JPH06116549A - 磁気研摩用砥粒およびその製造方法 - Google Patents
磁気研摩用砥粒およびその製造方法Info
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- JPH06116549A JPH06116549A JP27165792A JP27165792A JPH06116549A JP H06116549 A JPH06116549 A JP H06116549A JP 27165792 A JP27165792 A JP 27165792A JP 27165792 A JP27165792 A JP 27165792A JP H06116549 A JPH06116549 A JP H06116549A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【構成】 強磁性金属のマトリクス中に研摩材粒子を、
研摩材/マトリクス金属=5〜40/95〜60(体積
比)で分散させた磁気研摩砥粒。強磁性金属としてFe
を用い、これにAl,SiおよびBからえらんだ脆化剤
を加えることにより、研摩材粒子の分散体を粉砕しやす
くする。 【効果】 回転磁性に対する付着力が強い磁気研摩用砥
粒が得られ、研摩量を増大することができる。分散体の
粉砕が容易になる結果、砥粒製造の生産性が高まり、コ
ストが低下する。
研摩材/マトリクス金属=5〜40/95〜60(体積
比)で分散させた磁気研摩砥粒。強磁性金属としてFe
を用い、これにAl,SiおよびBからえらんだ脆化剤
を加えることにより、研摩材粒子の分散体を粉砕しやす
くする。 【効果】 回転磁性に対する付着力が強い磁気研摩用砥
粒が得られ、研摩量を増大することができる。分散体の
粉砕が容易になる結果、砥粒製造の生産性が高まり、コ
ストが低下する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気研摩用砥粒とその
製造方法の改良に関する。
製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】種々の研摩材の粒子を強磁性物質の粉末
と混合し焼結して得た砥粒を使用し、磁場に置いて研摩
圧力を発生させ、金属部品などの表面を研摩する技術
が、「磁気研摩法」として知られている。
と混合し焼結して得た砥粒を使用し、磁場に置いて研摩
圧力を発生させ、金属部品などの表面を研摩する技術
が、「磁気研摩法」として知られている。
【0003】最近、この方法が金型表面の仕上げなどの
自動化、簡易化の手段として有用であるとされ、注目を
集めている。
自動化、簡易化の手段として有用であるとされ、注目を
集めている。
【0004】通常、研摩用砥粒のサイズと仕上面粗さと
は密接な関係があるが、磁気研摩法によるときは、数百
μmの比較的粗い砥粒を使用してもμm以下のオーダー
の仕上面粗さが得られる。 これは、研摩時に磁力で結
合された砥粒群が全体として柔軟な加工挙動をすること
と、硬い研摩材成分の粒子が応力下で受けた加工歪を、
強磁性物質であるマトリクス金属が分担し緩和すること
のあらわれと解釈されている。
は密接な関係があるが、磁気研摩法によるときは、数百
μmの比較的粗い砥粒を使用してもμm以下のオーダー
の仕上面粗さが得られる。 これは、研摩時に磁力で結
合された砥粒群が全体として柔軟な加工挙動をすること
と、硬い研摩材成分の粒子が応力下で受けた加工歪を、
強磁性物質であるマトリクス金属が分担し緩和すること
のあらわれと解釈されている。
【0005】磁気研摩における加工能率は、装置のファ
クターすなわち磁極の強さや回転周速度、被加工部品の
送り速度、加工間隙などの諸条件のほか、砥粒が群を形
成したときの粘弾性的な挙動などにも左右される。 従
って、個々の砥粒の性状は、磁気研摩の能率や仕上りを
決定する重要な要素である。 砥粒の性状はまた、その
使用寿命をも決定する。
クターすなわち磁極の強さや回転周速度、被加工部品の
送り速度、加工間隙などの諸条件のほか、砥粒が群を形
