散してなるメタルボンド砥粒層を備えたメタ
ルボンド砥石であって、前記金属結合相は、２０〜９５
ｗｔ％のＣｕ、５〜５０ｗｔ％のＳｎ、および０．５〜
３ｗｔ％の酸素を含有する焼結合金で形成されているこ
とを特徴とする。

【０００６】なお、金属結合相は、さらにＦｅ，Ｎｉ，
Ｃｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ａｇから選択される１種または２種以
上の金属を含有してもよい。また、超砥粒は前記金属結
合相中で互いにほぼ均等な間隔を空けて３次元的に分散
配置されるとともに、前記金属結合相は、個々の超砥粒
の外周をそれぞれ球殻状に包囲するほぼ一定径の球殻状
部分を有し、隣接しあう球殻状部分が互いの接触面で連
続して前記金属結合相が構成されていてもよい。

【０００７】一方、本発明に係るメタルボンド砥石の製
造方法は、超砥粒の表面に無電解めっき法により金属め
っき層を形成してめっき砥粒を作製するめっき工程と、
前記めっき砥粒を、これらめっき砥粒よりいずれも平均
粒径が小さいＣｕ粉末およびＳｎ粉末を主原料とする混
合粉末と混合し、酸素存在下において加圧転動運動を加
え、機械的な摩擦圧接作用によって前記金属めっき層上
に前記各金属の混合粉末を圧着させることにより、前記
めっき砥粒の外周に圧着被覆層を形成して金属被覆砥粒
を作製し、しかもその過程で前記混合粉末に酸素を含有
させる圧着被覆工程と、前記金属被覆砥粒を圧粉成形お
よび焼結、あるいはホットプレスすることにより前記圧
着被覆層を結合させ、２０〜９５ｗｔ％のＣｕ、５〜５
０ｗｔ％のＳｎ、および０．５〜３ｗｔ％の酸素を含有
する焼結合金とし、これによりメタルボンド砥粒層を形
成する成形工程とを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に係るメタルボンド砥石によれば、金属
結合相が２０〜９５ｗｔ％のＣｕ、５〜５０ｗｔ％のＳ
ｎ、および０．５〜３ｗｔ％の酸素を含有する焼結合金
で形成されているため、金属結合相の被削材に対する濡
れ性および反応性が低い。これにより、研削中に被削材
が砥石研削面に焼き付くことが少ない。

【０００９】また、本発明に係るメタルボンド砥石の製
造方法によれば、圧着被覆工程において、機械的な摩擦
圧接作用によりめっき砥粒上に各金属の混合粉末を圧着
させながら、前記混合粉末に酸素を含有させるので、酸
素含有量が内部までほぼ均一な圧着被覆層を形成するこ
とができる。このような圧着被覆層を有する金属被覆砥
粒を成形・焼結することにより、全域に亙って酸素含有
量がほぼ一様な金属結合相が形成できるから、研削によ
り金属結合相が漸次磨耗していく場合にも、被削材に対
する金属結合相の濡れ性および反応性は常に低く保た
れ、長時間に亙って安定した焼き付きや固着防止効果が
得られる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係るメタルボンド砥石および
その製造方法の実施例を詳細に説明する。図１は第１実
施例のメタルボンド砥石のメタルボンド砥粒層１を示す
断面拡大図である。本発明はこのメタルボンド砥粒層１
の構造に特徴を有するものであるから、砥粒層１のみに
より砥石が構成されていてもよいし、適当な砥石基体に
砥粒層１が固定されていてもよい。本発明では砥石の形
状も限定されず、従来使用されているいかなる形式およ
び形状の砥石にも適用可能である。

【００１１】メタルボンド砥粒層１は、ダイヤモンドま
たはＣＢＮ等の超砥粒２を、金属結合相４中において、
互いにほぼ均等な間隔を空けて３次元的に分散配置して
なるもので、金属結合相４は、個々の超砥粒２の外周を
それぞれ球殻状に包囲するほぼ一定径の球殻状部分４Ａ
を有し、これら球殻状部分４Ａが互いの接触面で連続す
ることにより金属結合相４が構成されている。また、球
殻状部分４Ａは、超砥粒２の外周に直接形成された薄い
金属めっき層３と、その外周に設けられた燒結合金層と
により構成されている。ただし、金属めっき層３とその
外周の焼結合金層とは明瞭な境界を有するものではな
く、実際には相互に拡散しあうことにより境界が不明瞭
になっていてもよい。球殻状部分４Ａの境界面５も同様
である。

