TW506880B

TW506880B - Grinding stone, process for its production and grinding method employing it

Info

Publication number: TW506880B
Application number: TW089128353A
Authority: TW
Inventors: Shiro Miura; Tsuyoshi Itsukaichi
Original assignee: Fujimi Inc
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-10-21
Also published as: EP1112815A3; CN1301615A; EP1112815A2; JP2001246566A; US6478832B2; US20010005664A1; KR20010062718A

Description

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五、發明說明（發明背景 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於磨石，其特別可用以硏磨氧化物材料（硬質易碎材料）製之欲硏磨的物件（如：玻璃或陶瓷）。更特別地，係關於使用金屬材料作爲結合材料之主要材料之與金屬結合的磨石，其物質移除速率高且即使於高精確度硏磨長時間也不會因爲失效而損及硏磨力，及彼之製法和使用彼之硏磨法。通常’磨石是有硏磨顆粒（如：鑽石、硼化氮立方體 (下文中稱爲、' C B N 〃）、碳化矽或氧化鋁）分散和固定於結合材料中者。視結合材料類型而定，將其分成使用合成樹脂材料作爲主要結合材料之與樹脂結合的磨石、使用金屬材料作爲主要結合材料之與金屬結合的磨石及使用陶瓷材料作爲主要材料之玻璃化的磨石。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製其中，與樹脂結合的磨石在硏磨時的觸感柔軟，藉此可得到表面糙度適當和缺陷極少的表面。但是，作爲結合材料的合成樹脂材料之磨触顯著，使得磨石的使用壽命短。與金屬結合的磨石和玻璃化的磨石因爲結合材料的硬度高，所以硏磨效能和持久性極佳，與金屬結合的磨石的硏磨力最高。但是它們的物質移除速率欠佳，在硬質易碎材料（如：玻璃或陶瓷）上更是如此，且磨蝕力因磨石的失效而降低。據此，連續硏磨時，必須常淸理磨石，即，切除磨石表面以使新表面外露以恢復物質移除速率。要解決傳統與金屬結合的磨石的這些問題，例如， J P— A— 6 3 — 2 9 5 1 8 0提出一種機械強度高且具本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 506880 A7 B7 五、發明說明（2 ) {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 有強燒結結構的鑽石磨石，其藉由混合磨蝕粒和鐵粉及非晶狀碳粉，之後壓模和燒結而製得，此案並提出其製法（先刖技術1 )。此外，j p — A — 7 — 2 5 1 3 7 8提出一種多孔鐵型金屬鑽石磨石，其中，磨石多孔以控制結合材料的結合強度，使得硏磨操作中，結合材料能夠無阻力地適當磨蝕，藉此抑制失效情況，且結合材料是鐵型金屬 ’此外，作爲結合材料的碳用以控制磨蝕粒維持強度和結合材料部分的機械性質，亦提出其製法（先前技術2 )。前述先前技術1和2中，藉由使用鐵或鐵型金屬作爲結合材料而提高整個磨石的硬度和結合強度。此外，指出藉由使得磨石中有孔洞或藉由添加碳組份，能夠避免物質移除速率因爲失效而受損，藉由自生作用，即，磨石表面因適當程度的硏磨而刮除，藉此能夠得到比較不易失效的磨石。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製但是，根據本發明者施行的玻璃化法，因爲可用於先前技術1或先前技術2的結合材料限於鐵或其合金，所以無法選擇適用於欲硏磨物件的結合材料，一些情況中，無法得到經高度精確處理的表面。此外，先前技術1中，添加的碳粉組份的量受限於相當小量，磨石的自生作用不足。先前技術2中的孔洞受限於自生作用效果，因此，視欲硏磨物件或硏磨法而定地，難維持高硏磨效能並同時避免失效情況發生。