JPH081521A - 新規な金属ボンドを用いて結合した砥粒加工工具とその製造法 - Google Patents

新規な金属ボンドを用いて結合した砥粒加工工具とその製造法

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JPH081521A
JPH081521A JP7141874A JP14187495A JPH081521A JP H081521 A JPH081521 A JP H081521A JP 7141874 A JP7141874 A JP 7141874A JP 14187495 A JP14187495 A JP 14187495A JP H081521 A JPH081521 A JP H081521A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非揮発性で低温で浸透することができ、安価
で硬い金属ボンドを使用した砥粒加工工具とその製造方
法を提供する。 【構成】 砥粒と硬質相粒子を含む砥粒加工工具であっ
て、砥粒と硬質相粒子が、近共融の銅−燐組成物を含む
金属ボンドで結合された砥粒加工工具である。好ましく
は、砥粒はダイヤモンドであり、硬質相粒子はタングス
テン、炭化タングステン、コバルト、鋼、ゾルゲルアル
ミナ、ステライト、及びこれらの組み合わせからなる群
より選択され、近共融の金属ボンドは約65〜94重量
%の銅と、約6〜35重量%の燐で構成される。得られ
た砥粒加工工具は、目直し用の工具に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非揮発性の低温の比較
的固い金属マトリックスを含む砥粒加工工具に関する。
また、本発明は、非揮発性の低温の固い金属マトリック
スを用いた研削砥石の改良された製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】研削砥
石の表面の再状態調整に、ダイヤモンドドレッサー又は
目直し砥石が使用される。一般に金属ボンドのダイヤモ
ンドドレッサーは、亜鉛含有合金、銅銀合金、又は純粋
な銅そのもので結合される。金属ボンドのダイヤモンド
ドレッサーの製造に使用される亜鉛含有合金はいくつか
の欠点を有する。亜鉛は浸透プロセスの際に過度に揮発
性であり、亜鉛の蒸発飛散に結びつく。このことは亜鉛
含有率を減らし、金属の液相線の温度を高くし、高い浸
透温度に結びつく。またこのことは、炉のライニングの
早期の劣化、高いエネルギーコストに結びつき、さらに
は亜鉛とその酸化物はEPAとOSHAからも有害であ
るとみなされているように潜在的な環境問題に結びつ
く。
【0003】製造業者は、純粋な銅の浸透剤を使用する
ことにより、又は銅銀合金を使用することにより、亜鉛
含有合金を使用することを回避している。しかしなが
ら、純粋な銅は同様に高い温度を必要とし(約1090
℃)、研磨剤として使用するダイヤモンドに損傷を与え
る恐れがあり、一方、銅銀合金は非常に高価で比較的軟
らかい。
【0004】本発明の目的は、比較的非揮発性であり、
比較的低温で浸透することができ、安価で比較的硬い金
属ボンドを使用した金属ボンドドレッサーの製造であ
る。本発明のもう1つの目的は、この金属ボンドを使用
した方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は、
砥粒と硬質相粒子を含む砥粒加工工具であって、砥粒と
硬質相粒子は、近共融(near-eutectic) の銅−燐組成物
を含む金属ボンドで一緒に結合される。さらに本発明は
金属コア、及び金属コアに結合した砥粒組成物を含む砥
粒加工工具を提供し、ここで砥粒組成物は、砥粒、硬質
相粒子、金属ボンドを含み、金属ボンドは近共融の銅−
燐組成物を含む。さらに、本発明は前記砥粒加工工具の
製造方法を提供する。
【0006】本発明は、砥粒と、結合された硬質相粒子
を含む砥粒加工工具であって、砥粒と硬質相粒子は、近
共融の銅−燐組成物を含む金属ボンドで一緒に結合され
る。さらに本発明は、金属コア、金属コアに結合した砥
粒組成物を含む砥粒加工工具を提供し、ここで砥粒組成
物は、砥粒、硬質相粒子、金属ボンドを含み、金属ボン
ドは近共融の銅−燐組成物を含む。さらに、本発明は前
記砥粒加工工具の製造方法を提供する。
【0007】作成する砥粒加工工具は、好ましくは、研
削砥石の自由切削状態を保全し、また研削砥石の形態に
切削するために使用する砥粒目直し用の砥石である。好
ましくは、この砥粒加工工具は、砥粒組成物を結合する
金属コアを有する。金属コアは、例えば好ましくは一体
