JPS646908B2

JPS646908B2 -

Info

Publication number: JPS646908B2
Application number: JP20846683A
Authority: JP
Inventors: Osamu Furubayashi; Shinichi Araki; Norio Yamada; Yasushi Iseda; Katsuo Misumi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1983-11-07
Publication date: 1989-02-06
Also published as: JPS6099568A

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などのホーニング
加工を行う砥石としてメタルボンド砥石が用いら
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
同時に行うホツトプレス法によつて製造してい
る。しかしながら、ホツ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
構成する金属粒子２ａ…は隙間なく融着している
ため、砥粒１を保持する力が極めて強く、第１図
及び第３図の写真にも示す如く砥粒１の切削部１
ａが摩耗してもバインダーメタル２から脱落せず
に残つている。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、また新たな砥粒１が砥
石表面に現われるという自生作用がなされにくい
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ツプポケツ
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、切粉に
よる砥石の目詰まりが発生し、これが切削能力の
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つてホーニング加
工を行うと、砥石により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、加工面が擦りに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が凹部５を塞ぎオイル溜りが消失し、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。更にホツ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が大型化
し、プレス型自体も加熱されるので、耐熱性を考
慮して高価なセラミツク等を使用しなければなら
ない。また、ホツトプレス法によつて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ツクを
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
るのは極めて困難なため、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り、且つ切断工程が増すこと
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ツト
プレス法の問題点を改善し、切削能力の低下防止
が図れ且つ砥石寿命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。上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
燐青銅又は燐青銅とコバルトからなる金属粒子
と、銅と銀ローからなる金属にて構成し、前記金
属粒子を前記金属で結合し、更にバインダーメタ
ルの空孔率を10〜30％としたことをその要旨と
し、また本発明に係るメタルボンド砥石の製造方
法は、燐青銅又は燐青銅とコバルトからなる金属
粉末と銅と銀ローからなる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、スズを燐と銅を混合、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HB200〜450が適当あり、このため
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BAg1（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
割合を表をもつて示す。

【表】

【表】次いで上記の混合体に砥粒を混合する。ここ
で、砥粒としてはダイヤモンド、CBN（Cubic
Boron Nitride）、Al₂O₃、SiC、TiB₂、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Niメツキを施
すようにしてもよい。このようにすることでNi
メツキした砥粒とコバルトを固相拡散させ、砥粒
の保持力を向上させることが可能となる。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、砥粒との接触面積
を増すようにすることが好ましい。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。
したがつて所定の砥石密度に応じた圧力を選定す
る。そして、上記の工程によつ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。更に砥粒としてダイヤ
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％）が得られなくなること等を考慮すると、好
ましい焼結温度は630℃〜750℃の範囲といえる。次に以上の如き製造方法によつて得られた砥石
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１０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は硬い燐青銅粒子１
３…、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…からなり、燐青銅粒子１３…
は銅と銀ローからなる軟らかい部分１４によつて
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
在するコバルト粒子１５はNiメツキされた砥粒
１１に固相拡散し、適度な保持力、つまり砥粒１
１の切削部が摩耗し、接触面積が大となり、切削
抵抗が増大して砥石の切り味が悪くなつた時点で
砥粒１１が脱落する程度の保持力で砥粒を保持し
ている。このように適度な保持力で砥粒を保持し
得るのは、銅と銀ローとが圧紛成形時に塑性変性
するとともに、焼結によつて銀ローが溶融し、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が脱落した跡にはチツプポケツト１６…
が形成され、バインダーメタル１２内には空孔１
７…が形成される。そして、これらチツプポケツ
ト１６…と空孔１７…を合せた砥石１０全体の空
孔率は10〜30％となつている。目的とする空孔率
（10〜30％）に対し、空孔率を下げすぎると、砥
粒を保持する保持力が強くなりすぎるため、切削
部が摩耗した砥粒がバインダーメタルから脱落せ
ずに残り、この結果、砥石の切削能力が低下し、
また、空孔率を上げすぎると、砥粒を保持する保
持力が弱くなりすぎるため、バインダーメタルか
ら脱落する砥粒が多くなり、この結果、砥石の摩
耗が増大し、砥石の寿命が短くなる。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）であり、この写真と
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つては、砥粒が擦り減
つ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り、図に示す如く、シリンダ
ボア１８の被加工面１９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が塑性変形によつて凹
部１９ｂを覆うことなく、また黒鉛２０も加工面
表面に露出している。したがつて本発明に係るメ
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、ピストンの焼付けを有効に防
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）をとつたグラフであり、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１
１図は横軸にホーン圧力、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）をとつた
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つて製造さ
れたメタルボンド砥石は、適度な砥粒保持力、つ
まり砥粒が摩耗して切削能力が低下した時点で砥
粒が脱落する程度の保持力でもつて砥粒を保持し
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、砥石寿命も大巾
に向上する。また、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
逃げとしてのチツプポケツ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を相俟つて
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。
したがつてシリンダボアにホーニング加工を施し
た場合にはオイル溜りとなる微小な凹凸を潰すこ
となく、且つ黒鉛も加工面表面に露出するので、
焼付防止等に極めて効果的である。更に本発明方法によれば従来のホツトプレス法
に比べ、設備をコンパクトにすることができ、且
つワイヤーカツト工程等も不要となるので生産性
が大巾に向上する等多くの効果を発揮する。

【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粒子構造を示す
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つて
ホーニング加工したシリンダボアの一部拡大断図
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粒子
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つ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
銀ローとからなる軟らかい部分、１５はコバルト
粒子、１６はチツプポケツト、１７は空孔、１８
はシリンダボア、２０は黒鉛である。

Claims

【特許請求の範囲】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、燐青銅又は燐青銅とコバルトからなる金属粒
子を、銅と銀ローからなる金属にて結合してな
り、また砥石表面に形成されるチツプポケツトを
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前記燐青銅、コバルト、銅及び銀ローの重量
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１項記載の多孔質メタルボ
ンド砥石。３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
る特許請求の範囲第２項記載の多孔質メタルボン
ド砥石。４燐青銅又は燐青銅とコバルトからなる金属粉
末と、銅と銀ローからなる金属粉末を混合し、更
にこの混合体に砥粒を混合し、この砥粒を含む混
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％としたことを特徴とする多孔質メ
タルボンド砥石の製造方法。５前記燐青銅、コバルト、銅及び銀ローの重量
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
る特許請求の範囲第５項記載の多孔質メタルボン
ド砥石の製造方法。