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    玻璃化 金刚石 磨石 制造 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN200580001458.8

    申请日:

    2005.01.27

    公开号:

    CN1905992A

    公开日:

    2007.01.31

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):B24D 3/14申请日:20050127授权公告日:20110119终止日期:20130127|||授权|||专利申请权、专利权的转移(专利申请权的转移)变更项目:申请人变更前权利人:吴诺顿株式会社 申请人地址:日本东京变更后权利人:吴砂轮株式会社 申请人地址:日本东京登记生效日:2008.9.26|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: B24D3/14(2006.01); B24D3/00(2006.01) 主分类号: B24D3/14
    申请人: 吴诺顿株式会社;
    发明人: 山口昌三
    地址: 日本东京
    优先权: 2004.01.28 JP 019778/2004
    专利代理机构: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 代理人: 陈昕
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200580001458.8

    授权公告号:

    |||1905992B|||||||||

    法律状态公告日:

    2014.03.26|||2011.01.19|||2008.10.29|||2007.03.28|||2007.01.31

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||专利申请权、专利权的转移(专利申请权的转移)|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种如下的方法,即,利用在空气气氛下大于等于650℃的烧成,制造锋利度良好而且具有耐久性的玻璃化金刚石磨石。本发明的制造方法是包括将玻璃化粘合剂与金刚石磨粒的混合物在空气气氛下烧成的工序的玻璃化金刚石磨石的制造方法,其特征是,所述混合物含有软化点高于650℃的玻璃化粘合剂,包括将该混合物在700℃~900℃的空气气氛下烧成的工序。

    权利要求书

    1: 一种玻璃化金刚石磨石的制造方法,包括将玻璃化粘合剂与金刚 石磨粒的混合物在空气气氛下烧成的工序,其特征是,包括将包含具有高 于650℃的软化点的玻璃化粘合剂的混合物在700℃~900℃的空气气氛 下烧成的工序。
    2: 根据权利要求1所述的制造方法,其特征是,使用具有50~65wt %的SiO 2 、5~15wt%的Al 2 O 3 、15~25wt%的B 2 O 3 、1~6wt%的RO(RO 为从CaO、MgO及BaO中选择的至少一种)及4~10wt%的R 2 O(R 2 O为从 K 2 O、Na 2 O及Li 2 O中选择的至少一种)的化学组成的玻璃化粘合剂。
    3: 根据权利要求1或2所述的制造方法,其特征是,在所述玻璃化 粘合剂中添加1~10wt%的陶瓷微粉而使用。
    4: 根据权利要求1~3中任意一项所述的制造方法,其特征是,所使 用的所述玻璃化粘合剂是在将由该玻璃化粘合剂成形而成的高度/直径的 比率为0.79的圆柱状颗粒暴露于烧成温度下的流动性测试中,具有利用 烧成而使颗粒的高度/直径的比率变为0.1~0.6的流动性的材料。
    5: 根据权利要求1~4中任意一项所述的制造方法,其特征是,使用 被金属或无机材料被覆了的金刚石磨粒。
    6: 根据权利要求1~5中任意一项所述的制造方法,其特征是,所述 混合物除了所述金刚石磨粒以外,还含有从由立方晶氮化硼磨粒、氧化铝 类磨粒、碳化硅类磨粒、硅石、氧化铈及莫来石构成的组中选择的大于等 于1种的磨粒。
    7: 根据权利要求1~6中任意一项所述的制造方法,其特征是,所述 混合物还含有作为气孔形成剂的有机粉体或无机中空体。

    说明书


    玻璃化金刚石磨石的制造方法

        【技术领域】

        本发明涉及一种用玻璃化粘合剂(vitrified?binder)结合的金刚石磨石的制造方法。

        背景技术

        以往玻璃化金刚石磨石(vitrified?diamond?whetstone)是在氮气气氛下烧成的。其理由在于,如果金刚石磨粒是在空气中加热,则从大于等于650℃的温度开始,磨粒重量会急剧地减少,在800℃附近金刚石磨粒就会烧损消失。其原因被认为是,与空气中的氧反应,产生二氧化碳气,简而言之就是燃烧掉(1985年1月号机械与工具P156;本数据转引自R.C.DeVries“Technical?information?series?Cubic?BoronNitride;handbook?of?Properties”GE公司June?1972年)。由此,一般来说,玻璃化金刚石磨石的烧成是在大于等于650℃的高温下,在非氧气氛下,例如氮气气氛下进行的。

