JP2000288941A - 砥石用基盤及び研削用砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬度が大きくかつ軽量であり、少量のエネル
ギーで回転させることができるとともに高速回転が可能
であり、かつ砥粒のめり込みが少なく、砥石の寿命を長
くすることができる砥石用基盤及びそれを用いた検索用
砥石を提供する。 【解決手段】 研削用砥石において、砥粒を固着させる
ための砥石用基盤を、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉ
Ｃ系複合材料から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、研削用砥石にお
いて、砥粒を固着させるための砥石用基盤及びそれを用
いた研削用砥石に関する。

【０００２】

【従来の技術】 金属材料、セラミックス材料等の表面
処理等に用いられる研削用砥石２０は、図４に示すよう
に、砥石用基盤２１に砥粒２２を固着させた構成を有す
る。研削用砥石は、砥石用基盤への砥粒の固着方法によ
り、電着砥石とボンドタイプ砥石に分類される。

【０００３】 電着砥石は、砥石用基盤に砥粒を電解メ
ッキ法により固着させた砥石であり、ボンドタイプ砥石
は、砥石用基盤に、樹脂又は金属ボンドと砥石の混合物
から成る層を形成した砥石である。電着砥石は、ボンド
タイプ砥石と比較して、砥粒の密度が高く、突出量が大
きいため、切れ味に優れるという特徴を有する。

【０００４】 このような研削用砥石において、従来、
砥粒の材料には、例えばダイヤモンド、ＣＢＮ（キュー
ビックボロンナイトライド）等が用いられ、砥石用基盤
の材料には鉄、アルミニウムが用いられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、砥石
用基盤の材料に鉄を用いた場合、鉄は比重が大きいた
め、砥石を回転させるのに多量のエネルギーが必要であ
り、研削に要するコストが高くなるととともに、高速回
転が困難であるため、研削作業の効率を向上させること
ができないという問題があった。尚、「高速回転」と
は、研削用砥石を周速８０〜２００ｍ／秒で回転させる
ことをいう。

【０００６】 一方、砥石用基盤の材料にアルミニウム
を用いた場合、アルミニウムは比重が小さいため、少量
のエネルギーで砥石を回転させることができる。しか
し、アルミニウムは硬度が小さいため、砥石用基盤に固
着させた砥石が砥石用基盤にめり込みやすく、砥石を高
速回転させる程めり込み速度が大きくなることから、高
速回転は実際には困難であるという問題があった。又、
周速８０ｍ／秒未満の通常の回転速度で使用する場合に
おいても砥粒のめり込みが速いため、砥石の寿命が短い
という問題があった。

【０００７】 本発明はかかる状況に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、硬度が大きくかつ
軽量であり、少量のエネルギーで回転させることができ
るとともに高速回転が可能であり、かつ砥粒のめり込み
が少なく、砥石の寿命を長くすることができる砥石用基
盤及びそれを用いた研削用砥石を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、研削用砥石において、砥粒を固着させるための砥石
用基盤であって、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系
複合材料から成る砥石用基盤が提供される。

【０００９】 又、本発明によれば、上記の砥石用基盤
に砥粒を固着して成る研削用砥石が提供される。上記の
研削用砥石は電着砥石であってもよく、ボンドタイプ砥
石であってもよい。又、上記の研削用砥石において、砥
粒はダイヤモンドから成るものであってもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】 本発明においては、砥石用基盤
をＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材料から構
成することにより、少量のエネルギーで回転させること
ができるとともに高速回転が可能であり、かつ砥粒のめ
り込みが少ない砥石用基盤を実現している。

【００１１】 即ち、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料及びＳｉ
Ｃ系複合材料は、表１に示すように、アルミニウムより
軽量であるため、砥石用基盤の材質として用いた場合、
砥石の回転に要するネルギー量を従来より少なくするこ
とができ、研削に要するコストを低減させることができ
る。又、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料及びＳｉＣ系複合材料
は、表１に示すように、鉄に勝る硬度を有するため、砥
石用基盤の材質として用いた場合、砥粒の砥石用基盤へ
のめり込み速度を従来より遅くすることができ、砥石の
寿命を伸ばすことができる。さらに、砥粒のめり込みを
起こさず、かつ少量のエネルギーで砥石を回転させるこ
とができることから、実際上高速回転が可能となり、研
削作業の効率を向上させることができる。

