JPS6076964A - 多結晶研磨グリツト - Google Patents

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】 本発明は多結晶研磨グリッド、研磨グリッドの製造方法
、研磨グリッドが結合材内に保持された切断又は研磨面
を有する工具に関する。本発明による工具は例えばドリ
ルビット、ドレシング工具、又は研磨ホイール、鋸、ホ
ーニング砥石等の埋込み工具とする。

従来の技術 多結晶ダイアモンド又は立方窒化硼素即ちＣＢＮのコン
パクトの製造方法と装置とは周知である。

例えばダイアモンドコンパクトの製造方法は米国特許３
１４１７４６号、３６０９８１８号、３７４５６２３号
、４２２４３８０号に記載される。ＣＢＮコンパクトの
製造方法は米国特許３７６７３７１号に記載される。

一般的に、多結晶ダイアモンド又はＣＢ’Ｎコンパクト
は高圧高温処理によって製造され、ダイアモンド又はＣ
ＢＮ粒子は金属触媒又は焼結補助材　−料の存在の下で
圧縮加熱される。適切な圧力温度条件の下ではダイアモ
ンドとダイアモンド、ＣＢＮとＣＢＮの結合は触媒によ
ってダイアモンド又はＣＢＮ粒子間が結合して多結晶コ
ンバク！・どなる。

完成した多結晶コンパクトは研磨工具として使用でき、
又は次の過程を行なうことがヂきる。

次の過程として、ダイアモンド又はＣＢＮでない材料を
コンパクトから浸出させる。例えば米国特許４．２．２
４３８０号、４−１．０４３４４号は非ダイアモンド材
料、例えば焼結補助材料又は触媒材料を化学的に浸出し
て多結晶コンパクトとし、本質的に自己接合研磨粒子か
ら成り、内部で互に連結した空虚の孔の網が全体゛に分
散する。

発明の解決すべき問題点 本発明によって多結晶ダイアモンド又はＣＢＮコンパク
トを浸出過程及び寸法減少過程を行なってほぼ均等な物
理的特性を有する多結晶研磨グリッドとする。例えば摩
耗抵抗性、破断靭性を均等とすφ。これによって、はぼ
均等一定な物理的特性を有する研磨グリッド付きの工具
の製造を容易にする。本発明は特定用途に希望される特
定物的特性を有する研磨グリッドの選択を容易にする。

弱い多結晶グリッド粒子を本発明過程間に強い多結晶粒
子から分離する。更に、各多結晶グリッドには複数の自
己接着の不定方向を向いた結晶を有する。かぐして、多
結晶グリッドを工具に使用して一定の強度と硬度特性を
有する。本発明の工具はグリッド粒子間と結合材との間
の機械的結合強度が優れ、結合材は樹脂、金属、めっき
、粘性結合材とすることができる。

本発明による研磨グリッドは多結晶自己接合ダイアモン
ド又は立方窒化硼素研磨グリツ′トであり、選択された
寸法である。研磨グリッドにはグリッド粒子全体に分散
した互に接続した中空孔を有し、孔はグリッド粒子の容
積の約１％〜約３０％とする。本発明による研磨グリッ
ドは選択された寸法であり、寸法範囲は直径１ミクロン
ないし１備とし、次の過程で製造する。

（ａ）　上記選択した寸法より著しく犬きくダイアモン
ドと立方窒化硼素から成る群から選択した自己接合研磨
粒子の多結晶コンパクトを製造し、（ｂ）　コンパクト
を上記選択した寸法を有する部材に寸法減少させ、 （ｃ）上記部材から非粒子物質を浸出して成る。

好適な例によって、上記部材を成形して所要のブロック
状としたグリッドとする。更に、部材即ちグリッドの寸
法合せを行なって寸法によって分類し、特定用途の選択
した寸法とする。

