JPH10277951A

JPH10277951A - 超砥粒セラミックスボンド砥石の製造方法

Info

Publication number: JPH10277951A
Application number: JP8052897A
Authority: JP
Inventors: Junji Hoshi; 純二星
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】密度ムラが少なく、かつ砥粒分布の均一性に優
れ、少ない摩耗量で優れた研削カを有する超砥粒セラミ
ックスボンド砥石をコスト的に安価に提供できる製造方
法を提供する。【解決手段】超砥粒とセラミックス粉末を含むスラリ−
を調整し、このスラリ−を、例えばドクタ−ブレ−ド法
等により板状に成形し、得られた板状成形体を所定の形
状に加工した後、この加工板状成形体の複数枚を積層し
て焼成する。スラリ−には、必要に応じて水溶性樹脂結
合材、界面活性剤、更に可塑剤および／または発泡剤を
添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル合金ある
いはコバルト合金などの難削材、鋼材および超硬合金の
研削等の広範な研削に応用できる超砥粒セラミックスボ
ンド砥石の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ニッケル合金あるいはコバルト
合金などの難削材、鋼材および超硬合金、あるいはＦＲ
Ｐなどの各種成形品などといった被削物の研削に用いら
れるダイヤモンドやｃＢＮを、超砥粒として含むセラミ
ックス焼結体からなる超砥粒セラミックスボンド砥石の
製造方法としては、従来、次のような粉末成形方法があ
る。例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、外枠金
型８０１とその内方に収まる内枠金型８０２とこれらの
金型間の隙間に摺動可能に挿入される下パンチ８０４と
上パンチ８０３とで構成されるリング状の隙間にセラミ
ックス粉、超砥粒の混合粉末８１０を入れ、プレスして
リング状の成形体を得た後、これを焼結して図９に示す
様なリング状の砥石焼結体８１１を製造し、この砥石焼
結体８１１を、図１０（ａ）、（ｂ）に示す様な円盤状
の台金８１２の外周に接着し、超砥粒砥石８１３製品と
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来法の粉末成形では、乾式で混合するため、
超砥粒やセラミックス粉の混合ムラが生じ、また粉末成
形でば混合粉の充填時に密度ムラが生じてしまう。その
結果、研削の抵抗が高い上、摩耗量も大きく、研削性の
良好な特性を有する砥石の製造が困難であった。またコ
ールドプレス用の金型の消耗が大きく、製造コストの増
大につながっていた。本発明は、このような実状に鑑み
てなされ、密度ムラが少なく、かつ砥粒分布の均一性に
優れ、研削性の良好な超砥粒セラミックスボンド砥石を
コスト的に安価に提供できる製造方法を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、超砥粒セラミックスボンド砥石の製造方法は、超砥
粒とセラミックス粉末を含むスラリ−を調製し、このス
ラリ−を板状に成形し、この得られた板状成形体を所定
の形状に加工した後、この加工板状成形体の複数枚を積
層して、必要に応じて型に入れて焼成することを特徴と
する。型に入れて焼成する際に、加圧下で焼結する方法
を取ることも出来る。また、スラリ−を板状に成形する
方法としては、ドクタ−ブレ−ド法が好ましい。本発明
においては、上記スラリ−が、超砥粒とセラミックス粉
末の体積比が、（５：９５）〜（５０：５０）で、かつ
この混合粉を３０〜８０重量％、残部が有機バインダ−
からなり、該有機バインダ−が、水溶性樹脂結合剤を
０．５〜２０重量％、界面活性剤を０．０５〜５重量
％、残部が水からなることが望ましく、更に必要に応じ
て可塑剤を０．１〜１５重量％および／または発泡剤
０．０５〜ｌ０重量％含有することが望ましい。