【００１２】

【表１】

【００１３】 尚、表１において、硬度の値には、鉄球
圧子を用いて測定したブリネル硬さの値を用いた。

【００１４】 本発明において、「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合
材料」とは、Ｃ／Ｃコンポジットから成る基本骨格をＳ
ｉ−ＳｉＣ系材料からなるマトリックスが取り巻いた構
成を有する材料をいう。

【００１５】 より具体的には、「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合
材料」とは、５５重量％〜７５重量％の炭素と、１重量
％〜１０重量％の珪素と、１０重量％〜５０重量％の炭
化珪素とから構成され、少なくとも炭素繊維の束と炭素
繊維以外の炭素成分とを含有するヤーンが層方向に配向
しつつ三次元的に組み合わされ、互いに分離しないよう
に一体化されているヤーン集合体と、このヤーン集合体
中で隣り合う前記ヤーンの間に充填されているＳｉ−Ｓ
ｉＣ系材料からなるマトリックスとを備え、０．０５〜
０．６の動摩擦係数と、０．５％〜１０％に制御された
気孔率とを有する複合材料をいう。

【００１６】 ここで、「Ｃ／Ｃコンポジット」とは、
炭素繊維束の周囲に、熱可塑性樹脂等のプラスチックか
らなる柔軟な被膜を形成して得た、柔軟性中間材である
プレフォームドヤーンを、特開平２−８０６３９号公報
に記載されている方法によりシート状または織布状に
し、必要量を積層した後、ホットプレスで成形し得られ
た成形体、または、この成形体を焼成して得られる焼成
体をいう。尚、炭素繊維束は、炭素繊維束のマトリック
スとして作用する粉末状のバインダーであって、焼成後
には炭素繊維の束に対して遊離炭素となるピッチ、コー
クス類を包含させ、さらに必要に応じてフェノール樹脂
粉末等を含有させることによって調製する。

【００１７】 Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料の基本骨格とし
て用いられるＣ／Ｃコンポジットとしては、直径が１０
μｍ前後の炭素繊維を、通常、数百本〜数万本束ねて形
成した繊維束（ヤーン）を熱可塑性樹脂で被覆して柔軟
性糸状中間材とし、これを特開平２−８０６３９号公報
に記載されている方法によりシート状にしたものを二次
元または三次元方向に配列して一方向シート（ＵＤシー
ト）若しくは各種クロスとしたり、又は上記シートやク
ロスを積層することにより、所定形状の予備成形体（繊
維プリフォーム）とし、次いでこの予備成形体の繊維束
の外周に形成されている有機物からなる熱可塑性樹脂等
の被膜を焼成することにより炭化除去したものが使用さ
れる。尚、本明細書においては、参考のために特開平２
−８０６３９号公報の記載を引用する。本発明に於いて
使用されるＣ／Ｃコンポジットは、上記のヤーン中の炭
素繊維以外の炭素成分は、好ましくは炭素粉末であり、
特に好ましくは黒鉛化した炭素粉末である。

【００１８】 又、「Ｓｉ−ＳｉＣ系材料」とは、未反
応の状態で残存する珪素からなる珪素相からほぼ純粋な
炭化珪素に至るまでの、いくつかの相異なる相を含む材
料をいい、典型的には珪素相と炭化珪素相から成るが、
炭化珪素相には、珪素の含有量が傾斜的に変化している
ＳｉＣ共存相を含んでもよい。従って、Ｓｉ−ＳｉＣ系
材料とは、このようにＳｉ−ＳｉＣ系列において、炭素
の濃度として、０ｍｏｌ％から５０ｍｏｌ％までの範囲
以内で含まれてる材料の総称である。

【００１９】 本発明に用いる「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材
料」は、ヤーンの表面から離れるのに従って珪素の含有
比率が上昇する傾斜組成を有するマトリックスを有する
ことが好ましい。又、本発明に用いる「Ｓｉ−ＳｉＣ系
複合材料」において、Ｃ／Ｃコンポジットから成る基本
骨格は、炭素繊維から構成される複数のヤーン配列体を
特定方向に積層して成るヤーン集合体から成り、各ヤー
ン配列体はそれぞれ特定本数の炭素繊維を束ねて構成し
たヤーンをほぼ平行に二次元的に配列したものであるこ
とが好ましい。

