JPS6021942B2 - メタルボンドダイヤモンド焼結体およびその製造方法 - Google Patents

メタルボンドダイヤモンド焼結体およびその製造方法

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JPS6021942B2
JPS6021942B2 JP53077787A JP7778778A JPS6021942B2 JP S6021942 B2 JPS6021942 B2 JP S6021942B2 JP 53077787 A JP53077787 A JP 53077787A JP 7778778 A JP7778778 A JP 7778778A JP S6021942 B2 JPS6021942 B2 JP S6021942B2
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泉 早川
精三 北谷
章 江村
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    • 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
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は面積研削に特に好適なるメタルボンドダイヤモ
ンド暁結体およびその製造方法に関する。
従来、上述の如き用途に使用されるメタルボンドダイヤ
モンド暁結体としては、銅−スズ系のものが主として使
用されていた。
このような銅−スズ系のメタルボンドダイヤモンド競給
体では寿命が劣るのみならず、ダイヤモンドの保持力が
劣ることから研摩中にダイヤモンドの脱落により被研削
面に深い傷を生じやすい欠点があるものであった。また
ニッケル系のメタルボンドも考えられるが、ニッケルの
融点が高いため、屍結体を得るには一般に100ぴC以
上の温度で焼結しないと充分なる焼絹性が得られず、従
って急速なダイヤモンドの黒鉛化を来すおそれがあった
しかして本発明者らはこのようなニッケル基ダイヤモン
ド競緒体における欠点を解消するため、ニッケル粉末の
粒度を比較的細粒とすることにより、ダイヤモンドの黒
鉛化の生じない低温競結を可能にし、ダイヤモンドの保
持力が優れるとともに研削性の寿命が特に優れた焼結体
を先に提案した(特願昭51−159153号)。しか
しながら、このニッケル基ダイヤモンド焼結体は。ング
ランでの研削で次第に目づまり現象が生じて研削力が低
下し、研削力が低下し、研削力の持続性に劣るものであ
った。本発明はニッケル基ダイヤモンド暁給体をさらに
改良するものであって、面糟研削等に要求される性能を
全て満足するメタルボンドダイヤモンド糠結体およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。本発明では、
ニッケル粉末もしくはコバルト粉末の1種または両者の
メタルベースにさらにこのベース粉末と金属間化合物を
形成する元素を含有させて焼結することにより、硬くし
かも脆い金属間化合物をベース中に分散析出させること
により面精研削に極めて良好な性能を付与せしめたもの
である。
本発明におけるベースとしてのニッケル粉末、コバルト
粉末はいずれも100メッシュ以下の粒度を有するもの
を使用する。
ニッケル粉末としてはカーボニールニッケル、還元ニッ
ケル、電解ニッケルが好ましく使用でき、またコバルト
粉末としては還元コバルト等が好ましく使用できる。こ
れらのニッケル粉末もしくはコバルト粉末またはそれら
を混合してベース粉末とする。ダイヤモンド粉末は1一
〜4叫のものを0.1〜1の重量%混合する。
このダイヤモンド粉末は単体でも、またその表面にニッ
ケル、コバルト、銅、スズ等を被覆したものでもよいが
、市販の無電解ニッケルめつきしたダイヤモンド粉末が
好ましい。このような被覆ダイヤモンド粉末を使用すれ
ば糠結体の強度がより向上する。また、ベース粉末と金
属間化合物を形成する元素としては、スズ、アンチモン
、亜鉛、リン、硫黄、マグネシウム、チタン、モリブデ
ン、セレン、ゲルマニウム、インジウム、テレル、バナ
ジウム、ニオブ、タンタル、ボロン等が挙げられる。
これらの元素の添加量は、添加によってベース粉末と形
成される金属間化合物が研削に寄与するに充分にしかも
均一に分散して析出するような量で添加することが必要
である。そのためには上記添加元素が比重の相違により
、スズ、アンチモン、亜鉛、セレン、ゲルマニウム等の