の普通の炭素鋼又はステンレス鋼のような鋼材料から作
成することができ、あるいは浸透された粉末金属で形成
することができ、この場合の浸透剤として使用される金
属ボンドは砥粒組成物の金属ボンドと同じであり、粉末
金属は例えばタングステン、鉄、鋼、コバルト、又はこ
れらの組み合わせでよい。
【0008】金属コアに結合されることができる又はそ
のもので作成することができる砥粒組成物は、砥粒粒
子、硬質相粒子、及び金属ボンドを含む。使用すること
ができる砥粒粒子には、例えばダイヤモンド、立方晶窒
化ホウ素、亜酸化ホウ素、ゾルゲルアルミナ、融解アル
ミナ、炭化ケイ素、フリット、ガーネット、発泡アルミ
ナがある。使用される好ましい砥粒粒子は、例えばダイ
ヤモンド、立方晶窒化ホウ素、亜酸化ホウ素のようなそ
の物理的特性によって超耐磨耗と分類されている砥粒で
ある。使用される比較的好ましい砥粒粒子はダイヤモン
ドである。前記に挙げた1種以上の砥粒粒子を含む第2
の砥粒を使用することもできる。
【0009】使用可能な硬質相粒子には、例えばタング
ステン、炭化タングステン、コバルト、鋼、ゾルゲルア
ルミナ、ステライト、及びこれらの組み合わせがある。
硬質相粒子は、好ましくはダイヤモンドの砥粒の周りの
金属ボンドの中に含ませ、工具の耐磨耗性を調節する。
即ち、硬質相はボンドの浸蝕的な磨耗速度を遅くし、そ
れによって金属が砥粒を長期間支持することを可能にす
る。
【0010】砥粒組成物は金属ボンドを含む。使用され
る金属ボンドは、好ましくは約925℃未満、より好ま
しくは約875℃未満、最も好ましくは825℃未満の
温度で浸透することができる金属ボンドである。金属ボ
ンドはロックウェル硬度で50以上、より好ましくは6
0以上、最も好ましくは70以上の値を有する。銅とケ
イ素を基礎にした組成物を金属ボンドに使用することが
できるが、好ましい金属ボンドは銅と燐を基礎にした組
成物である。金属ボンド組成物は、狭い溶融温度範囲、
即ち液相線と固相線が互いに接近した特徴を有する近共
融であるべきである。そのような合金が溶融すると、充
填された砥粒と充填された硬質相粒子の中にその表示の
組成で流入する。このことは、広い溶融温度範囲の合金
は温度が上昇するにつれて分離しがちであることと対照
的である。低い溶融温度の部分は、固相線に達した直ぐ
後に流れ始めることができ、後に金属ボンドを残す。全
体的な結果として、生成物は物体の異なる部分で異なる
金属組成を有し、このことは不都合である。また、金属
ボンドの一部は溶解せず、除去しなければならない皮又
は殻を物体の上に残すことがある。また、共融組成物は
可能な最も低い溶融温度を有し、それによって加工コス
トを下げるといった長所を有する。
【0011】好ましくは、銅が金属ボンドの全重量の約
65〜約94重量%を構成し、燐が金属ボンドの全重量
の約6〜約35重量%を構成する。より好ましくは、銅
が金属ボンドの全重量の約65〜約73重量%を構成
し、燐が金属ボンドの全重量の約27〜約35重量%を
構成する。最も好ましくは、銅が金属ボンドの全重量の
約91〜約94重量%を構成し、燐が金属ボンドの全重
量の約6〜約9重量%を構成する。
【0012】砥粒加工工具は、当業者に公知の方法によ
って作成することができる。1つの方法は、砥粒と硬質
相粒子と少量の潤滑剤を混合する。次いでこの混合物
を、最終砥粒加工工具の形状のキャビティを有する型の
中にプレスする。次いで好ましくは近共融の銅燐合金の
秤量を、好ましくはスラグの形態で型の中の混合物の上
に配置する。還元条件下で型を加熱し、砥粒と硬質相の
混合物の中への金属ボンドの浸透を生じさせる。
【0013】砥粒加工工具のもう1つの作成方法は、接
着剤又は他の適当な物質を用いて、型の内面又はキャビ
ティに、最終砥粒加工工具の形状で砥粒を配置し配向さ
せる。次いで硬質相粒子に少量の潤滑剤を混合し、型の
中に圧入する。次いで好ましくは近共融の銅燐合金の秤
量を、好ましくはスラグの形態で型の中の混合物の上に
配置する。還元条件下で型を加熱し、砥粒と硬質相の混
合物の中への金属ボンドの浸透を生じさせる。この他の
態様や組み合わせが、本発明の技術的思想と範囲の中で
当業者には容易に実施できることは明らかであろう。
【0014】
【実施例】次に図面を詳しく説明する。図1と2は、研
削砥石の目直しに使用するロール目直し工具を示す。目
直し工具が、ロール目直し砥石10として好ましい態様に
設計されている。ロール目直し砥石10にコア20が提供さ
れ、コア20の中にボア30があり、コア20に砥粒組成物40
をくっつける。
【0015】個々のダイヤモンド砥粒粒子41は、ロール
目直し用の砥石10の周囲に位置し、好ましくは一定の間
