JPH03131475A - ダイヤモンド工具の製作法 - Google Patents
ダイヤモンド工具の製作法Info
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- JPH03131475A JPH03131475A JP2260281A JP26028190A JPH03131475A JP H03131475 A JPH03131475 A JP H03131475A JP 2260281 A JP2260281 A JP 2260281A JP 26028190 A JP26028190 A JP 26028190A JP H03131475 A JPH03131475 A JP H03131475A
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- diamond
- carbide
- tool
- applying
- forming
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
- B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
- B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
- B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明にダイヤモンド工具の製作法、荷にダイヤモン
ド粒子上基体に対しろう付けして単層ダイヤモンドの研
磨或は切削工具r製作する方法に関するものである。こ
の発明は結合剤によって研磨材粒子が保持されしる強度
の調整を容易とする。 〔発明の背景〕 研磨用或は切削用のダイヤモンド工具ヲ製作するのには
檻々の方法がある。この発明は工具基体上にダイヤモン
ド研磨材粒子を一層のみ有する単層ダイヤモンド研磨工
具に係る。単層ダイヤモンドの研磨工具は、工具基体な
いし芯体に対し個別的なダイヤモンド研磨材粒子を取付
けるのが困難である。ろう付は或は半田付は法が採用さ
れる場合においては、特にそうである。 ダイヤモンド或は他の炭素含有研磨材tろう付は或は半
田付けする窺めにこnまで、様々な結合方法が用いられ
て来ている。現在のところ、ダイヤモンド研磨材用の公
知ろう付は合金は銅、鉄添加物をドーピングした銀また
は金、コバルト及びニッケルを基体とする合金があり、
これらの合金を各別に、或は互に組合せて用いている。 ま友銅−チタン、銀−チタン、金−チタン、スズ−チタ
ン、鉛−チタン、銅−モリブデン、銅−ジルコニウム、
銅−バナジウム、金−タンタル、金−ニオプ、銅−銀一
チタン、銅−金−チタン。 青銅−チタン、及び銅−スズ−チタンのようなろう付は
合金も知らnでいる。この工うな合金中のTi 、 N
o、Zr及びVの含有raバ一般KID重iパーセント
まででめる−例えばユウ ブイ ナイデヒ(Yu V、
Na1dich )及びシイ エイ コレスイセンコ
(G、 A、 Kolesuichenko) ’4
「ダイヤ−E−7ド及びグラファイトの表面に関する金
属溶融物の儒nと相互作用CWetting and
Interactton of MetalMelts
with 5urface of Diamond
and Graphite)J(ロシャ語) (#エ
フ市の出版社「Naukova dumkuJ1967
年発行]参照。 ダイヤモンドについて用いらnる別のろう付は合金に本
質的に、タンタル21−25重量パーセント含む金の合
金である(米国特許Nu 3.192,620)。 この合金はしかし融点が高く(約1050℃以上)、用
途がせまい分野に限定される。何故なら1050℃及び
そf’L’1ll−越えた温度ではダイヤモンドが活発
に六面体構造の炭素に移行しやすく、そして本構造の炭
素は研磨材の強度を低めることになるからである。 現在普通に使用さnている別のダイヤそンドろう付は合
金は、75重量パーセントの銅と25重量パーセントの
チタンより成る。 この合金の欠点は、脆いと共に熱膨張係数がダイヤモン
ドの熱膨張係数と実質的に異なる点にある0これらの性
質からして仕上げ製品中に熱応力が発生し、このため使
用中、早期に駄目になる。 つまり本研磨材嫂の工具の高い、そして尚早な摩耗が生
