JPH01110586A - 合金被覆超砥粒及びその製法 - Google Patents

合金被覆超砥粒及びその製法

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JPH01110586A
JPH01110586A JP26651687A JP26651687A JPH01110586A JP H01110586 A JPH01110586 A JP H01110586A JP 26651687 A JP26651687 A JP 26651687A JP 26651687 A JP26651687 A JP 26651687A JP H01110586 A JPH01110586 A JP H01110586A
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alloy
coated
abrasive grains
grain
coating
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JP26651687A
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Tetsushi Aoki
青木 哲史
Hidemi Nawafune
秀美 縄舟
Yoichi Fukuda
洋一 福田
Eiichi Hisada
久田 栄一
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Noritake Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4584—Coating or impregnating of particulate or fibrous ceramic material

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、特に難削材例えばセラミックの研削加工に使
用される砥石に好適な、金属被覆を有する超砥粒及びそ
の製法に関する。
C従来技術及び課題] 超砥粒、即ちダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CB
N)などの超硬質物質からなる砥粒は。
セラミック等の硬脆性難削材用砥石に多用されている。
この超砥粒は研削性において普通砥粒より格段に優れて
いる一方、非常に高価であるため。
有効に利用する必要がある。
他方、砥粒一般について、ボンドによる砥粒保持力を高
めるために、砥粒表面に金属特にNiをメッキ等により
被覆してなる金属被覆砥粒も開発されている(特開昭4
8−7940.同51−49180.同5G−2070
3)。この金属被覆砥粒によれば、砥粒表面が凹凸とな
ってボンドとの結合力が高まり、砥粒の脱落が抑制でき
る他、研削熱を分散させる機能をも有し、特に熱劣化を
受は品いレジンボンド砥石に有用であり、更に砥石の研
削性能(特に研削比)向上にも寄与するとされる。
しかし、従来の金属被覆砥粒として汎用されているNi
被覆砥粒にあっては、高温下での耐酸化性が乏しく、砥
石焼成時や使用時などの高温下において砥粒の酸化消耗
が生ずる。具体的な要因の一つとして、300〜400
℃においてN L P a化合物が形成され、熱膨張曲
線が急降下し、波膜の剥離の原因となることが挙げられ
る(第4,5図参照)。
本発明の目的は、金属被覆による砥粒脱落防止性、研削
熱分散性を維持しつつ、更に高温下での耐酸化性を向上
させ、ひいては砥石寿命を向上できる金属被覆砥粒及び
その製法を提供することにある。
[課題の解決手段] 本発明者等は、かかる課題解決のために鋭意研究を重ね
た結果、単なるNi肢覆ではな(、NiとW、Fe、C
oとからなる特定のNi合金を特定組成をもって超砥粒
の表面に被覆することにより、超砥粒の耐酸化性ひいて
は砥石寿命について優れた結果を得ることを見出し9本
発明を完成するに至ったものである。
本発明の金属被覆超砥粒は、超砥粒の表面にNi合金を
被覆してなり、該Ni合金がNi−W合金であることを
熱処理する。
又2本発明の金属被覆超砥粒は、超砥粒の表面にNi合
金を被覆してなり、該Ni合金がNi−Wを主体とし、
NL−Fe及びNi−Coよりなる群から選択された成
分少なくとも一種を含有することを熱処理する。
又1本発明の金属被覆超砥粒は、超砥粒の表面にNi合
金を被覆してなり、該Ni合金がW。
Fe及びCoよりなる群から選択された金属少なくとも
一種とNiとからなる合金であり、前記Ni合金がN 
i−W合金であるとき、W量は0.O1〜20ffi 
量%であり、前記Ni合金がNi−Fe合金であるとき
、Fef71は0.01〜30ffi量%であり。
前記Ni合金がNi−Co合金であるとき、 C。
