JPH1071569A - 超砥粒焼結部材及びそれを用いた工具並びにその製造方法 - Google Patents
超砥粒焼結部材及びそれを用いた工具並びにその製造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超砥粒の保持が充分で、寿命の長い超砥粒焼
結部材並びにこれを用いた工具を経済的に提供する。 【解決手段】 金属部片５と、結合金属粉に５０ｖｏｌ
％以下の超砥粒を加えた混合物を圧縮成形した圧縮成形
体３との組合わせ物１３を、カプセル９内に圧力媒体粉
１２に埋めて装填し、脱気密封した後、これをＨＩＰ装
置に装入して圧縮焼結して、理論密度比９６％以上の超
砥粒焼結部材を得る。
結部材並びにこれを用いた工具を経済的に提供する。 【解決手段】 金属部片５と、結合金属粉に５０ｖｏｌ
％以下の超砥粒を加えた混合物を圧縮成形した圧縮成形
体３との組合わせ物１３を、カプセル９内に圧力媒体粉
１２に埋めて装填し、脱気密封した後、これをＨＩＰ装
置に装入して圧縮焼結して、理論密度比９６％以上の超
砥粒焼結部材を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属部片と、ダイヤ
モンド、立方晶窒化ほう素（ＣＢＮ）或はこの混合物な
どの超砥粒を、単金属粉、合金粉などの金属粉で焼結し
た金属焼結体とが一体に接合されてなる超砥粒焼結部材
及びそれを用いたソー、砥石、ドレッサーなどの超砥粒
工具並びにその製造法に関する。
モンド、立方晶窒化ほう素（ＣＢＮ）或はこの混合物な
どの超砥粒を、単金属粉、合金粉などの金属粉で焼結し
た金属焼結体とが一体に接合されてなる超砥粒焼結部材
及びそれを用いたソー、砥石、ドレッサーなどの超砥粒
工具並びにその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超砥粒層並びに超砥粒工具の製造法とし
ては、超砥粒と結合金属粉の混合物乃至は、この混合物
と台金とを接して金型に装入し、ホットプレス（ＨＰ）
により焼結する方法がよく知られている。
ては、超砥粒と結合金属粉の混合物乃至は、この混合物
と台金とを接して金型に装入し、ホットプレス（ＨＰ）
により焼結する方法がよく知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】超砥粒工具において
は、例えば図５（イ）（ロ）に示すワイヤーソー１にお
けるワイヤーの長さ方向に間隔をおいて取り付けられた
ダイヤモンドビーズ２のように、石材、コンクリートな
どの切断に際し、結合金属相１６によってダイヤモンド
粒子４の保持が充分で、その脱落がないことが必要であ
る。 そして、切断の進行に連れて、該ビーズ２の表面は次第
に摩損し、遂いには寿命となるので、摩損しにくく、寿
命の長いことが求められている。また摩損がビーズ全体
にわたって均一であることが望まれている。なお図
（イ）における７はゴム被覆、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ
断面図で、５は取付用の支持体となる鉄筒、６はワイヤ
ーロープである。
は、例えば図５（イ）（ロ）に示すワイヤーソー１にお
けるワイヤーの長さ方向に間隔をおいて取り付けられた
ダイヤモンドビーズ２のように、石材、コンクリートな
どの切断に際し、結合金属相１６によってダイヤモンド
粒子４の保持が充分で、その脱落がないことが必要であ
る。 そして、切断の進行に連れて、該ビーズ２の表面は次第
に摩損し、遂いには寿命となるので、摩損しにくく、寿
命の長いことが求められている。また摩損がビーズ全体
にわたって均一であることが望まれている。なお図
（イ）における７はゴム被覆、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ
断面図で、５は取付用の支持体となる鉄筒、６はワイヤ
ーロープである。
【０００４】上記長寿命のためには、結合金属相１６の
組成分布並びに密度が全体にわたって均質で、密度が高
く、機械的強度の強いことが必要である。 ところが従来のＨＰを用いる製造法は、金型費などが嵩
みコスト高であると共に、焼結時Ｃｕ、Ｓｎの液相が最
外層に流出して、図１（ヘ）の８のようなバリを生じ、
表１に示すように、結合金属相１６の組成分布が不均質
となっているものが多い。 そして上下方向の１軸圧縮で
あるため、図のような薄肉形状のものにおいては、中央
部と上下間の密度差が生じ易く、全体の平均密度として
も、理論密度比９４．０％程度以上には形成しにくく充
分な強度の向上は期待し難い。
組成分布並びに密度が全体にわたって均質で、密度が高
く、機械的強度の強いことが必要である。 ところが従来のＨＰを用いる製造法は、金型費などが嵩
みコスト高であると共に、焼結時Ｃｕ、Ｓｎの液相が最
外層に流出して、図１（ヘ）の８のようなバリを生じ、
表１に示すように、結合金属相１６の組成分布が不均質
となっているものが多い。 そして上下方向の１軸圧縮で
あるため、図のような薄肉形状のものにおいては、中央
部と上下間の密度差が生じ易く、全体の平均密度として
も、理論密度比９４．０％程度以上には形成しにくく充
分な強度の向上は期待し難い。