じるのである。 以上に述べたろう付は合金は全てダイヤモンド、六方晶
窒化ホウ素、コランダム等力島ら製作さ几る研磨材の金
属化のtめにも、利用されている。そしてこれらの合金
とは別に研磨材、すなわちダイヤモンド、六方晶窒化ホ
ウ素、炭化ケイ素及び炭化タングステン、の表面金属化
(単層または多重層ンのために用いら几るいくっかの合
金及び単体金属も、公知でおる。初期1% ’を形成す
るためにはニッケル、銅、亜鉛、スズ、金、鉛、或はC
fLらの合金が用いらfL、第2層を形成したい場合に
は鉄−ニッケル合金等が用いらルる。第3層を形成する
ためには普通、銅または背銅が用いられる。 次に多結晶ダイヤモンド・コンパクト(圧縮成形体)t
つくるのには、研磨用及び切削用の焼結金部結合工具の
製造において普通に用いらnているように塗布した結晶
が用いらnる。 ダイヤモンドその他の研磨材を金属化するのに次のLつ
な合金、すなわち銀−金−チタン−コバルト−タンタル
、銅−スズータングステン及ヒ/まtはモリブデン−タ
ンタル−ニッケル及び/まtcはコバルト−鉛及び/ま
′I′cはビスマス−チタン及び/lたはジルコニウム
を、用いることが公知である。ろう付けのmめに使用さ
nる合金は銅−スズ−タングステン、モリブデン−タン
タル−チタン及び/またはジルコニウム−コバルトIl
lヒ/ま7′cはニッケルー鉛及び/ま7tはビスマス
の合金である(例えば米国特許部4,009,027参
照)。 さらに別のろう付は合金としては、ニッケル及ヒ/また
はコバルト−クロム−ホウ素及び/ま几はケイ素及び/
またはリンがある(例えば米国特許Nl 4,01&5
76 参照ン。、5う付は材へのダイヤモンドの強い取
付けを生じさせるダイヤモンド表面の濡n2生じさせる
には、クロムを必要とする。 上述の方法の一つの共通する欠点は、ろう付は材がダイ
ヤモンドに対し結合さ几る強度を変更できる範囲が制限
される点にある。いくつかの方法に共通する他の欠点は
、価格的に貴重である金属と10 トル(Torr)の
真空とを用いる点にある。 銅のような金属を用いることでさえ、それらの活性な金
属の水素化物が形成さnないようにするため該金属を、
高高度真空または高価な乾性水素炉を用いることなしに
は処理できないことからして、経済的ではない。 さらに従来のほとんどの方法は各別に実施さnて高価に
つく操作、つまり金属化等による研磨材のコーティング
と次いでの附加的操作によるろう材の施用金、必要とし
ていた。 し友がって工具基体に対し単層のダイヤモンド粒子ろう
付けするための低コストで賽用的である方法全開発する
必要が、残さnている。 〔発明の説明〕 この発明はろう付けさ几たダイヤモンド粒子単層を形成
する方法に係り、前述の諸従来法と比較してエリ単純且
つ有効である方法を提供するものである。 この発明の方法では炭化物形成元素を含む炭化物形成物
質を、仮結合剤中でろう材と混合する。 こうして得たコーティング材料を工具基体上にコーティ
ングし、その上に単層のダイヤモンド粒子km丁。得ら
nた中間製品
ド粒子上基体に対しろう付けして単層ダイヤモンドの研
磨或は切削工具r製作する方法に関するものである。こ
の発明は結合剤によって研磨材粒子が保持されしる強度
の調整を容易とする。 〔発明の背景〕 研磨用或は切削用のダイヤモンド工具ヲ製作するのには
檻々の方法がある。この発明は工具基体上にダイヤモン
ド研磨材粒子を一層のみ有する単層ダイヤモンド研磨工
具に係る。単層ダイヤモンドの研磨工具は、工具基体な
いし芯体に対し個別的なダイヤモンド研磨材粒子を取付
けるのが困難である。ろう付は或は半田付は法が採用さ
れる場合においては、特にそうである。 ダイヤモンド或は他の炭素含有研磨材tろう付は或は半
田付けする窺めにこnまで、様々な結合方法が用いられ
て来ている。現在のところ、ダイヤモンド研磨材用の公
知ろう付は合金は銅、鉄添加物をドーピングした銀また
は金、コバルト及びニッケルを基体とする合金があり、
これらの合金を各別に、或は互に組合せて用いている。 ま友銅−チタン、銀−チタン、金−チタン、スズ−チタ
ン、鉛−チタン、銅−モリブデン、銅−ジルコニウム、
銅−バナジウム、金−タンタル、金−ニオプ、銅−銀一
チタン、銅−金−チタン。 青銅−チタン、及び銅−スズ−チタンのようなろう付は
合金も知らnでいる。この工うな合金中のTi 、 N
o、Zr及びVの含有raバ一般KID重iパーセント
