WO2004061041A1 - 金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒とその製造方法並びにレジンボンド砥石 - Google Patents

金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒とその製造方法並びにレジンボンド砥石 Download PDF

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Hirohiko Otsubo
Eiji Ihara
Tatsuya Shimidzu
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Showa Denko K.K.
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    • C04B2235/762Cubic symmetry, e.g. beta-SiC

Definitions

  • the present invention relates to cubic boron nitride abrasive grains coated with metal, and more particularly, cubic boron nitride abrasive grains with improved bonding strength between orthorhombic fluorine nitride abrasive grains and metal coating, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention relates to a resin bond grindstone using the metal-coated cubic boron nitride grains.
  • Cubic boron nitride (sometimes abbreviated as c BN) Abrasive grains have hardness next to diamond, especially because they have better chemical stability than iron-based work materials. Used as grinding abrasive grains on grinding wheels and polishing cloths. Cubic boron nitride abrasive grains are composed of hexagonal boron nitride (sometimes abbreviated as hBN) in the presence of a catalyst material at high temperature and high pressure conditions (for example, the thermodynamically stable region of cubic boron nitride). It is obtained by processing at about 1400 ° C to 1600 ° C and about 4 GPa to 6 GPa).
  • the cubic boron nitride abrasive grains thus obtained are used for, for example, electrodeposited talc stones, metal bond grindstones, vitrifide pound grindstones, resin bond grindstones and the like.
  • the resin bond grindstone using resin as a binder has more cubic boron nitride abrasive grains that fall off during grinding compared to other bond grindstones, resulting in a lower grind ratio of the grindstone. Was short).
  • Abrasive fall off is roughly classified as follows: (a) The holding force between the bond layer and the coated surface of metal or the like applied to the abrasive grain surface is weak.
  • a single-layer or multi-layer metal coating such as nickel, nickel-lin, conolute, copartorin, etc. is applied to the abrasive grain surface, and the bond layer is formed by the unevenness of the metal-coated surface.
  • Metal-coated abrasive grains with improved retention strength have been developed (Patent Documents:! ⁇ 4) and are currently used in resin bond grindstones.
  • Patent Document 1 when a metal layer is coated on the surface of an abrasive grain, sponge-like nickel is used for the first layer, dense nickel is used for the second layer, and the surface has irregularities on the surface.
  • a method for producing coated abrasive grains is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a resin bond grindstone in which the grinding ratio is improved by applying nickel coating on the first layer, cobalt coating on the second layer, and nickel coating on the third layer.
  • Patent Document 5 a metal in which diamond or cubic boron nitride abrasive grains are coated with a metal such as tandasten, molybdenum, tantalum, or niobium, and a solid solution is formed between the abrasive grains and the metal by chemical bonding or diffusion.
  • a coated barrel is disclosed.
  • Patent Document 6 uses two metal coatings, and the first layer uses a salt bath deposition method, chemical vapor deposition method, physical vapor deposition method, etc., to penetrate chemically bonded to the surface of cubic boron nitride particles.
  • a metal-coated abrasive in which a metal layer is formed by forming a metal layer by electroless deposition, electrolytic deposition, vapor deposition, or the like as a second layer.
  • the falling of the abrasive grains can be prevented by improving the holding force by the chemical bond between the abrasive grain surface and the metal coating and the formation of the interstitial metal layer.
  • Patent Document 7 discloses abrasive grains (composite barrels) in which the barrels are bonded with a vitrified bond material or a metal bond material. This composite abrasive is vitrified Since the bond or metal bond is used for the coating, the holding power of the coating and the surface of the granule is improved, the bonding between the abrasive grains is strong, and the holding power in the resin bond is also improved by the uneven part of the composite abrasive grain. It is supposed to improve.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 6 0-5 1 6 7 8
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 5 9-1 4 2 0 6 6
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 5-9-3 0 6 7 1
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 6 0 _ 5 2 5 9 4
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 4-1 8 5 6 6 7
  • Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1 9 4 9 3 9
  • Patent Document 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10 0-3 3 7 6 7 0
  • Patent Document 8 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1 3 2 3 0 4 6
  • the drop of abrasive grains in the resin bond grindstone is as follows: (a) The holding force between the bond layer and the coated surface of metal or the like applied to the abrasive grain surface is weak. This is thought to be caused by two causes: weak retention between the crystallized boron nitride abrasive surfaces.
  • the holding power of the metal-coated abrasive grains in the pound layer is improved by the methods disclosed in Patent Documents 1 to 4, etc., the holding power between the coating and the abrasive grains is weak, and the falling of the abrasive grains is effectively suppressed. There wasn't. Therefore, the holding force between the coating and the abrasive grain surface was improved by the methods of Patent Documents 5-8.
  • Patent Documents 5 to 8 While there is a strong demand for improved abrasive holding power (ie, improved grinding ratio) in terms of tool life, total cash costs, etc., to maintain a good sharpness without increasing the grinding power, It is necessary to renew the cutting edge due to dropout of grains.
  • the methods of Patent Documents 5 to 8 have problems such as complicated means and processes for forming the coating, which increases the manufacturing cost, and makes it difficult to control the mass ratio of the coating uniformly. It was.
  • the present inventor has intensively studied. As a result, the inventors have found a method for improving the holding force between the metal coating and the abrasive grains by allowing the metal to penetrate into the abrasive grains, thereby completing the present invention.
  • the method of the present invention it has become possible to produce metal-coated cubic silicon nitride abrasive grains that can improve the grinding ratio by improving the holding force between the metal coating and the abrasive grains.
  • the manufacturing process of the abrasive grains is simpler than that of the conventional method, so that the manufacturing cost of the cannon can be reduced. As a result, grinding costs can be reduced compared to the case of using conventional metal-coated cubic boron nitride.
  • the present invention relates to the following.
  • Grooves present on the surface of the cubic boron nitride abrasive grains have width (w) and length (L).
  • the metal coating is composed of at least one layer selected from the group consisting of nickel coating or cobalt coating by electrolytic plating, nickel coating or cobalt coating by electroless plating, and the method of (2) to (7).
  • Metal-coated cubic boron nitride abrasive grains according to any one of the above,
  • the first layer is a nickel coating or cobalt coating with an electroless plating
  • the second layer is an electrolytic coating with a composition different from that of the first layer or a nickel coating with an electroless coating.
  • the metal coating is such that the first layer is a nickel coating or cobalt coating by electroless plating, and the second layer is a nickel coating or cobalt coating by electrolytic or electroless plating having a composition different from that of the first layer.
  • the above-mentioned (2) to (3) have a three-layer structure in which the third layer is made of nickel coating by electrolytic plating or electroless plating having a composition different from that of the second layer.
  • the metal-coated cubic boron nitride abrasive grain according to any one of (14)
  • the ratio of the metal coating to the total mass of the metal-coated cubic boron nitride abrasive grains including the metal coating is in the range of 20 to 80% by mass.
  • the cubic boron nitride abrasive grains are heat-treated in an oxidizing atmosphere at a maximum treatment temperature in the range of 900 ° C to 1300 ° C. Manufacturing method of crystal boron nitride abrasive grains,
  • the cubic boron nitride abrasive grains are heat-treated in a non-oxidizing atmosphere at a maximum treatment temperature of 900 ° C. to 1600 ° C.
  • the cubic boron nitride abrasive grains are heat-treated at a rate of temperature increase of 6 ° C./min or more in a range of at least 800 ° C. to a maximum treatment temperature.
  • the crystalline boron nitride abrasive is heated at a rate of 6 ° C / min or more from 800 ° C to the maximum treatment temperature, and again to 800 ° C at 6 ° C / min.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing the appearance of cubic boron nitride cannon before treatment.
  • Fig. 2 is a schematic view showing the appearance of cubic boron nitride abrasive grains after heat treatment.
  • Fig. 3 is a perspective view showing a state in which cubic boron nitride abrasive grains having grooves are coated with metal. It is the figure shown typically.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the cubic boron nitride abrasive shown in FIG. 3, and is a diagram schematically showing a cross section taken along line A—A ′.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the cross section shown in FIG. 4, and is a diagram schematically showing an enlarged penetration of the metal coating.
  • FIG. 6 is a SEM (scanning electron microscope) image of the cubic boron nitride abrasive grains after the heat treatment.
  • FIG. 7 is a view showing a SEM image of a cross section of the portion where the metal coating penetrates into the cubic silicon nitride abrasive grains after the heat treatment.
  • Fig. 8 is a SEM image of the surface of cubic boron nitride grains etched with chemicals. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the metal-coated cubic boron nitride abrasive grains of the present invention are, for example, provided with voids extending from the particle surface of the cubic boron nitride abrasive grains to the inside thereof, and the cubic boron nitride abrasive grains having such voids are made of metal.
  • metal-coated cubic boron nitride abrasive grains in which metal penetrates into the abrasive grains are obtained.
  • the voids on the surface of the cubic boron nitride abrasive grains are preferably grooves. The groove may be a crack.
  • An example of means for forming grooves on the surface of cubic boron nitride abrasive grains is a method using heat treatment.
  • Cubic boron nitride abrasives are heat treated in air, vacuum, nitrogen atmosphere, etc. By doing so, a groove can be provided on the surface of the abrasive grains. Grooves are generated differently depending on the type of cubic boron nitride abrasive, but by adjusting the maximum processing temperature, atmosphere, holding time at the maximum processing temperature, heating rate, cooling rate, etc. Sufficient grooves can be generated on the surface of the cubic boron nitride abrasive grains without greatly lowering.
  • Heat treatment conditions for providing grooves on ⁇ surface by heat treatment is at least 8 0 0 ° Celsius to maximum processing temperatures, preferably at least 7 0 0 D Celsius to maximum processing temperature, particularly preferred properly at least 6 0 0 ° C
  • a rate of 6 ° C / min or higher is preferable for temperature increase or decrease or both. More preferably, it is 10 ° C / min or more, and particularly preferably 15 ° C / min or more.
  • the maximum processing temperature is preferably 900 ° C or higher, and the upper limit is 1300 ° C or lower when the atmosphere is an oxidizing atmosphere such as air.
  • the atmosphere is vacuum or an inert atmosphere such as nitrogen gas. In this case, the temperature is preferably 1600 ° C or lower.