本發明欲解決這些問題，本發明的目的是要提出一種磨石，其物質移除速率高且自生作用極佳，不會因爲失效本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） Α7 五、發明說明（3 而損及硏磨力’即使長時間高精確地硏磨，即使欲硏磨物件製自堅硬易碎材料亦然，亦提出其製法及使用彼之硏磨法。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明提出一種磨石，此磨石使用的結合材料材料作爲主要材料，此磨石包含： (A )磨飩粒，選自鑽石、氮化矽立方體、碳氧化鋁中之至少一者， (B )製自鈷、鎳和銅中之至少一種金屬的結 ’製自包含鈷、鎳和銅中之至少一者與鐵、銀、錫鎢中之至少一者之合金的結合材料，及 (C )非晶狀碳作爲辅助劑，其中，磨蝕粒（A )和非晶狀碳（c )以海島散於結合材料（B )中。此外，本發明提出一種製造磨石的方法，其中合作爲主要組份的下列物種： (a )磨蝕粒，選自鑽石、氮化矽立方體、碳學^化銘中之至少一^者， (b )製自鈷、鎳和銅中之至少一種金屬的結 (b 1 )或製自包含鈷、鎳和銅中之至少一者與鐵錫、鋅和鎢中之至少一者之合金的結合材料（b 2 ) (c )輔助劑，包含作爲主要材料的合成樹脂其中，碳化反應之後留下的碳含量至少5 〇%，將物加壓模製成預定磨石形狀，及燒結此模製產物。此外，本發明提出一種硏磨法，其包含藉前述以金屬化矽和合材料、鋅和結構分包含混化矽和合材料、銀、材料，此混合磨石硏 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) —Fc T -· ϋ_· 1__ IBB in 1— mmmmmmm tmmmw ^ ^ i tmmmm mmmmmmm mmmmmmm mmmmmm mmmmmmm tmmmm mmmmMm - 506880 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 磨欲硏磨之製自金屬材料或氧化物材料的物件。本發明亦提出一種硏磨法，其包含藉前述方法製得的磨石硏磨金屬材料或氧化物材料製得的物件。附圖中：附圖1 ( a )是本發明之磨石的顯微照片，附_ i ( b )是相同照片但附有編號以便於描述。附圖2 ( a )是傳統磨石的顯微照片，附圖2 ( b ) 是相同照片但附有編號以便於描述。主要元件對照表 1 磨蝕粒 2 結合材料 3 非晶狀碳附圖中，1代表磨蝕粒，2是結合材料，‘ 3是非晶狀碳。此處進一步說明本發明。但下列描述僅作說明之用，不欲限制本發明。磨餓粒作爲本發明之磨石的組份之一的磨蝕粒製自選自鑽石、C BN、碳化矽和氧化鋁中之至少一者，即，基本上具高硬度的材料。此外，磨石中的磨蝕粒含量是以磨石總量計之1至3 0體積％。磨蝕粒含量過高時，雖可延長磨石本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規袼（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

506880 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 的使用壽命，但物質移除速率降低，含量過低時，磨石的使用壽命縮短。結合材料作爲本發明之磨石組份之一的結合材料是選自鈷、鎳和銅的至少一種金屬，或者是包含選自鈷、鎳和銅之至少一者及選自鐵、銀、錫、鋅和鎢中之至少一者構成的合金。未特別限制磨石中的結合材料含量，只要其量足以結合金屬或合金而形成連續相即可。以磨石總量計的至少3 0 體積％爲佳。輔助齊!！作爲本發明之磨石組份之一的輔助劑是非晶狀碳。此輔助劑使得金屬結合材料之類結合以獲致高物質移除速率並同時得到經高度精確硏磨的表面。此非晶狀碳得自合成樹脂材料之碳化反應。所用的合成樹脂材料以碳化期間內體積變化小者（即，在烘烤以碳化的期間內有大量碳留下 )爲佳，以提高烘烤之後的磨石強度。以酚樹脂爲佳，其碳化之後留下的碳含量至少5 0%。作爲磨石中之輔助劑的非晶狀碳含量是以總量計之1 至40體積％，以10至40體積％爲佳，20至30體積％更佳。此含量是磨石中的非晶狀碳含量，因此與作爲起始物的合成樹脂材料（酚樹脂）的摻合量不同。據此，如果已經知道作爲起始物的合成樹脂材料體積會因碳化反本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