【０００５】本発明の超砥粒セラミックスボンド砥石の
製造方法は、超砥粒と結合剤成分であるセラミックス粉
末を液状媒体等と共にスラリ−状に混合し、このスラリ
−を板状に成形後、所定の形状に加工し、この加工板状
成形体を積層し、焼結する。このように超砥粒、セラミ
ックス粉末を液状媒体中に懸濁分散させることで、超砥
粒等の凝集を防ぎ密度ムラを抑えることができ、さらに
スラリ−の混練を十分に行なうことにより、密度ムラや
厚みのバラツキを抑えることが可能である。特に超砥粒
分布のムラが低く抑えられることにより、得られる超砥
粒砥石の偏摩耗、チッピング等を小さく抑えることが可
能であり、均一な特性を得ることができる。この様な湿
式で成形体を得る方法では、直接厚手の砥石を製造する
ことが困難であり、そのため、本発明では、板状成形体
を所定の形状に加工し、この加工板状成形体を積層して
焼成することにより厚手の砥石を得る。この焼成の際に
は、所望の形状の製品を得るために、積層板を型に入れ
て焼成することが望ましい。また、積層板を一体化する
ために、加圧下で焼結する方法を取ることも出来る。ま
た、スラリ−を板状に成形するには、ドクタ−ブレ−ド
法が適しており、従来その粉末成型工程において使用し
ていた消耗頻度の高いコ−ルドプレス用金型を使用しな
いため、経済的にも有利である。湿式による超砥粒とセ
ラミックス粉末の分散を効果的に行い、スラリ−を成形
した後の形状維持のために、スラリ−の成分として、超
砥粒とセラミックス粉末の体積比が、（５：９５）〜
（５０：５０）で、かつこの混合粉を３０〜８０重量
％、残部が有機バインダ−からなり、該有機バインダ−
が、水溶性樹脂結合剤を０．５〜２０重量％、界面活性
剤を０．０５〜５重量％、残部が水からなることが望ま
しく、更に、乾燥後の成形体の加工性あるいは発泡性を
良好にするため、可塑剤を０．１〜１５童量％含有する
ことが好ましい。これらの水溶性樹脂結合剤等の有機バ
インダ−は、焼成により消失する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の超砥粒セラミックスボンド砥石
は、例えば砥石原料スラリ−調製工程、成形工程、乾燥
工程、プレス切断工程、形状加工工程、脱脂工程、焼結
工程、台金取付工程等により製造することができる。ま
ず、砥石原料スラリ−の調製は、例えぱ超砥粒、セラミ
ックス粉末、水溶性樹脂結合剤、界面活性剤、可塑剤、
水等を含有するスラリ−をスラリ−混合機等で調製す
る。超砥粒としては、例えばダイヤモンド粒、ｃＢＮ粒
などが用いられるが、これらに限定されるものではな
い。また、超砥粒径としても特に限定されるものではな
く、得ようとする超砥粒砥石の使用目的等に応じて、適
宜選択され、例えば自動車部品加工には、粒径５〜５０
μｍ程度のものが良く使用される。

【０００７】また、セラミックス粉末の種類としても、
超砥粒の融点以下で焼結可能なものであれば特には限定
はないが、主には、Ｎａ₂Ｏ−ＣａＯ一ＳｉＯ₂やＮａ₂
Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂などのガラス質が用いられる。こ
れら以外にも、例えば、Ａ１₂Ｏ₃、Ａ１₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＭｇＯ、ＺｒＯ₂−Ｙ₂Ｏ₃、
Ａｌ ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−ＣａＯ、ＴｉＯ₂−ＺｒＯ₂−ＣａＯ、
ＭｇＯ−Ｃｒ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ
Ｎ、サイアロン、ＢａＴｉＯ₃、ＢａＦｅＯ₃等が利用さ
れる。セラミックス粉末の粒径は、平均粒径が０．０５
〜１０μｍ、特に０．５〜３μｍの範囲が好ましい。平
均粒径が０．０５μｍ未満では、焼結体の高気孔率化が
困難となり易く、一方、平均粒径が１０μｍを越える
と、スラリ−中でのセラミックス粉末の分散性が低下
し、均一な焼結体が得られ難くなる。またセラミックス
粉末の超砥粒との配合量は、５０〜９５体積％、特に７
０〜８５体積％の範囲が望ましい。

【０００８】これらの超砥粒およびセラミックス粉末を
スラリ−状にするためには、有機バインダ−を用いる。
有機バインダ−には以下の成分を配合している。水溶性
樹脂結合剤は、スラリ−を乾操させたときに板状成形体
の形状を保持させる働きを有する。また、スラリ−の粘
度調整剤としても機能する。水溶性樹脂結合剤として
は、メチルセルロ−ス、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス、カルボキシメチ
ルセルロ−スアンモニウム、エチルセルロ−ス、ポリビ
ニルアルコ−ル等を例示することができる。有機バイン
ダ−中の水溶性樹脂結合剤の配合量は、０．５〜２０重
量％、特に２〜１０重量％の範囲が好ましい。０．５重
量％より配合量が少ないと、乾燥成形体の強度が弱く、
ハンドリングに差しつかえる場合があり、一方、２０重
量％より多いと、粘度が高くなりすぎて成形が困難にな
る場合がある。