【００１２】金属結合相４は、Ｃｕを２０〜９５ｗｔ
％、より好ましくは３５〜７０ｗｔ％、Ｓｎを５〜５０
ｗｔ％、より好ましくは１０〜３０ｗｔ％、および酸素
を０．５〜３ｗｔ％、より好ましくは１〜２ｗｔ％それ
ぞれ含有している。これら元素以外に、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ａｇから選択される１種または２種以上
の金属を望ましくは５０ｗｔ％以下含有してもよいし、
その他少量の不可避不純物や、必要に応じては添加元素
またはフィラーを含んでいてもよい。なお、金属めっき
層３の金属結合相４中に占める割合は小さいので、金属
結合相４の組成は焼結合金層の組成と考えてよい。

【００１３】金属めっき層３は、燒結金属層と超砥粒２
との接合性を高めるために形成されたもので、無電解め
っき法（場合によってはさらに電解めっきを行ってもよ
い）により超砥粒２の外周面に形成されている。金属め
っき層３の材質としてはＣｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｇ等、特
に好適にはＣｕが選択され、その厚さは製造上の理由か
ら２〜２０μｍ程度とされている。

【００１４】金属結合相４中のＳｎ含有量が５ｗｔ％よ
り少ないと焼結性が不足する問題を生じ、５０ｗｔ％を
越えると金属結合相４が脆弱化して砥石として使用でき
なくなる。一方、金属結合相４中のＣｕの含有量が２０
ｗｔ％より少ないと脆弱化して砥石を成形できない問題
を生じ、９５ｗｔ％を越えると焼結が困難になるという
問題を生じる。

【００１５】金属結合相４中における酸素原子の存在形
態は明らかではないが、Ｃｕ，Ｓｎ等の酸素固溶金属相
または金属酸化物として存在するものと考えられ、酸素
原子の分布は、焼結合金層の全域に亙ってほぼ均一であ
ることが望ましい。金属結合相４中の酸素含有量が０．
５ｗｔ％未満であると、焼き付きや固着の防止効果が得
られず、３ｗｔ％より多いと金属結合相４の強度が不足
して十分な砥粒保持力が得られない。

【００１６】球殻状部分４Ａの平均外径、すなわち超砥
粒２の離間ピッチは、超砥粒２の平均粒径の１．２〜４
倍、より好ましくは１．５〜２倍とされており、これに
より超砥粒２の集中度は、５０〜２５０程度に設定され
ていることが望ましい。超砥粒２の集中度が５０未満で
あると切刃密度が不足して切れ味が低下し、２５０より
大の砥石は金属結合相４による砥粒保持力が不足して製
造困難である。

【００１７】上記構成からなるメタルボンド砥石によれ
ば、金属結合相４が２０〜９５ｗｔ％のＣｕ、５〜５０
ｗｔ％のＳｎ、および０．５〜３ｗｔ％の酸素を含有す
る焼結合金で形成されているため、被削材に対する金属
結合相４の濡れ性および反応性が低い。これにより、研
削中に被削材が砥石研削面に焼き付くことが防止でき、
切れ味の早期低下を防ぐことが可能で、砥石寿命の延長
が図れる。しかも、金属結合相４の全域に亙って上記組
成が保たれているので、金属結合相４が漸次磨耗してい
っても焼き付き防止作用が変化せず、長期に亙って安定
した効果が得られる。

【００１８】また、個々の超砥粒２の間隔が球殻状部分
４Ａの厚さで規定されているため、研削面における超砥
粒２の分布が従来の砥石に比して均一で、切れ味のばら
つきが少ないうえ、研削精度のばらつきも低減できる。