        另一方面,作为在空气气氛或非氧气氛下,在小于等于650℃烧成玻璃化金刚石磨石的例子,在特开昭60-67078号公报中公布有用磷酸铝类粘合剂在烧成温度100℃下烧成的例子,在特开2001-71268号公报中公布有用所记载的无机粘接剂在烧成温度150~300℃下烧成的例子,特开2002-18726号公报中公布有用Li2O-ZnO类粘合剂在烧成温度590℃下烧成的例子等。

        另外,作为涉及玻璃化金刚石磨石的空气气氛下的烧成的技术,在特公平8-18254号公报中公布有如下的内容,即,在混合软化点小于等于650℃的玻璃质粘合剂的粉末而成形后,在烧成时,在温度达到大于等于650℃以前,金刚石磨粒就被玻璃质粘合剂覆盖,其后在大于等于650℃下烧成。

        非专利文献1:机械と工具1985年1月号156页

        专利文献1:特开昭60-67078号公报

        专利文献2:特开2001-71268号公报

        专利文献3:特开2002-18726号公报

        专利文献4:特公平8-18254号公报

        但是,在氮气气氛下烧成的玻璃化金刚石磨石有金刚石磨粒的保持力弱的问题。即,一般来说,在氮气气氛下烧成的玻璃化粘合剂与在空气气氛下烧成的玻璃化粘合剂相比,强度较差。另外,已知金刚石一般来说为惰性,金刚石与其他的物质的粘接性不太强,特别是与主要构成玻璃化粘合剂的玻璃的粘接性不强,这对于本领域技术人员来说是一般性的认识。由此,现有的玻璃化金刚石磨石为了确保金刚石磨粒的保持力,需要使用大量的粘合剂,然而这样的话,磨石的气孔率就会减少,从而有形成锋利度很差的磨石的问题。因此,现实状况是,玻璃化金刚石磨石很少被使用。

        另外,所述3件现有技术(专利文献1~3)的例子中,是在不会引起金刚石磨粒的重量减少的小于等于650℃的烧成温度下烧成,由于磨石的强度不高,磨粒的保持力低,因此无法获得具有耐久性的磨石,从而未充分利用来之不易的金刚石磨粒的特性。而且,如特公平8-18254号公报中所记载的那样,提出了在玻璃质成分中使用作为对于降低玻璃的软化点有效的成分的铅成分的方案,然而由于铅对于人体来说是非常有害的成分,因此被认为有环境上的问题,最近并未使用采用了铅成分的玻璃化磨石。

        另一方面,当作为低软化点玻璃,将如上所述3件现有技术中所记载的玻璃化粘合剂在大于等于650℃下烧成时,粘合剂的流动性变高,引起过多的反应,产生磨石膨大的现象,因此认为无法制造磨石。

        为了提高磨粒的保持力,除了粘合剂的流动性以外,粘合剂的热膨胀系数也很重要??悸堑秸庖坏?,需要使用与金刚石同样地被处理,而磨粒硬度次于金刚石的CBN磨粒(将金刚石和CBN统一称作超硬磨粒。)。由于CBN磨粒不会像金刚石等那样,因加热而重量减少,因此一般来说在650~950℃的空气气氛(有时根据情况而设为氮气气氛)中烧成。作为CBN磨粒的粘合剂,一般来说可以恰当地使用硼硅酸玻璃。CBN磨粒与金刚石磨粒相比时,对玻璃质粘合剂具有活性。另外,由于CBN磨粒和热膨胀系数更为良好地匹配,因此能够形成良好的磨石。金刚石磨粒也是与CBN磨粒相同的热膨胀系数,当不与CBN磨粒用玻璃化磨石相同地匹配热膨胀系数时,则无法形成磨粒保持力良好的玻璃化金刚石磨石,一般来说,软化点低的玻璃成分有热膨胀系数高的倾向。作为使玻璃软化的代表性的成分,使用一价的碱金属(Na、K、Li),然而由于它会升高玻璃化粘合剂的热膨胀系数,因此不宜大量使用。

        虽然在特公平8-18254号公报中,利用Pb成分代替一价的碱金属,然而对于一价的碱金属的量与玻璃质粘合剂的软化点及热膨胀系数的关系、由之得到的锋利度良好的具有耐久性的玻璃化金刚石磨石的制造并没有相关论述。

        另外,一般来说硼硅酸玻璃的软化点较高,不符合特公平8-18254号公报中所要求的小于等于650℃的软化点,硼硅酸玻璃的代表例Pyrex(注册商标)玻璃等热膨胀系数为3.2×10-6,与金刚石磨粒及CBN磨粒匹配,然而软化点为较高的温度,在与所述磨粒的粘接性方面有问题。另外,一般来说硼硅酸玻璃容易因热处理温度而产生分相,特别是在低温加热处理的情况下产生分相,分相后的SiO2成分成为方英石晶体。由于其在200~300℃下会产生急剧的体积变化,因此会在玻璃化粘合剂中产生裂缝。由此,硼硅酸玻璃无法在烧成温度小于等于650℃下使用。

