JPS60186375A - 研摩成形体およびその製造法 - Google Patents

研摩成形体およびその製造法

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JPS60186375A
JPS60186375A JP4198384A JP4198384A JPS60186375A JP S60186375 A JPS60186375 A JP S60186375A JP 4198384 A JP4198384 A JP 4198384A JP 4198384 A JP4198384 A JP 4198384A JP S60186375 A JPS60186375 A JP S60186375A
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abrasive
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tin
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JP4198384A
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Shinichi Horie
堀江 新一
Mitsuo Aoyanagi
青柳 光雄
Tomizo Toyoda
豊田 富蔵
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J3/06Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
    • B01J3/062Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies characterised by the composition of the materials to be processed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の対象)本発明は焼結による研摩成形体(以下焼
結研摩成形体という)、特に面精研削およびカッター刃
に好適なメタルボンド焼結研摩成形体およびその製造法
に関するものである。本発明において研摩とは研摩、研
削、切削を含む総称である。
(従来技術)従来上記の如き用途に使用されるメタルボ
ンド焼結研摩成形体、特にダイヤモンド、立方晶窒化ホ
ウ素を研削砥粒(以下これらを超研削砥粒という)とす
る焼結研摩成形体としでは、銅錫系ボンドのものが主体
である。この銅錫系ボンド焼結体では錫の含有率を増加
させると研削性は向上するが、材質としては硬く脆いも
のとなる。
それ故製造上は必ず圧粉成形工程を経さるを得ない。こ
の圧粉成形工程においては3〜5トン/dの成形荷重が
必要であるため、サイズの大きい焼結体を作成するには
限界がある。また、カッター刃として使用する場合には
、圧粉成形工程で薄い成形体を作成することが困難であ
シ、薄刃カッター用には不向きであった。
(発明の目的)本発明は上記従来技術における問題点を
解決する目的を以て靭性と展伸性を付与し、かつ必要な
強度を有するメタルボンド焼結研摩成形体およびその製
造法を提供することにある。
(発明の構成)本発明の第1は燐を含有する銅錫系金属
粉末と研削砥粒との焼結研摩成形体であシ、第2の発明
はこれに少量のニッケル粉末を添加、焼結したものであ
る。第3、第4の発明はこれらの望ましい製造法に関す
るものである。
第1の発明において燐を含有する銅錫系金属粉末として
は燐銅粉末と銅錫合金粉末との混合粉末を用いるのが最
も好ましい。その昇隣銅粉末と錫粉末との混合、燐を含
有する銅錫合金粉末なども使用可能である。燐銅粉末と
錫粉末との混合の場合は焼結の温度を錫の融点よシ少し
高くして第1段の焼結を行ない、30分程度保持後さら
に温度を上げ焼結の際かなりの程度銅錫系の合金化が進
むようにする。銅錫合金に燐を含有させたものは燐の含
有量(固溶)に限界があるので、本発明の範囲内におい
て比較的少ない燐の含有量の場合に可能である。
第2の発明は上記の発明(御所定量のニッケルを含有さ
せたものである。ニッケルを添加してニッケル錫系金属
間化合物を分散析出させることによシ、面精研削および
カッター刃に極めて良好な性能を付与せしめたものであ
る。
これら本発明において、ボンドとなる金属粉末は例えば
アトマイズ粉末等が用いられる。この金属中の錫含有率
としては5〜20重量%が使用に適する。5重量%以下
では硬さにおいて不足をきたし、研削、切削性能が低下
し、20重量係以上では圧延体の製造が困難となる。
また、ボンド金属に金属間化合物を形成するニッケル粉
末としては100メツシユ以下の粒度を有するものであ
れば使用できるが形成される金属間化合物が研削、切削
に充分寄与するためには均一に分散析出する必要がある
。そのためには粒度の細かいものが好ましく、カルボニ
ルニッケルが最適である。量としては0.2〜5重量%
で充分であシ、5重量%以上の添加はボンド材質を硬く