【００１９】なお、図１の例ではメタルボンド砥粒層１
がほぼ無気孔であったが、その代わりに、図２に示すよ
うに、球殻状部分４Ａの境界面５に沿って独立気孔６が
形成されていてもよい。このような独立気孔６の大きさ
や存在量は、メタルボンド砥粒層１を成形する際の条件
によりある程度調整可能である。メタルボンド砥粒層１
内に独立気孔６を形成する場合、その気孔率は５〜３０
ｖｏｌ％であることが望ましい。この範囲であれば、金
属結合相４の強度をほとんど低下することなく、研削面
からの切粉排出性や、研削液による砥石の冷却性を高め
ることができ、結果的に切れ味をいっそう向上すること
が可能である。

【００２０】次に、上記メタルボンド砥石の製造方法の
実施例を図３および図４を用いて説明する。この方法で
はまず、図３（ａ）に示すような超砥粒２を用意し、無
電解めっき法によりその外周面に金属めっき層３を形成
し、図３（ｂ）に示すようなめっき砥粒１０を作製す
る。金属めっき層３の好適な厚さは先に述べたように製
造上の理由から２〜２０μｍ程度である。２μｍ未満で
は圧着被覆層１１の形成が困難になり、２０μｍより厚
いとコスト的に無駄が生じることによる。

【００２１】金属めっき層３は無電解めっき法のみによ
って形成することも可能であるが、必要に応じては、無
電解めっき後にさらに電解めっきを施して金属めっき層
３を厚肉化してもよい。なお、超砥粒２の形状は、後述
する加圧攪拌中のめっき砥粒１０の転がり性を向上し、
圧着被覆層１１の均一形成を容易にするため、球状に近
い方が好ましいが、極端な鱗片状でない限り、不定形の
砥粒を用いても圧着被覆層１１は十分形成可能である。

【００２２】次に、めっき砥粒１０の外周に厚い圧着被
覆層１１を形成して、図３（ｃ）に示すような金属被覆
砥粒１２を作製する（圧着被覆工程）。具体的には、め
っき砥粒１０と、これらめっき砥粒１０よりいずれも平
均粒径が小さいＣｕ粉末、Ｓｎ粉末、並びに必要に応じ
てＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ａｇから選択される１
種または２種以上の金属粉末とを混合し、この混合物に
酸素存在下で加圧転動運動を加え、機械的な摩擦圧接作
用によって金属めっき層３上に金属粉末を圧着させる。
同時に、その過程で金属粉末の一部の固溶酸素量を増大
させ、または／および金属粉末の一部を酸化させ、圧着
被覆層１１内に酸素固溶金属相または／および金属酸化
物を生成させる。酸素存在雰囲気としては空気中でよい
が、他の酸化性ガスを適度に不活性ガスで希釈して使用
してもよい。

【００２３】図４は上記圧着被覆工程で使用する加圧転
動装置の一例を示す。図中符号２０は軸線を水平にして
設置された円筒状のドラムであり、軸線を中心として駆
動機により回転される。ドラム２０の内部には、軸線に
沿って固定シャフト２１が配置され、このシャフト２１
には下向きに加圧アーム２２が固定され、その下端に
は、ドラム２０の内面と平行な円弧状をなす加圧板２３
が固定され、この加圧板２３とドラム２０内面との間に
は、一定の間隙が形成されている。また、加圧アーム２
２よりドラム回転方向後方側には、斜め下方に延びる掻
き取りアーム２４が固定され、その下端は刃先状に形成
され、ドラム２０内面に付着した粉体を掻き落とす作用
を果たす。

【００２４】圧着被覆を行なうには、めっき砥粒１０と
前記金属粉末とを所定の割合でドラム２０に入れ、その
開口部を蓋（図示略）で塞ぐことにより、ドラム２０を
密閉する。なお、使用する金属粉末の平均粒径は０．１
〜５０μｍであることが望ましい。０．１μｍ未満では
圧着被覆と同時に金属粉末同士の凝集が起こり易くな
り、圧着被覆層の形成が困難になる。逆に、５０μｍよ
り大では、めっき砥粒１０が中心核になりにくく、金属
粉末同士の圧着凝集が起こり好ましくない。

