JPH10296636A

JPH10296636A - メタルボンド砥石

Info

Publication number: JPH10296636A
Application number: JP11324297A
Authority: JP
Inventors: Junji Hoshi; 純二星; Yoshitaka Ikeda; 吉隆池田; Takeshi Kawahara; 剛川原; Yoritsugu Hosoya; 頼嗣細谷
Original assignee: NIPPON DAIYAMONDO KK; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: NIPPON DAIYAMONDO KK; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】金属結合相を激しく摩耗させる傾向を有する
被削材の研削においても良好な切れ味と長い寿命が得ら
れるメタルボンド砥石を提供する。【解決手段】本発明のメタルボンド砥石は、金属結合
相中に、超砥粒と、酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物
および珪化物から選択される１種または２種以上の無機
物と金属との焼結複合材料からなる硬質粒子とを分散さ
せてなるメタルボンド砥粒層を具備する。焼結複合材料
は、超硬合金またはサーメットである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属結合相中にダ
イヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等の超砥
粒を分散させた砥粒層を有するメタルボンド砥石に関
し、特に、金属結合相を激しく摩耗させる傾向を有する
被削材の研削に適したメタルボンド砥石に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】メタルボンド砥石は、各種金属からなる
金属結合相中に、ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の超砥粒
を分散させたものであり、樹脂結合相を使用したレジン
ボンド砥石や、ガラス質結合相を使用したビトリファイ
ドボンド砥石に比較して、結合相の強度が高く摩耗に強
いという特徴を有する。この特徴により、メタルボンド
砥石は、アスファルトやコンクリート、石材、さらに鉄
系材料等の研削や切断など、広範な用途に使用されてい
る。アスファルトやコンクリート、石材などの被削材
は、研削または切断時に大量の砂や切粉を発生させ、そ
れらが砥粒層の結合相を激しく攻撃して摩耗させる傾向
を有し、他種の砥石では砥粒層の消耗が激しく十分な使
用寿命が得られないからである。また、鉄系材料の研削
では、切屑で結合相がえぐられて結合相の摩耗が非常に
早いためである。

【０００３】ところが、最近では以前にも増して過酷な
条件下で長時間研削を行うことが求められてきているた
め、いっそう使用寿命が長く、かつ切れ味の良いメタル
ボンド砥石を得るために、さまざまな試みがなされてい
る。その一例として、特開平６−２６２５２６号公報や
特開平７−２２７７６４号公報などにおいては、金属結
合相中に炭化タングステン粒子やＷＡ砥粒などの硬質粒
子をさらに添加したメタルボンド砥石が提案されてい
る。この種の硬質粒子を金属結合相中に分散させた場
合、結合相表面に露出した硬質粒子が、切粉や砂による
金属結合相表面の摩耗を抑制し、メタルボンド砥粒層の
消耗を減らすことができるとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現実には、炭
化タングステン粒子やＷＡ砥粒などの無機物粒子は金属
結合相との接合性に乏しく、一般的なメタルボンド砥粒
層の焼結温度、すなわち１０００℃以下の温度では金属
結合相と実質的に結合しない。このため、研削時に金属
結合相表面に露出した無機物粒子は脱落しやすいうえ、
寿命延長効果を期待して無機物粒子の含有量を増やす
と、金属結合相が超砥粒を支える力、すなわち、砥粒保
持力を相対的に低下させてしまう。したがって、期待さ
れるほど砥石寿命を延長させる効果が高くないという問
題があった。

【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、金属結合相を激しく摩耗させる傾向を有する被削
材の研削においても、良好な切れ味と長い寿命が得られ
るメタルボンド砥石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】前記課題を達成するた
め、本発明に係るメタルボンド砥石は、金属結合相中
に、超砥粒と、酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物およ
び珪化物から選択される１種または２種以上の無機物と
金属との焼結複合材料からなる硬質粒子とを分散させて
なるメタルボンド砥粒層を具備することを特徴としてい
る。

