WO1981000981A1 - Metal-bound diamond sintered material - Google Patents

Description

明 細 メ タ ル ポ ン ド ダ イ ヤ モ ン ド焼結体 技 術 分 野

本発 はペ レ ッ ト ま たはホ イ ー ル等のレンズ研削用等 と して特に好適な る メ タ ル ボ ン ドダイ ヤ モ ン ド焼結体 に関する。 従

従来、 上記の如 き用

結体 と しては銅 - ス ズ

こ れら銅 - スズ系 の焼

寿命カ 短 く 、 ま た切削

銅 - スズ系以外の メ

ケ ル系の メ タ ル ポ ン ド

ル の融点が髙いため焼

化を来たす 1 0 0 0 °c

る 力 、 二 ッ ケ ル粉末の

よ り 低温焼結を可能 と

と と も に研削性の優れ

昭 5 5 - 8 3 1 9 0 号

ポ ン .ド焼結体の 口 ング

現象を防止す る も の と

ス と金属間化合物を形 り 、 ペ ー ス 中 に硬 く も ろい金属間化合物を分散析出さ せて切削比、 切削量を改良 した メ タ ル ポ ン ドダイ ヤモ ン ド焼結体 も開発された （ 日 特開昭 5 5 - 7 5 1 7 号) < し カゝ し、 後者の ニ ッ ケ ル系 メ タ ルボ ン ド焼結体は前 工程に よ る被切削材の表面精度のパ ラ ツ キ に よ って切 削量が大き く 変動 し、 用途に よ っては実用上大きな障¹¹ 害 と な る場合があった。 発 明 の 開 示

本発明は前述の如 き ニ ッ ケ ル系 メ タ ル ボ ン ド タ、、 ィ ャ モ ン ド焼結体の有する欠点を解消する こ と を 目 的 とす る も のであ る。

本発明はこ れら ニ ッ ケ ル系 メ タ ル ボ ン ド ダ ィ ャ モ ン ド焼結体を さ らに改良する も のであ り 、 ニ ッ ケ ル の一 部 を比較的安価な銅に よって置換 し、 同時に ス ズ及び リ ン を含むメ タ ル ボ ン ドダイ ャ モ ン ド焼結体を提供す る

すなわち本発明 の メ タ ル ボ ン ドダイ ヤ モ ン ド焼結体 は 、 ダ イ ヤ モ ン ド粉末を保持する メ タ ル ボ ン ドが銅 2 〜 5 0 w t 、 ス ズ 1 〜 4 0 w t お よ び リ ン 0 . 2〜

