JPH10330734A - 炭化珪素複合窒化珪素質研磨材及びその製法 - Google Patents
炭化珪素複合窒化珪素質研磨材及びその製法Info
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- JPH10330734A JPH10330734A JP9160602A JP16060297A JPH10330734A JP H10330734 A JPH10330734 A JP H10330734A JP 9160602 A JP9160602 A JP 9160602A JP 16060297 A JP16060297 A JP 16060297A JP H10330734 A JPH10330734 A JP H10330734A
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Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高硬度とすることにより高性能な精密研削加工
に有用で、低コストの炭化珪素複合窒化珪素質研磨材を
提供する。 【解決手段】１μｍ以下の平均結晶粒径を有する窒化珪
素粉末が６０〜９２重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径
を有するＡ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2
Ｏ3が３〜１０重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有
する炭化珪素粉末が５〜３０重量％、である成分比で混
合され、焼成されたことを特徴とする炭化珪素複合窒化
珪素質研磨材。
に有用で、低コストの炭化珪素複合窒化珪素質研磨材を
提供する。 【解決手段】１μｍ以下の平均結晶粒径を有する窒化珪
素粉末が６０〜９２重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径
を有するＡ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2
Ｏ3が３〜１０重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有
する炭化珪素粉末が５〜３０重量％、である成分比で混
合され、焼成されたことを特徴とする炭化珪素複合窒化
珪素質研磨材。
Description
【０００１】
【０００２】本発明は、研削砥石、研磨布紙等として利
用される炭化珪素複合窒化珪素質研磨材及びその製法に
関するものである。
用される炭化珪素複合窒化珪素質研磨材及びその製法に
関するものである。
【０００３】
【従来の技術】窒化珪素焼結体は、耐熱性、耐摩耗性、
耐食性、破壊靭性等に優れていることから、金属材料に
代わる構造材料として期待され目覚ましい発展を遂げて
いる。例えば、構造材料として使用することを目的とし
て、破壊靱性の向上を目的に窒化珪素特有の柱状結晶を
成長させる技術に注力され、柱状結晶を制御することで
高強度、高靱性を実現した窒化珪素が開発されている
（「組織制御によるＳｉ3Ｎ4セラミックスの多様化」窒
化珪素セラミックス（２）１３５〜１４６頁）。
耐食性、破壊靭性等に優れていることから、金属材料に
代わる構造材料として期待され目覚ましい発展を遂げて
いる。例えば、構造材料として使用することを目的とし
て、破壊靱性の向上を目的に窒化珪素特有の柱状結晶を
成長させる技術に注力され、柱状結晶を制御することで
高強度、高靱性を実現した窒化珪素が開発されている
（「組織制御によるＳｉ3Ｎ4セラミックスの多様化」窒
化珪素セラミックス（２）１３５〜１４６頁）。
【０００４】しかし、研磨材として必要な硬度に注目す
ると、結晶粒の成長は結晶間距離を遠ざけて結晶間結合
力を低下させるため、他の特性値程優れた値となってい
ない。ビッカース硬度はせいぜい１８ＧＰａ程度であ
り、アルミナ焼結体より若干低い。そのため、研削砥石
や研磨布紙等に使用される高硬度の研磨材としては、従
来の窒化珪素焼結体では性能が不十分で、アルミナ質、
炭化珪素質が使用されている。
ると、結晶粒の成長は結晶間距離を遠ざけて結晶間結合
力を低下させるため、他の特性値程優れた値となってい
ない。ビッカース硬度はせいぜい１８ＧＰａ程度であ
り、アルミナ焼結体より若干低い。そのため、研削砥石
や研磨布紙等に使用される高硬度の研磨材としては、従
来の窒化珪素焼結体では性能が不十分で、アルミナ質、
炭化珪素質が使用されている。
【０００５】また、近年のより高精度の精密研削加工に
対応するための超硬度研磨材として、ダイヤモンド、立