【０００７】このような構成からなるメタルボンド砥石
によれば、金属成分を含有する焼結複合材料からなる硬
質粒子と、金属結合相との接合性が良好であるから、研
削時に金属結合相表面に露出した硬質粒子は脱落しにく
いうえ、その含有量を比較的多くした場合にも、砥粒保
持力に与える影響が小さいという利点がある。よって、
金属結合相を激しく摩耗させる傾向を有する被削材の研
削においても、長い寿命が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を具体的に説明す
る。本発明に係るメタルボンド砥石は、金属結合相中
に、超砥粒と、酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物およ
び珪化物から選択される１種または２種以上の無機物と
金属との焼結複合材料からなる硬質粒子とを分散させて
なるメタルボンド砥粒層を具備することを特徴としてい
る。なお、本発明は砥粒層に特徴を有するものであるか
ら、砥粒層のみにより砥石が構成されていてもよいし、
適当な砥石基体（台金）に砥粒層が固定されていてもよ
い。砥石の形状も限定されず、従来使用されているいか
なる形式および形状の砥石にも本発明は適用可能であ
る。

【０００９】焼結複合材料としては、酸化物、炭化物、
ホウ化物、窒化物および珪化物から選択される１種また
は２種以上の無機物と、コバルト、二ッケル、鉄、モリ
ブデン、クロム、チタン、珪素、バナジウム、タンタ
ル、ジルコニウム、ニオブ、イットリウム、タングステ
ンおよびハフニウムから選択される１種または２種以上
の金属とを含有する焼結複合材料が例示でき、好ましく
は超硬合金またはサーメットである。また、焼結複合材
料には、焼結温度を低下させるために、アルミニウム、
マンガン、銅、亜鉛、錫、マグネシウム、および銀から
選択される１種または２種以上の副元素がさらに含まれ
ていてもよい。

【００１０】焼結複合材料の原料となる炭化物として
は、ＷＣ、Ｗ₂Ｃ、Ｃｒ₃Ｃ₂、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、
ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｍｏ₂Ｃ等の金属炭化物、並びにＢ
₄Ｃ、ＳｉＣなどが例示できる。この中でも特に、Ｔｉ
Ｃは電気伝導性に優れるため、メタルボンド砥粒層に電
気伝導性が望まれる用途に好適である。

【００１１】焼結複合材料の原料となる窒化物として
は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＶＮ、ＮｂＮ、Ｃｒ₂Ｎ
等の金属窒化物が例示できる。この中でも特に、ＴｉＮ
は電気伝導性および熱伝導度が良好であるから、メタル
ボンド砥粒層に電気伝導性および熱伝導性が望まれる用
途に好適である。

【００１２】焼結複合材料の原料となるホウ化物として
は、Ｃｒ₃Ｂ₂、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₃、ＺｒＢ₂、ＮｂＢ₂、
ＴａＢ₂、ＣｒＢ、ＣｒＢ₂、ＭｏＢ、ＷＢなどの金属ホ
ウ化物が例示できる。この中でも特に、ＴｉＢ₂ はアル
ミニウムと反応しないため、アルミニウムを含む被削材
の重研削に適する。また、ＣｒＢおよびＣｒＢ₂は耐酸
化性に優れ、ＺｒＢ₂は鉄と反応しないために鉄を含む
被削材の研削加工に適する。

【００１３】焼結複合材料の原料となる珪化物として
は、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＺｒＳｉ ₂、ＮｂＳｉ₂、Ｔ
ａＳｉ₂、ＣｒＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＷＳｉ₂などの金属珪
化物が例示でき、この中でも特に、ＭｏＳｉ₂は耐酸化
性に優れる特徴を有する。焼結複合材料の原料となる酸
化物としては、ＴｉＯ₂、ＢｅＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂等
の金属酸化物およびＳｉＯ₂等が例示できる。

【００１４】焼結複合材料の原料となる金属は、金属結
合相を構成する金属と少なくとも一部組成が共通してい
ることが好ましい。その方が金属結合相と硬質粒子との
接合力を高めることが容易だからである。