成したときの粘弾性的な挙動などにも左右される。 従
って、個々の砥粒の性状は、磁気研摩の能率や仕上りを
決定する重要な要素である。 砥粒の性状はまた、その
使用寿命をも決定する。
【0006】ところが従来の磁気研摩用砥粒は、研摩材
の種類が限られるうえに、研摩特性も十分満足できるも
のではなく、使用寿命も長くなかった。 これは、研摩
材粒子を金属粉末の焼結により結合しているという構成
に起因するものであって、セラミックスである研摩材粒
子とマトリクス金属との密着性が低いことや、比重差の
ため砥粒中に研摩材粒子が均一に分散してないことなど
が、従来の砥粒に限界を与えていた。
の種類が限られるうえに、研摩特性も十分満足できるも
のではなく、使用寿命も長くなかった。 これは、研摩
材粒子を金属粉末の焼結により結合しているという構成
に起因するものであって、セラミックスである研摩材粒
子とマトリクス金属との密着性が低いことや、比重差の
ため砥粒中に研摩材粒子が均一に分散してないことなど
が、従来の砥粒に限界を与えていた。
【0007】この点を改善する試みとして、ホットプレ
スによる圧密化や、焼結−粉砕後の球状化処理などが行
なわれているが、こうした工程は製造コストを高くする
ので好ましくない。
スによる圧密化や、焼結−粉砕後の球状化処理などが行
なわれているが、こうした工程は製造コストを高くする
ので好ましくない。
【0008】発明者らのひとりは、他の研究者らととも
に、従来の磁気研摩砥粒の限界を打破して、研摩材粒子
とマトリクス金属とがよく密着し研摩特性がすぐれてい
るとともに寿命の長い砥粒を提供することを意図して研
究し、さきに、研摩材の粒子を、強磁性物質を含有する
金属の溶融体からなるマトリクスで結合した構造の磁気
研摩用砥粒を発明し、すでに開示した(特開平2−22
4967)。
に、従来の磁気研摩砥粒の限界を打破して、研摩材粒子
とマトリクス金属とがよく密着し研摩特性がすぐれてい
るとともに寿命の長い砥粒を提供することを意図して研
究し、さきに、研摩材の粒子を、強磁性物質を含有する
金属の溶融体からなるマトリクスで結合した構造の磁気
研摩用砥粒を発明し、すでに開示した(特開平2−22
4967)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強磁
性金属と研摩材粒子とが一体となった構造の磁気研摩用
砥粒において、さらに性能を高めたものを提供すること
にある。
性金属と研摩材粒子とが一体となった構造の磁気研摩用
砥粒において、さらに性能を高めたものを提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気研摩用砥粒
は、研摩材の粒子を強磁性金属を含有する金属のマトリ
クス中に分散させた構造を有し、砥粒中の研摩材とマト
リクス金属との割合が、体積%にして平均5〜40:9
5〜60の範囲にある磁気研摩用砥粒である。
は、研摩材の粒子を強磁性金属を含有する金属のマトリ
クス中に分散させた構造を有し、砥粒中の研摩材とマト
リクス金属との割合が、体積%にして平均5〜40:9
5〜60の範囲にある磁気研摩用砥粒である。
【0011】研摩材としては、種々の酸化物、炭化物、
窒化物、ホウ化物またはケイ化物の粒子が好適であり、
それらの具体例を挙げれば、Al2O3,ZrO2,Ti
C,ZrC,VC,NbC,WC,TaC,Si3N4,
TiB2およびTaSi2であって、これらの1種または
2種以上を混合使用してもよい。
窒化物、ホウ化物またはケイ化物の粒子が好適であり、
それらの具体例を挙げれば、Al2O3,ZrO2,Ti
C,ZrC,VC,NbC,WC,TaC,Si3N4,
TiB2およびTaSi2であって、これらの1種または
2種以上を混合使用してもよい。
【0012】マトリクスとする金属は、全体として強磁
性体としての挙動をするものでなければならない。 そ
れには、Fe,Co,Niのいずれかを用いるか、また
はこれらの成分を主体とする合金であって強磁性を示す
ものを用いればよい。 通常はFeを使用することが、
コストおよび磁気感応性の高さの点で有利である。研摩