【００２０】 図１に「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料」の一
例を示す。図２（ａ）は図１のＩＩａ−ＩＩａ線断面図
であり、図２（ｂ）は図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図で
ある。Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料７の骨格は、ヤーン集合
体６によって構成されている。ヤーン集合体６は、ヤー
ン配列体１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆを上下方
向に積層してなる。各ヤーン配列体においては、各ヤー
ン３どうしが平行になるようにかつ二次元的に配列され
ている。上下方向に隣り合う各ヤーン配列体における各
ヤーンの長手方向は、直交している。即ち、各ヤーン配
列体１Ａ、１Ｃ、１Ｅの各ヤーン２Ａの長手方向は、互
いに平行であり、かつ各ヤーン配列体１Ｂ、１Ｄ、１Ｆ
の各ヤーン２Ｂの長手方向に対して直交している。各ヤ
ーンは、炭素繊維と、炭素繊維以外の炭素成分とからな
る繊維束３からなる。ヤーン配列体が積層されることに
よって、三次元格子形状のヤーン集合体６が構成され
る。各ヤーンは、後述するような加圧成形工程の間に押
しつぶされ、略楕円形になっている。

【００２１】 各ヤーン配列体１Ａ、１Ｃ、１Ｅにおい
ては、隣り合う各ヤーンの間隙には、マトリックス８Ａ
が充填されており、各マトリックス８Ａはヤーン２Ａの
表面に沿ってそれと平行に延びている。各ヤーン配列体
１Ｂ、１Ｄ、１Ｆにおいては、隣り合う各ヤーンの間隙
には、マトリックス８Ｂが充填されており、各マトリッ
クス８Ｂは、ヤーン２Ｂの表面に沿ってそれと平行に延
びている。本例では、マトリックス８Ａ、８Ｂは、それ
ぞれ、各ヤーンの表面を被覆する炭化珪素相４Ａ、４Ｂ
と、炭化珪素相４Ａ、４Ｂよりも炭素の含有割合が少な
いＳｉ−ＳｉＣ系材料相５Ａ、５Ｂからなっている。炭
化珪素相中にも珪素を一部含有していてもよい。また、
本例では、上下方向に隣接するヤーン２Ａと２Ｂとの間
にも、炭化珪素相４Ａ、４Ｂが生成している。各マトリ
ックス８Ａと８Ｂとは、それぞれヤーンの表面に沿って
細長く、好ましくは直線状に延びており、各マトリック
ス８Ａと８Ｂとは互いに直交している。そして、ヤーン
配列体１Ａ、１Ｃ、１Ｅにおけるマトリックス８Ａと、
これに直交するヤーン配列体１Ｂ、１Ｄ、１Ｆにおける
マトリックス８Ｂとは、それぞれヤーン２Ａと２Ｂとの
間隙部分で連続している。この結果、マトリックス８
Ａ、８Ｂは、全体として、三次元格子を形成している。

【００２２】 Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料は、例えば平成
１０年９月４日出願特願平１０−２６７４６２号に開示
された下記の方法にて製造することができる。即ち、炭
素繊維の束に対して、最終的にマトリックスとなる粉末
状のバインダーピッチ、コークス類を包含させ、更に必
要に応じてフェノール樹脂粉末等を含有させることによ
って、炭素繊維束を作製する。炭素繊維束の周囲に、熱
可塑性樹脂等のプラスチックから成る柔軟な被膜を形成
し、柔軟性中間材料を得る。この柔軟性中間材料を、ヤ
ーン状にし（特願昭６３−２３１７９１号明細書）、必
要量を積層した後、ホットプレスで３００〜２０００
℃、常庄〜５００ｋｇ／ｃｍ²の条件下で成形すること
によって、成形体を得る。または、この成形体を、必要
に応じて７００〜１２００℃で炭化させ、１５００〜３
０００℃で黒鉛化して、焼結体を得る。