【００１５】焼結複合材料の具体例としては、ＷＣ−Ｃ
ｏ系合金、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ−
Ｔａ（Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ系合金、ＴｉＣ−Ｍｏ−Ｎｉ系サ
ーメット、Ｃｒ₃Ｃ₂−Ｎｉ系サーメット、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ
ｒ系サーメット、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｆｅ系サーメット、ＴｉＢ
₂−Ｃｏ−Ｓｉ系サーメット、ＴｉＯ₂−Ｓｉ系サーメッ
ト、ＭｏＳｉ₂−Ｎｉ−Ａｌ系サーメット、ＴｉＣ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ−Ｃｒ系サーメット、ＴｉＣ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ系サーメットなどが例示できる。

【００１６】硬質粒子の粒径は、本発明では必ずしも限
定はされないが、超砥粒の粒径よりも小さく、かつ、金
属結合相の原料となる金属粉末の粒径より大きいことが
好ましい。超砥粒の粒径よりも硬質粒子の粒径が大きい
と、製造時に原料粉中で硬質粒子を均一混合させること
が困難になる。具体的な範囲でいうと、硬質粒子の平均
粒径は超砥粒の平均粒径の０．０５〜０．９倍であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは０．２〜０．５倍であ
る。硬質粒子の平均粒径が超砥粒の平均粒径の０．０５
倍よりも小さいと摩耗防止効果が相対的に低下し、０．
９倍より大きいと製造時に原料粉を均一混合させること
が困難になるからである。

【００１７】メタルボンド砥粒層中における硬質粒子の
含有率は、必ずしも限定はされないが１〜２５ｗｔ％で
あることが好ましく、さらに２〜２０ｗｔ％であること
が好ましい。１ｗｔ％未満ではメタルボンド砥粒層の摩
耗を抑制する効果に乏しく、２５ｗｔ％より多いと金属
結合相による砥粒保持力が相対的に低減する。

【００１８】コンクリートやアスファルト等を研削もし
くは切断するための砥石、例えばソーブレードに本発明
を適用する場合には、切断に伴って砂および石粉を多量
に発生するため、金属結合相の摩耗を低減する目的で、
硬質粒子を粗く、例えば平均粒径を６０〜２００μｍと
し、かつ含有量を比較的高く、例えばメタルボンド砥粒
層中の３〜１５ｗｔ％とすることが好ましい。

【００１９】一方、鉄系材料を研削もしくは切断するた
めの砥石に本発明を適用する場合には、硬質粒子の平均
粒径を例えば２０〜１００μｍとし、かつ、硬質粒子の
含有量をメタルボンド砥粒層の５〜１５ｗｔ％とするこ
とが好ましい。

【００２０】金属結合相は、銅、コバルト、スズ、リ
ン、亜鉛、銀、ニッケル、鉄、アルミニウム、モリブデ
ン、クロム、チタン、マンガン、およびタングステンか
ら選択される１種または２種以上の金属によって形成さ
れていることが好ましい。金属結合相の材質は研削すべ
き被削材種類に応じて選択されるべきであり、硬質の被
削材を研削する場合にはＣｕ−Ｓｎ系結合相、石材の研
削にはＣｏ系結合相、アスファルトなど研磨性の高い切
粉を多量に発生させる被削材の研削には、後述するよう
にＣｕ−Ｓｎ系金属に微細な無機物粒子を添加した結合
相を使用することがより好ましい。ただし、本発明はそ
れらに限定されることはない。

【００２１】金属結合相には、さらに、酸化物、炭化
物、ホウ化物、窒化物および珪化物から選択される１種
または２種以上の無機物粒子が２０〜７０ｗｔ％、より
好ましくは４０〜６０ｗｔ％含まれていてもよい。酸化
物、炭化物、ホウ化物、窒化物および珪化物の具体例と
しては、焼結複合材料の原料について述べたものと同様
でよい。無機物粒子の平均粒径は限定されないが、前記
硬質粒子より小さい２〜１０μｍであることが望まし
く、より好ましくは３〜８μｍである。上記各範囲内で
あれば、金属結合相との接合性が良好な相対的に粒径が
大きい硬質粒子が、金属結合相との接合性が悪い相対的
に粒径の小さい無機物粒子の脱落を適度に抑制するた
め、無機物粒子による金属結合相の強度向上効果が得ら
れる。したがって、硬質粒子による摩耗抑制効果と、無
機物粒子による強度向上効果が両立でき、これら効果の
相乗により良好な切れ味を得つつ、砥石寿命をさらに延
長することが可能である。