506880 Α7 Β7 五、發明說明（6 ) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 應而降低5 0 %，則在混合起始物之時，必須添加兩倍量的η成Μ I曰材料。此外’如果非晶狀碳含量高，雖然改善結合相的硬度，但磨石的使用壽命短。若太少，難達成磨石的自生作用，硏磨期間會發生失效情況。磨石及其製法本發明的磨石包含前述比例的前述各組份，即，製自選自鑽石、C Β Ν、碳化矽和氧化鋁中之至少一者的磨鈾粒，製自選自鈷、鎳和銅的至少一種金屬的結合材料，或，製自包含選自鈷、鎳和銅之至少一者及選自鐵、銀、錫、鋅和鎢中之至少一者構成的合金之結合材料及作輔助劑的非晶狀碳。其製法包含混合用於前述各組份（即，磨蝕粒、結合材料和非晶狀碳）的起始物，使得它們在產製後具前述比例’藉壓模方式將此混合物模製成預定磨石形狀 ’之後燒結以碳化作爲輔助劑之起始物的合成樹脂材料及將其轉化成非晶狀碳。經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製藉此而得的非晶狀碳具有改善磨石硬度的本質並因此提供比傳統之幾乎完全添加碳粉或非晶狀碳粉作爲結合材料的磨石來得高的物質移除速率。此外，此摻雜碳粉或非晶狀碳.粉的傳統磨石中，結合材料受限於鐵或其合金，未知其能使用任何其他金屬，且必須將含量控制於不超過幾 %。而本發明之製造磨石的方法中，因爲在模製時，非以合成樹脂材料（酚樹脂）形式存在且於燒結步驟中碳化並因此不會阻礙結合材料之燒結，藉此使得結合材料之選擇本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 506880 A7 B7 五、發明說明（7 ) 章b圓更廣’所以’不僅能將非晶狀碳含量大幅提高至4 0 %，亦能免除作爲非晶狀碳之結合材料的金屬和合金限制。此外，因爲能夠提高非晶狀碳含量，所以也能夠提高產製期間內的合成樹脂材料（酚樹脂）含量，此有助於壓模時的可模製性並用以改善磨石於硏磨期間內的硬度及增進磨石的自生作用，藉此能夠使得經硏磨的物件具有高度精確硏磨表面。用以製造本發明之磨石的方法中，前述各組份（起始物）均勻混合。必須要確保在產製之後，附圖1 ( a )所示顯微照片（放大2 0 〇倍）和附有標號的附圖1 ( b ) 所示的相同照片中，磨蝕粒1 (附圖1 ( a )和（b )中的鑽石）和非晶狀碳3均勻且以海島結構地分散於磨石材料（2 )(附圖1 ( a )和（b )中，是鐵粉和錫粉之混合物））中，其中，非晶狀碳3連續或非連續地分散。藉由這樣的海島結構，能夠調整磨石的硬度和易碎性，以提供高物質移除速率和高自生作用及高精準度。附圖2 ( a )中的顯微照片（放大2 0 0倍）與附圖2 ( b )所示者相同，所示者爲傳統磨石，其中，磨蝕粒1 (鑽石）分散於磨石（結合材料2 (鐵粉和鎳粉之混合物））中。之後’製備本發明之磨石的方法中，前述有各組份（起始物）均勻混合的混合物藉壓模方式模製成預定的磨石形狀。對於模製方式沒有特別的限制，可以是，如，擠出法或平板壓出法。以擠出法爲佳。磨石可以模製成各種形狀’如：粒、段或杯形。對於模製壓力和溫度沒有特別的本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -丨-丨-·丨丨丨————- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐）川688〇 A7 —____B7_ 五、發明說明（8 ) 限制。模製溫度通常由1 〇〇至2 0 0 °C。之後’用以製備本發明之磨石的方法中，對藉壓模方式形成的模製產物施以燒結處理。此燒結時間和處理溫度須足以將作爲合成樹脂材料的酚（即，作爲磨石組份之一的非晶狀碳之起始物）加以碳化。處理溫度由6 0 0至 1 1 0 0 °C。若燒結溫度超出此範圍，會產生負面影響，如：磨飩粒和作爲結合材料的金屬之類會氧化。要避免這樣的氧化反應，燒結可於不具氧化力的環境（即，惰性環境或具還原力的環境）中進行。硏磨法本發明之硏磨法包含以包含前述各組份的磨石（即，製自選自鑽石、C B N、碳化矽和氧化鋁中之至少一者的磨蝕粒，製自選自鈷、鎳和銅的至少一種金屬的結合材料，或’製自包含選自鈷、鎳和銅之至少一者及選自鐵、銀、錫、鋅和鎢中之至少一者構成的合金之結合材料及作辅助劑的非晶狀碳）硏磨欲硏磨的物件，其中，磨蝕粒和輔助劑（非晶狀碳）以海島結構分佈於磨石（結合材料）中〇相較於使用傳統磨石（與金屬結合的磨石）的硏磨法，此硏磨法中，可以視非晶狀碳比例地調整磨石的自生作用’即使相較於使用傳統玻璃化磨石的硏磨法，也能夠藉由調整結合相中的結合材料（金屬之類）和輔助劑（非θ 狀碳）比例而得到極佳之經硏磨的表面。 --—^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