材のほかに非磁性成分が若干含まれていても、砥粒の体
積中10%以上を占める量の強磁性物質が存在し、集合
体として磁気感応性を示すならば、磁気研摩用砥粒とし
て使用できる。
性体としての挙動をするものでなければならない。 そ
れには、Fe,Co,Niのいずれかを用いるか、また
はこれらの成分を主体とする合金であって強磁性を示す
ものを用いればよい。 通常はFeを使用することが、
コストおよび磁気感応性の高さの点で有利である。研摩
材のほかに非磁性成分が若干含まれていても、砥粒の体
積中10%以上を占める量の強磁性物質が存在し、集合
体として磁気感応性を示すならば、磁気研摩用砥粒とし
て使用できる。
【0013】後記する有利な製造方法に従って得た本発
明の磁気研摩用砥粒は、Al,SiおよびBの少なくと
も1種を25重量%以下の量を添加した、FeまたはF
e合金である。
明の磁気研摩用砥粒は、Al,SiおよびBの少なくと
も1種を25重量%以下の量を添加した、FeまたはF
e合金である。
【0014】上述のような磁気研摩用砥粒を得るための
本発明の製造方法の第一のものは、強磁性金属の粉末と
研摩材の粒子とを混合し、プラズマパウダー加熱により
上記金属を溶融して研摩材の粒子が金属マトリクス中に
分散した分散体を得、これを冷却固化して粉砕すること
からなる。
本発明の製造方法の第一のものは、強磁性金属の粉末と
研摩材の粒子とを混合し、プラズマパウダー加熱により
上記金属を溶融して研摩材の粒子が金属マトリクス中に
分散した分散体を得、これを冷却固化して粉砕すること
からなる。
【0015】実施がより容易な第二の製造方法は、強磁
性金属に対してAl,SiおよびBからえらんだ少なく
とも1種の脆化剤を25重量%以下添加したマトリクス
金属を溶融させ、その中に研摩材の粒子を分散させて分
散体を得、これを冷却固化して粉砕することからなる。
性金属に対してAl,SiおよびBからえらんだ少なく
とも1種の脆化剤を25重量%以下添加したマトリクス
金属を溶融させ、その中に研摩材の粒子を分散させて分
散体を得、これを冷却固化して粉砕することからなる。
【0016】後者の製造方法において、マトリクス金属
への研摩材粒子の分散は、マトリクス金属の粉末と研摩
材粒子とを混合してプレス成形し、圧粉成形体を誘導加
熱により溶解することによって実施するとよい。
への研摩材粒子の分散は、マトリクス金属の粉末と研摩
材粒子とを混合してプレス成形し、圧粉成形体を誘導加
熱により溶解することによって実施するとよい。
【0017】
【作用】前記したさきの発明においては、強磁性金属を
結合剤として研摩材粒子を結合した形態の砥粒を提案し
た。 そこでは、砥粒中の研摩材粒子が少いと研摩効果
が低く、多すぎると砥粒の回転磁心への付着力が低下す
ると考えたので、砥粒中の研摩材粒子と結合材金属との
割合として、体積%で40〜90:60〜10を提案し
た。
結合剤として研摩材粒子を結合した形態の砥粒を提案し
た。 そこでは、砥粒中の研摩材粒子が少いと研摩効果
が低く、多すぎると砥粒の回転磁心への付着力が低下す
ると考えたので、砥粒中の研摩材粒子と結合材金属との
割合として、体積%で40〜90:60〜10を提案し
た。
【0018】その後研究を続けたところ、意外なこと
に、砥粒中の研摩材粒子が上記の範囲より少い場合、す
なわち体積%で40%以下であっても良好な磁気研摩を
行なうことができ、むしろ好ましい結果が得られること
がわかった。
に、砥粒中の研摩材粒子が上記の範囲より少い場合、す
なわち体積%で40%以下であっても良好な磁気研摩を
行なうことができ、むしろ好ましい結果が得られること
がわかった。
【0019】これには、砥粒の回転磁心への付着が強く
研摩圧力を高くとれることがひとつの理由と考えられ
る。 いまひとつは、個々の砥粒を考えたときに、表面
に出ている研摩材粒子が相対的に少なくて、それらが摩
耗、破砕、あるいは脱落しても、表面の更新により内部
にあった研摩材粒子が表面に現われる形となることが考
えられる。
研摩圧力を高くとれることがひとつの理由と考えられ
る。 いまひとつは、個々の砥粒を考えたときに、表面