【００２２】焼結複合材料からなる硬質粒子と金属結合
相との接合界面には、拡散層が形成されている。このよ
うな拡散層を形成することにより、拡散層がない場合に
比して金属結合相と硬質粒子との結合力を増すことが可
能である。拡散層はメタルボンド砥粒層を焼結する際に
形成することができ、硬質粒子内に金属結合相を構成す
る金属元素が拡散していてもよいし、金属結合相内に硬
質粒子を構成する金属元素が拡散してもよい。

【００２３】超砥粒は、ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の
いずれであってもよいが、アスファルトやコンクリー
ト、石材等の研削用などの場合には、より硬質なダイヤ
モンド砥粒を選択することが好ましい。また、個々の超
砥粒の外周には、必要に応じてＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｓ
ｎ、Ｃｒ、Ｔｉ等からなる金属被覆層が形成されていて
もよい。

【００２４】超砥粒の平均粒径は、研削すべき対象に応
じて選択されるべきであり、限定はされないが、一般的
なコンクリートやアスファルト、石材などの研削用には
３００〜６００μｍ程度であることが好ましい。また、
その場合、メタルボンド砥粒層中における超砥粒の含有
量は１０〜３０ｖｏｌ％程度であることが好ましい。

【００２５】本発明をコンクリートやアスファルト、石
材の研削用の砥石に適用する場合には、特に、そのメタ
ルボンド砥粒層が、４０〜６０ｗｔ％の炭化タングステ
ン、１５〜２５ｗｔ％の銅、１〜５ｗｔ％の錫、０．５
〜２ｗｔ％のマンガン、１０〜１５ｗｔ％のニッケル、
３〜７ｗｔ％のコバルト、２〜１５ｗｔ％の超硬合金粒
子を含む結合相に、この結合相の４〜１０ｖｏｌ％の超
砥粒、好ましくはダイヤモンド砥粒を分散させたもので
あり、超硬合金粒子の平均粒径が超砥粒の平均粒径の
０．２〜０．５倍であると、切れ味と寿命のバランスが
良好であって好ましい。

【００２６】また、本発明を鉄系材料研削用の砥石に適
用する場合には、特に、そのメタルボンド砥粒層が、３
０〜７０ｗｔ％の銅、３〜１０ｗｔ％の錫、１０〜５０
ｗｔ％のコバルト、５〜２０ｗｔ％のサーメット粒子を
含む結合相中に、この結合相に対して１０〜３０ｖｏｌ
％の超砥粒を分散させたものであって、前記サーメット
粒子の平均粒径が超砥粒の平均粒径の０．２〜０．５倍
であると、切れ味と寿命のバランスが良好であって好ま
しい。

【００２７】本発明のさらに具体的な実施形態を図を用
いて説明する。図３は、本発明をカップ型砥石に適用し
た実施形態を示し、このカップ型砥石は、カップ型台金
１２の円環状端面に、細長い直方体状のメタルボンド砥
粒層チップ１０を多数、台金半径方向に対して一定角度
傾斜させて、一定間隔毎に、台金端面に対して平行にロ
ウ付け等により固定したものである。なお、図中の寸法
は後述する実施例１についてのものであり、本発明がこ
の寸法に限定されることはない。この種のカップ型砥石
は、主に平面研削に使用される。

【００２８】図６は、本発明をホイール型砥石に適用し
た実施形態を示し、このホイール型砥石は、ホイール型
台金３６の外周面に、円環状のメタルボンド砥粒層３９
を同軸に固定したものである。この種のホイール型砥石
は、平面研削、溝入れ研削、その他の研削に使用され
る。

【００２９】図９は、本発明をセグメントソーに適用し
た実施形態を示し、このセグメントソーは、外周に放射
状のスリット５９が多数形成された円板状の台金６０の
外周に、短い円弧状のメタルボンド砥粒層セグメント５
８を多数固定したものである。この場合には、各スリッ
ト５９内の砥石回転方向後方側の台金端面に、小型の直
方体状をなす超硬合金チップ６１をロウ付け等により固
定してもよい。これら超硬合金チップ６１は、全てのス
リット５９内に固定されていてもよいし、ｎ個置きに
（ｎは１，２，３…）固定してもよい。この種のセグメ
ントソーは、コンクリートやアスファルトを始め、様々
な被削材の切断加工に使用される。