【０００５】
【表１】
【０００６】他方上記本発明の対象とは異なる、超硬
質、高硬度の緻密な焼結体の製造法として、ＨＩＰ法を
用いる次の様な提案がある。
質、高硬度の緻密な焼結体の製造法として、ＨＩＰ法を
用いる次の様な提案がある。
【０００７】１つは特開平３−１５０３０３号公報で、
これはダイヤモンドやＣＢＮを主成分とし、これに微量
のバインダ金属粉を含んだ原料に、ＢＮ粉成形体を用い
てＨＩＰ法により高温、高圧をかけるものである。 他の１つは特開平５−６１２２６号公報で、これはダイ
ヤモンド粉に可成り多量の周期律表第４ａ、５ａ、６ａ
族遷移金属、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌの酸化物、窒化物、炭化
物、炭窒化物の１つ以上を加えた原料に、同様にＨＩＰ
法により高温高圧をかけてＨｖ８００以上の高硬度焼結
体を製造すると言うものである。
これはダイヤモンドやＣＢＮを主成分とし、これに微量
のバインダ金属粉を含んだ原料に、ＢＮ粉成形体を用い
てＨＩＰ法により高温、高圧をかけるものである。 他の１つは特開平５−６１２２６号公報で、これはダイ
ヤモンド粉に可成り多量の周期律表第４ａ、５ａ、６ａ
族遷移金属、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌの酸化物、窒化物、炭化
物、炭窒化物の１つ以上を加えた原料に、同様にＨＩＰ
法により高温高圧をかけてＨｖ８００以上の高硬度焼結
体を製造すると言うものである。
【０００８】上記何れの提案においても、本発明の対象
とする金属部片と超砥粒を含有する金属焼結体よりなる
部材において、ＨＩＰ法を採用することの必要性や可能
性を示す記載はなく、また採用するための具体的方法を
示唆する点もない。 本発明者らは、前記問題を解決する
手段として、種々試作研究の結果、ＨＩＰ法に基づく次
のような新しい超砥粒焼結部材並びにその形成方法を完
成した。
とする金属部片と超砥粒を含有する金属焼結体よりなる
部材において、ＨＩＰ法を採用することの必要性や可能
性を示す記載はなく、また採用するための具体的方法を
示唆する点もない。 本発明者らは、前記問題を解決する
手段として、種々試作研究の結果、ＨＩＰ法に基づく次
のような新しい超砥粒焼結部材並びにその形成方法を完
成した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の超砥粒焼結部材
の第１の特徴は、金属部片と、集中度５〜２００の超砥
粒を含有する金属焼結体とが、焼結により一体に接合さ
れてなる部材であって、該焼結はＨＩＰによって施さ
れ、組織が均質であって、かつその理論密度比が９６％
以上であることである。そして焼結する金属としては、
Ｗ2 Ｃ等のフィラーを含むか、含まない多相系非鉄金属
であることが最も好ましい。
の第１の特徴は、金属部片と、集中度５〜２００の超砥
粒を含有する金属焼結体とが、焼結により一体に接合さ
れてなる部材であって、該焼結はＨＩＰによって施さ
れ、組織が均質であって、かつその理論密度比が９６％
以上であることである。そして焼結する金属としては、
Ｗ2 Ｃ等のフィラーを含むか、含まない多相系非鉄金属
であることが最も好ましい。
【００１０】また超砥粒焼結部材の用途としては、超砥
粒を含まない金属部片が支持用、取付用などの工具母体
として働くワイヤーソー用ダイヤモンドビーズ、ペンシ
ルエッジ型ホイール、ソーブレードなどが好ましい。 勿
論他の研削砥石、ドレッサーとしても用いられる。
粒を含まない金属部片が支持用、取付用などの工具母体
として働くワイヤーソー用ダイヤモンドビーズ、ペンシ
ルエッジ型ホイール、ソーブレードなどが好ましい。 勿
論他の研削砥石、ドレッサーとしても用いられる。
【００１１】このような特性を持つ本発明の超砥粒焼結
部材は、次のような方法により容易に経済的に製造でき
ることを第２の特徴とする。 （１）結合金属粉に５０ｖｏｌ％以下の超砥粒を加えた
混合物を型押圧縮成形する工程と、該圧縮成形体の１個
又は複数個を、予め準備された金属部片と組合わせる工
程と、該組合わせ物をその侭か又更に冷間等方圧縮（Ｃ
ＩＰ）を施して仮固定してカプセル内に装入し、圧力媒
体粉の中に埋める工程と、該カプセル内を減圧し密封す
る工程と、該カプセルをＨＩＰ装置中に装入してＨＩＰ
を施す工程と、を具備することを特徴とする製造方法。
部材は、次のような方法により容易に経済的に製造でき
ることを第２の特徴とする。 （１）結合金属粉に５０ｖｏｌ％以下の超砥粒を加えた
混合物を型押圧縮成形する工程と、該圧縮成形体の１個
又は複数個を、予め準備された金属部片と組合わせる工
程と、該組合わせ物をその侭か又更に冷間等方圧縮（Ｃ
ＩＰ）を施して仮固定してカプセル内に装入し、圧力媒
体粉の中に埋める工程と、該カプセル内を減圧し密封す
る工程と、該カプセルをＨＩＰ装置中に装入してＨＩＰ
を施す工程と、を具備することを特徴とする製造方法。
【００１２】（２）上記組合わせ物にＣＩＰを施して仮
固定することに替え、比較的低温で仮焼結を施して仮固
定する製造方法。
固定することに替え、比較的低温で仮焼結を施して仮固
定する製造方法。
【００１３】（３）前記金属部片は金属焼結体を支持固