に出ている研摩材粒子が相対的に少なくて、それらが摩
耗、破砕、あるいは脱落しても、表面の更新により内部
にあった研摩材粒子が表面に現われる形となることが考
えられる。
【0020】このような理由で、本発明では体積%にし
て40%以下の研摩材粒子を用いるが、あまり少いと研
摩効果が落ちるので、5%以上の研摩材粒子の存在は必
要であり、10%以上存在することが好ましい。
て40%以下の研摩材粒子を用いるが、あまり少いと研
摩効果が落ちるので、5%以上の研摩材粒子の存在は必
要であり、10%以上存在することが好ましい。
【0021】研摩材粒子と金属からなる砥粒の製造に関
して、さきの特許出願の明細書において述べた、研摩材
粒子と金属粉末との混合物をキャリアガスの流れにのせ
てプラズマトーチに供給しプラズマアークで加熱して分
散体とする手法は、本発明に関しても、条件によっては
適用可能である。 しかし、さきの出願において触れた
ように、こうして得た砥粒ビードの粉砕には困難が伴
い、とくに研摩材粒子の含有量が低い場合は実際上不可
能に近い。
して、さきの特許出願の明細書において述べた、研摩材
粒子と金属粉末との混合物をキャリアガスの流れにのせ
てプラズマトーチに供給しプラズマアークで加熱して分
散体とする手法は、本発明に関しても、条件によっては
適用可能である。 しかし、さきの出願において触れた
ように、こうして得た砥粒ビードの粉砕には困難が伴
い、とくに研摩材粒子の含有量が低い場合は実際上不可
能に近い。
【0022】そこで本発明では、強磁性金属、代表的に
はFeに対して、Al,SiまたはBの少なくとも1種
を添加することによりマトリクス金属に脆性を与え、そ
の粉砕を容易にした。 これら脆化剤は2〜3重量%程
度の添加でも効果があるが、5〜15重量%添加するこ
とが望ましい。 一方、過大の添加はマトリクス金属
の、ひいては砥粒の飽和磁束密度を低下させ、結果とし
て砥粒の回転磁心への付着力を低下させるから、25重
量%以内の添加に止めるべきである。 回転磁心への付
着力が高ければ、より高い回転速度に砥粒が追従でき、
研摩量を増大することができる。
はFeに対して、Al,SiまたはBの少なくとも1種
を添加することによりマトリクス金属に脆性を与え、そ
の粉砕を容易にした。 これら脆化剤は2〜3重量%程
度の添加でも効果があるが、5〜15重量%添加するこ
とが望ましい。 一方、過大の添加はマトリクス金属
の、ひいては砥粒の飽和磁束密度を低下させ、結果とし
て砥粒の回転磁心への付着力を低下させるから、25重
量%以内の添加に止めるべきである。 回転磁心への付
着力が高ければ、より高い回転速度に砥粒が追従でき、
研摩量を増大することができる。
【0023】
〔実施例1〕研摩材粒子として、NbC,TiCまたは
WCの粉末を使用し、強磁性金属としてFe(純鉄)の
粉末を使用して、これに種々の割合のAl,Siまたは
Bの粉末を添加して、粉末混合物を常温でプレスした。
圧粉成形体を誘導炉で加熱して溶融させることによ
り、上記炭化物の砥粒がFe−(Al,Si,B)合金
中に分散した分散体とし、冷却固化したものを破砕−粉
砕して、212〜300μmの粒径範囲のものを集め
た。
WCの粉末を使用し、強磁性金属としてFe(純鉄)の
粉末を使用して、これに種々の割合のAl,Siまたは
Bの粉末を添加して、粉末混合物を常温でプレスした。
圧粉成形体を誘導炉で加熱して溶融させることによ
り、上記炭化物の砥粒がFe−(Al,Si,B)合金
中に分散した分散体とし、冷却固化したものを破砕−粉
砕して、212〜300μmの粒径範囲のものを集め
た。
【0024】上記の砥粒をフライス盤に磁極をとりつけ
て回転させた装置で使用して、つぎの条件で磁気研摩を
行なった。
て回転させた装置で使用して、つぎの条件で磁気研摩を
行なった。
【0025】回転磁極 :直径20mm、先端部曲率半径
10mm、回転数2000rpm 被研摩物 :S55C鋼 砥 粒 :2.5g 磁束密度T:1.0テスラ ギャップG:1.4mm 研摩時間 :15分間 各砥粒に関して得られた研摩量のデータを、研摩材の種