隔を設け及び/又は配向させる。ダイヤモンド砥粒41
は、硬質相粒子を含む金属ボンド42によってコア20に結
合され支持される。金属ボンドは近共融の銅燐組成物が
好ましい。砥粒加工工具を作成するための好ましい方法
は、接着剤又は他の適当な物質を用いて型の内面又はキ
ャビティに、最終砥粒加工工具の形状でダイヤモンドを
配置し配向させる。硬質金属と第2砥粒及び潤滑用の数
%のワックスの混合物をダイヤモンドの周りに手動プレ
スする。スチールのコアを型のキャビティの中心に配置
し、次いでタングステン粉末を、コアとダイヤモンド/
硬質相の層の環状の空間の中に注ぎ入れる。次いで好ま
しくは近共融の銅燐合金である秤量した金属ボンドを、
好ましくはスラッグの形態で型の中の混合物と粉末の上
に配置する。型を還元条件下で加熱し、ダイヤモンド、
硬質相/第2砥粒混合物、及びタングステン粉末の中へ
の金属ボンドの浸透を生じさせる。
【0016】当業者には、本発明の技術的思想と発明の
範囲の中でいろいろな変更を容易に加えることができる
と理解すべきである。したがって、クレイムした発明の
範囲は、前記の説明に限定されるものではなく、本発明
に関係する当業者にとって均等と扱うべき全ての特徴を
包含するものと解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロール目直し用砥石の部分的に破断した側面図
である。
【図2】ロール目直し用砥石の部分的に破断した正面図
である。
【符号の説明】
10…ロール目直し用の砥石 20…コア 30…ボア 40…砥粒組成物 41…ダイヤモンド砥粒 42…金属ボンド

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 砥粒と硬質相粒子を含む砥粒加工工具で
    あって、砥粒と硬質相粒子が、近共融の銅−燐組成物を
    含む金属ボンドで結合された砥粒加工工具。
  2. 【請求項2】 砥粒がダイヤモンドである請求項1に記
    載の砥粒加工工具。
  3. 【請求項3】 硬質相粒子がタングステン、炭化タング
    ステン、コバルト、鋼、ゾルゲルアルミナ、ステライ
    ト、及びこれらの組み合わせからなる群より選択された
    請求項1に記載の砥粒加工工具。
  4. 【請求項4】 砥粒加工工具が金属結合の目直し用の工
    具である請求項1に記載の砥粒加工工具。
  5. 【請求項5】 近共融の銅−燐の組成が、約65〜約9
    4重量%の銅と、約6〜約35重量%の燐である請求項
    1に記載の砥粒加工工具。
  6. 【請求項6】 金属コアと、前記金属コアに結合された
    砥粒組成物を含む砥粒加工工具であって、砥粒組成物は
    砥粒、硬質相粒子、及び金属ボンドを含み、金属ボンド
    は近共融の銅−燐組成物を含む砥粒加工工具。
  7. 【請求項7】 砥粒がダイヤモンドである請求項6に記
    載の砥粒加工工具。
  8. 【請求項8】 硬質相粒子がタングステン、炭化タング
    ステン、コバルト、鋼、ゾルゲルアルミナ、ステライ
    ト、及びこれらの組み合わせからなる群より選択された
    請求項6に記載の砥粒加工工具。
  9. 【請求項9】 砥粒加工工具が金属結合の目直し用の工
    具である請求項6に記載の砥粒加工工具。
  10. 【請求項10】 近共融の銅−燐の組成が、約65〜約
    94重量%の銅と、約6〜約35重量%の燐である請求
    項6に記載の砥粒加工工具。
  11. 【請求項11】 金属コアが鋼である請求項6に記載の
    砥粒加工工具。
  12. 【請求項12】 金属結合の砥粒加工工具の製造方法で
    あって、型に砥粒と硬質相粒子を充填し、近共融の銅−
    燐の組成物を含む金属ボンドを、砥粒と硬質相粒子の両
    者に含浸する方法。
  13. 【請求項13】 砥粒がダイヤモンドである請求項12
    に記載の砥粒加工工具。
  14. 【請求項14】 硬質相粒子がタングステン、炭化タン
    グステン、コバルト、鋼、ゾルゲルアルミナ、ステライ
    ト、及びこれらの組み合わせからなる群より選択された
    請求項12に記載の方法。
  15. 【請求項15】 砥粒加工工具が金属ボンドの目直し用
    の工具である請求項12に記載の方法。
  16. 【請求項16】 近共融の銅−燐の組成が、約65〜約
    94重量%の銅と、約6〜約35重量%の燐である請求
    項12に記載の方法。
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