定するための工具母体となる筒状体又は外周端面に凹部
を設けた円板状体によって形成され、これに組合される
圧縮成形体は、上記筒状体の外周に挿嵌できる第２の筒
状体又は外周端面の凹部に嵌め込まれる扇形に形成され
てなる製造方法。
定するための工具母体となる筒状体又は外周端面に凹部
を設けた円板状体によって形成され、これに組合される
圧縮成形体は、上記筒状体の外周に挿嵌できる第２の筒
状体又は外周端面の凹部に嵌め込まれる扇形に形成され
てなる製造方法。
【００１４】（４）前記型押圧縮成形体の空隙率は４０
％程度とした製造方法。
％程度とした製造方法。
【００１５】（５）前記カプセル内に充填する圧力媒体
粉を予め装入する組合せ物の形状、装入個数、位置に対
応した組合せ受型形状に圧縮成形しておくことも１つの
好ましい方法である。
粉を予め装入する組合せ物の形状、装入個数、位置に対
応した組合せ受型形状に圧縮成形しておくことも１つの
好ましい方法である。
【００１６】（６）超砥粒としてはダイヤモンド、ＣＢ
Ｎ或はこれの混合物などが使用され、結合金属として
は、Ｃｏ等で固相焼結するものも使用されるが、これを
Ｎｉに置換したもの、更にこれらにＣｕ、Ｓｎ、等の液
相を生じる金属乃至合金粉を加えた多相系の非鉄金属粉
を用いることが好ましい。また必要によっては、金属粉
中にＷ2 Ｃなどのフィラーを加えることもできる。 （７）特殊な場合には、カプセルを省略し、前記超砥粒
と結合金属粉との混合物の圧縮成形体と金属部片との組
合せ物を金属箔で包み減圧密封し、これをＨＩＰ装置に
装入してＨＩＰを施すことも可能である。 この金属箔密
封物をカプセル内に装入し、圧力媒体粉の中に埋めてＨ
ＩＰを施すことも勿論可能である。
Ｎ或はこれの混合物などが使用され、結合金属として
は、Ｃｏ等で固相焼結するものも使用されるが、これを
Ｎｉに置換したもの、更にこれらにＣｕ、Ｓｎ、等の液
相を生じる金属乃至合金粉を加えた多相系の非鉄金属粉
を用いることが好ましい。また必要によっては、金属粉
中にＷ2 Ｃなどのフィラーを加えることもできる。 （７）特殊な場合には、カプセルを省略し、前記超砥粒
と結合金属粉との混合物の圧縮成形体と金属部片との組
合せ物を金属箔で包み減圧密封し、これをＨＩＰ装置に
装入してＨＩＰを施すことも可能である。 この金属箔密
封物をカプセル内に装入し、圧力媒体粉の中に埋めてＨ
ＩＰを施すことも勿論可能である。
【００１７】前記混合する超砥粒粉を５０ｖｏｌ％以下
としたのは、超砥粒を用いた砥石、ドレッサー、ソーブ
レードにおける超砥粒の集中度は、異例に高いものにお
いても２００以下であり、通常は１００程度より更に低
いからである。 本発明者らは、このダイヤモンドビーズにおいては、石
材切断の苛酷な条件に耐えるため、特に強度の高い結合
金属相が必要であることに着目し、上記のような方法に
より結合金属相の密度を高め、その目的を達したもので
ある。
としたのは、超砥粒を用いた砥石、ドレッサー、ソーブ
レードにおける超砥粒の集中度は、異例に高いものにお
いても２００以下であり、通常は１００程度より更に低
いからである。 本発明者らは、このダイヤモンドビーズにおいては、石
材切断の苛酷な条件に耐えるため、特に強度の高い結合
金属相が必要であることに着目し、上記のような方法に
より結合金属相の密度を高め、その目的を達したもので
ある。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下その具体的な内容を実施例に
よって説明する。
よって説明する。
【００１９】
【実施例】 （実施例１）図５に示すワイヤーソー用のダイヤモンド
ビーズ２の試作例を実施例１並びに比較例１として説明
する。 （１）使用原材料 混合粉末 超砥粒 ダイヤモンド粉 ＃４０ 含有量 ０．５ｃｔ／ケ 結合金属粉成分（ｗｔ％） Ｃｏ ８１ Ｃｕ ６．３ Ｓｎ ２．７ Ｗ2 Ｃ１０ 支持体とする鉄筒５．材質 ＳＵＭ２４Ｌ Ｃｕメッキ厚１０μｍ 寸法［図１（イ）］ 高さＨ１０ｍｍ 内径Ｄ1 ３ｍｍ 外径Ｄ2 ７ｍｍ
ビーズ２の試作例を実施例１並びに比較例１として説明
する。 （１）使用原材料 混合粉末 超砥粒 ダイヤモンド粉 ＃４０ 含有量 ０．５ｃｔ／ケ 結合金属粉成分（ｗｔ％） Ｃｏ ８１ Ｃｕ ６．３ Ｓｎ ２．７ Ｗ2 Ｃ１０ 支持体とする鉄筒５．材質 ＳＵＭ２４Ｌ Ｃｕメッキ厚１０μｍ 寸法［図１（イ）］ 高さＨ１０ｍｍ 内径Ｄ1 ３ｍｍ 外径Ｄ2 ７ｍｍ
【００２０】混合粉末をメカプレスにより図１（ロ）の
３のように下記リング形状に型押圧縮成形する。 高さＨ1 実施例 ７ ｍｍ 比較例 ７ ｍｍ 内径Ｄ3 実施例 ７．１ｍｍ 比較例 ７．１ｍｍ 外径Ｄ4 実施例 １１．５ｍｍ 比較例 １０．５ｍｍ 空隙率 実施例 ４０％ 比較例 ４０％
３のように下記リング形状に型押圧縮成形する。 高さＨ1 実施例 ７ ｍｍ 比較例 ７ ｍｍ 内径Ｄ3 実施例 ７．１ｍｍ 比較例 ７．１ｍｍ 外径Ｄ4 実施例 １１．５ｍｍ 比較例 １０．５ｍｍ 空隙率 実施例 ４０％ 比較例 ４０％
【００２１】上記リング形状型押体３を、図１（ハ）の
様に鉄筒５の中央部外周に挿嵌して組合わせ、比較例に
