KR100599349B1

KR100599349B1 - 금속 피복 연삭재, 금속 피복 연삭재를 이용한 연삭 휠,및 금속 피복 연삭재의 제조 방법

Info

Publication number: KR100599349B1
Application number: KR1020047015907A
Authority: KR
Inventors: 이하라에이지
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2006-07-12
Also published as: JP2004001165A; PT1497077E; KR20040097294A

Abstract

본 발명은 입자크기가 미세해도 레지노이드 연삭 휠에서 충분한 유지력을 얻을 수 있는 연삭재를 제공한다. 상기 연삭재는 금속층으로 피복된 복수의 연삭 입자를 금속으로 결합함으로써 제조된다. 상기 금속층은, 니켈, 니켈인, 코발트, 코발트-인, 티타늄, 구리, 크롬, 철, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 탄탈로 이루어지는 그룹에서 선택된 금속으로 만들어진다. 또한 연삭 입자는, 0.5 ㎛ 내지 300 ㎛ 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는, 입방정 질화 불소, 다이아몬드, 알루미나, 탄화규소와 같은 경질 물질로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나로 만들어진다.

금속, 연삭 입자, 금속층, 레지노이드 본드, 전해도금, 무전해 도금, 교반, 도금 배쓰

Description

금속 피복 연삭재, 금속 피복 연삭재를 이용한 연삭 휠, 및 금속 피복 연삭재의 제조 방법 {METAL-COATED ABRASIVES, GRINDING WHEEL USING METAL-COATED ABRASIVES AND METHOD OF PRODUCING METAL-COATED ABRASIVES}

관련 출원

본 출원은 미국 35 U.S.C. §111(b)에 따라 2002년 4월 16일에 출원된 미국 가출원 제60/372,431호의 출원일의 35 U.S.C. §119(e)(1)에 따른 이익을 청구하는 35 U.S.C. §111(a)하에 출원된 미국 출원에 대응한다.

본 발명은, 연삭 휠, 연마포지(硏磨布紙, coated abrasive) 등에 사용되는 연삭재(abrasive)에 관한 것으로, 특히 연삭재의 유지력을 높이기 위해, 연삭 입자 표면에 금속을 피복한 연삭재에 관한 것이다.

수지를 결합재로서 사용하는 레지노이드(resinoid) 연삭 휠에서는, 다른 형태의 본드를 사용하는 연삭 휠에 비해 본드 층에서의 연삭재 유지력이 약하므로, 연삭중에 연삭재가 탈락되고, 연삭 휠의 연삭비가 낮다는 문제를 안고 있다. 따라서, 연삭재의 유지력을 향상시키기 위한 여러가지 연구가 이루어져 왔다.

입방정 질화 붕소(cubic boron nitride)의 경우를 예로 들면, 연삭재 표면에 니켈, 니켈-인, 코발트, 코발트-인 또는 티타늄 등의 단일층 또는 다층의 피복을 실시하여, 피복 표면의 요철에 의해 본드층 중에서의 유지력을 향상시킨 연삭재가 개발되었고(예를 들면, 하기의 특허문헌), 그 연삭재가 현재 레지노이드 연삭 휠에 사용되고 있다.

일본 특허문헌: 특개소60-51678호 공보

일본 특허문헌: 특개소59-142066호 공보

일본 특허문헌: 특개소59-30671호 공보

일본 특허문헌: 특개소60-52594호 공보

일본 특허문헌: 특개평9-323046호 공보

예를 들면, 일본 특개소60-51678호 공보에는, 연삭 입자 표면에 금속층을 제공하고 제1층에 스폰지형 니켈을 사용하며 제2 층에 치밀한 니켈을 사용함으로써, 표면에 요철을 갖는 유지력이 높은 니켈 피복(nickel-coated) 연삭재를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 일본 특개소59-142066호 공보에는, 제1층에 니켈, 제2층에 코발트, 제3층에 니켈 피복을 실시함에 의해, 연삭비가 향상된 레지노이드 연삭 휠이 개시되어 있다.

이렇게 연삭 입자의 표면을 피복함으로써 본드 내에 연삭재가 유지되는 유지력이 높아질 수 있으며, 연삭중의 연삭재의 탈락이 억제되고, 연삭 휠의 연삭비가 향상된다.

그러나, 금속 피복에 의해 얻어진 금속 피복 연삭재와 레지노이드 본드 사이의 유지력은 피복 표면의 요철에 의해 초래되는 물리적인 유지력이다. 사용되는 연삭재의 입자 크기가 미세할 수록, 피복표면에는 작은 요철이 형성되고, 표면상의 요철의 수도 감소한다. 따라서, 피복 표면과 본드 층 사이의 접촉 면적이 작아지며, 레지노이드 본드 중에서의 연삭재 유지력이 불충분해진다.