506880 A7 ——__________ B7 五、發明說明（9 ) 本發明之硏磨法中，欲硏磨的物件可以是，如，堅硬易碎材料（氧化物材料，如：玻璃或陶瓷），或金屬材料。所用硏磨機可以是，如，表面硏磨機、筒形硏磨機或蠕動進料硏磨機，其中，以表面硏磨機爲佳，特別地，在表面硏磨機的雙面硏磨機中，欲硏磨的物件的兩面夾在磨石之間，以便同時硏磨正面和反面，硏磨的物件是易碎材料時，硏磨期間的壓力不可過高。據此，藉由使用非晶狀碳含量高的磨石（即，具自生作用）時，能夠連續穩定地硏磨，即使於低硏磨壓力下亦然。無須贅言，用於一般的表面硏磨或用於任何其他方法時，此磨石提供極佳效果。現將參考實例地進一步描述本發明。但應瞭解本發明不限於這些特定實例。實例1至3和比較例1 磨石之製備作爲輔助劑之用的非晶狀碳之起始物的酚樹脂粉末（ BELLPEARL，註冊名稱，Kanebo Ltd·製造）和作爲磨蝕粒的鑽石（平均顆粒尺寸6 · 5微米）混入作爲結合材料的銅粉和錫粉中，其摻合比示於附表1。之後，此混合物於壓力 9 8 Μ P a、模具溫度約1 8 5 °C的條件下加壓模製，得到直徑1 0毫米、厚5毫米的圓柱形粒。這樣的模製產物於氮氣中於7 0 0 °C (升溫速率1 〇 0 t /小時，升溫之後的停留時間是1小時）熱處理（燒結）約8小時。以此本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} i «ΙΙΙΙΙΙΙΙ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506880 A7 -—— ____B7__ 五、發明說明（10 ) 方式，製得實例1至3和比較例1的磨石。比較例1是不含酚樹脂粉末作爲輔助劑者。此外，附画1 ( a )和（b )所示的磨石係得自實例i者，附圖2 ( a )和（b )所示的磨石係得自比較例1者。附表1 摻合比（體積％) Rockwell 硬度銅粉錫粉樹脂粉末鑽石磨蝕粒 (HRF) 實例1 67 7 20 6 73.9 實例2 58 6 30 6 90.2 實例3 49 5 40 6 95.2 比較例1 86 8 0 6 44.0 硬度試驗藉Rockwell硬度計以F標準測定實例1至3和比較例 1中的各組成物之硬度並加以比較。所得結果示於附表1 〇硏磨工具之製備着以黏合劑（QUICKSET，註冊名稱，環氧型黏合劑， KonisM Co.，Ltd.製造）將實例1和3及比較例1各製得的 7 0個磨石均勻地結合於硏磨平台表面上，將各磨石剖平以與欲硏磨的物件表面密合，藉此得到相關於實例1和3 及比較例1的硏磨工具。 ......................................................................................................................................................... _................................................... ......... ............................................................ ή η ..................................................................................... 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------丨訂 ίι 線·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506880 A7 B7 五、發明說明（11 ) 硏Jjj式驗之後，使用相關於實例1至3和比較例的各個硏磨工具，碳酸鈉-石灰表面作爲欲硏磨的表面’其於下列條件下硏磨。試驗機械：欲硏磨的物件：硏磨壓力硏磨工具的轉速硏磨用的冷卻液硏磨時間： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Oskar型鏡片層疊機碳酸鈉-石灰玻璃（直徑65毫米、厚5毫米的碟形玻璃） 4公斤於碳酸鈉-石灰玻璃上 400rpm 約5 %水溶性硏磨液加至水中 10分鐘硏磨之後，測定碳酸鈉-石灰玻璃重量’由相較於硏磨前的重量而得知減少的重量可以算出物質移除速率。