まででめる−例えばユウ ブイ ナイデヒ(Yu V、
Na1dich )及びシイ エイ コレスイセンコ
(G、 A、 Kolesuichenko) ’4
「ダイヤ−E−7ド及びグラファイトの表面に関する金
属溶融物の儒nと相互作用CWetting and
Interactton of MetalMelts
with 5urface of Diamond
and Graphite)J(ロシャ語) (#エ
フ市の出版社「Naukova dumkuJ1967
年発行]参照。 ダイヤモンドについて用いらnる別のろう付は合金に本
質的に、タンタル21−25重量パーセント含む金の合
金である(米国特許Nu 3.192,620)。 この合金はしかし融点が高く(約1050℃以上)、用
途がせまい分野に限定される。何故なら1050℃及び
そf’L’1ll−越えた温度ではダイヤモンドが活発
に六面体構造の炭素に移行しやすく、そして本構造の炭
素は研磨材の強度を低めることになるからである。 現在普通に使用さnている別のダイヤそンドろう付は合
金は、75重量パーセントの銅と25重量パーセントの
チタンより成る。 この合金の欠点は、脆いと共に熱膨張係数がダイヤモン
ドの熱膨張係数と実質的に異なる点にある0これらの性
質からして仕上げ製品中に熱応力が発生し、このため使
用中、早期に駄目になる。 つまり本研磨材嫂の工具の高い、そして尚早な摩耗が生
じるのである。 以上に述べたろう付は合金は全てダイヤモンド、六方晶
窒化ホウ素、コランダム等力島ら製作さ几る研磨材の金
属化のtめにも、利用されている。そしてこれらの合金
とは別に研磨材、すなわちダイヤモンド、六方晶窒化ホ
ウ素、炭化ケイ素及び炭化タングステン、の表面金属化
(単層または多重層ンのために用いら几るいくっかの合
金及び単体金属も、公知でおる。初期1% ’を形成す
るためにはニッケル、銅、亜鉛、スズ、金、鉛、或はC
fLらの合金が用いらfL、第2層を形成したい場合に
は鉄−ニッケル合金等が用いらルる。第3層を形成する
ためには普通、銅または背銅が用いられる。 次に多結晶ダイヤモンド・コンパクト(圧縮成形体)t
つくるのには、研磨用及び切削用の焼結金部結合工具の
製造において普通に用いらnているように塗布した結晶
が用いらnる。 ダイヤモンドその他の研磨材を金属化するのに次のLつ
な合金、すなわち銀−金−チタン−コバルト−タンタル
、銅−スズータングステン及ヒ/まtはモリブデン−タ
ンタル−ニッケル及び/まtcはコバルト−鉛及び/ま
′I′cはビスマス−チタン及び/lたはジルコニウム
を、用いることが公知である。ろう付けのmめに使用さ
nる合金は銅−スズ−タングステン、モリブデン−タン
タル−チタン及び/またはジルコニウム−コバルトIl
lヒ/ま7′cはニッケルー鉛及び/ま7tはビスマス
の合金である(例えば米国特許部4,009,027参
照)。 さらに別のろう付は合金としては、ニッケル及ヒ/また
はコバルト−クロム−ホウ素及び/ま几はケイ素及び/
またはリンがある(例えば米国特許Nl 4,01&5
76 参照ン。、5う付は材へのダイヤモンドの強い取
付けを生じさせるダイヤモンド表面の濡n2生じさせる
には、クロムを必要とする。 上述の方法の一つの共通する欠点は、ろう付は材がダイ
ヤモンドに対し結合さ几る強度を変更できる範囲が制限
される点にある。いくつかの方法に共通する他の欠点は
、価格的に貴重である金属と10 トル(Torr)の
真空とを用いる点にある。 銅のような金属を用いることでさえ、それらの活性な金
属の水素化物が形成さnないようにするため該金属を、
高高度真空または高価な乾性水素炉を用いることなしに
は処理できないことからして、経済的ではない。 さらに従来のほとんどの方法は各別に実施さnて高価に
つく操作、つまり金属化等による研磨材のコーティング
と次いでの附加的操作によるろう材の施用金、必要とし
ていた。 し友がって工具基体に対し単層のダイヤモンド粒子ろう
付けするための低コストで賽用的である方法全開発する
必要が、残さnている。 〔発明の説明〕 この発明はろう付けさ几たダイヤモンド粒子単層を形成
する方法に係り、前述の諸従来法と比較してエリ単純且
つ有効である方法を提供するものである。 この発明の方法では炭化物形成元素を含む炭化物形成物
質を、仮結合剤中でろう材と混合する。 こうして得たコーティング材料を工具基体上にコーティ
