金属粘结剂砂轮制造技术

本发明专利技术提供了Ｎｉ－Ｃｕ－Ｓｎ系金属粘结剂砂轮及其制造方法，其具有良好的切割性，硬且寿命长，不生锈，且加压时的变形小而且具有高强度。本发明专利技术涉及通过金属粘结剂将金刚石研磨颗粒和／或ＣＢＮ研磨颗粒结合而构成的金属粘结剂砂轮，所述金属粘结剂的化学组成为Ｎｉ４０～７０ｗｔ％，Ｓｎ１９～３０ｗｔ％，Ａｇ１～７ｗｔ％，及作为剩余部分至少为５ｗｔ％的Ｃｕ。特别优选所述金刚石研磨颗粒和／或ＣＢＮ研磨颗粒被钛包覆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过金属粘结剂将金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒结合而构成的金属粘结剂砂轮及其制造方法。
技术介绍
金属粘结剂砂轮一直用于玻璃的表面或端面的磨削和/或研磨、陶瓷材料等脆性材料的磨削和/或研磨(以下提到这些用途时，统一用“玻璃磨削”记述)。作为用于构成玻璃磨削用的金属粘结剂砂轮的金属粘结剂的组成，已公开了Cu-Sn系(专利文献1～3)、Fe-Cu-Sn系(专利文献1)。此外，还公开了Co-Cu-Sn系(专利文献1及3)和Ni-Cu-Sn系(专利文献4)的金属粘结剂。专利文献1特开昭58-217271号公报专利文献2特开平2-76680号公报专利文献3特开2001-246566号公报专利文献4特开平10-230464号公报用于玻璃磨削的金属粘结剂砂轮所要求的性质涉及多方面，包括切割性好(即磨削时的烧焦或磨削断裂的产生频率小，加工效率高)，长寿命，不生锈等，具有加压时变形小的高强度(即弯曲强度等高)等。充分满足了这些要求的金属粘结剂砂轮是理想的砂轮。但是，对于所述以往的金属粘结剂砂轮，如以下所提到的那样，不能充分满足这些要求。对于Cu-Sn系金属粘结剂，如果Cu成分多，则切割性差，如果Sn成分多，则切割性得到改善，但粘结剂的强度降低，其结果是寿命缩短。结果Cu-Sn系的粘结剂一般是短寿命的。Fe-Cu-Sn系金属粘结剂，随着Fe的添加量的增加，Cu-Sn系金属粘结剂砂轮的寿命延长，但在玻璃磨削中进行通常的湿式磨削时，磨削后容易在砂轮的粘结剂面生锈。如果粘结剂面存在锈成分，则在下次磨削开始后其转移到被磨削材料上，产生污浊，该问题是一直被指出的。Co-Cu-Sn系金属粘结剂不生锈，但随着Co的添加量的增加，通常成为硬粘结剂，产生切割性降低的不利之处。对此，Ni-Cu-Sn系金属粘结剂由于使用Ni，因此可以使粘结增强，从而延长砂轮的寿命。从该观点出发，优选将Ni量设定得较高。此外，为了制造硬且寿命长的金属粘结剂砂轮，必须能够制造成为高密度的加压成型体。但是，随着Ni的量设定得高，则要求高烧结(烧制)温度，因此在Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮的制造中，一般是使用不产生加热变形的碳制烧结用模具。在该制造法方面的制约已成为了在不增大生产成本的情况下，提供硬且寿命长的金属粘结剂砂轮的阻碍。即，在Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮的制造工序中，为了得到高密度的加压烧结体，施加高压则碳模具的磨耗显著，需要频繁更换新的模具，因此生产成本增大，另一方面，由于适合高压烧结且模具交换频率小的耐热合金或耐热钢材所允许的烧结温度具有上限，因此不得不对所使用的Ni量进行限制，存在着相反的要求。在本专利技术者所研究的制造例中，如果Ni成分低于40wt％，则无法获得砂轮寿命的改善效果，相反，如果Ni成分为40wt％以上，则一般需要800℃以上的烧结温度。本专利技术为了解决上述问题等而提出，其目的在于提供切割性好，硬且寿命长，没有锈产生，而且加压时无变形且强度高的Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮及其制造方法。此外，本专利技术的目的还在于提供在上述组成的金属粘结剂中金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒良好地结合并保持的Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术者为了解决上述课题进行了锐意研究，其结果发现通过在Ni量40wt％以上的Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮中含有所定量的Ag，可以有效地生产适于玻璃磨削用途的Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮，此外，发现在该金属粘结剂组成中使用钛包覆的金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒将进一步产生有利之处，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供了通过金属粘结剂将金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒结合而构成的金属粘结剂砂轮，其特征在于，所述金属粘结剂的化学组成为Ni 40～70wt％，Sn 19～30wt％，Ag 1～7wt％，及作为剩余部分至少为5wt％的Cu。