JPS6052594A - セラミックス粒子の突起を有する金属コ−ト方法 - Google Patents

セラミックス粒子の突起を有する金属コ−ト方法

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JPS6052594A
JPS6052594A JP16097783A JP16097783A JPS6052594A JP S6052594 A JPS6052594 A JP S6052594A JP 16097783 A JP16097783 A JP 16097783A JP 16097783 A JP16097783 A JP 16097783A JP S6052594 A JPS6052594 A JP S6052594A
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JP
Japan
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coating
coated
metal
particles
ceramic granules
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JP16097783A
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Kyoichi Senda
千田 恭一
Makoto Kasahara
笠原 真
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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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】 本発明はダイヤモンド、立方晶窒化はう素、アルミナ、
炭化けい素等のセラミックス粒子を表面に突起を有する
金属層によってコートする方法に関する。
一般に、ダイヤモンド、立方晶窒化はう素(以下CBN
 という)等のセラミックス粒子をレジンボンド砥石の
砥粒として使用する場合には、セラミックス粒子をその
まま用いず、粒子を金属によッテ:ff−)1.、これ
を砥2粒として用い、放熱およびレジンとの結合力をよ
くし、研削比を向上させており、種々な金属コート方法
、例えば表面に凹凸又は突起を有する金属コート方法な
どが発表されている。
例えばダイヤモンド粒子をNlコートする場合、第1層
として化学コートにより緻密な金属N1コート層、第2
層として化学コートにより粒状の突起を有するN4 金
属コート層、第3層として化学コートによる緻密なNd
 金属コート層を順次固着させる方法(特公昭52−2
7874)、或いはダイヤモンド°またはCBN粒子を
導電性付与のためSnC勇2 の塩酸酸性溶液によって
処理する条件化処理(感受性化処理)、表面を活性化す
るため塩化パラジウムの塩酸酸性溶液等で処理する活性
化処理つソいてN1 化学コート処理、または活性化処
理およびNl 化学コート処理或いはNi 化学コート
処理のいずれかの処理を2回以上繰返見して上記粒子表
面に細い突起を有するN1 金属コート層を形成する方
法(特公昭56−24714)等がある。
しかし、両者は、工程が複雑、かつ、高温反応である等
のため、コストが高い。又、得られたコート層の表面突
起も非常に小さいものであり、レジンボンド砥石として
高研削比を得るためには、今−歩不満がある。又工程が
不安定であり突起の状態にバラツキが大きい等の欠点が
あった。
本発明は上記の事情に鑑み、工程が単純かつ安価で、安
定して表面に多数の機誓状突iを有(する強固な金属コ
ートが得られる方法を提供することを目的とするもので
、その要旨は、セラミックス粒子を先ず化学コート法に
より、活性点の少ない平滑な面に金属コートし、次いで
電解法により金属コートするセラミックス粒子の突起を
有する金属コート方法にある。
以下本発明に係る金属コート方法を説明する。
本発明において使用するセラミックス粒子は、1〜30
0μの大きさのもので、そのまま金属コート処理に供し
てもよいが、公知の方法によってセラミックス粒子表面
に5nCJ3゜を均一に分散塗布する感受性化処理およ
び感受性化処理した粒子表面、にpd 金属を沈着ζせ
