JPH06320428A

JPH06320428A - メタルボンド砥石の製造方法

Info

Publication number: JPH06320428A
Application number: JP13388593A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takahashi; 務高橋; Jun Ishibashi; 純石橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】砥粒層に凹凸や厚み不均一が生じず、溶射熱
による砥粒の劣化が防止でき、しかも高い生産効率を以
てメタルボンド砥石が製造できる製造方法を提供する。【構成】砥粒１０の外周に金属被覆層１１，１２，１
３を形成して砥粒１０の平均粒径の１．２〜４倍の平均
直径を有する金属被覆砥粒１４を得た後、これら金属被
覆砥粒１４を加熱し金属被覆層１１，１２，１３の少な
くとも一部を溶融させた状態で砥石基体２３の砥粒層形
成面に溶射し、砥粒層２４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶射法を用いたメタル
ボンド砥石の製造方法に関し、特に、溶射材料として外
周に金属被覆層を形成した金属被覆砥粒を用いる方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なメタルボンド砥石は、通常、粉
末状の金属結合材に砥粒を均一に混合し、この混合粉末
を台金とともに型込めした後、これらを圧粉成形および
焼結して製造されているが、この製造方法では、圧粉成
形および焼結工程に手間と時間がかかり、生産性には自
ずと限界がある。

【０００３】そこでメタルボンド砥石の生産性を改善す
る試みとして、特開昭５４−１４０９０号公報には、金
属または金属間化合物の粉末と超砥粒とを混合し、溶射
ガンで高温に加熱したうえ台金の外周面に溶射し、メタ
ルボンド砥粒層を形成する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のメタルボンド砥石の製造方法では、異種の粒子を混
合しただけで溶射するため、たとえ混合性を高めるため
に砥粒と結合材粉末の粒径を揃えたとしても、融点や比
重の違いから材料を均一に溶射することは困難で、砥粒
層内での砥粒や結合材成分の分布の不均一が避けられ
ず、砥粒保持力のバラツキ、耐摩耗性バラツキ等を生じ
るだけでなく、砥粒層に凹凸や厚み不均一が生じること
が避けられない。また、溶射温度は焼結温度よりも高い
ため、砥粒としてダイヤモンドを使用した場合には、砥
粒表面が炭化あるいは劣化するおそれもある。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、砥粒層内の均質性を向上し、砥粒層に凹凸や
厚さ不均一が生じることを防ぎ、溶射熱による砥粒の劣
化が防止でき、しかも高い生産効率を以て、多孔質でか
つ砥粒保持力に優れるメタルボンド砥石が簡単に製造で
きるメタルボンド砥石の製造方法を提供することを課題
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以下、本発明に係るメタ
ルボンド砥石の製造方法を具体的に説明する。本発明の
製造方法は、砥粒の外周に金属被覆層を形成して前記砥
粒の平均粒径の１．２〜４倍の平均粒径を有する金属被
覆砥粒を得た後、これら金属被覆砥粒を加熱して金属被
覆層の少なくとも一部が溶融状態で砥石基体の砥粒層形
成面に溶射し、砥粒層を形成することを主たる特徴とし
ている。

【０００７】この製造方法に使用する砥粒は、ダイヤモ
ンドやＣＢＮ等の超砥粒、あるいはＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃等
の一般砥粒のいずれでもよい。砥粒の形状は、後述する
加圧攪拌中の砥粒の転がり性を向上し、圧着被覆層の均
一形成を容易にするために、球状に近い方が好ましい。
しかし、極端な鱗片状でない限り、不定形の砥粒を用い
ても圧着被覆層は十分形成可能である。

【０００８】砥粒の平均粒径は使用目的によっても異な
るが、製造上の理由から１０〜５００μｍ程度、特に２
０〜１００μｍが好ましい。１０μｍ未満では圧着被覆
層を形成する際に中心核となりにくく、５００μｍより
大では摩擦圧接作用による被覆が困難になる。