おいては、これをＨＰ装置に装入し８３０℃、２００ｋ
ｇ／ｃｍ2 、１２０分保持して焼結し、図１（ヘ）に示
すようなダイヤモンドビーズ２を形成する。圧縮焼結に
より、高さＨ1 は６．５ｍｍに縮まり、内径Ｄ3 は鉄筒
５の外周に接合固着され、外径側にはプレスによるバリ
８が生じる。 このバリ８は、焼結時の液相が流出したも
ので、前記したような結合金属成分の分布が不均一とな
る因ともなっているものである。また、このバリ８の生
じる高さ方向中央部分は圧縮度が低くなって、密度が低
く、全体としての理論密度比は９４．０％、硬度はＨＲ
Ｂ９７．２であった。
様に鉄筒５の中央部外周に挿嵌して組合わせ、比較例に
おいては、これをＨＰ装置に装入し８３０℃、２００ｋ
ｇ／ｃｍ2 、１２０分保持して焼結し、図１（ヘ）に示
すようなダイヤモンドビーズ２を形成する。圧縮焼結に
より、高さＨ1 は６．５ｍｍに縮まり、内径Ｄ3 は鉄筒
５の外周に接合固着され、外径側にはプレスによるバリ
８が生じる。 このバリ８は、焼結時の液相が流出したも
ので、前記したような結合金属成分の分布が不均一とな
る因ともなっているものである。また、このバリ８の生
じる高さ方向中央部分は圧縮度が低くなって、密度が低
く、全体としての理論密度比は９４．０％、硬度はＨＲ
Ｂ９７．２であった。
【００２２】実施例においては、図１（ハ）の様に組合
わせたものをゴム筒に封入してＣＩＰをかけ、鉄筒５に
リング形状型押体３を圧縮固着する。この圧縮により外
径Ｄ4 は図１（ニ）のように小径部１１．３ｍｍのつつ
み状を呈する。この圧縮した組合わせ物１３の多数を、
図２（イ）（ロ）に示すような厚さ２ｍｍの軟鋼板製の
カプセル９に装入する。
わせたものをゴム筒に封入してＣＩＰをかけ、鉄筒５に
リング形状型押体３を圧縮固着する。この圧縮により外
径Ｄ4 は図１（ニ）のように小径部１１．３ｍｍのつつ
み状を呈する。この圧縮した組合わせ物１３の多数を、
図２（イ）（ロ）に示すような厚さ２ｍｍの軟鋼板製の
カプセル９に装入する。
【００２３】装入に当っては図２のように、圧力媒体粉
１２として＃１００のアルミナ粉をよく敷き詰めて、こ
の粉末に完全にかつ１３同士が直接接しないように間隔
をあけて埋め込むようにする。 埋めこみ後ふた１０を
（ロ）のようにカプセル９に溶接１４し、３００℃に加
熱して、水分を飛ばすと共に、脱気口１１より真空引き
して、締めつけ密封１５した。
１２として＃１００のアルミナ粉をよく敷き詰めて、こ
の粉末に完全にかつ１３同士が直接接しないように間隔
をあけて埋め込むようにする。 埋めこみ後ふた１０を
（ロ）のようにカプセル９に溶接１４し、３００℃に加
熱して、水分を飛ばすと共に、脱気口１１より真空引き
して、締めつけ密封１５した。
【００２４】密封したカプセル９をＨＩＰ装置に装入
し、８５０℃、２００ｋｇ／ｃｍ3 、１２０分保持して
焼結し、図１（ホ）に示すようなダイヤモンドビーズ２
を形成した。 圧縮焼結により高さＨ1 は６．５ｍｍ外径Ｄ4 は大径部
１０．６ｍｍ、小径部１０．３ｍｍのつつみ状を呈し、
バリは生じない。 結合金属相の成分分布は、表２に示すように、ＨＰによ
るものに比し断面全体にわたって均質で、密度もむらな
く理論密度比は９７．４％、硬度はＨＲＢ１０３．１で
あった。
し、８５０℃、２００ｋｇ／ｃｍ3 、１２０分保持して
焼結し、図１（ホ）に示すようなダイヤモンドビーズ２
を形成した。 圧縮焼結により高さＨ1 は６．５ｍｍ外径Ｄ4 は大径部
１０．６ｍｍ、小径部１０．３ｍｍのつつみ状を呈し、
バリは生じない。 結合金属相の成分分布は、表２に示すように、ＨＰによ
るものに比し断面全体にわたって均質で、密度もむらな
く理論密度比は９７．４％、硬度はＨＲＢ１０３．１で
あった。
【００２５】
【表２】
【００２６】上記実施例並びに前記比較例によるダイヤ
モンドビーズ２は、それぞれバレル研磨を施し、バリの
残っているものについてはバリ取り、鉄筒５の内径Ｄ2
の変形しているものについては内径加工を施して、ワイ
ヤーロープ６に間隔を設けて挿通し、図５に示すような
ワイヤーソー１を製作した。
モンドビーズ２は、それぞれバレル研磨を施し、バリの
残っているものについてはバリ取り、鉄筒５の内径Ｄ2
の変形しているものについては内径加工を施して、ワイ
ヤーロープ６に間隔を設けて挿通し、図５に示すような
ワイヤーソー１を製作した。
【００２７】このワイヤーソーにより鉄筋コンクリート
の切断試験を行ったところ、図４に示すにように、切断
面積の増加に連れてのダイヤモンドビーズ２の外径の摩
耗度合は共に一定でないが、実施例のものが少い方が多
く、結局総摩耗量としては、実施例が比較例の半分程度
となり、寿命は２倍近くであった。 なお、ワイヤーソーにおける外径摩耗はどうしても、偏
摩耗を起こしやすいので、摩耗量がビーズ層厚みの約１
／２を越えた時が、寿命と推定した。
の切断試験を行ったところ、図４に示すにように、切断
面積の増加に連れてのダイヤモンドビーズ２の外径の摩
耗度合は共に一定でないが、実施例のものが少い方が多
く、結局総摩耗量としては、実施例が比較例の半分程度
となり、寿命は２倍近くであった。 なお、ワイヤーソーにおける外径摩耗はどうしても、偏
摩耗を起こしやすいので、摩耗量がビーズ層厚みの約１
