JPS59227726A

JPS59227726A - アルミナ−ジルコニア−チタニア系研削材

Info

Publication number: JPS59227726A
Application number: JP58102289A
Authority: JP
Inventors: Akira Iwata; 岩田　昭; Masahiro Tamamaki; 玉巻　雅弘; Masaaki Taniguchi; 正明谷口; Koji Tsuda; 津田　幸二
Original assignee: NIPPON KENMAZAI KOGYO KK
Current assignee: NIPPON KENMAZAI KOGYO KK
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1984-12-21
Also published as: JPH0236152B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】この発明はアルミナ−ジルコニア−チタニア系研削材に
おける研削性能の改良に関するものである。

一般にアルミナ−ジルコニア系砥粒は、ここ数年間にお
いて特殊鋼やステンレス鋼等のεス鋼材別のスナッキン
グ用として急速に伸びてきた砥粒である。すなわちアル
ミナ系砥粒に比して耐摩耗性並びに抗破砕性等の研削性
能に優れ、高圧下において優秀な研削力を発揮すること
がその主因であるが、本発明者が先に開示した　特公昭
４８−３５５９４号公報所載の発明では、それにも増し
てさらに一層すぐれた研削性能を具備するアルミナ−ジ
ルコニア−チタニア系研削材を提供し得たものであった
。

すなわち、アルミナにジルコニアを加えるとどもに、そ
のジルコニア聞に対し５〜３０ｗｔ％の酸化チタンをさ
らに添加して溶融し、急冷するというもので、ジルコニ
ア本来の転移現象に着目し、高温型正方品結晶を常温に
おいて２５〜３０％程度残存させ、もって耐摩耗性、抗
破砕性等の研削性能の向上に寄与せしめたものであった
。

ところで近時では研削方法も次第に変化する傾向にあっ
て、重研削という分野においても細分化され、その中で
も特に重研削の中の軽研削分野への転換が技術の進歩に
従い顕著になりつつある外、チタン合金に対する研削と
いった研削材上新分野への応用も増大しつつある。この
ような中にあってこれらの分野に対し良好に適応する研
削材が今日とみに要求されるところであるが、この場合
、要求される研削性能は前記アルミナ−ジルコニア−チ
タニア系研削材にも増して更にシビアーなものとならざ
るを得ないものがあり、未だ満足できる研削材を得るに
至っていないのが現状である。

寸なわら上記のごとき用途に適応させるためには、どち
らかといえばジルコニア量を比較的多量とした例えばジ
ルコニアｆｆ１４０％タイプのアルミナ−ジルコニア共
晶体からなる研削材を提供する必要があるが、この場合
では、前述のチタニア添加によるアルミナ−ジルコニア
−チタニア系も）ｌ貞１１材であっても高温型正方品結
晶の残存率は未だ極めて低く、添加効果は乏しいもので
あり、また結晶混合物中に結晶の大きさがｍａｘ２０μ
もある初品のα−ＡＩ２０３が１０〜１５％程度の比率
で析出することから、所定の共晶混合物を得られないと
いった問題魚を有していたものである。

そこでこの発明の目的とするところは、重研削の中でも
特にその軽研削に対し、またさらにチタン合金に対して
格別に良好に適応して使用することができるようにする
為、正方品結晶の残存率を飛躍的に高め、かつ初品のα
−ＡＩ２０３の析出率を減少させ、もって研削性能が一
段と向上したアルミナ−ジルコニア−チタニア系研削材
を提供しようとするところにあり、その特徴とするとこ
ろは、アルミナ−ジルコニア−チタニア系研削材におい
て、さらに他の添加物として酸化イツトリウムまたは酸
化イツトリウムを含む稀土類鉱物を含有させた、いわば
アルミナ−ジルコニア−チタニア−イツトリア系研削材
としたところにある。