연삭 가공에서는, 피삭재의 표면 조도를 향상시키려면 연삭재의 입자 크기를 줄여야 한다. 가공부품의 소형화, 고정밀도화의 추세 속에서, 레지노이드 연삭 휠에 대한 용도에 있어서도 입자크기가 미세한 연삭재가 산업계로부터 강력히 요구되고 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 입자크기가 미세한 연삭재는 금속 피복을 하여도 충분한 유지력이 얻어지지 않는다는 문제점을 여전히 안고 있으며, 또한 저연삭비에 의한 공구 코스트의 상승, 및 연삭 휠 크기를 조정하거나 절단날을 재생하기 위한 트루잉 및 드레싱(trueing and dressing) 회수의 증가 등에 의한 토탈 가공 코스트의 증가, 및 연삭재의 탈락에 의한 피복재 표면 조도의 악화 등의 문제 또한 갖고 있다. 따라서, 레지노이드 본드 중에서의 연삭재 유지력의 향상에 대한 강한 요구가 여전히 남아 있다.

일본 특개평10-337670호 공보에는, 연삭 입자를 비트리파이드(vitrified: 결정화)-본드재 또는 금속 본드재로 결합시킨 연삭재(복합 연삭 입자)를 형성하고 따라서 요철부에 의해 레지노이드 본드 중에서의 유지력을 향상시키는 것을 포함하는, 금속 피복을 사용하지 않고 연삭재의 조기 탈락을 방지하는 방법이 개시되어 있다.

이러한 연삭 입자들을 결합시켜 형성되는 요철에 의해, 레지노이드 본드 중에서의 연삭재 유지력이 향상되고, 연삭비가 향상된다. 그러나, 이렇게 비트리파 이드 본드재 또는 금속 본드재로 연삭 입자들을 결합시킨 복합 연삭 입자는, 연삭 입자들의 결합이 강고하기 때문에, 복합 연삭 입자가 이 복합 연삭 입자를 구성하는 연삭 입자보다 큰 입자 크기의 연삭 입자를 사용한 경우와 동일 상태로 되며, 따라서 연삭 동력(grinding power) 값이 상승한다는 문제가 있었다.

레지노이드 연삭 휠에서는, 연삭 동력 값이 높아지면, 연삭열에 의한 레지노이드 본드의 열화 및 피삭재의 연삭버닝(burn) 등의 현상이 발생하기 쉬워진다. 이러한 현상들을 억제하기 위해서는 연삭 동력값을 낮게 유지하는(샤프니스를 유지하는) 것이 중요하다.

공구 코스트, 토탈 가공 코스트, 피삭재 표면 조도 등에 관해서 연삭재 유지력의 향상 요구가 강하다. 연삭 동력 값을 상승시키지 않고 샤프니스를 유지하기 위해서는, 적당한 연삭 입자의 탈락 및 파괴에 의한 절단날의 갱신이 필요해진다.

본 발명은 입자크기가 미세해도, 특히 레지노이드 연삭 휠중에서 충분한 유지력을 얻을 수 있는 연삭재, 그 제조 방법, 그것을 이용한 연삭 휠 및 피복 연삭재를 제공한다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 상당한 연구를 하였다. 그 결과, 입자크기가 미세해도 레지노이드 연삭 휠중에서의 연삭재에 대해 충분한 유지력을 도출할 수 있으며 또한 연삭 동력값의 상승을 억제할 수 있는 방법을 찾아냈으며, 따라서 본 발명이 완성되었다. 즉 본 발명은 이하에 관한 것이다:

(1) 금속, 및 이 금속에 의해 결합되는 복수의 연삭 입자를 포함하는 금속피 복 연삭재,

(2) (1)항에 있어서, 상기 연삭 입자는 금속층에 의해 피복되어 있는 금속피복 연삭재,

(3) (2)항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은 복수의 층으로 형성되어 있는 금속피복 연삭재,

(4) (2)항 또는 (3)항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은, 니켈, 니켈-인, 코발트, 코발트-인, 티타늄, 구리, 크롬, 철, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 탄탈로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 1종의 금속을 포함하는 금속피복 연삭재,

(5) (4)항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은 니켈 또는 니켈-인을 포함하는 금속피복 연삭재,

(6) (4)항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 최외층 이외의 금속층은 코발트 또는 코발트-인을 포함하는 금속피복 연삭재,

(7) (3)항 내지 (6)항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층의 최외층은 니켈 또는 니켈-인으로 형성되어 있는 금속피복 연삭재,

