JPS5839625B2

JPS5839625B2 - ビトリファイド砥石の製造法

Info

Publication number: JPS5839625B2
Application number: JP4322179A
Authority: JP
Inventors: 耕吉加藤; 則次河端; 吉弘田中
Original assignee: Noritake Diamond Industries Co Ltd
Current assignee: Noritake Diamond Industries Co Ltd
Priority date: 1979-04-10
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1983-08-31
Also published as: JPS55137885A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はビＩ−ＩＪソファド砥石の製造法に関し、詳し
くはホントプレラス法またはホットコイニング法による
ビトリファイド砥石の製造法に関する。

その目的は従来法より焼結時間を極端に短縮化し、例え
ばレンズ研磨砥石のような薄物や、複雑な形状の高強度
砥石のようなものでも安定して生産することのできる製
造法を提供せんとするにある。

ビトリファイド砥石は結合剤として長石、耐火粘土等の
磁器化質原料を用い、結合橋の硬度が高く衝撃力に対し
弱いが、砥粒との接着強度が高いから少量の結合剤、例
えば砥粒４５〜５５容％、結合剤５〜２０容％、残りの
２５〜５０容％が気孔部分の割合で、比較的高い結合度
の砥石をつくることができ、切れ味よく精密研削の目的
に適した砥石が得られる。

従来、これらビトリファイド砥石の製造法は、鋳込み方
式で金型に入れまたは、湿潤状態の砥粒と磁器質結合剤
よりなる粒状配合物を油圧プレス等の装置の金型に入れ
、室温で加圧成形し、脱型乾燥した後単独窯による周期
的焼成方法とトンネル窯による連続方式によって、予熱
−焼成→冷却の工程によって焼成しているために、焼成
時間が１８〜２４０時間、通常でも４〜６日の長時間を
かけて室温からゆっくり加熱する方式がとられており、
長時間の製造時間を必要としていた。

このように室温での加圧成型後焼結によって製造してい
た主な理由は、上記に述べたようにビトリファイド砥石
は構造的に５０容％前後の気孔を有しているため、製造
中熱伝導性も圧力の伝達も悪く、強度も低く、熱衝撃に
弱い構造の砥石であるので短時間のホットプレラスによ
る製造が困難であったためである。

従って単独窯またはトンネル窯を用いて冷間成型品で同
一の温度帯、所定の冷却スケジュール条件で焼結、冷却
して製造せざるを得ず、そのためには経済的な積載量で
一窯分をまとめて少ない種類を多量一度に焼結する必要
があり、ある量以上の受注量がないと、経済的な焼結は
不可能であった。

本発明者は上記のような従来ビトリファイド砥石の製造
法の欠点である焼結時間を短縮化し、しかも薄物や、複
雑な形状の強度の強い砥石をも安定して製造し得る方法
について研究し、ビトリファイド砥石の製造方式に、未
だ嘗て用いられなかったホットプレラス方式またはホッ
トコイニング方式を用いて短時間に成型、焼結し得るた
めの結合剤の量及び種類及び割合について種々実験を重
ねた結果従来の磁器質結合剤のみの組成とは異なる組成
で、その量も従来より多量用いることによってホットプ
レラスまたはホットコイニング方式に適合した結合剤を
得、本発明を完成するにいたった。

すなわち本発明は装てん坏土の配合割合を砥粒１０〜３
０容％、結合剤７０〜９０容％とし、該結合剤の配合割
合を磁器質結合剤１５〜６０容％、骨材用充填剤３０〜
７０容％、固体潤滑用充填剤Ｏ〜３０容％及び気孔形成
剤０〜２０容％で調合、混合し成形型内に充填後ホット
プレラスまたはホットコイニング法によって成型、焼結
することを特徴とするビｌ−ＩＪソファド砥石の製造法
を要旨とするものである。

先ず本発明に使用するホットプレラス法とホットコイニ
ング法の概略を説明する。

ホットプレラス法砥粒と本発明の組成を有する結合剤を混合攪拌し、ホッ
トプレラス用の成型型枠内に充填後、焼成炉にセットし
室温から短時間で６００〜８００℃前後まで昇温すると
共に５０〜３５０ｋｇ／−に連続加圧して、上記範囲の
一定の高温、高圧で５〜２０分間保持、焼結した後、冷
却を開始し、昇圧を開始した温度近くで除圧して冷却し
て焼結を完了し、所要時間は１〜４時間にて終える。

ホットコイニング法ホットプレラス法と同じ組成の結合剤を混合攪拌し、上
記と同様な成型型枠内に充填後、焼成炉にセットし、焼
結温度に達した後５０〜３００’に９／ｃｖｔになるよ
うに加圧しその後無圧にて冷却をして焼結を終了する。

