(57)【要約】【課題】  特に、耐薬品性及び耐水性に優れたビトリファイドボンド砥石を提供することを目的としている。【解決手段】  砥粒２と、前記砥粒２間を結合する結合材３とを有するビトリファイドボンド砥石１において、前記結合材３は、少なくともＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３を有し、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて５０〜９０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲で含むリン酸塩系無機物にて形成される。これにより、耐薬品性及び耐水性に優れたビトリファイドボンド砥石１を得ることが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、結合材とを有するビトリファイドボンド砥石において、
前記結合材は、少なくともＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３を有し、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて５０〜９０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲で含むリン酸塩系無機物にて形成されることを特徴とするビトリファイドボンド砥石。
【請求項２】
砥粒と、結合材とを有するビトリファイドボンド砥石において、
前記結合材は、少なくともＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３を有し、Ｐ２Ｏ５を、４５〜６５（ｍｏｌ％）の範囲で含み、ＣｅＯを５〜４０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲で含むリン酸塩系無機物にて形成されることを特徴とするビトリファイドボンド砥石。
【請求項３】
前記リン酸塩系無機物は、少なくとも一部がガラス状態である請求項１又は２に記載のビトリファイドボンド砥石。
【請求項４】
気孔が形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載のビトリファイドボンド砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、耐薬品性及び耐水性に優れたビトリファイドボンド砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビトリファイドボンド砥石は、ダイヤモンド等の砥粒を無機物の結合材で結合した焼結体であり、例えば研削ホイールに用いられる。
【０００３】
例えば酸性の研磨スラリーを用いて研削加工を行うと研削スピードを上げることができる等、研削能力を向上させることができる。
【特許文献１】特許第３８９３６３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２９２５７１号公報
【特許文献３】特開２００５−２８５２４号公報
【特許文献４】特開２００２−２２４９６３号公報
【特許文献５】特開２００５−２８６３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記結合材は、ガラスやセラミックスを主成分としたものであり、酸に対して耐性が劣り、酸性のスラリーを用いると、結合材が溶解等して、砥粒の脱粒や砥石の磨耗が問題となった。加えて耐水性が高いことも要求された。
【０００５】
これに対して上記に挙げた各特許文献には上記従来に対する課題認識が無く、当然にその解決手段も提示されていない。
【０００６】
例えば、特許文献１に記載された発明には、結合材にリン化合物（ＰａＯｂ）等を用いているが、結合材として用いられる各無機物の具体的な含有量が記載されていない。
【０００７】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、耐薬品性及び耐水性に優れたビトリファイドボンド砥石を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、砥粒と、結合材とを有するビトリファイドボンド砥石において、
前記結合材は、少なくともＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３を有し、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて５０〜９０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲で含むリン酸塩系無機物にて形成されることを特徴とするものである。
【０００９】
あるいは本発明は、砥粒と、結合材とを有するビトリファイドボンド砥石において、
前記結合材は、少なくともＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３を有し、Ｐ２Ｏ５を、４５〜６５（ｍｏｌ％）の範囲で含み、ＣｅＯを５〜４０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲で含むリン酸塩系無機物にて形成されることを特徴とするものである。
