JPH033776A - 窒化物被覆砥粒の製法 - Google Patents

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〕 本発明は研削砥石等として好適に利用される被覆粉末、
特に被覆砥粒の製造方法に関する。

〔従来技術及び課題〕

砥粒の表面積を大きくして保持力を高め、研削点で発生
した熱を分散させるために、被覆砥粒。

特にＮｉ被覆砥粒が一般に用いられる。しかし。

このＮ１被覆層は砥石の目詰りを起こし易い。

又、金属窒化物、金属炭化物が耐熱性及び靭性に優れて
いることを利用して、これら金属窒化物、炭化物で被覆
した砥粒も提案されている（特開昭６１−２４７８７３
．同６１−２９７０７９）。しかし。

これらの被膜は蒸着、スパッタリング（特開昭６ｌ−２
４７６７３）　、或は気相化学成長法（ＣＶＤ法。

特開昭８１−２９７０９）に基づいて形成される。従っ
て、被覆の砥粒に対する被着性が不十分なものとなり、
しかも生産効率が低い。特に、被膜を厚くする場合、こ
の問題はより顕著となり、かなりのコスト高にもつなが
った。

〔課題の解決手段〕

そこで１本発明はかかる課題を下記手段によって解決し
た。

金属酸化物ゾルに砥粒を浸漬した後、該浸漬処理された
砥粒を窒化雰囲気で熱処理して、砥粒表面に金属窒化物
被膜を形成することを特徴とする被覆砥粒の製造方法。

又９本発明は砥粒以外に単なる粉末例えばセラミック粉
末についても同様な処理を施すことによってその特性（
焼結性、耐火性、耐薬品性等）を向上させることも可能
となる。従って１本発明は下記手段をも対象とする。

金属酸化物ゾルに粉末を浸漬した後、該浸漬処理された
粉末を窒化雰囲気で熱処理して、粉末表面に金属窒化物
被膜を形成することを特徴とする被覆粉末の製造方法。

本発明の金属酸化物ゾルとしては、　Ｔ　Ｉ　Ｏ２ゾル
、Ａｊ２０　　ゾル、　　Ｚ　ｒ　Ｏ２ゾル、　Ｙ　２
０　ａゾ３ ル及びＳ　ｉＯ２ゾルが好ましい。これらは入手し易く
、又熱処理後の金属酸化物、更には金属窒化物として耐
火性に優れる。その他の遷移金属酸化物例えばＴａ　　
Ｏ、ＨｆＯ２のゾルでもよい。

５ これら金属酸化物ゾルは、所定量の金属アルコキシドの
アルコール溶液にアルコール、水及び微量の酸からなる
アルコール溶液を滴下して、金属アルコキシドを加水分
解、更には脱水縮合することにより、調整される。ゾル
粒子の平均粒径は小さいものほど好ましく２例えば５０
〜５０００人のもの。

更には１０００Å以下のものを用いる。又、ゾル濃度（
金属固形分ｗｔ％）は、ゾル組成によって異なるが２例
えばＴｌＯ２ゾルの場合１０．Ｂｖｔ％にするとよい。

浸漬処理においては、ゾルがゲル化を生じさせない粘度
になるように調整したゾル溶液中に。

粉末（砥粒を含む。以下同じ）を浸漬させるとよい。こ
の場合、砥粒としてはダイヤモンド。

Ｃ−ＢＮ、Ａ矛　０．ＳｉＣ砥粒などに広く適８ 用でき２粒度についても特に限定されない。

浸漬処理された粉末は酸化又は不活性雰囲気中にて３０
０〜８００°Ｃ１特に５００℃程度で予備熱処理するこ
とが好ましい。これによって、金属酸化物ゲルで被覆さ
れた粉末を得る。又、金属酸化物ゾルの調整時に加水分
解等によって生じる副生成物１例えばアルコール、水を
完全に除去でき、しかもゲル化のための乾燥等を別途必
要としない。