本発明による工具は上述の研磨グリッドを埋込む結合材
を有する。

作　用 本発明によって、所要の寸法、所要の物理的特性を有す
るダイアモンド等の研磨グリッドを容易に得られる。

実施例 本発明による研磨粒子は、研削、ホーニング、鋸、切削
り、磨き用工具として有用であり、出発材料として通常
の多結晶ダイアモンド又は立方窒化硼素即ちＣＢＮのコ
ンパクトを使用する。好適な多結晶コンパクトは周知で
あり、例えば米国特許３１４１７４６号、３６０９８１
８号、３７４５６２３号、４２２４３８０号、３７６７
３７１号、４１０４．３４４号に記載されている。米国
特許４２２４．３８０号の記載によれば、多結晶コンパ
クトは次の工程によって製造される。

（ａ）　反応セル又はチャーで組立体内にダイアモンド
粒子、ＣＢＮ粒子から成る群から選択した研　一層粒子
のある量を寸法０．１〜約１０００ミクロン　）とし、
選択された研磨粒子の量を焼結する。　］３℃圧力４０
　Ｋｂａｒｓ以上とする。

（ｂ）　セルに対する熱入力を停止する：（ｃ）　セル
に対する圧力を除く。

（ｄ）　工程（ａ）〜（ｃ）によって形成された研磨本
体を一セルから取出し、この本体は粒子に本体内全部と
受入した焼結物から成る金属相と自己結合したもつであ
る。

即ち、ダイアモンド又はＣＢＮコンパクトは高部高圧処
理によって製造し、高圧縮ダイアモンド位子内に触媒材
料が軸線方向半径方向にダイアモンド粒子間に通過浸入
する。この通過間にダイアモンド粒子の触媒焼結が生じ
、ダイアモンドとダイアモンドの広い結合が生ずる。好
適な触媒金属受びこの方法を実施するための装置は既知
であり、ト述の特許に記されている。

本発明によって、多結晶コンパクトの寸法を所閉研磨グ
リントの寸法よりも著しく大きくして寸共減少及び浸出
過程を行なう。好適な例として、ぎに成形、清掃及び寸
法ぎめ過程を行なう。完成通常の研磨工具に組合せて新
らしい工具となる。

グリッドはバインダーと組合せて研磨工具に使用するに
適している。

本発明による寸法減少過程で、多結晶コンパクトは高い
繰返し衝撃及び研磨を受けて、コンパクトの寸法を所要
の選択した寸法の部材とする。選択した部材寸法は直径
１ミクロンないし約ＩＱＯｔｒｂとする。既知の技法で
ダイアモンドの部材を直径１〜１０００ミクロンとし、
１カラント当りの部材を１カラツトの部材とし、１個当
り数カラソトとするのは既知である。長さＩＣｎの部材
は１０カラツトより大きくなる。好適な寸法は研磨グリ
ッドを組合せる工具の用途によって定まる。

寸法減少を行なうには通常の装置、例えば通常のミルを
使用する。好適な例では、寸法減少過程として、最初に
コンパクトの寸法を衝撃と研磨を、例えば、臼と抑型の
装置内で行ない、次に最終寸法減少は高エネルギー衝撃
ミル、例えばポルチックのＭ−１型ダイアモンド衝撃ミ
ル等で１２５０〜１５００　ｒ、ｐ、ｍで行なう。寸法
減少過程な繰返して個々の部材が所要の選択された寸法
となるようにする。

寸法減少の後に好適な例として各部材をブロック状とす
る。一般的に大部分の用途ではアスペクト比を２：１以
下、好適な例で１．５：１以下とする。アスペクト比と
は部材の最大寸法と最小寸法とのブロッキングとは研磨
材の通常の用語であり、ボールミル、臼と杵、又はジェ
ットミル例えば４ｉｎ（約１０１０１ｌの浮動エネルギ
ーマイクロジェットミル装置によって処理する。例えば
部材をステンレス鋼のミル内に入れ、％は％ｉｎ　（約
９　ｗ＋１）のカーバイドボールを入れ、水を充し、１
１００ｒｐで４〜６時間処理する。又は部材を臼に入れ
杵で研磨して所要形状とし、又は高エネルギージェット
ミルで供給量は１分当り１（１−とする。