／２を越えた時が、寿命と推定した。
【００２８】なお、上記比較例と実施例との製造設備
費、操業費を比較すると、規模、操業率にもよるが、実
施例によるものは比較例におけるもっとも大きな金型費
を半分以下に抑制することが出来、経済的に遥かに優れ
ている。そして、できた部材が秀れた特性を有している
ことは既に述べた通りである。
費、操業費を比較すると、規模、操業率にもよるが、実
施例によるものは比較例におけるもっとも大きな金型費
を半分以下に抑制することが出来、経済的に遥かに優れ
ている。そして、できた部材が秀れた特性を有している
ことは既に述べた通りである。
【００２９】また上記実施例においては、焼結されたも
のにバレル研磨を施したものについて示したが、ダイヤ
モンドビーズ２の外表面は、比較例と違い圧力媒体粉に
直接接して焼結形成されているので、ダイヤモンド粒子
４先端が露出した状態となっているので、これを省略す
ることが出来る。 圧縮成形体の空隙率を４０％程度とし
たのは、この程度未満ではプレス作業に支障を生じ易
く、金型の損耗も激しいためで、この程度を超える場合
には圧縮成形体がくずれ易く、ハンドリング等操作困難
だからである。ＣＩＰをかけたのはこの操作性の向上特
にリング形状型押体３と鉄筒５との組合わせ物の、組合
せ形状を維持固定しておく上で重要であり、これがＨＩ
Ｐの容易さにもつながる。
のにバレル研磨を施したものについて示したが、ダイヤ
モンドビーズ２の外表面は、比較例と違い圧力媒体粉に
直接接して焼結形成されているので、ダイヤモンド粒子
４先端が露出した状態となっているので、これを省略す
ることが出来る。 圧縮成形体の空隙率を４０％程度とし
たのは、この程度未満ではプレス作業に支障を生じ易
く、金型の損耗も激しいためで、この程度を超える場合
には圧縮成形体がくずれ易く、ハンドリング等操作困難
だからである。ＣＩＰをかけたのはこの操作性の向上特
にリング形状型押体３と鉄筒５との組合わせ物の、組合
せ形状を維持固定しておく上で重要であり、これがＨＩ
Ｐの容易さにもつながる。
【００３０】また鉄筒５の内径は、ＨＩＰによる変形を
切削加工により修正したが、鉄筒にかえ丸棒を使用し、
これをＨＩＰ後孔開け加工を施して形成することに代え
れば、材料費加工費共更に減ずることが出来る。この場
合丸棒の上下端面に、孔加工中心点を示す円錐凹みなど
の表示を設けておくことが重要である。
切削加工により修正したが、鉄筒にかえ丸棒を使用し、
これをＨＩＰ後孔開け加工を施して形成することに代え
れば、材料費加工費共更に減ずることが出来る。この場
合丸棒の上下端面に、孔加工中心点を示す円錐凹みなど
の表示を設けておくことが重要である。
【００３１】圧力媒体粉としては＃１００のアルミナに
ついて示したが、焼結時無変形、無反応な粉体であれば
よいので窒化ほう素（ＢＮ）、グラファイト、ＳｉＣ、
ＳｉＯ、ＳｉＯ2 或は鋳物砂などの適度な粒度なもの、
或はこれらの混合物で、熱伝導が良く流動抵抗の低いも
のを選択して用いれば良い。また実施例では圧力媒体粉
中に埋め込んだ後３００℃に加熱して脱気したが、４０
０℃またはそれ以上に加熱してもよい。
ついて示したが、焼結時無変形、無反応な粉体であれば
よいので窒化ほう素（ＢＮ）、グラファイト、ＳｉＣ、
ＳｉＯ、ＳｉＯ2 或は鋳物砂などの適度な粒度なもの、
或はこれらの混合物で、熱伝導が良く流動抵抗の低いも
のを選択して用いれば良い。また実施例では圧力媒体粉
中に埋め込んだ後３００℃に加熱して脱気したが、４０
０℃またはそれ以上に加熱してもよい。
【００３２】ＨＩＰ装置としては、アルゴンを用いた加
熱温度１２００℃、圧力５００ｋｇ／ｃｍ2 、装入容積
５００ｃｍ2 ×１００ｃｍのものを用いたが、他の仕様
でも勿論差し支えない。なお本発明におけるＨＩＰと
は、純理論的な熱間等方圧縮（ＨＩＰ）のみさすもので
はなく、擬似ＨＩＰを含むものであって、このようなＨ
ＩＰによれば、焼結における液相の浸透も均一に行なわ
れるので、液相生成物の配合割合を減らして、焼結体の
強度を計ることも、また更に超砥粒の性能劣化の生じな
い範囲で、焼結温度、圧力を上げ焼結時間の短縮や固相
焼結による焼結体の強度向上を計ることも可能である。
また実施例においては鉄筒５との焼結結合を促進するた
めにＣｕメッキを施しているが、これの省略も可能であ
る。
熱温度１２００℃、圧力５００ｋｇ／ｃｍ2 、装入容積
５００ｃｍ2 ×１００ｃｍのものを用いたが、他の仕様
でも勿論差し支えない。なお本発明におけるＨＩＰと
は、純理論的な熱間等方圧縮（ＨＩＰ）のみさすもので
はなく、擬似ＨＩＰを含むものであって、このようなＨ
ＩＰによれば、焼結における液相の浸透も均一に行なわ
れるので、液相生成物の配合割合を減らして、焼結体の
強度を計ることも、また更に超砥粒の性能劣化の生じな
い範囲で、焼結温度、圧力を上げ焼結時間の短縮や固相
焼結による焼結体の強度向上を計ることも可能である。
また実施例においては鉄筒５との焼結結合を促進するた
めにＣｕメッキを施しているが、これの省略も可能であ
る。
【００３３】前記実施例においては、組合わせ物をカプ
セル９内で圧力媒体粉末のなかに埋め込んだものについ
て示したが、場合によってはこの粉末を予め組合わせ物