【０００９】界面活性剤は、超砥粒、セラミックス粉の
液状媒体における分散安定性を向上させる作用、また発
泡剤を添加したときは発泡状態を安定化し、発泡剤のミ
セルを形成する作用がある。界面活性剤としては、アル
キルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸
塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエ−テル硫酸エ
ステル塩、アルカンスルホン酸塩等のアニオン系界面活
性剤、ポリエチレングリコ−ル誘導体、多価アルコ−ル
誘導体等の非イオン系界面活性剤等を例示することがで
きる。界面活性剤の配合量は、０．０５〜５重量％、特
に０．５〜３重量％の範囲が好ましい。０．０５重量％
より配合量が少ないと、超砥粒、セラミックス粉の分散
安定性を向上させることができず、またミセルの形成が
不安定となり微細な気泡を保つことが困難になる場合が
あり、一方、５重量％より多いとそれ以上の効果が見ら
れない場合がある。

【００１０】本発明に係る砥石原料スラリ−には、以上
の成分以外に、可塑剤を配合することができる。可塑剤
は、成形体に可塑性を付与するためのもので、乾燥した
成形体を巻き付け等の変形加工時のひび割れなどを防止
することができる。可塑剤としては、エチレングリコ−
ル、ポリエチレングリコ−ル、グリセリンなどの多価−
アルコ−ル、鰯油、菜種油、オリーブ油などの油脂、石
油エ−テル等のエ−テル類、フタル酸ジエチル、フタル
酸ジブチル、フタル酸ジエチルヘキシル、フタル酸ジオ
クチル、ソルビタンモノオレ−ト、ソルビタントリオレ
エ−ト、ソルビタンパルミテ−ト、ソルビタンステアレ
−トなどのエステル類等を例示することができる。可塑
剤の配合量は、０．１〜１５重量％、特に２〜１０重量
％の範囲が好ましい。配合量が０．１重量％より少ない
と、可塑作用が不十分になる場合があり、一方、１５重
量％より多いと、成形体の強度が不十分になる場合があ
る。

【００１１】スラリ−中には、用途に応じて多孔質超砥
粒砥石を得る場合、発泡剤を添加することができる。こ
のようにスラリ−中に発泡剤を添加しておき、例えば、
ドクタ−ブレ−ド法により板状に成形した後、当該発泡
剤を発泡させ、スラリ−中に気泡を形成すると、超砥粒
およびセラミックス粉末は、砥石原料スラリ−中で微細
な気泡を構成する薄い液体壁に集まるため、超砥粒およ
びセラミックス粉末が沈降して成形体内部で密度ムラが
生じることを防ぐことができる。そして、これを乾燥す
ると、水溶性樹脂結合剤（バインダ−）と共に気泡の形
状を維持しながら固化する。これを焼成すると、結合剤
が消失すると共に、セラミックス粉末同士が焼結し、気
泡形状を持った発泡状の三次元網状構造を有する超砥粒
砥石が得られる。超砥粒砥石をこのようにして多孔質構
造とすると、得られる超砥粒砥石と被研削物との間の研
削抵抗を低減することができ、また研削時に潤滑油等を
併用する場合、その潤滑油の保持性が良好となる。な
お、多孔質構造は、焼結時の圧力、温度条件等によって
も任意に制御できる。

【００１２】発泡剤は、ガスを発生して気泡を形成する
ことができればよく、一定の温度で分解してガスを発生
する化合物や、揮発性の有機溶剤などを選択することが
できる。揮発性の有機溶剤としては、例えぱ炭素数５〜
８の炭化水素系有機溶剤を挙げることができる。このよ
うな有機溶剤は常温で液体であり、揮発性で、スラリ−
中においては界面活性剤の作用でミセルを形成し、常温
又は加熱下で気化して微細な気泡を形成する。炭素数５
〜８の炭化水素系有機溶剤としては、例えぱぺンタン、
ネオペンタン、へキサン、イソヘキサン、イソヘプタ
ン、ベンゼン、オクタン、トルエン等を挙げることがで
きる。発泡剤の配合量は、０．０５〜１０重量％、特に
０．５〜５重量％の範囲が好ましい。０．０５重量％よ
り少ない配合量では、気泡の発生が不十分になり、気孔
率が高くならない場合があり、一方、１０重量％より配
合量を多くすると、ミセルが大径化し、これに伴い成形
体中に形成される気泡も大径化するため、得られる成形
体及び焼結体の強度が低下する場合がある。なお、発泡
剤を使用する代わりに、空気などの気体を激しく混合さ
せる方法によって、砥石原料スラリ−を調整することも
可能である。