  • the holding time at the maximum processing temperature is preferably within 1 hour.
  • the maximum processing temperature is 900 ° C or less, sufficient grooves do not occur on the surface of the grain, and when the maximum processing temperature is an oxidizing atmosphere, 1300 ° C, and in the case of an inert atmosphere If the temperature exceeds 1600 ° C, even if the temperature rising / falling speed is increased or the maximum temperature holding time is shortened, the strength of the abrasive grains decreases greatly due to heating, and the resin breaks down due to abrasive rupture. The grinding ratio of the bond grindstone may decrease.
  • Japanese Examined Patent Publication No. 6 1-6 1 0 8 discloses a method for modifying cubic BN, characterized in that cubic BN abrasive grains are heat-treated in a temperature range of 500 to 1300 ° C. It has been recorded.
  • Japanese Patent Publication No. 6 0 _ 5 8 2 7 3 discloses a modification of cubic BN characterized by heat-treating cubic BN in a molten salt in a temperature range of 500 to 1300 ° C. The quality method is described.
  • the internal stress strain and the abrasive grains Impurities are preferably in the range of 500 to 900 ° C in an oxidizing atmosphere, in the range of 500 to 130 ° C in a reducing or neutral atmosphere, or in molten salt at 50 0 ° C to 1 3
  • a temperature of 400 to 120 ° C. is used in a vacuum or a gas atmosphere not containing oxygen.
  • a method for producing a superabrasive grindstone using heat-treated abrasive grains for heat treatment is described. According to this method, since the superabrasive grains are heat-treated using a temperature of 400 to 120 ° C in a vacuum or a gas atmosphere not containing oxygen, the superabrasive grains are not altered. It is stated that the toughness value is reduced, enabling small fractures and improving grinding performance.
  • an example is described in which the sample is held at each temperature of 80, 90, and 100 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere and cooled to room temperature over 6 hours.
  • the decrease in the abrasive strength when heat treatment is performed can be suppressed by setting the temperature rising / falling speed to 6 ° CZ or more.
  • the maximum processing temperature in the oxidizing atmosphere is in the range of 900 to 1300 ° C and in the nonoxidizing atmosphere in the range of 900 to 160 ° C, the abrasive strength is greatly increased. It is possible to perform heat treatment without any significant decrease, and by releasing the internal stress at once by heat treatment, it is possible to effectively form grooves on the surface of the abrasive grains without a significant decrease in the strength of the barrel.
  • FIG. 1 schematically shows the appearance of cubic nitride nitride abrasive grains before treatment.
  • the cubic silicon nitride abrasive grain 10 is basically an octahedron composed mainly of (1 1 1) face 1, and many crystals are surrounded by smooth growth faces.
  • industrially produced abrasive grains include not only crystals with a shape close to that shown in Fig. 1, but also those with a deformed shape.
  • FIG. 2 schematically shows an example of the appearance of cubic boron nitride abrasive grains 10 provided with grooves by heat treatment. In this case, a groove 3 is formed on the surface of the octahedron (1 1 1) surface 1 from the surface 2 toward the center of the surface 1.
  • the metal coating penetrates into the grooves, which contributes to improving the holding force between the metal coating and the abrasive grains.
  • the metal covering of the cubic boron nitride abrasive grains in which the metal has penetrated into the abrasive grains of the present invention may be partially applied to the grain surface, but it is preferable to cover the entire surface.
  • the size of the cubic boron nitride abrasive used in the present invention is preferably such that the average particle diameter is in the range of 1000 im to 40 ⁇ m, more preferably in the range of 500 m to 4 ⁇ ⁇ .
  • the average particle diameter is preferably 1000 m or less. If the average particle diameter is smaller than 40 ⁇ m, it becomes difficult to generate grooves sufficient to improve the holding force on the surface of the granule without reducing the abrasive strength. The above is preferable.
  • the grain size notation in the present invention is described in accordance with JISB 4130: 1998 “Diamond / CBN tool—diamond or CBN and (abrasive) grain size”.
  • the grain size classification may be re-set separately, and re-classification by a method different from JISB 4130 does not affect the implementation of the present invention.
  • the average particle diameter of cubic boron nitride in the present invention is the second and third of “the opening size of the sieve to be used for each particle size” in Table 2 and Table 3 described in JISB 4130. It is given as the average value of the opening size of the first sheet.
  • the groove that contributes to the improvement of the holding force between the metal coating and the abrasive grains in the present invention will be described in detail.
  • the width (w), depth (d), and length (L) of the groove are measured, If the depth ratio (wZd) has a portion smaller than 1 and the width to length ratio (w / L) is smaller than 0.1, it sufficiently contributes to the improvement of the holding force between the metal coating and the abrasive grains. More preferably, w / d is 0.5 or less and w / L is 0.05 or less.
  • the ratio of width to depth (wZd) is less than 1, the penetration depth of the metal coating will be insufficient, and a sufficient holding power improvement effect will not be obtained. Also, if the ratio of width to length (wZL) is not smaller than 0.1, the diffusion of metal ions in the plating solution to the grooves will be suppressed, and it will be difficult for the metal to precipitate, and the penetration of the metal coating will be insufficient. In some cases, sufficient holding power improvement effect may not be obtained.
  • the method for measuring the width, depth, and length of the groove is described below.
  • the width of the groove is given by measuring the width of the groove entrance portion of the cubic boron nitride surface as shown in FIG.
  • Groove depth is given by measuring the length of the perpendicular drawn from the deepest part of the groove with respect to the extension of the line that gives the groove width in the grain cross section.
  • Groove length is given by measuring the total length of the groove observed on the surface of the abrasive grain (a crystal plane). In this case, if the groove branches, the branching portion is also included.
  • the abrasive grain is embedded in resin so that a certain crystal surface of the abrasive grain appears on the surface, a photograph of the abrasive grain surface is taken, and the length of the groove is measured on the photograph. Further, the abrasive grains are polished while being embedded in the resin, a cross section of the barrel is taken, a SEM photograph of the cross section is taken, the width and depth of the observed groove are measured on the photograph, and the width and depth are determined from these results. The thickness ratio (w / d) and the width / length ratio (w / L) can be calculated.
  • the specific values of the groove width (w), depth (d), and length (L) measured in this way depend on the particle size, but the depth is 0.02 times the average particle diameter.
  • the range is preferably about 0.25 times, and the length is preferably about 0.5 times to 10 times the average particle diameter. This is because the effect of sufficiently increasing the holding force is reduced when the lower limit is not reached, and the effect of reducing the strength of the abrasive is increased when the upper limit is exceeded.
  • the cubic boron nitride abrasive grains used in the present invention may be either monocrystalline or polycrystalline, and some surface treatment may be performed in advance. However, the effect is greater when single crystal abrasive grains are used.
  • Heat treatment may cause cubic boron nitride abrasive grains to harden, but they can be easily loosened by washing with dilute hydrochloric acid.
  • the cubic boron nitride abrasive grains having grooves thus obtained are coated with metal.
  • nickel is deposited on the surface of the abrasive grain.
  • a treatment for depositing a metal (palladium or the like) as a nucleus to be emitted is preferable to perform a treatment for depositing a metal (palladium or the like) as a nucleus to be emitted.
  • a method in which tin chloride is dispersedly applied (sensitizing treatment) to the abrasive grain surface and then palladium metal is precipitated (activation treatment) is generally used, but these can be carried out by known methods.
  • the metal layer precipitates and penetrates into the grooves on the surface of the cubic boron nitride abrasive grains, it is preferable to repeat the sensitization treatment / activation treatment twice or more. By repeating it twice or more, palladium metal that becomes the nucleus from which nickel is deposited can be easily formed to the inside of the groove.
  • a known metal coating such as nickel or cobalt by electrolytic plating or electroless (chemical) plating can be used.
  • the metal coating when the metal coating is formed as a single layer, it is preferable to form the coating with nickel by electrolytic plating or electroless plating, and when the metal coating is formed from two or more layers, the outermost layer is electroplated or coated.
  • Nickel coating with electroless plating is preferred. This is because nickel coating by electrolytic plating or electroless plating has good corrosion resistance.
  • the metal coating is formed from two or more layers, it is preferable to form a cobalt coating layer by electrolytic plating or electroless plating on the inner layer. Cobalt coating by electrolytic plating or electroless plating is resistant to deformation at high temperatures and suppresses deterioration due to grinding heat, resulting in less dropping of the gun barrel, resulting in an improved grinding ratio.
  • the ratio of phosphorus deviates from the nickel-phosphorus compound and the cobalt-phosphorus compound, the case where other elements other than phosphorus are dissolved, including the case of non-electrolytic plating (chemical plating) It is called nickel or cobalt coating and is sometimes described as nickel monolin (Ni / P) or cono-lutin (Co / P) coating.
  • nickel or cobalt coating is sometimes described as nickel monolin (Ni / P) or cono-lutin (Co / P) coating.
  • the above-mentioned susceptibility treatment / activity treatment is repeated twice or more, and then the particles are electrolessly treated with an electroless plating bath (for example, nickel sulfate, hypochlorous acid, etc.).
  • the electroless plating bath is agitated so as not to be granulated by the metal that the abrasive grains are mating. This state is a thick tub Since it depends on the size and shape of the material, the stirring method, etc., it is necessary to set conditions for each device.
  • the metal-coated cubic boron nitride granules are removed from the plating bath, washed with water and dried to obtain the metal-coated cubic boron nitride granules of the present invention.
  • the metal coating amount of the metal-coated cubic nitride nitride abrasive grains of the present invention can be selected arbitrarily, but the mass of the metal coating is 2 with respect to the total mass of the metal-coated cubic nitrogen nitride abrasive grains including the metal coating. A range of 0 to 80% by mass is more preferable.
  • Fig. 3 shows a perspective view of the surface of cubic silicon nitride abrasive grains with grooves and metal coating.
  • Fig. 4 schematically shows a cross section along the line AA 'of the cubic boron nitride abrasive shown in Fig. 3.