【０００９】最終的に得られた溶射による砥粒層が充分
な強度と寿命、切れ味を示すためには、金属被覆砥粒の
平均粒径が砥粒の平均粒径の１．２〜４倍となるよう
に、金属被覆層の厚さを設定することが好ましい。ま
た、砥粒がダイヤモンドである場合、溶射によるダイヤ
砥粒の熱損傷を抑制するために、金属被覆層の厚さは最
低でも５μｍ以上必要である。

【００１０】砥粒の外周に金属被覆層を形成する方法と
しては、従来使用されているいかなる金属被覆方法を用
いてもよい。しかし、本発明では必要な金属被覆層の厚
さが大きいから、生産効率を上げるためには、（ａ）無
電解めっき工程、（ｂ）電解めっき工程、および（ｃ）
圧着被覆工程の３工程からなる方法が好適であり、中で
も特に（ｃ）工程の比重を高めるのが好ましい。ただ
し、（ａ）工程のみでも金属被覆層は形成できるし、
（ａ）工程＋（ｂ）工程、または（ａ）工程＋（ｃ）工
程の組み合せでも可能である。さらには、（ａ）工程の
後に（ｂ）工程と（ｃ）工程を適宜複数回繰り返しても
よい。以下、これらの工程（ａ）〜（ｃ）を順に説明す
る。

【００１１】（ａ）無電解めっき工程砥粒の表面に無電解めっき法を用いてＮｉ，Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ｃｏから選択される１種または２種以上の金属から
なる無電解めっき層を形成する。この無電解めっき層
は、次に電気めっき層を形成する場合には砥粒表面に導
電性を付与するためのもので、無電解めっき層上に直
接、圧着被覆層を形成する場合は圧着被覆性を向上させ
るためのものである。無電解めっき層として、熱伝導率
の高い銅やＡｇ等の金属を砥粒表面に無電解めっきした
場合には、砥粒に発生する研削熱を放散させる役割も果
たす。無電解めっき法としては、従来行われている如何
なる方法であってもよい。無電解めっき法のみで金属被
覆層を完成させても良いが、無電解めっきでは金属被覆
層の形成速度が遅く、生産性に劣るため、他の２行程
（ｂ）、（ｃ）の少なくとも一方と組合せるのが良い。

【００１２】無電解めっき層の厚さは、砥粒の平均粒径
にもよるが０．１〜５０μｍ、特に１〜１０μｍ程度が
望ましい。０．１μｍより薄いとめっき層の接合強度が
不足して剥離するおそれがある。他方、５０μｍより厚
くすると無電解めっきに要する時間が増すのみで生産性
が低下する。

【００１３】（ｂ）電解めっき工程無電解めっきした砥粒の外周に、電解めっき法を用いて
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｐｂ，Ｚ
ｎから選択される１種または２種以上の金属からなる電
解めっき層を形成し、所定の粒径にする。（ｃ）工程の
前処理として電解めっきを行う場合、電解めっき層の厚
さは５〜２０μｍ程度が好適である。

【００１４】電気めっきを採るのは、無電解めっきより
もコストが安いうえ析出速度が大きく、また、後述する
遠心めっき法により電解めっきを行うと、全てのめっき
砥粒の粒径を均一化する作用（等粒化作用）が得られる
ためである。めっき砥粒を等粒化すれば、溶射工程後の
砥粒層の均質性を向上することが可能である。

【００１５】遠心めっき法としては、例えば次のような
方法が可能である。まず、内面が導電性を有する回転容
器内に、電解めっき液および無電解めっきされた砥粒を
入れ、回転容器の中心に沿って陽極を配置する。次い
で、回転容器内面を電源陰極に接続する一方、前記陽極
を電源陽極に接続して通電しつつ、回転容器を一定時間
毎に逆回転させながら定速回転させる。すると、定速回
転中に砥粒が遠心力で容器内面に単層もしくは多層状に
付着して容器内面と導通し、最内周に位置する砥粒の陽
極との対向面に電解めっき層が形成される。

【００１６】次に回転容器が逆回転すると、全ての砥粒
が一旦容器内面から離脱し、再度、遠心力により砥粒が
容器内面に積層付着する。この過程において、電解めっ
き層が形成された砥粒は重量が相対的に大きいため、遠
心力がより強く作用して他の砥粒よりも先に容器内面に
付着し、他の砥粒はその上に続いて積層する。