(8) (2)항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은 니켈 또는 니켈-인의 단일층으로 형성되어 있는 금속피복 연삭재,

(9) (1)항 내지 (8)항 중 어느 한 항에 있어서, 연삭 입자를 결합하는 금속이, 니켈, 니켈-인, 코발트 및 코발트-인으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속피복 연삭재,

(10) (9)항에 있어서, 상기 연삭 입자를 결합하는 금속은 니켈 또는 니켈-인인 금속피복 연삭재,

(11) (1)항 내지 (10)항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연삭 입자는 0.5 내지 300 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 금속피복 연삭재,

(12) (11)항에 있어서, 상기 연삭 입자는 1 내지 150 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 금속피복 연삭재,

(13) (1)항 내지 (12)항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연삭 입자는, 입방정 질화붕소, 다이아몬드, 알루미나, 및 탄화규소로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속피복 연삭재,

(14) (13)항에 있어서, 상기 연삭 입자는, 입방정 질화붕소, 다이아몬드의 어느 하나, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 금속피복 연삭재,

(15) (1)항 내지 (14)항 중 어느 한 항에 있어서, 평균 2 내지 100개의 연삭 입자가 금속에 의해 결합되어 있는 금속피복 연삭재,

(16) (15)항에 있어서, 평균 2내지 50개의 연삭 입자가 금속에 의해 결합되어 있는 금속피복 연삭재,

(17) (1)항 내지 (16)항 중 어느 한 항에 기재된 금속피복 연삭재를, 5중량% 이상 포함하는 금속피복 연삭재를 사용한 연삭 휠,

(18) (17)항에 있어서, 레지노이드 연삭 휠인 연삭 휠,

(19) (1)항 내지 (16)항 중 어느 한 항에 기재된 금속피복 연삭재를 사용한 연마포지,

(20) (2)항 내지 (8)항 중 어느 한 항에 기재된 금속피복 연삭재의 제조 방법이며, 연삭 입자를 피복하는 금속층을, 전해 도금 또는 무전해 도금 방법을 사용하여 형성하는 금속피복 연삭재의 제조방법,

(21) (1)항 내지 (16)항 중 어느 한 항에 기재된 금속피복 연삭재의 제조 방법이며, 복수의 연삭 입자를, 전해 도금 또는 무전해 도금 방법에 의해, 금속에 의해 결합시키는 것을 포함하는 금속피복 연삭재의 제조방법,

(22) (2)항 내지 (16)항 중 어느 한 항에 기재된 금속피복 연삭재의 제조 방법이며, 연삭 입자를 전해 도금 또는 무전해 도금 배쓰에 넣어 교반하면서 연삭 입자 표면에 금속층을 형성하고, 교반을 완만하게 하여 금속층으로 피복된 연삭 입자를 결합시키는 것을 포함하는 금속피복 연삭재의 제조방법.

도1은 본 발명의 금속피복 연삭재의 일 실시예를 도시하는 개략도이다.

도2는 본 발명의 금속피복 연삭재의 다른 실시예를 도시하는 개략도이다.

본 발명의 금속피복 연삭재는, 금속, 및 상기 금속에 의해 결합되어 있는 복수의 연삭 입자를 포함한다. 이 때, 연삭 입자의 각각은 금속피복된 연삭 입자를 형성하기 전에 금속 층으로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 대안적으로, 복수의 연삭 입자가 금속층으로 피복될 수도 있다.

도1 및 도2에 본 발명의 금속피복 연삭재를 모식적으로 예시한다. 본 발명의 금속피복 연삭재는, 도1에 도시하듯이, 본 발명의 금속피복 연삭재는, 연삭 입 자(1) 각각이 금속층(2)에 의해 피복되고 또한 금속피복된 연삭 입자는 금속(3)에 의해 결합되는 구조를 갖는다. 또한 본 발명의 금속피복 연삭재는, 도2에 도시하듯이, 복수의 연삭 입자(4)가 결합된 상태에서 금속층(5)에 의해 피복되며, 금속(7)에 의해 다른 금속피복된 연삭 입자(6)와 결합되는 구조를 가질 수도 있다. 이 경우에, 금속층(2)과 결합 금속(3)은 동일한 종류의 금속이거나 다른 종류의 금속일 수 있다. 또한 금속층(5) 및 결합 금속(7)도 마찬가지로, 동일 종류의 금속이거나 다른 종류의 금속일 수 있다.