量は0.01〜80重量%であることを熱処理する。
川に9本発明の金属被覆超砥粒の製法は、W。
Fe及びCo金属塩よりなる群から選択された成分少な
くとも一種=l12びにNi金属塩を含有するメッキ液
を#整し、前記メッキ液により超砥粒の表面にNi合金
を無電解メッキしてなり、該Ni合金がW、Fe及びC
oよりなる群から選択された金属少なくとも一種とNi
とからなる合金であることを熱処理する。
[好適な実施態様及び作用] 超砥粒としては、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(C
BN)など1通常のものを適用できる。
その粒度も#100〜# 2000の範囲のものを広く
使用できるが、特に#50/80.  #  140/
 170程度のものが好ましい。
超砥粒の表面(通常、全面)に特定のNi合金が被覆さ
れるが、そのNi合金としては、Ni−(W、Fe、C
o)合金、即ちN i −W合金。
Ni−Fe合金、Ni−Co合金が挙げられる。
これら各合金は示差熱曲線における酸化最大温度を二分
化し、又酸化最大温度を高温側に移行させるので、耐酸
化性が向−ヒする。特に、Ni−W合金は無電解メッキ
においてその析出速度が速く。
又その硬度も極めて高いので、最適である。
N i−W合金はWを0.01〜20重量%(以下、1
f1量%は単に「%」と記す)含有することが好ましい
。0.01%未満ではW合金にしたことによる効果が得
られず、 20%を越えるとN i −W合金被覆層の
祈出が極めて遅くなるからである。W量は好ましくは1
5%以下、更に好ましくは10%以下である。
Ni−Fe合金はreを0.01〜30%含有しなけれ
ばならない。0.01%未満ではFe合金にしたことに
よる効果が得られず、30%を越えるとFe−B−R被
覆層の析出が極めて遅くなるからである。FeQは4〜
7%の範囲にすることが好ましい。
Ni−Co合金はCoをo、ot〜so%含有しなけれ
ばならない。0.01%未満ではCo合金にしたことに
よる効果が得られず、 80%を越えるとNi−Co合
金被覆層の硬さが低下し、かつ析出速度も低下するから
である。Coff1は50〜70%の範囲にすることが
好ましい。
これらN i−W合金、Ni−Fe合金及びNi−Co
合金は二元系であることが基本であるが。
史に他の金属元素を含有してなる三元系以上のものであ
ってもよい。例えば、Ni−W合金においてFe、Co
を含有してなるNi−W−Fe合金、Ni−W−Co合
金などが挙げられる。但し、この場合のFe、Coの含
有量は、W量と同等以下、更にはW量の50%以下であ
ることが好ましい。
これらN i−W合金、Ni−Fe合金及びNt−Co
合金は、無電解メッキ岐の構成成分元素が少瓜固溶する
ことは許容される。例えば、還元剤である次亜リン酸ナ
トリウム、水素化ホウ素ナトリウムのP、B等が固溶し
たNi−W合金が挙げられるが、その固溶量は1496
以下であることが好ましい。固溶しすぎると被覆層が脆
くなるからである。より好ましくは5%以下である。
合金による被覆状態は、目的に応じて凹凸状にしてもよ
いし、均一な層状にしてもよい。凹凸状にすると砥石ボ
ンドとの結合力が増加し、砥粒の脱落を有効に抑制でき
る。被覆層は、単層の他。
同種合金又は異種合金を使用してなる複層としてもよい
。被覆膜の厚みは、好ましくは2〜100μm、より好
ましくは4〜30aである。又、砥粒に対する被覆膜の
重量は、外部%で、好ましくは10〜70%、より好ま
しくは20〜6096である。
こうした合金被覆超砥粒の製法としては、無電解メッキ
(化学メッキ)が好適であるが、下地層を予じめ無電解
メッキ法によって形成しておけば、電解メッキ、更には
気相析着法(例えば、蒸着、スパッタリング)を適用す
ることもできる。
無電解メッキ液としては、被覆層となる合金成分を金属
塩として含有する限り1通常のNiメッキに使用される
添加剤を利用できる。金属塩としては、Niの場合1例
えば硫酸ニッケル、酢酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸
ニッケル、シュウ酸ニッケル等;Wの場合2例えばタン
グステン酸ナトリウム、タングステン酸等;Feの場合
1例えば塩化(第一)鉄、硫酸(第一)鉄、臭化(第一
)鉄、シュウ酸(第一)鉄等;Coの場合。
例えば塩化コバルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、酢
酸コバルト等である。又、還元剤としては次11にリン
酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、錯化剤として
は酒石酸ナトリウムなどが挙げられる。メッキ条件は目
的に応じて決定されるが1例えばI)I+は7〜11.