【００３０】図１０は本発明をコアビットに適用した実
施形態を示し、このコアビットは、円筒形をなす台金６
４の端面に、円弧状のメタルボンド砥粒層セグメント６
２を一定間隔毎に多数固定してなるものである。セグメ
ント６２の幅は、台金６４の肉厚よりも大きくされてい
る。この種のコアビットは、コンクリートやアスファル
トを始め、様々な被削材の穿孔加工に使用される。

【００３１】

【実施例】次に、本発明の実施例を挙げて効果を実証す
る。［実施例１］平均粒径４μｍのＺｒＢ₂粉末と、平均粒
径２μｍのコバルト粉末を９０：１０ｗｔ％の配合で混
合・焼結して焼結複合材料（ＺｒＢ₂−Ｃｏ合金）を得
た後、この焼結複合材料を粉砕機で粉砕し、それを分級
して２００／２３０メッシュ（平均粒径６５μｍ）の硬
質粒子を得た。

【００３２】平均粒径５μｍのＣｕ粉末を４０ｗｔ％、
平均粒径５μｍのＳｎ粉を１５ｗｔ％、平均粒径３μｍ
のコバルト粉末を３５ｗｔ％、および前記硬質粒子１０
ｗｔ％の割合で混合した。この混合粉末と、粒度が８０
／１００メッシュ（平均粒径１６０μｍ）のＣＢＮ砥粒
を体積比で７５：２５の割合で混合した。

【００３３】原料粉を予備成形金型に充填し、５ｔｏｎ
／ｃｍ²の圧力で予備成形し、予備成型品を図１および
図２に示す成形型にセットした。図中符号１は上パン
チ、２は下パンチ、４はダイス構成部品４ａ，４ｂから
なるダイス、６はダイス４を固定する円筒状の通電加熱
式グラファイト型である。そして、窒素雰囲気中におい
て８００℃×０．２ｔｏｎ／ｃｍ²の条件で３０分間焼
結し、ダイヤモンド砥粒層チップ１０（長さ３０ｍｍ×
幅５ｍｍ×高さ５ｍｍ）を得た。この作業を繰り返して
１８本のチップ１０を作製し、図３に示す形状および寸
法のアルミニウム製カップ型台金１２にエポキシ系接着
剤で接着し、チップ１０をスパイラル配列したカップ型
砥石を製造した。

【００３４】［比較例１］粒度２００／２３０メッシュ
のＺｒＢ₂粉末を１０ｗｔ％、平均粒径５μｍのＣｕ粉
末を４０ｗｔ％、平均粒径５μｍのＳｎ粉を１５ｗｔ
％、平均粒径３μｍのコバルト粉末を３５ｗｔ％の割合
で混合した。この混合粉末と粒度８０／１００メッシュ
のＣＢＮ砥粒を、体積比７５：２５の割合で混合した。
得られた原料粉を実施例１と全く同じ条件で成形し、実
施例１と同一寸法のカップ型砥石を作製した。

【００３５】［評価試験１］実施例１および比較例１の
砥石により、ＳＫＤ‐１１を５００ｃｃ研削した時の砥
石摩耗量をそれぞれ測定した。条件は以下のとおりであ
る。研削盤：市川製作所製立型平面研削盤砥石周速度：１０００ｍ／ｍｉｎテーブル回転数：１５ｒｐｍ切断物：ＳＫＤ−１１、長さ１００ｍｍ×幅１５０ｍｍ
×厚さ２０ｍｍ切り込み：０．０１ｍｍ／ｍｉｎクーラント：ソリュブル試験の結果、実施例１の砥石の摩耗量は１．２ｍｍであ
ったのに対し、比較例１の砥石の摩耗量は３．１ｍｍだ
った。すなわち、実施例１の砥石摩耗は比較例１の砥石
摩耗に比べて１／３程度に抑えられた。