此外，於下列條件下’藉Kosaka Kenkyusho K.K.製造的 fealer型糙度計測定硏磨之後的各個碳酸鈉-石灰玻璃的表面糙度。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製縱向放大橫向放大測定長度測定速率截斷： 1 0 0 0 0 倍 2 0倍 1 0毫米 0 . 1毫米/秒 Ac = 0 . 08 毫米本紙張尺Mi㈣目家鮮（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 506880 五、發明說明（12 ) <請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 此外，硏磨之後的各個碳酸鈉-石灰玻璃以純水淸洗及乾燥，之後於聚光燈下以肉眼觀察各個碳酸鈉-石灰玻璃表面，以評估有無刮痕存在。評估標準如下。〇：觀察未發現刮痕。 △:觀察到輕微刮痕，但不致造成問題。 X =觀察到大量刮痕。此外，使用實例1和3及比較例1的各個磨石，於前述條件下於碳酸鈉-石灰玻璃上連續硏磨5次，之後由各個碳酸鈉-石灰玻璃第一次加工減少的重量（物質移除速率）和第五次加工減少的重量（物質移除速率）定出連續加工性質（第五次加工的物質移除速率+第一次加工的物質移除速率xlOO%)。物質移除速率、表面糙度、有或無刮痕存在及連續加工性質的評估結果示於附表2。附表2 物質移除速率表面糙度有或無刮痕存在連續加工性質 (微米/ 10分鐘） (Rnrnx，微米）實例1 130 1.2 〇 90% 實例3 150 1.4 〇 95% 比較例1 80 2.5 X 60% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製如附表1所示者，實例1至3中的各者硬度高於比較例1 ，實例1至3中，結合相的硬度隨著各磨石中之酚樹本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 506880 A7 ^___B7_ 五、發明說明（13 ) 脂（非晶狀碳）比例的提高而提高。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外’如附表2所示者，實例1和3中的各者，物質移除速率高於比較例1。此顯示磨石含有非晶狀碳時，結合相的硬度較高，藉此可獲致較高的物質移除速率。此外，實例1和3的各者中，得到表面糙度低於比較例1之無刮痕的經硏磨表面。此顯示磨石中含有非晶狀碳時，可提供高物質移除速率，且可進行高度精準硏磨。此外，實例 1和3的連續加工性優於比較例1。此顯示硬度和易碎性都獲得改善。因此，已發現到，磨石中含非晶狀碳時硏磨力不會因爲發生失效情況而受損，即使用於長時間硏磨操作亦然，能夠得到自生作用高且能夠穩定硏磨的磨石。此外，實例1和3中，連續操作性質（即，自生功能）視磨石中所含非晶狀碳比例而改變。由此可見可視欲硏磨物件地調整自生作用，以進行精準度高的硏磨操作。實例4至6和比較例2 磨石之製備 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製作爲輔助劑之用的非晶狀碳之起始物的酚樹脂粉末（ BELLPEARL，註冊名稱，Kanebo Ltd·製造）和作爲磨蝕粒的鑽石（平均顆粒尺寸6 · 5微米）混入作爲結合材料的銅粉和錫粉中，其摻合比例示於附表3。之後，此混合物於壓力2 9 4 Μ P a、室溫條件下加壓模製，得到直徑1 〇毫米、厚5毫米的圓柱形粒。這樣的模製產物於氮氣中於本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 506880 A7 B7 五、發明說明（14) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 0 0 °C (升溫速率3 0 0 t /小時，升溫之後的停留時間是1小時）熱處理（燒結）約3 · 5小時。以此方式，製得實例4至6和比較例2的磨石。比較例2是不含酚樹脂粉末作爲_助劑者。 - 附表摻合比(體積％) Rockwell 硬度銅粉錫粉樹脂粉末鑽石磨蝕粒 (HRF) 實例4 67 7 20 6 63.0 實例5 58 6 30 6 76.7 實例6 49 5 40 6 81.8 比較例2 86 8 0 6 44.0 硬度試驗藉與實例1至3相同的方法，測定比較實例4至6和比較例2中的各組成物之硬度。所得結果示於附表3。硏磨試驗經濟部智慧財產局員工消費合作社印製之後，使用相關於實例4和6和比較例2的各7 0個磨石，以與實例1相同的方式製得實例4或6或比較例2 的硏磨工具，藉Oskar型鏡片層疊機硏磨碳酸鈉-石灰玻璃，藉此評估物質移除速率、表面糙度和有或無刮痕存在。評估結果示於附表4。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 506880