  • the metal coating layer 5 on the surface of the cubic boron nitride abrasive grain 10 penetrates to the depth of the groove 3 formed on the surface of the cubic boron nitride abrasive grain 10, and the cubic boron nitride Penetration into abrasive grain 10
  • Fig. 5 is an enlarged schematic view of the metal penetration.
  • the ratio of the metal-coated cubic silicon nitride abrasive grains of the present invention to the entire abrasive grains is Desirably, it is preferably in the range of 5% by mass to 100% by mass, more preferably in the range of 25% by mass to 100% by mass.
  • the ratio of the metal-coated cubic boron nitride abrasive grains of the present invention is 5% by mass or less, the effect of using the metal-covered cubic boron nitride abrasive grains of the present invention is not sufficiently exhibited, and the improvement of the grinding ratio is small. Disappear.
  • the metal-coated cubic boron nitride abrasive grains of the present invention have such a structure, the metal-coated cubic boron nitride abrasive grains can be compared with conventional metal-coated cubic boron nitride abrasive grains (for example, Patent Documents 1 to 4).
  • Patent Documents 1 to 4 conventional metal-coated cubic boron nitride abrasive grains
  • the metal-coated cubic boron nitride granule of the present invention suppresses an increase in the grinding power value of the resin bond talc and also suppresses the falling of the abrasive grain. It was found that the shape of the grindstone was less likely to drop due to the drop of grains, and the accuracy of the work material, especially the surface accuracy, was improved.
  • a resin-bonded gangue using the metal-coated cubic boron nitride abrasive grain of the present invention can be produced by a known method.
  • a bond of the resin bond grindstone a commercially available resin bond can be used according to the purpose of use. Examples of the bond include those based on phenolic polymer compounds and polyimide polymer compounds.
  • the compounding amount of the bond in the grindstone is 25 volumes. /. It is preferable to be within the range of ⁇ 90 volume%. If the compounding amount of the bond is less than 25% by volume, the holding power of the abrasive grains decreases, and as a result, the abrasive grains fall off, and the grinding ratio decreases, making it unsuitable as a grinding tool. Also, if the amount of the bond is higher than 90% by volume, the amount of the abrasive is decreased, which makes it unsuitable as a grinding tool.
  • the heat treatment was performed at 0 ° C. and a maximum temperature holding time of 1 hour.
  • the abrasive grains after the heat treatment were collected and immersed in dilute hydrochloric acid for 1 hour, then deoxidized and dried. Grooves were observed on the surface of the treated abrasive grains.
  • An example of the SEM image is shown in Fig. 6. 50 grains were randomly selected from the treated grains and embedded in the resin so that one of the arbitrary crystal faces appeared on the surface.
  • the length of the groove in Table 1 is the measurement result of the length of the groove existing on the surface that was exposed on the surface when buried in resin, and the width and depth are the results of measuring the length of the groove. It is the measurement result of the existing groove.
  • width and depth the width and depth in which the ratio of width to depth showed the smallest value for each abrasive grain were described.
  • the toughness value of the abrasive grains after the heat treatment was reduced to 9 ⁇ 1 when the value before the heating was 100.
  • the number of abrasive grains in which grooves were observed was 4% (2 grains).
  • the ratio of width (w) to depth (d) (w / d) force among the grooves observed in the cross-section of the grain was not observed.
  • the ratio (d / L) of the observed groove length (L) to depth (d) was less than 0.1. Table 2 shows the measurement data.
  • the toughness value of the abrasive grains after heat treatment was reduced to 76 when the value before heating was 100.
  • the toughness value of the abrasive grains after heat treatment was reduced to 70 when the value before heating was 100.
  • Ni is electrolytic nickel coating
  • Ni / P is electroless nickel coating
  • Co is electrolytic cobalt coating
  • Co ZP is electroless cobalt coating
  • Ti is titanium Represents a coating.
  • the number in parentheses after the metal coating symbol is the volume ratio occupied by the metal coating when the volume of the entire orthorhombic boron nitride abrasive including the metal coating is 100%. It represents the rate.
  • the metal-coated cubic boron nitride abrasive grains of Examples 2 to 12 were embedded in a resin, polished with diamond slurry, and the abrasive grain cross section was observed by SEM. As a typical example, the SEM image of Example 2 is shown in Fig. 7 with the metal coating penetrating into the grooves formed on the surface of the cubic boron nitride abrasive grains.
  • Whetstone shape 6 A 2 type 1 00 D X 35 T X 2 X X 3 W X 1 5 E X 38 1 H Abrasive grain size 100/120
  • Table 3 shows the results of the grinding test for the resin-bonded wheel.
  • Example 2 Example 1 Ni / P (38) 120 460 0.83 Example 3 Example 1 Co / P (38) 137 490 0.66 Example 4 Example 1 Ni / P (8), Ni (30) 121 480 0.92 Example 5 Example 1 Co / P (8), Ni (30) 126 460 1.02 Example 6 Example 1 Co / P (8), Ni / P (30) 123 480 0.63 Example 7 Example 1 Ni / P (3), Co / P (15), Ni / P (20) 131 490 0.81 Example 8 Example 1 Ni / P (3), Co (33), Ni / P (2 ) 140 450 0.67 ⁇ Example 9 ⁇ Example 1 Co / P (3), Ni / P (33), Ni / P (2) 134 460 0.74 ⁇ Example 10 ⁇ Example 1 Co / P (3), Ni (15), Co / P (20) 133 460 0.66 Example 1 (50%)
  • Example 12 Ni / P (38) 102 470 1.39 No treatment (90%) Comparative example 3 Te treatment Ti (3), Ni / P (35) 108 670 1.6 Comparative example 4 No treatment Ti (3), Co / P (15), Ni / P (20) 107 630 1.7 Comparative Example 5 Untreated Ti (3), Co (33), Ni / P (2) 111 670 1.68 Comparative Example 6 Untreated Ti (3), Ni (33 ), Ni / P (2)-98 690 1.72 Comparative Example 7 Treated Ti (3), Ni (15), Co / P (20) 104 680 1.42 Comparative Example 8 Untreated Ni / P (38) 86 530 1.67 Comparison Example 9 ⁇ -treated Co / P (38) 75 550 1.55 Comparative example 10 Untreated Ni / P (8), Ni (30) 70 540 1.61 Comparative example U Untreated Co / P (8), Ni (30) 76 540 1.72 Comparative example 12 to treatment Co / P (8), Ni / P (30) 85 520 1.77 Comparative example 13 Untreated Ni / P (3)
  • the grinding ratio in the table is the value obtained by dividing the volume of the material removed by grinding by the volume of the grinding wheel reduced during grinding. Yes, the larger this value, the better the grinding performance.
  • the grinding power value is the power value of the motor that rotates the grindstone during grinding. The lower the value, the smaller the grinding resistance and the better the grinding performance.
  • the surface roughness of the work material is the value of the surface roughness Ra ( ⁇ ⁇ ) measured on the surface of the work material after machining. The smaller this value, the better the surface accuracy after machining. Industrial applicability
  • the metal-coated cubic boron nitride abrasive grains of the present invention have a width (w) to depth (d) ratio (wZ d) of less than 1 and a width (w w) and length (L) ratio (w / L) ratio of less than 0.1 groove, and then metallized abrasive grains, and holding power (bonding between metallization and abrasive grains) (Strength) is moderately high, so that the falling of the grains during grinding is moderately suppressed, and it becomes possible to produce a resin bond grindstone that suppresses the increase in grinding power at a high grinding ratio. Furthermore, the generation of grinding heat is suppressed by suppressing the increase in grinding power value, and the occurrence of grinding wheel deformation is suppressed by the high grinding ratio, which improves the machining accuracy and improves the surface accuracy of the work material.
  • the manufacturing process is simpler than that of metal-coated cubic boron nitride abrasive grains for improving the grinding ratio produced by the conventional technique, so that the manufacturing cost of the granule can be reduced.
  • the grinding cost can be reduced as compared with the case of using conventional metal-coated cubic boron nitride abrasive grains.