すなわち添加物としてチタニアの外、酸化イツトリウム
または酸化イツトリウムを含む稀土類鉱物をさらに添加
混入して溶融し、急冷化することにより上記目的を十分
かつ良好に達成した研削材を得たものであって、特に酸
化イツトリウムまたは酸化イツトリウムを含む稀土類鉱
物の添加ｍ　ｈ＜、アルミナ、ジルコニア及びチタニア
の全量に対し０．０５ｗｔ％を超え７ｗｔ％に至る範囲
内におし１ては、ジルコニアの正方晶結晶を７０〜１０
０％の残存率で晶出させることができたものであり、し
かも同範囲内においては初晶のα−ＡＩ２０３の析出率
を５ｗｔ％以下に抑えることができたものである。

なお熱論７ｗｔ％以上もしくは０．０５ｗｔ％以下の添
加量であってもジルコニア正方品結晶の残存率は従来に
比して比較的大きな値を示し、かつ初晶のα−へ１２０
３の析出率を若干抑制する傾向はあるが、７ｗｔ％以上
の添加では研削性能の向上の点から好ましくない立方結
晶の析出につながり、０．０５ｗｔ％以下では著しい効
果は現われないことから、０．０５ｗｔ％を越え７ｗｔ
％に至る範囲内が適切で、特に１〜５ｗｔ％の範囲内が
最もＯＹましい。

なおまた、比較的少間のジルコニア■、例えば２５％タ
イプのアルミナ−ジルコニア共結晶体を含む研削Ｈに対
しても、上述の比較的多量のジルコニア量のアルミナ−
ジルコニア共晶体からなる研削材と同じく、正方品ジル
コニアの残存率が極めて高いことから、ジルコニアの転
移貞にお（Ｊる容積変化が少なく、まｌζ残存した正方
晶形ジルコニアが内部エネルギーを十分保有するに至り
、良好な抗破砕性等の特性の向上が認められｌζもので
ある。

次に本発明の実施例について説明覆る。

なお、本発明の実施例において使用する酸化イツトリウ
ム並びに酸化イツトリウムを含む稀土類鉱物は第１表に
示した分析値のものを用いた。

第１表実施例１゜砥粒中のジルコニアが４０％となるように配合計算を行
ない、バイヤー法アルミナ（９９，６％Ａｌ　２０３）
５０　ｋｇ、　ジルコニア（９６％Ｚｒ０２）３２．６
　　ｋｇｋ：、ジルコニア　ニ対シ重量パーセントで２
．５％に相当する酸化チタン（９５％Ｔｉ　０２　）０
．８　ｋｑを混合し、さらに酸化イツトリウム（９９，
９％Ｙ２０３　）を前３種の全量に対し０．０５．０．
１．０．５．１．２．５．５．１０ｗｔ％添加して、電
気炉において９５Ｖ３００ｋｗで溶融し、しかる後急冷
固化して各種添加量についての溶融鋳造物を得た。

なお比較のために酸化イツトリウムの添加間が０ｗｔ％
である溶融鋳造物も同条件で鋳造した。

これらの鋳造物の分析値を第２表に示ツー。

（以下次頁）第２表次にこの得られた鋳造物をインペラーブレーカ−及びロ
ールクラッシＶ−を用いて繰り返し粉砕を行ない、Ｊ　
ｌ５Ｒ−６００１に定められた粒曵＃２４、＃６０で各
々採取した。

粒度＃２４についてＸ線回折によるジルコニアの結晶形
の比率を第３表に示づ。

（以下次頁）第　３　表Ｘ線回折の結果明らかなように、酸化イツトリウムを添
加すれば、添加しない従来のアルミナ−ジルコニア−チ
タニア系砥粒（試Ｆ４番月１）に比１ノ、正方晶の結晶
が戟しく増大づる傾向にあることが認められ、特に１〜
５ｗｔ％の添加量では１００％の正方晶結晶が晶出して
いることが認められた。また添加量が０．０５ｗｊ％で
は一応正方品の晶出の増大傾向はあるものの、従来のも
とあまり大差はなく、また１０ｗｔ％を超えると立方晶
の析出が認められた。