        根据以上的方面,为了获得具有耐久性、锋利度良好的玻璃化金刚石磨石,需要使与金刚石磨粒的良好的粘接性和热膨胀系数匹配,作为满足这些条件的玻璃化粘合剂,使用了与CBN磨粒一起使用的硼硅酸玻璃,然而在氮气气氛烧成中,有金刚石磨粒的保持力不足的问题。

        另外,所述的现有技术的玻璃化粘合剂中,不是因环境问题而无法使用的材料,就是虽然可以在小于等于650℃的低温下烧成,然而磨粒的保持力不足的材料。

        总之,为了提高磨粒的保持力,需要磨粒与玻璃化粘合剂的热膨胀系数的匹配及良好的流动性,然而对于金刚石磨粒的情况,一般来说为惰性,与其他的物质的粘接性差,即,无法获得由化学反应形成的粘接构造。由于在空气气氛中,在大于等于650℃的加热下,会引起急剧的重量减少,因此有无法在空气气氛中烧成的问题。

        另外,当使用小于等于650℃的低软化点的玻璃化粘合剂时,在小于等于650℃的烧成中热膨胀系数不匹配。另外,如果在大于等于650℃下使用所述粘合剂进行烧成,则会有产生磨石的膨胀的问题。

        【发明内容】

        鉴于所述的诸多问题,本发明的目的在于,提供如下的方法,即,利用以往根据本领域技术人员的认识认为是不可能的空气气氛下大于等于650℃的烧成,制造锋利度良好而且具有耐久性的玻璃化金刚石磨石。

        用于解决所述问题的本发明的制造方法是包括将玻璃化粘合剂与金刚石磨粒的混合物在空气气氛下烧成的工序的玻璃化金刚石磨石的制造方法,其特征是,将包含具有高于650℃的软化点的玻璃化粘合剂的混合物在700℃~900℃的空气气氛下烧成。

        另外,本发明的制造方法优选使用具有50~65wt%的SiO2、5~15wt%的Al2O3、15~25wt%的B2O3、1~6wt%的RO(RO为从CaO、MgO及BaO中选择的至少一种)及4~10wt%的R2O(R2O为从K2O、Na2O及Li2O中选择的至少一种)的化学组成的玻璃化粘合剂。

        另外,本发明的制造方法优选在所述玻璃化粘合剂中添加1~10wt%的陶瓷微粉使用。

        另外,本发明的制造方法优选所使用的所述玻璃化粘合剂是在将由该玻璃化粘合剂成形的高度/直径的比率为0.79的圆柱状颗粒暴露于烧成温度下的流动性测试中,具有利用烧成而使颗粒的高度/直径的比率为0.1~0.6的流动性的材料。

        另外,本发明的制造方法优选使用被金属或无机材料覆盖了的金刚石磨粒。

        另外,本发明的制造方法中,所述混合物除了所述金刚石磨粒以外,也可以还含有从由立方晶氮化硼磨粒、氧化铝类磨粒、碳化硅类磨粒、硅石、氧化铈及莫来石构成的组中选择的大于等于1种的磨粒。

        另外,本发明的制造方法中,所述混合物也可以还含有作为气孔形成剂的有机粉体或无机中空体。

        本发明的玻璃化金刚石磨石的制造方法由于使用软化点高于650℃的给定的玻璃化粘合剂,在700℃~900℃的空气气氛下烧成,因此与以往的在氮气气氛下烧成的情况或使用低温软化的玻璃化粘合剂的情况相比,会带来玻璃化金刚石磨石的耐久性大幅度的提高,另外,在各种研削作业中,会带来大幅度的作业效率的提高及被研削物品的质量提高。

        【附图说明】

        图1是表示利用加热测试2得到的热重量及示差热分析的结果的图表。

        图2是表示流动性及浸润性测试中所使用的金刚石板及粘合剂垫块的立体图。

        图3作为流动性及浸润性测试的结果,是表示烧成后的各粘合剂垫块的照片。

        图4作为磨粒的热处理测试的结果,是表示未处理及热处理后的磨粒的各表面的SEM照片。

        【具体实施方式】

        首先,发明人不拘于以往的技术常识,判断了机械と工具1985年1月号156页(所述的非专利文献1)所示的金刚石的烧损是否可以再现。如下述实施例1中所示,出乎意料之外,在大于等于650℃下并未引起急剧的重量减少,在850℃下,也有大于等于60%的残存率(在非专利文献中,将会完全地消失)。根据该结果,与金刚石在大于等于650℃会急剧地烧损的技术常识不同,使用金刚石磨粒在烧成温度大于等于650℃的空气气氛下也可以烧成。