を含有 し、 但 し銅 + ス ズ + リ ン含量の合計が

5 0 w t 未満であ り 、 残部がニ ッ ケ ル力 らな る も の であ > 。

本発明 の要点は、 二 ッ ケ ルペ ー ス に 、 銅、 錫、 リ ン の適当 な配 をえ らぶ こ と に よ り 、 公知 の ッ ケ ル -

O PI WIPO 錫、 ニ ッ ケ ル - リ ン の 二元素の挙動から は予想でき

い よ う る優れた切削性能を示す こ と であ る。 発明を実施す るた めの最良の形態

本発明 にお てペー ス金属 と して用 られる ニ ッ ケ

ル は、 マ ト リ ッ ク ス の主成分 と し て ダイ ヤ モ ン ド粉末

を機械的 に保持す る も の であ ]? 、 ダイ ヤ モ ン ド粉末の

保持力の点から 5 0 w 以上含有させ る 0 おマ ト

リ ッ ク スの主成分であ る ニ ッ ケ ルは場合に よ j コ パル ト で置換 して も よ く 、 これに よ J ニ ッ ケルペ ー ス の場

合 と ほぼ同様の効果が得ら れ る 。

銅はニ ッ ケルに固溶 し、 スズま たは リ ン と ニ ッ ケ ル と の金属間化合物を析出 し易 く す る も のであ ]? 、 2 w t

未満では切削量のパ ラ ツ キが大き く 、 逆 5 0 w t

を越え る と 切削量が低下す る。

ま た 、 スズ及び リ ン の元素はマ ト リ ッ ク ス の銅含有

ニ ッ ケ ル固溶体 と反応 し 、 摩耗 し易い微細 ¾金属間化

合物を形成 し、 ポ ン ドの硬さ を増す。 これら の元素粉

末の添加量は添加に よ って形成され る金属間化合物が

研 肖 lj に 寄 与 す る に充分 と な る よ う にす る。 そのため

に は上記添加元素が比重の相違に よ ]? 、 ス ズは "！ 〜

4 0 w t 、 そ して リ ンは 0 . 2 〜 3 w t 添加する こ

と によ i？ 、 適当 な量の金属間化合物が析出す る よ う に

な る 。

錫が 1 w t 未満では、 切削量改良の効果が少 く

Οϊ.ίΡΙ •IPO

1 ン -

4 0 w t を超え る と'切削量が低下 し、 マ ト リ ッ ク ス の焼結 も 困難に な る。 リ ンが、 0.2 w t 未満では、 切削量のばら つ き が大 き く 、 切削量改良の効果が少 く、

5 w t を超え る と マ ト リ ッ ク ス の焼結が困難と な る。

か く し て、 各成分の好ま しい含量は、 銅 5 〜 2 0 特 に 5 〜 1 5 w t 、 ス ズ 2 〜 3 0 特に 5 〜 1 5 w t %、 リ ン 0.2 〜 2 特に 0.5 〜 "！ w ヽ そ してニ ッ ケ ル

7 0 w t 以上であ る 。

おス ズ の代 ]) に亜！ &、 ア ン チ モ ン 、 セ レ ン又はゲ ル マ ニ ウ ム等が、 そ し て リ ン の代 に硫黄ま たは マグ ネ シ ゥ ム を用 る こ と に よつて も 、 同様の金属間化合 物形成能を生ずるが、 ス ズ及び リ ンが最 も 好ま しい。

本発明の メ タ ルボ ン ドダイ ャ モ ン ド焼結体の製造に おいて、 上記ニ ッ ケ ル 、 銅、 ス ズ 、 リ ン は 1 0 0 メ ッ シ ュ以下の粒度の粉末が使用さ れる。 これに よ jP 各成 分元素に よ る金属間化合物の形成、 な ら びに比較的低 融点を有する銅を ニ ッ ケ ル の 一部 と し て用い る こ と と 相埃って ό 0 C！ 〜 9 5 0 °Cの低温焼結が可能 と な ]? 、 ダ イ ヤ モ ン ド の黒鉛化が回避さ れる よ う にな る。 リ ン は単独で添加 して も よ いが、 銅 - リ ンま たはニ ッ ケ ル - リ ン合金粉 と して添加す る方が扱い易 く 均一な分散 が得 られ る う え、 安定な焼結が行え る。 ま た本発明 に おい て使用する ダイ ャモ ン ド粉末は通常 1 〜 4 0 A の も のを 0.1 〜 1 0 w t 添加す る こ と が好ま しいが、 用途に よ ってはダイ ャモ ン ド粉末の粒度お よ び添加量

ΟΪ.-ΙΡΙ は これら に限 ら れない。

本発明の焼結体は、 各成分粉末、 ダイ ヤモ ン ド粉末 お よ び所望に よ ス テア リ ン酸亜鉛 ¾ どの潤滑剤を少 量混合後、 加圧成形 し、 その後非酸化性雰囲気中で焼 結を行 う 通常の粉末冶金法に よ ]) 製造する こ と が量産 性の点で最適であ るが、 ホ ッ ト ；。 レ ス法 も し く は通電 焼結法に よ って も 製造 し得る

か く して得ら れる焼結体では、 ニ ッ ケル ベ ー ス 中の 銅、 ス ズお よ び リ ンが相互に作用 し合い、 マ 卜 リ ッ ク ス の焼結を促進する と と も に金属間化合物を形成 し、 しか も生成金属間 化合物は マ ト リ ッ ク ス 中 に均一に分 散される。 そ してそれに よ ) 、 硬 く 、 しか も 適度の摩 耗速度で均質に摩耗する メ タ ル ポ ン ドが形成され、 金 属間 化合物形成時に生ずる空孔 と 、 メ タ ノレ ポ ン ド の セ ノレ フ ド レ ツ シ ング効果に よ i? ダイ ャ モ ン ド切刃の保持 と 新生が効果的 に行われ、 切削量、 特に仕上げ 、 ラ ッ プ研削時の切削直が； ¾大 し、 切削量の /ヾ ラ ツ キ も小さ く るって面出 し時間 も 短縮する等、 実用上非常 に使い 易 メ タ ノレ ボ ン ドダィ ャ モ ン ド焼結体が得ら れ 、 その 効果は大 き い。