一方、この同じ粒度＃２４のものであって、例えば従来
のもの（試料番＠１）と酸化イン１〜リウム添加ｆｆ１
０．５ｗｔ％（試料番号３）のものとについて全屈顕微
鏡を用いて初晶のα−ＡＩ２０３の析出状態を観察した
ところ、第１図（Ａ＞（１３）及び第２図＜Ａ）（Ｂ）
に示される様な結果が出た。　いずれも倍率はＸ１００
で、第１図（Ａ＞（Ｂ）は試料番号１のものの拡大写真
及びその模式図、第２図（Ａ）（Ｂ）は試料番号３のも
のの拡大写真及びその模式図である。

なお両図において、１はアルミナ−ジルコニア共晶体、
２はα−ＡＩ２０３の初晶である。

第１図及び第２図からも明らかなごとく、酸化イツトリ
ウムを添加したものの方は茗しくα−ＡＩ２０３の初品
の析出が抑１１ｉ＋１されており、所定の共晶混合物が
１ｇられていることが認められた。

なお仙の酸化イツトリウムの添加のものにあっても同様
の傾向があることが確かめられているが、添加量が０．
０５ｗｔ％ではα−Ａｔ　ｚ　０３の析出は１０％程石
あり、従来のもが１０〜１５％程度であることからする
と幾分その傾向が出ているとはいうものの、あまり茗し
い差はなかった。

次に粒麿＃６０について研削性能の試験を行なった。

すなわらω１摩ベルトを作成し、研削テストを行なった
ものであり、その結果については第４表に示づ。

なお研削テス１〜は、使用するベルトザイズを１００ｘ
２５００ｍ　ｌｔｏ　、被研削材を５ＵＳ−３０４とし
て、ベルトスピード１５０ｍ／分、圧力５に！＋で、１
０分間研削を行なったものであり、第４表はその研削に
よって得られた累積研削量をもって比較したものである
。

また括弧内は従来のもの（試料番号１）を１００どした
場合の化較舶を示ず。

第１Ｉ表また第３図における曲線＜８＞は、この第４表における
累積研削量値をプロットしたグラフである。

上記第４表あるいは第３図から明らかなように、酸化イ
ツトリウムを添加する共晶砥粒は酸化イツトリウムを添
加しない従来のものに比して極めて優れた研削力を発揮
することが認められた。

因みにこの結果は大略第３表に示したジルコニア正方晶
結晶の比率に対応しているものであって、添加ｆｆ１０
．０５ｗｔ％のものでは従来のものとあまり大差はなく
、１Ｑｗｔ％を超えると立方晶の析出に伴い従来のもの
よりダウンする傾向がみられる。

しかしながら酸化イツトリウムの、添加は、全体として
は研削力の増大傾向を著しくするものであり、しかもこ
のテスト結果がわずか１０分間の研削時間における比較
であることを考えたとき、実際の使用にあっては極めて
優れた研削性能の向上に寄与し得るものである。

実施例２゜砥粒中のジルコニアが４０％となるように配合計算を行
ない、バイヤー法アルミナ＜９９．６％△１ｚｏｉ）５
０ｋｑ、　ジルコニア（９６％Ｚｒ　０２　）３２．６
　ｋｎに、ジルコニアに対し中量パーセントで２．５％
に相当する酸化チタン（９５％Ｔｉ　０２　）　０．８
　　ｋ！ｌを混合し、ざらに酸化イツトリウムを含む稀
土類鉱物（第１表に示づ“分析値のもの）を前３梗の全
量に対し１．２．５．５ｗｔ％添加して、電気炉におい
て９５ｖ１３００ｋｗで溶融し、しかる後急冷固化して
各種添加量についての溶融鋳造物を得た。

これらの＃ｒｉ造物の分析値を第５表に示Ｊ。なＪ３試
料番号１は前記実施例１と同じく酸化イツトリウム無添
加の従来のものである。

〈以下次頁）第５表１”Ｙ２０ａその他稀土類次にこの得られた鋳造物をインペラーブレーカ−及びロ
ールクラッシャーを用いて繰り返し粉砕を行ない、Ｊ　
［５Ｒ−６００１に定められた粒度＃２４、＃６０で各
々採取した。

