JPS64189B2

JPS64189B2 -

Info

Publication number: JPS64189B2
Application number: JP3508185A
Authority: JP
Inventors: Shoji Terada
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1989-01-05
Also published as: JPS61197163A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ビトリフアイド研摩砥石の製造法
に関する。更に詳しくは結合剤ガラス質相内に多
数の研摩砥石と独立気泡の分散した状態のビトリ
フアイド研摩砥石の製造法に関する。

（従来の技術）従来のビトリフアイド研摩砥石の構成は、第２
図に示すように砥石の主要構成成分である砥粒１
間をビトリフアイド結合剤２（主としてガラス質
物質）で結び付けることによつて砥石として必要
な機械的強度を保持させると共に希望する形状、
寸法の砥石に仕上げられている。また砥石に存在
する気孔部分３はビトリフアイド研摩砥石で各種
被削材を研摩した場合に生ずるけずり屑を作業系
外に排除させる機能を有する。

（発明が解決しようとする問題点）以上のような構造のビトリフアイド研摩砥石に
おいては、砥粒量に対してあまり多量の結合剤を
使用すると結合剤部分２が増大し、これにつれて
気孔部分３が次第に減少し、遂には砥粒１と結合
剤部分２のみの砥石、即ち無気孔砥石になつてし
まう。

無気孔砥石では研摩作業にともなつて生ずるけ
ずり屑の排除が進まず、このため被削材表面の汚
染や、焼けの現象が生ずる。逆にビトリフアイド
研摩砥石製造にあたつて、結合剤量を減らしてい
くと砥石内部の気孔は増加するが、その反面、砥
石内部で砥粒間を結びつける結合剤部分が減少す
るため、砥石の機械的強度は低下してしまう。

したがつて、従来のビトリフアイド砥石製造方
法を採用するかぎり、砥粒に対する結合剤原料の
配合比率には限界があり、その限界は砥粒重量の
10〜30％程度とされていた。そして、この配合比
率を大きく逸脱した組成をとるときは、得られた
砥石の性質が不良となり、研摩作業中に目詰り
や、やけの現象を生じやすいものになる傾向が大
きい。また、砥石製造面においてもいくつかの難
点が生じ、例えば粒径100μｍ以下の細かい研摩
微粉を用いるビトリフアイド砥石を製造しようと
するときは焼成後の徐冷過程で砥石に亀裂の発生
が生じやすいなどの欠点が目立つた。これは焼成
後に砥粒と結合剤の界面に、両者の熱膨張係数の
差によつて生ずるひずみ、あるいは結合剤内部に
生じた欠陥から生じるクラツクに起因するもので
ある。こうした難点を解決し、砥粒保持がすぐ
れ、しかも気孔率の大きいビトリフアイド研摩砥
石の出現が待望されていた。

（問題点を解決するための手段）以上の問題点を解決するため、この発明では細
かい砥粒と、結合剤原料としてけい酸塩鉱物粉末
またはガラス粉末を砥粒重量の70％以上と、発泡
剤として窒化ほう素、窒化けい素微粉末の１種又
は２種以上を結合剤原料重量の１〜10％とを配合
し、該配合物を十分に混合した後、結合剤原料が
溶融してガラス化する温度以上に焼成するビトリ
フアイド研摩砥石の製造法を提案するものであ
り、この方法に従えば第１図に示すような結合剤
ガラス質相４の中に砥粒１および独立気泡５が分
散して存在するビトリフアイド研摩砥石が得られ
る。

ここで、細かい砥粒としては例えば平均粒径が
100μｍ以下のものを使用する。

即ち、平均粒径が100μｍ以上の大きさになる
と、第１図に示すような多泡質のビトリフアイド
砥石の形成が著しく困難となり、更に砥粒が大き
い場合は研削作業にともなつて生ずる被削材のけ
ずり屑も大きくなるので、砥石表面に散在する独
立気泡５に起因するくぼみでは被削材けずり屑の
排除が困難になる。