そして、この金属酸化物ゾルの浸漬処理及び予備処理を
複数回繰返すことにより、簡便にゲル被膜を厚くするこ
とができる。通例のように乾燥等によってゲル化させ、
浸漬、ゲル化を繰返すことによりゲル被膜を厚くすると
、後述する窒化雰囲気での熱処理工程において、前記加
水分解等による副生成物が一気に除去されるので、被膜
にクラック等を生じ易くなる。

窒化雰囲気での熱処理によって、砥粒表面に被着された
金属酸化物が窒化して、金属窒化物被膜が形成される。

窒化雰囲気としては、ＮＨ３が好ましい。加熱分解によ
って還元性雰囲気を形成しくＮＨ→ｌ／２　Ｎ　　＋３
／２　Ｎ２）　、金属酸化物ゲ２ ル被膜の窒化を低温下で可能にする。又１分解によって
ＮＨを生成するＮＨ４ＯＨ等も挙げられる。熱処理温度
を１０００９Ｃ以上にすれば、Ｎ２ガスでもよい。又、
Ｃ（カーボン）等の還元剤などを添加してもよい。窒化
を促進できる。加熱温度は８００℃以上、好ましくは１
０００℃以上にする。例えば、　Ｔ　ｉＯ２ゾル（ゲル
）をアンモニア雰囲気で加熱すればＴｉＮ被膜を得る。

又、ＳｉＯ２ゾル（ゲル）をカーボンを混合して窒素雰
囲気で加熱すればＳ　ｌ　３　Ｎ　４被膜を得る。金属
窒化物被膜の厚みについても、特に限定されない。例え
ば、砥粒としてその表面積を大きくして保持力を高めた
い場合、　１０μｍ以下にするとよく、又金属窒化物の
高耐熱性、高靭性をより活用したい場合、粉末の粒径よ
りも被膜の厚みを大にするとよい。

〔実施例〕

実施例Ａ 実施例１ チタニウムイソプロポキシドＴｉ　　［ＯＣＲ（ＣＨ）
　コ　０．１−と無水Ｃ２Ｈ５０ＨＯ，５ｎａｆｆｉと
を２ 室温で撹拌しながら混合する。この混合液に。

Ｃ２Ｈ５０Ｈ０，４ｄ、　Ｈ２Ｏ［１，１−及びｕｃ、
＋２０　、００８　ｖＱのアルコール性水溶液をビユレ
ットで滴下して、加水分解する。こうしてＴ　ｉＯ２ゾ
ルを調整した。

次に、このＴ　１０２ゾルにダイヤモンド砥材＃　　１
４０／　１７０を０．１５ｍ＋ｎ／Ｓの浸漬速度で浸漬
する。

この浸漬砥材を５００℃でｌｏｍｉｎ加熱して０．０９
μｌ厚のＴ　ｉＯ２ゲル被膜を形成させる。この操作を
５回繰返すことにより、　０．４５μｍ厚のＴ　ｉＯ２
ゲル被膜を形成した。更に５００℃で１０〜１２０分加
熱した後、ＮＨ３ガス雰囲気にて１０５０°Ｃで１　ｈ
ｒ、保持して、　０．４５μｍ厚のＴｉＮ被膜ダイヤモ
ンド砥粒を得た。

実施例２ Ｃ−ＢＮ砥材＃８０／　１００を用い、ＮＨ３ガス雰囲
気での加熱処理温度を１０００°Ｃとする以外、実施例
１と同様にしてＴｉＮ被膜Ｃ−ＢＮ砥粒を得た。

実施例３ アルミナ砥＄４’＃２００を用い、ＮＨ３ガス雰囲気で
の加熱処理温度を１１００℃とする以外、実施例１と同
様にしてＴｉＮ被膜アルミナ砥粒を得た。

実施例４ アルミニウムイソプロポキシドＡＪ　［０ＣＨ（ＣＨ）
　　１０．１ｍｏｌと無水Ｃ２Ｈ５０ＨＯ，５ｇｍ２ とを室温で撹拌しながら混合する。この混合液に、　Ｃ
ＨＯＨ０，４ｇｍ、　Ｈ２Ｏ０，１−及び５ ＨＣ４０，００８ｍ１のアルコール性水溶液をビユレッ
トで滴下して、加水分解する。こうしてＡ℃２０　ゾル
を調整した。