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Abstract

表面に、幅(w)と深さ(d)の比(w/d)が1未満で幅(w)と長さ(L)の比(w/L)が0.1未満の溝を設けられた後、金属被覆が行われた立方晶窒化ホウ素砥粒である。この立方晶窒化ホウ素砥粒では、金属被覆と立方晶窒化ホウ素砥粒間の保持力(接合強度)が向上するので、これを用いれば、高研削比で(長寿命)で低研削動力値(良好な切れ味)のレジンボンド砥石を作製することができる。

Description

明 細 書 金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒とその製造方法並びにレジンボンド砥石 技術分野
本発明は、 金属被覆を施した立方晶窒化ホウ素砥粒に関し、 さらに詳しくは立 方晶窒化ホゥ素砥粒と金属被覆の接合強度を向上させた立方晶窒化ホゥ素砥粒と その製造方法、 並びにその金属被覆立方晶窒化ホウ素抵粒を用いたレジンボンド 砥石に関するものである。 背景技術
立方晶窒化ホウ素 (cubic boron nitride、 c B Nと略記することもある) 砥 粒は、 ダイャモンドに次ぐ硬さを有し、 特に鉄系被削材に対する化学的安定性が ダイヤモンドより優れているため、 砥石や研磨布紙等に研削砥粒として使用され ている。 立方晶窒化ホウ素砥粒は六方晶窒化ホウ素 (hexagonal boron nitride 、 h B Nと略記することもある) を触媒物質の存在下で立方晶窒化ホウ素の熱力 学的安定領域である高温高圧条件 (例えば、 約 1 4 0 0 °C〜1 6 0 0 °C、 約 4 G P a〜6 G P a ) で処理することによって得られる。
このようにして得られた立方晶窒化ホウ素砥粒は、 例えば電着抵石、 メタルボ ンド砥石、 ビトリフアイドポンド砥石、 レジンボンド砥石等に使用される。 これらのうち、 樹脂を結合材として用いるレジンボンド砥石では、 他のボンド の砥石に比べて、 研削中に脱落する立方晶窒化ホウ素砥粒が多く、 砥石の研削比 が低くなつてしまう (砥石寿命が短くなつてしまう) という問題を抱えていた。 砥粒の脱落は大きく分けて、 (a ) ボンド層と、 砥粒表面に施された金属等の被 覆表面の間の保持力が弱い、 (b ) 金属等の被覆と、 立方晶窒化ホウ素砥、粒の間 の保持力が弱い、 という 2つの原因によって起こると考えられ、 その為砥粒の保 持力を向上させ、 砥石寿命を長くする様々な工夫がなされてきた。
例えば、 砥粒表面に二ッケル、 二ッケルーリン、 コノくルト、 コパルトーリン等 の単層または多層の金属被覆を施し、 その金属被覆表面の凹凸によってボンド層 中での保持力を向上させた金属被覆砥粒が開発され (特許文献:!〜 4 ) 、 現在レ ジンボンド砥石に用いられている。
特許文献 1には、 砥粒表面に金属層を被覆する際、 第 1層にスポンジ状ニッケ ルを用い、 第二層に緻密なニッケルを用いて、 表面に凹凸を有する保持力の高い 二ッケル被覆砥粒を製造する方法が開示されている。
また、 特許文献 2には、 第 1層にニッケル、 第 2層にコバルト、 第 3層にニッ ケル被覆を施す事によって、 研削比が従来より向上したレジンボンド砥石が開示 されている。
このように砥粒表面を被覆することによってボンド中への砥粒保持力を高める ことが可能となり、 研削中の砥粒の脱落が抑制され、 砥石の研削比は向上してき た。
し力 し、 これらの金属被覆によって金属被覆砥粒とレジンボンド間の保持力が 向上した一方で、 相対的に金属被覆と柢粒間の保持力が弱くなり、 金属被覆をボ ンド層に残したまま、 砥粒が脱落してしまう比率が高くなることによって、 依然 として充分な砥石寿命が得られないという問題があった。 - そこで、 2層以上の金属被覆の第 1層を立方晶窒化ホゥ素砥粒表面と化学的結 合を生じさせること等によって、 金属被覆と砥粒間の保持力を向上させた金属被 覆砥粒が開発された (特許文献 5〜8 ) 。
例えば、 特許文献 5では、 ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素砥粒表面にタンダ ステン、 モリブデン、 タンタル、 ニオブ等の金属被覆を行い、 砥粒表面と金属間 に化学的結合や拡散による固溶体を形成した金属被覆砲粒が開示されている。 また、 特許文献 6では金属被覆を 2層とし、 第 1層として塩浴析出法、 化学蒸 着法、 物理蒸着法等を使用して、 立方晶窒化ホウ素砲粒表面と化学的に結合した 侵入型金属層を形成し、 第 2層として無電解析出法、 電解析出法、 蒸着法等によ つて金属層を形成した金属被覆砥粒が開示されている。
このように、 砥粒表面と金属被覆との間の化学的結合や侵入型金属層の形成に よる保持力の向上によって、 砥粒の脱落防止がはかれるとされている。
特許文献 7では、 砲粒をビトリフアイドボンド材またはメタルボンド材で結合 させた砥粒 (複合砲粒) が開示されている。 この複合砥粒は、 ビトリフアイドボ ンド又はメタルボンドを被覆に使用しているため、 被覆と砲粒表面の保持力が向 上し、 また砥粒同士の結合も強固で、 複合砥粒の凹凸部によってレジンボンド中 での保持力も向上するとされている。
特許文献 1 特開昭 6 0 - 5 1 6 7 8号公報
特許文献 2 特開昭 5 9— 1 4 2 0 6 6号公報
特許文献 3 特開昭 5 9— 3 0 6 7 1号公報
特許文献 4 特開昭 6 0 _ 5 2 5 9 4号公報
特許文献 5 特開平 4 - 1 8 5 6 6 7号公報
特許文献 6 特開平 5— 1 9 4 9 3 9号公報
特許文献 7 特開平 1 0— 3 3 7 6 7 0号公報
特許文献 8 特開平 9一 3 2 3 0 4 6号公報
レジンボンド砥石における砥粒の脱落は、 前述の様に (a ) ボンド層と砥粒表 面に施された金属等の被覆表面の間の保持力が弱い、 (b ) 金属等の被覆と立方 晶窒化ホウ素砥粒表面間の保持力が弱い、 という 2つの原因によって起こると考 えられている。 例示した特許文献 1〜4の方法等によって、 ポンド層中への金属 被覆砥粒の保持力は向上するが、 被覆と砥粒間の保持力が弱く、 効果的に砥粒の 脱落は抑制されなかった。 そこで、 特許文献 5〜 8の方法等によって被覆と砥粒 表面間の保持力向上が図られた。 これらの方法によつて被覆と砥粒表面間の保持 力が向上し、 レジノイドボンド中での研削材保持力が向上し、 研削比が向上した 。 しかし、 これらの方法では被覆と抵粒表面の結合が強固なため、 切れ刃が摩耗 した砥粒等も脱落が抑制されてしまい、 研削加工時の研削動力値が上昇するとい う問題があった。
レジノィドボンド砥石では研削動力値が高くなると、 研削熱によるレジノィド ボンドの劣化や被削材の焼け等の現象が発生し易くなつてしまう。 研削動力値を 上昇させずに切れ味を維持する為には、 適度な砥粒の脱落による切れ刃の更新が 必要となる。
工具寿命、 トータルカ卩ェコスト等に関して研削材保持力の向上 (すなわち、 研 削比向上) の要求が強い一方で、 研削動力値を上昇させずに良好な切れ味を維持 する為には、 適度な砥粒の脱落による切れ刃の更新が必要となる。 また、 特許文献 5〜8の方法は、 被覆を形成する手段や工程が煩雑であるため 、 製造コストが高くなる、 被覆の質量比率を一定に制御することが難しい、 など の問題点を抱えていた。
これらの問題から、 レジンボンド砥石において研削比の向上と研削動力値上昇 の抑制が両立される新たな砥粒が待ち望まれていた。 発明の開示
本発明者は上記の問題点に鑑み、 鋭意努力検討した。 その結果、 砥粒粒子内に 金属を貫入させることによつて金属被覆と砥粒間の保持力を向上させる方法を見 出し、 本発明を完成させた。
本発明の方法によれば、 金属被覆と砥粒間の保持力の向上によって、 研削比の 向上が可能となる金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒が作製可能となつた。 また本発 明の方法によれば、 従来の方法によつて保持力を向上させた抵粒を用いたレジン ポンド砥石に比べ、 良好な切れ味を維持した砥石が作製可能となった。 更に本発 明の方法によれば、 従来の方法に比べ砥粒の製造工程が簡便であるため、 砲粒の 製造コスト低減が可能となった。 これらの結果として従来の金属被覆立方晶窒化 ホウ素を用いた場合と比較して、 研削加工コストの低減が可能となった。
即ち本発明は、 以下に関する。
(1) 立方晶窒化ホウ素砥粒中に金属が貫入している金属被覆立方晶窒化ホウ素 砥粒、
(2) 表面に溝を持つ立方晶窒化ホウ素砥粒が金属層によって被覆された前記 ( 1) に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒、
(3) 前記立方晶窒化ホウ素砲粒表面に存在する溝が、 幅 (w) と深さ (d) の 比 (w/d) が 1よりも小さい部分を有する前記 (2) に記載の金属被覆立方晶 窒化ホウ素砥粒、
(4) 前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面に存在する溝で、 溝の幅 (w) が 0. 3〜 3 μπι、 深さ (d) が 0. 3〜2 5 0 /zmの範囲である前記 (2) または (3) に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒、
(5) 前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面に存在する溝が、 幅 (w) と長さ (L) の 比 (wZL) 力 0. 1以下の部分を有する前記 (2) 〜 (4) の何れか 1つに 記載の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒、
(6) 前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面に存在する、 幅と深さの比 (w/d) が 1 よりも小さい部分を有する溝の長さ (L) Κ 20 μπι以上である前記 (2) 〜
( 5 ) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒、
( 7 ) 前記立方晶窒化ホゥ素砥粒が、 40〜1000 μ mの範囲の平均粒子径を 持つ前記 (2) 〜 (6) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒、
(8) 前記金属被覆が、 電解メツキによるニッケル被覆又はコバルト被覆、 無電 解メツキによるニッケル被覆又はコバルト被覆からなる群より選ばれた少なくと も 1層以上からなる前記 (2) 〜 (7) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒 化ホウ素砥粒、
(9) 前記金属被覆が、 電解メツキ又は無電解メツキによるニッケル被覆を含む 少なくとも 1層以上からなる前記 (2) 〜 (8) の何れか 1つに記載の金属被覆 立方晶窒化ホウ素砥粒、
(10) 前記金属被覆の最外層が、 電解メツキ又は無電解メツキによるニッケル 被覆である前記 (2) 〜 (9) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素 砥粒、