【００１３】本発明に係る砥石原料スラリ−は、上記成
分を混合することによって得ることかできる。この場
合、混合順序に制限はないが、上記したような発泡剤を
使用する場合、混合中はできる限り発泡を制限するため
に、発泡剤は最後に混合することが好ましい。スラリー
の粘度は、２０℃で、５０００ｃｐｓ〜７００００ｃｐ
ｓの範囲、特に、２００００〜４００００ｃｐｓの範囲
が好ましい。５０００ｃｐｓより粘度が低いと、所定の
厚みの成形体が得られない場合があり、一方、７０００
０ｃｐｓより粘度が高いと、粘性が大きくなりすぎて成
形が困難になる場合がある。

【００１４】次に、このように調整したスラリーを板状
に成形する。成形方法には、特に制限はないが、ドクタ
−ブレ−ド法が適している．ドクタ−ブレ−ドの間隙、
すなわち板状成型体の厚みは０．１〜３ｍｍ程度が好ま
しい。ドクタ−ブレ−ドとしては、図１１に示すよう
な、二枚刃のブレ−ド１１０Ａ，１１０Ｂを用いること
ができる。この理由は、図１１に示すように２枚のブレ
−ド１１０Ａ，１１０Ｂを用いるとこれらのブレ−ドの
間隙から大きい空気泡Ｂが除かれ、２枚目のブレード１
１０Ｂの間隙から押し出されてくる板状成形体１Ａに大
きな泡が入らないこと、砥石原料スラリーＳの液面の高
低に拘わらず成形体の厚さを均一にできるからである。
この場合、１枚目の第１ブレ−ド１１０Ａの刃先の間隙
Ｇ１は、第２ブレ−ド１１０Ｂの刃先の間隙Ｇ２より大
きくすることが好ましい。また、第１ブレ−ド１１０Ａ
と第２ブレ−ド１１０Ｂの隙間Ｄは、例えぱ５〜２０ｍ
ｍ程度とすることが好ましい。

【００１５】必要に応じて発泡剤をスラリ−に添加等し
て発泡性スラリ−とした場合、板状成形体を乾燥させる
前に、発泡工程を設けることが好ましい。成形直後に乾
燥させると、成形体の表面が先に乾燥されて表皮が生じ
た状態になり、成形体内部の発泡や水分の蒸発が妨げら
れて、発泡が不均一になる場合がある。発泡の条件は、
発泡と同時に乾燥させると、成形体表面に亀裂が生じや
すいので、発泡中はできる限り乾燥を防止するため、高
湿度の雰囲気下で行うことが好ましい。具体的には、湿
度は６５％以上、好ましくは８０％以上である。湿度が
６５％より低いと、乾燥時に成形体表面に割れが入るお
それがある．発泡温度は１５〜６５℃、特に２８〜４０
℃の範囲が好ましい．発泡温度が１５℃より低いと、発
泡に例えぱ２時間以上かかる場合があり、６５℃を超え
ると成形体が発泡しすぎて成形体が崩壊する場合があ
る。発泡時間は、通常１０〜４５分の範囲である。

【００１６】次に、ドクタ−ブレ−ド法等で板状に成形
した成形体、又は発泡工程を終えた成形体を乾燥する。
乾燥は、自然乾燥、例えば数時間ないしは半日程度放置
することによって行うことができる。また、乾燥機を使
用して強制乾燥することも可能である。強制乾燥には、
温風乾燥などのような伝熱加熱方式、遠赤外線加熱方式
等が採用できる．乾燥（水分除去）速度の観点から、遠
赤外線の使用が最も好ましい。しかしながら、本発明に
おいて乾燥工程に使用される乾燥機としては、遠赤外線
乾燥機に限定されるものではなく、温風乾燥機を用いる
ことも可能であり、また遠赤外線乾燥機と温風乾燥機と
を併用したり、遠赤外線加熱と伝熱加熱の双方を利用し
た乾燥機を使用することもできる。この場合の乾燥の具
体的な条件は例えば遠赤外線を用い、ヒーター温度１２
０〜１８０℃、雰囲気温度４０〜８０℃乾燥時間２０〜
１２０分の条件を採用することができる。

【００１７】次に、得られた乾燥成形体を所定の形状に
加工する。例えば打抜きプレス、あるいはシェアリング
等により、所定の長さ毎に切断し、その後、用途に応じ
て直接所定の形状に加工される。この切断品を複数枚積
層した状態で、所定の形状に打抜き加工することもでき
る．打ち抜きの形状としては、例えぱ円板状、ドーナツ
状、短冊状、矩形状など用途に応じて適宜選択すること
ができる。