【００２３】 炭素繊維は、石油ピッチ若しくはコール
タールピッチを原料とし、紡糸用ピッチの調整、溶融紡
糸、不融化及び炭素化して得られるピッチ系炭素繊維並
びにアクリロニトリル（共）重合体繊維を耐炎化及び炭
素化して得られるＰＡＮ系炭素繊維のいずれのものでも
よい。

【００２４】 マトリックスの形成に必要な有機バイン
ダーとしては、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂及びタール、ピッチ等が用いられるが、これら
はコークス類、金属、金属化合物、無機及び有機化合物
等を含んでいてもよい。有機バインダーの一部が炭素源
となる場合もある。

【００２５】 次いで、上記のように作製された成形体
又は焼結体とＳｉとを、１１００〜１４００℃の温度
域、炉内圧０．１〜１０ｈＰａで１時間以上保持する。
好ましくは、この際、成形体又は焼結体とSiの合計重量
１ｋｇ当たり０．１ＮＬ（ノルマルリットル：１２００
℃、圧力０．１ｈＰａの場合、５０６５リットルに相
当）以上の不活性ガスを流しつつ、成形体又は焼結体表
面にＳｉ−ＳｉＣ層を形成する．次いで、温度１４５０
〜２５００℃に昇温して前記成形体又は焼結体の開気孔
内部へＳｉ−ＳｉＣ系材料を溶融、含浸成形させる。
又、この過程において、成形体を用いた場合は、前記成
形体の焼成も行われ、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料が生成す
る。Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料全体における、Ｓｉ−Ｓｉ
Ｃ系材質の濃度傾斜の調節は、成形体又は焼結体の開気
孔率及びその細孔径により行う。

【００２６】 又、本発明において、「ＳｉＣ系複合材
料」とは、Ｃ／Ｃコンポジットから成る基本骨格をＳｉ
−ＳｉＣ系材料からなるマトリックスが取り巻いた構成
を有する材料をいう。

【００２７】 より具体的には、「ＳｉＣ系複合材料」
とは、炭化珪素と炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分と
から構成され、骨格部と骨格部の周囲に形成されたマト
リックスとからなる構造を有するＳｉＣ−Ｃ／Ｃコンポ
ジット複合材料であって、炭化珪素の少なくとも５０％
はβ型で、骨格部は、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成
分により形成されており、その骨格部の一部分には炭化
珪素が存在していてもよく、マトリックスは、炭化珪素
により形成され、前記マトリックスと前記骨格部とは一
体的に形成されており、かつ、前記複合材料は０．５％
〜５％の気孔率と二山型の平均気孔径の分布を有する複
合材料をいう。ＳｉＣ系複合材料の動摩擦係数は０．０
５〜０．６であることが好ましく、又、大気中で１０℃
／分の割合で昇温したときに５％重量減少が生じる温度
が６００℃以上であることが好ましい。

【００２８】 ここで「Ｃ／Ｃコンポジット」について
は、「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料」の場合と同様である。

【００２９】 ＳｉＣ系複合材料は、骨格部がＣ／Ｃコ
ンポジットであるため、その一部にＳｉＣが形成されて
いても、各炭素繊維の構造が破壊されることなく保持さ
れているために炭素繊維が炭化珪素化により短繊維化す
ることがなく、原料であるＣ／Ｃコンポジットの有する
機械的強度がほぼ保持されるか、炭化珪素化により増大
するという大きな特徴を有している。しかも、ヤーン集
合体中で隣り合うヤーンの間に、ＳｉＣ系材料からなる
マトリックスが形成された複合構造を有している。この
点で、上記のＳｉ−ＳｉＣ系複合材料とは異なる。な
お、この材料は、平成１１年２月９日出願特願平１１−
３１９７９号に開示された方法により製造することがで
きる。従って、特願平１１−３１９７９号の内容をここ
に引用する。

【００３０】 ここで、「ＳｉＣ系材料」とは、炭素と
の結合度を異にする炭化珪素を含有する材料をいい、Ｃ
／Ｃコンポジットに金属珪素を含浸させることにより製
造できる。その際、金属珪素はコンポジット内の炭素繊
維を構成する炭素原子および／または炭素繊維の表面に
残存している遊離炭素原子と反応し、一部が炭化される
ために、Ｃ／Ｃコンポジットの最表面や炭素繊維からな
るヤーンとヤーンとの間には、一部炭化された珪素が生
成し、かくして上記のヤーンとヤーンとの間には炭化珪
素からなるマトリックスが形成される。