【００２５】ドラム２０内に投入するめっき砥粒１０と
金属粉末との混合比は、形成すべき圧着被覆層３の厚さ
に応じて決定されるが、効率良く圧着被覆層を形成する
には体積比で、めっき砥粒量：金属粉末量＝１０：１〜１：５程度が好ましい。１回の圧接被覆では被覆厚さが足りな
い場合には、途中で金属粉末を追加して圧着被覆を続行
すればよい。

【００２６】混合粉末をドラム２０に投入した状態でド
ラム２０を回転させると、混合粉体が加圧板２３とドラ
ム２０の隙間で加圧され、粒子同士の衝突および摩擦に
よって各粒子の界面に局所的な発熱および衝撃力、延性
力が生じ、めっき砥粒１０の表面に金属粉末が団子状に
固着する。

【００２７】ドラム２０の内面に付着した粉体は掻き取
りアーム２４で粉砕され、未付着の金属粉末は再び加圧
板２３でめっき砥粒１０の表面に団子状に固着される。
この作業を一定時間繰り返すことにより、金属粉末はめ
っき砥粒１０の表面に順次圧着被覆され、球殻状の圧着
被覆層１１が形成され、金属被覆砥粒１２となる。

【００２８】次に、得られた金属被覆砥粒１２を、周知
のプレス装置により圧粉成形したうえで加熱炉により焼
結するか、あるいは周知のホットプレス装置によりホッ
トプレスし、所望の砥石形状に成形する（成形工程）。
この時の成形条件は、所望の気孔率に応じて実験的に適
宜設定すべきである。

【００２９】上記構成からなる砥石製造方法によれば、
圧着被覆工程において、機械的な摩擦圧接作用によりめ
っき砥粒１０上に金属粉末を圧着させながら、金属粉末
の一部に酸素を固溶または／および金属粉末の一部を酸
化させるので、酸素含有量が内部までほぼ均一な圧着被
覆層１１を形成することができる。このような圧着被覆
層１１を有する金属被覆砥粒１２を成形・焼結すること
により、全域に亙って酸素含有量がほぼ一様な金属結合
相４が形成できるから、研削により金属結合相４が漸次
磨耗していく場合にも、被削材に対する金属結合相４の
濡れ性および反応性は常に低く保たれ、長時間に亙って
安定した焼き付き防止効果を奏するメタルボンド砥石が
容易に製造できる。

【００３０】なお、上述した砥石製造方法において、圧
着被覆層１１を形成するための金属粉末に各種フィラー
を添加しても良い。その場合には、成形後の砥石に、フ
ィラー種に応じた機能を付与することが可能である。例
えば、フィラーとしてカーボン粉を金属粉末に混合して
おくことにより、金属結合相４中に５〜２０ｗｔ％程度
のカーボン粒子を添加すれば、得られた砥石を研削に使
用した際に研削面に徐々にカーボン粉が供給されるた
め、潤滑性向上による研削抵抗の削減および砥粒の自生
発刃作用の促進による切れ味向上を図ることができる。

【００３１】同様に圧着被覆層１１の一部または全てに
ＳｉＣやＡｌ₂Ｏ₃等の硬質粒子を添加しておけば、金属
結合相４中に硬質粒子を分散させ、個々の超砥粒２の周
囲に均一に配置することができるから、超砥粒２の保持
力を高めるなどの機能を効果的に付与することが可能で
ある。

【００３２】

【実験例】次に、実験例を挙げて本発明の効果を実証す
る。（実験例１）粒度＃２００／２３０（７５／６３μｍ）
のＣＢＮ砥粒に、無電解めっき法によりＣｕを約５μｍ
の厚さにめっきした。このめっき砥粒と、平均粒径５μ
ｍのＣｕ粉末およびＳｎ粉末を、図４の装置に投入し、
ドラム２０を回転させて圧着被覆層を形成した。圧着被
覆条件は、加圧板２３とドラム２０とのクリアランス：
１．０ｍｍ、ドラム回転数：１２００ｒｐｍ、ドラム内
雰囲気：空気、処理時間：１時間とした。得られた金属
被覆砥粒中のＣＢＮ体積率は２５ｖｏｌ％だった。また
圧着被覆層中のＣｕとＳｎの割合は、８５ｗｔ％Ｃｕ−
１５ｗｔ％Ｓｎであった。