【００１８】そして、この様に所定の形状に加工された
加工板状成形体を積層する。積層の形態としては、例え
ぱ数枚〜数十枚の加工板状成形体を積層して、所望の厚
みの砥石を作製することが出来る。次の焼成工程で所望
の形状に一体化させた状態で仕上げるために、例えばカ
ーボングラファイト、セラミックス製等の熱的に安定
で、最終的に製品の砥石の形状のキャビティを有する型
の、そのキャビティ中に積層成形体を装填し、型中で焼
成を行うことが望ましい。

【００１９】また、例えば板状成形体のドクタ−ブレ−
ドのシ−ト側に接した面を、それぞれ表側にして２枚の
板状成形体を重ね合わせ、積層体の両面がシ−トと接し
ていた面とするような積層形態も可能である。これによ
り、厚み方向に組成が不均一になることから生じるそり
を互いに相殺させて積層体のそりを防止できる。この一
対の積層体を多数積層することも、もちろん有効であ
る。

【００２０】焼成工程は、２段階の工程とすることが好
ましい。第１段階は脱脂と呼ばれ、有機物（バインダ−
等）を揮散させる工程であり、第２段階は、セラミック
ス粉末を焼結させる工程である。これらの脱脂工程と焼
結工程は連続とすることができる。脱脂工程は、例えば
空気雰囲気下、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下、あ
るいは水素ガスなどの還元ガス雰囲気下、更に真空雰囲
気下で、例えば、４００〜５５０℃程度の温度で３０〜
１２０分の時間焼成することができる。

【００２１】また、焼結工程は、製造するセラミックス
の種類に応じて、アンモニア分解ガス雰囲気、水素ガス
のような還元性雰囲気下、真空中、窒素ガスなどの不活
性ガス雰囲気下、さらには空気中の雰囲気で、例えば、
６００〜１２００℃程度の温度で３０分〜１０時間焼成
することができる。この焼結工程は、加圧条件下、型に
装填した積層体に、例えば１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ
²の圧力を加えて行なうことができる。なお加圧しなが
ら焼結する場合に、得られる超砥粒砥石の多孔質構造を
維持する場合には、例えば熱間静水圧プレス（ＨｌＰ）
法が好適である。この焼結工程で積層体の厚みは、焼
結時の加圧条件や成形体の気孔率によっても変動する
が、一般に８０〜３０％に減少する。そのため、積層体
の厚さ、即ち積層枚数はこの減少率を考慮して決定す
る。

【００２２】得られる焼結体の気孔率は、特に制限され
ず、砥石の用途によって適宜選定することができる。例
えば、超砥粒砥石を多孔質構造とすると、得られる砥石
と被研削物との間の研削抵抗を低減することができ、ま
た特に潤滑油等を併用する場合、その潤滑油の保持性が
良好となり、潤滑および冷却効果を倍加する。この場合
は、気孔率が３０％以下、具体的には１０〜２５％程度
の気孔率が好ましい。また、カッタ−等の用途の場合、
気孔率はなるべく低い方が好ましく、具体的には、２％
より低くすることが好ましい。このような気孔率とする
には、スラリ−中の水溶性樹脂結合材の量を調節した
り、発泡剤を添加したり、焼結時の圧力や温度等の条件
により任意に調整することができ、スラリー中に発泡剤
を添加した場合であっても、例えば、焼結時に加圧する
ことよって、より空孔率の低い、ないしは緻密な構造の
ものとすることも可能である。

【００２３】このようにして得られた超砥粒を含むセラ
ミックス焼結体は、コンタリング研削、円筒研削等の各
種研削加工に用いることができる。そのような用途に応
じて、例えば必要に応じて精密な寸法に切削加工等した
後、台金にエポキシ樹脂等の接着剤を用いて、あるいは
ろう付け等により接合することで、製品とされる。

【００２４】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、本発明の範囲内で種々に改変することができ
る．例えば、乾燥成形体が脆い場合、乾燥成形体の取扱
を容易にするために、発泡乾燥成形体の焼成時に消失
し、焼結体の特性に影響を与えない樹脂膜、例えばウレ
タン塗膜上に砥石原料スラリ−をドクタ−ブレ−ド等で
板状に成形することができる。このような樹脂膜として
は、砥石原料スラリーの発泡、乾燥工程で収縮しないも
のであると共に、焼成時には完全に消失するものである
ことが好ましい。