温度室温以上、保持時間1h以上にするとよい。70℃
以上にすると析出速度が速くなるので好ましい。
析出合金で被覆された超砥粒は、200〜800°Cの
温度で熱処理するとよい。被覆層の硬度増加及び熱膨張
曲線の温度に対する直線性を?11て、温度変化に拘ら
ず被覆層を砥粒に対して安定に結合させるためである。
この熱処理温度は好ましくは400±50℃である。
本発明の合金被覆超砥粒を砥石に適用する場合、結合剤
としてはレジンボンド、メタルボンド、ビトリファイド
ボンドのいずれを使用したものであってもよい。もっと
も、レジンボンドの場合熱劣化が激しいので、特に本発
明砥粒は有用である。
又、砥石における通常の添加剤2例えば充填剤、湿潤剤
及び吸水剤等を含有してもよいことは勿論である。
[実施例] 以下1本発明の詳細な説明する。尚、実施例1〜5,8
はダイヤモンド砥粒(D砥粒)、実施例6.7はCBN
砥粒に夫々係り、又実施例1゜2.6.8はN i−W
合金波膜、実施例3.4゜7はNi−Fe合金波膜、実
施例5はNi−C。
合金波膜に夫々係る。尚、併せて比較例についても述べ
る。
実施例1 # 50/ 80の合成り砥粒を下記手順でメッキ処理
した。
■ 10%H2SO4で5分間処理後、水洗する。
■ 塩化パラジウム溶液で45℃にて4分間処理する。
■ 下記メッキ液で無電解メッキ処理する。
硫酸ニッケル六水塩     0.10モル/ぶタング
ステン酸ナトリウム  0.20モル/(クエン酸ナト
リウム     0.14モル/i次亜リン酸ナトリウ
ム    0.1モル/でその条件は、 pH8,11
1(NaOHで、$1) 、温度90℃9時間2hとし
た。
この結果、D砥粒にNi−W−P組成の合金波膜が被覆
された。合金波膜の具体的組成はNL8896、W9%
*  P 396 、厚みは8,2IU、砥粒に対する
被膜量は約32%(外部%)であった。
実施例2 実施例1と同様な手順かつ同一のメッキ液を用いて2合
成り砥粒についてメッキ処理した。但し、砥粒の粒度は
#  140/ 170.無電解メッキ処理の条件は、
 pH9,0,温度80℃9時間3hとし。
この結果、D砥粒に次のようなNi−W−P合金被膜、
即ち具体的組成N i 8g%、W9%、P3%、厚み
9.0μl、砥粒に対する被膜量約6326の被膜が被
覆された。
次に、こうして得られた合金被覆り砥粒を用い、下記手
順で砥石を製造した。
■ 砥粒をレジンボンドとしての粉末フェノール樹脂、
史には中空カーボン、中空合成樹脂(充填剤)、フルフ
ラール(潤滑剤)、生石灰(吸水剤)を混合する。
■ 混合物を温度170℃でプレス成形し、外径120
 mmφ、内径50.8mmφ、厚み12 amの成形
体を得る。
■ 成形体を昇温速度20’C/ hで加熱し、  1
70”cでlOh保持し、冷却速度20’C/ hで冷
却することにより、焼成する。
この結果、得られたNi−W−P合金被覆レジンボンド
D砥石は、従来のNi被覆レしンボンドD砥石に比して
、約2倍の使用寿命を示した。
実施例3 砥粒:合成り砥粒 処理手順:実施例1と同一 メッキ液組成: 硫酸ニッケル        0.05モル/β硫酸鉄
           0.05モル/βクエン酸ナト
リウム     0.15モル/f硫酸アンモニウム 
     0.5モル/It次亜リン酸ナトリウム  
  0.2モル、02I−記条件でNi−Fe−P肢f
f1DrA粒を得た(尚、具体的条件及び結果は第1表
参照)。
実施例4 砥粒;合成り砥粒 処理手順:実施例1と同一 メッキ液組成:実施例3と同一 上記条件でN i −F e −P ’fli W D
砥粒を得た(尚、具体的条件及び結果は第1表参照)。
その後、更に実施例2と同様にして砥石を製造した。こ
うして得られたNi−Fe−P合金被覆り砥粒からなる
砥石も、従来Ni披ID砥粒からなる砥石に比して、約
2倍の使用寿命を示した。
実施例5 砥粒:合成り砥粒 処理手順:実施例1と同一 メッキ液組成: 塩化ニッケル        0.025モル/ぶ塩化
コバルト       0.025モル/で酒石酸ナト
リウム      0゜4 モル/で塩酸ヒドラジン 
     1.0  モル/l−I−記条件でNi−C
om1D砥粒を得た(尚。
具体的条件及び結果は第1表参照)。
その後、更に実施例2と同様にして砥石を製造した。こ
うして得られたNi−Co合金彼被覆砥粒からなる砥石
も、従来Ni1iD砥粒からなる砥石に比して、約1.