        例如,根据特公平8-18254号公报(专利文献4),有如下的记载,即,如果在用具有小于等于650℃的软化点的玻璃(glass)质粘合剂覆盖,将金刚石磨粒与空气隔断的状态下烧成,则在900℃附近也能够烧成。但是,本发明人的实验的结果是,如上所述,即使在空气气氛下,也能够实现大于等于650℃的烧成,伴随着该发现,发现使用软化点大于等于650℃的玻璃化粘合剂,能够在空气气氛下,实现大于等于650℃,具体来说是在700~900℃下的烧成。此外,正如已经叙述的那样,有可能使在CBN磨粒等中所使用的硼硅酸玻璃质玻璃化粘合剂可以良好地使用,着眼于这一点,进行了进一步的研究。

        首先,对适用于本发明中的玻璃化粘合剂的详细情况进行说明。

        在本发明中所使用的玻璃化粘合剂中,含有硼硅酸玻璃类的粘合剂,考虑到粘合剂的流动性与热膨胀系数,其化学组成优选50~65wt%的SiO2、5~15wt%的Al2O3、15~25wt%的B2O3、1~6wt%的RO(RO为从CaO、MgO及BaO中选择的至少一种)及4~1Owt%的R2O(R2O为从K2O、Na2O及Li2O中选择的至少一种)。

        当SiO2低于50wt%时,则热膨胀系数升高,并且软化点降低过多。当多于65wt%时,则软化点升高过多,金刚石磨粒的保持力不足,另外硼硅酸玻璃质的稳定性消失,产生分相现象。

        当Al2O3低于5wt%时,则软化点降低过多,并且硼硅酸玻璃质的稳定性消失,产生分相现象,当多于15wt%时,则软化点升高过多,金刚石磨粒的保持力不足。

        当RO(RO为从CaO、MgO及BaO中选择的至少一种)少于2wt%时,则软化点升高过多,粘合剂的流动性不足,当多于6wt%时,则软化点降低过多。

        当R2O(R2O为从K2O、Na2O及Li2O中选择的至少一种)少于4wt%时,则软化点升高过多,粘合剂的流动性不足,当多于10wt%时,则热膨胀系数升高过多。

        而且,在所述玻璃化粘合剂中,作为所述的成分之外的无机元素或调整材料,可以添加微粉状的陶瓷材料。例如,可以添加1~10wt%的微粉状的陶瓷材料。从添加效果的观点考虑,优选大于等于1wt%,从确保流动性的观点考虑,优选小于等于10wt%。作为此种添加剂的代表例,可以举出莫来石、锆石、氧化铝、コ-デイライト、锂辉石、锂铝硅酸盐类晶体等。

        玻璃化粘合剂的软化点是在将0.55~0.75mmΦ、长度235mm的纤维以4~6℃/分钟加热时,伸长达到1mm/分钟时的温度,粘度被定义为大约107.6泊(玻璃的辞典朝仓书店376页从下数第6~3行)。

        本发明中所使用的玻璃化粘合剂的软化点为大于等于650℃,优选大于等于675℃,更优选大于等于700℃,特别优选大于等于750℃。此种较高的软化点的设定会带来如下的好处。即,如果将硼硅酸玻璃类的玻璃化粘合剂的软化点设为小于等于650℃,则需要添加很多软化促进成分R2O(R2),此时,热膨胀系数升高。在本发明的烧成条件下,硼硅酸玻璃类的玻璃化粘合剂的特性被激活。

        另一方面,软化点的上限温度为给定烧成温度,即设为小于等于700℃、小于等于725℃、小于等于750℃、小于等于800℃、小于等于850℃以及低于900℃的温度即可。当超过这些给定的上限值时,则金刚石磨粒的保持力就容易不足。

        玻璃化粘合剂的流动性在判断金刚石磨粒与玻璃化粘合剂的保持力方面十分重要。根据该观点,本发明中所使用的玻璃化粘合剂最好具有可以在下述流动性测试中确认的给定的流动性。

        向直径为25.4mm的模具中填充玻璃化粘合剂15g,以高度20mm进行成形。将该成形后的圆柱状颗粒放置在陶瓷、陶瓷复合材料或耐火物之上,它们是表面上没有凹凸并且尽可能光滑的板状,而且在给定烧成温度下不会变质。将该圆柱状颗粒在与磨石烧成相同条件的烧成温度下烧成。测定烧成后取出的圆柱状颗粒的直径(最大的部分)和高度,求得颗粒的高度/直径的比率,将其作为流动性。

