JPH01301070A - ダイヤモンド切断研磨工具の製造法 - Google Patents

ダイヤモンド切断研磨工具の製造法

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JPH01301070A
JPH01301070A JP63310987A JP31098788A JPH01301070A JP H01301070 A JPH01301070 A JP H01301070A JP 63310987 A JP63310987 A JP 63310987A JP 31098788 A JP31098788 A JP 31098788A JP H01301070 A JPH01301070 A JP H01301070A
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carbide
hard solder
metal
brazing
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ロナルド　カーリスル　ウィアンド
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    • B24D3/007—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent between different parts of an abrasive tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements

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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、ダイヤモンド工具に関する。特に本発明は、
ダイヤモンド研磨材粒子を基体にろう付けし、単層ダイ
ヤモンド研磨又は切断工具を製造する方法に関する０本
発明は、研磨材粒子が結合剤によって保持される強度を
制御し易くする。
〔従来の技術〕
ダイヤモンド研磨又は切断工具を製造する種々の方法が
ある０本発明は、工具基体上にダイヤモンド研磨材粒子
の単一の層しかもたない工具である単層ダイヤモンド研
磨工具に関する。単層ダイヤモンド研磨工具は、個々の
ダイヤモンド研磨材粒子が工具基体又は芯に付着させる
ことに関し、困難な問題に遭遇する。これは、特にろう
付は又ははんだ付は法が用いられた場合に起きる。
ダイヤモンド又は他の炭素含有研磨材をろう付は又はは
んだ付けによって結合するのに、種々の結合方法がこれ
まで用いられてきた。ダイヤモンド研磨材のために現在
知られているろう付は合金には、銅、銀又は金を基にし
、鉄、コバルＩ・及びニッケルの添加物を別々に又は互
いに組み合わせて添加した合金が含まれる。
飼−チタン、銀−チタン、金−チタン、錫−チタン、鉛
−チタン、銅−モリブデン、銅−ジルコニウム、銅−バ
ナジウム、金−タンタル、金−ニオブ、銅−銀一チタン
、銅−金−チタン、青銅−チタン及び銅−錫一チタンの
如きろう付は用合金も知られている。そのような合金中
のＴｉ、Ｍｏ、Ｚｒ及びＶの含有量は一般に１０重量％
までの量になる０例えば、Ｙｕ、ＶＮａｉｄｉｃｈ及び
Ｇ、＾、　Ｋｏｌｅｓｕｉｃｈｅｎｋｏによる「ダイヤ
モンド及び黒鉛の表面と金属溶融物との濡れ及び相互作
用」〔“−ｅｔｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉ
ｏｎ　ｏｆＭｅｔａｌ　Ｍｅｌｔｓ　ｗｉｔｈ　５ｕｒ
ｆａｃｅ　ｏｆ　Ｄｉａａ＋ｏｎｄ　ａｎｄＧｒａｐｈ
ｉｔｅ”、（ロシャ、キエフ、Ｎａｕｋｏｖａ　ｄｕｍ
ｋｕ出版社１９６７年）参照〕。
ダイヤモンドと共に用いられる他の既知のろう付は用合
金は、特に１〜２５重量％のタンタルと金との合金であ
る（米国特許第３，１９２，６２０号）。しかし、この
合金は高い液相温度（１０５０℃より高い）をもち、従
って、狭い応用範囲に限定されている。
何故なら１０５０℃以上ではダイヤモンドは炭素六方晶
系へ激しく転移し易く、それは研磨材の強度に悪影響を
及ぼすからである。
現在一般に用いられている別のダイヤモンドろう付は用
合金は、７５重量％の銅と２５重量％のチタンとからな
る。
この合金の欠点は、それが脆いことであり、その熱膨張