【００３６】［実施例２］平均粒径６μｍのＭｏＳｉ₂
粉末と、平均粒径２μｍのニッケル粉末を８５：１５ｗ
ｔ％の割合で混合し、焼結して焼結複合材料（ＭｏＳｉ
₂−Ｎｉ合金）を得た後、粉砕機で粉砕し、分級により
粒度３２５／４００メッシュ（平均粒径４０μｍ）の硬
質粒子を得た。

【００３７】次に、平均粒径３μｍのＣｕ粉末を５０ｗ
ｔ％、平均粒径５μｍのＳｎ粉を１０ｗｔ％、平均粒径
３μｍの鉄粉末を２０ｗｔ％、および前記硬質粒子を２
０ｗｔ％の割合で混合した。この混合粉末と粒度２００
／２３０メッシュ（平均粒径６５μｍ）のダイヤモンド
砥粒を８７．５：１２．５の体積比で混合し、原料粉と
した。

【００３８】原料粉を図４に示す金型に充填し、５ｔｏ
ｎ／ｃｍ²の圧力でプレス成形した。図中、２０は上パ
ンチ、２２は下パンチ、２４は中子型、２６は外型、２
８は原料粉である。得られた予備成型品を、図５に示す
金型にセットした。図中符号３０は予備成型品、３２は
上パンチ、３４は下パンチ、３６は台金、３８は外型で
ある。そして、窒素雰囲気中で７００℃、０．２ｔｏｎ
／ｃｍ２の圧力下で、３０分間焼結し、図６に示す１Ａ
１型のホイール砥石を製造した。砥石寸法は、外径２０
０ｍｍ×内径５０．８ｍｍ×厚さ１０ｍｍである。

【００３９】［比較例２］粒度３２５／４００メッシュ
のＭｏＳｉ₂粉末を２０ｗｔ％、平均粒径３μｍのＣｕ
粉末を５０ｗｔ％、平均粒径５μｍのＳｎ粉を１０ｗｔ
％、平均粒径３μｍの鉄粉末を２０ｗｔ％の割合で混合
した。この混合粉末と粒度２００／２３０メッシュのダ
イヤモンド砥粒を、８７．５：１２．５の体積比で混合
し、原料粉とした。この原料粉を実施例２と同じ条件で
成形し、実施例２と同じ寸法のホイール砥石を得た。

【００４０】［評価試験２］実施例２および比較例２の
各砥石により、ソーダガラスを１０００ｃｃ研削した時
の砥石摩耗量を測定した。研削条件は以下のとおりであ
る。研削盤：岡本工作機械製平面研削盤砥石周速度：１５００ｍ／ｍｉｎテーブル速度：１０ｍ／ｍｉｎ被削材：ソーダガラス、長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ
×厚さ２０ｍｍ切り込み：０．２ｍｍクロス送り：４ｍｍクーラント：エマルジョンその結果、実施例２の砥石の摩耗量は０．８ｍｍであっ
たのに対し、比較例２の砥石の摩耗量は１．４ｍｍであ
った。すなわち、実施例２では砥石摩耗量が約２／３に
なった。

【００４１】［実施例３］平均粒径３μｍのＷＣ粉末と
平均粒径５μｍのコバルト粉末を９５：５の重量比で混
合し、焼結させて焼結複合材料（ＷＣ−Ｃｏ合金）を得
た。この焼結複合材料を粉砕機で粉砕し、分級により粒
度１５０／１７０メッシュ（平均粒径９０μｍ）の硬質
粒子を得た。

【００４２】平均粒径１０μｍのＣｕ‐１５ｗｔ％Ｓｎ
合金粉を２０ｗｔ％、平均粒径２０μｍのＣｕ‐３５ｗ
ｔ％Ｍｎ合金粉を３ｗｔ％、平均粒径３μｍのニッケル
粉末を１２ｗｔ％、平均粒径１．５μｍのコバルト粉末
を５ｗｔ％、平均粒径５μｍの炭化タングステン（Ｗ
Ｃ）粉末を５６．５ｗｔ％、前記硬質粒子を３．５ｗｔ
％の割合で混合した。この混合粉と、粒度３５／４５メ
ッシュ（平均粒径４００μｍ）のダイヤモンド砥粒を９
２．５：７．５の体積比で混合し、原料粉とした。