方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）の使用が増加してきている。
対応するための超硬度研磨材として、ダイヤモンド、立
方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）の使用が増加してきている。
【０００６】アルミナ質の研磨材の硬度は、精密研削加
工に対応するには不十分であり、炭化珪素質の研磨材
は、鉄と反応し易いため鉄を含んだ被削材に使用できな
いという重大な欠点がある。一方、ダイヤモンド、立方
晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）は、超硬度研磨材としての性能
は十分であるが、アルミナ質、炭化珪素質といった一般
研磨材に比ベ価格が１００〜２００倍と非常に高価であ
る。そのため、精密研削加工にも十分対応できる一般研
磨材の改良、開発が熱望されている。
工に対応するには不十分であり、炭化珪素質の研磨材
は、鉄と反応し易いため鉄を含んだ被削材に使用できな
いという重大な欠点がある。一方、ダイヤモンド、立方
晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）は、超硬度研磨材としての性能
は十分であるが、アルミナ質、炭化珪素質といった一般
研磨材に比ベ価格が１００〜２００倍と非常に高価であ
る。そのため、精密研削加工にも十分対応できる一般研
磨材の改良、開発が熱望されている。
【０００７】かかる状況において、本願発明者はすで
に、窒化けい素粉末にアルミナ、希土類酸化物から選択
される焼結助剤粉末を添加して、これを成形、圧潰、焼
成した研摩材を開発し、これを研削砥石等に利用した場
合、精密研削加工特に湿式研削において従来の一般砥粒
では到底達成できない著しく高い研削比を実現できる旨
を開示している（特開平３−２８７６８７）。
に、窒化けい素粉末にアルミナ、希土類酸化物から選択
される焼結助剤粉末を添加して、これを成形、圧潰、焼
成した研摩材を開発し、これを研削砥石等に利用した場
合、精密研削加工特に湿式研削において従来の一般砥粒
では到底達成できない著しく高い研削比を実現できる旨
を開示している（特開平３−２８７６８７）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の発明
（特開平３−２８７６８７）をさらに改良して、高硬度
を有することにより高性能な精密研削加工に有用で、か
つ低コストを実現する炭化珪素複合窒化珪素質研磨材、
及びその製造方法を提供することを課題とする。
（特開平３−２８７６８７）をさらに改良して、高硬度
を有することにより高性能な精密研削加工に有用で、か
つ低コストを実現する炭化珪素複合窒化珪素質研磨材、
及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の発明
（特開平３−２８７６８７）を改良するために鋭意検討
を重ねた結果、窒化珪素粉末に、Ａ１2０3粉末及び希土
類酸化物粉末の１種類以上と、Ｙ2Ｏ3粉末と、さらに炭
化珪素粉末とを混合、焼成した焼結体が、高い硬度を有
することを見出し、これを発明として完成させた。
（特開平３−２８７６８７）を改良するために鋭意検討
を重ねた結果、窒化珪素粉末に、Ａ１2０3粉末及び希土
類酸化物粉末の１種類以上と、Ｙ2Ｏ3粉末と、さらに炭
化珪素粉末とを混合、焼成した焼結体が、高い硬度を有
することを見出し、これを発明として完成させた。
【００１０】すなわち、本発明による炭化珪素複合窒化
珪素質研磨材は、窒化珪素を主体とし、補助成分として
Ａ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2Ｏ3とを含
み、さらに炭化珪素を構成成分として本質上有し、ビッ
カース硬度が２２ＧＰａより大きいことを特徴とする。
特に、１μｍ以下の平均結晶粒径を有する窒化珪素粉末
が６０〜９２重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有す
るＡ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2Ｏ3が３
〜１０重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有する炭化
珪素粉末が５〜３０重量％（好ましくは１０〜２０重量
％）、の成分比で混合され焼成されたことを特徴とす
る。
珪素質研磨材は、窒化珪素を主体とし、補助成分として
Ａ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2Ｏ3とを含
み、さらに炭化珪素を構成成分として本質上有し、ビッ
カース硬度が２２ＧＰａより大きいことを特徴とする。
