JPS6333986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイヤモンド及び立方晶系窒化硼素
（CBN）の如き超硬研摩材の被覆粒子に関する。

既に超硬研摩材を、それら粒子と化学的結合を
形成し、粒子が配合されている金属結合中の金属
と合金を形成することができる金属で被覆するこ
とが提案されている。

亦、ダイヤモンドを心とし、その心の周りに炭
化タングステン・コバルト混合物の未焼成層をも
つ球状ペレツトを形成することも既に提案されて
いる（米国特許Re.26879参照）。この提案ではペ
レツトを圧搾して金属結合ダイヤモンド工具を形
成し、形成した工具を炭化タングステン・コバル
ト混合物が焼結して硬質金属を形成する焼成条件
にかける。

今述べた種類の未焼成ペレツトは崩れないよう
にすることができるが、それらを商品として取り
扱える程ではない。合理的なダイヤモンド濃度
（工具中に存在するダイヤモンドの容量％）に対
してもそれらペレツトはダイヤモンドの配置空間
を十分とるにはむしろ大きくなければならず、取
扱い問題を一層悪くしている。勿論その場合金属
結合は硬質金属結合である。

本発明の目的は商品として用いることができる
超硬研摩材粒子の心をもつ研摩材ペレツトを与え
ることである。

本発明に関し、超硬研摩材粒子とは多結晶ダイ
ヤモンドと立方晶系窒化硼素複合剤の破砕により
得られる天然ダイヤモンド粒子、合成ダイヤモン
ド粒子、立方晶系窒化硼素粒子である。

本発明によれば研摩材ペレツトは超硬研摩材粒
子の心、その粒子の周りの金属の被覆、及び外側
の焼結した金属結合耐摩耗性層からなり、然も該
金属被覆は心と外側層とに強力な結合を形成して
いる。化学結合を形成している金属は通常炭化物
形成性遷移金属例えばVa、Taで、好ましくはTi
である。

外側層は硬質金属、金属結合窒化物、金属結合
硼化物、金属結合炭化珪素、金属結合ダイヤモン
ド粉末、金属結合立方晶系窒化硼素粉末及びそれ
らの混合物である。

本発明によれば研摩材ペレツトの製造方法は、
超硬研摩材粒子を選択し、該粒子の材料と化学結
合を形成するか又は形成することのできる金属の
薄い被覆で個々の粒子を被覆し、被覆された粒子
を、耐摩耗性物質へ焼結することができる粉末混
合物と共にペレツト化し、次にそれらペレツトを
焼結して各粒子上に外側の耐摩耗性層を形成する
ことからなる。

実施例 １ 100〜120メツシユの金属結合ダイヤモンド粒子
を170〜200メツシユのチタン粉末と混合し、その
金属粉末が混合物の約70体積％を占めるようにし
た。次に混合物を10^-4トールの真空中で700℃の
温度に加熱し、この温度に30分間維持した。室温
に戻した後、真空を解消した。次に混合物を、被
覆ダイヤモンド粒子は通さないが細かいチタンは
通す適当な篩にかけた。ダイヤモンド粒子は夫々
約0.5ミクロンのチタン被覆を有することが分つ
た。

次にチタン被覆粒子を米国特許Re26879に記載
の型のペレツト化機中に入れ、炭化タングステン
（73重量％）とコバルト（27重量％）の混合物を
ペレツト化機に送り、アルコールと樟脳を添加し
た。之を約0.5mm径の生のペレツトが形成される
迄続けた。生のペレツトを先ず乾燥し、次に還元
条件で10分間1100℃で焼結させた。

焼結生成物はばらばらで実質的に球形の極めて
硬いペレツトからなつていた。

或る量の之等のペレツトをボーリング刃のため
のダイヤモンド含有切断用差込体を作るのに用い
る粉末青銅混合物と混合した。ダイヤモンドの濃
度は約80であつた。この差込体を通常の条件で焼
結し、次にボーリング刃に取りつけた。刃は非常
によい性能を発揮することが分つた。そのような
差込体中のダイヤモンド粒子の先端で起きる金属
結合の典型的な侵食がダイヤモンドの周りよりも
むしろペレツトの周りで生じていることが判明し
た。