類、研摩材とマトリクス金属の割合(体積%)、Feに添
加した脆化剤の種類および添加量(重量%)とともに、
下の表1に示す。
10mm、回転数2000rpm 被研摩物 :S55C鋼 砥 粒 :2.5g 磁束密度T:1.0テスラ ギャップG:1.4mm 研摩時間 :15分間 各砥粒に関して得られた研摩量のデータを、研摩材の種
類、研摩材とマトリクス金属の割合(体積%)、Feに添
加した脆化剤の種類および添加量(重量%)とともに、
下の表1に示す。
【0026】 表 1 No. 研摩材 研摩材/マトリクス 脆化材(%) 研摩量(mg) 実施例 1 NbC 7/93 Si 10 45 2 NbC 15/85 B 5 80 3 NbC 15/85 Al 16 75 4 NbC 15/85 Al 10+Si 5 75 5 NbC 35/65 B 5 50 6 TiC 20/80 Al 10 70 7 WC 15/85 B 5 65 参考例 1 NbC 65/35 Al 16 25 2 NbC 2/98 Al 16 30 3 NbC 15/85 Si 30 35 参考例1および2は、研摩材/マトリクスの割合が本発
明の範囲外のものであり、3はFeに対する脆化剤Si
を過大に添加した例である。 なお、比較のため、研摩
材NbC粉末とFeとを15/80の体積比で混合した
分散体を溶製したが、脆化剤を添加しなかったため粉砕
が困難で、磁気研摩用砥粒が得られなかった。
明の範囲外のものであり、3はFeに対する脆化剤Si
を過大に添加した例である。 なお、比較のため、研摩
材NbC粉末とFeとを15/80の体積比で混合した
分散体を溶製したが、脆化剤を添加しなかったため粉砕
が困難で、磁気研摩用砥粒が得られなかった。
【0027】〔実施例2〕NbC/マトリクス金属=1
5/85で、マトリクス金属としてFeに10重量%の
Alを添加したものを用いた磁気研摩用砥粒を製造し
た。
5/85で、マトリクス金属としてFeに10重量%の
Alを添加したものを用いた磁気研摩用砥粒を製造し
た。
【0028】対照としてNbC/結合金属(Fe)=65
/35の砥粒を用い、実施例1において使用した装置お
よび被研摩材で、回転数を変化させて磁気研摩を行なっ
た。
/35の砥粒を用い、実施例1において使用した装置お
よび被研摩材で、回転数を変化させて磁気研摩を行なっ
た。
【0029】15分間の研摩量をプロットして、図1の
グラフを得た。 図中「×」は、磁極の回転速度の増大
により砥粒が飛散して、それ以上の研摩が不能になった
ことを示す。
グラフを得た。 図中「×」は、磁極の回転速度の増大
により砥粒が飛散して、それ以上の研摩が不能になった
ことを示す。
【0030】
【発明の効果】本発明により、研摩材粒子/強磁性金属
からなる磁気研摩用砥粒において、従来は研摩効果が低
いと考えられていた、研摩材の割合が金属に対して40
%(体積)以下の領域において、かえってすぐれた磁気
研摩が実現した。 この種の磁気研摩用砥粒は、使用に
より破砕することが少く寿命が長いという利点があり、
本発明はその利益を享受した上で、さらに研摩効果を高
めたものである。
からなる磁気研摩用砥粒において、従来は研摩効果が低
いと考えられていた、研摩材の割合が金属に対して40
%(体積)以下の領域において、かえってすぐれた磁気
研摩が実現した。 この種の磁気研摩用砥粒は、使用に
より破砕することが少く寿命が長いという利点があり、
本発明はその利益を享受した上で、さらに研摩効果を高
めたものである。
【0031】同時に、これまで製造とくに粉砕工程に困
難があった高い強磁性金属量をもつ砥粒が、本発明に従
う脆化剤の使用により容易になった。
難があった高い強磁性金属量をもつ砥粒が、本発明に従
う脆化剤の使用により容易になった。
【図1】 本発明の実施例において、磁極の回転数と研
摩量との関係を示したグラフ。
摩量との関係を示したグラフ。
Claims (6)
- 【請求項1】 研摩材の粒子を強磁性金属を含有する金
属の溶融体からなるマトリクス中に分散させた構造を有
し、砥粒中の研摩材とマトリクス金属との割合が、体積