係数がダイヤモンドのそれと実質的に異なることである
。これらの性質は最終製品に熱的応力を生じ、それが使
用中急な破損をもたらし、結局そのような研磨材から作
られた工具の摩耗は大きく、早過ぎることになる。
上述のろう付は用合金は全て、ダイヤモンド、立方晶系
窒化硼素、コランダム、等から作られた研磨材を金属被
覆するのにも用いられている。上で述べた合金とは別に
、研磨材即ち、ダイヤモンド、立方晶系窒化硼素、炭化
珪素及び炭化タングステンの表面金属化の為の幾っがの
合金及び単独金属も知られており、金属化は単層又は多
層で行われる。最初の層を形成するのに、ニッケル、銅
、亜鉛、錫、金、鉛又はそれらの合金が使用されている
。もし第二の層が望まれる場合には、鉄−ニッケル合金
等が用いられる。第三層として銅又は青銅が一般に用い
られている。
次に、被覆された結晶を用いて、焼結された金属結合研
磨及び切断工具で一般に用いられている多結晶ダイヤモ
ンド緻密化物を製造する。
当分野では、ダイヤモンド及び研磨材を、銀−合一チタ
ンーコバルトータンタル、銅−銭−タングステン及び（
又は）モリブデン−タンタル−ニッケル及び（又は）コ
バルト−鉗及び（又は）ビスマス−チタン及び（又は）
ジルコニウムの合金を用いて金属化することが知られて
いる。ろう付けに用いられる合金として、銅−錫−タン
グステン、モリブデン−タンタル−チタン及び（又は）
ジルコニウム−コバルト及び（又は）ニッケルー鉛及び
（又は）ビスマスの合金を使用することが特徴になって
いる（米国特許第４，００９，０２７号明細嘗参照）。
更に、別の既知のろう付は用合金は、ニッケル及び（又
は）コバルト−クロム−硼素及び（又は）珪素及び（又
は）燐を含む（例えば、米国特許第４．０１８，５７８
号参照）。クロムは、ダイヤモンドの表面を濡らし、ダ
イヤモンドを硬ろう（ｂｒａｚｅ　）へ粘着させるのに
要求されている。
上述の賭方法の一つの共通の欠点は、硬ろうがダイヤモ
ンドに結合するその強度を変える硬ろうの能力範囲に限
界があることである。幾っがの方法の別な欠点は、高価
な貴金属及び１０−５１−−ルの真空度を用、いること
である、銅の如き金属を用いることさえも、それらが、
活性金属の水素化物を形成しないように高真空又は高価
な乾燥水素炉を使用せずに処理することは出来ないので
不経済である。
更に、これまで当分野では殆どの方法が二つの別々な費
用のかかる操作を行う必要があった。第一は金属化等に
より研磨材を被覆することであり、第二は別の操作で硬
ろうを適用することである。
しかし、単層のダイヤモンド粒子を工具基体へろう付け
する改良された低コストの実際的方法に対する要求が依
然として存在する。本発明によれば、ダイヤモンド粒子
を炭化物形成物質で予め被覆し、次に工具基体へろう付
けする。炭化物形成物質重被覆の厚さ、又は処理時間及
び（又は）温度を変えることにより、結合強度の程度を
変え、広い範囲の用途に対する工具を製造することがで
きる。
〔本発明の開示〕
一般的に言って、本発明は、 （Ａ）ダイヤモンドを炭化物形成金属で予め被覆し、 （Ｂ）工程（Ａ）の予め被覆したダイヤモンドを、その
上に金属炭化物被覆を形成するのに充分な温度に加熱し
、そして （Ｃ）工程（Ｂ）の被覆ダイヤモンドを、前記金属炭化
物被覆と合金を形成する硬ろうで基体へろう付けする、 諸工程を含む。
本発明の第一の工程により、合成又は天然のダイヤモン
ド粒子を炭化物形成金属で予め被覆する。
適当な炭化物形成金属は、当分野で良く知られており、
例えば鉄、モリブデン、クロム、チタン、ジルコニウム
、タングステン、ニオブ、バナジウム、マンガン、ゲル
マニウム、珪素及びそれらの混合物が含まれる。そのよ
うな炭素形成金属は、珪化モリブデン又は炭化タングス
テン（それらの遊離金属は炭化物を形成することができ
る）の如き炭素形成化合物の形成に用いることができる
ことは認められるであろう、鉄及びモリブデンは、好ま
しい金属である。予め被覆を適用する方法は、金属粉末
がダイヤモンドと密接に接触して保持される限り特に制
約はない。満足出来ることが判明している一つの方法は
、ダイヤモンド粒子を水、鉱油、又は有機結合剤の如き
液体で濡らし、次に微細な炭化物形成金属粉末を適用し
被覆を形成する方法である。３２５メツシユ以下の粉末
が好ましい。炭化物形成化合物層は、ろう付は工程中ダ
イヤモンドの表面から遊離した実質的に全て゛の炭素と
炭化物を形成するのに充分な厚さになっていることが重
