(57)【要約】【課題】  硬度が高く、切れ味が良いメタルボンド砥石の製造方法を提供する。【解決手段】  メタルボンド砥石の製造方法は、Ｃｕを主成分とする当該メタルボンドの全量１００質量％中にＳｎが３５〜６０質量％含まれるメタルボンドと、超砥粒とを含む混合材料１を、放電プラズマ焼結法により焼結する。この混合材料１の焼結は、放電プラズマ焼結装置１０を用いて行う。これにより、硬度が高く、切れ味が良いメタルボンド砥石を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕを主成分とする当該メタルボンドの全量１００質量％中にＳｎが３５〜６０質量％含まれるメタルボンドと、超砥粒とを含む混合材料を、放電プラズマ焼結法により焼結することを特徴とするメタルボンド砥石の製造方法。
【請求項２】
前記放電プラズマ焼結法による混合材料の焼結は、２００〜１０００℃の温度範囲で行われることを特徴とする請求項１に記載のメタルボンド砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルボンド砥石の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、メタルボンド砥石の切れ味を向上させるため、Ｃｕを主成分とする当該メタルボンドに対してＳｎが可能な限り含まれるメタルボンドと、超砥粒とを含む混合材料を焼結し、材料組織を高硬度で高ヤング率にしたメタルボンド砥石が用いられている。ところが、メタルボンドにおけるＳｎの一般的な含有率は、１０〜２５質量％（ｍａｓｓパーセント）程度である。これは、通常用いられているホットプレス焼結法等では、メタルボンドの粒径が粗大化することにより、脆弱な砥石となるからである。
【０００３】
これに対して、下記特許文献１に記載の超砥粒砥石の製造方法においては、切れ味を更に向上させるためにＳｎの含有率を１８〜５５質量％と更に高くしている。この超砥粒砥石は、Ｃｕを主成分とするとともにＳｎの含有率が高い砥粒層と、台金となるＡｌ合金焼結体とを一度に成形し、焼結することにより得られる。
【特許文献１】特開平８−２４３９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単に焼結するだけでは、砥粒層を構成するメタルボンドの粒径が粗大化するため、得られる砥石の硬度が低くなってしまうという問題がある。また、Ｓｎの含有率が高くなるにつれて、単に焼結するだけではＳｎが溶出してしまい、不均一な組成になる。このため、砥石の性能が不安定になると共に砥粒の保持力が低くなり、切れ味が悪くなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、硬度が高く、切れ味が良いメタルボンド砥石の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るメタルボンド砥石の製造方法は、Ｃｕを主成分とする当該メタルボンドの全量１００質量％中にＳｎが３５〜６０質量％含まれるメタルボンドと、超砥粒とを含む混合材料を、放電プラズマ焼結法により焼結することを特徴とする。
【０００７】
このメタルボンド砥石の製造方法においては、メタルボンド間にパルス電圧が短時間に印加される。これにより、メタルボンドの粒径が小さいままの状態で混合材料を短時間に均一に焼結することができる。このため、高い硬度のメタルボンド砥石が得られる。また、パルス電圧が印加されて焼結が短時間に行われることにより、Ｃｕを主成分とするメタルボンドがＳｎを３５〜６０質量％という高い含有率で含んでいても、Ｓｎが溶出せず焼結が安定する。このため、このメタルボンドと超砥粒とを含むメタルボンド砥石の切れ味が良くなる。
【０００８】
また、放電プラズマ焼結法による混合材料の焼結は、２００〜１０００℃の温度範囲で行われるのも好ましい。
【０００９】
これにより、Ｓｎの含有率が高いメタルボンド砥石が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、硬度が高く、切れ味が良いメタルボンド砥石の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るメタルボンド砥石の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１２】
まず、本製造方法により得られるメタルボンド砥石について説明する。メタルボンド砥石は、メタルボンドと超砥粒とを含む混合材料を焼結することにより得られる。メタルボンドは、Ｃｕ（銅）を主成分とし、Ｓｎ（錫）をメタルボンドの全量１００質量％中に３５〜６０質量％含んでいる。ここで、メタルボンドの全量におけるＳｎの含有率が３５質量％よりも小さい場合は、得られるメタルボンド砥石の砥粒保持力が低く、切れ味が悪くなる。また、Ｓｎの含有率が６０質量％よりも大きい場合は、得られるメタルボンド砥石が脆弱化しやすくなる。なお、Ｓｎの含有率は、３５〜５０質量％の範囲にあるのがより好ましい。また、超砥粒としては、ダイヤモンドやＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）が挙げられる。
