JPS6099568A - 多孔質メタルボンド砥石及びその製造方法 - Google Patents

多孔質メタルボンド砥石及びその製造方法

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JPS6099568A
JPS6099568A JP20846683A JP20846683A JPS6099568A JP S6099568 A JPS6099568 A JP S6099568A JP 20846683 A JP20846683 A JP 20846683A JP 20846683 A JP20846683 A JP 20846683A JP S6099568 A JPS6099568 A JP S6099568A
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古林 修
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Norio Yamada
山田 紀男
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泰 伊勢田
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    • 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
    • B24D3/10Physical 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 for porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives

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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】 本発明はバインダーメタルにて砥粒を保持してなる多孔
質メタルボンド砥石及びその製造方法に関する。
従来から鋳鉄製シリンダボア斤どのホーニング加工を行
う砥石としてメタルボンド(it(石が用いられている
斯かるメタルボンド砥石は一般に加圧と焼結を同時に行
うホットプレス法によって製造しているOしかし々φ玉
ら、ホットプレス法により製造したメタルボンド砥石は
第1図の断面図及び第2図の写真にも示すように、砥粒
1をバインダーメタル2で包持しているが、このバイン
ダーメタル2をび第3図の写真にも示す如く砥粒1の切
削部1aが摩耗してもバインダーメタル2から脱落せず
に残っている。その結果、砥粒1の被加工物に対する接
触面圧が小となり、寸だ新たな砥粒1が砥石表面に現わ
れるという自生作用が外されにくいので切削能力が低下
する○ また、バインダーメタル2を構成する金属粒子2a・・
・は密に融着して砥石表面にはチップポケットが殆んど
無く、更に前記した如く砥粒1は脱落しにくいので、切
粉が逃げる箇所がなく、り粉による砥石の目詰tbが発
生し、とれが切削能力の低下を更に助長する。
一方、上記の如き、砥粒の切削部1aが摩耗したり目詰
まりを生じた砥石によってホーニング加工を行うと、砥
石によシ加工面を擦ることとなりホーニング加工が進行
しにくくなるばかりでなく、加工面が擦シによる熱及び
圧力で塑性変性し、第4図に示す如く、被加工物3の加
工面の凸部4が四部5を塞ぎオイル溜シが消失し、更に
は黒鉛6が加工面に露出しにくくなる。このため潤滑性
が劣化し、ピストンの摺動による焼付けを起こし易い0 更にホットプレス法自体にも問題がある。即ち、斯かる
製造法を適用するには設備か大型化し、プレス型自体も
加熱されるので、耐熱性を考慮して高価外セラミック等
を使用し々ければ力らない。
寸だ、ホットプレス法によって1個毎メタルボンド砥石
を製造するのは工数が多くなり非能率的であるため、一
般的には比較的大きなブロックを製造した後、切断して
所定の砥石寸法に仕上げるようにしている。
ところが、メタルボンド砥石を機械的に切断するのは極
めて困離々ため、メタルボンド砥石自体の通電性を利用