本発明による浸出過程によって、多結晶ダイアモンドコ
ンパクトの場合にダイアモンドでない材料、ＣＢＮコン
パクトの場合にＣＩＩＩＮでない材料をコンパクト即ち
各部材からほぼ除去し、互に結合した空虚の孔の網が全
体に分散し、結晶と残存金属相とによって部材を形成す
るようにする。米国特許４２２４３８０号、４．１０４
３４４号には浸出を行ない得ることを記載する。この浸
出過程はコンパクトの部材を酸内に浸漬し、又は液体亜
鉛抽出を行ない、電気分解又は所要の方法によって全体
に孔の網を有し自己接合した部材とする。

例えば化学的浸出のためには部材を高温の過塩素酸、弗
化水素酸、硝酸、塩酸又は所要の混合物内に置く。特許
４２２４３８０号等に記した通り、孔はコンパクトの容
積の５〜３０％とする。本発明の用途では浸出による孔
は部材容積の１〜３０％とする。

寸法減少と浸出は所望の順序で行なうことができる。し
かし、寸法減少過程を第１とし、次に浸出を行なうのが
好適であり、浸出は小さい部材が容易である。更に、部
材は浸出過程間に清掃される。コンパクトと浸出した後
に寸法減少を行なう時は、部材の清掃のために酸溶液に
浸漬し、脱イオン水で洗って乾燥する必要がある。所要
の酸溶液は周知であり、硫酸、硝酸、塩酸の溶液を含む
。

多くの用途では研磨グリッドの選択した特定寸法範囲は
広い範囲であり、直径１ミクロンから約１出の範囲とな
る。寸法選択は何れの方法で行なってもよい。例えば、
選択した小さな寸法に対しては米国標準規格のワイヤメ
ツシュ篩の次の寸法を使用する。扁２０．２５．３０．
３５．４０．４５．５０．６０．７０．８０．１００．
１２０．１４０．１７０．２００．２３０．２７０．３
２５．４００とし篩の負荷１００　ｇｖ、±５　ｇｖ、
とじ、タイラーロータツブで１５分間とする。大きな寸
法は所要寸法範囲内のグリッドを手で選択することがで
きる。寸法精度を定めるにはＡＮＳＩ規格Ｂ７４．１６
−１９７１に従って試験する。明らかに特定の用途又は
特定の工具では特定の選択寸法、特定の選択強度のグリ
ッドが適している。大きな寸法のグリッドで１８７２０
メツシユ、即ち１８メツシユの篩を通り、２０メツシユ
の篩を通らないグリッドは鋸の刃及びコアドリル用に特
に使用される。このグリッドは強度が高く、プロンク状
即ち、アスペクト比の小さいことが望ましい。小さなグ
リッドの　３２５７４．００メツシユの寸法のものは強
度が大であれば金属接着研削ホイールとしてセラミック
又はガラスの研削用とする。強度が小さく、３２５／４
００　メツシュのグリッドは樹脂接着研削ホイールとし
てタングステンカーバイド用に好適である。１カラント
当り１２個ないし１個１カラツトの寸法のグリッドは表
面取付採鉱ビット用に好適に使用される。

本発明の工具は本発明による所要寸法の多結晶グリッド
を所要の接着媒体で取付ける。グリッドは媒体内に所要
の方法で埋込み接着する。所要に応じてグリッドを金属
被覆して樹脂接着ホイールに使用する。ダイアモンド等
の粒状研磨材を粘性、金属性、めっき又は樹脂接着剤に
よって保持した工具は既知であり、各種の製造方法があ
る。本発明の研磨粒子を組合せた工具の例は米国特許２
０７７３４５号、２１．３７２００号、２２３８３５１
号、２２７０２０９号、２．５６１７０９号、３９０４
３９１号、２８２８１９７号、３０８７８０３号、３３
６９８７９号、３９０２８７３号、３６４５７０６号に
記載されている。本発明の研磨グリッドは孔あき構造を
有し、多結晶であり、複数の面と角度とを有する。本発
明の研磨工具は研磨グリッドと結合媒体との間に良い機
械的接着強度を有する。