特に、１μｍ以下の平均結晶粒径を有する窒化珪素粉末
が６０〜９２重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有す
るＡ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2Ｏ3が３
〜１０重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有する炭化
珪素粉末が５〜３０重量％（好ましくは１０〜２０重量
％）、の成分比で混合され焼成されたことを特徴とす
る。
【００１１】この場合、焼成温度は１５００〜１８００
℃で焼成でき、さらに１５５０〜１７５０℃が好まし
く、より好ましくは１７００℃以下、１６００℃以上が
好ましい。焼成条件は加圧焼成によって行われることが
好ましい。
℃で焼成でき、さらに１５５０〜１７５０℃が好まし
く、より好ましくは１７００℃以下、１６００℃以上が
好ましい。焼成条件は加圧焼成によって行われることが
好ましい。
【００１２】さらに、炭化珪素複合窒化珪素質研磨材は
１μｍ以下の微細組織を有することを特徴とする。
１μｍ以下の微細組織を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の新規な炭化珪素複合窒化
珪素質研磨材を得るにあたり、補助成分、即ち焼結助剤
としてＡｌ2Ｏ3 （アルミナ）及び希土類酸化物から選
択される成分一種以上と、Ｙ2Ｏ3（イットリア）とを合
わせて３重量％（以下「％」という）以上となるように
添加する。希土類酸化物としては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、
Ｇｄその他の希土類酸化物（原子番号５７〜７１のラン
タノイド）の酸化物ないしこれらの混合物を用いること
ができる。一方、この助剤の添加によっても精密研削加
工用の研磨材として充分な高温高強度、高硬度を有し得
ることが必要である。そのため、補助成分（焼結助剤）
の合計量は１０％以下とする。特に、アルミナ対イット
リアの比は約１対１とすることが好ましい。アルミナ対
イットリア１：１とすることが好ましく、（Ｓｉ3Ｎ4＋
Ａｌ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3）３成分内の比において、夫々１〜１
０％が好ましく、３〜８％がより好ましく、４〜５％が
最も好ましい。
珪素質研磨材を得るにあたり、補助成分、即ち焼結助剤
としてＡｌ2Ｏ3 （アルミナ）及び希土類酸化物から選
択される成分一種以上と、Ｙ2Ｏ3（イットリア）とを合
わせて３重量％（以下「％」という）以上となるように
添加する。希土類酸化物としては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、
Ｇｄその他の希土類酸化物（原子番号５７〜７１のラン
タノイド）の酸化物ないしこれらの混合物を用いること
ができる。一方、この助剤の添加によっても精密研削加
工用の研磨材として充分な高温高強度、高硬度を有し得
ることが必要である。そのため、補助成分（焼結助剤）
の合計量は１０％以下とする。特に、アルミナ対イット
リアの比は約１対１とすることが好ましい。アルミナ対
イットリア１：１とすることが好ましく、（Ｓｉ3Ｎ4＋
Ａｌ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3）３成分内の比において、夫々１〜１
０％が好ましく、３〜８％がより好ましく、４〜５％が
最も好ましい。
【００１４】さらに本発明の炭化珪素複合窒化珪素質研
磨材を得るために、炭化珪素を５％以上添加することが
好ましい。炭化珪素の有意量の添加によって、焼結体の
硬度を増大させることができ、ビッカース硬度２２ＧＰ
ａより大とすることができる。一方、炭化珪素の量が多
すぎると、窒化珪素との熱膨張率の違いの影響から構造
欠陥が生じるため、炭化珪素の量は３０％以下とする。
炭化珪素は１０〜２５％が好ましく、１０〜２０％が特
に好ましい。窒化珪素は、Ｓｉ3Ｎ4＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3
三成分の比において、８０〜９８％が好ましく、より好
ましくは８４〜９４％、最も好ましくは８８〜９０％の
比とする。
磨材を得るために、炭化珪素を５％以上添加することが
好ましい。炭化珪素の有意量の添加によって、焼結体の
硬度を増大させることができ、ビッカース硬度２２ＧＰ
ａより大とすることができる。一方、炭化珪素の量が多
すぎると、窒化珪素との熱膨張率の違いの影響から構造
欠陥が生じるため、炭化珪素の量は３０％以下とする。
炭化珪素は１０〜２５％が好ましく、１０〜２０％が特