脆くし、圧延体の製造が困難となる。
銅錫系金属中の燐は焼結体中で燐青銅を形成し、ボンド
となる金属に、従って焼結体に靭性と展伸性を付与する
。燐含有量が少なすぎると、この特性が達成出来ないた
め、金属中に0.1重量%以上残存させることが必要で
ある。また、多すぎると焼結体の強度低下を招く。強度
の低下は錫含有量の調整によって幾分補填し得るが、燐
含有量は金属中で1.5重量%以下に抑えることが望ま
しい。
次に本発明の成形体に使用される研削砥粒について説明
する。砥粒は通常は超研削砥粒が適し、望ましくは研削
面または切断面を均一に仕上げるためこれに一般の研削
砥粒を混合したものである。
超研削砥粒としては1/4μ〜200μのダイヤモンド
および/または立方晶窒化ホウ素を0゜ 5− 3〜10重量%混合する。これら砥粒は単体でも、その
表面にニッケル、銅または錫等を被覆したものでもよく
、被覆砥粒を用いた方がボンドメタルとの濡れ性が良く
、多量の砥粒を混合し得る。被覆砥粒を用いる場合には
、その被覆金属の量を予めボンド金属の組成よシ差し引
いておき、最終的に全体の組成を合わせる必要がある。
一般の砥粒としては炭化珪素、炭化タングステン等の炭
化物系および/または酸化アルミニウム、酸化珪素等の
酸化物系が好ましく使用される。これら一般の研削砥粒
は超研削砥粒に比し軟かいため研削、切削にはあまシ寄
与しないが、固定砥粒特有の条痕を消す作用と焼結体の
目詰まシを防止するドレッシング作用を有している。こ
れら作用を充分達成させるためには、超研削砥粒及び一
般の研削砥粒の粒度と添加量を充分考慮する必要がある
。また被削材に対しても配慮する必要がある。
被削材が脆い場合には超研削砥粒の粒度と同じか又はこ
れより細かい一般の研削砥粒な175ないし同量程度、
軟かい場合には超研削砥粒の粒度と 6− 同じか又はこれよりも粗い一般の研削砥粒を同量ないし
2倍量程度添加すると良い。
本発明の焼結研摩成形体の製法は望ましくはボンド金属
の出発材料として燐銅粉末と銅錫合金粉末を使用する。
燐銅粉末の燐含有量は0.5〜12.0重量%のものが
適する。またこの場合の銅錫系合金としては錫含有量1
0〜23重量のものが適する。そしてニッケルを含有さ
せたい場合にこれらの材料にニッケル粉末を添加する。
これらの粉末は100メツシユ以下が望ましい。
これらの出発材料に研削砥粒を良く混合し、鋳型に入れ
509/aR程度の低荷重に加圧しながら焼結する。焼
結体は次に圧延する。この圧延が本発明方法の一つの特
徴である。これによって薄い大きな成形体も容易につく
ることができる。焼結は600℃〜800℃の温度で3
0分〜60分間行なえばよい。このときの雰囲気は真空
、不活性、還元性いずれも可能であるが、金属及び超研
削砥粒等の酸化を防止し、焼結性を向上させるためには
真空または還元性雰囲気が好ましい。圧延は常温で行な
うことが出来る。圧延は焼結体を均一に仕上げるために
は一方向圧延が好ましい。圧延によシ気孔率が減少する
が、これは一般研削砥粒の添加によって調整し得る。
圧延体は油分が付着し、かつ少々硬化したり、歪によシ
変形しているので600℃〜800℃の温度で30〜6
0分間程度焼鈍するとよい。また圧延体を加工する場合
には、この焼鈍前に行なうと良い。このようにして作成
された焼結体は面精研削においては熱硬化性接着剤やゴ
ム系接着剤で定盤に貼付けして、プリズム、時計用表面
ガラス、大理石、貴石、Siウニ八へ1各種セラミック
ス焼結体の研削に供することが出来、カッターにセット
し、貴石、大理石、御影石、各種単結晶、各種セラミッ
クス焼結体の切断に供することができる。
次に実施例を以て本発明を説明する。
実施例1゜ 100メツシユ以下のアトマイズ青銅粉末(錫含有率1
5重量%)と100メツシユ以下のアトマイズ燐銅粉末
(燐含有率8重量%)を重量部で5:2に配合した金属
粉末に無電解ニッケルメッキ(メッキ重量55%)を施
した10〜20μmのダイヤモンド粉末を0.5重量%
混合し、鋳型に入れ、水素ガス雰囲気中で650 ℃±
15℃、4.59/aAの条件下で45分間焼結させ、
縦17国、横14CII+、厚さ0.6mの焼結体を得
た。次にこの焼結体を常温で圧延ロール間を通し、厚さ
0.2Hの圧延体とした。この圧延体を水素雰囲気中で
650℃±15℃で30分間焼鈍し、次いでこれを打ち
抜き直径100110で6ケ所に中2.5MII、長さ
40++a+の切シ込みの入ったシートを得た。このシ
ートの燐含有率はo、74重量%であった。
このシートを平面の研摩皿に接着剤を用いて貼シ付けた
。この研削工具を用いて、荒ずシ研削の終了した表面粗
さRmax = 18μの平面の硝子を研削したところ
、次のような結果が得られた。
研摩機 : オスカー型硝子研摩機 硝子種 : BK−7,70χ70m  9− カンザシ荷重 : 50(M’/cII下皿回転数 :
 400rpm クーラント: エチレングリコール系 20倍液 5分間研削量 、 200μm 5分後表面粗さ: Rmax=2pm 研削比(−硝子研削量(μm)/シート摩耗量(μm)