(1 1) 前記金属被覆が、 電解メツキ又は無電解メツキによるニッケル被覆の何 れかからなる前記 (2) 〜 (10) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホ ゥ素砥粒、
(12) 前記金属被覆が、 第 1層が無電解メツキによるニッケル被覆又はコバル ト被覆、 第 2層が第 1層とは異なる組成を持つ電解メツキ又は無電解メツキによ るニッケル被覆からなる 2層構造を持つ前記 (2) 〜 (10) の何れか 1つに記 載の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒、
(13) 前記金属被覆が、 第 1層が無電解メツキによるニッケル被覆又はコバル ト被覆、 第 2層が第 1層とは異なる組成を持つ電解メツキ又は無電解メツキによ るニッケル被覆又はコバルト被覆、 第 3層が第 2層とは異なる組成を持つ電解メ ツキ又は無電解メツキによるニッケル被覆からなる 3層構造を持つ前記 (2) 〜
(10) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒、 (14) 前記金属被覆が、 金属被覆を含めた金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒全体 の質量に対して、 該金属被覆の占める比率が 20〜80質量%の範囲である前記
(2) 〜 (13) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒、
(15) 前記 (1) 〜 (14) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素 ΐ氐粒を 5〜: L 00質量%の範囲で含む砥粒、
(16) 立方晶窒化ホゥ素抵粒を最高処理温度が 900°C以上で加熱処理し該立 方晶窒化ホゥ素砥粒の表面に溝を形成する段階と、
前記立方晶窒化ホウ素砥粒を金属層によって被覆する段階と、 を含む金属被覆 立方晶窒化ホゥ素砥粒の製造方法、
(17) 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を、 酸化雰囲気下で 最高処理温度が 900°C〜1300°Cの範囲で加熱処理する前記 (16) に記載 の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の製造方法、
(18) 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を、 非酸化雰囲気下 で最高処理温度が 900°C〜1600°Cの範囲で加熱処理する前記 (16) に記 載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の製造方法、
(19) 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を、 少なくとも 80 0 °Cから最高処理温度の範囲で 6 °C /分以上の昇温速度で加熱処理する前記 ( 1 6) 〜 (18) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の製造方法
(20) 前記加熱処理の段階で、 前記晶窒化ホウ素砥粒を、 800°Cから最高処 理温度まで 6 °C/分以上の速度で昇温し、 再び 800°Cまで 6°C/分以上の速度 で降温する前記 (16) 〜 (19) の何れか 1つに記載の金属被覆立方晶窒化ホ ゥ素砥粒の製造方法、
(21) 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を最高処理温度に保 持する保持時間を 60分以下とする前記 (16) 〜 (20) の何れか 1つに記載 の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒の製造方法、
(22) 前記 (16) 〜 (21) の何れか 1つに記載の方法によって製造された 金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒、
(23) 前記 (1) 〜 (14) および前記 (22) の何れか 1つに記載の金属被 覆立方晶窒化ホゥ素砥粒を用いたレジンボンド砥石、
( 2 4 ) 前記 (1 5 ) に記载の砥粒を用いたレジンボンド砲石。 図面の簡単な説明
図 1は、 処理前の立方晶窒化ホウ素砲粒の外観を模式的に示した図である。 図 2は、 加熱処理後の立方晶窒化ホゥ素砥粒の外観を模式的に示した図である 図 3は、 溝を形成した立方晶窒化ホウ素砥粒に金属被覆した様子を透視図とし て模式的に示した図である。
図 4は、 図 3に示した立方晶窒化ホウ素砥粒の模式図で、 線 A— A ' に沿った 断面を模式的に示した図である。
図 5は、 図 4に示した断面の模式図で、 金属被覆の貫入部を拡大して模式的に 示した図である。
図 6は、 加熱処理後の立方晶窒化ホウ素砥粒の S EM (走査電子顕微鏡) 画像 を示した図である。
図 7は、 金属被覆が加熱処理後の立方晶窒化ホゥ素砥粒に貫入しだ部分,の断面 の S E M画像を示した図である。
図 8は、 薬品でェツチングした立方晶窒化ホゥ素 ®粒の表面の S EM画像を示 した図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒は、 例えば、 立方晶窒化ホウ素砥粒の 粒子表面からその内部へ続く空隙を設け、 このような空隙を設けた立方晶窒化ホ ゥ素砥粒に金属被覆を行うことによって、 金属が砥粒粒子内に貫入した金属被覆 立方晶窒化ホウ素砥粒が得られる。 前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面の空隙は溝状 であることが好ましい。 なお、 溝とはクラック状であっても良い。
立方晶窒化ホウ素砥粒表面に溝を形成する手段としては、 例えば熱処理による 方法があげられる。
立方晶窒化ホウ素砥粒は、 大気中、 或いは真空中、 窒素雰囲気中等で加熱処理 することによって砥粒表面に溝を設けることができる。 立方晶窒化ホウ素砥粒の 種類によって溝の発生状況は異なるが、 加熱の最高処理温度、 雰囲気、 最高処理 温度での保持時間、 昇温速度、 降温速度等を調整することで、 砥粒強度を大きく 低下させること無く、 立方晶窒化ホウ素砥粒の表面に充分な溝を発生させること ができる。
加熱処理によって抵粒表面に溝を設ける場合の熱処理条件は、 少なくとも 8 0 0 °C〜最高処理温度、 好ましくは少なくとも 7 0 0 DC〜最高処理温度、 特に好ま しくは少なくとも 6 0 0 °C〜最高処理温度の温度範囲において、 昇温または降温 あるいは両方共に 6 °C/分以上の速度が好ましい。 より好ましくは、 1 0 °C/分 以上、 特に好ましくは、 1 5 °C/分以上である。 更に最高処理温度は 9 0 0 °C以 上が好ましく、 上限は、 雰囲気が大気の様な酸化雰囲気の場合は 1 3 0 0 °C以下 、 雰囲気が真空中や、 窒素ガス等の不活性雰囲気の場合は 1 6 0 0 °C以下が好ま しい。 また最高処理温度での保持時間は 1時間以内が好ましい。
昇温 ·降温速度を 6 °C/分以上にすることで、 立方晶窒化ホウ素が合成された ときに残留している内部応力歪み等が一気に開放され、 砥粒表面に溝が発生しゃ すくなる。 また、 昇温 ·降温速度を速くすることによって、 砥粒が高い温度に曝 される時間が短くなり、 加熱による砥粒の強度低下が抑制される。 その結果とし て、 砥粒表面に溝を持ち、 加熱による砥粒強度低下が抑制された立方晶窒化ホウ 素砥粒が製造可能となる。 また最高処理温度が 9 0 0 °C以下では、 抵粒表面に充 分な溝が発生せず、 最高処理温度が酸化雰囲気の場合は 1 3 0 0 °C、 不活性雰囲 気の場合は 1 6 0 0 °Cを超えると、 昇温 ·降温速度を速くしたり、 最高温度保持 時間を短くしても、 加熱による砥粒強度の低下が大きくなり、 砥粒の破碎によつ てレジンボンド砥石の研削比が低下してしまうことがある。
従来の特許文献にも砥粒の加熱処理についての記載がある。
例えば特公昭 6 1— 6 1 0 8号公報では、 立方晶 B N砥粒を 5 0 0〜: 1 3 0 0 °Cの温度範囲で加熱処理することを特徴とする立方晶 B Nの改質法にっレ、て記载 されている。 また特公昭 6 0 _ 5 8 2 7 3号公報では、 立方晶 B Nを 5 0 0〜1 3 0 0 °Cの温度範囲の溶融塩中で加熱処理することを特徴とする立方晶 B Nの改 質法について記載されている。 これらの方法によれば、 内部応力歪みと砥粒中の 不純物が、 好ましくは酸化性雰囲気では 5 0 0〜9 0 0 °C、 還元性ないし中性雰 囲気では 5 0 0 °Cから 1 3 0 0 °Cの範囲で、 又は溶融塩中では 5 0 0 °Cから 1 3
0 o °cの範囲で、 何れも 5 ° 分以下の昇温速度で加熱処理することによって取 り除かれ、 砥粒の研削性能が向上すると記載されている。
特開 2 0 0 0— 1 5 8 3 4 7号公報では、 砥粒の靭性を低下させるため、 真空 又は酸素を含まないガス雰囲気下において 4 0 0〜1 2 0 0 °Cの温度をもちいて 熱処理を行う熱処理砥粒を用いた超砥粒砥石の製造方法について記載されている 。 この方法によれば、 真空又は酸素を含まないガス雰囲気下において 4 0 0〜1 2 0 0 °Cの温度をもちいて超砥粒が熱処理されることから、 超砥粒が変質するこ となく靭性値が低下させられて小破碎が可能となり、 研削性能が向上する旨が記 載されている。 ここには実験例として、 窒素雰囲気中で 8 0 0、 9 0 0、 1 0 0 0 °Cの各温度で 8時間保持し、 室温まで 6時間かけて冷却した例が記載されてい る。
これら従来の方法と異なり、 本発明では昇温 ·降温速度を 6 °CZ分以上の速度 にすることによって、 加熱処理を行った場合の砥粒強度の低下が抑制できること を明らかにした。 その結果、 酸化雰囲気中での最高処理温度が 9 0 0〜1 3 0 0 °C、 非酸化性雰囲気中では 9 0 0〜1 6 0 0 °Cの範囲であれば、 砥粒強度の大幅 な低下無しに加熱処理を行うことが可能となり、 加熱処理によって一気に内部応 力を開放することで、 砲粒強度の大幅な低下無しに、 効果的に砥粒表面に溝を形 成する方法を発明したものである。
図 1に処理前の立方晶窒化ホゥ素砥粒の外観を模式的に示す。 立方晶窒化ホゥ 素砥粒 1 0は、 ( 1 1 1 ) 面 1を主体とする八面体が基本的な形で、 多くの結晶 は平滑な成長面で囲まれている。 ただし砥粒として工業的に生産されたものは、 図 1に近い形状の結晶ばかりでなく、 形状が崩れたものも含まれている。 図 2に は、 加熱処理によつて溝を設けた立方晶窒化ホウ素砥粒 1 0の外観の一例を模式 的に示す。 この場合、 八面体をなす (1 1 1 ) 面 1の表面に溝 3が、 面 2から面 1の中心に向かって発生している。 実際に発生する溝は、 単純な直線状のものば かりではないが、 溝に金属被覆が貫入することによって、 金属被覆と砥粒間の保 持力向上に寄与する。 なお、 本発明の、 金属が砥粒粒子内に貫入した立方晶窒化ホウ素砥粒の金属被 覆は、 粒子表面に部分的に施してもよいが、 全面を被覆することが好ましい。 本発明で使用される'立方晶窒化ホウ素砥粒の大きさは、 好ましくは、 平均粒子 径が 1000 i m〜 40 μ mの範囲内であり、 より好ましくは、 500 m〜 4 Ο μπιの範囲内とする。 平均粒子径が大きくなるほど、 充分な保持力を得るため に深さ (d) の値が大きい溝を形成した方が良いが、 深さ (d) の値が大きくな るほど金属が貫入し難くなり、 結果として保持力が充分得られなくなるため、 平 均粒子径として 1000 m以下が好ましい。 また平均粒子径が 40 μ mより小 さくなると、 砥粒強度を低下させずに抵粒表面に保持力が向上するのに充分な溝 を生成させるのが難しくなる為、 平均粒子径は 40 m以上が好ましい。