して放電加工の一種であるワイヤー放電加工機にて切断
しているが、ワイヤー放電加工機自体高価であシ、且つ
切断工程が増すととにもなる。
本発明は上述した従来のメタルボンド砥石の問題点及び
メタルボンド砥石の製造法であるホットプレス法の問題
点を改善し、切削能力の低下防止が図れ且つ砥石刈面に
優れたメタルボンド砥石と、斯かる特性を有するメタル
ボンド砥石の製造方法を提供することを目的とする。
」二記目的を達成すべく、本発明に係るメタルボンド砥
石は、砥粒を保持するバインダーメタルを比較的高硬度
の金属粒子と比較的低硬度の金属にC構成し、前記比較
的高硬度の金属粒子を比較的1代価度の金属で結合し、
更にバインダーメタルのr:“二孔率を10〜30%と
したことをその要旨とし、テにだ本発明に係るメタルボ
ンド砥石の製造方法は、比較的高硬度の金属粉末と比較
的低硬度の金属粉末と砥粒とを混合し、この混合体を常
温にて圧粉成形し、この成形体を750℃以下の温度で
常圧焼結せしめ、空孔率が10〜30%となるようにし
たことをその要旨とする。
以下に本発明の実施例を製造方法の一例から説明する。
先ず、スズと燐と銅を混合、溶解後アトマイズし比較的
高硬度の燐青銅粉末を作る。この燐青銅粉末の硬度はH
B 200〜450 が適当あり、とのブこめには上記
各成分の重量割合をスズ−20〜35%、燐°0.1〜
1.0%、銅:残部とするのが好ましい。
次いで、上記燐青銅粉末に、コバルト粉末、銅粉末及び
銀ロー粉末を混合する。ここで銀ローとしては例えば融
点が620℃のBAgi(JiS)を用いる。そして、
上記各成分の重量割合としては、コバルト°0〜30%
、銅:5〜40%、銀ロー:1〜5%、燐青銅粉末:残
部とするのが好ましい。この範囲において各成分を混合
することにより、バインダーメタルとして最適な砥粒保
持力を発揮するものが得られる。
以上のバインダーメタルの構成成分とその重量割合を表
をもって示す。
〔表〕
次いで上記の混合体に砥粒を混合する。ことで、砥粒と
してはダイヤモンド、CBN (Cubic Boro
nNitride ) 、At208、SiC,TiB
2 、WC等が考えられる。また上記混合体に対する砥
粒の容量割合は50%以下とすることが、切削能力との
関係において好ましい。更に上記砥粒にNjメッキを施
すようにしてもよい。このようにすることでNi メッ
キした砥粒とコバルトを同相拡散させ、砥粒の保持力を
向上さぜることか可能となる。尚、コバルトは前述の如
く砥粒を保持する役目を担うため、その粒径を1μ以下
とし、砥粒との接触面績を増すようにすることが打首し
い。
次いで、上記砥粒を含んだ金属粉末の混合体を常温で圧
粉成形する。この圧粉成形における成形圧力は砥石密度
と第5図に示す如き関係にある。
したがって所望の砥石密度に応じた圧力を選定する0 そして、上記の工程によって砥石形状に成形された成形
体を焼結する。この焼結は常圧において行うものとし、
焼結温度は少なくとも前記銀ローの融点以上の温度とす
る。更に砥粒どしてダイヤモンドを用いた場合の熱劣化
、及び焼結温度が高くなると焼結が進行し、目的とする
空孔率(10〜30%)が得られ万く力ること衿を考慮
すると、打首しい焼結温度は630℃〜750℃の範囲
といえる0 次に以上の如き製造方法によって得られた砥石を図面に
基づいて説明する。
第6図は上記砥石の断面図であり、砥石1Dは砥粒11
・・・をバインダーメタル12にて包持してなり、バイ
ンダーメタル12は硬い燐”i’」’銅粒子13・・・
、銅と銀ローからなる軟らかい部分14及びコバルト粒
子15・・ からなシ、燐青銅粒子13・・は銅と銀ロ
ーからなる軟らかい部分14によって結合せしめられ、
コバルト粒子15・・ はバインダーメタル12内に点
在し、砥粒11・・・の周囲に存在スルコバ用1粒子1
5はN1メッキされた砥粒11に同相拡散し、適度な保
持力、つ1シ砥粒11の切削部が摩耗し、接触面積が犬
とカシ、切削抵抗が増大して砥石の切り味が悪くなつ7
0時点で砥粒11が脱落する程度の保持力で砥粒を保持
している。どのように適度な保持力で砥粒を保持し得る
のは、銅と銀ローとが圧粉成形時に塑性変形するととも
に、焼結によって銀ローが溶融し、軟らかい部分14に