【００２５】

【実施例】以下、具体的に本発明の実施例について説明
する。［実施例１］平均粒径が２．０μｍのＮａ₂Ｏ一ＣａＯ
−ＳｉＯ₂粉７５体積％、ＧＥ社製ＭＢＧ−II＃２００
／２３０粒度のダイヤモンド砥粒２５体積％の割合で混
合し、この混合粉１００ｇおよび下記の組成により製造
した有機バインダ−６０ｇを混練機を用いて混練した。有機バインダ−成分・メチルセルロ−ス３重量％・アルキルベンゼンスルホン酸塩０．５重量％・水残部上記のようにして得られた混練物をドクタ−ブレ−ド法
により薄板状に引伸ばした。得られた板の大きさは、概
ね１２０ｍｍ×２００ｍｍ×１．０ｍｍｔであった。こ
の板を乾燥し、グリ−ン成形体とし、このグリ−ン成形
体から外径φ１００ｍｍ、内径φ９４ｍｍのド−ナツ状
のグリ−ン成形体をハンドプレスにて打抜いた。この作
業を繰り返し、ドーナツ状のグリ−ン成形体６枚を作製
した。なお、グリーン成形体は、上記比率換算の温水で
戻すことにより、再度薄板に引き伸ばし可能である。そ
してこのグリ−ン成形体６枚の積層物（厚さ５．８ｍ
ｍ）を、図１に示す様なアルミナ製型枠に装填し、５５
０℃で３０分間、窒素雰囲気中で脱バインダー処理を行
なった。次いで、このままの状態で加圧（２００ｋｇ／
ｃｍ²）し、６８０℃で３時間、窒素雰囲気中で焼結
し、φ１００ｍｍ×φ９４ｍｍ×２．５ｍｍｔの砥石層
を製造した。最後にこの砥石層を、図２に示す台金にエ
ポキシ系接着剤で接着し１Ａ１型の本発明超砥粒セラミ
ックスボンド砥石１（以下、本発明砥石１と言う）を製
造した。

【００２６】（比較例１）平均粒径が２．０μｍのＮａ
₂Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂粉７５体積％、ＧＥ社製ＭＢＧ−
II＃２００／２３０粒度のダイヤモンド砥粒２５体積％
の割合で混合し、混合粉１００ｇをシェーカータイプの
混合器で３０分間混合した。次いで、この混合物２．４
ｇを金型に装填し、５ｔ／ｃｍ²の圧力でプレス成形
し、砥粒層のプレス成形体を作製した。このプレス成形
体を、図１に示すアルミナ製型枠に装填し、加圧（２０
０ｋｇ／ｃｍ²）し、６８０℃で３時間、窒素雰囲気中
で焼結し、φ１００ｍｍ×φ９４ｍｍ×２．５ｍｍｔの
砥石層を製造した。最後にこの砥石層を、図２に示す台
金にエポキシ系接着剤で接着し、１Ａ１型の比較超砥粒
セラミックスボンド砥石１（以下、比較砥石１と言う）
を製造した。

【００２７】（研削試験）上記本発明砥石１および比較
砥石１での切断試験を以下の条件により行なった。そし
て砥石の摩耗量と摩耗状態をカーボンを切断して比較し
た。切断試験結果を表１および図１に示す。図３（ａ）
は本発明砥石１の初回の切断時の状態を、図３（ｂ）は
本発明砥石１の最後（１００本目）の切断時の状態を、
図３（ｃ）は比較砥石１の初回の切断時の状態を、図３
（ｄ）は比較砥石の最後（１００本目）の切断時の状態
をそれぞれ示すものである。砥石：φ１００ｍｍ×φ４０ｍｍ×２．５ｍｍｔ試験機：不二越スライサ− 周速度：１５００ｍ／分送り速度：１０ｍｍ／分切断量：１００本（１００１ｉｎｅｓ）切り込み：２ｍｍピッチ送リ：１０ｍｍ切削液：ソリュブル加工物：超硬合金、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍｔ

【００２８】

【表１】

【００２９】表１の結果により、本発明砥石ｌは、比較
砥石１の約半分の摩耗量であり、摩耗が少ないことが認
められる。また、図３の結果から、砥石先端摩耗も、本
発明砥石１の方が小さいことが認められる。

【００３０】［実施例２］平均粒径が３．０μｍのＮａ
₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂粉６０体積％、ＤＥＢＥＥＲＳ
社製ＡＢＮ６００、２０／３０μｍｃＢＮ砥粒を４０体
積％の割合で混合し、この混合粉１２ｇおよび下記の組
成により製造した有機バインダー１５ｇを混練機を用い
て混練した。有機バインダ−成分・メチルセルロ−ズ５重量％・アルキルベンゼンスルホン酸塩０．５重量％・グリセリン０．５童量％・水残部上記のようにして得られた混練物をドクタ−ブレ−ド法
により薄板状に引伸ばした。得られた板の大きさは、概
ね１２０ｍｍ×２００ｍｍ×０．５ｍｍｔであった。こ
の板を乾燥し、グリ−ン成形体とし、このグリ−ン成形
体を５ｍｍ幅×６０ｍｍ長さの短冊状の成形体にシ−ト
カッタ−にて切断した。そしてこのグリ−ン成形体１０
枚を、図４に示すアルミナ製の型に充填し、５５０℃で
３０分間、窒素雰囲気中で脱バインダ−処理を行なっ
た。次いで、このままの状態で加圧（２００ｋｇ／ｃｍ
²）し、９００℃で２時間、窒素雰囲気中で焼結し、図
５に示す様な３ｍｍ×５ｍｍ×６０ｍｍの角棒状の本発
明超砥粒セラミックスボンド砥石２（以下、本発明砥石
２と言う）を作製した。