の形状、個数、位置に合わさせた受型を形成するよう
な、複数個の組合せた受形圧縮体に形成しておき、この
受形の中に充填してもよい。
セル９内で圧力媒体粉末のなかに埋め込んだものについ
て示したが、場合によってはこの粉末を予め組合わせ物
の形状、個数、位置に合わさせた受型を形成するよう
な、複数個の組合せた受形圧縮体に形成しておき、この
受形の中に充填してもよい。
【００３４】（実施例２）次に上記実施例と同様なダイ
ヤモンドビーズ２の製造において、リング状型押体３の
構成物のうち、結合金属粉成分のＣｏをＮｉに置き換
え、該型押体３と鉄筒５との組合わせ物のＣＩＰによる
圧縮固着に替え、低温の仮焼結により固着した第２の実
施例について説明する。
ヤモンドビーズ２の製造において、リング状型押体３の
構成物のうち、結合金属粉成分のＣｏをＮｉに置き換
え、該型押体３と鉄筒５との組合わせ物のＣＩＰによる
圧縮固着に替え、低温の仮焼結により固着した第２の実
施例について説明する。
【００３５】メカプレスにより図１（ロ）の様に成形さ
れた理論密度比約６６％のリング形状型押体３を、図１
（ハ）の様に鉄筒５の中央部外周に挿嵌して組合わせ、
図３の概略図に示す様に、該組合わせ物１３の形状に沿
う段付き溝１８を有するカーボン板１７の該溝１８に多
数個配置する。
れた理論密度比約６６％のリング形状型押体３を、図１
（ハ）の様に鉄筒５の中央部外周に挿嵌して組合わせ、
図３の概略図に示す様に、該組合わせ物１３の形状に沿
う段付き溝１８を有するカーボン板１７の該溝１８に多
数個配置する。
【００３６】この配置状態即ち上溝１８によりリング状
型押体３が鉄筒５の外周上中央部に挿嵌された状態を保
った儘、該カーボン板１７を焼結炉に装入して、不活性
雰囲気下大気圧で７５０℃に９０分間保持した後、約９
０分で徐冷して、仮焼結した組合わせ物１３を得た。
型押体３が鉄筒５の外周上中央部に挿嵌された状態を保
った儘、該カーボン板１７を焼結炉に装入して、不活性
雰囲気下大気圧で７５０℃に９０分間保持した後、約９
０分で徐冷して、仮焼結した組合わせ物１３を得た。
【００３７】この組合わせ物１３は、仮焼結によりリン
グ状型押体３の部分の理論密度比は約７５％に上昇する
と共に略図１の（ニ）の様に収縮して、鉄筒５の外周に
接着して仮固定される。
グ状型押体３の部分の理論密度比は約７５％に上昇する
と共に略図１の（ニ）の様に収縮して、鉄筒５の外周に
接着して仮固定される。
【００３８】上記仮焼結は仮固定を主目的に施すもので
あるが、実施例１におけるＣＩＰを施すのに比し、設備
上、工数上並びに安全性に優れ、より量産に適する。
あるが、実施例１におけるＣＩＰを施すのに比し、設備
上、工数上並びに安全性に優れ、より量産に適する。
【００３９】なお、仮焼結温度は、前記型押体３の組成
にもよるが、７００℃程度より低いと仮固定不足のもの
が生じ、８００℃程度以上となると割れを生じるものが
あったりするので、この間の温度範囲が好ましい。
にもよるが、７００℃程度より低いと仮固定不足のもの
が生じ、８００℃程度以上となると割れを生じるものが
あったりするので、この間の温度範囲が好ましい。
【００４０】上記仮焼結した組合わせ物１３は、前記実
施例１と同様に、図２のようにカプセル９に装入して圧
力媒体粉１２に埋め込み、脱気密封１５した。
施例１と同様に、図２のようにカプセル９に装入して圧
力媒体粉１２に埋め込み、脱気密封１５した。
【００４１】密封したカプセル９をＨＩＰ装置に装入
し、前記仮焼結温度より１００℃程度以上高温の９５０
℃で、５００ｋｇ／ｃｍ2 、１２０分保持してＨＩＰを
施した。このＨＩＰにより、リング形状型押体３は理論
密度比略１００％の焼結された金属結合相１６となっ
た。
し、前記仮焼結温度より１００℃程度以上高温の９５０
℃で、５００ｋｇ／ｃｍ2 、１２０分保持してＨＩＰを
施した。このＨＩＰにより、リング形状型押体３は理論
密度比略１００％の焼結された金属結合相１６となっ
た。
【００４２】上記ＨＩＰを施して形成したダイヤモンド
ビーズ２を用いて、実施例１と同様にしてワイヤーソー
１を製作し、切断試験を行ったところ、外径摩耗量は本
実施例のものが実施例１における比較例（ＨＰ品）より
３０％近く少なく、切断速度も優れていることが認めら
れた。
ビーズ２を用いて、実施例１と同様にしてワイヤーソー
１を製作し、切断試験を行ったところ、外径摩耗量は本
実施例のものが実施例１における比較例（ＨＰ品）より
３０％近く少なく、切断速度も優れていることが認めら
れた。
【００４３】（実施例３）図６は、ペンシルエッジ型の
ダイヤモンドホイールの試作例を示す概略図で、（イ）
及び（ロ）は扇形型押体１９の側面図及びそのＡＡ断面
図である。（ハ）及び（ニ）は上記扇形型押体１９を、
ホイールボディ２０の外周端縁に設けた凹部２１に嵌挿
した状態を示す側面図及びそのＢＢ断面図である。
ダイヤモンドホイールの試作例を示す概略図で、（イ）
及び（ロ）は扇形型押体１９の側面図及びそのＡＡ断面
図である。（ハ）及び（ニ）は上記扇形型押体１９を、
ホイールボディ２０の外周端縁に設けた凹部２１に嵌挿
した状態を示す側面図及びそのＢＢ断面図である。
【００４４】鋼製のホイールボディ２０の外径は２０４