【００１７】この配列作用により、電解めっき層が未だ
形成されていない、あるいは形成割合の少ない砥粒が常
に内周側に配置され、これらに電解めっき層が優先的に
形成されるため、前記の付着，電着，離脱のサイクルを
繰り返すことにより、全ての砥粒に均一に電解めっき層
が形成される。砥粒の粒径そのものにばらつきがある場
合にも、前記配列作用により粒径の小さい砥粒が内周側
に配置され、電解めっき層が形成される率が大きくなる
ので、最終的に得られる電解めっき砥粒の外径が均一化
できる。

【００１８】（ｃ）圧着被覆工程無電解めっきおよび電解めっきした砥粒を、これらめっ
き砥粒より平均粒径が小さいＡｇ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，
Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｚｎから
選択される１種または２種以上の金属からなる金属粉末
と混合し、図１に示すような装置を用いて加圧転動運動
を加え、機械的な摩擦圧接作用により前記電解めっき層
上に金属粉末を圧着させて圧着被覆層を形成する。

【００１９】図１に示す加圧転動装置の構成を説明する
と、図中符号１は軸線水平に設置された円筒状のドラム
であり、軸線を中心として回転される。ドラム１の内部
には、軸線に沿って固定シャフト２が配置され、このシ
ャフト２には下向きに加圧アーム３、およびその回転方
向後方側の斜め下方に延びる掻き取りアーム４がそれぞ
れ固定されている。ドラム１内にめっき砥粒と金属粉末
を添加した後、蓋（図示略）で塞ぐことにより、ドラム
１内はほぼ密閉される。

【００２０】加圧アーム３の下端には、ドラム１の内面
と平行な円弧状をなす加圧板５が固定され、この加圧板
５とドラム１内面との間には、一定の間隙が形成されて
いる。一方、掻き取りアーム４の下端は刃先状に形成さ
れ、ドラム１内面に付着した粉末を掻き落とす構成とな
っている。

【００２１】圧着被覆を行なうには、まず、めっき砥粒
と金属粉末とを所定の割合でドラム１に入れる。使用す
る金属粉末の平均粒径は０．１〜５０μｍとされ、かつ
めっき砥粒の平均粒径の１〜２５％程度であることが望
ましい。０．１μｍ未満あるいは１％未満では金属粉末
の粒子数が多く、被覆と同時に金属粉末同士の凝集が起
こり、圧着被覆層の形成が困難である。逆に、５０μｍ
より大あるいは２５％より大では、めっき砥粒が中心核
になりにくく、金属粉末粒子同士の圧着凝集が起こり好
ましくない。

【００２２】金属粉末の材質は、電解めっき層を構成す
る金属よりも柔軟かつ低融点の材質であることが好まし
い。柔軟な材質の方がこれら金属粉末粒子がめっき砥粒
に固着しやすく、圧着被覆層の形成が容易に行なえる。
また、低融点の材質の方が溶射時の温度を低く設定で
き、砥粒の酸化や炭化を防止することができる。圧着被
覆層の具体的な金属種としては、Ａｇ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｒ，Ｐｂ，Ｚｎ
から選択される１種または２種以上の金属の混合物が好
適である。

【００２３】金属粉末にＰ，カーボン等の還元性粉末を
添加したうえ、圧着被覆層を形成することも可能であ
る。この場合は、溶射した際に金属層に対し還元作用が
働くため、溶射性すなわち結合健全性の向上が図れる。

【００２４】めっき砥粒と金属粉末との混合比は、形成
すべき圧着被覆層の厚さに応じて決定されるが、効率良
く圧着被覆層を形成するには、粉末の体積比で、以下の
範囲に設定することが望ましい。めっき砥粒量: 金属粉末量＝１０：１〜１：２０１回の圧接被覆では被覆厚さが足りない場合には、途中
で金属粉末を追加して圧着被覆を続行すればよい。