        本发明中,优选使用具有如下的流动性的玻璃化粘合剂,即,在所述流动性测试中,烧成后的颗粒的高度/直径的比率达到0.1~0.6的范围。当流动性小于0.1时,则不适于正常的磨石的制造,另外,当大于0.6时,则磨粒保持力就容易减少。所述流动性优选0.15~0.55,更优选0.2~0.50。

        本发明的玻璃化金刚石磨石最好磨粒体积率为10~55%,气孔体积率为10~70%。其粘合剂率是从100中减去磨粒体积率及气孔体积率后的值。当制造高气孔率的磨石时,作为气孔形成剂可以使用有机粉体或无机中空体。有机的气孔形成剂是调整为给定的粒度而与磨石原料混合,通过其在烧成中消失而作为出现的空洞部来形成气孔的物质。另外,无机中空体优选中空状的玻璃或陶瓷质,具有高于给定烧成温度的软化点。所使用的无机中空体残存于烧成的磨石中,其中空部分成为气孔。气孔形成剂的种类及添加量可以考虑磨石所使用的研削条件等而适当地决定。

        在本发明的磨石的制造中,虽然可以将金刚石磨粒单独使用,也可以将其与其他的磨料组合使用。在能够与金刚石磨粒一起使用的其他的磨粒中,主要包含从由立方晶氮化硼磨粒、氧化铝类磨粒、碳化硅类磨粒、硅石、氧化铈及莫来石等构成的组中选择的大于等于1种磨粒。这些是示例性的列举,只要不脱离本发明的目的,也可以使用在这里未列举出的其他的磨粒。

        本发明中所使用的金刚石磨粒的粒度范围虽然可以在粒度表示为16/18的粗目粒度~#10000(平均粒径小于1μm)的范围中使用,然而优选60/80~#5000的范围,更优选100/120~#3000的范围,特别优选120/140~#1000的范围。

        在本发明中所使用的金刚石磨粒中,虽然可以使用在表面未进行被覆处理的磨粒,然而如果使用在金刚石磨粒表面用金属或无机材料被覆了的磨粒则更为良好。

        本发明的制造方法的优选的方式中,将金刚石磨粒作为磨料,使用所述成分的硼硅酸玻璃质并且软化点大于等于650℃的玻璃化粘合剂,将磨石成形,在700~900℃的空气气氛下烧成。根据本法,不会有金刚石磨粒意外地烧损的情况,可以制造良好的玻璃化金刚石磨石。本说明书中未公布的其他的制造条件等详细情况可以使用在该技术领域中成为技术常识的公知的方法、条件。对于本领域技术人员来说,通过基于本发明的公布内容适当地追加或改变条件,应当能够实施本发明的所有的方式。

        利用本发明制造的磨石不仅可以用于圆筒研削,还可以应用于平面研削、内面研削,作为被削材料,可以在超硬、硅、氧化铝、碳化物、氮化物、蓝宝石、石英、各种玻璃、陶瓷材料等脆硬性材料的研削研磨中使用。

        以下,将本发明的实施例与比较例一起进行说明,然而这些只是例证本发明的实施可能性及有用性的例子,对于本发明的构成没有任何限定。

        实施例

        [金刚石磨粒的加热测试]

        将金刚石磨粒加热为高温,确认了因加热造成的重量减少。

        (加热测试1)

        对GE公司制MBG660目数120/140的金刚石磨粒进行了下述的加热测试。

        加热测试的条件

        将所述的磨粒2g放入白金坩锅,在空气气氛中,在最高保留温度580℃、630℃、700℃、800℃、850℃、950℃下保持了7小时后,根据加热前和加热后的重量变化算出了加热残存率。将测试结果表示于表1中。

        [表1]??测试温度??加热残存率(%)??580℃??98.0??630℃??91.3??700℃??77.8??800℃??72.5??850℃??61.5??950℃??0.0

        如表1所示,虽然在950℃下会完全烧损,然而在800℃下还剩余72.5%,在850℃下还剩余61.5%,至少不像现有技术(非专利文献1)中所记载的那样在800℃下完全地消灭。关于加热时间,根据非专利文献的数据,保留时间为3小时,然而本测试为7小时,因而本测试的条件更为严酷。尽管如此,由于在空气气氛中的加热残留率方面获得了很高的值,因此说明金刚石磨粒的在空气气氛中的加热残存率不一定会急剧地减少,在800℃不会完全消灭。根据本测试,与很长时间以来成为技术常识的事实相反,能够使用所述金刚石磨粒,在空气气氛下高温烧成,由此可以制造强度高的玻璃化金刚石磨石。

        (加热测试2)

        使用热重量/示差热分析装置(精工仪器(株)(SII)制TG/DTA6300),对GE公司制MBG600T目数230/270的金刚石磨粒进行了热分析。将所述的磨粒0.05g投入直径5.2mm、高度2.5mm的杯形状的铂皿中,以10℃/min升温,测定了其重量变化。

