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技術 超砥粒砥石及びその製造方法

出願人 大阪ダイヤモンド工業株式会社
発明者 岡西幸緒井上治男
出願日 1996年11月25日 (24年0ヶ月経過) 出願番号 1996-330433
公開日 1998年6月9日 (22年5ヶ月経過) 公開番号 1998-151569
状態 特許登録済
技術分野 研磨体及び研磨工具
主要キーワード 非金属粉 繊維強化型プラスチック 混合金属粉 円形砥石 塗布接着剤 焼結形成 圧縮加熱 切断砥石
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年6月9日)のものです。
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図面 (4)

課題

台金超砥粒層接合強度が強く長寿命砥石を提供する。

解決手段

超砥粒層を形成すべき台金1の表面に、予め金属の溶射膜2を形成しておき、該溶射膜2上に超砥粒層4を1体に焼結、或は接着形成せしめる。

概要

背景

この種砥石としては、古くより鋼製アルミニウム合金製等の円板状台金の外縁に、ダイヤモンド、CBN等の超砥粒を、混合金属粉焼結固着したメタルボンド砥石混合樹脂粉で焼結固着したレジンボンド砥石ガラス質で固着したビトリファイド砥石などがよく知られている。

概要

台金超砥粒層接合強度が強く長寿命の砥石を提供する。

超砥粒層を形成すべき台金1の表面に、予め金属の溶射膜2を形成しておき、該溶射膜2上に超砥粒層4を1体に焼結、或は接着形成せしめる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

台金表面に設けた金属溶射膜上に、直接又は接合材を介して、超砥粒層が一体に接合されてなることを特徴とする超砥粒砥石

請求項2

金属溶射膜は材質の異なった複数層で形成されてなることを特徴とする請求項1記載の超砥粒砥石。

請求項3

金属溶射膜の1層はテルミット反応を生じる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または2記載の超砥粒砥石。

請求項4

台金超硬合金製であることを特徴とする請求項1、2または3記載の超砥粒砥石。

請求項5

金属母材を台金形状に加工する工程と、該台金の所要表面に金属を溶射して、粗い金属溶射膜表面を形成する工程と、該台金を型に装入して金属溶射膜上に直接又は接合材を介して超砥粒ボンド材の混合物充填する工程と、装入物圧縮、加熱して上記混合物を焼結し、台金と1体に接合した超砥粒層を形成する工程、とを具備することを特徴とする超砥粒砥石の製造方法。

請求項6

金属母材を台金形状に加工する工程と、該台金の所要表面に金属を溶射して、粗い金属溶射膜表面を形成する工程と、該溶射膜表面に予め形成された超砥粒層を接着剤で固着する工程、とを具備することを特徴とする超砥粒砥石の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、金属材料セラミックガラスプラスチック建材石材その他各種材料の切断、研削研磨に使用される超砥粒砥石に関する。

背景技術

0002

この種砥石としては、古くより鋼製アルミニウム合金製等の円板状台金の外縁に、ダイヤモンド、CBN等の超砥粒を、混合金属粉焼結固着したメタルボンド砥石混合樹脂粉で焼結固着したレジンボンド砥石ガラス質で固着したビトリファイド砥石などがよく知られている。

発明が解決しようとする課題

0003

これらの砥石において、共通して求められる要件の1つは、各ボンド台金に強固に接合されていることである。そのボンドにより超砥粒もまたしっかりと保持されて、剥離脱落が防がれるからである。

0004

上記の台金との接合強度を上げるためには、台金とボンド材熱膨張係数の差が少なく、接合面が活性化されること、また接合面の面粗さを粗らくし、接触面積を広くすると共にアンカー効果を働かすことなどが計られている。その一つの手段として、台金表面にNi、Cuなどの金属メッキを施す、或は逆にエッチングブラストを施して表面を粗らくすることが行なわれている。