次に、このＡ（２０３ゾルを用いてダイヤモンド砥材を
３回浸漬・加熱処理することにより０．２４μｌ厚のＡ
（０ゲル被膜を形成し、又ＮＨ３ガ３ ス雰囲気にて１２００℃で５　ｈｒ、保持する以外、実
施例１と同様にしてＡｊ２Ｎ被膜ダイヤモンド砥粒を得
た。

実施例５ ジルコニウムｔｅｒｔ−ブトキシドＺｒ　　［ＯＣ（Ｃ
Ｈ）］　　　０．Ｉｎｄと無水Ｃ２Ｈ５０ＨＯ，５−と
３　　３　　３ を室温で撹拌しながら混合する。この混合液に。

ＣＨＯＨＯ，４ｍｌ、　Ｈ２００−１ｍｏｆ！及びＨＣ
１５ ｏ、ｏｏｇｍｌのアルコール性水溶液を滴下して、加水
分解する。こうしてＺ　ｒ　Ｏ２ゾルを調整した。

次に、このＺ　ｒ　Ｏ２ゾルを用いてダイヤモンド砥材
を５回浸漬・加熱処理することにより０．４０μｌ厚の
ＺｒＯゲル被膜を形成し、又ＮＨ３ガス雰囲気にて１２
００°Ｃで５ｈｒ、保持する以外、実施例１と同様にし
てＺｒＮ被膜ダイヤモンド砥粒を得た。

実施例６ イソ　トリウムエトキシドＹ　（ＯＣ２Ｈ５）３０．１
−と無水Ｃ２Ｈ５０Ｈ０，５ｍＰとを室温で撹拌しなが
ら混合する。この混合液に、　　Ｃ２Ｈ５０ＨＯ，４Ｉ
［ｌｆ！、　Ｈ２Ｏ０，Ｌｍｌ及びＨＣｊｑＯ，００８
−のアルコール性水溶液を滴下して、加水分解する。こ
うしてＹ２Ｏ３ゾルを調整した。

次に、このＹ２Ｏ３ゾルを用いてダイヤモンド砥材を６
回浸漬・加熱処理することにより０．４５μｍ厚のＺｒ
Ｏゲル被膜を形成し、又ＮＨ３ガス雰囲気にて１２５０
℃で５　ｈｒ、保持する以外、実施例１と同様にしてＹ
Ｎ被膜ダイヤモンド砥粒を得た。

実施例７ 珪素エトキシドＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４２５ｇ。

ＣＨ０Ｈ３７，Ｇｇ、　Ｈ２Ｏ２３，５ｇ及びＨＣ（５ ０，３ｇ混合して、　　Ｓ　ｉ　０２ゾルを調整した。

次に、このＳ　ｉＯ２ゾルを用いてダイヤモンド砥材を
５回浸漬・加熱処理することにより０．４５μｍ厚のＳ
　ｉＯ２ゲル被膜を形成し、又カーボン粉末（平均粒径
０．１μｍ）と混合して窒素雰囲気にて１２５０℃で５
ｂｒ、保持する以外、実施例１と同様にして８１３Ｎ４
被膜ダイヤモンド砥粒を得た。

実施例８ 実施例７と同様のＳ　ｉＯ２ゾルを用いて、アルミナ砥
粒＃２００を６回浸漬・加熱処理することにより０．５
８μｍ厚のＳ　Ｉ　Ｏ２ゲル被膜を形成し、又カーボン
粉末（平均粒径０，１μｍ）と混合して窒素雰囲気にて
１２５０℃で５　ｈｒ、保持する以外、実施例１と同様
にして５１３Ｎ４披膜アルミナ砥粒を得た。

実施例９ 実施例７と同様の８１０２ゾルを用いて、アルミナ砥材
＃３２５を３６０回浸漬・加熱処理することにより３５
μｍ厚のＳ　ｉＯ２ゲル被膜を形成し、又カーボン粉末
（平均粒径０．１μｍ）と混合して窒素雰囲気にて１５
５０℃で２ｈｒ保持する以外、実施例１と同様にして５
ｉａＮ４被膜アルミナ砥粒を得た。