 ’: 100 実施例2 実施例1の金属粉末に、平均粒子径3〜7μmのカルボ
ニルニッケル粉末を3重量%添加した外は実施例1と全
く同様にしてシートを得た。シートの燐含有率は0.6
4重量%であった。
実施例1と同様に硝子を研削したところ、次の結果を得
た。
5分間研削量 : 260μm 5分後表面粗さ: Rmax=2.2pm研削比 =9
3 実施例3 100メツシユ以下のアトマイズ青銅粉末(錫−1〇− 含有率20重量%)と100メツシユ以下のアトマイズ
燐銅粉末(燐含有率8重量%)を重量部で5:2に配合
したベース粉末に、平均粒子径3〜7μmのカルボニル
ニッケル粉末を2重量%添加した粉末に無電解ニッケル
(メッキ重量55%)を施した50〜lOOμmのダイ
ヤモンド粉末と同じ粒度の炭化珪素粉末(GC)を各0
.75重量%添加し、実施例1と同様にしてシートを得
た。
この金属中燐含有率は0.60%であった。
実施例1と同様に炭化珪素焼結体を研削したところ、次
の結果を得た。
5分間研削量 : 60μm 5分後表面粗さ: Rmax = 3 μm研削比 :
50 実施例4 実施例3と同様の金属粉末に平均粒子径3〜7μmのカ
ルボニルニッケル粉末を3重量%添加した粉末に、無電
解ニッケルメッキ(メッキ重量55%)を施した10〜
20μmの立方晶窒化ホウ素粉末を0.5重量%と、1
2〜25μmの酸化アルミニウム粉末(WA)を]、 
、 ON量%添加し、実施例1と同様にしてシートを得
た。このシートの燐含有率は0.35重量%であった。
実施例1と同様にSL単結晶を研削したところ、次の結
果を得た。但し、カンザシ荷重は709 / crR1
単結晶サイズは4インテグであった。
5分間研削量 :55/Jm 5分後表面粗さ: Rmax=1.6μm研削比 : 
250 実施例5 100メツシユ以下のアトマイズ青銅粉末(錫含有率2
0重量%)と100メツシユ以下のアトマイズ燐銅粉末
(燐含有率8重量%)を重量部で5:2に配合した混合
粉末に平均粒径3〜7μmのカルボニルニッケル粉末を
5重量%添加したものをベース粉とし、コンセントレー
ジョンC=50(C=100はグレード単位容積1c、
R当たり4゜4カッラド=o、889)の相当量のダイ
ヤモンド(メツシュサイズ#120/140)とこれと
同量の粒度#120の炭化珪素を添加し、実施例1と同
様に水素ガス雰囲気中で680℃±10℃、559/c
dの条件下で35分間焼結させ、縦17ON、横140
顛、厚さ0.6mlの焼結体を得た。
以下、圧延及び焼鈍は実施例1に示した同様の条件にて
行い、厚さ0.2顧のシートを得、つぎにこれを外径1
50顛、内径50.811の形状に加工した。
比較例として、上記のアトマイズ燐銅粉末の代シに同一
粒度のアトマイズ銅粉を用い、シートを製作した。但し
、この場合の焼結温度は850゜±10℃で35分間保
持した。このシートを比較例1とする。さらに市販のダ
イヤモンドレジングレード(ダイヤモンド粒度#120
、寸法は上記と同様)を比較例2として、下記の条件で
テストを行ったところ、表2に示した通シ、本発明品が
0 耘中朔のような硬脆材料の加工に秀れた性能を発揮する
ことが明らかとなった。
表1.切断試験条件 切断機 : 岡本工作製クリープフィード成型研削盤 13− 回転数 :3]80rl’)m テーブル速度: 20 III / min切込量 :
 1.3.5Nの3種 研削液 : 水溶性ケミカルタイプ(希釈60倍) 被削材 : 焼結SiC 切断方式 : ダウンカット 表2.切断試験結果 14− (注)″f′ッピング量は、万能投影器にて切断面を観
察し、チッピング量の大きいもの10点を測定した平均
値を示す。
特許出願人 昭和電工株式会社 15−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [11燐を含有する銅錫系金属粉末と研削砥粒との焼結
    による研摩成形体。 (2) 圧延体である特許請求の範囲第1項記載の焼結
    による研摩成形体。 (3) 燐を含有する銅錫系金属粉末とニッケル粉末と
    研削砥粒との焼結による研摩成形体。 (4) 圧延体である特許請求の範囲第3項記載の焼結
    による研摩成形体。 (5) 銅錫系合金粉末、燐銅粉末および研削砥粒とを
    混合、加熱焼結して得られた焼結体を圧延することを特
    徴とする焼結による研摩成形体の製造法。 (6)銅錫系合金粉末、燐銅粉末、ニッケル粉末および
    研削砥粒とを混合、加熱焼結して得られた焼結体を圧延
    することを特徴とする焼結による研摩成形体の製造法。 (7) 研削砥粒がダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ
    素を特徴とする特許請求の範囲第1項〜第6項記載の焼
    結による研摩成形体およびその製造法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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