【００４３】原料粉を図７に示す金型に充填し、５ｔｏ
ｎ／ｃｍ²の圧力でプレス成形した。図中符号４０は上
パンチ、４２は下パンチ、４４はダイス、４６はダイス
孔である。得られた予備成型品を、図８に示す成形型に
セットした。図中、符号４８は上パンチ、５０は下パン
チ、５２はダイス、５４は外枠、５６は予備成型品であ
る。そして、大気中で１１００℃、０．２ｔｏｎ／ｃｍ
²の条件下で１５秒間通電焼結し、砥粒層チップ５８を
得た。この砥粒層チップ５８を計２４本、図９に示すス
チール製台金６０の外周にＪｌＳ規定のＢＡｇ‐２０の
銀ろうを用いてろう付けし、１Ａ１ＲＳＳタイプの外径
１４インチセグメントソーを作製した。

【００４４】［比較例３］粒度１５０／１７０メッシュ
の大径ＷＣ粉末を３．５ｗｔ％、平均粒径１０μｍのＣ
ｕ−１５ｗｔ％Ｓｎ合金粉を２０ｗｔ％、平均粒径２０
μｍのＣｕ−３５ｗｔ％Ｍｎ合金粉を３ｗｔ％、平均粒
径３μｍのニッケル粉末を１２ｗｔ％、平均粒径１．５
μｍのコバルト粉末を５ｗｔ％、平均粒径５μｍの炭化
タングステン（ＷＣ）粉末を５６．５ｗｔ％の割合で混
合した。この混合粉末と、粒度３５／４５メッシュのダ
イヤモンド砥粒を９２．５：７．５の体積比で混合し、
原料粉とした。この原料粉を、実施例３と全く同じ方法
で成型し、実施例３と同寸法のセグメントソーを作製し
た。原料粉の組成は、以下のとおりである。

【００４５】［評価試験３］実施例３における硬質粒子
と金属結合相との境界、および比較例３における大径Ｗ
Ｃ粒子と金属結合相との境界について、倍率４００倍の
電子顕微鏡写真をそれぞれ撮影した。その結果を図１１
（実施例３）および図１２（比較例３）に示す。また、
図１１および図１２のＡ−Ａ線に沿った元素分布をＥＰ
ＭＡでライン分析した結果を図１３（実施例３）および
図１４（比較例３）に示す。

【００４６】図１３および図１４から明らかなように、
実施例３では硬質粒子と金属結合相との境界部でＮｉ、
Ｃｕ、Ｓｎなどの成分が硬質粒子側に拡散し、両者が化
学的に結合しているのに対し、比較例３では大径ＷＣ粒
子と金属結合相との境界で金属元素が殆ど拡散しておら
ず、両者が化学的に結合していないことがわかった。

【００４７】［評価試験４］実施例３および比較例３の
砥石により、アスファルト道路を１０００ｍ切断した時
の砥石摩耗量を測定した。切断条件は以下のとおりであ
る。切断機械：ダイヤモンド技建社製「バース２０」砥石回転数：２１００ｒｐｍ切断物：アスファルト道路切り込み：５０ｍｍ送り速度：２．５ｍ／ｍｉｎその結果、実施例３の砥石の摩耗量は１．５ｍｍであっ
たのに対し、比較例３の砥石の摩耗量は２．７ｍｍだっ
た。すなわち、実施例３の砥石では摩耗量が約半分にな
った。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るメタ
ルボンド砥石によれば、金属成分を含有する焼結複合材
料からなる硬質粒子と、金属結合相との接合性が良好で
あるから、研削時に金属結合相表面に露出した硬質粒子
は脱落しにくいうえ、その含有量を比較的多くした場合
にも、砥粒保持力に与える影響が小さいという利点があ
る。よって、金属結合相を激しく摩耗させる傾向を有す
る被削材の研削においても、長い寿命が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の砥石を製造するための成形装置の
縦断面図である。