比較例 実施例１と同様のダイヤモンド砥料にＣＶＤ法によって
０．４５μｍ厚のＴｉＮ被膜を形成しく比較例１）、又
同じ砥材にメツキによって０．４５μｍ厚のＮｉ被膜を
形成した（比較例２） 〔比較試験〕 こうした実施例１〜９及び比較例１２によって得られた
被覆砥粒を１４個の超硬合金製硬質ボール（直径４．６
＋ｎｍ）とともに強化硬質ガラスビン（直径１６．５ｍ
ｍ　Ｘ　３０　Ａ　）の中に装入して、そのガラスビン
を１．５Ｏｒ、ｐ、ｍ、の速度で１５分間回転さぜるこ
とにより、被膜密着性を調べた。その密着性は。

剥離の程度、即ち によって評価した。この試験結果も併せて、製造条件及
び被膜特性をまとめて下記第１表に示す。

Ｃ以下余白） １ 第　　１ 表 ＊１　（比較例１）：ＣＶＤ法によって被膜形成＊２（
比較例２）：メッキによって被膜形成２ 上記表から明らかなように、実施例１〜９によって得ら
れた被覆砥粒は剥離の割合は小さく（３５ｗｔ％以下）
被膜密着性に優れていた。これに対して、比較例１．２
によって得られた被覆砥粒はいずれも試験後において全
面剥離（１００ｗｔ％剥離）を生じた。

又、実施例９の結果から、被膜を厚く形成した場合、剥
離の割合を極めて低く抑えることができることも確認で
きた。

更に２本実施例に係る被覆ダイヤモンド砥粒を用いて製
造したメタルボンドダイヤモンド砥石は、被膜を有しな
い従来のダイヤモンド砥粒を用いて製造したメタルボン
ドダイヤモンド砥粒と比較して約１．５倍の研削比の向
上、使用寿命の延長を可能にすることが確認された。

実施例Ｂ 平均粒径ｏ、ｅμｍのＳｉ　　Ｎ　　を用い、ＮＨ３ガ
４ ス雰囲気での加熱処理温度を１２００℃とする以外。

実施例１と同様にしてＴｉＮ被覆Ｓｉ３Ｎ４粉末を得た
。

この粉末を用いて焼結したところ、ＴｉＮ１覆を有しな
い粉末に比して、焼成性を高めることかできた。即ち、
　１５００°Ｃ２圧力１５０ｋｇ／ｃ＋＃で焼結させた
ところ、実施例粉末は対理論密度９７％になるのに対し
、比較例粉末では対理論密度９５％にすぎなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、砥粒への被膜の被着力が高められ、又
被膜自体が耐熱性及び靭性に優れている。従って、砥石
等として利用した場合、被膜剥離による目詰り発生を抑
制でき、研削性能を高め（研削比１．５以上）、耐久性
を向上できる。

又２本発明による粉末はその焼結性を高めることができ
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属酸化物ゾルに砥粒を浸漬した後、該浸漬処理
   された砥粒を窒化雰囲気で熱処理して、砥粒表面に金属
   窒化物被膜を形成することを特徴とする被覆砥粒の製造
   方法。
2. （２）金属酸化物ゾルがＴｉＯ＿２ゾル、Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３ゾル、ＺｒＯ＿２ゾル、Ｙ＿２Ｏ＿３ゾル及びＳｉＯ
   ＿２ゾルの少なくとも一種である請求項１記載の製造方
   法。
3. （３）金属酸化物ゾルが、金属アルコキシドの加水分解
   、脱水縮合によって生じる請求項１又は２記載の製造方
   法。
4. （４）窒化雰囲気がＮＨ＿３又はＮ＿２雰囲気である請
   求項１記載の製造方法。
5. （５）３００〜８００℃で予備熱処理する請求項１記載
   の製造方法。
6. （６）金属酸化物ゾルに粉末を浸漬した後、該浸漬処理
   された粉末を窒化雰囲気で熱処理して、粉末表面に金属
   窒化物被膜を形成することを特徴とする被覆粉末の製造
   方法。