ングし、その上に単層のダイヤモンド粒子km丁。得ら
nた中間製品
【、炭化物形成物質がダイヤモンドの表面
上に初期の元素炭化物層を形成し1次にろう材が炭化物
層に容易に取付いて工具基体に対しダイヤモンド1に竪
固に保持することとなるような適当温度に加熱する。 この発明の方法によると加熱工程が進行するにつnて炭
化物及びろう材層がダイヤモンド粒子の側面上?Cはい
上り、そルによって製品工具の強度が高めら几ることに
なる。また結合強度の変更を。 最初の混合物中で使用する炭化物形成物質の量を変える
ことと炭化物のはい上りt開側するように加熱処理時開
を変えることとによって、達成することができる。 一般的に言ってこの発明に係る切削用或は研磨用のダイ
ヤモンド工具の製作法は次の工程、すなわち(5)、炭
化物を形成可能な元素を含む炭化物形成物質、この炭化
物形成物質と合金を形成するろう材、及び仮結合材を混
合してコーティング材料全作成し。 田)、このコーティング材料を基体上に施し。 (C)、 その上に少なくとも単層のダイヤモンド粒
子を施し、 (DJ、 工程(C)の製品に、M初にダイヤモンド
上に上記元素の炭化物の被膜が形成され次に該炭化物で
被覆され次ダイヤモンドが基体に対しろう付けされる温
度に加熱する。といつ比工程七備える。 図面上参照して説明すると、本発明の@1工程では炭化
物形成物質10、ろう材12.及び仮結合剤18の混合
物が作成され、次に同混合物を第1図に例示するように
工具基体16に施す。 炭化物形成物質10は、加熱工程中にダイヤモンド粒子
土で金属炭化物層を形成する金属上官んでいるのが望ま
しい。適当した炭化動形成金l!4はよく知られており
、それには例えば鉄、モリブデン、クロム、タンタル、
チタン、ジルコニウム、タングステン、ニオブ、バナジ
ウム、マンガン、ゲルマニウム、及びケイ素、及びこ1
らの混合物が、含まルる。このような炭化物形成金属を
、例えばケイ化モリブデン或は炭化タングステンのよう
にその遊離金属が炭化物を形成可能である炭化物形成化
合物の形で用いることもできる。鉄及びモリブデンは好
ましい金属であり、単独或は組合せて使用できる。約2
−30%の炭化物形成物質1.20−80%のろう材と
混合するが望ましへ選択する仮結合剤】8は加熱工程で
容易に躯除さnるものでなけ九ばならないが、炭化物形
成物質の成分及びろう材成分をコーティング材料中で一
時的に保留可能なものとさnる。仮結合剤は上記しt成
分ヲ芥易に保留しりるよう、成る程度粘性であることが
好ましい。また使用する仮結合剤は上記混合物で被覆さ
fした工具基体面上でダイヤモンド粒子を拘束するよう
に、幾分べとつくものであることが好ましい。好ましい
仮結合剤は、WallColmony 「S J (商
品名)タイプの結合剤のようなウレタン基体の接着剤で
ある。他の適当した仮結合剤としてはアクリル樹脂、メ
タクリル酸メチル樹脂、ラッカー類、ペイント類等があ
る。tx仮仮台合剤、最終の加熱工程で他成分に悪影#
に及ぼすことのない、比較的不活性のものでなければな
らない。 使用するろう材としては炭化物形成物質中の特定の炭化
物形成金属と共存性のもの、つまり炭化物形成金属と合
金を形成するものが選択さnる。 適当したろう材としてはニッケル、銀、金′!!友は銅
基体のろう材がある。適当なろう材は市販さnており、
例えばアメリカ合衆国、ミシガン州、デトロイトのウオ
ール コルモニー コーポレーション(Wall Co
1nony Corporation)の販売に係るN
1crobraz (登録商標)系列のものがある。 本発明方法の第2工程では炭化物形成物質、ろう材及び
仮結合剤の混合物を工具基体16の所望する表面上に、
成る程度−様な層の形でコーティングする。このコーテ
ィングは刷毛塗り、吹きかけ、或は工具基体16の面の
混合物中への浸漬によってなしつる。この混合物層がま
だねばついている間に、混合物層上に単層のダイヤモン
ド粒子t42施す。ダイヤモンド粒子14は手を使って
1固別的にのせることもできるし、工具上にまき散らす
こともできる。 本発明方法の第4工程ではコーティング混合物及びダイ
ヤモンド材のNIヲもつ、第1図に図示のような「未熟
の(green ) J工具t1ダイヤモンド表面に対
し化学的に結合する初期の金属炭化物層10aが形成さ
几るLうな温度に加熱する。これによってろう材が、ダ
イヤモンドに取付きうる共存性金属炭化物の表面被膜?