7 7 A B 五、發明說明（15 ) 附表4 物質移除速率表面糙度有或無刮痕存在連續加工性質 (微米/ 10分鐘） (Rmax，微米）實例4 110 1.3 〇 80% 實例6 130 1.6 Δ 85% 比較例2 80 2.5 X 60% (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18_='" 506880 A7 B7 五、發明說明（16 ) 如附表3所示者，實例4至6中的各者硬度高於比較例2，實例4至6中，結合相的硬度隨著各磨石中之酚樹脂（非晶狀碳）比例的提高而提高。此外，如附表4所示者，實例4和6中的各者，物質移除速率高於比較例2。此顯示磨石含有非晶狀碳時，結合相的硬度變高，藉此可獲致較高的物質移除速率。此外，實例4和6的各者中，得到表面糙度低於比較例2之無刮痕的經硏磨表面。此顯示磨石中含有非晶狀碳時，可提供高物質移除速率，且可進行高度精準硏磨。此外，實例 4和6的各者中，連續加工性優於比較例2。此顯示硬度和易碎性都獲得改善。因此，已發現到，磨石中含非晶狀碳時硏磨力不會因爲發生失效情況而受損，即使長時間硏磨操作亦然，能夠得到自生作用高且能夠穩定硏磨的磨石。此外，實例4和6中，連續操作性質（即，自生功能）視磨石中所含非晶狀碳比例而改變。由此可見可視欲硏磨物件地調整自生作用，以進行精準度高的硏磨操作。實例7至9和比較例3 磨石之製備作爲輔助劑之用的非晶狀碳之起始物的酚樹脂粉末（ BELLPEARL，註冊名稱，Kanebo Ltd.製造）和作爲磨飩粒的鑽石（平均顆粒尺寸5微米）混入作爲結合材料的銅粉和鍚粉中，其摻合比例示於附表5。之後，此混合物於壓力本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 --i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506880 A7 B7___ 五、發明說明（17 ) 1 9 6 Μ P a、模具溫度約1 8 0 °c的條件下加壓模製，得到直徑1 0毫米、厚5毫米的園柱形粒。這樣的模製產物於氮氣中於1 1 0 0 t：(升溫速率5 0 0 °C /小時，升溫之後的停留時間是1小時）熱處理（燒結）約3小時。以此方式，製得實例7至9和比較例3的磨石。比較例3 是不含酚樹脂粉末作爲輔助劑者。附表5 摻合比(體積％) Rockwell 硬度鎳銅錫樹脂鑽石磨蝕粒 (HRF) 實例7 53 23 9 10 5 94.0 實例8 47 20 8 20 5 9L0 實例9 41 17 7 30 5 88.0 比較例3 59 26 10 0 5 85.0 硬度試驗藉與實例1至3相同的方法，比較實例7至9和比較例3中的各組成物之硬度。所得結果示於附表5。硏磨試驗之後，使用相關於實例7和9和比較例3的各7 0個I 磨石，以與實例1相同的方式製得實例7或9或比較例3 的硏磨工具，藉Oskar型鏡片層疊機硏磨碳酸鈉一石灰玻璃，藉此評估物質移除速率、表面糙度和有或無刮痕存在本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -0 n tmmmm ϋκ mmm— n I— n ^ ^ t n n 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506880 A7 B7 五、發明說明（18 ) 。評估結果示於附表6。附表6 物質移除速率表面糙度有或無刮痕存在連續加工性質 (微米/ 10分鐘） (Rmax，微米）實例7 90 0.9 〇 90% 實例9 100 1.1 〇 95% 比較例3 70 1.6 X 30% <請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 如附表5所示者’實例7至9中的各者硬度高於比較例3。但比較例3的金屬相硬度高。據此，即使如同實例 7至9地添加酚樹脂，硬度也無法比比較例3者來得高。此外，即使酚樹脂（非晶狀碳）比例提高，結合相的硬度不會變高。