본 발명의 금속피복 연삭재는, 이러한 구조를 가짐으로써, 종래의 단일입자(single-grain)의 금속피복 연삭재에 비해, 레지노이드 본드중의 유지력이 높아지며, 연삭 도중에 연삭재의 탈락을 억제하여 연삭비를 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 이 효과는 특히 연삭 입자의 크기가 미세한 경우에 현저히 나타난다.

cBN의 경우를 예시하면, 종래부터 사용되고 있는 금속피복 연삭재는, 단일 연삭 입자를 니켈, 니켈-인, 코발트, 코발트-인, 티타늄 등의 금속에 의해 단층 또는 다층으로 피복한 연삭재이며, 본 발명에서의 금속피복 연삭재와 같이 금속 피복에 의해 결합된 복수의 연삭 입자를 함유하지 않도록 제조되어 있다. 따라서, 연삭 입자의 크기가 작을수록, 피복표면의 요철이 작아지고 또한 요철의 수도 감소된다. 그러므로, 레지노이드 본드에서의 유지력이 저하되며, 연삭 중에 연삭재가 자주 탈락되고, 저연삭비로 된다. 본 발명의 금속피복 연삭재의 경우에는, 금속피복된 연삭 입자들의 결합에 의해 형성되는 요철이 레지노이드 본드 중에서의 고정요소(anchor)로서 작용하기 때문에, 레지노이드 본드 중에서의 금속피복 연삭재의 유 지력이 향상되고, 연삭비가 향상된다.

본 발명의 금속피복 연삭재를 사용한 레지노이드 연삭 휠은, 종래의 비트리파이드 본드재 또는 금속 본드재에 의해 복수의 연삭 입자를 결합한 연삭재(복합 연삭 입자)보다 연삭 동력치가 낮고, 종래의 단일입자의 금속피복 연삭재를 사용한 레지노이드 연삭 휠의 연삭 동력치와 동일한 동력치를 나타낸다.

그 이유는 다음과 같다. 본 발명의 금속피복 연삭재는, 레지노이드 본드중에서의 연삭재 유지력에 있어서는 종래의 비트리파이드 본드재 또는 금속 본드재에 의해 복수의 연삭 입자를 결합한 연삭재(복합 연삭 입자)와 동일한 정도를 나타내지만, 비트리파이드 본드재 혹은 금속 본드재에 비해 결합력이 약한 금속에 의해 연삭 입자들이 결합되어 있으므로, 커다란 부하가 가해지면 결합 금속부분으로부터 연삭 입자가 탈락되고, 신규한 연삭 입자가 절단날로서 작용하여 연삭 동력치의 상승이 방해되기 때문이다.

본 발명에서 사용되는 연삭 입자는 단결정질로 만들어지거나 또는 다결정질로 만들어질 수 있으며, 또한 임의의 표면 처리가 실시될 수도 있다. 도2에 도시되어 있듯이, 복수의 연삭 입자는 소결에 의해서 또는 다른 방법들에 의해서 결합될 수도 있다.

본 발명의 금속피복 연삭재에 사용되는 연삭 입자의 평균 입자 크기는, 바람직하게는, 300 내지 0.5㎛의 범위 내이며, 보다 바람직하게는, 150 내지 1㎛의 범위 내이다. 평균 입자 크기가 300㎛를 초과하면, 연삭 입자 결합의 효과가 적다. 한편, 평균 입자 크기가 0.5㎛ 보다 작으면, 연삭 입자의 표면에 금속피복을 실시 하는 경우에 연삭 입자들의 결합 정도를 제어하기가 어려워진다.

본 발명의 금속피복 연삭재에 결합되는 연삭 입자의 입자수는, 2 내지 100개의 범위가 바람직하며, 2 내지 50개의 범위가 보다 바람직하다. 100개 이상의 연삭 입자가 결합되면, 얻어지는 금속피복 연삭재가 지나치게 커지고, 레지노이드 연삭 휠중에서의 금속피복 연삭재의 분포가 불균일해지며, 연삭가공 중에 연삭재가 없는 부분에서의 마모량이 증가하여 연삭비가 저하되는 경향이 있다.

연삭 입자를 피복하는 금속층은, 니켈, 니켈-인, 코발트, 코발트-인, 티타늄, 구리, 크롬, 철, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 탄탈로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 금속층을 단층으로 형성하는 경우에는, 니켈 또는 니켈-인으로 형성하는 것이 바람직하다. 금속층을 2층 이상 형성하는 경우에는, 최외층을 니켈 또는 니켈-인으로 형성하는 것이 바람직하다. 금속피복된 연삭 입자가, 연삭 입자들을 결합하는 금속층에 의해 완전히 피복되지 않는 경우에는, 최외층을 니켈 또는 니켈-인으로 형성하는 것이 바람직하다. 니켈 또는 니켈-인은 내식성이 양호하기 때문에, 최외층 금속층을 형성하도록 선택되는 것이 바람직하다. 금속층을 복수 형성하는 경우, 내측의 금속층(최외측 금속층 이외의 층)은 코발트 또는 코발트-인으로 형성되는 것이 바람직하다. 코발트 및 코발트-인은 고온에서의 변형에 강하고 연삭열에 의한 열화를 억제하므로, 연삭 입자의 탈락이 방지됨으로써 연삭 입자를 보호할 수 있고, 결과로서 연삭비가 향상하는 효과가 얻어진다.