3倍の使用寿命を示した。
実施例6 砥粒:合成CBN砥粒 処理手順:実施例1と同一 メッキ液組成:実施例1と同一 上記条件でNi−W−P被覆CBN砥粒を得た(尚、具
体的条件及び結果は第1表参照)。
その後、更に実施例2と同様にして砥石を製造した。こ
うして得られたNi−W−P合金被覆CBN砥粒からな
る砥石も、従来Ni彼被覆BN砥砥粒らなる砥石に比し
て、約1.8倍の使用寿命を示した。
実施例7 砥粒:合成CBN砥粒 処理手順:実施例1と同一 メッキ液組成:実施例3と同一 上記条件でNi−Fe−P被覆CBN砥粒を得た(尚、
具体的条件及び結果は第1表参照)。
その後、更に実施例2と同様にして砥石を製造した。こ
うして得られたNi−Fe−P合金被覆CBN砥粒から
なる砥石も、従来Ni彼被覆BN砥粒からなる砥石に比
して、約1.8倍の使用寿命を示した。
実施例8 砥粒:合成り砥粒 処理手順:実施例1と同一 メッキ液組成:実施例1と同一 上記条件でNi−W−P披WD砥粒を得た(尚、具体的
条件及び結果は第1表参照)。
次に、こうして得られたNi−W−P披iD砥粒を空気
中400℃で熱処理したところ、硬度が当初の 9 B
 OII vから1270Ilvへ向上しく第6図)、
又800℃熱処理では被膜の熱膨張曲線はほぼ完全に直
線性を示した(第7図)。
比較例1〜3 市販の無電解Niメッキ液を用いる以外、実施例1と同
様にして超砥粒をメッキ処理し、Ni被覆砥粒を得た。
この場合、比較例1,2では合成り砥粒を、比較例3で
は合成CBN砥粒を用いた(尚、具体的条件及び結果は
第1表参照)。
又、比較例2,3は実施例2と同様にして砥石を作製し
、実hト例における砥石(2,4〜7)の寿命の比較対
照とした。
(以下余白) 第  1  表 ○:砥石を製造したもの *:比較例 砥粒の評価 (1)耐酸化性・耐熱性 ・被覆していないD砥粒 ・従来のNi?jJt覆り砥粒(比較例1)・本発明の
合金彼11uD砥粒(実施例1.3)について、示差熱
曲線を調べた。その結果を第1図A、B、C,Dに示す
。
実施例1のNi−W−P被覆り砥粒は酸化最大温度が二
分化され、又実施例3のNi−W−P被覆り砥粒は酸化
最大温度が高温側に移行しており、いずれも従来砥粒に
比して耐酸化性が向」ニしていることが分る。
(2)硬さ 比較例1.実施例1,3.5の各砥粒について硬さ(マ
イクロビッカース値)を調べた。
その結果を第2表に示す。
(以下余白) 第  2  表 本:比較例 ()値:空気中400℃で熱処理後の値N i −W−
P合金の評価 (L) N L a P化合物の生成 第2図A、B、C,Dには、Ni−W波膜のW量0 、
 5.6. 9.0. 9.5%の夫々についてのX線
回折パターンを示す。W量0%以外については波膜剥離
の原因となるN ia P化合物がほぼ消滅しているこ
とがわかる。
(2)内部応力 本発明に係るNi−W−P波膜のW量を変化させて、内
部応力測定法により内部応力(kg/am2)を調べた
。この結果を第3図に示す。
WOを約296以」−含有させた合金では内部応力が著
しく低減されることがわかる。
(3)熱膨張 本発明に係るNi−W−P波膜のW量0゜2.3. 5
.8. 9.0. 9.5%の夫々について、熱膨張率
(%)及び熱膨張係数(10−B/ ”C’)を調べた
。
その結果を第4,5図に示す。
W量0%では350〜450℃の温度域でN ia P
生成に基づき急激な変化が起こるのに対し、W量を増加
させるにつれてその変化が抑制されていくことがわかる
。尚、熱膨張の急激な変化は砥粒自体と波膜との間に歪
、クラックを生じさせ、剥離原因となる。
熱処理による影響 (1)砥粒の熱処理温度と硬さとの関係本発明に係るN
i−W−P波膜のW量0゜5.8. 9.0. 9.5
%について、熱処理温度0〜800℃において硬さ変化
を調べた。その結果を第6図に示す。
第6図から約400℃において硬さが最大となることが
わかる。
(2)砥粒の熱処理温度と熱膨張との関係本発明に係る
Ni−W−P被膜のWf:kO。
2.3. 5.1+、  9.0. 9.5%について
、800℃で熱処理したものの熱膨張率(%)変化を調
べた。その結果を第7図に示す。
熱処理された砥粒は極めて優れた直線性を示すことがわ
かる。
[効果] 本発明の合金波膜砥粒は、従来のNi彼模膜砥粒比して