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製但如實例6中所示者，實例7和9中，物質移除速率高於比較例3，此外，連續加工性非常高，非晶狀碳比例提高時，物質移除速率和連續加工性變高。此顯示硬度和易碎性都獲得改善。因此，已經知道當磨石含非晶狀碳時，硏磨力不會因爲發生失效情況而受損，即使長時間硏磨操作亦然，能夠得到自生作用高且能夠穩定硏磨的磨石。此外，實例7和9的表面糙度低於比較例3，得到無刮痕之經處理的表面。因此知道在磨石中摻有非晶狀碳時，可視欲硏磨物件地調整自生作用，以進行精準度高的硏磨操作。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 506880 A7

如前述者，本發明之磨石是用金屬材料作爲主要材料製得之結合材料的磨石，其包含： (A )磨蝕粒，選自鑽石、氮化矽立方體、碳化矽和氧化鋁中之至少一者， (B )製自鈷、鎳和銅中之至少一種金屬的結合材料 ’製自包含鈷、鎳和銅中之至少一者與鐵、銀、錫、鋅和鎢中之至少一者之合金的結合材料，及 (C )非晶狀碳作爲輔助劑，其中’磨餓粒（A )和非晶狀碳（c )以海島結構分散於結合材料（B )中。因爲非晶狀碳（c )的海島結構 ’結合相的硬度提高’能夠得到物質移除速率高的磨石。此外，獲致高度精準硏磨結果，同時，磨石易碎。據此，能夠得到磨石，能夠在不會因爲失效而損及硏磨力的情況下’高度自生穩定硏磨，即使長時間操作亦然。本發明的磨石中，作爲非晶狀碳（C )之主要材料的合成樹脂材料是酚樹脂，據此，即使藉燒結而碳化，體積變化極微，燒結之後的磨石強度高，能夠得到物質移除速率高的磨石。本發明的磨石中，磨蝕粒（A )含量在以磨石總量計之1至3 0體積％範圍內，非晶狀碳（C )含量在以磨石總量計之1至4 0體積％範圍內，藉此能夠得到物質移除速率和自生性高的磨石。用以製備本發明之磨石的方法是一種用以製備磨石的方法’其包含混合作爲主要組份的：本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂—! ^--- * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506880 A7 __B7 五、發明說明（2Q ) (a )磨鈾粒’選自鑽石、氮化矽立方體、碳化砂和氧化鋁中之至少一者， (b )製自鈷、鎳和銅中之至少一種金屬的結合材料 (b. 1 )或製自包含鈷、鎳和銅中之至少一者與鐵、銀、錫、鋅和鎢中之至少一者之合金的結合材料（b 2 )，及 (c )輔助劑’包含作爲主要材料的合成樹脂材料，其中，碳化反應之後留下的碳含量至少5 〇 %，將此彳昆# 物加壓模製成預定磨石形狀，及燒結此模製產物。藉此方法，能使非晶狀碳比例較高，藉此可達高物質移除速率。此外，輔助劑在模製時以合成樹脂材料形式存在且於燒結步驟中碳化，因此，不會阻礙結合材料之燒結，藉此使得結合材料之選擇可較爲廣泛。此外，.藉*由提高非晶狀碳的比例，產製期間內的合成樹脂材料比例高.，將有助於壓膜時的可模製性1將改善磨石於硏磨時的硬度，將增進、磨石的自生作用並進一步使得經硏磨物件具有高度精準的硏磨表面。用以製備本發明之磨石的方法中，混合磨蝕粒（a ) 、結合材料（b )和輔助劑（c )，使得磨蝕粒（a )在燒結之後的含量介於以磨石總量計之1至3 0體積％之間，輔助劑（c )在燒結之後的含量介於以磨石總量計之1 至4 0體積％之間，藉此能夠得物質移除速率和自生作用高的磨石。用以製備本發明之磨石的方法中，燒結係於處理溫度由6 0 0至1 1 0 0°C並於不具氧化力的環境中進行，_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂ί 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506880 Α7 Β7 五、發明說明（21 ) 此’合成樹脂材料的碳化程度足夠，並能夠避免磨蝕粒和結合材料之氧化反應’藉此能夠得到硬度高的磨石。使用本發明之磨石的硏磨法包含使用包含磨蝕粒（A )、結合材料（B )和非晶狀碳（c )的磨石（其中，磨飩粒（A )和結合材料（B )以海島結構分佈於非晶狀碳 (C )中）硏磨欲硏磨之製自金屬材料或氧化物材料的物件’藉此可獲致高物質移除速率和高度精準硏磨操作。此外’可視非晶狀碳含量地調整磨石的自生作用，藉此獲致穩定的硏磨效果。