【００２５】上記の混合粉末をドラム１に入れて蓋をし
た後、ドラム１を回転させると、混合粉末が加圧板５と
ドラム１の隙間で加圧され、混合粉末に転動運動が加わ
りつつ互いに擦り合わされる。このような粉末同士の衝
突および摩擦によって各粒子の界面に局所的な発熱およ
び衝撃力、延性力が生じ、金属めっき砥粒の表面に圧着
粒子が団子状に固着する。さらにこれら団子状粒子の表
面に、隣接する団子状粒子から力が繰返し加わることに
より、前記固着層が延びて偏平化し、さらに金属めっき
層に練り込まれて互いに結合される。

【００２６】ドラム１の内面に付着した粉末は掻き取り
アーム４で剥がされ、未付着の金属粉末は再び加圧アー
ム３でめっき砥粒の表面に団子状に固着される。この作
業を一定時間繰り返すことにより、金属粉末はめっき砥
粒の表面に順次圧着被覆され、最終的には均一な被覆厚
さを有する圧着被覆層となる。

【００２７】図２は、上記各工程を経て得られた金属被
覆砥粒１４の一例を示す断面拡大図であり、符号１０は
砥粒、１１は無電解めっき層、１２は電解めっき層、１
３は圧着被覆層を示している。

【００２８】金属被覆砥粒１４の平均粒径は２０〜２０
０μｍ、特に５０〜６０μｍが溶射に適する。２０μｍ
未満では熱容量が小さいため、溶射時に金属被覆砥粒の
内部まで熱が及び、例えばダイヤ砥粒の場合には砥粒の
熱劣化を生じるおそれがある。一方、金属被覆砥粒１４
の平均粒径が２００μｍより大では、個々の金属被覆砥
粒１４の熱容量が大きく、金属被覆砥粒１４が砥石基体
の砥粒層形成面に溶着しない、あるいはキャリアガスに
よる金属被覆砥粒１４の高温搬送が難しくなり、基体と
の密着性が得られないという問題を生じる。金属被覆層
（１１，１２，１３）の合計厚さは、溶射による砥粒１
０の熱損傷を防ぐために、５μｍ以上より好ましくは１
０μｍ以上とされる。

【００２９】次に、金属被覆砥粒１４を、図３に示すよ
うな溶射装置を使用して、砥石基体２３の砥粒層形成面
に溶射する。図中符号２０は溶射ノズル、２１は溶射ノ
ズル２０内に配置された陽極であり、溶射ノズル２０に
は基端部からＡｒガスが供給される。Ａｒガスは陽極２
１と溶射ノズル２０との間でプラズマ化され、ノズル孔
２０Ａから砥石基体２３に向け噴射される。

【００３０】同時に、金属被覆砥粒１４は砥粒導入路２
２を通じてプラズマの進路内に供給され、金属被覆層１
１，１２，１３の外周部が溶融した状態で砥粒層形成面
に溶射され、砥粒層２４が形成される。なお、溶射方法
および条件は、目的とする砥石の種類やメタルボンドの
組成により随時変更される。

【００３１】溶射に先立ち、砥石基体２３の砥粒層形成
面を、Ｒｍａｘが前記砥粒１０の平均粒径の０．０５〜
２倍である粗面としておくことが望ましい。このように
すると、金属被覆砥粒１４の付着率を高めることが可能
である。砥粒層形成面のＲｍａｘが平均粒径の０．２倍
未満であると付着率を高める効果が弱く、２倍より大で
あると得られた砥粒層表面の粗度が大きくなって好まし
くない。また、砥粒層形成面に予め凹凸加工し、その凹
凸の高さの差が前記砥粒１０の平均粒径の０．２〜２倍
であるように、かつその凹凸の周期が前記砥粒１０の１
〜１０倍であるようにしておくと、砥粒層の径方向内の
砥粒分布の層構造性がなくなり、切れ刃の連続性が向上
し、安定した切れ味が得られる。

【００３２】本発明の方法では、溶射ノズル２０と砥石
基体２３の砥粒層形成面との距離を調整することによ
り、気孔率の高い砥石から気孔の殆ど無い砥石まで容易
に製作可能である。そこで溶射の際には、溶射ノズル２
０と砥石基体２３の砥粒層形成面との距離を、砥粒層２
４の気孔率が５〜３０ｖｏｌ％になる値に設定すること
が好ましい。気孔率がこの範囲内であると、切粉排出性
や自生発刃作用の良好なメタルボンド砥石が得られる。
一方、気孔率が５ｖｏｌ％以下では気孔形成の効果が小
さく、３０ｖｏｌ％以上では砥粒層の強度不足が生じ
る。なお、砥粒層形成後に砥石を熱処理し、砥粒層と砥
石基体の密着性を向上させることも可能である。