所要時間は１〜４時間にて終える。

以下本発明を説明する。

本発明に使用する砥粒は溶融アルミナ質、炭化珪素質、
ジルコニア質等の従来砥粒砥石からダイヤモンド砥粒、
立方晶窒化硼素砥粒、炭化硼素砥粒等の超砥粒砥石等の
単一砥粒やそれらの複合砥粒等の、結合剤としてビｌ−
ＩＪソファド結合剤を用い得るすべての砥粒を用い得る
が、経済的な点から上記の超砥粒砥石に用いて特に有利
である。

本発明のビトリファイド砥石では、従来のビトリファイ
ド砥石（以下単に従来砥石と云う）の砥粒４５〜５５容
％（以下％は特に断りなき限り容％である）に比較して
砥粒の量は１０〜３０％にしなければならない。

その理由は従来のように結合剤を少くし、かつ多孔質組
織の不均一構造とすると、ホットプレラスによる熱の伝
導、圧力の伝達が均一に行なわれず均一な焼成が不可能
であるため結合剤を多量用いる必要があるためであり、
従って砥粒の量が必然的に少なくなる。

かつ、１０％では研削刃としての砥粒の性能が発揮でき
ず、３０％より多くなると１ケの砥粒にかかる負荷が少
くなり被削物に対する切り込みがかからなくなるのと、
先にも述べたとおり、本発明が超砥粒に特に用いられる
ため経済的にもこれ以上の量を用いることは好ましくな
いからである。

本発明の結合剤は従来砥石のような不均一な多孔組織を
とらないため結合剤を多量用いる必要あす、砥材の７以
上、すなわち６８％以上を必要としかつ上記の砥粒の量
からしても、上限は９０％となり、かつ気孔部分はでき
るだけ少く焼成後Ｏ〜２％に止めるようにする。

磁器質結合剤としては結合剤としての性質である軟化温
度３００’Ｃ〜ＳＯＯ℃の範囲のもので使用する砥粒及
び後述する他の充填剤との濡れ性及び接着強度が大きい
ものを用いる。

しかし、結合剤に磁器質結合剤のみを用いると結合剤は
昇温と共に溶融して流出するために砥石の成型が不可能
となるので流れ出ないように組織を保持するために骨材
用の充填剤が必要なことがわかった。

このような目的のための骨材用充填剤としては例えば無
機質としてＳｉ、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｆｅ５０．。

Ｎａ３ＡｌＦ６、ＡＡＦ３等、金属質としてＦｅ、
Ｎｉ、ＣＯ５ＣｒＣ０５Ｃｒ２．Ａｇ、Ｓ等が用いられ
、その意味においての骨材としての充填剤としては最低
３０％用いなければ骨材としての機能を発揮し得ず、し
かし骨材が７０％以上になると均一に充填されない。

このことはＰａｃｋｉｎｇｕｌｅの面からも云えるこ
とである。

なお、このような骨材用充填剤の量的関係から本来の磁
器質結合剤の量は、結合剤としての性質を発揮せしめる
ためには最低１５％は必要であり、骨材用充填剤の量が
多ければ磁器質結合剤の割合も増加させることが可能で
あるが、骨材用充填剤プラス砥粒量との関係において６
０％以上になると溶融して流れ出ることを制御し得なく
なる。

従って骨材用充填剤の３０〜７０％の範囲に対して本来
の磁器質結合剤の割合は１５〜６０％が使用範囲と云う
ことになる。

以上のように砥粒に対して結合剤として磁器質結合剤と
骨材用充填剤を上記の割合範囲で使用すれば、結合剤と
しての目的は一応達成できるが、結合剤の割合が砥粒よ
り多くなり、しかも結合剤が磁器質結合剤と骨材用充填
剤のみで構成されると砥石として使用した場合結合剤の
研削時の抵抗が強固に過ぎて砥石がその作動特性を円滑
に発揮し得なくなる傾向を生じるので、結合剤の中に上
記の２種の結合剤の他に固体潤滑剤用充填剤を混入した
方が結合剤として砥粒を保持して砥粒をして砥石として
の適度な切れ味を発揮せしめるに適した状態を保ち易く
なるので添加する方が好ましい。

この様な意味で結合剤に加える固体潤滑剤用充填剤とし
ては、例えばＭｏＳ２、ＷＳ２）Ｃｒ２０３
？ＣｅＯ２，黒鉛、六方黒鉛化六方晶窒化硼素鉛等の金
属硫化物、酸化物や黒鉛化合物等が好ましく用いられる
がこのような潤滑剤としての充填剤の添加量が３０％を
越えると結合剤の強度が弱くなり研削時の離界圧に耐え
られなくなるので最高限度は３０％までにした方がよい
。