粒度＃２４についてＸ線回折によるジルコニアの結晶形
の化率を第６表に示す。

（以下次頁）第６表・Ｘ線回折の結果明らかなように、酸化イツトリウムを
含む稀土類鉱物を添加すれば、酸化イツトリウムの添加
の場合と同じ（、添加しないアルミナージルコニアーヂ
タニア系凪粒（試料番号′１）に比し、正方品の結晶が
著しく増大づる傾向があることが認められ、２．５〜５
ｗｔ％の添加ｆｉｌでは１００％の正方晶結晶が晶出し
ていることが認められた。

次に粒度＃６０について研削性能の試験を行なった。

試験条件は実施例１と同様である。イの結果については
第７表に示す。

第７表また第３図における曲線（ｂ）はこの第７表におｉノる
累積研削量値をプロットしたグラフである。

上記第７表あるいは第３図から明らかなように、酸化イ
ツトリウム添加の実施例１の場合と同様に、酸化イツト
リウムを含む稀土類鉱物を添加する共晶砥粒においても
優れた研削力を発揮することがみとめられた。

実施例３゜砥粒中のジルコニアが４０％になるように配合ｔ１ｍを
行ない、バイヤー法アルミナ５０ｋｑ、ジルコニア３２
．６ｋｇにジルコニアに対してＩＪＬｍパーセントで５
．１５ｗｔ％の酸化チタン１．７．４．９ｋｎを混合し
、酸化イツトリウムを前３種の混合物に対し重量パーセ
ントで０．５ｗｔ％添加したものについて鋳造物の分析
値、粒度＃２４についてのＸ線回折によるジルコニア結
晶形の化率及び粒度＃６０についての累ｆａ　１ＩＩＩ
ｒｊｌｌ　ｆＡを測定した。

その結果をそれぞれ第８表、第９表及び第１０表に示す
。

なお化較のため、酸化チタン２．５ｗｔ％の添加量のも
の、及びそれぞれのヂタニア添ｊＪｌ目ｉｉのものにつ
いての酸化イツトリウム無添加の場合の舶もイｊ（記し
た。

゛　また試験方法はいずれも実施例１及び実施１＋！ｌ
　２と同様である。

（以下次頁）第８表第９表第１０表上記表からも明らかなように、酸化チタンの添加量の増
加に従い正方晶Ｚｒ　０２の残存率は増大傾向を示して
いるが、それにも増して酸化イツトリウムの添加による
箸しい増大傾向が認められた。

またこれに対応して研削力の増大傾向が累積研削旦の数
値結果から認められる。

実施例４゜砥粒中のジルコニアが２５％並びに３２％になるように
配合計算を行ない、バイヤー法アルミナ（９９，６％Ａ
ｌｚＯ３＞５０ｋｑ並びに２４．５ｋｑ、ジルコニア〈
９６％７ｒＯ２）１６．６ｋ＜＋並びに１１．５１ｕ＋
に、ジルコニアにス４して、車間パーセントでＯ１２，
５，５，１０，１５，２０，３０，４０％の酸化チタン
〈９５％Ｔｉ　０２　）を各々添加したものと、砥粒中
のジルコニアが２５％になるように配合割算を行ない、
バイヤー法アルミナ（９９，６％Δ１ｚｏｘ　＞５０　
ｋ（＋、；ジルコニア〈９６％Ｚｒ　０２　）１６．６
　ｋｇに、ジルコニアに対して重量パーヒントでＯ１５
，１０，１５，２０，３０，４０％の酸化チタン（９５
％ＴｔＯ２）を添加し、さらに酸化イツトリウムを前３
ｆ！！の物質全量に対して０．５ｗｔ％添加したものを
それぞれ、電気炉を用いてアーク熱で溶融・急冷固化し
、これを一般的な砥粒の生産方式に従って整粒し、ＪＩ
Ｓ＃１２の砥粒とした。