更に、各研磨グリッドには複数の不定方向の結晶を有す
る。各研磨グリッドのバインダ内の方向は研磨抵抗又は
破断強度に影響が小さい。即ち、高い割合の作業グリッ
ドが得られる。

研磨材料の強度は本発明の方法によって好適に制御され
る。多結晶コンパクトを製造するために使用するプロセ
スパラメータを選択して所望の結晶量接合強度を弱い値
から強い値まで定めることができる。本発明による寸法
減少及び寸法選別過程を使用してコンパクトから強い又
は弱い多結晶部材を選択的に得られる。弱い多結晶材料
は寸法減少過程間に破損し寸法選別過程間に分離できる
。

更に、寸法減少過程は本質的に弱い接合部を破損させて
減少するため、寸法減少によって小さな強い多結晶部材
を得る。用途によっては強いグリッドが必要であり、他
の用途では弱い脆いグリッドが望ましい。かくして、研
磨グリッドの均等な寸法強度のものが本発明によって得
られ、更に寸法強度を制御し得る。特定のグリッドを特
定の用途又は工具に適合させて新らしい工具を得るため
に使用される。

本発明の理解を容易にするために実施の例を述べる。

米国特許４２２４３８０号の実施例１の試料Ｂ−４に従
ってダイアモンドコンパクトを製造する。

円板状ダイアモンドコンパクトを高い繰返し衝撃と研磨
とに臼と杵装置内で作用して一次寸法減少を行ない、ポ
ルチックＭ−１型ダイアモンドインパクトミル内で１２
５０〜１５００ｒｐｍ　で作動させ更に寸法減少させ、
部材寸法を　ＩＯ／］、５メツシユ（米国規格ワイヤメ
ツシュ篩）範囲とする。

この部材を４ｉｎ（約１０’Ｏｍｎ）流体エネルギーマ
イクロシェツト式のジェットミルな供給量毎分約１０１
として通し、鋭い隅を丸くし、即ちブロッキングを行な
い、寸法を更に減少する。ジェットミルの後に部材を篩
にかげて次のワイヤメツシュ篩を通し、寸法分布を得る
。−＃−１６，１８，２ｏ、２５．３０、篩下。　１８
／２０メツシュ製品を取出して　１８／２０として使用
する。≠１６を通らないもの及び１６７１８をジェット
ミルで再処理して篩分し、１８７２０部材を得る。

］８／２０メツシュの部材を酸浴内で清掃してミルでの
汚染を除去する。即ち、Ｉ　８７２０部材を各浴内に２
時間３７５Ｆ（約２００′Ｇ）で浸漬し、室温に放冷し
、各酸浴の間に脱イオン水で洗う。

浴１は濃い工業グレードの硫酸と硝酸を容量比１０：１
とする。浴２は塩酸と硝酸を容量比２：１とし、浴３は
硝酸と弗化水素酸を容量比１：］とする。最後に部材を
脱イオン水で洗い、３５０Ｆ（約１８０℃）で１時間乾
燥する。

完成した部材は通常の鋸刃の研磨グリッドとして使用す
る。

実施の例　２ 実施の例１の過程を行なうが、円板を最初に破砕して３
０／４５メツシユ範囲とし、上述のシエツトミルを通し
て５０／６０メツシユの寸法とする。

各シェツトミル作業後に次のワイヤメツシュ篩を使用し
て篩分する。＝ｌｌ−４０，４５，５０，６０，７０，
８０，篩下。５０／６０メツシユの部材を例１と同様に
酸浴で清掃し、ミルによる汚染物を除き、通常の金属接
合研磨ホイールの研磨グリッドとして使用する。

実施の例　３ 例１の残渣即ち、２０メツシユより小さい部材及び例２
の残渣即ち６０メツシユより小さい部材をＭ−１型ポル
チツクミル内で処理して寸法をほぼ１７０／２００メツ
シユ（１１０〜９０ミクロン）に減少させる。この材料
を更にジェットミルを通して処理して部材寸法を小さく
する。各処理毎に次のワイヤメツシュ篩で篩分する。＋
２００．２３０、’２７０，３２５．４００．篩下。こ
の２３０／２７０メツシユのものを取出し、２００メン
シユより大きな部材はジェットミルで再処理して２３０
／２７０メツシユの部材を製造する。この過程を繰返し
、２００メツシユより大きなものをなくする。２３　Ｑ
／２７０メツシユのグリッドを例】の酸浴内で清掃し、
ミルによる汚染物を除き、金属接合研磨ホイールの研磨
グリッドとして使用する。