に好ましい。窒化珪素は、Ｓｉ3Ｎ4＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3
三成分の比において、８０〜９８％が好ましく、より好
ましくは８４〜９４％、最も好ましくは８８〜９０％の
比とする。
【００１５】この原料粉末の平均結晶粒径は、主成分た
る窒化珪素、副成分たるＡｌ2Ｏ3及び希土類酸化物、Ｙ
2Ｏ3、炭化珪素のいずれについても１μｍ以下とされ
る。これによって得られる炭化珪素複合窒化珪素質焼結
粒が１μｍ以下の微細結晶構造となり、これが研摩材と
して高い研削比を発現する。原料粉末の平均粒径は、好
ましくは ０．２〜 ０．４μｍがよい。
る窒化珪素、副成分たるＡｌ2Ｏ3及び希土類酸化物、Ｙ
2Ｏ3、炭化珪素のいずれについても１μｍ以下とされ
る。これによって得られる炭化珪素複合窒化珪素質焼結
粒が１μｍ以下の微細結晶構造となり、これが研摩材と
して高い研削比を発現する。原料粉末の平均粒径は、好
ましくは ０．２〜 ０．４μｍがよい。
【００１６】原料混合後の成形は、公知の種々の方法、
例えば加圧成形、スリップキャスティングを目的に応じ
て選択して使用できる。冷間成形品はその後かつ焼成前
に圧潰される。従って、成形物の形状についても塊状、
シ―ト状更にはひも状など特に問わない。
例えば加圧成形、スリップキャスティングを目的に応じ
て選択して使用できる。冷間成形品はその後かつ焼成前
に圧潰される。従って、成形物の形状についても塊状、
シ―ト状更にはひも状など特に問わない。
【００１７】成形物は、研磨材として適した粒径に略相
当する粒径まで粉砕（圧潰）される。鋼の精密研削の場
合、例えば２５０μｍ〜３５０μｍ（＃60〜＃80）程度
にすることが好ましい。
当する粒径まで粉砕（圧潰）される。鋼の精密研削の場
合、例えば２５０μｍ〜３５０μｍ（＃60〜＃80）程度
にすることが好ましい。
【００１８】この粉砕物を焼成するにあたり、各粉末に
均一な圧力をかけ、かつ砥粒として所期の粒度の焼結粒
を得るため、固体の圧媒を混在させる。この固体圧媒と
しては低硬度で反応性が低くかつ安価な六方晶窒化ホウ
素（ｈＢＮ） が好ましく、その平均粒径は特に限定さ
れないが１〜５μｍ（さらには３．５μｍ以下、ないし
２μｍ以下）が好ましく、その混在量は上記粉砕物に対
して８０〜１２０重量％程度にするとよい。焼成方法と
しては常圧焼結、加圧焼結のいずれでもよいが、焼結性
を高めて高密度、高硬度の研磨材を得るためには、加圧
焼結即ちホットプレス（ＨＰ）焼結、静水圧ホットプレ
ス（ＨＩＰ） 焼結、或いは所定の窒素分圧（例えば９
ｋｇ／cm2以上）で行なう雰囲気加圧焼結が好ましい。
焼成温度は窒化珪素の粒成長を防止する見地から１７０
０℃以下とすることが好ましい。
均一な圧力をかけ、かつ砥粒として所期の粒度の焼結粒
を得るため、固体の圧媒を混在させる。この固体圧媒と
しては低硬度で反応性が低くかつ安価な六方晶窒化ホウ
素（ｈＢＮ） が好ましく、その平均粒径は特に限定さ
れないが１〜５μｍ（さらには３．５μｍ以下、ないし
２μｍ以下）が好ましく、その混在量は上記粉砕物に対
して８０〜１２０重量％程度にするとよい。焼成方法と
しては常圧焼結、加圧焼結のいずれでもよいが、焼結性
を高めて高密度、高硬度の研磨材を得るためには、加圧
焼結即ちホットプレス（ＨＰ）焼結、静水圧ホットプレ
ス（ＨＩＰ） 焼結、或いは所定の窒素分圧（例えば９
ｋｇ／cm2以上）で行なう雰囲気加圧焼結が好ましい。
焼成温度は窒化珪素の粒成長を防止する見地から１７０
０℃以下とすることが好ましい。
【００１９】こうして得られた炭化珪素複合窒化珪素質
焼結粒は１μｍ以下、特に０．２〜０．５μｍ程度の極
微細な平均結晶粒径を有する多結晶体であり、液相焼結
によって助剤を主たる構成成分とする粒界相が存在す
る。この粒界相は例えばＳｉ3Ｎ4−ｎＹ2Ｏ3−ｍＡｌ2
Ｏ3で表わされる化合物からなる結晶相や、窒化ガラス
等のガラス相となって存在する。
焼結粒は１μｍ以下、特に０．２〜０．５μｍ程度の極
微細な平均結晶粒径を有する多結晶体であり、液相焼結
によって助剤を主たる構成成分とする粒界相が存在す
る。この粒界相は例えばＳｉ3Ｎ4−ｎＹ2Ｏ3−ｍＡｌ2
Ｏ3で表わされる化合物からなる結晶相や、窒化ガラス
等のガラス相となって存在する。
【００２０】なお、本発明では成形物を焼結する前に予
め圧潰し、固体圧媒の存在下で焼結させるため、焼結体
を、例えば２００〜３００μｍ程度の粒径の極めて緻密
な焼結粒として得ることができる。そのため、高破壊エ
ネルギを要する焼結体の粉砕を、別途行う必要はない。
め圧潰し、固体圧媒の存在下で焼結させるため、焼結体
を、例えば２００〜３００μｍ程度の粒径の極めて緻密
な焼結粒として得ることができる。そのため、高破壊エ