【００３１】（比較例２）平均粒径が３．０μｍのＮａ
₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂粉６０体積％、ＤＥＢＥＥＲＳ
社製ＡＢＮ６００、２０／３０μｍｃＢＮ砥粒を４０体
積％の割合で配合し、シェ−カ−タイプの混合機で３０
分混合した。次いで、この混合物２．７ｇを金型に装填
し、５ｔ／ｃｍ²の圧力でプレス成形し、砥粒のプレス
成形体を製作した。このプレス成形体を、図４に示す様
なアルミナ製の型に装填し、加圧（２００ｋｇ／ｃ
ｍ²）し、９００℃で２時間、窒素雰囲気中で焼結し
て、図５に示す様な３ｍｍ×５ｍｍ×６０ｍｍの角棒状
の比較超砥粒セラミックスボンド砥石２（以下、比較砥
石２と言う）を製造した。

【００３２】（研削試験）本発明砥石２と比較砥石２に
より、ホ−ニング研削試験を以下に示す条件で行った。
評価は、加工数に対する加工時間と加工後の面粗さで行
った。内周の取り代を直径で５０μｍとし、これを１加
工数として、１００加工数まで加工したときの加工時間
の変化および１００加工数後の工作物の面粗さを調べ
た。その結果を表２に示した。砥石：６０Ｌ×５Ｗ×３×（４本／セット）試験機：富士ホーニング社製ＮＤ−２２５Ｓ周速度：８０ｍ／分往復速度：１５ｍ／分ホーン圧：５ｋｇ／ｃｍ² 取り代：５０μｍ（直径）研削液：ユシロ化学、ＳＦ４５Ｆ加工物：ＦＣ２５０、φ１００ｍｍ×φ５０ｍｍ×１００ｍｍＬ

【００３３】

【表２】

【００３４】表２の結果より、本発明砥石２は、切れ刃
分布が均一で、研削力に優れ、比較砥石２に較べ、１０
０の加工数に対する加工時間は約２／３と優れ、また面
粗さも約半分であった。

【００３５】［実施例３］平均粒径が１．５μｍのＰｂ
Ｏ一Ｋ₂Ｏ−ＳｉＯ₂粉を６５体積％、ＧＥ社製ボラゾン
タイプＩ＃２７０／３２５粒度のｃＢＮ砥粒を３５体積
％の割含で混合し、この混合粉１５．５ｇおよぴ下記の
組成により製造した有機バインダー２５ｇを混練機を用
いて混練した。有機バインダー成分・メチルセルロ−ス３重量％・アリキル硫酸エステル塩０．５重量％・ペンタン１．０重量％・水残部上記のようにして得られた混練物をドクタ−ブレ−ド法
により薄板状に引伸ばし、前記した発泡工程を経て発泡
成形板状体を得た。得られた板の大きさは、概ね１２０
ｍｍ×２００ｍｍ×３．０ｍｍｔであった。この板を乾
燥し、グリ−ン成形体とし、このグリ−ン成形体から外
径φ１２０ｍｍ、内径φ１００ｍｍの円板状のグリ−ン
成形体をハンドプレスにて打ち抜いた。そしてこのグリ
−ン成形体３枚の積層物を、図６に示す様なアルミナ製
型枠に装填し、４００℃で３０分間、窒素雰囲気中で脱
バインダー処理を行なった。次いで、このままの状態
で、６００℃で１時間、窒素雰囲気中で焼成し、φ１２
０ｍｍ×φ１００ｍｍ×５ｍｍｔの円板状の砥石を製造
した。体積から、気孔率は３０％であった。これを図７
に示す合金にエポキシ系の接着剤で接着し、６Ａ２型の
本発明超砥粒セラミックスボンド砥石３（以下、本発明
砥石３と言う）を作製した。