グループとリン、硫黄、マグネシウム等のグループに分
類されることから、前者のグループの元素は5〜4の重
量%添加することにより、そして後者のグループの元素
は0.2〜3重量%添加することにより適当な量の金属
間化合物が析出するようになる。なおこれら添加元素は
通常は1種とするが、2種以上を使用してもよい。これ
らベース粉末、ダイヤモンド粉末および金属間化合物形
成元素を混合し、これに必要に応じて成形時の潤滑剤、
列えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム等を少
量添化し、この混合体を所定のモールドにより加圧成形
して、好ましくは圧粉密度4〜6.5夕/ccの成形体
を得る。
次いでこの成形体を非酸化性雰囲気中、例えば真空、水
素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等の中で600〜95
0午○の温度で15分〜1時間暁結する。なお糠縞条件
がこれ以下であると充分な競給が行なわれず、またこれ
以上であるとダイヤモンドの黒鉛化が問題となる。得ら
れた糠綾体は必要に応じてサィジング寸法を矯正するよ
うにする。暁結に際して、ベース粉末の粒度が比較的細
く調整されているので、ダイヤモンド粉末が急速に黒鉛
化する温度、すなわち1000o○より低い、600〜
950oo程度の温度で十分なる焼結が行なわれること
になる。
またベース粉末と金属間化合物形成元素との金属間化合
物の形成温度はベースのみの場合のそれよりも低いこと
から、金属間化合物の形成によっても競結温度を下げる
ことにあずかることになる。そして金属間化合物形成元
素のうち、スズ、アンチモン、亜鉛、リン、硫黄は比較
的低融点を有するので本発明の如き低温暁給によっても
溶融拡散し、ベースと容易に金属間化合物を形成すると
ともに溶融拡散した跡が空孔となり、この空孔が研削時
の研削くずの排除を助長する。またこれら低融点元素の
添加量によっても空孔の量を調整することができる。従
って金属間化合物形成元素としてはこれら低融点を有す
る元素を用いることが好ましい。そしてこのうち特に好
ましいのはニッケル粉末をベース粉末とし、スズを金属
間化合物形成元素とすることである。それ以外の比較的
高い融点を有する元素でも上記の如く金属間化合物の形
成析出および競給温度の低下に寄与し、本発明の目的が
達成されることはもちろんである。このようにして得ら
れる金属間化合物は硬く、しかも脆いため、これらが析
出分散した競給体そのものも硬くなって耐摩耗性が増加
し、しかもダイヤモンドの保持力も一層向上する。
また研削に際しては、セルフドレツシィング効果により
、長期にわたり目詰りが防止されることになり、研削力
の持続性が向上する。以上から明らかなように、本発明
によれば粉末粒度の調整並びに金属間化合物の析出によ
り低温暁結が可能となり、ダイヤモンドの黒鉛化が完全
に防止され、また研削力、研削力の持続性、ダイヤモン
ド保持力、面精度の維持、研摩きずの防止、寿命等の面
積研削材に要求される性能をすべて満足するメタルボン
ドダイヤモンド競結体が得られる。
従ってこのような焼結体は眼鏡用、光学用レンズ、プリ
ズム、ICの基盤、時計用表面ガラス、大理石等の面精
研削に最的である。以下に実施例を示す。
実施例 1 平均粒子径3r〜4ムのカーボニールニッケル粉末に1
帆〜2叫の人工ダイヤモンド粉末を1重量%混合し、こ
れに−250メッシュのスズ粉末を0〜7の重量%まで
変化させて添加し、これら全体に潤滑剤として競結によ
り消失するステアリン酸亜鉛を0.5重量%添加混合し
、金型を用いて◇ioxH3のタブレット状に成形密度
6夕/cc程度に加圧成形した。
この成形体を日2とN2の混合ガス中で温度84000
で45分間競結して暁結体を得た。得られた競結体をモ
ース硬度6の光学レンズの精研削に適用したところ、第
1図、第2図、第3図、第4図の如き結果を得た。これ
らの結果から、ニッケルーダィャモンドにスズを添加し
ない場合には研削枚数が増加してゆくとしンズの研削量
が減少してゆく頚向にあるが、適量のスズを添加した本
発明に係る嫌結体にあっては研削量が低下せず、しかも
研削比(レンズの摩耗量/競緒体の摩耗塁の比)が著し
く増加する。
またスズを25%添加した競結体を従来の銅−スズ系の
暁緒体との累積研削量は第4図に示すように従釆品が研
削時間の経過とともに研削量が減少するのに対し、本発
明品ではほぼ直線的に推移した。実施例 2 平均粒子径3仏〜4〆のカーボニールニッケル粉末に1