上記の組成により従来に比べて耐薬品性及び耐水性を向上させることができる。
【００１０】
また本発明では、前記リン酸塩系無機物は、少なくとも一部がガラス状態であることが、耐薬品性及び耐水性をより効果的に向上させることができて好適である。
【００１１】
また本発明の前記ビトリファイドボンド砥石には、気孔が形成されていることが好ましい。気孔が形成された形態は研削加工精度を向上させる上で好適な形態であるが、従来のように耐薬品性が低く、特に結合材を砥粒間にブリッジさせて、そのブリッジ間に気孔を形成した形態では、砥粒を結合材にて保持する力が小さく、砥粒の脱粒や砥石の磨耗の問題がより顕著に発生するところ、本発明では、気孔が形成された形態でも適切に耐薬品性を向上させることができ、砥粒の脱粒や砥石の磨耗を抑制し、且つ、研削加工精度の向上を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明におけるビトリファイドボンド砥石によれば、耐薬品性及び耐水性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のビトリファイドボンド砥石１は、図１に示すように、砥粒２と、前記砥粒２間を結合する（ボンドする）結合材３とを備える。
【００１４】
前記砥粒２は、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）の超砥粒、あるいは、ＳｉＣやＡｌ２Ｏ３等の骨材用充填材である。前記砥粒２であるダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）の超砥粒の平均粒径は、３７〜１２００μｍの範囲内であることが好ましい。骨材用充填材としてはＳｉＣやＡｌ２Ｏ３のほかにＺｒＯ２、Ｆｅ３Ｏ４、Ｎａ３ＡｌＦ６等の無機材料やＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ａｇ等の金属を用いても良い。また前記砥粒２は、体積比率で、前記ビトリファイドボンド砥石１中（なお後述する気孔４も含めて１００体積％とする）、４０〜７０％であることが好ましい。
【００１５】
前記結合材３は、リン酸系無機物で形成され、少なくともＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３を有する。
【００１６】
第１の実施形態では、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて５０〜９０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲で含む。各実施形態において、リン酸塩系無機物を構成する全成分を合計すると１００ｍｏｌ％となる。
【００１７】
なお、含有量はリン酸塩系無機物全体に対する含有量であり、前記リン酸塩系無機物を作製する際には、前記含有量のｍｏｌ％を基に質量％に換算して秤量、調合を行う。
【００１８】
本実施形態では、前記リン酸塩系無機物は、ガラス状態であることが好適である。一部だけガラス状態（非晶質状態）でもよいが全体がガラス状態であると、耐薬品性及び耐水性を向上できて好適である。ガラス状態が一部であるときは全体の５０％以上１００％未満をガラス状態とすることが好ましい。
【００１９】
必須成分であるＰ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて５０〜９０（ｍｏｌ％）の範囲で含むと、結晶化を抑制でき、ガラス状態を促進できる。
【００２０】
本実施形態のリン酸塩系無機物は、Ｐ２Ｏ５及びＣｅＯ２の他に、Ｃｒ２Ｏ３も必須成分である。上記したように、Ｃｒ２Ｏ３の含有量は０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲である。Ｃｒ２Ｏ３の含有量を０．７（ｍｏｌ％）より少なくすると耐薬品性及び耐水性を適切に向上できない。また、Ｃｒ２Ｏ３の含有量を１５（ｍｏｌ％）より多くすると、ガラス状態が不安定化し結晶化が促進されやすい。結晶化によって例えば、耐薬品性の向上効果を期待できなくなる。そこで本実施形態では、Ｃｒ２Ｏ３の含有量を１５（ｍｏｌ％）以下とする。
【００２１】
第２の実施形態では、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて６０．５〜８１（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１０（ｍｏｌ％）の範囲で含む。上記した第１の実施形態よりもＰ２Ｏ５とＣｅＯ２の合計含有量、及びＣｒ２Ｏ３の組成範囲が狭くなり、耐薬品性及び耐水性を良好に維持するとともに、よりガラス状態の安定化を図ることが可能である。
【００２２】
第３の実施形態では、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて６０．５〜７５（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を１．５〜１０（ｍｏｌ％）の範囲で含む。上記した第２の実施形態よりもＰ２Ｏ５とＣｅＯ２の合計含有量、及びＣｒ２Ｏ３の範囲がさらに狭くなり、よりガラス状態の安定化を図ることができるとともに耐薬品性及び耐水性の向上を図ることが可能である。