본 발명의 금속피복 연삭재에 있어서, 금속피복된 연삭 입자를 결합하는 금 속은, 니켈, 니켈-인, 코발트, 및 코발트-인으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 이 중에서, 내식성 및 생산성의 관점에서 니켈 또는 니켈-인을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 금속은, 금속층에 사용한 금속과 동일한 종류의 금속일 수도 있다.

본 발명의 금속피복 연삭재에 사용하는 연삭 입자의 예로는, 입방정 질화 붕소, 다이아몬드, 알루미나, 탄화규소, 및 기타 분말상(powdered) 경질 물질을 포함할 수 있다. 이들 경질 물질은, 단독으로 또는 혼합해서 사용될 수도 있다. 입방정 질화 붕소, 다이아몬드, 또는 그 혼합물을 연삭 입자로서 사용한 경우, 특히 현저한 효과가 얻어진다. 입방정 질화 붕소 및 다이아몬드는 연삭 입자 강도가 높지만 상대적으로 본드 내에서의 연삭 입자 유지력이 불충분하기 때문에, 본 발명의 금속피복에 의해 얻어지는 효과는 다른 경질 물질보다 크며, 현저한 효과가 얻어질 수 있다.

본 발명의 금속피복 연삭재의 금속층의 형성에 있어서는, 전해 도금 및 무전해(화학) 도금과 같은 공지된 방법이 사용될 수 있다. 이 중에서, 도금 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

이제, 본 발명에 따른 연삭 입자의 금속피복 방법을, 무전해(화학) 도금 방법으로 니켈 피복(니켈-인 피복)을 행하는 경우를 이용하여 예시한다.

무전해 도금 방법으로 니켈 피복을 행하기 전에, 연삭 입자의 표면에 니켈 석출의 핵으로 작용하는 금속(예를 들면, 팔라듐)을 침착시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 연삭 입자 표면에 염화주석을 분산 도포(감수성화 처리)한 후, 팔라듐 금속을 석출(활성화 처리)시키는 방법이 일반적으로 사용되며, 공지의 방식으로 실시될 수 있다.

그 후, 연삭 입자를 무전해 도금 배쓰(예를 들면, 황산 니켈, 차아인산 나트륨(sodium hypophosphite), 초산 나트륨, 구연산 나트륨(sodium citrate), 황산의 혼합 배쓰)에 침지하여, 연삭 입자 표면에 니켈을 석출시키는 무전해 도금을 연삭 입자에 대해 실시한다. 이 경우, 무전해 도금 배쓰는, 연삭 입자들이 도금될 금속에 의해 결합되지 않도록 난류교반을 행한다. 이 상태는 도금 욕조의 크기와 형상, 및 교반 블레이드의 크기와 형상에 따라 다르므로, 장치마다 조건을 설정할 필요가 있다.

연삭 입자의 표면에 니켈 피복이 형성되는 단계에서, 교반 블레이드의 회전속도를 낮춤으로써 교반을 느리게 하여, 연삭 입자들을 결합시킨다. 이 경우, 결합의 정도는, 교반이 느려지는 속도 및 그 유지 시간에 의해 제어된다.

금속피복이 종료된 후, 금속피복 연삭재를 도금 배쓰로부터 꺼내서, 물로 세척하고 건조시킨 후, 체(sieve)를 통과시킴으로써, 본 발명의 소정 크기를 갖는 금속피복 연삭재가 얻어진다.

본 발명의 연삭 휠은 금속피복 연삭재를 포함한다. 연삭 휠 중에서 본 발명의 금속피복 연삭재의 함량은, 5중량% 이상이 바람직하고, 25중량% 이상이 보다 바람직하다. 금속피복 연삭재의 함량이 5중량% 미만이면, 본 발명의 금속피복 연삭재를 사용하는 효과가 충분히 나타나지 않고, 연삭비가 거의 향상되지 않는다.