また結合剤原料としては長石等けい酸塩鉱物粉
末またはガラス粉末を使用し、これ等の結合剤原
料は砥粒重量の70％以上配合する。

結合剤原料の配合量が70％以下であると、結合
剤ガラス質相４中に被削材のけずり屑を作業系外
に排除させるだけの独立気泡５を形成することが
できない。

また発泡剤としてCaCO₃、MgCO₃などに代表
される各種炭酸塩を使用した場合、CaCO₃、
MgCO₃など炭酸塩の発泡作用はそれら炭酸塩が
加熱により熱分解した際に生じる炭酸ガスに起因
するものであるため、結合剤原料の溶融温度と炭
酸塩の熱分解温度が適合しないと結合剤ガラス質
相内に独立気泡を残すことができないという使用
上の難点があり、使用できる砥石結合剤の組成が
大幅に制限される。

更に、B₄C、SiCなどで代表される炭化物を発
泡剤として使用した場合、炭酸塩とは異なり、結
合剤原料の焼成による溶融物で侵蝕された炭化物
が、侵蝕と共に酸化反応を受けCOまたはCO₂ガ
スを生じ、これが結合剤ガラス質相中に独立気泡
を作る。しかし、前記炭化物の微粉を実際に発泡
剤として使用した場合、その発泡作用の進行は急
激に進み、結合剤ガラス質内に生ずる気泡の大き
さを均一に制御することが非常に困難である。

これに対して、この発明において発泡剤として
窒化ほう素、窒化けい素を使用する場合は、焼成
段階で徐々に酸化された窒化ほう素、窒化けい素
微粉が溶融した結合剤ガラス質相に溶込む際に
N₂ガスなどを発生し、これにより結合剤ガラス
質中に気泡を形成する。

そして、この気泡は前記炭化物微粉を発泡剤に
用いた場合に比べて非常に緩やかに発泡作用が進
行し、砥石結合剤中に比較的気泡径が揃つた独立
気泡を形成する。

以上の理由により、この発明においては発泡剤
としては窒化ほう素、窒化けい素の１種又は２種
以上を使用し、ここで窒化ほう素としては六方晶
のBN或いはこれを主体とするものが好ましく、
窒化けい素としてはβ型Si₃N₄或いはこれを主体
とするものが好ましい。

また、発泡剤はその粒径が10μｍ以下の微粉、
好ましくは平均粒径が１〜2μｍの微粉を使用し
た場合に良好な発泡作用を呈する。

更に発泡剤は、その量が結合剤原料重量の１％
以下のときは結合剤ガラス質相に十分な独立気泡
が生じないし、逆にその量が結合剤原料重量の10
％以上になると、発泡作用が進みすぎて独立気泡
が結合剤ガラス質相から外部に脱出したり、或い
は連続気泡が形成され、気泡の大きさが不揃いな
状態となる。

以上のような配合割合の砥粒、結合剤原料、発
泡剤を十分に混合した後、結合剤原料が溶融して
ガラス化する温度以上に焼成することにより第１
図に示すように結合剤ガラス質相４の中に多数の
独立気泡５と細かい砥粒１を包含したビトリフア
イド研摩砥石が得られる。

（発明の効果）以上のように、この発明によれば結合剤ガラス
質相４の中に多数の独立気泡５と細かい砥粒１を
包含したビトリフアイド研摩砥石が得られるが、
この砥石によれば研摩作業中細かい砥粒１により
被削材の細かいけずり屑が形成され、これ等の細
かいけずり屑は独立気泡５より作業系外に能率的
に排除される。

なお、従来のビトリフアイド砥石製造において
は、研摩微粉をガラス質結合剤で結び付けるとい
う製造方式を採用していたため、砥石の組織は砥
粒率（砥石内で砥粒の占める容積比率）が40〜60
％、ボンド率（砥石内で結合剤の占める容積比
率）は５〜30％が限度であつたが、この発明によ
り製造されたビトリフアイド砥石は多数の独立気
泡を含む結合剤ガラス質相の中に砥粒微粉が散在
しているという状態をとるため、砥石の砥粒率を
極端に低下させることができ、砥粒率５〜30％と
いうビトリフアイド砥粒砥石を製造することも可
能である。

したがつて、この発明によれば砥粒保持の優れ
たビトリフアイド研摩砥石が得られる。

またこの発明により得られたビトリフアイド研
摩砥石は、従来のビトリフアイド砥石に比べて砥
粒微粉の使用量が少なく、しかも多泡質な砥石で
あるため、非常に軽量な研摩砥石が得られ、した
がつて研摩作業に際して必要な動力が少なくて済
み、同時に砥粒微粉の使用量が少ないので砥石製
造の原料費が節約できる利点もある。