【００２３】
次に、第４の実施形態では、Ｐ２Ｏ５を、４５〜６５（ｍｏｌ％）の範囲で含み、ＣｅＯを５〜４０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１５（ｍｏｌ％）の範囲で含む。
【００２４】
これにより結晶化を抑制して、ガラス状態を促進でき、さらには従来のリン酸塩系無機物に比べて耐薬品性及び耐水性を向上できる。
【００２５】
前記第４の実施形態において、第１の実施形態と同様に、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて５０〜９０（ｍｏｌ％）の範囲で含むことが効果的にガラス状態の安定化を図る上で好適である。
【００２６】
次に、第５の実施形態では、Ｐ２Ｏ５を、５０〜６０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、ＣｅＯを８．５〜２５（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を０．７〜１０（ｍｏｌ％）の範囲で含む。上記した第４の実施形態よりもＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２、及びＣｒ２Ｏ３の含有量の範囲が狭くなり、これにより、良好な耐薬品性及び耐水性を維持しつつ、よりガラス状態の安定化を図ることが可能である。
【００２７】
前記第５の実施形態において、第２の実施形態と同様に、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて６０．５〜８１（ｍｏｌ％）の範囲で含むことがガラス状態の安定化を図る上で好適である。
【００２８】
次に、第６の実施形態では、Ｐ２Ｏ５を、５０〜６０（ｍｏｌ％）の範囲で含み、ＣｅＯを８．５〜１８（ｍｏｌ％）の範囲で含み、Ｃｒ２Ｏ３を１．５〜１０（ｍｏｌ％）の範囲で含む。上記した第５の実施形態よりもＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２、及びＣｒ２Ｏ３の含有量の範囲がさらに狭くなり、これにより、より効果的にガラス状態の安定化を図ることができるとともに、耐薬品性及び耐水性を効果的に向上できる。
【００２９】
第６の実施形態において、第３の実施形態と同様に、Ｐ２Ｏ５とＣｅＯ２を合わせて６０．５〜７５（ｍｏｌ％）の範囲で含むことがガラス状態の安定化を図る上で好適である。
【００３０】
上記した第１の実施形態、第４の実施形態では、必須成分であるＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３の他に、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち、少なくともいずれか１種から選択された第１補助成分を、５〜３０（ｍｏｌ％）の範囲で含むことが好適である。前記第１補助成分は、ガラス状態の安定化を促進させるための成分（安定剤）である。
【００３１】
本実施形態では、上記のようにＣｒ２Ｏ３は必須成分であるが、Ｃｒ２Ｏ３を含むことでガラス状態が不安定化しやすい。Ｃｒ２Ｏ３の含有量を多くしていくと耐薬品性や耐水性の向上をより効果的に図ることができるが、その一方で結晶化が促進されやすい。よって本実施形態では、前記第１補助成分、例えば、Ｂ２Ｏ３を含有することで、Ｃｒ２Ｏ３を多く含んでも、主にＰ２Ｏ５によるガラス状態の骨格を維持して、ガラス状態の安定化を図ることが可能となる。
【００３２】
また第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態、及び第６の実施形態では、必須成分であるＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３の他に、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち、少なくともいずれか１種から選択された第１補助成分を、９．５〜２７（ｍｏｌ％）の範囲で含むことが好適である。これにより、第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態、及び第６の実施形態において、よりガラス状態の安定化を図ることが可能である。
【００３３】
次に、上記した第１の実施形態、第４の実施形態では、必須成分であるＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３の他に、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち、少なくともいずれか１種から選択された第２補助成分を、０．０〜３０（ｍｏｌ％）の範囲で含むことが好ましい。前記第２補助成分は、耐薬品性の向上を促進する成分である。
【００３４】
Ｃｒ２Ｏ３は耐薬品性の向上に寄与する成分であるが、例えば、ガラス状態を安定に保つために、Ｃｒ２Ｏ３の含有量を多くできないとき、前記第２補助成分であるＳｎＯ２やＴｉＯ２を適量添加することで耐薬品性の向上を効果的に図ることができる。
【００３５】