岬〜2帆の人工ダイヤモンド粉末を1重量%添加し、こ
れに0.1重量%の硫黄および赤リンを0.5〜3重量
%まで変化させて添加し、これら全体に潤滑剤として競
結により消失するステアリン酸亜鉛を0.5重量%添加
混合し、実施例1と同様に形成し、糠結した。
得られた競緒体をモース硬度6の光学窮しンズの橋研削
に適用し、研削比を求めたところ第5図のような結果が
得られた。実施例 3 粒子径−250メッシュ以下の電解ニッケル粉末と平均
粒子蓬3r〜4仏の還元コバルト粉末の割合が3:7と
なるように調整した混合粉末に、15舷〜2&のダイヤ
モンド粉末を1重量%添加し、さらに赤リン0.5重量
%および硫黄0.$重量%添加し、所定の潤滑剤を加え
て実施例1と同様に成形、燐結した。
得られた暁結体をモース硬度6の光学用レンズの糟研削
に適用し、銅−スズ系の従来品と平均研削量および研削
比について比較した。その結果を下表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は実施例1における試験結果を示すも
のである。 ここで第1図はスズ量を異にする暁縞体の研削枚数とし
ンズ研削量との関係図を示すもので、実線はNi−0%
Sn基、一点鎖線はNi−20%Sn基、破線はNi−
30%Sn基の嫌緒体を示す。第2図はスズ添加量と研
削量下降率との関係図を示すものである。第3図はスズ
添加量と研削比との関係図を示すものであり、図中▲印
はCu−Sn基焼結体の結果を示す。第4図はNi−2
5%Snの本発明競給体とCu一Sn基鱗綾体(比較品
)との研削時間と累積研削量との関係図を示し、図中実
線は本発明品、一点鎖線は比較品を示す。第5図は実施
例2の試験結果を示すもので、Niーダイヤモンドー0
.1Sに添加するリン添加量と研削比との関係図を示す
ものである。発ー図 籍2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 100メツシユ以下のニツケル粉末またコバルト粉
    末の1種または両者のベース粉末に、1μ〜40μのダ
    イヤモンド粉末0.1〜10重量%およびベース粉末と
    金属間化合物を形成する元素を添加混合し、この混合体
    を加圧成形後、非酸化性雰囲気中で600〜950℃の
    温度で15分〜1時間焼結するメタルボンドダイヤモン
    ド焼結体の製造方法。 2 金属間化合物形成元素としてスズ、アンチモンまた
    は亜鉛の1種または2種以上を5〜40重量%添加する
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 金属間化合物形成元素としてリンおよび/または硫
    黄を0.2〜3重量%添加する特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 4 ベース粉末がニツケル粉末であり、金属間化合物形
    成元素がスズである特許請求の範囲第2項記載の方法。 5 100メツシユ以下のニツケル粉末またはコバルト
    粉末の1種または両者のベース粉末に、1μ〜40μの
    ニツケル、銅、コバルトまたはスズで被覆されたダイヤ
    モンド粉末0.1〜10重量%およびベース粉末と金属
    間化合物を形成する元素を添加混合し、この混合体を加
    圧成形後、非酸化性雰囲気中で600〜950℃の温度
    で15分〜1時間焼結するメタルボンドダイヤモンド焼
    結体の製造方法。6 ニツケルおよび/またはコバルト
    のベースと、このベースと金属間化合物を形成する元素
    の添加によつてベース中に分散析出した金属間化合物と
    、ダイヤモンド粉末とからなるメタルボンドダイヤモン
    ド焼結体。 7 ダイヤモンド粉末が1μ〜40μのものであつて、
    これを0.1〜10重量%含有する特許請求の範囲第6
    項記載のメタルボンドダイヤモンド焼結体。 8 金属間化合物がスズ、アンチモンまたは亜鉛を1種
    または2種以上5〜40重量%添加することで形成され
    たものである特許請求の範囲第6項記載または第7項記
    載のメタルボンドダイヤモンド焼結体。 9 金属間化合物がリンおよび/または硫黄を0.2〜
    3重量%添加することで形成されたものである特許請求
    の範囲第6項記載または第7項記載のメタルボンドダイ
    ヤモンド焼結体。
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