る活性化処理を前もって施しておくことが好ましい。
上記セラミックス粒子を先ずN1 化学コート処理によ
って、表面が平滑(鏡面状)で未コート部分のないNi
 層で被覆し、次いで電解によって上記Ni 層の表面
に金属を電着し、表面に突起のある砥粒とする。
上記化学コート処理は、次の手順によって打力われる。
すなわち、耐酸ナトリウム(CH3COONa・3H2
0、以下aという’):6〜80!v−/、、g好まし
くは、8〜201i’/沼、硫酸ニッケル(NiS04
−6H20、以下すという):4〜50y、’i好まし
くは5〜157/、#の濃度のコート液をセラミックス
粒子の表面@x扉2当り0.1〜2沼好ましくは0.5
〜1.51となるように準備し、所定量のセラミックス
粒子を投入混合し、これを90〜95℃に保持した後、
チオ尿素(以下Cという):0.1〜0.51ng/L
好筐しくは0.2〜0.4q/、#となるように添加し
、十分攪拌均一化する。上記Cを添加した後5分以内好
ましくは0.1〜0.5分後に次亜燐酸ナトリウム(以
下dという):2〜40 ’;l/11好1しくは8〜
6り/lとなる量Z小針の純水に溶解し、この水溶液を
上記コート液に一度に注入する。反応は2〜5分で終了
し、粒子は表面が鏡面状の未コート部分のないNi 層
によってコートされる。こl7)N i コートは、電
解コート時の活性点が極めて少ない。
上記Ni 化学コートは、その処理液の濃度、混合順序
、処理液針と粒子との割合、および操作条件を違えると
、Ni コート乞形成しないか、或いは、未コート部分
か多くなったり、表面のざらざらしたコートしか得られ
ない。
上記第1次化学Niコート層厚ぎは、0.2μm程度と
非常に薄いためこの1までは電導性が不安定であるので
、第2次化学コートにより、もつと厚いNi コート層
として、安定な電導性を示す様にする周知の方法により
、Ni コート層ケ15〜2 Qwt%とする。表面状
態は第1次化学Ni コート層の状態ケ受は継ぎ非常に
なめらかとなる。
例えば、a、b、a、dの濃度を上記範囲外とすると未
被覆部分の発生を避は得ない。また、a、・b、c、d
を所定の濃度範囲としても、a、b。
c、dを同時混合してこれにセラミックス粒子を投入し
たり、a、b、cを混合してセラミツゲス粒子を投入し
、しかる後、dを混合した場合には、Ni コートの反
応が行かわれない。また、a、b。
混合水溶液にセラミックス粒子を投入し、攪拌しなから
dを添加し、次いでCを添加した場合には、Ni コー
ト反応は行なわれるが表面が非常に粗面化したコートと
なる。
a、bの混合液が、粒子の衷面積1痛 当り0.1.e
以下では、未被覆部分が多くなり、1以上では表面のざ
らざらしたコート層しか得られない。
次いで、上記Ni コートされたセラミックス粒子を電
解槽に入れ、電解コート処理によって表面に多数の安定
した突起を有する金属層で被覆した粒子とする。
上記電解に用いる電解槽は、水平バレル回転型で、その
−例を第1図なtハし第3図に示す。第1図および第2
図は、電解槽の縦断面図および横断面図で、図中符号1
は有底円筒状で円筒軸線1aが水平となるように保持さ
れた胃、飼槽本体である。
電解槽本体1の開口縁には、フランジ2が取付けられて
い左。このフランジ2には、蓋部3が着脱自在に取付け
られ、電解槽本体1を密閉している。
蓋部3の中心には、蓋部を貫通し、上記円筒軸線1aに
沿う陽極棒4が固定されている。電解槽本体1および蓋
部3は通常合成樹脂等電気的絶縁物でつくられている。
蓋部3の内面には、陽極棒4を同心状に囲む有底円筒状
の網状の隔膜5の開口縁が取付けられ、陽極室6および
後述する陰極が設けられた陰極室7に区分されている。
隔膜5の網目はセラミックス粒子を通過しない大きさで
、筐た陽極室6および陰極室7には、発生するガスを排
出する陽極室排出管10および陰極室排出管11が暇付
けられている。
電解槽本体1の内周面1bには、円筒軸線1aに平行か
つ等間隔に4本(通常3〜5本)の陰極8が設けられ、
負に印加させる端子9が電解槽本体1の外部に引出され
ている。また、電解槽は円筒軸線1aを中心として回転
駆動され、第3図に示す角θの間にある陰極のみが通電
されるようになっている。
上記電解槽に用いる電解液は、目的とする金属の析出が
可能で、かつ陰分極が小さいことが望ましい。したがっ
て電解が可能であれげ錯化剤は使用しない方がよく、ま