【００３３】上記のようなメタルボンド砥石の製造方法
によれば、以下のような優れた効果が得られる。

【００３４】結合材となる金属被覆層を予め砥粒の
外周に被覆したうえで、この金属被覆砥粒のみを溶射す
るので、形成された砥粒層の内部では個々の砥粒の周囲
に等量の結合材が配置される。したがって、砥粒同士の
間隔が砥粒層の全域に亙ってほぼ等しく、砥粒の分布密
度が均一になるから、従来の溶射による砥石製造方法に
比して、研削面の全域に亙って切れ味が一定になり、良
好な被削材面粗さが得られるとともに、研削むらや砥石
の異常振動が生じにくく、安定した研削性能が得られ
る。また、金属結合材による砥粒保持力が均一になるた
め、砥粒の無駄な脱落を防いで、砥石寿命の延長が図れ
る。しかも上記の各効果は、砥粒の集中度を高めた場合
に一層顕著になる。

【００３５】単一粒子による溶射であるため、溶射
むらが生じにくく、砥粒層に凹凸や厚み不均一が生じに
くく、得られる砥粒層の形状精度が高い。金属被覆層に遮られてプラズマ等の熱源が砥粒に直
接接しないので、溶射熱による砥粒の劣化や炭化が防止
できる。溶射法を用いるので、一般的なプレス成形等では対
応できないあらゆる形状の砥石基体に砥粒層を形成でき
る。しかも成形，焼結の工程を省くことができるから、
生産効率が向上できる。

【００３６】溶射ノズル２０と砥石基体２３の砥粒
層形成面との距離を調整することにより、任意の気孔率
を有する多孔質砥粒層が容易に形成でき、切り粉の排出
性、研削液の通水性、自生発刃作用等が向上できる。

【００３７】なお、本発明の製造方法では、樹脂を用い
て砥粒層の硬さを低減したり、砥粒層の気孔率を高める
ことも可能である。その第１の方法としては、金属被覆
砥粒１４の溶射ノズルとは別に設けた溶射ノズルによ
り、体積比が金属被覆砥粒１４の１〜５ｖｏｌ％となる
ように、金属被覆砥粒と同時に樹脂を砥粒層形成面に溶
射する。すると、樹脂が溶射と同時に発泡しながら金属
被覆砥粒１４の間にとりこまれるから、得られた砥石を
熱処理し、樹脂を揮発させることにより、砥粒層中に多
数の気孔を形成することができる。

【００３８】上記樹脂としては、フェノール，アクリル
等が例示できるが、これらに限定されることはなく、他
にも種々の樹脂が使用可能である。溶射する樹脂量が上
記範囲未満であると、気孔率を増大する効果が得られな
い。また、樹脂量が上記範囲より多いと、得られる砥粒
層の強度が著しく減少する。樹脂としてテフロンを使用
する場合、溶射後の熱処理を行わずにそのまま砥粒層に
残留させると、テフロンの潤滑効果により研削抵抗が低
減できる。

【００３９】なお、圧着被覆層を形成する際に、金属粉
末に各種フィラーを添加しておいてもよい。その場合に
は、成形後の砥石にフィラー種に応じた機能を付与する
ことが可能である。例えば、フィラーとしてカーボン粉
を金属粉末に混合し、圧着被覆層の一部または全てを形
成すれば、得られた砥石を研削に使用した際に、研削面
に徐々にカーボン粉が供給され、潤滑性や砥粒の自生発
刃作用を高めることができる。また、圧着被覆層の一部
または全てにＳｉＣやＡｌ₂Ｏ₃等の硬質粒子を添加して
おけば、結合相の耐摩耗性が向上し、砥石寿命が増大す
る。

【００４０】本発明の方法では特に、砥粒層の内部にお
いて個々の砥粒の周囲にフィラーを均一に配置すること
ができるから、成形後の砥石にそれに基づく機能を効果
的に付与することが可能である。