        图1对所述磨粒表示了TG(热重量)及DTA(示差热)的温度依赖性。如同图中所示,从650℃附近磨粒重量开始减少,在900℃大于等于80%都消失。

        [磨石弯曲强度的测试]

        采用所述的测试结果,使用给定的玻璃化粘合剂和所述金刚石磨粒,制造测试磨石,测定了弯曲强度。本测试中,将空气气氛中的烧成作为实施例1,将氮气气氛中的烧成作为比较例1(参照表3)。

        测试磨石的制造

        作为玻璃化粘合剂,使用了下述表2的化学组成(wt%)、软化点为800℃、热膨胀系数为5.5×10-6的材料。

        [表2]??成分??组成(wt%)??SiO2??Al2O3??60.0??8.0??R1O??CaO??2.0??R2O??K2O??Na2O??Li2O??1.5??5.0??0.5??B2O3??18.0??莫来石微粉(平均粒径3μm)??5.0??合计??100

        磨料的混合比设为RVG230/270(GE公司制)为1000重量份,玻璃化粘合剂为250重量份,一次粘合剂为80重量份,设定磨粒体积率(Vg)=50,粘合剂体积率(Vb)=20,气孔体积率(Vp)=30。在将所述的原材料均匀地混合后,填充于模具中,制成了43×5×12(mm)的长方体。在40℃下干燥了12小时后,在给定的条件下烧成,对于所得的各测试磨石,依照下述的顺序测定了弯曲强度。

        弯曲强度的测试顺序

        依照JIS规格(精细陶瓷的弯曲强度试验方法R1601、1995),对各测试磨石以跨度间距30mm、载荷下降速度0.5mm/min进行了3点弯曲强度测试。对于各测试样品取了3次的平均值。

        表3中表示本测试的烧成条件和结果。

        [表3]??烧成温度??烧成气氛??最高温度保留时间?弯曲强度(MPa)?实施例1??850℃??空气气氛??7小时?85.0?比较例1??950℃??氮气气氛??7小时?33.6

        如表3所示,利用实施例1的空气气氛中的高温烧成,与比较例1的氮气气氛下相比,弯曲强度达到大于等于2倍。

        [研削测试]

        研削测试中所使用的磨石的原材料的混合比设为RVG230/270(GE公司制)为506重量份,碳化硅磨粒(SiC)#220为494重量份,具有所述的表2的化学组成的玻璃化粘合剂为250重量份,一次粘合剂为80重量份,调整为金刚石磨粒体积率(Vg)=25,碳化硅磨粒体积率(Vg)=25,粘合剂体积率(Vb)=20及气孔体积率(Vg)=30。为了进行研削测试,制作了圆弧形状的片段磨石。具体来说,在将所述的原材料均匀地混合后,填充于模具中,制成了32个具有长度39.41mm、厚度11mm、宽度6mm、曲率为R=95mm的尺寸的片段磨石。

        成形后的片段磨石在40℃下干燥了大于等于12小时后,将其中的16个在850℃的空气气氛中烧成(实施例2),将剩余的16个在950℃的氮气气氛(比较例2)中烧成。

        烧成的各片段磨石粘接在具有外周190mm、厚度10mm、轴孔50.8mm的尺寸的金属基体件上,进行精加工,制造了具有外周200mm、厚度10mm、轴孔50.8mm的尺寸的1A1型的磨石。

        用表4的条件进行了研削测试。

        [表4]

        磨石尺寸:Φ200×T10×II50.8mm

        ??????????含有金刚石的研磨层的厚度为3.0mm

        被削材料:材质SiC

        ??????????尺寸Φ210×10mm

        研削盘:冈本工作机械横轴平面研削盘CNC-52B

        研削液:クレカツトNS201(ソリユブル型)稀释50倍

        工具墨液、修整条件

        修整器:GC120G?V

        修整器尺寸:Φ125×T30×H50.8mm

        磨石线速度:4.75m/s(454m-1)

        修整器线速度:6.74m/s(1030m-1)最外周的速度

        修整速率:0.98m/rev

        修整切入:0.005mm/pass

        修整次数:2次

        研削条件

        研削方式:湿式横贯研削

        磨石线速度:25m/s(2388m-1)

        工作台速度:0.167m/s

        台布输送:2mm/pass

        研削切入:40μm/pass

        总切入:0.48×2次

        研削测试的评价项目设为下述所定义的研削阻力、磨光面粗糙度及研削比。

        [研削比]

        研削比是用被削材料除去体积/磨石消耗体积求得的。

        [研削动力]