て燐青銅粒子13及び砥粒11を保持することによる。
また、砥石10の加工面で砥粒11の周り及び砥粒11
が脱落しだ跡にはチップポケット16・・が形成され、
バインダーメタル12内には空孔17・・・が形成され
る。そして、とれらチップポケット16・・ と空孔1
7・・・を合せた砥石10全体の空孔率は10〜30%
となっている。
第7図は上記の多孔質メタルボンド砥石の破断面を示す
拡大写真(300倍)でちゃ、との写真と従来のメタル
ボンド砥石の破断面を示す第2図の写真を比較すれば明
らかな如く、本発明に係るメタルボンド砥石は多数の空
孔を有しているのに対し、従来のメタルボンド砥石はバ
インダーメタルが密に融着し、砥粒は極めて強固に保持
されていることが分かる。
一方、第8図は本発明に係るメタルボンド砥石の加工面
の拡大写真(200倍)であり、この写真と従来のメタ
ルボンド砥石の加工面を示す第3図の拡大写真(200
倍)を比較すると、本発明に係るメタルボンド砥石の表
面には砥粒が脱落した部分(写真ではAの部分)が見ら
れるのに対し、従来のメタルボンド砥石にあっては、砥
粒が擦り減ってもまだバインダーメタルに保持されてい
るのが分かる。
第9図は本発明に係るメタルボンド砥石を用いて、鋳鉄
製シリンダボアをホーニング加工した場合の拡大断面図
であシ、図に示す如く、シリンダボア18の被加工面1
9には微細な凸部19a及び凹部19bが形成され、第
4図と比較すれば明らかなように、凸部19aが塑性変
形によって凹部19bを覆うことなく、壕だ黒鉛20も
加工面表面に露出している。したがって本発明に係るメ
タルボンド砥石にてホーニング加工されたシリンダボア
の内面には、油溜りの役目をなす凹凸部が十分に形成さ
れ且つ潤滑性を有する黒鉛も内面に露出しているので、
ピストンの焼伺けを有効に防止し得る。
次に本発明に係るメタルボンド砥石と従来のメタルボン
ド砥石の性能を第10図及び第11図を参考に比較する
第10図は横軸にホーン圧力(砥石の被加工物に対する
面圧力)を縦軸に比材料除去率(切削能力)をとったグ
ラフであり、このグラフからも明らかなように、本発明
のメタルボンド砥石は極めて比材料除去率に優れること
が分かる。また第11図は′4Jへ軸にホーン圧力、縦
軸に砥石寿命を表わすホーン比(ワーク除去量/砥石体
積)をとったグラフであり、このグラフから明らかなよ
うに本発明のメタルボンド砥石はホーン比に優れ、且つ
ホーン圧力を高くしてもホーン比はそれ程低下しないこ
とが分かる。
以上に説明した如く本発明方法によって製造されたメタ
ルボンド砥石は、適度な砥粒保持力、つ才り砥粒が摩耗
して切削能力が低下した時点て砥粒が脱落する程度の保
持力てもって砥粒を保持しているので、砥粒の自生作用
がなされ、経時的に切削能力が低下することがなく、砥
石ノ、f命も大巾に向上する。
丑だ、本発明に係るメタルボンド砥石は、多孔質である
とともに、砥粒が脱落するので、切粉の逃げとしてのチ
ップポケットが容易に形成される。
このため前記した砥粒の自生作用と相俟ってシリンダボ
ア等の被加工物の加工面を擦ることがなく、該加工面を
塑性変形せしめることもない。したがってシリンダボア
にホーニング加工1工を施した」場合にはオイル溜りと
なる微小安凹凸を?i’iずことなく、且つ黒鉛も加工
面表面に露出するので、焼付防止へ9に極めて効果的で
ある。
更に本発明方法によれば従来のポットプレス法に比べ、
設備をコンパクトにすることができ、且つワイヤーカッ
ト工程等も不要となるので生産性が大Illに向上する
等多くの効果を発」111する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のメタルボンド砥石の断面図、第2図は従
来のメタルボンド砥石の断面を示す拡大写真(300倍
)、第3図は従来のメタルボンド砥石の加工面を示す拡
大写真(200倍)、第4図は従来のメタルボンド砥石
によってホーニング加工したシリンダボアの一部拡大断
面図、第5図は圧粉圧力と砥石密度との関係を示すグラ
フ、第6図は本発明に係るメタルボンド砥石の断面図、
第7図は本発明に係るメタルボンド砥石の断面を示す拡
大写真(300倍)、第8図は本発明に係るメタルボン