【００１３】
次に、本製造方法において用いられる放電プラズマ焼結装置１０の構造について、図１を用いて説明する。図１に、放電プラズマ焼結装置１０の構成概略図を示す。放電プラズマ焼結装置１０は、放電プラズマ焼結（すなわちＳｐａｒｋ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ：ＳＰＳ）法により混合材料１の焼結を行う装置である。放電プラズマ焼結法は、加圧された状態の混合材料１に真空の雰囲気下でパルス電圧を印加して、混合材料１が含むメタルボンドを加熱し、メタルボンド間に発生させた放電プラズマにより焼結を短時間で行う焼結法である。
【００１４】
放電プラズマ焼結装置１０は、まず、下部パンチ電極１６及び上部パンチ電極１７を設けている。下部パンチ電極１６及び上部パンチ電極１７は、互いに対向するように配されている。下部パンチ電極１６及び上部パンチ電極１７は、導電性を有している。また、下部パンチ電極１６及び上部パンチ電極１７それぞれは、電源装置１８に接続されている。このため、混合材料１に放電プラズマを発生させるためのパルス電圧が、電源装置１８によりかけられ、後述する下部パンチ１４及び上部パンチ１５を介して混合材料１に電圧が印加される。また、下部パンチ電極１６及び上部パンチ電極１７それぞれは、加圧装置１９に接続されている。このため、混合材料１を圧縮させるための圧力が、加圧装置１９により加えられ、後述する下部パンチ１４及び上部パンチ１５を介して混合材料１が圧縮される。なお、電源装置１８及び加圧装置１９それぞれは、制御装置２０に接続されている。制御装置２０は、電源装置１８の電圧や、加圧装置１９の圧力を制御する。
【００１５】
下部パンチ１４及び上部パンチ１５は、筒状の焼結ダイ１３内に両端からそれぞれ挿入されている。すなわち、下部パンチ１４及び上部パンチ１５は、焼結ダイ１３を介して接続されている。筒状の焼結ダイ１３が有する貫通孔の内径は、下部パンチ１４及び上部パンチ１５の外形と同じ大きさである。
【００１６】
なお、放電プラズマ焼結装置１０は、装置１０内を真空雰囲気にするための真空装置（図示せず）を設けている。
【００１７】
次に、メタルボンド砥石の製造方法について説明する。まず、上記の真空装置により装置１０内を真空雰囲気にしておく。次に、焼結ダイ１３の貫通孔に、所定量の混合材料１を入れる。そして、焼結ダイ１３内に両端からそれぞれ下部パンチ１４及び上部パンチ１５を挿入して嵌め込む。このように一体化した混合材料１、焼結ダイ１３、下部パンチ１４、及び上部パンチ１５のセットを、下部パンチ電極１６と上部パンチ電極１７との間に配置する。
【００１８】
次に、加圧装置１９から下部パンチ電極１６及び上部パンチ電極１７を介して、圧力を混合材料１に対して両側から加える。さらに、電源装置１８から下部パンチ電極１６及び上部パンチ電極１７を介して、所定電圧のパルス電圧を混合材料１に対して加える。なお、この電圧の印加を行う際の装置１０内は、温度調整が行われ、２００〜１０００℃の温度範囲にある。装置１０内におけるより適切な温度は、混合材料１が有するメタルボンドの組成等により異なる。混合材料１が有するメタルボンドは、電圧が印加されることにより、メタルボンドの表面が活性化し、短時間で焼結しやすくなる。この焼結の結果、均質なメタルボンド砥石が得られる。
【００１９】
次に、本実施形態に係るメタルボンド砥石の製造方法の作用及び効果について説明する。
【００２０】
本実施形態に係るメタルボンド砥石の製造方法においては、放電プラズマ焼結装置を用いた放電プラズマ焼結法により、メタルボンド間にパルス電圧が短時間に印加される。これにより、メタルボンドの粒径が小さいままの状態で、混合材料１を短時間に均一に焼結することができる。このため、高い硬度のメタルボンド砥石が得られる。また、パルス電圧が印加されて短時間に焼結が行われる。このため、Ｃｕを主成分とするメタルボンドがＳｎを３５〜６０質量％という高い含有率で含んでいても、Ｓｎを溶出させることなく混合材料１の安定した焼結を行うことができる。この焼結の結果得られるメタルボンド砥石は、砥粒保持力が高い。この結果、このメタルボンド砥石の切れ味が良くなる。
【００２１】
また、放電プラズマ焼結法による混合材料１の焼結は、２００〜１０００℃の温度範囲の雰囲気下で行われる。このため、Ｓｎの含有率が高いメタルボンド砥石が得られる。
【００２２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、Ｃｕを主成分とするメタルボンドは、全量１００質量％中にＳｎを３５〜６０質量％含んでいれば、更に他の元素を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る放電プラズマ焼結装置の構成概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…混合材料、１０…放電プラズマ焼結装置、１３…焼結ダイ、１４…下部パンチ、１５…上部パンチ、１６…下部パンチ電極、１７…上部パンチ電極、１８…電源装置、１９…加圧装置、２０…制御装置。
【図１】
2006326811.tif 000003