ネルギを要する焼結体の粉砕を、別途行う必要はない。
【００２１】かかる炭化珪素複合窒化珪素質研磨材を用
い、慣用の方法に従って研削砥石、研摩布紙を製造す
る。本発明の目的である精密研削加工用の研削砥石とし
て一般的なビトリファイド砥石を製造する場合、焼成温
度約１０００℃のガラス質結合剤を使用するとよい。こ
うして得られた研削砥石は、従来の一般研摩材（アルミ
ナ質、炭化珪素質）を用いてなる研削砥石に比して同等
以上の研削性能を有する。被削材としては金属一般に適
用でき、特に耐熱合金や超工具鋼に対して有効である。
炭化珪素を成分として含んでいるが、鉄に対しても本研
磨材が溶着しにくいことは勿論である。
い、慣用の方法に従って研削砥石、研摩布紙を製造す
る。本発明の目的である精密研削加工用の研削砥石とし
て一般的なビトリファイド砥石を製造する場合、焼成温
度約１０００℃のガラス質結合剤を使用するとよい。こ
うして得られた研削砥石は、従来の一般研摩材（アルミ
ナ質、炭化珪素質）を用いてなる研削砥石に比して同等
以上の研削性能を有する。被削材としては金属一般に適
用でき、特に耐熱合金や超工具鋼に対して有効である。
炭化珪素を成分として含んでいるが、鉄に対しても本研
磨材が溶着しにくいことは勿論である。
【００２２】
［第１実施例］第１実施例として、以下の原料を、以下
の調合割合で混合した。 使用原料 窒化珪素：宇部興産（株）Ｅ−１０（平均粒径０・３μｍ） 焼結助剤：住友化学（株）Ａ１2０3 （平均粒径０・４μｍ） 三菱化成（株）Ｙ2０3 （平均粒径０・８μｍ） 炭化珪素：イビデン（株）ＵｌｔｒａＦｉｎｅ（平均粒径０．３μｍ） 原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3： Ｙ2０3：ＳｉＣ ＝８１： ４．５：４．５：１０（重量％）
の調合割合で混合した。 使用原料 窒化珪素：宇部興産（株）Ｅ−１０（平均粒径０・３μｍ） 焼結助剤：住友化学（株）Ａ１2０3 （平均粒径０・４μｍ） 三菱化成（株）Ｙ2０3 （平均粒径０・８μｍ） 炭化珪素：イビデン（株）ＵｌｔｒａＦｉｎｅ（平均粒径０．３μｍ） 原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3： Ｙ2０3：ＳｉＣ ＝８１： ４．５：４．５：１０（重量％）
【００２３】上記の原料組成からなる混合物４０ｇを、
直方体金型（底面６０ｍｍ×２５ｍｍ）に入れ面圧３０
０ｋｇ／cm2で一軸プレスして予備成形し、該成形物を
冷間静水圧加圧成形（Ｃ．Ｉ．Ｐ．）用のビニ―ル袋の
中につめ、脱気して真空パックを施した。そして、真空
パックの袋ごと２０００ｋｇ／cm2の圧力をかけＣ．
Ｉ．Ｐ．した。
直方体金型（底面６０ｍｍ×２５ｍｍ）に入れ面圧３０
０ｋｇ／cm2で一軸プレスして予備成形し、該成形物を
冷間静水圧加圧成形（Ｃ．Ｉ．Ｐ．）用のビニ―ル袋の
中につめ、脱気して真空パックを施した。そして、真空
パックの袋ごと２０００ｋｇ／cm2の圧力をかけＣ．
Ｉ．Ｐ．した。
【００２４】Ｃ．Ｉ．Ｐ．後、当該成形物をビニ―ル袋
より取り出し、アルミナ乳鉢等で圧潰し、所望の粒径に
ふるい分けた。選別する粒径は、２５０〜３５０μｍと
した。最終的に２００〜３００μｍ程度の粒径の研磨材
を得るため、焼成による収縮を見込んだものである。
より取り出し、アルミナ乳鉢等で圧潰し、所望の粒径に
ふるい分けた。選別する粒径は、２５０〜３５０μｍと
した。最終的に２００〜３００μｍ程度の粒径の研磨材
を得るため、焼成による収縮を見込んだものである。
【００２５】この所望の粒径にふるい分けた成形粉末
と、圧媒としての平均粒径３．５μｍの六方晶窒化ホウ
素（ｈＢＮ）粉末とを、各１００ｇづつ混合した。この
混合粉体を直方体黒鉛型（底面９０ｍｍ×５０ｍｍ）に
充てんし、これをホットプレス焼成炉（富士電波工業
(株)製）にセットして１３℃／minの昇温速度で１６０
０℃迄加熱し、同温度で一軸機械加圧力 ４００ｋｇ／c
m2をかけ、６０分間加圧焼成した。その後、５℃／min
の降温速度で１０００℃迄降温し、以降室温まで放冷し
た。
と、圧媒としての平均粒径３．５μｍの六方晶窒化ホウ
素（ｈＢＮ）粉末とを、各１００ｇづつ混合した。この
混合粉体を直方体黒鉛型（底面９０ｍｍ×５０ｍｍ）に
充てんし、これをホットプレス焼成炉（富士電波工業
(株)製）にセットして１３℃／minの昇温速度で１６０
０℃迄加熱し、同温度で一軸機械加圧力 ４００ｋｇ／c
m2をかけ、６０分間加圧焼成した。その後、５℃／min
の降温速度で１０００℃迄降温し、以降室温まで放冷し
た。
【００２６】次いで、当該焼成体をアルミナ乳鉢で軽く
粉砕した。六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）は反応性が低い