0005

ところが、近時切断用砥石などにおいて要望されている超硬合金製の台金においては、エッチングやブラストによっても充分な粗面は得にくい。

0006

またメッキの台金との接合はクーロン力ファンデルワールス力によるもので、より高い強度は望み難く、また電気メッキには大きな関連設備を要すると共にメッキ速度を上げにくいと言う問題もある。

課題を解決するための手段

0007

本発明は上記のような問題を解決する1つの方法を見い出したもので、その特徴とするところは次の通りである。

0008

(1)超砥粒層を形成すべき台金の表面に、予め溶射すべき金属(合金や金属中に炭化物などの非金属粉を含有する場合を含む)を、燃焼ガス電気アーク又はプラズマなどを用いて、溶融に近い状態にまで瞬間的に加熱し噴射して、金属溶射膜を設けておく。

0009

(2)その溶射膜上に直接又は接合材を介して超砥粒とボンド材との混合粉充填し、充填物圧縮加熱して上記溶射膜に一体に接合した超砥粒層を形成する。
(3)又は上記溶射膜上に予め形成しておいた超砥粒層を接着剤で一体に接合、固着する。

0010

(4)上記台金として超硬合金製の円形基板を用いることが好ましい。

0011

(5)溶射する金属としてNi95、Al5(重量%)のようなテルミット反応合金を使用することが好ましい。また必要によっては1層目の溶射膜を上記Ni−Al合金とし、2層目をブロンズのような銅合金とするなど、複数層の溶射膜に形成してもよい。このブロンズの溶射膜は、ボンド材としてブロンズ系材料を用いる場合に、その接合強度を高めるのに特に効果があるが、このように溶射金属並びにそれを複層設ける場合の溶射金属の材質ならびにその厚さを選択することにより、アンカー効果の外、熱膨張係数の差の緩和、衝撃の緩和など、形成される超砥粒層の強化、保護を計ることが期待できる。

発明を実施するための最良の形態

0012

本発明の具体的な実施の状態を実施例の項で説明する。なお実施例においては外周型の切断砥石について示したが勿論内周型にも適用できるし、切断以外の研削、研磨用円形砥石総形砥石或は非円形の砥石にも実施できることは言う迄もない。

0013

なお実施例に先立って、本発明の第一の特徴とする台金の表面上に設けた金属溶射膜の形成による接合強度に及ぼす影響を確認した実験結果を図3によって説明する。

0014

図3外径10mmの円筒状超硬合金の外周面上に、各種処理を施したものと、施さないものとの表面上に、フェノール樹脂系ボンド材を焼結接合し、引張試験によって夫々の該合金表面とボンド材との接合強度を測定した結果を示す図表である。

0015

図によって明らかなように、外周面上に溶射を施したものが、傑出した接合強度を示した。なおこの溶射には前記実施例のNi−Alのテルミット反応合金を用いた。

0016

テルミット反応による発熱により、外周面との溶着がより強固になった結果と思われる。しかも溶射膜表面は前記写真でも示したが、図4のように微細凹凸の激しい粗面に形成されているので、この粗面上に焼結形成されるボンド材との接合力が非常に強くなる。

0017

従って、溶射膜は1層で充分であるが、実施例1のようにボンド材となる樹脂との接合を促進するため接合材を用いたり、実施例2のように、ボンド材となる合金との接合力を増すため、溶射膜を複層設けてもよい。

0018

また用いる台金の材質としては繊維強化型プラスチックなど、溶射金属の材質としては、WC、Al2 O3混入系など、実施例以外のものが必要に応じ使用できることは言うまでもない。

0019

(実施例1)図1Aは砥石径Dが 125mmの切断砥石の縦断面図で、取付穴径Hは40mm、超硬合金母材を台金形状に加工した台金1の厚みtは 0.8mmである。図1Bは砥石外周端部の拡大縦断面図である。

0020

該台金1は、予め脱脂洗浄して、100rpmで回転させながら、Ni95−Al5(重量%)のテルミット反応合金をアーク溶射により、その外周端面及び外周側面部に溶射した。溶射時間は10秒間で、約 200μm厚の図2の写真で示すような、凹凸の激しい粗い表面を持つ溶射膜2が形成された。