【００３１】 このマトリックスにおいては、極微量の
珪素と炭素とが結合した炭化珪素質の相から、純粋な炭
化珪素結晶相に至るまで、いくつかの相異なる相を含み
うる。しかし、このマトリックスには、Ｘ線による検出
限界（０．１重量％）以下の金属珪素しか含まれない。
つまり、このマトリックスは、典型的には炭化珪素相か
らなるが、炭化珪素相には、珪素の含有量が傾斜的に変
化しているＳｉＣ質相を含みうる。従って、ＳｉＣ系材
料とは、このようなＳｉＣ系列において、炭素の濃度と
して、少なくとも０．０１ｍｏｌ％以上から５０ｍｏｌ
％までの範囲以内で含まれてる材料の総称である。又、
ＳｉＣ系複合材料は、マトリックスが骨格部表面から離
れるに従って、珪素の含有比率が上昇する傾斜組成を有
していてもよい。なお、炭素濃度を０．０１ｍｏｌ％未
満に制御するには、Ｃ／Ｃコンポジット中の遊離炭素の
量との関係で、添加する金属珪素の量の厳密な計量が要
求され、又、後述する最終工程での温度管理が複雑にな
るため実際的ではない。従って、理論的には、炭素濃度
を０．００１ｍｏｌ％程度まで制御することは可能であ
る。

【００３２】 「ＳｉＣ系複合材料」の骨格部は基本的
には図１に示した「Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料」と同様で
ある。従って、図１を「ＳｉＣ系複合材料」の一例を示
したものとして説明する。又、図１を「ＳｉＣ系複合材
料」の骨格部とみなした場合のＩＩａ−ＩＩａ線断面図
を図３（ａ）に、ＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図を図３（ｂ）
に示す。

【００３３】 ＳｉＣ系複合材料１７の骨格は、Ｓｉ−
ＳｉＣ系複合材料の骨格と同様に、ヤーン集合体１６に
よって構成されている。ヤーン集合体１６は、ヤーン配
列体１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ
を上下方向に積層してなる。各ヤーン配列体において
は、各ヤーン１３が二次元的に配列されており、各ヤー
ンの長手方向がほぼ平行である。上下方向に隣り合う各
ヤーン配列体における各ヤーンの長手方向は、直交して
いる。すなわち、各ヤーン配列体１１Ａ、１１Ｃ、１１
Ｅの各ヤーン１２Ａの長手方向は、互いに平行であり、
かつ各ヤーン配列体１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｆの各ヤーン
１２Ｂの長手方向に対して直交している。各ヤーンは、
炭素繊維と、炭素繊維以外の炭素成分とからなる繊維束
１３からなる。ヤーン配列体が積層されることによっ
て、三次元格子形状のヤーン集合体１６が構成される。
各ヤーンは、後述するような加圧成形工程の間に押しつ
ぶされ、やや楕円形になっている。

【００３４】 各ヤーン配列体１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｅ
においては、隣り合う各ヤーンの間隙には、マトリック
ス１８Ａが充填されており、各マトリックス１８Ａはヤ
ーン１２Ａの表面に沿ってそれと平行に延びている。各
ヤーン配列体１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｆにおいては、隣り
合う各ヤーンの間隙には、マトリックス１８Ｂが充填さ
れており、各マトリックス１８Ｂは、ヤーン１２Ｂの表
面に沿ってそれと平行に延びている。図３（ａ）および
図３（ｂ）に示したように、マトリックス１８Ａ、１８
Ｂは、それぞれ、各ヤーンの表面を被覆する炭化珪素相
１４からなっている。炭化珪素相の一部は、小突起部１
９として表面に突出するか、あるいは、複合部材の内部
においては、炭素繊維層に突出していてもよい。この様
な小突起部の内部には、中央値が約１００μｍの孔径を
有する気孔（空隙）が形成されている。なお、この小突
起部１９は、殆どが原料のＣ／Ｃコンポジットの炭素繊
維以外の炭素成分からなるマトリックスの跡に沿って形
成されるので、ヤーンとヤーンとの間隔および／または
ヤーン配列体とヤーン配列体との間隔を適宜選択するこ
とにより、単位面積当たりの小突起部１９の密度を調整
することが可能である。隣接するヤーン１２Ａと１２Ｂ
との間にも、炭化珪素相１４が形成されていてもよい。