た金属イオン濃度は大きい方がよい。
一!た、電解液組成は、当然のことながらコートする金
属によって異なるが、例えば、 N1 コートの場合の
液組成は、 NiSO4−6H2O: 210 t/ANl(J2−
6 H2O: 489−/J3H3PO3・ 19 f
−/A pHs〜6 co コートの場合には、 Co504(NH4)・2SO4−6H2O: 150
 t/に3NH,(J 69/13 NaCj! 139/1 pH(NH40H) ・ 6 等電気電導度の高いものが望ましい0 金属の電解コートの操作は、陽極室6に原料金属12を
十分充填し、陰極室7には所定量の鏡面Ni コートし
たセラミックス粒子13を入れ、電解槽容量の273程
度の電解液14を注入する。
この電解槽を円筒軸[1aを中心として、所定回転速度
で回転駆動し電解を行なう。その際セラミックス粒子1
3は、円筒内周面1bをころがりながら、一定の安息角
を保持する位置に止まる。陰極8は順次周期的にセラミ
ックス粒子13によって覆われる。この電解槽は、上記
粒子13によって完全に覆われた(角θ内)陰極のみK
M電する間歇通電方式である。
上記電解槽の回転数は、突起の成長の大きさを左右する
。最適回転数は電解槽の直径によって多少異るが−・通
常i 5 rpm 程度がよい。回転数が余り大きくな
ると、個々の粒子のころがりが悪くなり、内周面1bに
粒子が固着したり、複数個結合してコートされる割合が
増加し、凧粒製品収率が低下する。しかし、との電解方
式では、回転数が大きくなる程、突起の成長がよくなり
嵩比重は小さくなる傾向があり、嵩比重をを測定するこ
とにより突起数、大きさが判定出来る。
すなわち、 !、解操作条件を選んで電解コートするこ
とにより、所望の突起を有する金属によってコート謬れ
たセラミックス粒子が得られる。
以下実施例を示し本発明を具体的に説明する。
実施例1 a:15y−/J3、b:10y−/、8の濃度のコー
ト浴4.81に6170/200のCBNlooOCT
 (カラット)を投入混合し、これを93℃に保持して
、C: 119を添加して十分攪拌した。Cを投入して
0.5分後にd : f!5S’を小量の純水に溶解し
た水溶液を一度に注入した。反応は約3分で終了した。
つソいて、上記Ni コー)CBNを水洗浄后第2次化
学コート浴5.3Jl ’(a : 41g/沼、b4
269/J3、クエン酸ナトリウム:5、99/J 、
コハク酸ナトリウム5.4’/Itを溶解した水溶液)
に投入し、80〜85℃に保持し、粒子が沈降しない程
度に攪拌しながら、d’120gry溶解した水溶液l
lケ、8時間かけて注入し反応させてNi コー)計1
7.2%(総重jilt 20 fl、5 C’T)の
鏡面状のNi層によって被NぎれたCBNが得られた。
このC’BN粒子を、内寸法125闘グX200朋り、
塩化ヒーール製の第1図に示した電解槽の陰極室に入れ
、コバルト金属原料χ陰極室に充填して電解槽を組立て
た。
電解液は、前記、Co50.(NH4”)tsq−RH
20:150り/It% NH,C7l: dり/l 
、NaC1’ 139/l、pH:Nのコバルトコート
液ヲ活性炭で処理し、突起の成長に有害な界面活性剤等
の有機不純物乞除去した後、1.4Aを陽極室排出管よ
り注入して用いた。
上記電解槽ン18rpm で回転しながら、5Aの電流
電流して78時間47分の電解ヶ行なった。
しかし通電は間歇的で、4本の陰極のうち、被コート粒
子13に埋没して吟る(第3図に示す角θが60°の区
間)陰極のみに通電したので、通電時間は49時間12
分であり、通Wl量は246 AHであった。電解中、
24時間経過毎に−の調整を行なった。電解終了後、コ
バルトコートしたCBN粒子を取出し、洗浄、乾燥後秤
量したところ、総重量は2501..9CTでコート量
は60゜3wt%、陰極側電流効率は95.834であ
った。
上記コバルトコートした粒子を篩分級により、単粒コー
ト品(良品)と複数個結合粒(不良品)とに分離したと
ころ、良品の収率は、86.5 %であった。また良品
についてASTM 法により嵩比重を測定したところ多
量の突起を有するため、1.61と極めて小さい値を示
した。
なお、電解コートを行なう代りに、通常の方法で、Ni
 化学コートによりNl を60 wt 係コートした
が、同様にして測定した粒子の嵩比重は、2.9〜3.