、耐酸化性、耐熱性、硬さが向上し、更に波膜と砥粒自
体との密着性も優れている。この優れた密着性の原因は
、その低内部応力及び熱膨張の直線的増大によるものと
考えられる。
従って、かかる本発明砥粒からなる砥石は、使用寿命に
おいて従来のものに比して格段に優れたものであり、砥
石分野において極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は金属被覆り砥粒の示差熱曲線であって、AはD
砥粒単独のもの、BはNi−P波型に係るもの、Cは本
発明のNi−W−P被覆に係るもの(実施例1)及びD
はNi−Fe−P被覆に係るもの(実施例3)。 第2図は金属波膜のX線回折パターンであって、AはN
i−P被覆に係るもの、B、C及びDはNi−W−P波
型に係るもの。 第3図は本発明に係るNi−W−P被覆について、Wは
と内部応力との関係を示したグラフ。 第4図は本発明に係るNi−W−P被覆についての熱膨
張率曲線。 第5図は本発明に係るNi −W−PIM覆についての
熱膨張係数曲線。 第6図は本発明に係るNi−W−P波型について、熱処
理温度と硬さとの関係を示したグラフ。 そして 第7図は本発明に係るNi−W−P被覆について、80
0℃熱処理後の熱膨張曲線を示したグラフ。 を夫々表わす。 出願人  株式会社ノリタケカンパニーリミテド代理人
  弁理士 加 藤 朝 道  (外1名)第1図A 0   200  400  600  800  1
000   +2001贋(”C) 第1図B 、1度(”C) 第1図C 第1図D 0   200  400  600   EIO00
012001度(”C) 第2図 29                       
  2e第3図 皺履OW量(wt%) 第4図 、!1度(”C) 第5図 0      200    400    6Q) 
    800:ast”c) 第6図 第7図 温度(”C)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超砥粒の表面にNi合金を被覆してなり、該Ni
    合金がNi−W合金であることを特徴とする合金被覆超
    砥粒。
  2. (2)超砥粒の表面にNi合金を被覆してなり、該Ni
    合金がNi−Wを主体とし、Ni−Fe及びNi−Co
    よりなる群から選択された成分少なくとも一種を含有す
    ることを特徴とする合金被覆超砥粒。
  3. (3)超砥粒の表面にNi合金を被覆してなり、該Ni
    合金がW、Fe及びCoよりなる群から選択された金属
    少なくとも一種とNiとからなる合金であり、 前記Ni合金がNi−W合金であるとき、W量は0.0
    1〜20重量%であり、 前記Ni合金がNi−Fe合金であるとき、Fe量は0
    .01〜30重量%であり、 前記Ni合金がNi−Co合金であるとき、Co量は0
    .01〜80重量%である、 ことを特徴とする合金被覆超砥粒。
  4. (4)前記Ni合金がP又はBを14重量%以下固溶し
    ている特許請求の範囲第1〜3項のいずれか一に記載の
    砥粒。
  5. (5)W、Fe及びCo金属塩よりなる群から選択され
    た成分少なくとも一種並びにNi金属塩を含有するメッ
    キ液を調整し、 前記メッキ液により超砥粒の表面にNi合金を無電解メ
    ッキしてなり、該Ni合金がW、Fe及びCoよりなる
    群から選択された金属少なくとも一種とNiとからなる
    合金である、 ことを特徴とする合金被覆超砥粒の製造方法。
  6. (6)前記Ni合金が無電解メッキされた超砥粒を熱処
    理する特許請求の範囲第5項記載の製法。
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Cited By (2)

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JPH09323046A (ja) * 1996-01-26 1997-12-16 General Electric Co <Ge> 研削工具用の被覆研削材
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