        将磨石轴马达的消耗电能设为W,作为612×W/线速度(60/100)求得。而切,作为线速度使用了所述磨石线速度。

        [磨光面粗糙度Rz]

        依照JIS?B0660(1998年),所测试的磨石的磨光面的面粗糙度作为十个点的平均粗糙度Rz来测定。十点平均粗糙度Rz是从粗糙度曲线中沿其平均线的方向以基准长度抽取,从该抽取部分的平均线中沿纵向倍率方向测定,作为从最高的山顶到第5个山顶的标高Yp的绝对值的平均值与从最低的谷底到第5个谷底的标高Yv的绝对值的平均值的和而求得。本实施例中,Rz超过0.50μm而小于等于10.0μm,是依照了基准长度0.8mm及评价长度4mm的区分。

        将研削测试的结果表示于表5中。

        [表5]??研削比?研削阻力(N)??磨光面粗糙度??(Rz)??实施例2??90?60??2.4??比较例2??55?30??3.5

        如表5所示,对于研削比,实施例2大大地高于比较例2。磨光面粗糙度也是实施例2的一方更好。

        所述实施例1的磨石具有优良的弯曲强度和研削性能的原因被认为是,在空气气氛下的高温烧成时,给定的玻璃化粘合剂在金刚石磨粒的表面上具有很高的流动性和浸润性,在它们之间可以获得牢固的粘接。为了证实该推测,进行了玻璃化粘合剂的流动性及浸润性的测试以及金刚石磨粒的热处理测试。

        粘合剂的流动性及浸润性测试

        如图2所示,在长度5.0mm、内径4.0mm、厚度1.2mm的金刚石板(エレメントシツクス公司制MWSL5012)上,放置所述表2中所示的化学组成的玻璃化粘合剂的3mm见方的垫块,在与所述弯曲强度测试时相同的条件下,即,在850℃的空气气氛下或950℃的氮气气氛下进行了烧成。

        图3表示烧成后的各粘合剂垫块。在850℃的空气气氛下的烧成中,粘合剂很好地流动化,对金刚石板良好地浸润。在950℃的氮气气氛的烧成中,不像空气气氛的情况那样流动化,浸润也很少。当对它们的粘接力进行确认时,氮气气氛下的烧成物可以用指尖轻松地从金刚石板上剥离,而空气气氛下的烧成物就无法剥离。根据本测试的结果,在空气气氛中被高温烧成的玻璃化粘合剂与氮气气氛的情况相比,对金刚石材料的浸润性高,粘接力也优良。

        金刚石磨粒的热处理测试

        进行了观察热处理后的金刚石磨粒的表面的测试。将GE公司制MBG600T目数230/270的金刚石磨粒在磁性垫块上展开,在700℃的空气气氛下加热了100分钟。磨粒重量的减少为4.94wt%。用SEM观察了加热处理后的金刚石磨粒的表面。

        图4表示未被热处理的磨粒和被热处理了的磨粒的各表面的SEM照片。热处理后的金刚石磨粒在其表面形成有微小的凹凸,这样就使磨粒的表面积增大。

        认为暴露于高温的空气气氛中的磨粒表面与氧发生加热反应而局部地燃烧,形成了亚微米尺寸的凹凸。虽然在理论上不会被束缚,然而由于利用所形成的凹凸可以在与粘合剂之间形成伴随着锚定效应产生的粘接力,因此这样就使磨粒保持力提高。

        此外,一般来说,在金刚石磨粒中,在制造磨料时作为催化剂添加有少量的金属,在本发明中,发现此种金属催化剂在提高与玻璃化粘合剂的浸润性及粘接性方面发挥了作用。根据所述加热测试2中得到的TG-DTA加热曲线,从650℃附近起至作为本热处理测试的烧成温度的850℃,显示出产生5~10wt%的重量减少的情况。实际上,本热处理测试中,在金刚石板中从650℃附近起产生了金刚石的烧损,观察到金属催化剂的露出。在金刚石板上露出的金属由于在空气气氛下被氧所氧化,因此熔融了的玻璃化粘合剂就借助氧化金属催化剂而在金刚石上良好地浸润,或者它们发生粘接反应。像这样,由于熔融了的玻璃化粘合剂可以顺着因露出而氧化了的金属催化剂而在金刚石板上流动,因此其流动性被促进,粘接性提高。

        另外,如所述的流动性测试中所证实的那样,在空气气氛下玻璃化粘合剂的玻璃化被促进,与氮气气氛下的情况相比,对金刚石表面的浸润性提高。所以,在空气气氛下的高温烧成中,利用粘合剂对磨粒表面的较高的浸润性和磨粒表面上的凹凸的形成的相乘效应,可以获得非常高的粘接力,可以制作磨粒的保持力得以改善了的高性能的磨石。