実施例に よ ] 本発明を詳細に説明するが本発明は実 施 ^!に限定される も のではな い。

実施伊 U

平均粒子径 5 ί の ニ ッ ケ ル粉末、 — 2 5 0 メ ッ シュ ό のそ の他の原料粉末を用い、 こ れ ら を表に示すよ う な 組成 と な る よ う に調整 し、 こ れに 8 〜 1 0 " のダイ ヤ モ ン ド粉末 1 w t を添カ卩 し、 次いで 8 0 0 〜 9 0 0 °Gで焼結 してそれぞれ直径 1 6 、 厚み 5 腿 のダイ ヤ モ ン ドペ レ ツ ト と呼ばれる メ タ ル ポ ン ド ダ イ ヤ モ ン ド 焼結体を得、 各 々 の切削性能試験を行った。 表中 の試 料 1 お よ び 2 は本発明品、 試料 3 〜 ό は ニ ッ ケ ル - 銅 系 メ タ ル ポ ン ド に よ る比較品、 試料 7 はニ ッ ケ ル系に よ る 比較品そ して試料 8 は従来の銅 - ス ズ系 に よ る比 較品 を示す。

こ れら各試料を高速研摩機を使用 し、 直径 1 0 0 細 のペ レ ツ ト 皿に 2 0 個の各ペ レ ツ ト を貼 り 、 2 0 の 荷重をかけて 直径 ό 0 薦 の Β κ - 7 と呼ばれる硝種の テ ス ト ヒ⁰ — ス を G C # 5 0 0 お よ び G C 2 8 0 で予 め 面調整した後 1 2秒間研摩 し、 切削量、 切削比を求 めた。 その結果を第 1 表に示す。

第 1 表

B式 メ タ ノレ ポ ン ド組成 切 削 量 0") 切削比 料 (Niはバランス量） / β )

〔 oc#500〕 〔 GC#280〕 〔 GC#500〕

1 Ni -1 0% Cu - 1 0 ^ Sn-0.8 ^ P ^ n u ^ ¾ n u 400

2 Ni -5 ^ Cu- 7 ^ Sn-0.4 P 2； n U n U S 1门 5 1 0

5 Ni -5 Cu-2 ^ P 250 280 300

4 Ni -1 0 ^ Cu-0.5 ^ P 1 90 210 850

5 Ni-Q Cu-1 5 ^ Sn 2 1 0 240 900

6 l -8 ^ Cu-5 o Sn 190 2 10 1 1 00

7 Ni -17 Sn 1 80 2 1 0 1 000

8 Cu( ヾランス量 )-15^ Sn 5 °b Ag 1 70 1 80 250

以上の よ う に 、 本発明に係る メ タ ル ポ ン ドダイ ヤモ ン ド焼結体は切削量、 切削比が従来の銅 - ス ズ系の も の に比べ格段に優れ、 ま た ニ ッ ケ ル - 銅系の も のに比 ベ切削量が優れ、 切削量のパ ラ ツ キ も 小さ く る i？ 、 実 用上非常に使い易い も のであ る。 この よ う ¾本発明に 係 る メ タ ル ボ ン ド焼結—体は レ ン ズ研削に限ら ず、 ガ ラ ス 、 セ ラ ミ ッ ク ス 、 金属半導体の研削等の広範な応用 が期待で き る も のであ る。

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Claims

5H 求 の

1. ダ イ ヤ モ ン ド粉末及びこ の ダ イ ヤ モ ン ド粉末を 分散状に保持 した ニ ッ ケ ル系金属焼結体 よ る メ タ ル ポ ン ド ダイ ヤ モ ン ド砥材において、 金属焼結体が、 銅 2〜 3 0 重量 、 ス ズ 1 〜 4 0 重量 、 リ ン 0.2〜 5 重量 及びパ ラ ン ス量の ニ ッ ケ ル よ j? ¾ j9 、 且つ銅 + スズ + リ ン の量が 5 0 重量 末満であ る こ と を特徵 と す る メ タ ル ボ ン ド ダ イ ャ モ ン ド砥材。

2. 金属焼結体が銅 〜 2 ϋ 重量 、 ス ズ 2 〜 5 □ 重量 、 リ ン 0.5〜 2 重量 及ひ' 7 □ 重量 以上の二 ッ ケ ル よ ]? る請求の範囲 1 の メ タ ル ボ ン ド ダ イ ャ モ ン ド砥材。

一 OMPI

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