最後に先にも述べたように、従来のビトリファイド砥石
は結合剤による研削抵抗をある程度少くしかつ切り屑の
排除機能をある程度持たすために２５〜５０％までの気
孔構造を存在せしめており、この気孔部分は研削抵抗の
減殺的役目、砥粒の自生発刃、切りくずの排除機能のた
めに必要である。

しかし冒頭にも述べたとおりホットプレラスでは焼結時
において結合部に気孔が生成することは熱の伝導、圧力
の伝達上好ましくないので焼結時には気孔を生成せしめ
ないようにするため焼結時にはせいぜい０〜２％までの
程度以上には生じないようにする。

しかし上記のようにビトリファイド砥石の円滑な機能の
発揮のためには砥粒の自生発刃、切りくずの排除機能を
発揮させるためには気孔があった方が好ましいので、本
発明の砥石の使用時に、水溶性研削液で溶出によって可
溶性部分を溶解せしめて気孔部を形成せしめる。

この意味で結合剤中に気孔形成剤としては例えばＮａ２
Ｐ２０７？Ｎａ、Ｃａ２、に等を添加した方が
砥石としての機能を発揮させる上から好ましい。

しかしその添加量はせいぜい２０％まででそれ以上の添
加は却って強度を減殺する方向に動くので好ましくない
。

以上のようにビトリファイド砥石をホットプレラス法ま
たはホットコイニング法によって製造するために熱及び
圧力を均一に伝達して均一な構造の砥石を構成するため
、砥粒材を１０〜３０％、結合剤を６８〜９０％、気孔
部分はせいぜい０〜２％までの構成を与える素材配合と
し、かつ該結合剤が溶融して流れ出ないための結合剤の
組成として磁器質結合剤が１５〜６０％、骨材用充填剤
が３０〜７０％とし、さらに結合剤自体には結合剤によ
る研削抵抗を減殺するため０〜８０％の固体潤滑剤用充
填剤を配合し、かつ砥石そのものの強度賦与と砥粒の自
生発刃、切りくずの排除機能を発揮させるため、砥石焼
結後に溶出によって気孔部を形成させるため気孔形成剤
を０〜２０％の範囲、配合すればさらに好ましくホット
プレラス法ないしはホットコイニング法によって短時間
に従来のビトリファイド砥石と殆んど変らない物理的性
質すなわち硬度、抗折力及び弾性率を有する結合剤が得
られ、従ってビｌ−ＩＪソファド砥石として理想的な性
質が得られることを確証した。

以下に上記の割合の結合剤配合で上記範囲条件下のホッ
トプレラス又はホットコイニング法を用い従来のビＩ−
ＩＪソファド砥石と同様な物理性が得られた結果を示す
。

実施例１砥粒としてダイヤモンド砥粒ＳＤ＋６０を１２．５％、
結合剤としてＢの配合物８７．５％を配合して、ホット
プレラス法によって４００ｋｇ／ｃｔｒｔ。

８００℃にて約１５分間焼結してダイヤモンドビトリフ
ァイド砥石を製造した。

従来法の砥粒ＧＣ＃４６５０．０％、結合剤１０．０
％、気孔部分４０．０％の構造を有する従来法のビＩ−
ＩＪソファド砥石を用いて電気絶縁物を研磨するのにＧ
Ｃ砥石１個あたり平均絶縁物５個の仕上げが普通であっ
たが、上記の本発明のダイヤモンドビトリファイド砥石
では１個あたり平均７５０個の研磨仕上げが可能となっ
た。

実施例２砥粒として立方晶窒化硼素砥粒ＣＢＮ＃１５００．１５
％結合剤としてＡ８の配合物８５％をホットコイニング
法にて最初は室温で短時間加圧しさらに最高温度９００
°Ｃ１最高圧４００ｋｇ／−にて２０分間加圧焼結して
立方晶窒化硼素ビトリファイド砥石を製造した。

従来法のＷＡ＃１０００４０％、結合剤１０％の気孔
部分５０％の構造を有する従来のビｌ−ＩＪソファド砥
石がダクタイル鋳鉄部品研磨において砥石１ヶ当りの出
来高５ケの仕上げに対し本発明の砥石は１０００ケの高
耐用度を示した。

Claims

【特許請求の範囲】

１装てん坏土の配合割合を砥粒１０〜３０容％結合剤
７０〜９０容％とし、該結合剤の配合割合を磁器質結合
剤１５〜６０容％、骨材用充填剤３０〜７０容％、固体
潤滑用充填剤０〜３０容％及び気孔形成剤Ｏ〜２０容％
で調合、混合して成形型内に充填後ホットプレラスまた
はホットコイニング法によって成型、焼結することを特
徴とするビトリファイド砥石の製造法。