確保することになる。好ましい実施態様においては加熱
工程を、約10 トルの真空中で実施する。しかし本発
明方法を水素含有雰囲気中または減圧雰囲気中で実施し
て%優几た結果を得るζ、とも可能である。 何らかの特別な理論に拘束さ;A7C<はないが、初期
にダイヤモンドが金属炭化物形成粒子の少なくともいく
つかと接触しているか、或は炭化物形成物′Rを含んで
いるg@ろう材液が流動する間に炭化物形成物質と接触
するに至ると、考えら几る。 適当した温度に加熱さnるとダイヤモンド上で金属炭化
物層10aが、グラファイト化されたダイヤモンド面に
直接に隣接している炭化物形成金属から形成さ几始める
。その後に溶融ろう材12aが、ダイヤモンドに対し取
付く適当した場PJj kもつに至る。 本発明方法で生じる反応は毛細管現象に類似して、ダイ
ヤモンドの側面に沿いろう材がダイヤモンド面上を所望
のレベルまで、或は希望するならばダイヤモンド全体音
ろう材層で完全に覆うように、はい上るように進行する
。この現象は初期の炭化物層の形成、そしてその後にろ
う材が取付いてエリ多くの炭化物形成物質がダイヤモン
ド面に対し接触して化学的に結合することt可能とし、
それによりまたろう材が取付くのに適当した析たな場所
が売供さ几るといったように、生じると考えらnる。こ
のようにしてろう材はダイヤモンド粒子の側面玉盆、擬
似毛細管現象により所望のレベルに1でひき上げら几る
。ろう材層のレベルは、加熱工程の時間全変更すること
によって制御できる0 し九がって加熱工程中にダイヤモンドは、その表面上に
遊離の炭素原子が形成さnると共に限定領域の炭化物形
成金属から所望の金属炭化物被膜が形成さnるのに十分
な温度にW熱できる。金属炭化物の形成により、ろう材
金属によるダイヤモンド表面の濡れが促される。加熱工
程の時間と温度は1選択して使用する粒状炭化物形成金
属とろう材組成によって決定さnる。上限はダイヤモン
ドの過剰のグラファイト化、或は極端にはダイヤモンド
の完全な変質が起きない二うに、決定さnる。下限は作
用的に、金属炭化物の形成とろう材の溶融とが確保さn
るのに十分な加熱が行なわnる工うに、決定さnる。そ
して加熱工程の時間と温度は、ろう材によるダイヤモン
ド表面の被覆割合及びダイヤモンド粒子周りの望ましい
縁どり量kii14整する九めに利用できる。 前述した工うにろう材としては共存性のもの、つまりダ
イヤモンド表面上で金属炭化物と金金會形成するものが
1選択さnる。したがってダイヤモンド−炭化物界面で
の良好な濡ルが達成さnて、強固なろう付は結合が得ら
几る。 〔実 施 例〕 以下、本発明方法を実施例に基いてエリ具体的に説明す
る。 実施例 I ダイヤモンド外周研削砥石のろう付けの友めに直径6.
00インチ(15,2cx)%厚さ0.625インチ(
1,59cm )の銅芯を用い友。銅芯の外周面にWa
ll Colmony[S J (商品名)セメントか
ら成るペースト上でWall Colmony N1c
robraze(登録商標)φ10 Fe及びMO′に
%次の重量比で刷毛塗りによりコーティングした。 Microbraze す10 86%
(P二10%、C=0.06%。 残り−Ni) Fe(325メツシユ、水素減) &2%M
o(6−12ミクロン) 10.8%
ペーストがまだ湿潤状即にある間に%so、”to。 メツシュのダイヤモンドをペースト上にまキ散らし几。 コーティングさnた銅芯を風乾した。次にこの銅芯を、
加熱及び冷却サイクルを注意深くコンピューター制御す
る真空炉中に置いた。銅芯とダイヤモンドの混成物2
i o−’ トルで17457(952℃)に加熱し、
45秒間加熱を続けた。 CR−39プラスチツク目鏡レンズの縁研削に適当し几
ダイヤモンド砥石が得らfL7を、ダイヤモンドはろう
材中に堅固に保持さルており、約25パーセントのダイ
ヤモンドが露出してい九〇実施例 ■ 1鏡レンズ中に光学的曲面を創成するのに用いらnるカ
ップ型砥石のろう付けの友めに、直径3.5インチ(&
90)で曲率0.125インチ(0,318a)の曲面
をもつ銅芯に、Wall Colmony r S J
セメントのペーストと、 Wall Colmony
N1crobraze(登録間標)÷10のFe及びM
oとの次の重量比の混合物とを、コーティングし友。 N1crobraze ◆10 80
%Fe(実施例Iに同じ) 10%
Mo(実施例■に同じ) 10%40
/45メツシユのダイヤモンドt[石芯上に実施例Iと
同様にまき散らし、加熱工程Q 10−’トルにおいて
1730? (943℃)で45秒間とした他は実施例
Iと同様に処理し九。製品砥石は、CR−39目鏡レン
ズ金研削するのに成功裏に使用できた。ダイヤモンドは
ろう材中で竪固に保持さf)、約25パーセントのダイ
ヤモンドが表面に露出していた。 実施例 ■ 鋼製のルータ・ビット芯を、実施例■におけると同様に