使用本發明之磨石的硏磨法中，包含使用藉由混合作爲主要組份的磨蝕粒（a )、結合材料（b )和輔助劑（ c )，將此混合物加壓模製成預定磨石形狀及燒結此模製產物而製得的磨石硏磨製自金屬材料或氧化物材料之欲硏磨的物件’藉此胃g夠得到咼度精準硏磨效果。使用本發明之磨石的硏磨法中，欲硏磨的物件是玻璃，藉此更能得到高度精確硏磨效果，亦可用於硬質易碎材料。使用本發明之磨石的硏磨法中，對欲硏磨的物件施以表面硏磨’藉此’即使於低硏磨壓力下，也能夠連續地穩定硏磨。茲將1 9 9 9年1 2月2 8日提出申請的日本專利申案第1 1 — 3 7 2 1 54號及20〇〇年1 1月20日提出申請的第2 0 0 0 — 3 5 2 0 6 8號之說明、申請專利範圍、附圖和摘要列入參考。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂----!ιλ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

506880 8888 ABCD 申請專利範圍經濟部智慧財4.¾員工消費合作社印製 1 · 一種使用金屬材料作爲結合率才石，其特徵在於其包含： (a)磨餓粒’選自鑽石、氮化矽立方體、碳化氧化鋁中之至少一者， (B)製自鈷、鎳和銅中之至少1 重金屬的結合材料製自包含鈷、鎳和銅中之至少—者與鐵、銀、錫、鋅和 II中之至少一者之合金的結合材料，及 (c )非晶狀碳作爲輔助劑，其中，磨鈾粒（幻和非晶狀碳（c )以海島結權分敎於結合材料（B )中。 2 ·如申請專利範圍第1項之磨石，其中，非晶狀礙 C )係藉由燒結和碳化作爲主要材料的合成樹脂材料而者。 3 ·如申請專利範圍第2項之磨石，其中，合成樹脂村料是酚樹脂。 4 ·如申請專利範圍第1項之磨石，其中，磨飩粒（ A )含量是以磨石總量計之1至3 0體積％，非晶狀碳（ c )含量是以磨石總量計之1至4 0體積％。 5 ·如申請專利fe圍弟1項之磨石，其中，磨石形狀爲粒狀，硏磨表面扁平。 . 6 · —種製造磨石的方法，其特徵在於其包含混合作爲主要組份的下列物種： (a )磨蝕粒，選自鑽石、氮化砂立方體、碳化矽和氧化鋁中之至少一者，料之主要材料的磨矽和 (請先聞讀背面之註意事項再填寫本頁} 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（BOX297公釐） -25- 506880 A8 B8 C8 Dg 申請專利範圍 (b )結合材料，其製自鈷、鎳和銅中之屬或製自包含鈷、鎳和銅中之至少一者與鐵、和鎢中之至少一者之合金，及輔助劑，包含作爲主要材料的合經濟部智慧財產局員工消費合作社印製成其中’碳化反應之後留下的碳含量至少5 〇%，將此混合物加壓模製成預定磨石形狀，及產物。 7 ·如申請專利範圍第6項之製造磨石的，作爲輔助材料（C )之主要材料的合成樹脂脂。 8 ·如申請專利範圍第6項之製造磨石的 ’混合磨蝕粒（a )、結合材料（b )和輔助使得磨蝕粒（a )在燒結之後的含量介於以磨 1至3 0體積％之間，輔助劑（c )在燒結之於以磨石總量計之1至4 0體積％之間。 9 ·如申請專利範圍第6項之製造磨石的，燒結係於不具氧化力的環境中於6 〇〇至1 處理溫度下進行。 1 0 ·如申請專利範圍第6項之製造磨石中，加壓模製方式使得燒結後的磨石形狀爲粒面扁平。 1 1 · 一種硏磨法，其特徵在於以如申請 1項之磨石硏磨製自金屬材料或氧化物材料之件。至少一種金銀、錫、鋅樹脂材料，燒結此模製方法，其中材料是酚樹方法，其中劑（C )，石總量計之後的含量介方法，其中 1 0 〇 oc 的的方法，其狀且硏磨表專利範圍第欲硏磨的物 C請先閲讀#面之注%事項存 n —ϋ 填寫本頁) * In mf4^HEf El·— In— · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規袼（210X 297公釐） 26 506880 BBBB ABCD 六、申請專利範圍 1 2 · —種硏磨法’其特徵在於以如申請專利範圆第 6項之磨石硏磨製自金屬材料或氧化物材料之欲硏磨的物件。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之硏磨法，其中，欲硏磨的物件是玻璃。 1 4 ·如申g靑專利範圍第1 1項之硏磨法，其中，對欲硏磨的物件施以表面硏磨。 (請先聞讀#面之意事項再填寫本頁) 、言經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（〇泌）八4规格（210乂297公釐）_27-