【００３５】 各マトリックス１８Ａと１８Ｂとは、そ
れぞれヤーンの表面に沿って細長く、好ましくは直線状
に延びており、各マトリックス１８Ａと１８Ｂとは互い
に直交している。そして、ヤーン配列体１１Ａ、１１
Ｃ、１１Ｅにおけるマトリックス１８Ａと、これに直交
するヤーン配列体１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｆにおけるマト
リックス１８Ｂとは、それぞれヤーン１２Ａと１２Ｂと
の間隙部分で連続している。この結果、マトリックス１
８Ａ、１８Ｂは、全体として、三次元格子を形成してい
る。

【００３６】 ＳｉＣ系複合材料は、例えば平成１１年
２月９日出願特願平１１−３１９７９号に開示された下
記の方法にて製造することができる。即ち、Ｓｉ−Ｓｉ
Ｃ系複合材料の場合と同様に製造した炭素繊維から成る
成形体または焼成体と金属珪素とを、１１００〜１４０
０℃の温度域、炉内圧０．１〜１０ｈＰａで１時間以上
保持する。保持時間は、種々の要因により変動しうる
が、無機ポリマーないし無機物のセラミックス化への変
化に伴うＣＯ等の発生ガスを焼成雰囲気より除去し、ま
た大気中のＯ₂等による外部からの焼成雰囲気の汚染を
防止するに充分な時間であればよい。また、この際、成
形体または焼成体と珪素の合計重量１ｋｇ当たり０．１
ＮＬ（ノルマルリットル：１２００℃、圧力０．１ｈＰ
ａの場合、５０６５リットルに相当）以上の不活性ガス
を流しつつ、成形体または焼成体表面にＳｉＣ層を形成
することが好ましい。次いで、温度１４５０〜２５００
℃に昇温して前記成形体または焼成体の開気孔内部へ珪
素を溶融、含浸させ、先ず、ＳｉＣ系材料を形成させ
る。

【００３７】 次いで、炉内温度を一旦周囲環境温度
（２０℃〜２５℃）まで冷却するか、あるいは、炉内温
度をそのまま保持しつつ、炉内圧力を約１気圧程度まで
上げ、炉内温度を２０００℃〜２８００℃に引き上げ
て、場合によっては残存していることもある金属珪素
と、既に生成している炭化珪素を炭素繊維と炭素繊維外
の炭素成分中（一部黒鉛化した炭素を含む遊離炭素と同
義である）にまで拡散させ、これら炭素と反応させる。
この場合の保持時間は１時間程度で充分である。また、
この過程において、Ｃ／Ｃコンポジットからなる成形体
を用いた場合は、前記成形体の焼成も行われ、同時にＳ
ｉＣ系複合材料が生成する。

【００３８】 本発明の砥石用基盤を用いた研削用砥石
は電着砥石であってもよく、ボンドタイプ砥石であって
もよい。又、上記の研削用砥石において、砥粒の材料に
は特に制限はなくダイヤモンド、ＣＢＮ等を用いること
ができるが、ダイヤモンドを用いることが好ましい。

【００３９】

【実施例】 以下、本発明を実施例を用いてさらに詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもの
ではない。

【００４０】（実施例１及び２） Ｓｉ−ＳｉＣ系複合
材料（実施例１）又はＳｉＣ系複合材料（実施例２）か
ら成る砥石用基盤にダイヤミンド砥粒を電解メッキ法に
て電着させて成る研削用砥石を用いてアルミナの研削を
行い、砥粒の砥石用基盤へのめり込みの程度を調べた。

【００４１】 砥石用基盤は、直径２００ｍｍ、厚さ１
５ｍｍの円盤形状とした。Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料に
は、炭素を７５重量％、珪素を２３重量％、炭化珪素を
２重量％含有し、０．１の動摩擦係数と、３％の気孔率
を有するものを用いた。又、ＳｉＣ系複合材料には、炭
化珪素の６０％がβ型で、４％の気孔率と二山型の平均
気孔径の分布を有し、動摩擦係数が０．２、大気中で１
０℃／分の割合で昇温したときに５％重量減少が生じる
温度が６５０℃であるものを用いた。