【００４１】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証す
る。（実施例１）粒径２０〜３０μｍのダイヤモンド砥粒３
０ｇに銅無電解めっきを行い、３０ｇの無電解銅めっき
被覆を形成した。次に、上記銅めっき砥粒をＣｕ粉（粒
径１〜５μｍ）１５０ｇおよびＳｎ粉（粒径１〜５μ
ｍ）１２０ｇと混合し、図１の装置を用いて摩擦圧接
し、２５０ｇのコーティング砥粒（粒径５０〜６０μ
ｍ）を得た。

【００４２】Ｓ４５Ｃ製のホイール型台金（外径１５０
ｍｍ×厚さ６ｍｍ）の外周面に８０メッシュのＳｉＯ₂
を吹き付けてサンドブラスト処理を施し、前記外周面を
粗面化した。面粗さ計で計測した結果、最大面粗さは１
０μｍであった。

【００４３】前記台金の外周面に前記金属被覆砥粒をプ
ラズマ溶射した。溶射条件は以下の通りである。使用した溶射装置：「ＭＥＴＣＯプラズマ溶射機」ＭＥ
ＴＣＯ社製プラズマ電流電圧：６００Ａ×７０Ｖキャリアガス：アルゴンノズルから砥粒層形成面までの溶射距離：７５ｍｍ金属被覆砥粒の溶射量：２６ｇ／ｍｉｎ溶射厚さ：１２０μｍ得られた実施例１の砥石の砥粒層切断面の拡大写真を図
４に示す。写真中の大きい黒色部はダイヤモンド砥粒で
あり、微細な黒色部は気孔である。写真下部は砥石基体
である。

【００４４】（比較例１）前記実施例１と同じダイヤモ
ンド砥粒３０ｇに同じ銅無電解めっきを行い、３０ｇの
無電解銅めっき被覆を形成した。次に、上記銅めっき砥
粒をＣｕ粉（粒径１〜５μｍ）１５０ｇおよびＳｎ粉
（粒径１〜５μｍ）１２０ｇと均一に混合し、そのまま
溶射材料とした。台金は前記と同じものを使用し、同じ
サンドブラスト処理を施した。前記台金の外周面に前記
被覆材料をプラズマ溶射した。溶射条件は、前記実施例
と同じである。

【００４５】（研削試験）実施例１および比較例１の砥
石を用いて、周速１５００ｍ／ｍｉｎ，切込み深さ０．
１ｍｍ，送り速度１００ｃｍ／ｍｉｎの条件でガラスを
研削した。その結果、実施例１の砥石は比較例１の砥石
の１０倍以上の研削比を示し、寿命が遥かに長いことが
判明した。なお、研削比とは（被削材の除去重量／砥石
重量の減少量）のことである。

【００４６】（実施例２）前記実施例１と同じ金属被覆
砥粒を以下の溶射条件で試験片にプラズマ溶射した。溶
射は計４回行った。溶射装置：「ＭＥＴＣＯプラズマ溶射機」ＭＥＴＣＯ社
製プラズマ電流電圧：６００Ａ×７０Ｖキャリアガス：アルゴンノズルから砥粒層形成面までの溶射距離：７５ｍｍ金属被覆砥粒の溶射量：２６ｇ／ｍｉｎ溶射ピッチ：４ｍｍ溶射厚さ１パス目直後：１３０μｍ２パス目直後：１８０μ
ｍ３パス目直後：２２０μｍ４パス目直後：２４０μｍ試験片材質：Ｓ４５Ｃ試験片寸法：５０ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ１０ｍｍ（粗面
化はなし）

【００４７】（実施例３〜５）実施例２と同じ金属被覆
砥粒、溶射条件および試験片を使用し、溶射距離のみを
変更して多孔質砥粒層を形成した。そして、得られた砥
粒層の気孔率を画像解析装置により算出した。結果を表
１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】（比較例２）一方、比較例１と同じ溶射材
料、溶射条件および試験片を使用し、溶射距離のみを変
更して多孔質砥粒層を形成した。そして、得られた砥粒
層の気孔率を画像解析装置により算出した。結果を表２
に示す。