본 발명의 금속피복 연삭재를 사용하여 레지노이드 연삭 휠을 제조하는 경 우, 종래의 단일입자의 금속피복 연삭재를 사용한 경우에 비해 높은 연삭비가 얻어지며, 따라서 연삭가공 비용이 저감된다. 미세한 입자크기의 연삭 입자로 이루어지는 금속피복 연삭재를 사용한 레지노이드 연삭 휠의 경우에, 효과는 현저히 나타난다. 이 경우, 연삭 동력치는 종래의 단일입자의 금속피복 연삭재를 사용한 경우와 동일하다. 또한, 연삭 가공후의 피삭재의 표면 조도는 종래의 단일입자의 금속피복 연삭재를 사용한 경우에 비해 향상된다.

본 발명의 레지노이드 연삭 휠의 본드로서는, 시중에서 구할 수 있는 레지노이드 본드를 사용 목적에 따라 사용할 수 있다. 본드의 예로는, 주로 페놀계 고분자화합물 및 폴리이미드계 고분자화합물로 만들어진 본드가 포함된다. 연삭 휠중의 본드의 배합량은, 25체적% 내지 90체적%의 범위 내로 제어되는 것이 바람직하다. 본드의 배합량이 25체적%를 하회하면 연삭재의 유지력이 저하되며, 그 결과 연삭재가 자주 탈락되어 연삭비가 저하된다. 한편, 본드의 배합량이 90체적% 보다 높아지면 연삭 입자의 배합량이 낮아지고, 따라서 이 연삭재는 연삭 공구에 사용하기에는 적합하지 않게 된다.

본 발명의 레지노이드 연삭 휠에는, 그 밖에 고체 윤활재, 보조 결합재, 골재, 기공재 등, 통상 레지노이드 연삭 휠을 제조할 때 사용되는 첨가제도 사용할 수 있다.

[실시예]

이하의 실시예들은 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.

(실시예1)

소화 덴코(주)(SHOWA DENKO K.K.) 제조의 cBN 연삭 입자 SBN-B(입도 호칭 G-30, 평균 입자 크기 22㎛) 1kg을, 감수성화 처리 및 활성화 처리를 행하였다. 구체적으로는, 염화주석 1g 및 염산 10㎖ 에 증류수를 가하여 제조된 1리터의 염화주석 수용액에, 상기 연삭 입자를 투입하고, 교반하면서 실온에서 2분간 유지하여 감수성화 처리를 행한 후, 수용액 중에서 연삭 입자를 꺼내어 가볍게 물로 세척하였다. 그 후, 염화 팔라듐 0.5g과 염산 75㎖에 증류수를 가하여 제조된 1리터의 염화 팔라듐 수용액중에, 상기 연삭 입자를 투입하여, 교반하면서 실온에서 2분간 유지하여 활성화 처리를 행한 후, 수용액중에서 꺼내어 가볍게 물로 세척하였다.

감수성화 처리 및 활성화 처리를 행한 연삭 입자를, 표1의 배합으로 조정한 도금배쓰 25 리터중에 투입하였다. 황산을 사용하여 pH 를 5로 조정한 후, 상기 도금 배쓰는 90℃로 가열되고, 교반기를 사용하여 60 rpm으로 교반되었다. 도금 배쓰에서, 차아인산 나트륨 수용액(5 mol/ℓ)을, 도금 배쓰가 투명해질 때까지 사용하고, 이후 연삭 입자에 무전해 도금 방법을 사용하여 니켈 피복(니켈-인 피복)을 행하였다.

도금 배쓰가 투명해지면, 니켈 피복된 연삭 입자들을 결합시키기 위해, 교반기의 회전속도를 45 rpm으로 떨어뜨리고, 표1의 배합에 따라 준비된 도금 배쓰 25리터(황산으로 pH=5로 조정, 90℃로 가열)를 추가 투입하였다. 도금 배쓰에서, 차아인산 나트륨 수용액(5 mol/ℓ)을, 도금 배쓰가 투명해질 때까지 더하고, 이후 무전해 도금 방법을 사용하여 니켈 피복을 행하였다.

도금 배쓰가 투명해지면, 피복된 연삭 입자(금속피복 연삭재)를 도금 배쓰로부터 꺼내어, 물로 세척하고 건조한 후에 50㎛의 눈금 크기를 갖는 체를 통과시킨 후, 체 상의 금속피복 연삭재를 회수하였다. SEM 관찰의 결과, 대략 2 내지 10개의 연삭입자를 함유하는 금속피복 연삭재가 100%였다.

또한, 일부의 금속피복 연삭재를 꺼내어, 금속피복을 산으로 용해하고, 금속층의 중량비율을 계산하였다. 그 결과는 60.4 중량% 였다.