ため、粉砕は容易である。その後、ふるい分けによっ
て、さらに超音波洗浄器での洗浄によって、六方晶窒化
ホウ素（ｈＢＮ）を完全に除去した。洗浄には水を用い
てもよいが、洗浄剤を用いるのが好ましい。洗浄した焼
結粒は、乾燥機にて乾燥して完全に水分を除去し、ふる
い分けによって平均２５０μｍ（＃６０程度）の粒子を
選別して第１実施例の研磨材とした。
粉砕した。六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）は反応性が低い
ため、粉砕は容易である。その後、ふるい分けによっ
て、さらに超音波洗浄器での洗浄によって、六方晶窒化
ホウ素（ｈＢＮ）を完全に除去した。洗浄には水を用い
てもよいが、洗浄剤を用いるのが好ましい。洗浄した焼
結粒は、乾燥機にて乾燥して完全に水分を除去し、ふる
い分けによって平均２５０μｍ（＃６０程度）の粒子を
選別して第１実施例の研磨材とした。
【００２７】この研磨材は、平均結晶粒径０．５μｍの
微結晶の構造組織（微細組織）を有し、ビッカ―ス硬度
は２４ＧＰａであった。比較のため、炭化珪素を含まな
い組成（重量％比で、Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3＝９
０：５：５）について、上記工程に従って作製された研
磨材を比較例１とし、さらに比較例１と同様の組成であ
って焼成温度を変えた研磨材を比較例２として、これら
のビッカース硬度を表１に示す。
微結晶の構造組織（微細組織）を有し、ビッカ―ス硬度
は２４ＧＰａであった。比較のため、炭化珪素を含まな
い組成（重量％比で、Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3＝９
０：５：５）について、上記工程に従って作製された研
磨材を比較例１とし、さらに比較例１と同様の組成であ
って焼成温度を変えた研磨材を比較例２として、これら
のビッカース硬度を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】上記第１実施例の研磨材を用いてビトリフ
ァイド研削砥石（第１研削砥石とする）を作製し、一
方、上記比較例１、比較例２、さらに従来より公知の溶
融型アルミナ単結晶研磨材（太平洋ランダム(株)製；32
Ａ）、焼結型アルミナ多結晶研磨材（３Ｍ製；Cubitron
３２１）を用いた研削砥石（比較研削砥石１〜４とす
る）をも作成した。具体的には、研削砥石は、砥粒８
８．１重量部にセラミック結合剤成分１１．９重量部、
デキストリンを３．１重量部加え混合した後、加圧して
成形密度１．８８ｇ／cm3に成形した。次に、この焼成
前の生の砥石を電気炉において５０℃／Hrで１０００℃
迄加熱した。セラミック質結合剤は長石と粘土とフリッ
トガラスで成るものを用いた。焼成後の研削砥石は、研
磨材（砥粒）４７．２体積％、結合剤８．９体積％であ
った。表２に研削試験用砥石の性状を示す。尚、砥石の
寸法は外径１７８ｍｍ×厚み１２．７ｍｍ×内径７６．
２ｍｍとした。
ァイド研削砥石（第１研削砥石とする）を作製し、一
方、上記比較例１、比較例２、さらに従来より公知の溶
融型アルミナ単結晶研磨材（太平洋ランダム(株)製；32
Ａ）、焼結型アルミナ多結晶研磨材（３Ｍ製；Cubitron
３２１）を用いた研削砥石（比較研削砥石１〜４とす
る）をも作成した。具体的には、研削砥石は、砥粒８
８．１重量部にセラミック結合剤成分１１．９重量部、
デキストリンを３．１重量部加え混合した後、加圧して
成形密度１．８８ｇ／cm3に成形した。次に、この焼成
前の生の砥石を電気炉において５０℃／Hrで１０００℃
迄加熱した。セラミック質結合剤は長石と粘土とフリッ
トガラスで成るものを用いた。焼成後の研削砥石は、研
磨材（砥粒）４７．２体積％、結合剤８．９体積％であ
った。表２に研削試験用砥石の性状を示す。尚、砥石の
寸法は外径１７８ｍｍ×厚み１２．７ｍｍ×内径７６．
２ｍｍとした。
【００３０】
【表２】
【００３１】次に、この表２の研削砥石について、研削
試験を行なった。研削試験条件は次の通りである。 機械 ： 岡本平研ＣＦＧ−５２ＡＮ 砥石周速： ２０００ｍ／min 切込み ： ΔR２０μｍ／pass の乾式プランジダウンカット 被削材 ： ＳＫＤ−１（ＨＲＣ６０：工具鋼） (寸法 )： 長さ１００×高さ５０×幅１０（ｍｍ） (被削幅)： １００ｍｍ ドレス ： 単石ドレッサー
試験を行なった。研削試験条件は次の通りである。 機械 ： 岡本平研ＣＦＧ−５２ＡＮ 砥石周速： ２０００ｍ／min 切込み ： ΔR２０μｍ／pass の乾式プランジダウンカット 被削材 ： ＳＫＤ−１（ＨＲＣ６０：工具鋼） (寸法 )： 長さ１００×高さ５０×幅１０（ｍｍ） (被削幅)： １００ｍｍ ドレス ： 単石ドレッサー