本発明における砥粒の粒度表記は、 J I S B 4130 : 1998 「ダイヤ モンド/ CBN工具一ダイヤモンド又は CBNと (砥) 粒の粒度」 にしたがって 表記されているが、 本発明の実施にあたっては複数の粒度区分をプレンドしても 良いし、 これとは別に粒度区分を設定し直してもよく、 J I S B 4130と 異なる方法で区分し直しても本発明の実施には何ら影響しない。 また本発明での 立方晶窒化ホウ素の平均粒子径とは、 J I S B 41 30に記載されている、 表 2および表 3中の 「各粒度の使用するふるいの目開き寸法」 の 2枚目と 3枚目 の目開き寸法の平均値として与えられる。
本発明における、 金属被覆と砥粒間の保持力向上に寄与する溝について具体的 に説明すると、 溝の幅 (w) 、 深さ (d) 、 長さ (L) を測定したとき、 幅と深 さの比 (wZd) が 1より小さい部分を持ち、 幅と長さの比 (w/L) が 0. 1 より小さければ、 金属被覆と砥粒間の保持力向上に十分寄与する。 更に好ましく は w/dが 0. 5以下、 w/Lが 0. 05以下である。
幅と深さの比 (wZd) が 1より小さい部分が無いと、 金属被覆の貫入深さが 不足して充分な保持力向上効果が得られない。 また、 幅と長さの比 (wZL) が 0. 1より小さくならないと、 溝へのメツキ液中の金属イオンの拡散が抑制され て金属が析出しにくくなり、 金属被覆の貫入が不十分となることがあり充分な保 持力向上効果が得られない場合がある。 以下に溝の幅、 深さ、 長さの測定方法について説明する。
溝の幅は、 抵粒断面に観察される溝について、 図 5に示すように、 立方晶窒化 ホウ素表面の溝入り口部分の幅を測定することによって与えられる。 溝の深さと は、 砥粒断面で溝の幅を与える線分の延長線に対して、 溝の最深部分から下ろし た垂線の長さを測定することによって与えられる。
溝の長さとは、 砥粒の表面 (ある結晶面) 上に観察される溝の総延長距離を測 定することによって与えられる。 この場合、 溝が枝分かれしていれば枝分かれ部 分も含める。
具体的には、 砥粒の、 ある結晶面が表面に出るように樹脂に埋め込み、 砥粒表 面の写真を撮影し、 写真上で溝の長さを測定する。 更に樹脂に埋め込んだまま砥 粒を研磨して砲粒断面を出し、 断面の S EM写真を撮影し、 観察される溝の幅と 深さを写真上で測定し、 これらの結果から幅と深さの比 (w/ d ) 、 幅と長さの 比 (w/ L ) を計算によって求めることができる。
このようにして測定された溝の幅 (w) 、 深さ (d ) 、 長さ (L ) の具体的な 数値は粒度によつて異なるが、 深さは平均粒子径の 0 . 0 2倍〜 0 . 2 5倍程度 の範囲、 長さは平均粒子径の 0 . 5倍〜 1 0倍程度の範囲が好ましい。 それぞれ の下限値以下になると充分な保持力向上の効果が小さくなり、 上限値を超えると 砥粒の強度低下の影響が大きくなるためである。 また溝の幅は上述の関係を満た す範囲であればどのような値をとつても効果は期待できるが、 0 . 3 i m以下で は金属被覆が貫入しにくくなり、 3 μ ηιを超えると砥粒強度に影響を与える可能 性が高くなるため、 更に好ましくは 0 . 3〜3 μ ιηの範囲が好ましい。 本発明で使用される立方晶窒化ホウ素砥粒は単結晶質、 多結晶質のどちらでも 良く、 また予め何らかの表面処理が施されていても良い。 しかしながら単結晶質 の砥粒を用いた場合の方がより効果が大きい。
加熱処理によって立方晶窒化ホウ素砥粒が固まることがあるが、 希塩酸等によ つて洗浄することで簡単にほぐすことができる。
このようにして得られた溝を有する立方晶窒化ホウ素砥粒に、 金属被覆を行う 。 砥粒表面に無電解メツキでュッケル被覆を行う前に、 砥粒表面に二ッケルが析 出する核となる金属 (パラジウム等) を沈着させる処理を行うのが好ましい。 例 えば、 砥粒表面に塩化錫を分散塗布 (感受性化処理) した後、 パラジウム金属を 析出 (活性化処理) させる方法が一般に用いられるが、 これらは公知の方法によ つて実施可能である。
尚、 本発明においては、 立方晶窒化ホウ素砥粒表面の溝に金属層が析出 ·貫入 しゃすくするため、 感受性化処理 ·活性化処理を 2回以上繰り返すことが好まし い。 2回以上繰り返すことによって、 ニッケルが析出する核となるパラジウム金 属が、 溝内部まで生成しやすくなる。
本発明の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の金属被覆は、 電解メツキ又は無電解 (化学) メツキによるニッケル又はコバルト等の既知の金属被覆を使用すること ができる。 この中で、 金属被覆を単層で形成する場合は、 電解メツキ又は無電解 メツキによるニッケルで被覆を形成するのが好ましく、 金属被覆を 2層以上から 形成する場合は、 最外層を電解メッキ又は無電解メツキによるニッケル被覆とす るのが好ましい。 この理由は電解メツキ又は無電解メツキによるニッケル被覆は 耐食性が良いためである。 また、 金属被覆を 2層以上から形成する場合、 内側の 層に電解メツキ又は無電解メツキによるコバルト被覆の層を形成するのが好まし い。 電解メツキ又は無電解メツキによるコバルト被覆は高温での変形に強く、 研 削熱による劣化を抑えるので、 砲粒の脱落が少なくなり、 結果として研削比が向 上する効果が得られる。
尚、 本発明では、 実際の組成がニッケル一リン化合物、 コバルト一リン化合物 からリンの比率がずれた場合ゃリン以外の他元素が固溶した場合も含めて、 無電 解メツキ (化学メツキ) によるニッケル又はコバルト被覆と呼び、 ニッケル一リ ン (N i / P ) 又はコノくルトーリン (C o / P ) の被覆と記述することがある。 無電解メツキによるニッケル単層の被覆を行う場合について例示すると、 前述 の感受性ィヒ処理 ·活性ィ匕処理を 2回以上繰り返した後、 抵粒を無電解メツキ浴 ( 例えば、 硫酸ニッケル、 次亜リン酸ナトリウム、 酢酸ナトリウム、 クェン酸ナト リウム、 硫酸の混合浴) に浸し、 砥粒表面にニッケルを析出させる無電解メツキ を行うことによって作製することができる。 この際、 無電解メツキ浴は、 砥粒同 士がメツキする金属により結粒しないように撹拌を行う。 この状態はメツキ浴槽 の大きさ ·形状、 撹拌方法等によって異なるので、 装置毎に条件を設定する必要 がある。
金属被覆が終了した後、 金属被覆立方晶窒化ホウ素砲粒をメツキ浴から取り出 し、 水洗 ·乾燥して、 本発明の金属被覆立方晶窒化ホウ素 ΐ氐粒が得られる。 本発明の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒の金属被覆量は任意に選べるが、 金属 被覆を含めた金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒全体の質量に対して、 金属被覆の質 量が 2 0〜8 0質量%の範囲がより好ましい。 2 0質量%以下になると、 場合に よりレジンボンドと金属被覆間の保持力が充分得られないことがあり、 金属被覆 ごとの脱落が増加して、 レジンボンド砥石の研削比の向上効果が少なくなる。 ま た、 8 0質量%を越えると金属被覆の占める割合が多くなり、 レジンボンド砥石 中の立方晶窒化ホウ素砥粒の数が少なくなるため、 研削工具として十分な性能を 得にくくなることがある。
図 3に溝を形成した立方晶窒化ホゥ素砥粒表面に、 金属被覆した状態を透視図 で示した。 また、 図 4には図 3に示した立方晶窒化ホウ素砥粒の線 A— A ' に沿 つた断面を模式的に示した。 図に示すように立方晶窒化ホゥ素砥粒 1 0の表面の 金属被覆層 5は、 立方晶窒化ホウ素砥粒 1 0の表面に形成された溝 3の奥まで侵 入し、 立方晶窒化ホウ素砥粒 1 0内に貫入する。 図 5は金属の貫入部を拡大して 示した模式図である。 図に示した溝 3の幅 (w) と深さ (d ) の比 (wZ d ) が 1未満であれば、 溝 3の中に貫入した金属被覆層 5のアンカー効果により、 立方 晶窒化ホウ素砥粒 1 0と金属被覆層 5の保持力が向上しているものと考えられる レジンボンド砥石に使用される場合、 本発明の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒 が砥粒全体に占める割合は、 望ましくは 5質量%〜 1 0 0質量%の範囲内、 より 望ましくは 2 5質量%〜1 0 0質量%の範囲内であるのが好ましい。 本発明の金 属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の割合が、 5質量%以下になると、 本発明の金属被 覆立方晶窒化ホウ素砥粒を用いる効果が充分現れにくくなり、 研削比の向上は少 なくなる。
本発明の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒は、 このような構造を有することによ り、 従来の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒 (例えば特許文献 1〜4 ) に比べ、 金 属被覆と ffi粒間の保持力が高くなつた結果、 研削中の金属被覆からの砥粒脱落が 抑制され、 研削比の向上が可能となり、 研削加工コストの低減が可能となつた。 また、 他の方法によつて金属被覆と砥粒間の保持力を向上させた従来の金属等 によって被覆された立方晶窒化ホウ素砥粒 (例えば特許文献 5〜8 ) に比べて、 得られた金属被覆と砥粒間の保持力が適度な強さであるため、 砥粒が摩滅摩耗す ることによつて砥粒に対する研削抵抗が上昇すると、 砥粒が脱落し研削動力値の 上昇を抑制する。 また、 特許文献 5〜 8の方法に比べ、 製造方法や工程が簡便に なった。 これらの結果、 金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の製造コストが低減され て、 研削加工コストの低減が可能となった。
更に本発明の金属被覆立方晶窒化ホウ素抵粒は、 レジンボンド抵石の研削動力 値の上昇を抑制した状態で、 砥粒の脱落も抑制しているため、 研削熱による砥石 の膨張や、 砥粒の脱落による砥石の型崩れが起き難くなり、 被削材の精度、 特に. 面精度が向上することがわかった。 例を挙げると、 本発明の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒を用いたレジンボンド 抵石は、 既知の方法によって作製することができる。 レジンボンド砥石のボンド としては、 市販のレジンボンドを使用目的に応じて用いることができる。 ボンド としては例えば、 フエノール系高分子化合物、 ポリイミ ド系高分子化合物をべ一 スとした物が例示できる。 また砥石中のボンドの配合量は、 2 5体積。/。〜 9 0体 積%の範囲内とすることが好ましい。 ボンドの配合量が 2 5体積%を下回ると砥 粒の保持力が低下し、 その結果砥粒の脱落が多くなり、 研削比が低下して研削ェ 具としては不適当なものとなる。 またボンドの配合量が 9 0体積%より高くなる と砥粒の配合量が低くなり、 研削工具として適さないものとなる。