(비교예1)

실시예1과 동일한 조건에서, 소화 덴코(주) 제조의 cBN 연삭 입자 SBN-B(입도 호칭 G-30, 평균 입자 크기 22㎛) 1kg을, 감수성화 처리 및 활성화 처리를 행한 후, 표1의 배합으로 조정한 도금 배쓰 50리터 중에 투입하였다. 황산을 사용하여 pH를 5로 조정한 후, 도금 배쓰를 90℃로 가열하고 교반기를 사용하여 60 rpm에서 교반하였다. 도금 배쓰에서는, 차아인산 나트륨 수용액(5 mol/ℓ)을 도금 배쓰가 투명해질 때까지 가함으로써, 연삭 입자들이 무전해 도금 방법에 의해 니켈 피복(니켈-인 피복)되었다.

도금 배쓰가 투명해지면, 피복된 연삭 입자(금속피복 연삭재)를 도금 배쓰로부터 꺼내어, 물로 세척하고 건조한 후에 회수하였다. SEM 관찰의 결과, 대략 2 이상의 연삭입자가 결합된 금속피복 연삭재는 존재하지 않았다.

또한, 일부의 금속피복 연삭재를 꺼내어, 금속피복을 산으로 용해하고, 금속층의 중량비율을 계산하였다. 그 결과는 60.4 중량%였다.

(비교예2)

일본 특개평10-337670호 공보의 내용에 기초하여, 복합 연삭 입자를 제작하였다. 소화 덴코(주) 제조의 cBN 연삭 입자 SBN-B(입도 호칭 G-30, 평균 입자 크기 22㎛)와, SBN-B에 대해 30중량%에 상당하는 붕규산계 비트리파이드 본드(입자 크기 5㎛이하)를 교반형 제립기(granulator)에 투입하고, 교반 블레이드를 500 rpm으로 회전시키고, 분쇄(pulverizing) 블레이드를 2000 rpm으로 회전시켰다. SBN-B와 비트리파이드 본드가 충분히 혼합된 후 분쇄 블레이드 부분을 통과하여 얻어진 분말체에 결합제(5중량% 셀룰로스/에탄올)를 분사함으로써 입자화(granulation)가 행해졌다. 건조시키고 20 ㎛의 눈금 크기를 갖는 체를 통과시킨 후에, 체 상의 연삭 입자를 회수하였다.

회수된 연삭 입자의 표면을 비트리파이드 본드로 부분 피복하였다. 연삭 입자의 일부를 꺼내고, 결합제를 초음파 클리닝에 의해 알콜에 용해하였으며, 피복(비트리파이드 본드 및 결합제)의 중량비를 계산하였다. 그 결과는 20중량% 였다.

회수한 연삭 입자 100g을 SBN-B(입자크기 호칭 G-30,,평균 입자 크기 22㎛) 1kg과 혼합한 후, 대기중에서 900℃에서 1시간 가열 처리를 행하여, 회수 연삭 입자 표면을 피복하는 비트리파이드 본드를 용해하며, 연삭 입자들을 결합시켜 복합 연삭 입자를 얻었다. 실온까지 냉각하고, 50 ㎛의 눈금 크기를 갖는 체를 통과시킴으로써, 체 상의 복합 연삭 입자를 회수하였다. SEM 관찰의 결과, 대략 2 내지 10개의 입자가 결합된 복합 연삭 입자가 대략 100% 였다.

(실시예2, 및 비교예3,4)

실시예1, 및 비교예1,2에서 제작한 연삭 입자를 사용하여 레지노이드 연삭 휠을 제작하였다.

연삭 휠의 형상 및 배합을 이하에 도시한다. 연삭 휠의 형상은 JIS B 4131(다이아몬드 및 입방정질화불소 휠)에 규정된 기호를 사용하여 표시하는 바, 1A1은 연삭 휠의 형상을 나타내고, 기호 D, U, X, H는 각각 연삭 휠의 외경, 연삭 휠(연삭 입자층)의 폭, 연삭 입자층 두께, 및 부착부의 구멍직경을 나타낸다(단위는 mm).

연삭 휠의 형상:

1A1형: 150D ×5U ×3X ×76.2H

배합:

연삭재: 30.6체적%

레지노이드: 69.4체적% (페놀 수지)

(실시예3, 및 비교예5,6)

실시예2, 및 비교예3,4에서 제작한 레지노이드 연삭 휠에 대해, 이하의 조건에서 연삭 시험을 행하였다. 연삭 시험 결과를 표2에 나타낸다.