2を示し、電解法によるco コートが優れているとと
を示した。
実施例2 実施例1と同じNi 化学;−トしたCBN :200
CTを、内寸法1251111φ×35隨りとした外は
、陰極数、通電角θその他を同じにした電解槽に充填し
、コバルトコート電解液250rnI。
電流IAで約3日の電解を種々な回転数で行ない、それ
ぞれの回転数における金属コート量のwt 4、および
粒子の嵩比重を測定した。結果を第1表に示す。
第1表 回転数と嵩比重の関係は、第4図に示すように回転数が
多い程小さくなる連続した曲線となる。
この理由は、回転数が遅いと電解液の攪拌が不充分とな
り、微小粒子表面層と内部で電解液の濃度に差を生じ、
内部の濃度分極が大きくなり、内部に電流が流れ難くな
って、表面層に電流が集中し、表面層の電流密度が大と
なり、均一な電解コート層に近くなるためと思料する。
また、逆に回転数が速く、攪拌が充分に行なわれ、濃度
分極の全くない理想的な状態であれば、粒子表面積すべ
てが、同じ電位となることも可能なように、電導変のよ
い電解液を用いているので、電流密度が極めて小さくな
り、粒子表面の活性点への結晶成長が優先するので突起
を生じ、一旦生成した突起には電流の集中が起り、突起
の成長が促進されるものと思料する。
上記得られた4種類のCBN コバルトコート砥粒を用
いてレジンボンド砥石、6A2型(濃度=75.100
D×35T×2X×3W×15E×38.1H)を製作
し、研削比を測定した。
試験装置:砥石軸モータ1.5 KWの自動車工具研削
盤、使用材料:高周波ステッキバイトJISJS型、(
SKH−57相当、Hnc:68)砥石周速:1160
 m/ min 、切込;100μ/pass、テーブ
ル送り速度:2”/min でトラバース研削した。
その結果を第5図に示す。図より明らかなように、嵩比
重の小さなもの程、突起が多数で大きく、研削比が大と
なり、砥粒としてぼれ、砥石が長持ちすることン示した
。この理由は、突起が大きくなる程、樹脂の砥粒保持力
が大となり、かつ研削時の熱放散がよくなるためと考え
る。
実施例8 + 280/2 ’I OのC’BN200C’Tを実
施例1と同様にしてNi 化学コートし、総重臘28 
fl、 fl 9CT (Ni fil 5−5wt%
 ) のNi コートcBN粒子とした。
この粒子を被コート粒子とし、ニッケル金属材料ン陽極
室に入れ、N15O,−flH20: 210g/l、
NiC4−NH2O: 489/ll−H3PO3’1
99/11.pH’ 5〜6のニッケルコート電解液2
00 mlン用い、実施例2と同じ電解槽を用いて、電
解Ni コートした。電解槽の回転数は、15rpm。
Wi流IAにより、78時間10分の間歇通!ン行ない
、はぼ24時間毎に電解液のpH調整7行なった。この
間の通電時間は、48時間46分であり、通電量は、4
B、8AHであった。
電解終了後、Nl コートされ九CBN 粒子を取出し
、洗浄、乾燥後秤量したところ、499.3CTとなり
、コート會は59.94 %で、陰極側電流効率は、9
8.3係であった。
得られたN1 コー)CBN を実施例1と同様にして
良品の割合を測守したところ88.2 %で、その嵩比
重は、1.86であった。
以上述べたように、本発明に係る金属コート方法は、セ
ラミックス粒子に未コート部分、電解活性点の少ない化
学コートを施した後、特殊な電解槽によって電解コート
することにより、表面に多数の大きい突起を有する金属
層によって均一かつ強固に被覆することが出来、レジン
ボンド砥石の砥粒として優れたものが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は、本発明の方法において使用する
電解槽の一例を示すもので、第1図は縦断面図、第2図
は、第1図のll−1線視断面図、第3図は、陰極の通
電区間を示す図、第4図および第5図は、CBN f 
Ni化学コート、コバルト金属コートした砥粒に関する
もので、第4図は、電解槽の回転数と嵩比重との関係を
示す図、第5図は、嵩比重の異なる砥粒によって製造し
7たレジンボンド砥石の研削比と、上記嵩比重との関係
を示す図である。 1・・・・・・電解槽本体、la・・・・・・円筒軸線
、1b・・・・・・内周面、2・・・・・・フランジ、
3・・・・・・蓋部、4・・・・・・陽極棒、5・・・
・・・網状隔膜、6・・・・・・陽極室、7・・団・陰
極室、8・・・・・・陰極、9・・・・・・備子、10
・・・・・・陰極室排出管、11・・・・・・陰極室排
出管、12・・団・原料金属、13・・・・・・鏡面コ
ートされたセラミツ′ダ噌子、14・・・・・・電解液
。 o、、J 第2図 22 第3図 6 8 Io 12 1415 77 cp、m 鬼七し1 −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミックス粒子を先ず化学コート法により、活性点の
    少ない平滑な面に金属コートし、次いで電解法により金
    属コートすることを特徴とするセラミックス粒子の突起
    を有する金属コート方法。
JP16097783A 1983-09-01 1983-09-01 セラミックス粒子の突起を有する金属コ−ト方法 Pending JPS6052594A (ja)

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