本発明のレジンボンド砥石には、 その他固体潤滑材、 補助結合材、 骨材、 気孔 材等、 通常レジンボンド砥石を製造する際に使用される添加剤等を使用できる。 実施例
以下、 実施例により本発明を説明するが、 本発明はこの実施例に限定されるも のではない。 (実施例 1 )
昭和電工 (株) 製立方晶窒化ホウ素砥粒 SBN-B (TM) (粒度呼称 1 00/ 1 20) を、 大気中で昇温速度及び降温速度が 1 5 °CZ分、 室温〜最高温度 1 0 50°C、 最高温度保持時間 1時間の条件で加熱処理を行った。 加熱処理後の砥粒 を回収し、 希塩酸に 1時間浸漬した後、 脱酸、 乾燥した。 処理後の砥粒表面には 溝が観察された。 SEM画像の一例を図 6に示す。 処理後の ί氐粒から無作為に 5 0粒を選び出し、 任意の結晶面の 1つが表面に出るように樹脂に埋め込んだ。 表 面に現れている面、 及びダイヤモンドスラリーによって研磨した、 表面にほぼ垂 直な砥粒断面の SEM観察を行った。 その結果、 全ての砥粒 (50粒) に溝が観 察され、 砥粒断面に観察された溝の内、 幅 (w) と深さ (d) の比 (wZd) 1未満の部分を持つ抵粒は 8 2% (4 1粒) であった。 また、 溝の長さ (L) と 深さ (d) の比 (d/L) は 5 0粒全て 0. 1未満であった。 測定データを表 1 に示す。 尚、 表 1の中の溝の長さは樹脂に埋めた際表面に出ていた面に存在する 溝の長さの測定結果であり、 幅及び深さは溝の長さを測定した面に存在する溝の 測定結果である。 尚、 幅と深さは、 幅と深さの比が各砥粒毎に最も小さい値を示 した幅及び深さを記載した。 lii
加熱処理後の砥粒のタフネス値は、 加熱前の値を 1 00とした場合、 9 ^ 1に低 下していた。 1- 幅 (w) と
溝の幅 溝の深さ 溝の長さ
砥粒 No. 深さ (d) の
(β m) ( m) (μ m)
比 (w/d)
1 1.4 6.6 150 0.21 0.009
2 0.6 9.9 165 0.06 0.004
3 1.9 8.9 130 0.21 0.015
4 0.9 6.9 160 0.13 0.006
5 0.8 9.5 195 0.08 0.004
6 1.9 8.7 100 0.22 0.019
7 1.9 6.5 160 0.29 0.012
8 1.1 5.8 180 0.19 0.006
9 1.3 8.7 155 0.15 0.008
10 1.9 5.9 130 0.32 0.015
11 0.6 5.6 100 0.11 0.006
12 1.3 6.6 160 0.20 0.008
13 1.8 7.5 80 0.24 0.023
14 1.7 7.7 70 0.22 0.024 15 0.8 9.7 110 0.08 0.007
16 1.0 8.6 170 0.12 0.006
17 1.3 3.5 190 0.37 0.007
18 0.9 5.3 240 0.17 0.004
19 2.0 7.0 35 0.29 0.057
20 1.8 3.4 160 0.53 0. Oil
21 0.8 3.5 240 0.23 0.003
22 0.9 6.9 65 0.13 0.014
23 1.2 5.9 295 0.20 0.004
24 0.8 3.5 240 0.23 0.003
25 0.6 6.2 60 0.10 0.010
26 0.8 3.0 30 0.27 0.027
27 1.1 6.3 130 0.17 0.008
28 1.7 9.2 85 0.18 0.020
29 1.8 7.6 190 0.24 0.009
30 0.9 5.0 145 0.18
31 1.8 4.1 100 0.44 0.018
32 1.1 9.0 140 0.12 0.008
33 1.0 4.0 230 0.25 0.004
34 0.6 9.5 195 0.06 0.003
35 1.8 5.8 155 0.31 0.012
36 1.5 9.9 245 0.15 0.006
37 1.2 6.8 105 0.18 0.011
38 1.4 6.6 300 0.21 0.005
39 0.6 5.9 250 0.10 0.002
40 1.6 7.5 300 0.21 0.005
41 1.4 5.0 290 0.28 0.005
42 1.7 1.5 50 1.13 0.034
43 2.6 2.5 235 1.04 0. Oil o
44 2.7 2.0 175 1.35 0.015
45 2.5 2.3 ' 165 1.09 0.015
46 2.5 1.9 280 1.32 0.009
47 2.7 2.0 295 1.35 0.009
48 1.8 1.3 110 1.38 0.016
49 2.4 2.2 150 1.09 0.016
50 2.4 1.9 155 1.26 0.015
(比較例 1 )
昭和電工 (株) 製立方晶窒化ホウ素砥粒 SBN-B (TM) (粒度呼称 100/ 120) を、 大気中で昇温速度及ぴ降温速度が 5 °C/分、 室温〜最高温度 105 0 °C、 最高温度保持時間 4時間の条件で加熱処理を行つた。 加熱処理後の ®粒を 回収し、 希塩酸に 1時間浸漬した後、 脱酸、 乾燥した。 処理後の一部の砲粒表面 には溝が観察された。 処理後の砥粒から無作為に 50粒を選び出し、 実施例 1と 同じ方法によって S EM観察を行った。 その結果、 溝が観察された砥粒は全体の 4% (2粒) であった。 抵粒断面に観察された溝の内、 幅 (w) と深さ (d) の 比 (w/d) 力 Si未満の部分を持つ砥粒は観察されなかった。 また、 観察された 溝の長さ (L) と深さ (d) の比 (d/L) は全て 0. 1未満であった。 測定デ 一タを表 2に示す。
加熱処理後の砥粒のタフネス値は、 加熱前の値を 100とした場合、 76に低 下していた。
表 2
Figure imgf000019_0001
(比較例 2)
昭和電工 (株) 製立方晶窒化ホウ素砥粒 SBN-B (ΤΜ) (粒度呼称 10 ΟΖ 120) を、 大気中で昇温速度及び降温速度を 1°CZ分にした以外は比較例 2と 同じ条件で加熱処理を行った。 加熱処理後の抵粒を回収し、 希塩酸に 1時間浸漬 した後、 脱酸、 乾燥した。 処理後の砥粒から無作為に 50粒を選び出し、 実施例 1と同じ方法によって S EM観察を行った。 その結果、 溝が観察された砥粒は無 かった。
加熱処理後の砥粒のタフネス値は、 加熱前の値を 100とした場合、 70に低 下していた。
(実施例 2〜 12 、 比較例 3〜 35 )
表 3に示す砲粒を用いて、 表 3に示す比率で金属被覆を行った。 尚、 表 3の金 属被覆の記号はそれぞれ、 N iは電解ニッケル被覆、 N i /Pは無電解ニッケル 被覆、 C oは電解コバルト被覆、 C o ZPは無電解コバルト被覆、 T iはチタン 被覆を表す。 また金属被覆の記号の後ろの括弧内の数字は、 金属被覆を含めた立 方晶窒化ホウ素砥粒全体の体積を 100%とした場合、 金属被覆の占める体積比 率を表したものである。 実施例 2〜1 2の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒を樹脂 に埋め込み、 ダイヤモンドスラリーで研磨して、 砥粒断面を S EMで観察した。 立方晶窒化ホウ素砥粒の表面に生じた溝に金属被覆が貫入している状態を、 代表 例として実施例 2の S EM画像を図 7に示す。
これら実施例 2〜 12、 比較例 3〜 35の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒を用 いてレジンボンド砥石を作製した。 砥石の配合比率、 砥石形状等は以下の通り。 砥石の配合比率 (体積%)
Figure imgf000020_0001
砥石形状 6 A 2形 1 00DX 35TX 2XX 3WX 1 5 EX 38 1H 砥粒粒度 100/120
集中度 75 作製した ボンド砥石を用いて、 以下の条件で研削試験を行った。
研削盤 牧野フライス社製 自動工具研削盤
CF 1A—40型(TM) 砲石軸モーター 1. 5 kW
被削材 SKH— 51 (HR c = 62〜64)
被削材面 5 mm X 40 mm
研削方式 乾式トラバース研削方式
研削条件 砥石周速度 1 1 80 m/分
テーブル速度 3 mZ分
切り込み 70 μ m 尚、 砥石形状の記号は、 J I S B 4131 : 1998 「ダイヤモンド /C BN工具—ダイヤモンド又は CBNホイール」 、 被削材の記号は、 J I S G 4403 : 2000 「高速度工具鋼鋼材」 に基づき表記したものである。
作製したレジンボンド砥石の研削試験結果を表 3に示す。 表 3
被削材面 研削動力
砥石 砥粒 金属被覆組成 研削比 粗度 Ra 値(w)
\μ ) 実施例 2 実施例 1 Ni/P (38) 120 460 0.83 実施例 3 実施例 1 Co/P(38) 137 490 0.66 実施例 4 実施例 1 Ni/P(8),Ni (30) 121 480 0.92 実施例 5 実施例 1 Co/P(8),Ni (30) 126 460 1.02 実施例 6 実施例 1 Co/P (8) , Ni/P (30) 123 480 0.63 実施例 7 夹施例 1 Ni/P (3) , Co/P (15) , Ni/P (20) 131 490 0.81 夹施例 8 夹施例 1 Ni/P (3), Co (33), Ni/P (2) 140 450 0.67 夹施例 9 夹施例 1 Co/P (3), Ni/P (33) , Ni/P (2) 134 460 0.74 夹施例 10 夹施例 1 Co/P (3) , Ni (15) , Co/P (20) 133 460 0.66 実施例 1 (50%)
実施例 11 Ni/P (38) 109 480 1.21 無処理 (50%)
実施例 1 (10%)