연삭기: 수평 스핀들 표면연삭기(연삭휠 축 모터: 3.7 kW)

피삭재: SKH-51 (HRc=62 내지 64)

피삭재면: 200 mm ×100 mm

연삭방식: 습식표면 횡단 연삭 방식

연삭조건:

연삭 휠의 원주 속도: 1500 m/min

테이블 속도: 15 m/min

크로스 이송: 2 mm/pass

절입 깊이: 2 ㎛

연삭액: JIS W2 용해형 cBN 전용액

니켈 도금 배쓰의 배합

물	50 리터
황산 니켈	25 몰
초산 나트륨	75 몰
구연산 나트륨	10 몰

연삭 시험 결과

	연삭비	연삭 동력치(W)	표면조도 Ra(㎛)
실시예3	523	225	0.05
비교예5	305	230	0.09
비교예6	481	355	0.07

금속 및, 이 금속에 의해 결합되는 복수의 연삭 입자를 구비하는 본 발명의 금속피복 연삭재는, 종래의 금속피복 연삭재보다 레지노이드 본드중에서의 연삭재 유지력이 높기 때문에, 연삭재 탈락이 줄어들고, 따라서 종래보다 높은 연삭비가 얻어지는 레지노이드 연삭 휠 및 연마포지를 제작할 수 있게 된다. 이 경우, 연삭 동력치는 종래의 단일 입자의 금속피복 연삭재를 사용한 경우와 동일하며, 피삭재의 표면 조도는 개선된다.

Claims

결합 금속 및 상기 결합 금속에 의해 결합되는 복수의 연삭 입자를 포함하고,

상기 결합 금속은 니켈, 니켈-인, 코발트 및 코발트-인으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속피복 연삭재.
제1항에 있어서, 상기 연삭 입자는 금속층에 의해 피복되어 있는 금속피복 연삭재.
제2항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은 복수의 층으로 형성되어 있는 금속피복 연삭재.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은, 니켈, 니켈-인, 코발트, 코발트-인, 티타늄, 구리, 크롬, 철, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 탄탈로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 1종의 금속을 포함하는 금속피복 연삭재.
제4항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은 니켈 또는 니켈-인을 포함하는 금속피복 연삭재.
제3항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층의 최외층 이외의 층들은 코발트 또는 코발트-인을 포함하는 금속피복 연삭재.
제3항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층의 최외층은 니켈 또는 니켈-인으로 형성되어 있는 금속피복 연삭재.
제2항에 있어서, 상기 연삭 입자를 피복하고 있는 금속층은 니켈 또는 니켈-인의 단일층으로 형성되어 있는 금속피복 연삭재.
삭제
제1항에 있어서, 상기 연삭 입자를 결합하는 결합 금속은 니켈 또는 니켈-인인 금속피복 연삭재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연삭 입자는 0.5 내지 300 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 금속피복 연삭재.
제11항에 있어서, 상기 연삭 입자는 1 내지 150 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 금속피복 연삭재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연삭 입자는, 입방정 질화붕소, 다이아몬드, 알루미나, 및 탄화규소로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속피복 연삭재.
제13항에 있어서, 상기 연삭 입자는, 입방정 질화붕소, 다이아몬드의 어느 하나, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 금속피복 연삭재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 평균 2 내지 100개의 연삭 입자가 결합 금속에 의해 결합되어 있는 금속피복 연삭재.
제15항에 있어서, 평균 2 내지 50개의 연삭 입자가 결합 금속에 의해 결합되어 있는 금속피복 연삭재.
제1항 또는 제2항의 금속피복 연삭재를 5중량% 이상 포함하는 금속피복 연삭재로 구성된 연삭 휠.
제17항에 있어서, 레지노이드 연삭 휠인 연삭 휠.
제1항 또는 제2항의 금속피복 연삭재를 포함하는 사용한 연마포지.
제2항의 금속피복 연삭재의 제조 방법이며,

연삭 입자를 피복하는 금속층을 전해 도금 또는 무전해 도금 방법으로 형성하는 것을 포함하는 금속피복 연삭재의 제조방법.
제1항 또는 제2항의 금속피복 연삭재의 제조 방법이며,

복수의 연삭 입자를 전해 도금 또는 무전해 도금 방법으로 결합 금속에 의해 결합시키는 것을 포함하는 금속피복 연삭재의 제조방법.
제2항의 금속피복 연삭재의 제조 방법이며,

연삭 입자를 전해 도금 또는 무전해 도금 배쓰에 넣어 교반하면서 연삭 입자 표면에 금속층을 형성하고, 교반을 완만하게 하여 금속층으로 피복된 연삭 입자를 결합시키는 것을 포함하는 금속피복 연삭재의 제조방법.