【００３６】（比較例３）平均粒径が１．５μｍのＰｂ
Ｏ一Ｋ₂Ｏ−ＳｉＯ₂粉を６５体積％、ＧＥ社製ボラゾン
タイプＩ＃２７０／３２５ｃＢＮ砥粒３５体積％の割合
で配合し、シェ−カ−タイプの混合機で３０分混合し
た。この混合粉５２ｇを金型に装填し、０．５ｔ／ｃｍ
²の圧力で成形し、砥粒層のプレス成形体を作製した。
このプレス成形体を、図６に示す様なアルミナ製型枠に
装填し、６００℃で１時間、窒素雰囲気中で焼結して、
φ１２０ｍｍ×φ１０ｍｍ×５ｍｍｔの円板状砥石を製
造した。これを図７に示す台金にエポキシ系接着剤で接
着し、６Ａ２型の比較超砥粒セラミックスボンド砥石３
（以下、比較砥石３と言う）を作製した。

【００３７】（研削試験）本発明砥石３と比較砥石３に
よる研削試験を以下に示す条件にて行った。評価は、加
工物を１００ｃｃ研削加工し、このときの研削抵抗と研
削比の２点で行った。その結果を表３に示す。砥石：φ１２０×φ１００×５ｔ試験機：市川製作所立軸平面研削盤周速度：１０００ｍ／分切込み：２０μｍテーブル速度：１５ｒｐｍ研削量：１００ｃｃ切削液：ソリュブル加工物：ハステロイＣ２２、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍｔ

【００３８】

【表３】

【００３９】表３の結果より、本発明砥石３は、比較砥
石３と較ベ、研削抵抗が小さく、研削比は非常に優れて
いることが認められる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の超砥粒セラミックスボンド砥石
の製造方法によれば、密度ムラが少なく、かつ砥粒分布
の均一性に優れ、優れた研削力を有する超砥粒砥石をコ
スト的に安価に提供することが認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で用いたアルミナ型を示すもので、
（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は水平断面図である。

【図２】ＪIＳ１Ａ１型の砥石を示すもので、（Ａ）
は垂直断面図、（Ｂ）は平面図である。

【図３】本発明の実施例において行なった切断試験の
結果を示す図面であり、（a）は実施例砥石の初回の切
断時の状態を、（ｂ）は実施例砥石の最後の切断時（１
００本目）の状態を、（ｃ）は比較砥石の初回の切断時
の状態を、（ｄ）は比較砥石の最後（１００本目）の切
断時の状態をそれぞれ示す。

【図４】実施例２で用いたアルミナ型を示すもので、
（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は水平断面図である。

【図５】図４の型で焼結された棒状の砥石の一例を示
す図である。

【図６】実施例３で用いたアルミナ型を示すもので、
（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は水平断面図である。

【図７】ＪIＳ６Ａ２型の砥石を示すもので、（Ａ）
は垂直断面図、（Ｂ）は平面図である。

【図８】従来の砥粒を含む粉末をプレスするコ−ルド
プレス金型を示すもので、（a）は垂直断面図、（ｂ）
は水平断面図である。

【図９】リング状に成形した砥石焼結体を示す平面図
である。

【図１０】製品としての超砥粒砥石を示すもので、
（a）は平面図、（ｂ）は垂直断面図である。

【図１１】２枚刃のドクタ−ブレ−ド法を示す要部断面
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超砥粒とセラミックス粉末を含むスラリ−
を調整し、このスラリ−を板状に成形し、この得られた
板状成形体を所定の形状に加工した後、この加工板状成
形体の複数枚を積層して焼成することを特徴とする超砥
粒セラミックスボンド砥石の製造方法。
【請求項２】上記加工板状成形体の複数枚を型に入れて
焼成する請求項１記載の超砥粒セラミックスボンド砥石
の製造方法。
【請求項３】上記焼成を加圧下で行う請求項２記載の超
砥粒セラミックスボンド砥石の製造方法。
【請求項４】上記スラリ−を、ドクタ−ブレ−ド法によ
り板状に成形する請求項１乃至３のいずれかに記載の超
砥粒セラミックスボンド砥石の製造方法。
【請求項５】上記スラリ−が、超砥粒とセラミックス粉
末の体積比が、（５：９５）〜（５０：５０）で、かつ
この混合粉を３０〜８０重量％、残部が有機バインダ−
からなり、該有機バインダ−が、水溶性樹脂結合剤を
０．５〜２０重量％、界面活性剤を０．０５〜５重量
％、残部が水からなる請求項ｌ乃至４のいずれかに記載
の超砥粒セラミックスボンド砥石の製造方法。
【請求項６】上記有機バインダ−が、更に可塑剤を０．
１〜１５重量％および／または発泡剤０．０５〜１０重
量％含有する請求項５記載の超砥粒セラミックスボンド
砥石の製造方法。