また、第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態、及び第６の実施形態では必須成分であるＰ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３の他に、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち、少なくともいずれか１種から選択された第２補助成分を、０．０〜１２（ｍｏｌ％）の範囲で含むことが好ましい。これにより、第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態、及び第６の実施形態において、効果的に耐薬品性を向上させることができる。
なお、前記第２補助成分は、３．３（ｍｏｌ％）以上であることが好適である。
【００３６】
本実施形態では、Ｐ２Ｏ５、ＣｅＯ２及びＣｒ２Ｏ３が必須成分であるから、これら３成分だけで、リン酸塩系無機物を構成することが出来る。ただし必要によって、上記した第１補助成分や第２補助成分を適宜含有することで、効果的に、ガラス状態の安定化を図るとともに、耐薬品性及び耐水性の向上を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態のリン酸塩系無機物は、他の微量成分として、例えば、Ｐｒ６Ｏ１１、ＳｒＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏを適宜添加できる。
【００３８】
前記リン酸塩系無機物から成る結合材３は、体積比率で、前記ビトリファイドボンド砥石１中（後で説明する気孔４も含めて１００体積％とする）、５〜４５％の範囲内であることが好ましい。
【００３９】
本実施形態では、砥粒２と、結合材３とを有するビトリファイドボンド砥石１において、前記結合材３を上記した組成のリン酸塩系無機物にて形成することで、前記ビトリファイドボンド砥石１の耐薬品性及び耐水性を従来に比べて向上させることができる。
【００４０】
また本実施形態のビトリファイドボンド砥石１には、図１に示すように気孔４が形成されていることが好ましい。図１に示すように、前記リン酸塩系無機物から成る結合材３は砥粒２間にブリッジ形成され、前記結合材３に囲まれて気孔４が形成される。前記気孔４の平均孔径は、１０〜１００μｍ程度である。また前記気孔４は、体積比率で、ビトリファイドボンド砥石１中、５〜５５％の範囲内で含まれることが好ましい。
【００４１】
本実施形態では前記ビトリファイドボンド砥石１を有気孔型で形成しても、前記ビトリファイドボンド砥石１の耐薬品性及び耐水性の向上を効果的に図ることができ、且つ、有気孔型としたことで研削加工精度の向上を図ることが可能になる。なお本実施形態のビトリファイドボンド砥石１は、無気孔型であってもよい。
【００４２】
本実施形態のビトリファイドボンド砥石１は、フェライト、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム等の電子セラミックス材料、セラミックシャフト等の各種セラミック部品、ＴｉＮ系サーメット、チタン合金等の超硬度部品、そのほかの特殊金属部品等に対する研削ホイールとして用いられる。
【００４３】
本実施形態では、上記研削ホイールを用いた研削加工の際、研削加工精度を向上させるべく酸性スラリーを用いても本実施形態のビトリファイドボンド砥石１はリン酸塩系無機物よりなる結合材３の組成を適正化したことで耐薬品性に優れるため、砥粒２の脱粒や砥石の磨耗を従来に比べて効果的に抑制することが可能である。
【００４４】
前記ビトリファイドボンド砥石１の製造方法について説明する。まず砥粒２及び結合材３を秤量する。結合材３の秤量は、例えば、リン酸として、脱水したオルトリン酸を用い、所定量のｍｏｌ％となるように秤量し、同様に秤量したＣｅＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、その他の成分を乳鉢を用いて、粉砕しながら十分に均一になるように混合する。その後、混合物を加熱してリン酸塩系無機物を形成し、これを砕いてリン酸塩系無機物の粉末を得る。
【００４５】
前記砥粒２及びリン酸塩系無機物の粉末の結合材３を秤量した後、混合し、さらに金型に充填して加圧成形する。このときの成形圧力は５００ｋｇ／ｃｍ２〜１０００ｋｇ／ｃｍ２の範囲とすることが好適である。続いて焼結する。焼結温度を、５００〜８００℃程度、焼結時間を１０〜６０分程度とすることが好適である。焼結温度を大気中で高温（７００度以上）とすると熱に弱いダイヤモンドの砥粒２の表面が酸化等するため、焼結温度は低いことが好ましい。以上により砥粒２と、前記砥粒２間を結合する結合材３とを有する焼結体のビトリファイドボンド砥石１を成形することができる。図１に示す前記気孔４は、焼結条件や砥粒２と結合材３との混合比を調整することにより、砥粒２間を結合材３にて結合してボンドブリッジを形成する過程で、あるいは、気孔形成剤を添加することで形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態におけるビトリファイドボンド砥石の模式図、
【符号の説明】
【００４７】
１  ビトリファイドボンド砥石
２  砥粒
３  結合材
４  気孔
【図１】
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