実施の例　４ 多結晶ダイアモンドコンパクトを米国特許３６０９８１
８号の実施例ＩＦＣ従って製造する。コンパクト面に残
るジルコニウムの薄い層を研磨し去り、コンパクトを臼
と杵装置内で高い繰返衝撃と研磨を行ない一次寸法減少
を行ない、次にポルチックＭ−１型ダイアモンドインパ
クトミルで１２５０〜１５００ｒｐｍの作動として二次
寸法減少を行ない部材寸法を１０／１５メツシユ（米国
規格ワイヤメツシュ篩）の範囲とする。この部材を更に
４　ｉｎ　（約１００１１ｂ）流体エネルギーマイクロ
ジエント型ジェットミルを供給量１分間約１０Ｐで通し
て処理して鋭い縁部を除去し、即ちブロッキングを行な
い、更に寸法を小さくする。ジェットミルの後に部材を
次のワイヤメツシュ篩をａｔ。≠１６．１８．２０，２
５、篩下。］、８／２０メツシュの製品を取出して使用
する。１６メノシユより大きな部材、１６／１８メツシ
ユの部分をジェットミルで再処理して１８／２０メツシ
ユの製品とする。

１８／２０メツシユの部材を化学的浸出するために、容
量比１：１の濃硝酸と塩酸に２１２Ｆ（１００℃）で４
時間浸漬する。溶液を室温に放冷し次に傾瀉する。浸出
工程は５回繰返す。

最後に１．８／２０メツシユの部材を脱イオン水で洗い
、３５０Ｆ（約１８０°Ｃ）で１時間乾燥する。

１８／２０メツシユの部材は通常のコアドリル用の研磨
グリッドとして使用する。

実施の例５ ダイアモンドコンノくクトを米国特許４．２２４３８０
号の実施例１の試料Ｂ−４に従って製造する。円板型コ
ンパクトを白と杵装置で破砕してほぼ１カラツトより大
きな寸法の部材を得る。この部材を実施の例１の酸浴に
浸漬する。次にこの部材を４ｉｎ　（約１０僚）の流体
エネルギーマイクロ・シェアド型ジェットミルに供給間
約１０　！ｉ’／ｍｉｎで通し、鋭い縁部を除去し、即
ちブロッキングを行な−ｗ　、−１Ａ−Ｊ−，１−Ｓ？
ｙ　−）　ｘ　、　ｙ’ｒ−ｒｔｒ　百７１？６１１１
（１１ａｍに浸漬する。次に＋１６ワイヤメツシユ篩を
通し、１６メツシユより大きな部分を振動テーブル上に
置く。振動テーブルのテーブル頂部は振動し傾き、ブロ
ック状部材を分離する。ブロック状部材を集め、１カラ
ット当り１２個から１個１カラツトの範囲とする。８　
ｉｎ　（約２００ｍ）直径の表面セント操鉱ビットは、
はぼ１カラット当り５個の寸法のブロック状部材１７５
０個を研磨グリッドとして接合して製造する。