        与现有技术的磨石的比较测试

        [弯曲强度]

        磨石的制造方法依照与所述的弯曲强度测试中所记载的内容相同的顺序。

        在实施例3的磨石中,使用了表2中所记载的化学组成的玻璃化粘合剂。该粘合剂首先是将莫来石以外的化学成分熔融而玻璃料化,其后通过添加给定的莫来石微粉而调制。

        作为比较例3,如特公平8-18254号公报中所记载的那样,将含有软化点小于650℃的粘合剂的原材料在700℃的空气气氛下烧成而制作了磨石。

        作为比较例4,如特开2002-18726号公报中所记载的那样,将含有B2O3-ZnO类粘合剂的原材料在590℃的空气气氛下烧成而制作了磨石。

        所述的各比较例中,使用了通过将给定的化学成分熔融玻璃化而调制的玻璃化粘合剂。

        表6中,将比较例3及4的粘合剂的组成及其他的条件一并表示。

        [表6]??比较例3??比较例4??粘合剂组成(wt%)??SiO2??Al2O3??B2O3??ZnO??PbO??Na2O???36wt%??7??3??8??46??0???15wt%??4??35??44??0??2??粘合剂的软化点??调整为635℃??-??烧成温度??700℃??590℃

        对于各磨石,与所述实施例1同样地测定了弯曲强度。表7中表示测试结果。

        [表7]??弯曲强度?实施例3?比较例3?比较例4??85MPa??40MPa??30MPa

        [磨石重量的减少率的测定]

        对于所述的实施例3、比较例3及4的磨石测定烧成时的磨石重量的减少率,对与所述的结果的磨石强度的关系进行了考察。磨石重量的减少率是通过测定所述制造工序中的烧成前及烧成后的各磨石重量,利用算式:(1-(烧成后的磨石重量)/(烧成前的磨石重量))×100算出的。表8中表示测定结果。

        [表8]??重量减少率(%)?实施例3?比较例3?比较例4??3.80??2.90??2.90

        所使用的粘合剂由于玻璃料化(及添加了陶瓷微粉),因此不含在烧成中减少的成分。另外,在各磨石的一次粘合剂中使用相同的物质。所以,磨石重量的减少率相当于从各磨粒的表面的金刚石的烧损量。

        实施例3的磨石的烧成后的减少率与比较例3及比较例4相比高1%左右。即,实施例3的制造工序中,金刚石磨粒容易烧损。该金刚石的烧损是在对烧成温度的升温过程中引起的,令人意外的是,控制其升温时的粘合剂的性质及磨粒表面的变化将有助于它们之间的浸润性及粘接性的提高,具体来说,可以如下所示地说明。

        金刚石的烧损量依赖于粘合剂的软化点的高低。例如,实施例3中所使用的玻璃化粘合剂具有800℃的软化点,在将烧成温度升高至最终温度850℃的过程中,直至烧成温度超过软化点800℃,金刚石磨粒表面的大部分能够处于在空气气氛下露出的状态。如所述的热处理测试中所示,在空气气氛下,金刚石磨粒表面逐渐地烧损,在其表面形成凹凸,在含有金属催化剂的磨粒中露出金属成分。其后,当烧成温度超过作为粘合剂的软化点的800℃时,玻璃化粘合剂开始流动,在磨粒表面上展开,从而理想地引起玻璃化粘合剂与氧化金属的反应,对磨粒表面的浸润性提高,其结果是,在玻璃化粘合剂与金刚石磨粒之间可以获得很高的粘接性。

        比较例3及比较例4中,由于粘合剂的软化点低于金刚石磨??忌账鸬?50℃,因此金刚石磨粒就能够被在650℃下熔融了的玻璃化粘合剂覆盖。由此,磨粒表面暴露于高温空气气氛下的机会被剥夺,无法获得在实施例3中所观察到的所述的优点,主要由于该不同,产生了表8所示的弯曲强度的差。

        由本测试的结果表明,在进行空气气氛下的烧成的情况下,制造所需的磨石时,像实施例3那样,使用具有高软化点的粘合剂及在充分高的温度下烧成十分重要。

        简而言之,本发明与企图通过使用在金刚石不会烧损的比较低的温度下软化的粘合剂而?;そ鸶帐チC庥谏账鸬囊酝募际醪煌?,通过使用具有高于金刚石磨??忌账鸬?50℃的软化点的粘合剂,引起空气气氛下的磨粒的适度的烧损,这样就可以改善玻璃化粘合剂对金刚石磨粒的浸润性及粘接性。其结果是,可以制造出磨粒的保持力提高了的具有良好的研削性能的磨石。

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