【００３２】この結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】表３から明らかな様に、炭化珪素を添加し
ない以外は実施例と同一の成分比として作製した窒化珪
素質研磨材（比較例１）を使用した比較研削砥石１と比
較しても１．７倍の研削比が得られる。
ない以外は実施例と同一の成分比として作製した窒化珪
素質研磨材（比較例１）を使用した比較研削砥石１と比
較しても１．７倍の研削比が得られる。
【００３５】さらに、構造材料を目的に結晶粒を成長さ
せた従来の窒化珪素質研磨材、公知の溶融型アルミナ単
結晶研磨材（３２Ａ）、焼結型アルミナ多結晶研磨材
（Cubitron ３２１）を使用した比較研削砥石２〜４と
比べると、４〜１０倍もの研削比が得られる。
せた従来の窒化珪素質研磨材、公知の溶融型アルミナ単
結晶研磨材（３２Ａ）、焼結型アルミナ多結晶研磨材
（Cubitron ３２１）を使用した比較研削砥石２〜４と
比べると、４〜１０倍もの研削比が得られる。
【００３６】［第２〜４実施例］さらに、上記第１実施
例と同様の原料を、以下の調合割合で混合して第２実施
例、第３実施例、及び第４実施例を作成した。 第２実施例の原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3：ＳｉＣ＝８５．５：４．
７５：４．７５：５重量％ 第３実施例の原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3：ＳｉＣ＝７２：４：４：
２０重量％ 第４実施例の原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3：ＳｉＣ＝６３：３．５：
３．５：３０重量％
例と同様の原料を、以下の調合割合で混合して第２実施
例、第３実施例、及び第４実施例を作成した。 第２実施例の原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3：ＳｉＣ＝８５．５：４．
７５：４．７５：５重量％ 第３実施例の原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3：ＳｉＣ＝７２：４：４：
２０重量％ 第４実施例の原料の調合割合 Ｓｉ3Ｎ4：Ａ１2０3：Ｙ2０3：ＳｉＣ＝６３：３．５：
３．５：３０重量％
【００３７】上記の原料組成からなる混合物４０ｇを、
第１実施例と同様の方法で、成形、圧潰、焼成、粉砕、
洗浄して研磨材とし、ビトリファイド研削砥石を作成し
て、研削試験を行った。各条件は、上記した第１実施例
の場合と同様である。研磨材の硬度について表４に、研
削砥石の研削比について表５に、それぞれ第１実施例の
結果と併せて示す。
第１実施例と同様の方法で、成形、圧潰、焼成、粉砕、
洗浄して研磨材とし、ビトリファイド研削砥石を作成し
て、研削試験を行った。各条件は、上記した第１実施例
の場合と同様である。研磨材の硬度について表４に、研
削砥石の研削比について表５に、それぞれ第１実施例の
結果と併せて示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】表４、表５から明らかな様に、第２実施
例、第３実施例、及び第４実施例はいずれも、第１実施
例と同様に研磨材として高い性能を実現している。
例、第３実施例、及び第４実施例はいずれも、第１実施
例と同様に研磨材として高い性能を実現している。
【００４１】［第５実施例］ＳｉＣ添加量とビッカース
硬度の関係を調べるため、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3
の比を９０：５：５ｗｔ％に保ち、その混合物に、０〜
３３ｗｔ％のＳｉＣを表６に示すとおり配合して、その
他第１実施例と同様にして研磨材を製造し、ビッカース
硬度を測定した。その結果を表６に示す。
硬度の関係を調べるため、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3
の比を９０：５：５ｗｔ％に保ち、その混合物に、０〜
３３ｗｔ％のＳｉＣを表６に示すとおり配合して、その
他第１実施例と同様にして研磨材を製造し、ビッカース
硬度を測定した。その結果を表６に示す。
【００４２】
【表６】
【００４３】
【発明の効果】本発明によって、高硬度で微細な結晶を
もつ緻密な炭化珪素複合窒化珪素質研磨材が得られる。
かかる研磨材を用いてなる研削砥石は、耐熱合金等から
成る工具、ダイス等の精密研削に好適に利用でき、従来
の研削砥石と比較してきわめて優れた性能を示す。従っ
て、精密研削において、大変高価な超硬度研磨材に代わ
れる研磨材として極めて有用である。特に本発明はＳｉ
Ｃ成分を含有するにも拘わらず、工具鋼等の難削性鉄基