【００３３】次に、金属被覆砥粒をプレス成形したう
え、６５０℃の窒素雰囲気下で３０分焼結し、外径２０
０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、砥粒層研削面の幅３ｍｍ、砥粒
層の厚さ３ｍｍ、内径７５ｍｍのカップ型砥石を作製し
た。得られた金属結合相中の酸素含有率を酸素・窒素・
水素分析装置で測定したところ１．２ｗｔ％であった。

【００３４】（比較例１）一方、実験例１と同じＣＢＮ
砥粒および金属粉末を、実験例１と同じ体積率になるよ
うに調合し、混合機で均一に混合したうえ、後は全く同
一の条件で同一形状のカップ型砥石を作製した。得られ
た金属結合相中の酸素含有率を酸素・窒素・水素分析装
置で測定したところ、０．３ｗｔ％であった。

【００３５】（研削試験）上記実験例１および比較例１
の各カップ型砥石を用いて、下記条件で研削試験を行な
い、研削比と研削抵抗をそれぞれ測定した。使用機械：立軸ロータリー研削盤砥石周速：１３００ｍ／ｍｉｎテーブル送り：１５ｒｐｍ切り込み：３０μｍ研削液：ソリュブル５０倍液被削材：ＳＫＤ−１１（ＨＲＣ４５）

【００３６】その結果を表１に示す。なお表中の研削比
は、被削材を３００ｃｍ³加工した時点での次式の値で
ある。研削比＝（被削材研削量（ｃｍ³））／（砥石磨耗量
（ｃｍ³））また、研削抵抗は、３００ｃｍ³加工の時点での値であ
る。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１から明らかなように、実験例１の研削
比は比較例１の１８倍もの値を示しており、砥石の磨耗
が顕著に低減された。また、研削抵抗が６２％程度にま
で低減できた。これは、砥石研削面への被削材の焼き付
きが少なく、被削材の焼き付きに起因する砥粒層の異常
磨耗や研削抵抗の上昇が防止できたことによる。また、
図５は実験例１の研削試験後の研削面を示す写真、図６
は比較例１の研削試験後の研削面を示す写真である。こ
れらの写真の比較から明らかなように、実験例１の砥石
では研削面への被削材の付着が殆ど見られない。

【００３９】（実験例２）粒度＃２７０／３２５（５３
／４５μｍ）のダイヤモンド砥粒に、無電解めっき法に
よりＣｕを約３μｍの厚さにめっきした。このめっき砥
粒と、平均粒径３μｍのＣｕ粉末および平均粒径５μｍ
のＳｎ粉末を、図４の装置に投入し、ドラム２０を回転
させて圧着被覆層を形成した。圧着被覆条件は、加圧板
２３とドラム２０とのクリアランス：０．５ｍｍ、ドラ
ム回転数：１５００ｒｐｍ、ドラム内雰囲気：空気、処
理時間：１時間とした。得られた金属被覆砥粒中のダイ
ヤモンド体積率は２０ｖｏｌ％だった。また圧着被覆層
中のＣｕとＳｎの割合は、８０ｗｔ％Ｃｕ−２０ｗｔ％
Ｓｎであった。

【００４０】次に、金属被覆砥粒をプレス成形したう
え、６００℃の窒素雰囲気下で３０分焼結し、外径２０
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、砥粒層の厚さ３ｍｍ、内径５
０．８ｍｍのストレート型砥石を作製した。得られた金
属結合相中の酸素含有率を酸素・窒素・水素分析装置で
測定したところ、１．６ｗｔ％であった。

【００４１】（比較例２）一方、実験例２と同じダイヤ
モンド砥粒および金属粉末を、実験例２と同じ体積率に
なるように調合し、混合機で均一に混合したうえ、後は
全く同一の条件で同一形状のストレート型砥石を作製し
た。得られた金属結合相中の酸素含有率を酸素・窒素・
水素分析装置で測定したところ、０．４であった。