ｍｍ、外周部の肉厚Ｔは１５ｍｍで、外周端縁に砥面を
形成するための扇形型押体１９は、砥面を２０等分し２
０個形成することとした。
ｍｍ、外周部の肉厚Ｔは１５ｍｍで、外周端縁に砥面を
形成するための扇形型押体１９は、砥面を２０等分し２
０個形成することとした。
【００４５】この扇形型押体１９は、♯４０／５０のダ
イヤモンド粉を２．２ｃｔ／ｃｍ3分含有した結合金属
粉（Ｃｏ９０、Ｃｕ７．５、Ｓｎ２．５ｗｔ％）をメカ
プレスで理論密度比６５％に圧縮成形して得た。得た扇
形型押体１９を、図６（ハ）（ニ）のようにホイールボ
ディ２０の凹部２１に密接して挿嵌して仮固定した組合
わせ物とする。
イヤモンド粉を２．２ｃｔ／ｃｍ3分含有した結合金属
粉（Ｃｏ９０、Ｃｕ７．５、Ｓｎ２．５ｗｔ％）をメカ
プレスで理論密度比６５％に圧縮成形して得た。得た扇
形型押体１９を、図６（ハ）（ニ）のようにホイールボ
ディ２０の凹部２１に密接して挿嵌して仮固定した組合
わせ物とする。
【００４６】上記組合わせ物を前記実施例と同様に、カ
プセル９に装入して圧力媒体粉１２に埋めこみ、脱気密
封して、ＨＩＰ装置に装入し、８３０℃、２００ｋｇ／
ｃｍ2 、１２０分保持して焼結し、ペンシルエッジ型の
ダイヤモンドホイールを得た。
プセル９に装入して圧力媒体粉１２に埋めこみ、脱気密
封して、ＨＩＰ装置に装入し、８３０℃、２００ｋｇ／
ｃｍ2 、１２０分保持して焼結し、ペンシルエッジ型の
ダイヤモンドホイールを得た。
【００４７】扇形型押体１９は、ＨＩＰ処理時ホイール
ボディ２０の凹部によって、形状並びに位置が設定通り
維持されているため、容易に設計通りのペンシルエッジ
型のダイヤモンドホイールを得ることが出来た。以上は
扇形型押体１９の断面が凹形状のペンシルエッジ型のダ
イヤモンドホイールについて説明したが、扇形型押体１
９の断面が凸形状のダイヤモンドホイールについても同
様に適用できる。
ボディ２０の凹部によって、形状並びに位置が設定通り
維持されているため、容易に設計通りのペンシルエッジ
型のダイヤモンドホイールを得ることが出来た。以上は
扇形型押体１９の断面が凹形状のペンシルエッジ型のダ
イヤモンドホイールについて説明したが、扇形型押体１
９の断面が凸形状のダイヤモンドホイールについても同
様に適用できる。
【００４８】
【発明の効果】上記各項において説明したように、本発
明によれば、均質で高密度の焼結が容易にできるので、
超砥粒の含有量も、切れ味を低下させないよう充分に保
ちながら、結合金属焼結体の強度を上げ、長寿命の部材
を提供することができる。
明によれば、均質で高密度の焼結が容易にできるので、
超砥粒の含有量も、切れ味を低下させないよう充分に保
ちながら、結合金属焼結体の強度を上げ、長寿命の部材
を提供することができる。
【００４９】
【図１】それぞれ実施例１におけるダイヤモンドビーズ
の製作過程を示す縦断側面図で、（イ）は鉄筒、（ロ）
はダイヤモンド粉と結合金属粉の混合物の型押圧縮体、
（ハ）は（イ）と（ロ）の組合せ状態、（ニ）は（ハ）
をＣＩＰにより圧縮した成形体、（ホ）は（ニ）にＨＩ
Ｐを施した圧縮焼結体、（ヘ）は（ハ）を直接ＨＰによ
り型押焼結した状態を示す。
の製作過程を示す縦断側面図で、（イ）は鉄筒、（ロ）
はダイヤモンド粉と結合金属粉の混合物の型押圧縮体、
（ハ）は（イ）と（ロ）の組合せ状態、（ニ）は（ハ）
をＣＩＰにより圧縮した成形体、（ホ）は（ニ）にＨＩ
Ｐを施した圧縮焼結体、（ヘ）は（ハ）を直接ＨＰによ
り型押焼結した状態を示す。
【図２】（イ）及び（ロ）は図１（ニ）の成形体をカプ
セルに装入し、密封する状態を説明する縦断面及び側面
よりの概略図である。
セルに装入し、密封する状態を説明する縦断面及び側面
よりの概略図である。
【図３】実施例２における組合わせ物を配置するカーボ
ン板の状態を説明する概略斜視図である。
ン板の状態を説明する概略斜視図である。
【図４】比較例１と実施例１の鉄筋コンクリート切断に
よる外径摩耗の状態を示す図表である。
よる外径摩耗の状態を示す図表である。
【図５】（イ）及び（ロ）はワイヤーソーの構成を説明
する側面及びそのＡ−Ａ断面の概略図である。
する側面及びそのＡ−Ａ断面の概略図である。
【図６】実施例３を説明する概略図で（イ）及び（ロ）
は扇形型押体の側面図及びＡＡ断面図、（ハ）及び
（ニ）はホイールボディの側面図及びＢＢ断面図であ
る。
は扇形型押体の側面図及びＡＡ断面図、（ハ）及び
（ニ）はホイールボディの側面図及びＢＢ断面図であ
る。
１．ワイヤーソー ２０．ホイール
ボディ（金属部片） ２．ダイヤモンドビーズ ２１．２０の凹
部 ３．リング形状型押体（圧縮成形体） ４．ダイヤモンド粒 ５．鉄筒（金属部片） ６．ワイヤーロープ ７．ゴム被覆 ８．バリ ９．カプセル １０．ふた １１．脱気口 １２．圧力媒体粉 １３．組合わせ物 １４．溶接 １５．密封 １６．超砥粒を含有する結合金属相 １７．カーボン板 １８．１７の段付き溝 １９．扇形型押体（圧縮成形体）
ボディ（金属部片） ２．ダイヤモンドビーズ ２１．２０の凹