実施例 ２ 実施例１をくり返した。但し心としてCBN粒
子を用いた。極端にに硬い球状ペレツトが再び形
成された。

実施例 ３ この例では30〜40メツシユのチタン被覆金属結
合ダイヤモンド粒子を用いた。金属粉末は85重量
％の鉄と15重量％のニツケルからなり、１〜５ミ
クロンの粒径範囲に入るものを調製した。

実施例１の如く、ダイヤモンドをペレツト化機
に入れ、少量のグルコースを含む水と一緒に金属
粉末をペレツト化機へ供給した。ペレツト化を18
〜20メツシユの生のペレツトが形成されるまで続
けた。

生のペレツトを還元状条件下で10分間900℃で
焼結した。

孔あけ用差込体を50の濃度で焼結ペレツトから
つくつた。

実施例 ４ 97％のダイヤモンド粒子と３％のコバルトを用
いて米国特許第3141746号の教示に従つてダイヤ
モンド圧搾物を作つた。その圧搾物を天然ダイヤ
モンドの粉砕に用いる装置で破壊して粉砕した。
粉砕粒子を精確に篩分けし、100〜120メツシユの
粒子を次の段階のために用いた。

それら粒子を170〜200メツシユのチタン粉末と
混合し、その金属粉末が混合物の約70体積％を占
めるようにした。混合物を10^-4トールの真空中で
700℃の温度に加熱し、この温度に30分間維持し
た。室温へ戻した後、真空を解消した。次に混合
物を篩分けし、被覆したち密な粒子を取り、細か
いチタンは通過させた。各被覆粒子は約0.5ミク
ロンのチタン被覆をもつていた。

チタン被覆粒子を、実施例１に記載の如くペレ
ツト化し、そこに記載されている如く焼結した。

この例ではそれらの極度に硬いペレツトを、ダ
イヤモンドの濃度を約80として、円状のこぎり部
品を作るのに用いられる標準的金属マトリツクス
中に配合した。のこぎり部品は非常によい性能を
発揮することが分つた。

実施例 ５ 実施例４をくり返した。但し南アフリカ特許第
73／5447号の実施例１によるち密なCBNを用い
た。

再びのこぎり部品をつくつた。この場合その部
品は高度の熱安定性を示し、かなり乱用した後で
も依然として極めてよい性能をもつていた。

実施例 ６ １重量部の200〜400メツシユのダイヤモンド粉
末と、40％銀、40％銅及び20％チタンからなる合
金１重量部とからなる粉末混合物を調製した。次
にこの混合物を用い、30〜40メツシユの被覆ダイ
ヤモンドを約2.5mmの径のペレツトが形成される
迄ペレツト化した。

生のペレツトを真空中で900℃で焼結した。

それらペレツトを回転岩石ドリル刃に配合し
た。極めてよい性能が得られた。

実施例 ７ 実施例６をくり返した。但し50〜60メツシユ
CBN粒子と200〜400メツシユCBN粉末とを用い
た。

焼結ペレツトを金属結合砥石車に配合し、種々
の金合金の粗研摩に良好な効果をもつて用いるこ
とができた。

実施例 ８ 実施例１の手順をくり返した。但し20〜30メツ
シユダイヤモンドを用い、粉末混合物は−200メ
ツシユの鉄粉末と硼化鉄粉末との１：１（重量）
混合物からなつていた。

生のペレツトを真空中で900℃で焼結した。

非常に硬いペレツトが形成されたが、之等はど
の用途にも未だ使用されたことのないものであつ
た。

実施例 ９ 実施例８をくり返した。但し60〜80メツシユ
CBN粒子を用い、−200メツシユの炭化珪素粉末
と実施例１のAg／Cu／Ti合金との１：１混合物
を用いた。