【００４２】（研削試験）上記実験例２および比較例２
の各ストレート型砥石を用いて、下記条件で研削試験を
行ない、研削比と研削抵抗をそれぞれ測定した。使用機械：岡本平面研削盤「ＰＳＧ５２ＤＸＮＣ」（商
品名）ホイール周速：１５００ｍ／ｍｉｎテーブル送り：１０ｍ／ｍｉｎ切り込み：１５０μｍクロス送り量：５μｍ研削液：ソリュブル５０倍液被削材：ソーダガラス結果を表２に示す。表中の研削比および研削抵抗は表１
の場合と同じである。

【００４３】

【表２】

【００４４】表２に示すように、実験例２の研削比は比
較例２の約２倍であり、砥石の磨耗が顕著に低減され
た。また、研削抵抗も若干低減できた。被削材がガラス
の場合には砥石研削面へのガラス切粉の固着が激しく、
そのために砥粒層の異常磨耗が生じやすいが、実験例２
の砥石では切粉排出性が向上され、砥石研削面へのガラ
ス切粉の固着が低減され、それに起因する砥粒層の異常
磨耗を防止することができた。

【００４５】（実験例３）粒度＃１４０／１７０（１０
６／９０μｍ）のダイヤモンド砥粒に、無電解めっき法
によりＣｕを約１０μｍの厚さにめっきした。このめっ
き砥粒と、平均粒径１０μｍのＣｕ粉末およびＳｎ粉末
を、図４の装置に投入し、ドラム２０を回転させて圧着
被覆層を形成した。圧着被覆条件は、加圧板２３とドラ
ム２０とのクリアランス：０．５ｍｍ、ドラム回転数：
１０００ｒｐｍ、ドラム内雰囲気：空気、処理時間：１
時間とした。得られた金属被覆砥粒中のダイヤモンド体
積率は２５ｖｏｌ％だった。また圧着被覆層中のＣｕと
Ｓｎの割合は、８０ｗｔ％Ｃｕ−２０ｗｔ％Ｓｎであっ
た。

【００４６】次に、金属被覆砥粒をプレス成形したう
え、６００℃の窒素雰囲気下で３０分焼結し、外径２０
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、砥粒層の厚さ３ｍｍ、内径５
０．８ｍｍのストレート型砥石を作製した。得られた金
属結合相中の酸素含有率を酸素・窒素・水素分析装置で
測定したところ、０．８ｗｔ％であった。

【００４７】（比較例３）一方、実験例３と同じダイヤ
モンド砥粒および金属粉末を、実験例３と同じ体積率に
なるように調合し、混合機で均一に混合したうえ、後は
全く同一の条件で同一形状のストレート型砥石を作製し
た。得られた金属結合相中の酸素含有率を酸素・窒素・
水素分析装置で測定したところ、０．２ｗｔ％であっ
た。

【００４８】（研削試験）上記実験例３および比較例３
の各ストレート型砥石を用いて、下記条件で研削試験を
行ない、研削開始からの研削抵抗の変化を記録した。結
果を表３に示す。使用機械：円筒研削盤ホイール周速：１５００ｍ／ｍｉｎテーブル送り：１０ｍ／ｍｉｎ切り込み：５０μｍ研削液：ソリュブル５０倍液被削材：９８％アルミナ被削材回転数：３０ｒｐｍ

【００４９】

【表３】

【００５０】表３に示すように、比較例３では研削開始
直後から漸次研削抵抗が上昇していき、やがて研削不能
に陥ったのに対し、実験例３では最後まで研削抵抗が殆
ど変化しなかった。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るメタ
ルボンド砥石によれば、金属結合相が２０〜９５ｗｔ％
のＣｕ、５〜５０ｗｔ％のＳｎ、および０．５〜３ｗｔ
％の酸素を含有する焼結合金で形成されているため、金
属結合相の被削材に対する濡れ性および反応性が低い。
これにより、研削中に被削材が砥石研削面に焼き付いた
り固着することが防止できる。