次の組成のろう材温合物でコーティングした。 N1crobraze ・4130 8
0%(B冨3.1%、5I=4.5%、 Cミ0.06%、残り=Ni) Fe(実施例Iに同じ) 10%Mo
(実施例Iに同じ) 10%コーテ
ィングしft−tレータ・ビット710 )/しにお
いて19007 (1038@C)で12秒間。 炉内処理した。 製品工具は大理石の研磨に、極めて良好に用いつるもの
であった。ダイヤモンドはろう材中で堅固に(但しその
程度は実施例I及び実施例■による各製品におけるより
も氏い。)保持さn、約75パーセントのダイヤモンド
が表面に露出してい亀
上に初期の元素炭化物層を形成し1次にろう材が炭化物
層に容易に取付いて工具基体に対しダイヤモンド1に竪
固に保持することとなるような適当温度に加熱する。 この発明の方法によると加熱工程が進行するにつnて炭
化物及びろう材層がダイヤモンド粒子の側面上?Cはい
上り、そルによって製品工具の強度が高めら几ることに
なる。また結合強度の変更を。 最初の混合物中で使用する炭化物形成物質の量を変える
ことと炭化物のはい上りt開側するように加熱処理時開
を変えることとによって、達成することができる。 一般的に言ってこの発明に係る切削用或は研磨用のダイ
ヤモンド工具の製作法は次の工程、すなわち(5)、炭
化物を形成可能な元素を含む炭化物形成物質、この炭化
物形成物質と合金を形成するろう材、及び仮結合材を混
合してコーティング材料全作成し。 田)、このコーティング材料を基体上に施し。 (C)、 その上に少なくとも単層のダイヤモンド粒
子を施し、 (DJ、 工程(C)の製品に、M初にダイヤモンド
上に上記元素の炭化物の被膜が形成され次に該炭化物で
被覆され次ダイヤモンドが基体に対しろう付けされる温
度に加熱する。といつ比工程七備える。 図面上参照して説明すると、本発明の@1工程では炭化
物形成物質10、ろう材12.及び仮結合剤18の混合
物が作成され、次に同混合物を第1図に例示するように
工具基体16に施す。 炭化物形成物質10は、加熱工程中にダイヤモンド粒子
土で金属炭化物層を形成する金属上官んでいるのが望ま
しい。適当した炭化動形成金l!4はよく知られており
、それには例えば鉄、モリブデン、クロム、タンタル、
チタン、ジルコニウム、タングステン、ニオブ、バナジ
ウム、マンガン、ゲルマニウム、及びケイ素、及びこ1
らの混合物が、含まルる。このような炭化物形成金属を
、例えばケイ化モリブデン或は炭化タングステンのよう
にその遊離金属が炭化物を形成可能である炭化物形成化
合物の形で用いることもできる。鉄及びモリブデンは好
ましい金属であり、単独或は組合せて使用できる。約2
−30%の炭化物形成物質1.20−80%のろう材と
混合するが望ましへ選択する仮結合剤】8は加熱工程で
容易に躯除さnるものでなけ九ばならないが、炭化物形
成物質の成分及びろう材成分をコーティング材料中で一
時的に保留可能なものとさnる。仮結合剤は上記しt成
分ヲ芥易に保留しりるよう、成る程度粘性であることが
好ましい。また使用する仮結合剤は上記混合物で被覆さ
fした工具基体面上でダイヤモンド粒子を拘束するよう
に、幾分べとつくものであることが好ましい。好ましい
仮結合剤は、WallColmony 「S J (商
品名)タイプの結合剤のようなウレタン基体の接着剤で
ある。他の適当した仮結合剤としてはアクリル樹脂、メ
タクリル酸メチル樹脂、ラッカー類、ペイント類等があ
る。tx仮仮台合剤、最終の加熱工程で他成分に悪影#
に及ぼすことのない、比較的不活性のものでなければな
らない。 使用するろう材としては炭化物形成物質中の特定の炭化
物形成金属と共存性のもの、つまり炭化物形成金属と合
金を形成するものが選択さnる。 適当したろう材としてはニッケル、銀、金′!!友は銅
基体のろう材がある。適当なろう材は市販さnており、
例えばアメリカ合衆国、ミシガン州、デトロイトのウオ
ール コルモニー コーポレーション(Wall Co
1nony Corporation)の販売に係るN
1crobraz (登録商標)系列のものがある。 本発明方法の第2工程では炭化物形成物質、ろう材及び
仮結合剤の混合物を工具基体16の所望する表面上に、
成る程度−様な層の形でコーティングする。このコーテ
ィングは刷毛塗り、吹きかけ、或は工具基体16の面の
混合物中への浸漬によってなしつる。この混合物層がま
だねばついている間に、混合物層上に単層のダイヤモン
ド粒子t42施す。ダイヤモンド粒子14は手を使って
1固別的にのせることもできるし、工具上にまき散らす
こともできる。 本発明方法の第4工程ではコーティング混合物及びダイ
ヤモンド材のNIヲもつ、第1図に図示のような「未熟
の(green ) J工具t1ダイヤモンド表面に対
し化学的に結合する初期の金属炭化物層10aが形成さ
几るLうな温度に加熱する。これによってろう材が、ダ
イヤモンドに取付きうる共存性金属炭化物の表面被膜?