鋼の研削に有効であることが判明した。このことは驚く
べきことである。
もつ緻密な炭化珪素複合窒化珪素質研磨材が得られる。
かかる研磨材を用いてなる研削砥石は、耐熱合金等から
成る工具、ダイス等の精密研削に好適に利用でき、従来
の研削砥石と比較してきわめて優れた性能を示す。従っ
て、精密研削において、大変高価な超硬度研磨材に代わ
れる研磨材として極めて有用である。特に本発明はＳｉ
Ｃ成分を含有するにも拘わらず、工具鋼等の難削性鉄基
鋼の研削に有効であることが判明した。このことは驚く
べきことである。
【図１】図１は本発明の実施例の製法を示すフロ―チャ
―トである。
―トである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 健二 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内
Claims (7)
- 【請求項１】窒化珪素を主体とし、補助成分としてＡ１
2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2Ｏ3とを含み、
さらに炭化珪素を構成成分として本質上有し、ビッカー
ス硬度が２２ＧＰａより大きいことを特徴とする炭化珪
素複合窒化珪素質研磨材。 - 【請求項２】１μｍ以下の平均結晶粒径を有する窒化珪
素粉末が６０〜９２重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径
を有するＡ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2
Ｏ3が３〜１０重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有
する炭化珪素粉末が５〜３０重量％、である成分比で混
合され、焼成されたことを特徴とする炭化珪素複合窒化
珪素質研磨材。 - 【請求項３】１μｍ以下の微細組織を有する請求項１ま
たは請求項２に記載の炭化珪素複合窒化珪素質研磨材。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかの研磨材を用い
てなることを特徴とする研磨砥石または研磨布紙。 - 【請求項５】１μｍ以下の平均結晶粒径を有する窒化珪
素粉末が６０〜９２重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径
を有するＡ１2０3及び希土類酸化物の１種類以上とＹ2
Ｏ3が３〜１０重量％、１μｍ以下の平均結晶粒径を有
する炭化珪素粉末が５〜３０重量％、の成分比で混合
し、該混合物を焼成することを特徴とする炭化珪素複合
窒化珪素質研磨材の製造方法。 - 【請求項６】焼成温度が、１７００℃以下であることを
特徴とする請求項５に記載の炭化珪素複合窒化珪素質研
磨材の製造方法。 - 【請求項７】焼成を、加圧焼成によって行うことを特徴
とする請求項５または請求項６に記載の炭化珪素複合窒
化珪素質研磨材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160602A JPH10330734A (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 炭化珪素複合窒化珪素質研磨材及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160602A JPH10330734A (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 炭化珪素複合窒化珪素質研磨材及びその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10330734A true JPH10330734A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15718500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9160602A Withdrawn JPH10330734A (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 炭化珪素複合窒化珪素質研磨材及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10330734A (ja) |
Cited By (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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