還元条件で1100℃で焼結した後、再び非常に硬
いペレツトが形成された。

どの場合でも外側層の窒化は窒素雰囲気中で焼
結することにより達成できた。外側層が炭化物を
形成できる金属からなる場合には、炭化物の形成
はペレツト化前の粉末混合物に黒鉛粉末を添加す
ることにより達成することができた。

ダイヤモンド含有ペレツトは通常金属結合又は
樹脂結合を用いて研摩工具に用いられている。
CBN含有ペレツトは金属結合、ガラス質結合及
び樹脂結合により用いることができた。ペレツト
と樹脂との間の良好な結合を達成するには、ペレ
ツトを軽く酸エツチングするのが有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超硬研摩材粒子の心とその周りの硬質金属粉
   末のペレツト化層とからなる研摩材ペレツトにお
   いて、心がその心及び外側の層の材料と強い結合
   を形成する金属で被覆されており、前記ペレツト
   化層が、金属結合した耐摩耗性層を形成するよう
   に焼結されていることを特徴とする研摩材ペレツ
   ト。 ２ 化学的結合を形成する金属がチタンである特
   許請求の範囲第１項に記載の研摩材ペレツト。 ３ 超硬研摩材粒子がダイヤモンド、立方晶系窒
   化硼素、粉砕ダイヤモンド複合材及び粉砕立方晶
   系窒化硼素複合材から選択されている特許請求の
   範囲第１項又は第２項のいずれか１項に記載の研
   摩材ペレツト。 ４ 外側層が硬質金属、金属結合窒化物、金属結
   合硼化物、金属結合炭化珪素、金属結合ダイヤモ
   ンド粉末、金属結合立方晶系窒化硼素粉末及びそ
   れらの混合物から選択されている前記第１項〜第
   ３項のいずれか１項に記載の研摩材ペレツト。 ５ 硬質金属がコバルト結合炭化タングステンで
   ある前記第４項に記載の研摩材ペレツト。 ６ 外側層が10〜100ミクロンの粒径範囲にある
   金属結合ダイヤモンド粉末、である前記第４項に
   記載の研摩材ペレツト。 ７ 外側層が10〜100ミクロンの粒径範囲にある
   金属結合立方晶系窒化硼素粉末である前記第４項
   に記載の研摩材ペレツト。 ８ 超硬研摩材粒子で、その粒子と外側の層の材
   料と強い結合を形成するか又は形成することがで
   きる金属の薄い被覆で個々の粒子が被覆された超
   硬研摩材粒子を選択し、その被覆粒子を、耐耗性
   物質へ焼結することができる粉末混合物と共にペ
   レツト化し、次に該ペレツトを焼結して外側耐摩
   耗性層を各粒子上に形成することを特徴とする研
   摩材ペレツトの製造法。 ９ 化学結合を形成する金属がチタンである前記
   第８項に記載の方法。 １０ 超硬研摩材粒子がダイヤモンド、立方晶系
   窒化硼素、粉砕ダイヤモンド複合材及び粉砕立方
   晶系窒化硼素複合材から選択されている前記第８
   項又は第９項のいずれか１項に記載の方法。 １１ 外側層が硬質金属、金属結合窒化物、金属
   結合硼化物、金属結合炭化珪素、金属結合ダイヤ
   モンド粉末及び金属結合立方晶系窒化硼素粉末か
   ら選択されている前記第８項又は第９項のいずれ
   か１項に記載の方法。 １２ 硬質金属がコバルト結合炭化タングステン
   である前記第１１項に記載の方法。 １３ 外側層が200〜400メツシユの粒径範囲にあ
   る金属結合ダイヤモンド粉末から形成されている
   前記第１１項に記載の方法。 １４ 外側層が金属結合立方晶系窒化硼素粉末で
   ある前記第１１項に記載の方法。