%にして平均5〜40:95〜60の範囲にある磁気研
摩用砥粒。 - 【請求項2】 研摩材として、Al2O3,ZrO2,Ti
C,ZrC,VC,NbC,WC,TaC,Si3N4,
TiB2またはTaSi2の1種または2種以上を使用し
た請求項1の磁気研摩用砥粒。 - 【請求項3】 マトリクス金属が、Al,SiおよびB
の少なくとも1種25重量%以下を添加したFeまたは
Fe合金である請求項1の磁気研摩用砥粒。 - 【請求項4】 強磁性金属の粉末と研摩材の粒子とを混
合し、プラズマパウダー加熱により上記金属を溶融して
研摩材の粒子が金属マトリクス中に分散した分散体を
得、これを冷却固化して粉砕することからなる磁気研摩
用砥粒の製造方法。 - 【請求項5】 強磁性金属に対してAl,SiおよびB
からえらんだ少なくとも1種の脆化剤を25重量%以下
添加したマトリクス金属を溶融させ、その中に研摩材の
粒子を分散させて分散体を得、これを冷却固化して粉砕
することからなる磁気研摩用砥粒の製造方法。 - 【請求項6】 マトリクス金属への研摩材粒子の分散
を、マトリクス金属の粉末と研摩材粒子とを混合してプ
レス成形し、圧粉成形体を誘導加熱により溶解すること
によって実施する請求項5の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27165792A JPH06116549A (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 磁気研摩用砥粒およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27165792A JPH06116549A (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 磁気研摩用砥粒およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06116549A true JPH06116549A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17503088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27165792A Pending JPH06116549A (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 磁気研摩用砥粒およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06116549A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008222979A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Utsunomiya Univ | 研磨用複合粒子の製造方法 |
| CN113512403A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-10-19 | 山东理工大学 | 等离子熔融金属微液滴与硬质磨料粉末结合快凝磁性磨料制备方法 |
-
1992
- 1992-10-09 JP JP27165792A patent/JPH06116549A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008222979A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Utsunomiya Univ | 研磨用複合粒子の製造方法 |
| CN113512403A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-10-19 | 山东理工大学 | 等离子熔融金属微液滴与硬质磨料粉末结合快凝磁性磨料制备方法 |
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