【００４２】 アルミナの研削は、研削用砥石を周速８
０ｍ／秒で回転させることにより行った。砥粒のめり込
みの程度は、研削を２時間行った後、表面粗さを測定し
た値に基づいて判断した。めり込みの程度は下記の基準
にて判断した。 １００μｍ以上 … 大 １０μｍ以上、１００μｍ未満 … 中 １０μｍ未満 … 小 表２に、砥石用基盤の重量及び砥粒のめり込みの程度の
測定結果を示す。

【００４３】（比較例１及び２） 砥石用基盤の材料と
して、鉄（比較例１）又はアルミニウム（比較例２）を
用いた点を除いては実施例と同様の研削用砥石を用いて
アルミナの研削を行い、実施例と同様の方法にて砥粒の
砥石用基盤へのめり込みの程度を調べた。表２に、砥石
用基盤の重量及び砥粒のめり込みの程度の測定結果を示
す。

【００４４】

【表２】

【００４５】 砥石用基盤がＳｉ−ＳｉＣ系複合材料又
はＳｉＣ系複合材料から成る実施例の研削用砥石におい
ては、砥粒の砥石用基盤へのめり込みはほとんど見られ
なかったが、砥石用基盤がアルミニウムから成る比較例
の研削用砥石においては、砥粒の砥石用基盤へのめり込
みの程度が大きかった。一方、実施例で用いた砥石用基
盤の重量は、比較例１で用いた鉄から成る砥石用基盤の
重量の約１／４であり、さらに、比較例２で用いたアル
ミニウムから成る砥石用基盤の重量よりも小さいかっ
た。

【００４６】

【発明の効果】 本発明の砥石用基盤はＳｉ−ＳｉＣ系
複合材料又はＳｉＣ系複合材料から成るため、軽量であ
り、研削用砥石に用いた場合、砥石の回転に要するネル
ギー量を従来より少なくすることができ、研削に要する
コストを低減させることができる。又、本発明の砥石用
基盤は、硬度に優れるため、研削用砥石に用いた場合、
砥粒の砥石用基盤へのめり込み速度を従来より遅くする
ことができ、砥石の寿命を伸ばすことができる。さら
に、研削用砥石を高速回転させることが可能となるた
め、研削作業の効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料の骨格の一例を示す
斜視図である。

【図２】 （ａ）図１のＩＩａ−ＩＩａ線断面図及び
（ｂ）図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。

【図３】 図１をＳｉＣ系複合材料の骨格の一例を示す
斜視図みなした場合の（ａ）図１のＩＩａ−ＩＩａ線断
面図及び（ｂ）図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。