ド砥石の加工面を示す拡大写真(200倍)、第9図は
本発明に係るメタルボンド砥石によってホーニング加工
したシリンダボアの一部拡大断面図、第10図はホーン
圧力と比材料除去率の関係を示すグラフ、第11図はホ
ーン圧力とホーン比の関係を示すグラフである。 尚、図面中10は砥石、11は砥粒、12はバインダー
メタル、13は燐青銅粒子、14は銅と銀ローとから力
る軟らかい部分、15はコバルト粒子、16はチツプボ
ケッl−117は空孔、18はシリンダボア、20は黒
鉛である。 第2図 第3図 第7図 第8図 手続補正書(方式) 昭和59年3 月2 日 1、事件の表示 特願昭58−208466号3、補正
をする者 事件との関係 特許出願人 (532)本田技研工業株式会社 4、代理人 (6735) 弁理士下IJI 容−川S5、補正命令
の目付 昭和59年2月28F1発送図面の簡単な説明
の欄を以下の通り補正する。 [4、図面の簡単な説明 第1図は従来のメタルボンド砥石の断面図、第2図は従
来のメタルボンド砥石の粒子構造を示す拡大写真(30
0倍)、第3図は従来のメタルボンド砥石の加工面の粒
子構造を示す拡大写真(200倍)、第4図は従来のメ
タルボンド砥石によってホーニング加工したシリンダボ
アの一部拡大断面図、第5図は圧粉圧力と砥石密度との
関係を示すグラフ、第6図は本発明に係るメタルボンド
砥石の断面図、第7図は本発明に係るメタルボンド砥石
の粒子構造を示す拡大写真(300倍)、第8図は本発
明に係るメタルボンド砥石の加工面のjll<7.子構
造を示す拡大写真(200倍)、第9図は本発明に係る
メタルボンド砥石によってホーニング加工したシリンダ
ボアの一部拡大断面図、第10図はホーン圧力と比材料
除去率の関係を示すグラフ、第11図はポーン圧力とホ
ーン比の関係を示すグラフである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)砥粒をバインダーメタルにて保持してなるメタル
    ボンド砥石において、前記バインダーメタルは比較的高
    硬度の金属粒子を、比較的低硬度の金属にて結合して々
    す、また砥石表面に形成されるチップポケットを含んだ
    砥石全体の空孔率は10−〜30%であることを特徴と
    する多孔質メタルボンド砥石。
  2. (2)前記比較的高硬度の金属粒子は燐青銅又は燐青銅
    とコバルトからなシ、また前記比較的低硬度の金属は銅
    と銀ローとからなシ、これらの重量割合は、コバルト:
    0〜30チ、銅:5〜40・係、銀ロー:1〜5%、燐
    青銅:残部であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の多孔質メタルボンド砥石。
  3. (3)前記燐青銅の重量割合は、スズ:20〜35%、
    燐;0.1〜1.0%4、銅:残部であることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載の多孔質メタルボンド砥
    石。
  4. (4)比較的高硬度の金属粉末と比較的低硬度の金属粉
    末を混合し、更にこの混合体に砥粒を混合し、との砥粒
    を含む混合体を常温にて圧粉成形し、次いで圧粉成形し
    た成形体を750℃以下の温度で常圧焼結せしめ、空孔
    率を10〜30%トシタコとを特徴とする多孔質メタル
    ホント砥石の製造方法。
  5. (5)前記比較的高硬度の金属粉末は燐青銅又は燐青銅
    とコバルトがらなシ、また前記比較的低硬度の金属粉末
    は銅と銀ローとがらなシ、これらのM景割合はコバルト
    :0〜30%、銅=5〜40%、銀ロー:1〜5%、燐
    青銅:残部であることを特徴とする特許請求の範囲第4
    項記載の多孔質メタルボンド砥石の製造方法。
  6. (6)前記燐青銅の重量割合は、スズ:20〜35%。 燐:0.1〜1.0%、銅:残部であることを特徴とす
    る特許請求の範囲i 5項記載の多孔質メタルボンド砥
    石の製造方法0
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