確保することになる。好ましい実施態様においては加熱
工程を、約10 トルの真空中で実施する。しかし本発
明方法を水素含有雰囲気中または減圧雰囲気中で実施し
て%優几た結果を得るζ、とも可能である。 何らかの特別な理論に拘束さ;A7C<はないが、初期
にダイヤモンドが金属炭化物形成粒子の少なくともいく
つかと接触しているか、或は炭化物形成物′Rを含んで
いるg@ろう材液が流動する間に炭化物形成物質と接触
するに至ると、考えら几る。 適当した温度に加熱さnるとダイヤモンド上で金属炭化
物層10aが、グラファイト化されたダイヤモンド面に
直接に隣接している炭化物形成金属から形成さ几始める
。その後に溶融ろう材12aが、ダイヤモンドに対し取
付く適当した場PJj kもつに至る。 本発明方法で生じる反応は毛細管現象に類似して、ダイ
ヤモンドの側面に沿いろう材がダイヤモンド面上を所望
のレベルまで、或は希望するならばダイヤモンド全体音
ろう材層で完全に覆うように、はい上るように進行する
。この現象は初期の炭化物層の形成、そしてその後にろ
う材が取付いてエリ多くの炭化物形成物質がダイヤモン
ド面に対し接触して化学的に結合することt可能とし、
それによりまたろう材が取付くのに適当した析たな場所
が売供さ几るといったように、生じると考えらnる。こ
のようにしてろう材はダイヤモンド粒子の側面玉盆、擬
似毛細管現象により所望のレベルに1でひき上げら几る
。ろう材層のレベルは、加熱工程の時間全変更すること
によって制御できる0 し九がって加熱工程中にダイヤモンドは、その表面上に
遊離の炭素原子が形成さnると共に限定領域の炭化物形
成金属から所望の金属炭化物被膜が形成さnるのに十分
な温度にW熱できる。金属炭化物の形成により、ろう材
金属によるダイヤモンド表面の濡れが促される。加熱工
程の時間と温度は1選択して使用する粒状炭化物形成金
属とろう材組成によって決定さnる。上限はダイヤモン
ドの過剰のグラファイト化、或は極端にはダイヤモンド
の完全な変質が起きない二うに、決定さnる。下限は作
用的に、金属炭化物の形成とろう材の溶融とが確保さn
るのに十分な加熱が行なわnる工うに、決定さnる。そ
して加熱工程の時間と温度は、ろう材によるダイヤモン
ド表面の被覆割合及びダイヤモンド粒子周りの望ましい
縁どり量kii14整する九めに利用できる。 前述した工うにろう材としては共存性のもの、つまりダ
イヤモンド表面上で金属炭化物と金金會形成するものが
1選択さnる。したがってダイヤモンド−炭化物界面で
の良好な濡ルが達成さnて、強固なろう付は結合が得ら
几る。 〔実 施 例〕 以下、本発明方法を実施例に基いてエリ具体的に説明す
る。 実施例 I ダイヤモンド外周研削砥石のろう付けの友めに直径6.
00インチ(15,2cx)%厚さ0.625インチ(
1,59cm )の銅芯を用い友。銅芯の外周面にWa
ll Colmony[S J (商品名)セメントか
ら成るペースト上でWall Colmony N1c
robraze(登録商標)φ10 Fe及びMO′に
%次の重量比で刷毛塗りによりコーティングした。 Microbraze す10 86%
(P二10%、C=0.06%。 残り−Ni) Fe(325メツシユ、水素減) &2%M
o(6−12ミクロン) 10.8%
ペーストがまだ湿潤状即にある間に%so、”to。 メツシュのダイヤモンドをペースト上にまキ散らし几。 コーティングさnた銅芯を風乾した。次にこの銅芯を、
加熱及び冷却サイクルを注意深くコンピューター制御す
る真空炉中に置いた。銅芯とダイヤモンドの混成物2
i o−’ トルで17457(952℃)に加熱し、
45秒間加熱を続けた。 CR−39プラスチツク目鏡レンズの縁研削に適当し几
ダイヤモンド砥石が得らfL7を、ダイヤモンドはろう
材中に堅固に保持さルており、約25パーセントのダイ
ヤモンドが露出してい九〇実施例 ■ 1鏡レンズ中に光学的曲面を創成するのに用いらnるカ
ップ型砥石のろう付けの友めに、直径3.5インチ(&
90)で曲率0.125インチ(0,318a)の曲面
をもつ銅芯に、Wall Colmony r S J
セメントのペーストと、 Wall Colmony
N1crobraze(登録間標)÷10のFe及びM
oとの次の重量比の混合物とを、コーティングし友。 N1crobraze ◆10 80
%Fe(実施例Iに同じ) 10%
Mo(実施例■に同じ) 10%40
/45メツシユのダイヤモンドt[石芯上に実施例Iと
同様にまき散らし、加熱工程Q 10−’トルにおいて