実施例 12 Ni/P (38) 102 470 1.39 無処理 (90%) 比較例 3 te処理 Ti (3), Ni/P (35) 108 670 1.6 比較例 4 無処理 Ti (3), Co/P (15), Ni/P (20) 107 630 1.7 比較例 5 無処理 Ti (3), Co (33), Ni/P (2) 111 670 1.68 比較例 6 無処理 Ti (3),Ni (33),Ni/P(2) - 98 690 1.72 比較例 7 処理 Ti(3),Ni(15), Co/P(20) 104 680 1.42 比較例 8 無処理 Ni/P (38) 86 530 1.67 比較例 9 Λ処理 Co/P (38) 75 550 1.55 比較例 10 無処理 Ni/P(8),Ni (30) 70 540 1.61 比較例 U 無処理 Co/P(8),Ni (30) 76 540 1.72 比較例 12 to処理 Co/P (8), Ni/P (30) 85 520 1.77 比較例 13 無処理 Ni/P (3), Co/P (15), Ni/P (20) 70 540 1.45 比較例 14 無処理 Ni/P (3), Co (15), Ni/P (20) 69 540 1.69 比較例 15 無処理 Co/P (3), Ni/P (15), Ni/P (20) 63 530 1.68 比較例 16 . 無処理 Co/P (3), Ni (15), Co/P (20) 75 530 1.48 比較例 17 比較例 1 Ni/P (38) 81 540 1.69 比較例 18 比較例 1 Co/P (38) 67 540 1.77 比較例 19 比較例 1 Ni/P(8),Ni (30) 78 560 1.66 比較例 20 比較例 1 Co/P (8) , Ni (30) 63 510 1.51 比較例 21 比較例 1 Co/P (8), Ni/P (30) 67 520 1.48 比較例 22 比較例 1 Ni/P(3), Co/P(33),Ni/P(2) 89 530 1.56 比較例 23 比較例 1 Ni/P (3), Co (33), Ni/P (2) 71 540 1.41 比較例 24 比較例 1 Co/P(3),Ni/P(33),Ni/P(2) 82 540 1.67 比較例 25 比較例 1 Co/P (3), Ni (33), Co/P (2) 69 510 1.72 比較例 26 比較例 2 Ni/P (38) 64 520 1.58 比較例 27 比較例 2 Co/P (38) 75 500 1.62 比較例 28 比較例 2 Ni/P (8) , Ni (30) 89 530 1. 60 比較例 29 比較例 2 Co/P (8) , Ni (30) 87 530 1. 65 比較例 30 比較例 2 Co/P (8) , Ni/P (30) 87 520 1. 45 比較例 31 比較例 2 Ni/P (3) , Co/P (15) , Ni/P (20) 89 560 1. 41 比較例 32 比較例 2 Ni/P (3) , Co (33) , Ni/P (2) 82 530 1. 51 比較例 33 比較例 2 Co/P (3) , Ni/P (33) , Ni/P (2) 76 510 1. 79 比較例 34 比較例 2 Co/P (3),Ni ( 15) , Co/P (20) 71 510 1. 61 実施例 1 (3%)
比較例 35 Ni/P (38) 84 520 1. 63 無処理 (97%) 表中の研削比は研削により除去した被削材の体積を、 研削時に減つた砥石の体 積で除した値であり、 この値が大きいほど研削性能が良好であることを意味する 。 研削動力値は、 研削時に砥石を回転させるモーターの動力値で、 値が低いほど 研削抵抗が小さく、 研削性能が良いことを示す。 被削材面粗度は加工後の被削材 表面を測定した面粗度 R a ( μ τα) の値で、 この値が小さいほど加工後の面精度 が良いことを示している。 産業上の利用の可能性
本発明の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒は、 加熱処理等によって立方晶窒化ホ ゥ素砥粒表面に、 幅 (w) と深さ (d ) の比 (wZ d ) が 1未満で幅 (w) と長 さ (L ) の比 (w/ L ) の比が 0 . 1未満の溝を設けた後に金属被覆を行った砥 粒であって、 金属被覆と砥粒間の保持力 (接合強度) が適度に高い為、 研削中の 抵粒脱落が適度に抑制され、 高研削比で研削動力値の上昇を抑制したレジンボン ド砥石が作製可能となる。 更に、 研削動力値上昇の抑制によって研削熱発生が抑 制され、 高研削比によって砥石の型崩れ発生が抑制され、 加工精度が向上し被削 材の面精度が向上する。
また、 従来の技術で作製された研削比を向上させるための金属被覆立方晶窒化 ホウ素砥粒に比べ、 製造工程が簡便である為、 抵粒の製造コストを低減すること が可能である。
これらの結果として、 従来の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒を用いた場合と比 較して、 研削加工コストの低減が可能となる。

Claims

請求の範囲
1. 立方晶窒化ホウ素砥粒中に金属が貫入している金属被覆立方晶窒化ホウ素砥 粒。
2. 表面に溝を持つ立方晶窒化ホゥ素砥粒が金属層によつて被覆された請求項 1 に記載の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒。
3·.前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面に存在する溝が、 幅 (w) と深さ (d) の比 (w/d) が 1よりも小さい部分を有する請求項 2に記載の金属被覆立方晶窒化 ホウ素砥粒。
4. 前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面に存在する溝で、 溝の幅 (w) が 0. 3〜3 μπι、 深さ (d) が 0. 3〜250 μηιの範囲である請求項 2または 3に記載の 金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒。
5. 前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面に存在する溝が、 幅 (w) と長さ (L) の比 (w/L) 力 0. 1以下の部分を有する請求項 2〜4の何れか 1項に記載の金 属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒。
6. 前記立方晶窒化ホウ素砥粒表面に存在する、 幅と深さの比 (w/d) が 1よ りも小さい部分を有する溝の長さ (L) 力 20 μπι以上である請求項 2〜5の 何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒。 ·
7. 前記立方晶窒化ホゥ素砥粒が、 40〜1000 mの範囲の平均粒子径を持 つ請求項 1〜 6の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒。
8. 前記金属被覆が、 電解メツキによるニッケル被覆又はコパルト被覆、 無電解 メツキによるニッケル被覆又はコバルト被覆からなる群より選ばれた少なくとも 1層以上からなる請求項 2〜 7の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホゥ素 砥粒。
9 . 前記金属被覆が、 電解メツキ又は無電解メツキによるニッケル被覆を含む少 なくとも 1層以上からなる請求項 2〜8の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒 化ホウ素砥粒。
1 0 . 前記金属被覆の最外層が、 電解メツキ又は無電解メツキによるニッケル被 覆である請求項 2〜 9の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホゥ素 ί氐粒。
1 1 . 前記金属被覆が、 電解メッキ又は無電解メツキによるニッケル被覆の何れ かからなる請求項 2〜 1 0の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒
1 2 . 前記金属被覆が、 第 1層が無電解メツキによるニッケル被覆又はコバルト 被覆、 第 2層が第 1層とは異なる組成を持つ電解メツキ又は無電解メツキによる 二ッケル被覆からなる 2層構造を持つ請求項 2〜 1 0の何れか 1項に記載の金属 被覆立方晶窒化ホウ素砥粒。
1 3 . 前記金属被覆が、 第 1層が無電解メツキによるニッケル被覆又はコバルト 被覆、 第 2層が第 1層とは異なる組成を持つ電解メツキ又は無電解メツキによる ニッケル被覆又はコバルト被覆、 第 3層が第 2層とは異なる組成を持つ電解メッ キ又は無電解メツキによるニッケル被覆からなる 3層構造を持つ請求項 2〜 1 0 の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒。
1 4 . 前記金属被覆が、 金属被覆を含めた金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒全体の 質量に対して、 該金属被覆の占める比率が 2 0〜8 0質量%の範囲である請求項 2〜 1 3の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒。
1 5 . 請求項 1〜 1 4の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒を 5 〜1 0 0質量%の範囲で含む砲粒。
1 6 . 立方晶窒化ホウ素砥粒を最高処理温度が 9 0 0 °C以上で加熱処理し該立方 晶窒化ホゥ素砥粒の表面に溝を形成する段階と、
前記立方晶窒化ホウ素砥粒を金属層によつて被覆する段階と、 を含む金属被覆 立方晶窒化ホウ素砥粒の製造方法。 '
1 7 . 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を、 酸化雰囲気下で最 高処理温度が 9 0 0 °C〜 1 3 0 0 °Cの範囲で加熱処理する請求項 1 6に記載の金 属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の製造方法。 .
1 8 . 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を、 非酸化雰囲気下で 最高処理温度が 9 0 0 °C〜 1 6 0 0 °Cの範囲で加熱処理する請求項 1 6に記載の 金属被覆立方晶窒化ホゥ素砥粒の製造方法。
1 9 . 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を、 少なくとも 8 0 0 °Cから最高処理温度の範囲で 6 °CZ分以上の昇温速度で加熱処理する請求項 1 6 〜 1 8の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素砥粒の製造方法。
2 0 . 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砥粒を、 8 0 0 °Cから最高 処理温度まで 6 °CZ分以上の速度で昇温し、 再び 8 0 0 °Cまで 6 °C/分以上の速 度で降温する請求項 1 6〜1 9の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホウ素 砥粒の製造方法。
2 1 . 前記加熱処理の段階で、 前記立方晶窒化ホウ素砲粒を最高処理温度に保持 する保持時間を 6 0分以下とする請求項 1 6〜 2 0の何れか 1項に記載の金属被 覆立方晶窒化ホゥ素抵粒の製造方法。
2 2 . 請求項 1 6〜 2 1の何れか 1項に記載の方法によつて製造された金属被覆 立方晶窒化ホウ素砥粒。
2 3 . 請求項 1〜 1 4および 2 2の何れか 1項に記載の金属被覆立方晶窒化ホゥ 素砥粒を用いたレジンボンド砥石。
2 4 . 請求項 1 5に記載の砥粒を用いたレジンボンド砥石。
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