JPH0133308B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は研摩用物体、特に研摩用成形体
（abrasive compacts）に関するものである。

研摩用成形体は当業者で既に知られておりかつ
研摩粒子、特にダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ
素（以下立方晶窒化ホウ素と略記する）の粒子を
好ましくは適当な結合母材（bonding matrix）、
普通金属により硬い団塊状に結合させた塊より成
る。成形体の研摩粒子含有量は少なくとも50容量
％、普通少なくとも70容量％である。適当な結合
母材は、例えばコバルト、鉄、ニツケル、白金、
チタン、クロム、タンタル及びこれらの金属を１
種又は２種以上含有する合金である。

成形体の研摩粒子がダイヤモンド又は立方窒化
ホウ素である場合、成形体は研摩粒子が結晶学的
に安定である温度及び圧力条件下で製造される。
かかる条件は当業界で良く知られている。結合母
材は供給された際に研摩粒子を少なくとも制限さ
れた範囲で溶解できるのが好ましい。かかる結合
母材を使用すると成形体製造中に研摩粒子間にあ
る程度の連晶（intergrowth）が生ずる。

金属又は焼結炭化タングステン（cemented
tungsten carbide）とすることができる適当な支
持体に研摩用成形体を結合させ、次いで切断、研
削等の研摩操作に使用する。研摩用成形体の支持
体への結合は低温ろう付材により達成することが
できる。しかし、かかるろう付けはあまり効果的
なものではない。他の方法として水素化チタン／
はんだ法を使用することも提案されているが、し
かしこの方法の条件が成形体の研摩粒子の劣化を
招くことは不可避である。

ろう付けの別法として、成形体の製造中に結合
金属を焼結炭化タングステン支持体からダイヤモ
ンド又は立方窒化ホウ素層中に浸透させることに
より、ダイヤモンド又は立方窒化ホウ素成形体と
焼結炭化タングステン支持体との間にその場で直
接結合（in situ direct bond）を生ぜしめるこ
とが提案されている。

本発明は、研摩用成形体をその少くとも１個の
表面で厚さ0.5mm未満の金属層に結合させ、この
金属層を焼結炭化物合金支持体に結合させてな
り、上記研摩用成形体は少くとも70容量％の分量
で存在させたダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素
の粒子あるいはこれらの混合物と結合母材とを硬
い団塊状に結合させたもので、上記結合母材は使
用研摩粒子の溶媒でありかつダイヤモンドの場合
にはコバルト、ニツケル、鉄又はこれらの合金で
ある研摩用物体において、上記金属層の金属がチ
タン、タンタル及びかかる金属を含有する高温ろ
う付合金からなる群から選定されたものであり、
上記成形体が劣化した研摩粒子をほとんど含有し
ていないことを特徴とする研摩用物体に関するも
のである。

本発明の研摩用物体では、成形体と支持体との
間に極めて効果的で、低温ろう付材単独の使用に
より得られるものより大きい強度を有する結合が
形成する。成形体は種々の形状にすることがで
き、支持体に結合している成形体の表面には金属
層が結合している。成形体は円のセグメントの形
態であることが多く、この場合には金属層を成形
体の主平担面の１つに結合させるのが普通であ
る。

金属層は純金属及び合金の両者を包含する。金
属層と成形体との間に効果的な結合が達成される
のは、金属が研摩用成形体を濡らすことができ
る、即ち金属が成形体の研摩粒子を濡らすことが
できるか、又は金属が成形体の結合母材を濡らす
か又は結合母材と合金を形成することができるか
らである。

特に好ましい金属はチタン及び銅／チタン合金
及び銅／スズ／チタン合金の如きチタン合金であ
る。

金属層は一般に厚さ0.5mm未満とする。

本発明の研摩用物体では、成形体は劣化した研
摩粒子をほとんど含有していないことをも特徴と
する。これは成形体がダイヤモンドの劣化に由来
するグラフアイト、及び立方窒化ホウ素の劣化に
由来する六方窒化ホウ素をほとんど含有していな
いことを意味する。金属層を成形体に結合させる
には、このような成形体の劣化を確実に抑制する
ことが重要である。

成形体に含有される研摩粒子はダイヤモンド、
立方窒化ホウ素又はこれらの混合物である。結合
母材は研摩粒子の溶媒として作用するものであ
る。かかる結合母材を使用しかつ研摩用物体製造
中に研摩粒子が結晶学的に安定である温度及び圧
力条件を使用する場合には研摩粒子間に連晶を生
じさせることができる。ダイヤモンドの溶媒は当
業界で良く知られており、コバルト、ニツケル、
鉄及びこれらの金属の１種又は２種以上を含有す
る合金を包含する。又立方窒化ホウ素の溶媒は当
業界で良く好られており、アルミニウム、鉛、ス
ズ、マグネシウム、リチウム及びこれらの金属の
１種又は２種以上を含有する合金を包含する。

本発明の研摩用物体は、研摩粒子と粉末状結合
母材との混合物を形成し、この混合物とチタン、
タンタル及びかかる金属を含有する高温ろう付合
金からなる群から選定された金属の層とを接触さ
せておき、次いで焼結炭化物合金支持体又はかか
る支持体を生成することのできる粉末混合物を上
記金属層に接触させ、しかる後にこの全体に、上
記研摩粒子の結晶学的に安定な範囲内にあつて上
記研摩粒子と結合母材との混合物の成形体を形成
するのに適した高い温度及び圧力条件を作用させ
ることにより製造することができる。