要である。勿論、正確な厚さはろう付は工程の温度及び
時間によって変わるであろう、別法として、被覆工程は
、炭化物形成金属粉末と結合剤とを混合し、それとダイ
ヤモンドを接触させるか、又は慣用的ないずれかの被覆
方法により行うことが出来る。
本発明の第二工程に従い、第一工程で予め被覆したダイ
ヤモンドを、そのダイヤモンドが黒鉛化して炭素原子を
遊離し始める温度へ加熱する。それら炭素原子は、金属
粉末中の金属原子と接触し、それと反応して金属炭化物
を形成する。それにより金属炭化物被覆がダイヤモンド
表面に形成される。金属炭化物層はダイヤモンド表面と
化学的に結合しており、従って、後で工具基体に結合す
るための強く付着した被覆になっている、本発明の第三
工程に従い、被覆したダイヤモンドを工具基体へろう付
けする。適当な工具基体には、ダイヤモンド工具基体と
して一般に用いられている金属芯等が含まれる。適当な
硬ろうには、ニッケル、銀、金又は銅を基にした硬ろう
が含まれる。３！ｌ切な硬ろうは、例えばミシガン州デ
トロイトのつオール・コルモノイ・コーポレーションか
らニクロブラズ（Ｎ１ｅｒｏｂｒａｚ　）線として市販
されている０本発明の第二及び第三工程は一つの加熱工
程として行うことが出来ことは当業者には認められるで
あろう。例えば、ろう付けする工程中、ダイヤモンドを
そのダイヤモンド表面で黒鉛化を起こし、希望の金属炭
化物被覆を形成するのに充分な温度へ加熱することがで
きる。金属炭化物の形成は、予め被覆されたダイヤモン
ドと同時に加熱することができる硬ろう金属によるダイ
ヤモンド表面の濡れを促進する。加熱工程（一つ又は複
数）の時間及び温度は特定の炭化物形成金属及び使用す
るため選択された組成物によって決定される。上限は、
過度の黒鉛化、又はダイヤモンドの完全な分解によって
も決定される。下限は、金属炭化物を形成し、硬ろう組
成物を溶融するのに充分な加熱が維持されなければなら
ないと言う事によって機能的に決定される。
硬ろうは、ダイヤモンド表面上の金属炭化１勿との相客
性があるように、即ちその炭化物と合金を形成するよう
に選択される。それによって、ダイヤモンドと炭化物と
の界面の良好な濡れが達成され、強いろう付は結合が得
られる。
次の実施例から本発明を一層よく理解が出来るであろう
６ 実施例１ 眼鏡レンズの為の円環体曲面（ｔｏｒｉｃ　ｃｕｒｖｅ
　）をつくるための砥石車を次のようにして製造した。
３０〜４０グリツドの天然ダイヤモンド粒子５０カラツ
ト（ａｔ）を２滴の鉱油と混合する。ダイヤモンド表面
をその鉱油で濡らす。
微細なく６μ）鉄粉末２ｇを小さなガラス容器に入れ、
油で濡したダイヤモンド粒子をその容器へ添加する。容
器に菱をしてその容器を激しく振盪し内容物を完全に混
合し、ダイヤモンド粒子を鉄粉末で被覆する１次に容器
の内容物を６０メツシユ篩上に注ぎ、その篩を穏やかに
振動させて過剰の鉄粉末を除去する。
ダイヤモンド砥石車芯の研磨用表面に、ウオール・コル
モノイ゛Ｓ”結合剤と次の組成を持つ硬ろうとの混合物
を被覆するニ 一層±−！ 鉄　　　　　　　　　１０．０ 珪素　　　　　４．１ 硼素　　　　　２，８ ニッケル　　　残余 鉄粉末被覆ダイヤモンド粒子の一部分を、硬ろう・結合
剤層の上に単層として均一に適用する６その′ｆ１１．
覆した芯を慣用的真空炉中に入れ、１０−’　Ｉ・−ル
の真空度で約１８８５°Ｆに約１時間加熱し、次に冷却
させる。
ダイヤモンド粒子は硬ろうによって濡らされており、そ
の硬ろうによって芯に粘着保持されていた。
比較例１ 実施例１の工程を行なった。但し、ダイヤモンドはニッ
ケル被覆３０〜４０グリツ１〜天然ダイヤモンドであり
、硬ろうは次の組成を持つつオール・コルモノイ・コー
ポレーションがら入手されたニクロブラズ１３０であっ
た： ］ＵＬ−二１１Ｌ 硼素　　　　　３．１ 珪素　　　　　４．５ 炭素　　　　　０．０６ ニッケル　　　残余 ダイヤモンド粒子は硬ろうによって濡らさｉｔかが、低
い結合強度で保持されていた。
実施例２ 実施例１の工程を行なった。但し、鉄粉末の代わりに珪
化モリブデン粉末（３２５メツシユ）を用い、実施例１
の硬ろうの代わりに次の硬ろうを用いたニ ー」Ｕ［ｚ− 珪化モリブデン　　　１０ 珪素　　　　　　　　４．１ 硼素　　　　　　　　　２．８ ニッケル　　　　　　残余 ダイヤモンド粒子は硬ろうによって濡らされ、実施例１
の場合より一層強く粘着保持されていた。