1730? (943℃)で45秒間とした他は実施例
Iと同様に処理し九。製品砥石は、CR−39目鏡レン
ズ金研削するのに成功裏に使用できた。ダイヤモンドは
ろう材中で竪固に保持さf)、約25パーセントのダイ
ヤモンドが表面に露出していた。 実施例 ■ 鋼製のルータ・ビット芯を、実施例■におけると同様に
次の組成のろう材温合物でコーティングした。 N1crobraze ・4130 8
0%(B冨3.1%、5I=4.5%、 Cミ0.06%、残り=Ni) Fe(実施例Iに同じ) 10%Mo
(実施例Iに同じ) 10%コーテ
ィングしft−tレータ・ビット710 )/しにお
いて19007 (1038@C)で12秒間。 炉内処理した。 製品工具は大理石の研磨に、極めて良好に用いつるもの
であった。ダイヤモンドはろう材中で堅固に(但しその
程度は実施例I及び実施例■による各製品におけるより
も氏い。)保持さn、約75パーセントのダイヤモンド
が表面に露出してい亀
第1図はこの発明に従って製作さnる工具ビ未熟」の状
態で示し友断面図、gg2図は加熱工程中に生じる現象
上図解した横断面図、第3図は加熱工程の完結後のダイ
ヤモンド粒子の状1!l−示す断面図である〇
態で示し友断面図、gg2図は加熱工程中に生じる現象
上図解した横断面図、第3図は加熱工程の完結後のダイ
ヤモンド粒子の状1!l−示す断面図である〇
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、切削用或は研磨用のダイヤモンド工具を製作する方
法であつて、 (A)、炭化物を形成可能な元素を含む炭化物形成物質
、上記元素と合金を形成するろう材、及び仮結合剤を混
合してコーティング材料を作成し、(B)、このコーテ
ィング材料を工具基体に施し、(C)、その上に少なく
とも単層のダイヤモンド粒子を施し、 (D)、工程(C)の製品を、最初にダイヤモンド上に
上記元素の炭化物より成る被膜が形成され次に該炭化物
で被覆されたダイヤモンドが工具基体に対しろう付けさ
れる温度に加熱する、 工程を備えた製作法。 2、炭化物を形成する前記元素が炭化物形成金属である
請求項1の製作法。 3、炭化物形成金属が粉体である請求項2の製作法。 4、前記炭化物形成物質が鉄、モリブデン、クロム、チ
タン、タンタル、ジルコニウム、タングステン、ニオブ
、バナジウム、ゲルマニウム、ケイ素、マンガン、これ
らの元素のケイ化物または炭化物、及びこれらの元素の
混合物から成る群から選択したものである請求項1の製
作法。 5、前記炭化物形成物質が鉄である請求項1の製作法。 6、前記炭化物形成物質がモリブデンである請求項1の
製作法。 7、前記炭化物形式物質が鉄とモリブデンの混合物であ
る請求項1の製作法。 8、切削用或は研磨用のダイヤモンド工具を製作する方
法であつて、 (A)、モリブデン及び鉄を含む炭化物形成物質を、モ
リブデン及び鉄と合金を形成するろう材及び仮結合剤と
混合してコーティング材料を作成し、(B)、このコー
ティング材料を工具基体に施し、(C)、その上に少な
くとも単層のダイヤモンド粒子を施し、 (D)、工程(C)の製品を、最初にダイヤモンド上に
炭化物の被膜が形成され次に該炭化物で被覆されたダイ
ヤモンドが工具基体に対しろう付けされる温度に加熱す
る、 工程を備えた製作法。 9、切削用或は研磨用のダイヤモンド工具を製作する方
法であつて、 (A)、鉄を、鉄と合金を形成するろう材及び仮結合剤
と混合してコーティング材料を作成し、(B)、このコ
ーティング材料を工具基体に施し、(C)、その上に少
なくとも単層のダイヤモンド粒子を施し、 (D)、工程(C)の製品を、最初にダイヤモンド上に
炭化物の被膜が形成され次に該炭化物で被覆されたダイ
ヤモンドが工具基体に対しろう付けされる温度に加熱す
る、 工程を備えた製作法。 10、切削用或は研磨用のダイヤモンド工具を製作する
方法であつて、 (A)、モリブデンを、モリブデンと合金を形成するろ
う材及び仮結合剤と混合してコーティング材料を作成し
、 (B)、このコーティング材料を工具基体に施し、(C
)、その上に少なくとも単層のダイヤモンド粒子を施し
、 (D)、工程(C)の製品を、最初にダイヤモンド上に
炭化モリブデンの被膜が形成され次に炭化モリブデンで
被覆されたダイヤモンドが工具基体に対しろう付けされ
る温度に加熱する、 工程を備えた製作法。
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