発明の効果 本発明によって多結晶自己接合のダイアモンド等のコン
パクトから、所望寸法、所望物理的特性の研磨グリッド
を容易に得ることができる。　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）直径約１ミクロンないし約１６の範囲内の選択し
   た寸法を有する研磨グリッドであって、（ａ）　上記選
   択した寸法より著しく大きくダイアモンドと立方窒化硼
   素から成る群から選択した自己接合研磨粒子の多結晶コ
   ンパクトを製造し、 （ｂ）　コンパクトを上記選択した寸法を有する部材に
   寸法減少させ、 （ｃ）　上記部材から非粒子物質を浸出して成ることを
   特徴とする多結晶研磨グリッド。 （２）前記研磨グリッドをダイアモンドとする特許請求
   の範囲第１項記載のグリッド。 （３）研磨グリッドを立方窒化硼素とする特許請求の範
   囲第１項記載のグリッド。 （４）前記過程（ｂ）を過程（ｃ）より前に行なう特許
   請求の範囲第１項記載のグリッド。 （５）前記過程（ｂ）より前にコンパクトに浸出過程を
   行なう特許請求の範囲第１項記載のグリッド。 （６）前記グリッドにブロッキング過程を行なってアス
   ペクト比を２：１以下とする特許請求の範囲第１項記載
   のグリッド。 （力　前記グリッドに更に寸法合せ過程を行なう特許請
   求の範囲第１項記載のグリッド。 （８）結合媒体内に埋込んだ研磨グリッドを有する工具
   であって、上記研磨グリッドは直径約１ミクロンないし
   約１偏の範囲内の選択した寸法を有し、 （ａ）　上記選択した寸法より著しく大きくダイアモン
   ドと立方窒化硼素から成る群から選択した自己接合研磨
   粒子の多結晶コンパクトを製造し、 （ｂ）：７ンパクトを上記選択した寸法を有する部材に
   寸法減少させ、 （ｃ）上記部材から非粒子物質を浸出して成ることを／
   ｌとする研磨グリッドを有する工具。 （９）前記研磨グリッドをダイアモンドとする特許請求
   の範囲第８項記載の工具。 ００）前記研磨グリッドを立方窒化硼素とする特許請求
   の範囲第８項記載の工具。 （月）前記過程（ｂ）を過程（ｃ）より前に行なう特許
   請求の範囲第８項記載の工具。 （１２）前記過程（ｂ）より前にコンパクトに浸出過程
   を行なう特許請求の範囲第８項記載の工具。 （１３）前記グリッドにブロッキング過程を行なってア
   スペクト比を２：１以下とする特許請求の範囲第８項記
   載の工具。 ０（イ）前記グリッドに更に寸法合せ過程を行なう特許
   請求の範囲第８項記載の工具。 （１５１前記結合媒体を金属結合材とする特許請求の範
   囲第８項記載の工具。 （Ｉ６）前記結合媒体を樹脂結合材とする特許請求の範
   囲第８項記載の工具。 ０７）前記結合媒体を粘性結合材とする特許請求の範囲
   第９項記載の工具。 （１８）前記結合媒体をめっき結合材とする特許請求の
   範囲第９項記載の工具。 ０匂　前記工具を特徴とする特許請求の範囲第９項記載
   の工具。 （イ）前記工具を研磨ホイールとする特許請求の範囲第
   ９項記載の工具。 （２１）前記工具を特徴とする特許請求の範囲第９項記
   載の工具。 （２の　直径約１ミクロンないし約１出の範囲内の選択
   した寸法を有する研磨グリッドの製造方法であって、 （ａ）　上記選択した寸法より著しく大きくダイアモン
   ドと立方窒化硼素から成る群から選択した自己接合研磨
   粒子の多結晶コンパクトを製造し、 （ｂ）　コンパクトを上記選択した寸法を有する部材に
   寸法減少させ、 （ｃ）上記部材から非粒子物質を浸出することを特徴と
   する研磨グリッドの製造方法。 （２３）前記グリッドにブロッキング過程を行なってア
   スペクト比を２＝１以下とする特許請求の範囲第２２項
   記載の方法。 ０イ）前記過程（ｂ）の粒子に寸法合せ過程を行なう特
   許請求の範囲第２２項記載の方法。 □□□前記粒子をダイアモンドとする特許請求の範囲第
   ２２項記載の方法。 （２６）前記過程（ｂ）を過程（ｃ）より前に行なう特
   許請求の範囲第２２項記載の方法。 （２７）前記コンパクトを過程（ｂ）より前に浸出過程
   を行なう特許請求の範囲第２２項記載の方法。 （ハ）前記過程（ｃ）の後に粒子を工具に接合する特許
   請求の範囲第２２項記載の方法。