0021

この溶射膜2の生成速度は20μm/sec で、メッキ方法によるものの約 600倍に当り、また台金1との接合強度も後述のようにメッキなどによるものに比し極めて高いものであった。

0022

該溶射膜2上に接合材3としてフェノール樹脂系の接着剤を塗布して乾燥した後、砥粒層成形金型装入した。次いで該成形部に# 170のダイヤモンド粒子と、フェノール樹脂系のボンド材との混合物を充填した。なお上記混合物内のダイヤモンド粒子の割合は集中度50となるようにしておき、これにホットプレスをかけて、該混合物を溶射膜2と1体に接合して超砥粒層4を形成した。なお超砥粒層4のWは3mm、Tは1mmである。

0023

上記砥石にドレッシングを施して、溶射膜を設けてない同種の比較例砥石と共に、フェライト磁石切断試験を行ったところ、上記砥石は、比較例砥石に比らべ超砥粒層の固着が強固で、はく離することなく長時間にわたって安定した良好な切味を持続した。

0024

(実施例2) 実施例1における接合材3にかえ、2層目の溶射膜として、ブロンズの溶射膜約 200μm厚を設けた上に、ボンド材としてフェノール樹脂系にかえブロンズ粉を使用した混合物を充填し、実施例1と同様なホットプレス法により、該混合物をブロンズ溶射膜上に1体に接合して、超砥粒層4を形成した。

0025

上記ブロンズ溶射膜上に、ブロンズをボンド材とした混合物をホットプレスして焼結し、超砥粒層を形成したものは、台金とボンド材並びにボンド材とダイヤモンド粒子の固着が強固で、切断試験の結果、長寿命で超砥粒層のはく離もなかった。

0026

(実施例3)砥石径が 125mm、取付穴径40mm、台金厚み10mmのストレート型鋼製台金の外周端面上に、実施例1と同ようにしてNi−Al合金の溶射膜を形成した。該溶射膜上にエポキシ樹脂系接着剤を塗布した後、予め形成しておいたビトリファイドボンド超砥粒層片を順次はりつけ接合した。接合部硬化後、ツルーイング、ドレッシングを施して超砥粒砥石を得た。

0027

溶射膜面の粗い凹凸により、塗布接着剤の厚みが大となって、超砥粒層2の衝撃を吸収緩和する効果が期待できた。

0028

(実施例4)砥石径が 150mm、取付穴径40mm、砥面幅10mmのカップ型アルミニウム合金製台金のカップ型端面に、実施例1と同ようにしてNi−Al合金の溶射膜を形成した。そして該溶射膜面上には、やはり実施例1と同ようにホットプレスによりレジンボンド超砥粒層を形成し、更にツルーイング、ドレッシングを施して超砥粒砥石を完成した。

発明の効果

0029

本発明による砥石は、既に述べたように台金の材質にかゝわらず、台金表面に強固に固着し、表面は粗面を呈する溶射膜が設けられており、超砥粒層はこの溶射膜上に1体に接合形成されているので、超砥粒の脱落欠損が少なく、長寿命で切味もよい。また溶射膜の生成は、メッキ層の生成に比らべて数百倍も早く、材質の選択も自由にできるので製作しやすくコストも低減できる。

図面の簡単な説明

0030

図1Aは実施例砥石の縦断面図、Bはその1部外周端部の拡大縦断面図である。
図2溶射膜の表面状態を示す10倍の顕微鏡写真である。
図3台金表面に処理を施さないでボンド材を焼結した場合と、各種処理を施してボンド材を焼結した場合の接合強度の比較を示す図表である。

--

0031

1台金
2溶射膜
3接合材
4超砥粒層
D砥石径
H取付穴径
W砥粒層の幅
T 砥粒層の厚み
t 台金の厚み

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