更にこの発明により製造されたビトリフアイド
研摩砥石は結合剤ガラス質相を母体としているた
め、従来の製造法で作られたビトリフアイド研摩
砥石に比べ、砥石としての硬度は低いが、プラス
チツクやゴムなど軟質で高弾性の材料を研摩する
には十分な研摩能力を発揮する。

なお、砥石としての硬さを調節する必要が生じ
た場合は、結合剤原料を選択するか、或いは結合
剤ガラス質相中の独立気泡の気泡径や発生数を加
減することによりある程度の調節が可能である。

（実施例）以下、この発明の実施例を示す。

実施例１長石（SiO₂66.4％、Al₂O₃19.3％、Fe₂O₃0.1％、
CaO0.6％、MgO0.1％、K₂O9.7％、Na₂O3.7％）
と葉長石（SiO₂77.0％、Al₂O₃17.5％、Fe₂O₃0.1
％、CaO0.2％、MgO0.2％、K₂O0.4％、Na₂O0.1
％、Li₂O4.5％）を重量比率で７：３の割合に混
合し、これをポツトミルで粉砕したのち、これに
４％のBN（六方晶）の微粉（粒径１〜2μｍ）を
添加して再粉砕し、全原料が＃325のふるいを全
通させたものを結合剤原料として用意する。この
結合剤原料を砥粒WA＃1000と等量に混合し、こ
れに少量の成形用糊材を入れてよく混合したのち
金型に入れて成形する。

これを電気炉で1300℃に焼成したのち炉内で徐
冷する。室温まで冷却した試料を取出し外面の凹
凸部を研摩して除去して修整を加えて製品とす
る。こうして作られた多泡質のビトリフアイド砥
石は、かさ比重1.3の軽量な研摩用砥石であり、
ゴム加工品など軟質材料の研摩に適したものであ
る。

実施例２実施例１に示した化学組成の長石、葉長石の粉
末を重量比で７：３に混合し、これに重量比で３
％のBN（粒径１〜2μｍ）と２％のβ型Si₃N₄（平
均粒径2μｍ）を添加した混合物を1280℃に仮焼
する。この仮焼物は部分的に発泡しているが、こ
れを乳鉢で粉砕して170メツシユのふるいを全通
させる。これを砥粒微粉（WA＃320）100部に対
して74部の割合に加えて混合したのち、成形助剤
としてデキストリン水溶液を少量添加して加圧成
形し乾燥させる。

これを電気炉において1320℃に焼成したのち徐
冷して取出す。取出した焼成物は表面部分を削除
して所望寸法に仕上げる。こうして得られた多泡
質のビトリフアイド研摩砥石は、かさ比重が約
1.5の軽量なものである。

実施例３ガラス（SiO₂71.4％、Al₂O₃0.1％、TiO₂0.1％、
CaO8.1％、MgO4.2％、Na₂O14.1％）の粉末を
325メツシユふるいにかけて全通させたものを用
意し、砥粒微粉WA＃2500、BN微粉（粒径１〜
2μｍ）を下記の割合に混合する。

砥粒微粉（＃2500） …40.2％ガラス粉末 …57.5％ BN微粉 …2.3％この混合物を金型に入れて加圧成形したのち、
アルミナ製のさやに入れて940℃に焼成する。徐
冷したのち取出して、表面の凹凸部分を切断して
除去し所望寸法の研摩用砥石に仕上げた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明により製造されたビトリフ
アイド研摩砥石の内部組織を模式的に示す図、第
２図は、従来の製造法で作られたビトリフアイド
研摩砥石の内部組織を模式的に示す図である。図中、１は砥粒、４は結合剤ガラス質相、５は
独立気泡。

Claims

【特許請求の範囲】

１細かい砥粒と、結合剤原料としてけい酸塩鉱
物粉末またはガラス粉末を砥粒重量の70％以上
と、発泡剤として窒化ほう素、窒化けい素微粉末
の１種又は２種以上を結合剤原料重量の１〜10％
とを配合し、該配合物を十分に混合した後、結合
剤原料が溶融してガラス化する温度以上に焼成す
ることを特徴とするビトリフアイド研摩砥石の製
造法。