【図４】 研削用砥石の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…ヤーン配列体、２…ヤーン、３…繊維束、４…炭化
珪素相、５…Ｓｉ−ＳｉＣ系材料相、６…ヤーン集合
体、７…Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材
料、８…マトリックス、１１…ヤーン配列体、１２…ヤ
ーン、１３…繊維束、１４…炭化珪素相、１５…Ｓｉ−
ＳｉＣ系材料相、１６…ヤーン集合体、１７…ＳｉＣ系
複合材料、１８…マトリックス、１９…小突起部、２０
…研削用砥石、２１…砥石用基盤、２２…砥粒。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研削用砥石において、砥粒を固着させる
   ための砥石用基盤であって、 Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料又はＳｉＣ系複合材料から成る
   ことを特徴とする砥石用基盤。
2. 【請求項２】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料が、５５重量
   ％〜７５重量％の炭素と、１重量％〜１０重量％の珪素
   と、１０重量％〜５０重量％の炭化珪素とから構成さ
   れ、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分
   とを含有するヤーンが層方向に配向しつつ三次元的に組
   み合わされ、互いに分離しないように一体化されている
   ヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合う前記ヤ
   ーンの間に充填されているＳｉ−ＳｉＣ系材料からなる
   マトリックスとを備え、０．０５〜０．６の動摩擦係数
   と、０．５％〜１０％に制御された気孔率とを有する請
   求項１に記載の砥石用基盤。
3. 【請求項３】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、該
   マトリックスが、該ヤーンの表面に沿って生成している
   炭化珪素相を有している請求項２に記載の砥石用基盤。
4. 【請求項４】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、該
   マトリックスが珪素からなる珪素相を有しており、この
   珪素相と該ヤーンとの間に該炭化珪素相が生成している
   請求項３に記載の砥石用基盤。
5. 【請求項５】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、該
   マトリックスが、該ヤーンの表面から離れるに従って珪
   素の含有比率が大きくなる傾斜組成を有している請求項
   ２、３又は４のいずれか１項に記載の砥石用基盤。
6. 【請求項６】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、該
   ヤーン集合体が複数のヤーン配列体を備えており、各ヤ
   ーン配列体がそれぞれ複数の該ヤーンを略平行に二次元
   的に配列することによって形成されており、該各ヤーン
   配列体が積層されることによって該ヤーン集合体が構成
   されている請求項２、３、４又は５のいずれか１項に記
   載の砥石用基盤。
7. 【請求項７】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、隣
   接する該ヤーン配列体における各ヤーンの長手方向が互
   いに交差している請求項６に記載の砥石用基盤。
8. 【請求項８】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、該
   マトリックスが、該繊維複合材料中で互いに連続するこ
   とで三次元網目構造を形成している請求項２〜７のいず
   れか１項に記載の砥石用基盤。
9. 【請求項９】 該Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料において、該
   マトリックスが該各ヤーン配列体において略平行に二次
   元的に配列されており、隣り合う該各ヤーン配列体中に
   生成している該マトリックスが互いに連続しており、こ
   れによって該マトリックスが三次元格子を形成している
   請求項７に記載の砥石用基盤。
10. 【請求項１０】 該ＳｉＣ系複合材料が、炭化珪素と炭
    素繊維と炭素繊維以外の炭素成分とから構成され、骨格
    部と骨格部の周囲に形成されマトリックスとからなる構
    造を有し、 炭化珪素の少なくとも５０％はβ型で、 該骨格部は、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分により
    形成されており、該骨格部の一部分には炭化珪素が存在
    していてもよく、 該マトリックスは、炭化珪素により形成され、 該マトリックスと該骨格部とは一体的に形成されてお
    り、かつ、 該ＳｉＣ系複合材料が０．５％〜５％の気孔率と二山型
    の平均気孔径の分布を有する請求項１に記載の砥石用基
    盤。
11. 【請求項１１】 該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
    リックスが、該骨格部表面に沿って形成されている請求
    項１０に記載の砥石用基盤。
12. 【請求項１２】 該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
    リックスの一部が一連の小突起部を形成している請求項
    １０又は１１に記載の砥石用基盤。
13. 【請求項１３】 該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
    リックスが該骨格部表面から離れるに従って、珪素の含
    有比率が上昇する傾斜組成を有している請求項１０、１
    １又は１２に記載の砥石用基盤。
14. 【請求項１４】 該ＳｉＣ系複合材料において、該骨格
    部が、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分とからなるヤ
    ーンを、少なくとも複数本ほぼ並行に二次元的に配列し
    て作製したヤーン配列体を、交互に直交するように必要
    数積層して作製されたものであるヤーン集合体から構成
    されている請求項１０、１１、１２又は１３に記載の砥
    石用基盤。
15. 【請求項１５】 該ＳｉＣ系複合材料において、該マト
    リックスが、該ＳｉＣ系複合材料の中で互いに連続する
    ことで三次元網目構造を形成している請求項１０〜１４
    のいずれか１項に記載の砥石用基盤。
16. 【請求項１６】 該ＳｉＣ系複合材料の動摩擦係数が
    ０．０５〜０．６である請求項１０〜１５のいずれか１
    項に記載の砥石用基盤。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれか１項に記載
    の砥石用基盤に砥粒を固着して成ることを特徴とする研
    削用砥石。
18. 【請求項１８】 電着砥石である請求項１７に記載の研
    削用砥石。
19. 【請求項１９】 ボンドタイプ砥石である請求項１７に
    記載の研削用砥石。
20. 【請求項２０】 該砥粒がダイヤモンドから成る請求項
    １７、１８又は１９に記載の研削用砥石。