优选上述金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒被钛包覆。此外，根据权利要求1或2记载的金属粘结剂砂轮，其特征在于所述金属粘结剂砂轮用于玻璃的磨削和/或研磨。此外，本专利技术提供了金属粘结剂砂轮的制造方法，其用金属粘结剂将金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒结合，包括(a)为了得到Ni为40～70wt％，Sn为19～30wt％，Ag为1～7wt％，及剩余部分至少为5wt％的Cu的组成的金属粘结剂，以所需量制备这些金属的粉末混合物，将该金属粉末与金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒混合；及(b)使用模具，在温度650～850℃下对所述金属粉末和研磨颗粒的混合物烧结，其中，所述模具使用了耐热合金或耐热钢材。在上述制造方法中，优选使用钛包覆的金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒。专利技术的实施方案以下，对本专利技术的实施方案进行详细的说明。本专利技术的金属粘结剂砂轮由具有下述化学组成的Ni-Cu-Sn-Ag系金属粘结剂构成。在金属粘结剂组成中，含有40～70wt％范围的Ni元素。如果低于40wt％，则砂轮寿命缩短，如果超过70wt％，则烧结温度过分升高，无法有效的生产。Ni元素的量特别优选为50～70wt％。在金属粘结剂组成中，含有19～30wt％范围的Sn元素。在Cu-Sn系中，Sn元素具有帮助粘结剂熔融的作用。如果比19wt％少，则烧结温度过分升高，无法有效的生产。如果比30wt％多，由于强度降低，则砂轮的寿命缩短。Sn元素的量特别优选19～25wt％。在本专利技术中使用Ag将赋予所得到的金属粘结剂良好的物性。即，具有烧结促进效果。进而，Ag的使用，如果是将Ag加入Cu-Sn系的金属中，由于其熔融时低温液层范围增大，因此即使其加入量较少，粘结剂的熔点也会降低。因此，以往需要超过800℃高温烧结的Ni-Cu-Sn系金属粘结剂，可以用比其低的温度对其烧结。即，在Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮的制造中，由于Ag的使用使650～850℃的烧结条件成为可能，因此可以在这样较低温度范围中使用具有耐用性的耐热合金或耐热钢材的模具，在烧结时给予高压力，这样便可以将金属粘结剂砂轮制造成高密度的烧结体。并且，由于耐热合金或耐热钢材的模具即使加高压也不用频繁地更换模具，因此不会导致成本上升，如上所述可以提供硬且寿命长、良好的金属粘结剂砂轮。为了获得上述效果，在金属粘结剂组成中，必需的Ag的量为1～7wt％的范围。如果比1wt％少，则无法得到上述熔点降低，如果超过7wt％，则发现银偏析的倾向，而且即使超过7wt％，Ag所产生的烧结促进效果也小。Ag的量更优选为2～5wt％。Cu元素构成上述金属粘结剂组成的剩余部分。该Cu的量至少为5wt％，优选Ni和Cu的合计重量为60wt％以上。本专利技术的金属粘结剂砂轮是通过将上述金属粘结剂材料和金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒(以下也称为超研磨颗粒)混合，通过加压烧结而制造。特别优选的研磨颗粒为钛包覆的金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒。作为上述超研磨颗粒，如果使用所述钛包覆的金刚石研磨颗粒和/或CBN研磨颗粒，则可以提高金属粘结剂和这些研磨颗粒之间的结合力，可以提供更硬、更长寿命的Ni-Cu-Sn系金属粘结剂砂轮。根据本专利技术者的理解，上述效果被认为是源于在烧结时升温中生成的Cu-Sn-Ag系的液层内溶入了成为金属粘结剂主成分的Ni元素，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属粘结剂砂轮，其特征在于，所述金属粘结剂砂轮通过用金属粘结剂将金刚石研磨颗粒和／或ＣＢＮ研磨颗粒结合而构成，所述金属粘结剂的化学组成为：Ｎｉ４０～７０ｗｔ％，Ｓｎ１９～３０ｗｔ％，Ａｇ１～７ｗｔ％，和作为剩余部分至少为５ｗｔ％的Ｃｕ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青木清之，茶山达志，
申请(专利权)人：吴诺顿株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]