【図２】同成形装置の平面図である。

【図３】実施例１の砥石を示す図である。

【図４】実施例２の砥石の予備成形型を示す縦断面図
である。

【図５】実施例２の砥石の成形装置を示す縦断面図で
ある。

【図６】実施例２の砥石を示す縦断面図である。

【図７】実施例３の砥石の予備成形型を示す縦断面図
である。

【図８】実施例３の砥石の成形装置を示す縦断面図で
ある。

【図９】実施例３の砥石の平面図である。

【図１０】本発明の他の実施形態を示す斜視図であ
る。

【図１１】実施例３の砥石の金属組織の電子顕微鏡写
真である。

【図１２】比較例３の砥石の金属組織の電子顕微鏡写
真である。

【図１３】実施例３の砥石の元素分布を示すグラフで
ある。

【図１４】比較例３の砥石の元素分布を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１２，３６，６０，６４台金１０，３９，５８，６２メタルボンド砥粒層６１超硬合金チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川原剛神奈川県横浜市都筑区佐江戸町686−１日本ダイヤモンド株式会社内 (72)発明者細谷頼嗣神奈川県横浜市都筑区佐江戸町686−１日本ダイヤモンド株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属結合相中に、酸化物、炭化物、ホウ
化物、窒化物および珪化物から選択される１種または２
種以上の無機物と金属との焼結複合材料からなる硬質粒
子と、超砥粒とを分散させたメタルボンド砥粒層を具備
することを特徴とするメタルボンド砥石。
【請求項２】前記焼結複合材料は、超硬合金またはサ
ーメットであることを特徴とする請求項１記載のメタル
ボンド砥石。
【請求項３】前記焼結複合材料は、酸化物、炭化物、
ホウ化物、窒化物および珪化物から選択される１種また
は２種以上の無機物と、コバルト、二ッケル、鉄、モリ
ブデン、クロム、チタン、珪素、バナジウム、タンタ
ル、ジルコニウム、ニオブ、イットリウム、タングステ
ンおよびハフニウムから選択される１種または２種以上
の金属とを含有する焼結複合材料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。
【請求項４】前記焼結複合材料は、副元素として、ア
ルミニウム、マンガン、銅、亜鉛、錫、マグネシウム、
および銀から選択される１種または２種以上の副元素を
さらに含有することを特徴とする請求項３記載のメタル
ボンド砥石。
【請求項５】前記硬質粒子の平均粒径は前記超砥粒の
平均粒径の０．０５〜０．９倍であり、かつ、前記メタ
ルボンド砥粒層中における前記硬質粒子の含有率は１〜
２５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載のメタルボンド砥石。
【請求項６】前記金属結合相は、銅、コバルト、ス
ズ、リン、亜鉛、銀、ニッケル、鉄、アルミニウム、モ
リブデン、クロム、チタン、マンガン、およびタングス
テンから選択される１種または２種以上の金属によって
形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
かに記載のメタルボンド砥石。
【請求項７】前記メタルボンド砥粒層はさらに、酸化
物、炭化物、ホウ化物、窒化物、および珪化物から選択
される１種または２種以上の無機物粒子を２０〜７０ｗ
ｔ％含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記
載のメタルボンド砥石。
【請求項８】前記焼結複合材料からなる硬質粒子と、
前記金属結合相との接合界面には、拡散層が形成されて
いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
メタルボンド砥石。
【請求項９】４０〜６０ｗｔ％の炭化タングステン、
１５〜２５ｗｔ％の銅、１〜５ｗｔ％の錫、０．５〜２
ｗｔ％のマンガン、１０〜１５ｗｔ％のニッケル、３〜
７ｗｔ％のコバルト、２〜１５ｗｔ％の超硬合金粒子を
含む結合相中に、この結合相に対して４〜１０ｖｏｌ％
の超砥粒を分散させたメタルボンド砥粒層を具備し、前
記超硬合金粒子の平均粒径は、前記超砥粒の平均粒径の
０．２〜０．５倍であることを特徴とするメタルボンド
砥石。
【請求項１０】３０〜７０ｗｔ％の銅、３〜１０ｗｔ
％の錫、１０〜５０ｗｔ％のコバルト、５〜２０ｗｔ％
のサーメット粒子を含む結合相中に、この結合相に対し
て１０〜３０ｖｏｌ％の超砥粒を分散させたメタルボン
ド砥粒層を具備し、前記サーメット粒子の平均粒径は、
前記超砥粒の平均粒径の０．２〜０．５倍であることを
特徴とするメタルボンド砥石。