【００５０】

【表２】

【００５１】また、実施例３〜５および比較例２，３の
砥石について、砥粒層の表面最大粗さ（Ｒｍａｘ）を計
測した。その結果を表３に示す。

【００５２】

【表３】

【００５３】表３から明らかなように、実施例３〜５の
砥石では、気孔率が高いにも拘らず砥粒層の表面組織が
均質で、凹凸が少ないことがわかる。また、比較例の砥
石では、金属結合相によりしっかり包まれていない砥粒
が多数見られたが、実施例の砥石では、砥粒は金属結合
相によりしっかり把持されていた。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係るメタルボンド砥石の製造方
法によれば、以下のような優れた効果が得られる。結合材となる金属被覆層を予め砥粒の外周に被覆し
たうえで、この金属被覆砥粒のみを溶射するので、形成
された砥粒層の内部では個々の砥粒の周囲に等量の結合
材が配置される。したがって、砥粒同士の間隔が砥粒層
の全域に亙ってほぼ等しく、砥粒の分布密度が均一にな
るから、従来の溶射による砥石製造方法に比して研削面
の全域に亙って切れ味が一定になり、良好な被削材面粗
さが得られるとともに、研削むらや砥石の異常振動が生
じにくく、安定した研削性能が得られる。また、金属結
合材による砥粒保持力が均一になるため、砥粒の無駄な
脱落を防いで、砥石寿命の延長が図れる。しかも上記の
各効果は、砥粒の集中度を高めた場合に一層顕著にな
る。

【００５５】溶射むらが生じにくいため、砥粒層に
凹凸や厚み不均一が生じにくく、砥粒層の形状精度が高
い。金属被覆層に遮られてプラズマ等の熱源が砥粒に直
接接しないので、溶射熱による砥粒の劣化や炭化が防止
できる。溶射法を用いるので、一般的なプレス成形等では対
応できないあらゆる形状の砥石基体に砥粒層を形成でき
る。しかも成形，焼結の工程を省くことができるから、
生産効率が向上できる。

【００５６】溶射ノズルと砥石基体の砥粒層形成面
との距離を調整することにより、任意の気孔率を有する
多孔質砥粒層が容易に形成でき、切り粉の排出性、研削
液の通水性、自生発刃作用等が向上できる。

【００５７】発泡性樹脂を金属被覆層中に添加また
はその外周に被覆した場合には、砥粒層内部で発泡性樹
脂が発泡するため、溶射ノズルと砥粒層形成面との距離
に関わりなく、樹脂量を調整することにより気孔率を制
御することが可能になる。溶射に先立ち、砥石基体の砥粒層形成面を粗面とし
た場合には、金属被覆砥粒の付着率を高めて、生産効率
が向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメタルボンド砥石の製造方法の一
例における圧着被覆層の形成方法を示す縦断面図であ
る。

【図２】同例に使用される金属被覆砥粒を示す断面拡大
図である。

【図３】同例に使用される溶射装置を示す説明図であ
る。

【図４】本発明の実施例で得られた砥石の砥粒層断面の
拡大写真である。図中の大きい黒色部が砥粒で、微細な
黒色部は気孔である。

【符号の説明】

１回転ドラム４掻き取りアーム５加圧板１０砥粒１１無電解めっき層１２電解めっき層１３圧着被覆層１４金属被覆砥粒２０溶射ノズル２１陽極２３砥石基体２４砥粒層Ｄ溶射ノズルと砥粒層形成面の距離