比敦例２ 実施例１の工程を行なった。但しダイヤモンドはニッケ
ル被覆３０〜４０グリツド天然ダイヤモンドであり、鉄
粉末の代わりに粉末クロムを用い、実施例１の硬ろうの
代わりに次の硬ろうを用いた：」ＵＬ−重量％ 鉄　　　　　　　　　１０ 珪素　　　　　４．１ 硼素　　　　　２．８ ニッケル　　　残余 ダイヤモンドは硬ろうによって濡らされいたが、実施例
１の場合より粘着保持は弱かった。
実施例３ 実施例１の工程を行なった。但し実施例１のダイヤモン
ドの代わりに３０〜４０グリツドのクロム金属被覆合成
ダイヤモンドを用い、実施例２の硬ろうを用いた。
ダイヤモンドは硬ろうにより濡らされ、粘着保持された
。
実施例４ 実施例１の工程を行なった。但し温度は１８７５°Ｆに
低下させ、その温度での時間は４５分に短くした。
ダイヤモンド粒子は硬ろうによって濡らされいたが、硬
ろうに強くは結合していなかった。
実施例５ レンズ縁取り用砥石車の芯の周囲表面をウオール・コル
モノイ゛′Ｓ″“結合剤で被覆した。結合剤は、芯の周
囲上に撒かれた３０〜４０グリツド天然ダイヤモンドを
依然として濡らし、それらダイヤモンド粒子は結合剤に
より適所に保持された。結合剤を乾燥した後、ウオール
・コルモノイ“Ｓ”結合剤及び６μ鉄粉末を噴霧するこ
とにより砥石車芯の周囲に適用し、３０〜４０グリツド
のダイヤモンドを被覆した。それら既に適用した成分の
上に次のろう付は用合金を噴霧した： ］ＵＬ−二１１Ｌ 鉄　　　　　　　　　１０．０ 珪素　　　　　４．１ 硼素　　　　　２．８ ニッケル　　　残余 芯を従来の真空炉中に入れ、１０−４トールの真空度で
約１８８５°Ｆに約１時間加熱し、次に冷却した。
ダイヤモンド粒子は硬ろうによって濡らされ、硬ろうに
よって粘着保持された。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（Ａ）ダイヤモンド粒子を炭化物形成金属で予め
    被覆し、 （Ｂ）工程（Ａ）の予め被覆したダイヤモンドを、その
    上に金属炭化物被覆を形成するのに充分な温度に加熱し
    、そして （Ｃ）前記被覆ダイヤモンドを、前記金属 炭化物被覆と合金を形成する硬ろうでろう付けする、 諸工程からなるダイヤモンド切断又は研磨用工具の製造
    方法。
  2. （２）炭化物形成金属が粉末である請求項１に記載の方
    法。
  3. （３）炭化物形成金属が鉄である請求項１に記載の方法
    。
  4. （４）炭化物形成金属がモリブデンである請求項１に記
    載の方法。
  5. （５）炭化物形成金属がクロムである請求項１に記載の
    方法。
  6. （６）硬ろうがニッケルを元にした硬ろうである請求項
    ３に記載の方法。
  7. （７）硬ろうがニッケルを元にした硬ろうである請求項
    ４に記載の方法。
  8. （８）硬ろうが炭化物形成金属を約１％〜約２０％含む
    請求項１に記載の方法。
  9. （９）硬ろうが約１％〜約１０％の鉄を含む請求項４に
    記載の方法。
  10. （１０）硬ろうが約１％〜約２０％のモリブデンを含む
    請求項４に記載の方法。
  11. （１１）（Ａ）ダイヤモンド粒子を、モリブデンを含む
    炭化物形成金属粉末で予め被覆し、 （Ｂ）工程（Ａ）の予め被覆したダイヤモンドを、その
    上に炭化モリブデン被覆を形成するのに充分な温度に加
    熱し、そして （Ｃ）前記被覆ダイヤモンドを、前記炭化 モリブデン被覆と合金を形成する、約１％〜約２０％の
    モリブデンを含む硬ろうでろう付けする、諸工程からな
    るダイヤモンド切断又は研磨用工具の製造方法。
  12. （１２）（Ａ）ダイヤモンド粒子を、鉄を含む炭化物形
    成金属粉末で予め被覆し、 （Ｂ）工程（Ａ）の予め被覆したダイヤモンドを、その
    上に炭化鉄被覆を形成するのに充分な温度に加熱し、そ
    して （Ｃ）前記被覆ダイヤモンドを、前記炭化 鉄被覆と合金を形成する、約１％〜約１０％の鉄を含む
    硬ろうでろう付けする、 諸工程からなるダイヤモンド切断又は研磨用工具の製造
    方法。
JP63310987A 1987-12-08 1988-12-08 ダイヤモンド切断研磨工具の製造法 Pending JPH01301070A (ja)

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