【００５２】また、本発明に係るメタルボンド砥石の製
造方法によれば、圧着被覆工程において、機械的な摩擦
圧接作用によりめっき砥粒上に各金属の混合粉末を圧着
させながら混合粉末に酸素を含有させるので、酸素含有
量が内部までほぼ均一な圧着被覆層を形成することがで
きる。このような圧着被覆層を有する金属被覆砥粒を成
形・焼結することにより、全域に亙って酸素含有量がほ
ぼ一様な金属結合相が形成できるから、研削により金属
結合相が漸次磨耗していく場合にも、被削材に対する金
属結合相の濡れ性および反応性は常に低く保たれ、長時
間に亙って安定した焼き付き防止効果が得られる。

【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を示
す断面拡大図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す断面拡大図である。

【図３】本発明に係るメタルボンド砥石の製造方法の一
実施例の説明図である。

【図４】同実施例の圧着被覆工程で使用する加圧転動装
置を示す概略図である。

【図５】実験例１のメタルボンド砥石の研削試験後の研
削面の拡大写真である。

【図６】比較例１のメタルボンド砥石の研削試験後の研
削面の拡大写真である。

【符号の説明】

１メタルボンド砥粒層２超砥粒３金属めっき層４金属結合相４Ａ球殻状部分５境界面６独立気孔１０めっき砥粒１１圧着被覆層１２金属被覆砥粒２０ドラム２３加圧板２４掻き取りアーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属結合相中に超砥粒を分散してなるメタ
ルボンド砥粒層を備えたメタルボンド砥石であって、前記金属結合相は、２０〜９５ｗｔ％のＣｕ、５〜５０
ｗｔ％のＳｎ、および０．５〜３ｗｔ％の酸素を含有す
る焼結合金で形成されていることを特徴とするメタルボ
ンド砥石。
【請求項２】前記金属結合相は、さらにＦｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ａｇから選択される１種または２種以上
の金属を含有することを特徴とする請求項１記載のメタ
ルボンド砥石。
【請求項３】前記超砥粒は前記金属結合相中で互いにほ
ぼ均等な間隔を空けて３次元的に分散配置されるととも
に、前記金属結合相は、個々の超砥粒の外周をそれぞれ
球殻状に包囲するほぼ一定径の球殻状部分を有し、隣接
しあう球殻状部分が互いの接触面で連続して前記金属結
合相が構成されていることを特徴とする請求項１または
２記載のメタルボンド砥石。
【請求項４】前記球殻状部分相互の境界には独立気孔が
形成され、これにより前記メタルボンド砥粒層の気孔率
が５〜３０ｖｏｌ％とされていることを特徴とする請求
項３記載のメタルボンド砥石。
【請求項５】前記球殻状部分の平均外径は、前記超砥粒
の平均粒径の１．２〜４倍とされていることを特徴とす
る請求項３または４記載のメタルボンド砥石。
【請求項６】超砥粒の表面に無電解めっき法により金属
めっき層を形成してめっき砥粒を作製するめっき工程
と、前記めっき砥粒を、これらめっき砥粒よりいずれも平均
粒径が小さいＣｕ粉末およびＳｎ粉末を主原料とする混
合粉末と混合し、酸素存在下において加圧転動運動を加
え、機械的な摩擦圧接作用によって前記金属めっき層上
に前記各金属の混合粉末を圧着させることにより、前記
めっき砥粒の外周に圧着被覆層を形成して金属被覆砥粒
を作製し、しかもその過程で前記混合粉末に酸素を含有
させる圧着被覆工程と、前記金属被覆砥粒を圧粉成形および焼結、あるいはホッ
トプレスすることにより前記圧着被覆層を結合させ、２
０〜９５ｗｔ％のＣｕ、５〜５０ｗｔ％のＳｎ、および
０．５〜３ｗｔ％の酸素を含有する焼結合金とし、これ
によりメタルボンド砥粒層を形成する成形工程とを具備
することを特徴とするメタルボンド砥石の製造方法。