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】本発明の実施例で得られた砥石の砥粒層断面
の金属組織写真である。図中の大きい黒色部が砥粒で、
微細な黒色部は気孔である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒の外周に金属被覆層を形成して前記砥
粒の平均粒径の１．２〜４倍の平均粒径を有する金属被
覆砥粒を得た後、これら金属被覆砥粒を加熱し、前記金
属被覆層の少なくとも一部を溶融させた状態で砥石基体
の砥粒層形成面に溶射し、砥粒層を形成することを特徴
とするメタルボンド砥石の製造方法。
【請求項２】前記溶射に際し、前記金属被覆砥粒を溶射
する溶射ノズルと前記砥石基体の前記砥粒層形成面との
距離を、前記砥粒層の気孔率が５〜３０ｖｏｌ％になる
値に設定することを特徴とする請求項１記載のメタルボ
ンド砥石の製造方法。
【請求項３】前記砥粒の外周に前記金属被覆層を形成す
る工程は、砥粒の表面に無電解めっき法を用いてＮｉ，
Ｃｕ，Ｃｏ，Ａｇから選択される１種または２種以上の
金属からなる無電解めっき層を形成する無電解めっき工
程であることを特徴とする請求項１または２記載のメタ
ルボンド砥石の製造方法。
【請求項４】前記砥粒の外周に前記金属被覆層を形成す
る工程は、下記（ａ）および（ｂ）の工程を具備するこ
とを特徴とする請求項１または２記載のメタルボンド砥
石の製造方法。（ａ）砥粒の表面に無電解めっき法を用いてＮｉ，Ｃ
ｕ，Ｃｏ，Ａｇから選択される１種または２種以上の金
属からなる無電解めっき層を形成する無電解めっき工
程、（ｂ）前記無電解めっきした砥粒の外周に、電解めっ
き法を用いてＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｓ
ｎ，Ｐｂ，Ｚｎから選択される１種または２種以上の金
属からなる電解めっき層を形成する電解めっき工程。
【請求項５】前記砥粒の外周に前記金属被覆層を形成す
る工程は、下記（ａ）および（ｂ）の工程を具備するこ
とを特徴とする請求項１または２記載のメタルボンド砥
石の製造方法。（ａ）砥粒の表面に無電解めっき法を用いてＮｉ，Ｃ
ｕ，Ｃｏ，Ａｇから選択される１種または２種以上の金
属からなる無電解めっき層を形成する無電解めっき工
程、（ｂ）無電解めっきした砥粒を、これらより平均粒径
が小さいＡｇ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ａｌ，
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｐｂ，Ｚｎから選択される１種また
は２種以上の金属からなる金属粉末と混合して加圧転動
運動を加え、機械的な摩擦圧接作用により前記無電解め
っき層上に金属粉末を圧着させて圧着被覆層を形成する
圧着被覆工程。
【請求項６】前記砥粒の外周に前記金属被覆層を形成す
る工程は、下記（ａ）〜（ｃ）の工程を具備することを
特徴とする請求項１または２記載のメタルボンド砥石の
製造方法。（ａ）砥粒の表面に無電解めっき法を用いてＮｉ，Ｃ
ｕ，Ｃｏ，Ａｇから選択される１種または２種以上の金
属からなる無電解めっき層を形成する無電解めっき工
程、（ｂ）前記無電解めっきした砥粒の外周に、電解めっ
き法を用いてＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｓ
ｎ，Ｐｂ，Ｚｎから選択される１種または２種以上の金
属からなる電解めっき層を形成する電解めっき工程、（ｃ）電解めっきした砥粒を、これらより平均粒径が
小さいＡｇ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｐｂ，Ｚｎから選択される１種または
２種以上の金属からなる金属粉末と混合して加圧転動運
動を加え、機械的な摩擦圧接作用により前記電解めっき
層上に金属粉末を圧着させて圧着被覆層を形成する圧着
被覆工程。
【請求項７】前記金属被覆層の少なくとも一部には、フ
ィラーを分散させることを特徴とする請求項１，２，
３，４，５または６記載のメタルボンド砥石の製造方
法。
【請求項８】前記溶射に先立ち、前記砥石基体の前記砥
粒層形成面を、Ｒｍａｘが前記砥粒平均粒径の０．０５
〜２倍である粗面としておくことを特徴とする請求項
１，２，３，４，５，６または７記載のメタルボンド砥
石の製造方法。
【請求項９】前記溶射に先立ち、前記砥石基体の前記砥
粒層形成面を凹凸加工することにより、その凹凸の高さ
の差が前記砥粒平均粒径の０．２〜２倍、かつその凹凸
の周期が前記砥粒平均粒径の１〜１０倍となるようにす
ることを特徴とする１，２，３，４，５，６，７または
８記載のメタルボンド砥石の製造方法。