前述した如く、ダイヤモンド及び立方窒化ホウ
素の結晶学的に安定な条件は当業界で良く知られ
ており、第２図にこれらの条件を示す。ダイヤモ
ンドの安定領域は線Ａより上にあり、立方窒化ホ
ウ素の安定領域は線Ｂより上にある。金属層の金
属は粉末状又は薄い箔の形態にすることができ
る。粉末層又は箔の厚さは一般に0.5mm未満であ
る。

焼結炭化タングステン支持体基材の如き焼結炭
化物合金支持体基材の場合には、形成した基材又
は基材を生成することのできる粉末混合物を金属
層と接触させておき、次いでこの全体に前述した
温度及び圧力条件を作用させることにより、成形
体の形成、その表面に対する金属層の結合及びこ
の金属層に対する支持体基材の結合が同時に達成
され、成形体と金属との間及び金属と支持体基材
との間に極めて効果的な結合が生成し、支持体基
材を研摩用成形体にその場で結合することができ
る。ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素を含有す
る研摩用成形体を焼結炭化物合金支持体にその場
で直接結合させる上述の従来法と比較した場合
に、本発明の主要な利点は次の通りである：(1)そ
の場で直接結合させる場合には、研摩用成形体と
支持体との結合区域にミスマツチ応力（mis―
match stress）、即ち研摩用成形体と支持体との
間の熱膨脹係数の差に起因する応力が発生する
が、本発明の研摩用物体では研摩用成形体と支持
体との間に上述の特定の高温ろう付金属の層が存
在しており、この金属層が研摩用成形体と支持体
とを結合させる際に応力に適応するように変形で
きるために、ミスマツチ応力の発生が回避される
か、あるいは少くとも著しく小さくなる。また(2)
本発明の研摩用物体中の金属結合層はその場で直
接結合させる場合にコバルトのような炭化物焼結
用結合金属が焼結炭化物合金支持体から研摩用成
形体中に浸透するのを実質的に阻止する障壁とし
て作用するので、焼結炭化物合金支持体中の結合
金属の減少を効果的に阻止することができ、また
耐久性の極めて大きい研摩用成形体を生成するの
に適当な正確な分量のコバルトのような結合母材
を研摩用成形体中に混入することができる。第１
図に炭化タングステン基材に結合させた成形体の
一例を示す。第１図では成形体を１４で、金属層
を１６で、炭化タングステン基材を１８で示す。
一般に、炭化タングステン基材は成形体より容積
が著しく大きい。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例 １ 炭化タングステン基材を金属チタン薄層（厚さ
10μm）及びこのチタン層上の粉末状コバルトと
ダイヤモンド粒子との混合物と接触させて従来の
高温／圧力装置の反応カプセル内に置いた。この
混合物の20容量％は粉末状コバルトで、80容量％
はダイヤモンドであつた。このカプセルを従来の
高温／圧力装置の反応圏内に置き、圧力を約55キ
ロバールに上昇し、温度を約1600℃に上昇した。
次いでダイヤモンド／コバルト混合物から成形体
を形成できるのに十分な時間、この温度及び圧力
条件を維持した。次いでこの温度及び圧力条件か
ら釈放した。チタン薄層により炭化タングステン
基材に結合されたダイヤモンド成形体より成る研
摩用物体を反応カプセルから回収した。成形体は
基材に強固に結合していた。この研摩用物体は円
板であり、これを標準切断技術を使用して第１図
に示した種類のセグメントに切断した。

本発明の実施に当つては以下の諸項を実施上の
条件とすることができる。

(1) 金属層の金属が高温ろう付合金であつて、こ
の高温ろう付合金が銅／チタン合金又は銅／
錫／チタン合金である特許請求の範囲第１項記
載の研摩用物体。

(2) 金属層が成形体の１つの主平坦面に結合され
ている円のセグメントの形態を有する特許請求
の範囲第１項並びに前項記載の研摩用物体。

(3) 支持体が焼結炭化タングステン基材である特
許請求の範囲第１項並びに前記各項記載の研摩
用物体。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の研摩用物体の一例の斜視図、
第２図はダイヤモンド及び立方窒化ホウ素の結晶
学的に安定な条件を示す圧力と温度との関係を示
すグラフである。 １４……成形体、１６……金属層、１８……炭
化タングステン基材、Ａ，Ｂ……線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 研摩用成形体をその少くとも１個の表面で厚
   さ0.5mm未満の金属層に結合させ、この金属層を
   焼結炭化物合金支持体に結合させてなり、上記研
   摩用成形体は少くとも70容量％の分量で存在させ
   たダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の粒子ある
   いはこれらの混合物と結合母材とを硬い団塊状に
   結合させたもので、上記結合母材は使用研摩粒子
   の溶媒でありかつダイヤモンドの場合にはコバル
   ト、ニツケル、鉄又はこれらの合金である研摩用
   物体において、 上記金属層の金属がチタン、タンタル及びかか
   る金属を含有する高温ろう付合金からなる群から
   選定されたものであり、上記成形体が劣化した研
   摩粒子をほとんど含有していないことを特徴とす
   る研摩用物体。