部 ３．リング形状型押体（圧縮成形体） ４．ダイヤモンド粒 ５．鉄筒（金属部片） ６．ワイヤーロープ ７．ゴム被覆 ８．バリ ９．カプセル １０．ふた １１．脱気口 １２．圧力媒体粉 １３．組合わせ物 １４．溶接 １５．密封 １６．超砥粒を含有する結合金属相 １７．カーボン板 １８．１７の段付き溝 １９．扇形型押体（圧縮成形体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草田 宏次 大阪府堺市鳳北町２丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内 (72)発明者 佐々木 謙作 大阪府堺市鳳北町２丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 金属部片と、集中度５〜２００の超砥粒
を含有する金属焼結体とが、焼結により一体に接合され
てなる部材であって、該焼結は熱間等方圧縮（ＨＩＰ）
によって施され、組織が均質でかつ理論密度比が９６％
以上であることを特徴とする超砥粒焼結部材。 - 【請求項２】 金属焼結体はフィラーを含むか又は含ま
ない多相系非鉄金属が、液相焼結によって形成されてな
ることを特徴とする請求項１記載の部材。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の超砥粒焼結部材に
おいて、金属部片は金属焼結体を支持固定する工具母
体、金属焼結体の外表面は砥面として、その儘又は加工
を加えて用いられることを特徴とする超砥粒工具。 - 【請求項４】 超砥粒工具は次のＡ、Ｂ又はＣの何れか
である請求項３記載の工具。 Ａ．金属部片は筒状であり、金属焼結体は該筒状の外周
に一体に接合されて外周砥面を形成したビーズ。 Ｂ．Ａ記載のビーズが、ワイヤーロープに挿通されて、
長さ方向に間隔を設けて固着されてなるソーワイヤ。 Ｃ．金属部片は外周端面に凹部を設けた円板状であり、
金属焼結体はその複数が連続して又は間隔をおいて、円
板状の凹部に一体に接合されて砥面を形成したホイール
又はソーブレード。 - 【請求項５】 フィラーを含むか又は含まない結合金属
粉に５０ｖｏｌ％以下の超砥粒を加えた混合物を型押圧
縮成形する工程と、該圧縮成形体の１個又は複数個と金
属部片を組合わせる工程と、該組合わせ物をその侭か、
又は冷間等方圧縮（ＣＩＰ）を加えた後カプセル内に装
入し圧力媒体粉の中に埋める工程と、該カプセルを減圧
し密封する工程と、該カプセルをＨＩＰ装置中に装入し
てＨＩＰを施す工程と、を具備することを特徴とする請
求項１若しくは２又は請求項３記載の超砥粒焼結部材又
は超砥粒工具の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法において、組合わせ
物にＣＩＰを加えるのに替え仮焼結を施し、ＨＩＰは仮
焼結の温度以上で施すことを特徴とする請求項１若しく
は２又は請求項３記載の超砥粒部材又は超砥粒工具の製
造方法。 - 【請求項７】 圧縮成形体の空隙率を４０％程度とした
ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の製造方
法。 - 【請求項８】組み合わせ物を埋める圧力媒体粉は予め組
合わせ物の形状、装入個数、位置に対応した組合せ受型
形状に圧縮形成されてなることを特徴とする請求項５若
しくは６又は請求項７記載の製造方法。 - 【請求項９】 超砥粒はダイヤモンド、結合金属粉は多
相系非鉄金属粉、焼結は液相焼結であることを特徴とす
る請求項５若しくは６又は請求項７、請求項８記載の製
造方法。 - 【請求項１０】 超砥粒と結合金属粉との混合物の圧縮
成形体と金属部片又は金属圧粉体片とを組合せたものを
金属箔で密封する工程と、該密封物をカプセル内に装入
して圧力媒体粉の中に埋めて密封した後、ＨＩＰ装置に
装入してＨＩＰを施す工程とを具備してなることを特徴
とする請求項１若しくは２又は請求項３記載の超砥粒焼
結部材又は超砥粒工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09115220A JP3095707B2 (ja) | 1996-05-01 | 1997-04-16 | ワイヤーソー用ビーズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13579596 | 1996-05-01 | ||
| JP8-135795 | 1996-05-01 | ||
| JP09115220A JP3095707B2 (ja) | 1996-05-01 | 1997-04-16 | ワイヤーソー用ビーズの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1071569A true JPH1071569A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3095707B2 JP3095707B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=26453774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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