これらのもの、すなわち酸化イツトリウム無添加のジル
コニア２５％タイプ及び３２％タイプのものど、酸化イ
ツトリウム添加のジルコニア２５％タイプのものについ
て抗破砕性測定試験を行なった。抗破砕性測定には単粒
圧壊強度を用いた。１この方法は、試料を１６８０〜２
０００ミクロンに整粒して、縮分法により小試料とし、
その中からランダムに１００個採取して、これを２トン
アムスラー圧縮器で１個ずつ耐圧強１＆を測定して、そ
の平均値を単粒圧壊強度とし１．：。

これらの砥粒の単粒圧壊強度を第１１表に、１３１粒圧
壊強度とＴｉ　０２　／Ｚｒ　０２との関係を第４図に
示す。

ｔｆｆ１１表第４図より明らかな様に、いずれのタイプにＪ３いても
Ｔｉ　Ｏ２／Ｚｒ　０２が重量パーセントで１０〜２０
％の範囲内で、　ｗａｘ値を示し、／ｌｏ％になると低
下するが、特に酸化イツトリウムを添加したものについ
ては、Ｚｒ０２２５％タイプにあっては勿論、３２％タ
イプと化較しても更にづぐれた抗破砕性を発揮υ゛るこ
とが認められた。

以上のごとくこの発明は、アルミナにジルコニア及びチ
タニアを添加溶融し、急冷１ノでイｒるアルミナ−ジル
コニア−チタニア系研削材において。

さらに他の溶融添加物として酸化イットリウ１１または
酸化イツトリウムを含む稀土類鉱物を含有させることに
より、砥粒中にジルコニア正方品結晶を最大１００％残
存させたものであり、また比較的ジルコニア量の多いア
ルミナ−ジルコニア共晶体からなる研削材にあって初晶
のα−へ１２０３の析出を５％以下に抑えたもので、研
削性能を著しく向上させた研削材茨提供し得たものであ
る。

従って■研削の中でも特にその軽研削に対し、またさら
にチタン合金に対して格別に良好Ｅ　ｉｉＩ応して使用
できるものである。

また比較的ジルコニア量の少ないアルミナ−ジルコニア
共晶体を含む研削材にあっても従来に比較ザればその抗
破砕性等の特性において一段と向上し得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞（Ｂ）は従来の酸化イツトリウム無添加の
アルミナ−ジルコニア共晶混合物（試料番＠１）の拡大
写真及びその模式図、第２図（Ａ＞　＜８）はこの発明の一実施例である酸化
イツトリウム添加のアルミナ−ジルコニア共晶混合物〈
試料番号３）の拡大写真及びその４賛成図、第３図は同実施例及び他実施例である酸化イツトリウム
添加の研削材及び酸化イツトリウムを含む稀土類鉱物添
加の研削材における酸化イツトリウム等の添加量と累積
研削量の関係図、第４図はジルコニア量が比較的少ない
研削材における酸化チタンの添加量と単粒圧壊強度との
関係図である。第２図（Ａ）第３図Ｙ２０ＪｇＬ＜ＫＹａ０５に’ｄｒ４１ｐ土順＊ＬＱｓ
ｔ＞４．ｈｏ量（ｗｙ＞〔α）−・−Ｙ２Ｏ５ａ＞：＊
ｎ。（ｂ）−・・Ｙ２Ｄｓｋ＊も４４：ｒ、−１’ｆＪｕ’
４ｊ；ａｏｈ、ｈ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　アルミナにジルコニア及びチタニアを添加溶
融し、急冷してなるアルミナ−ジルコニア−チタニア系
研削材において、さらに他の溶融添加物として酸化イツ
トリウム又は酸化イツトリウムを含む稀土類鉱物を含有
するアルミナ−ジルコ千アーチタニア系研削材。
（２）　　酸化イツトリウムの添加量が、アルミナ、ジ
ルコニア、及びチタニアの全量に対し０．０５Ｖｔ％を
超え７ｗｔ％に至る特許請求の範囲第１項記載のアルミ
ナ−ジルコニア−チタニア系研削材。
（３）酸化イツトリウムを含む稀土類鉱物の添加量が、
アルミナ、ジルコニア及びチタニアの全量に対し０．０
５ｗｔ％を超え７ｗｔ％に至る特許請求の範囲第１項記
載のアルミナ−ジルコニア−チタニア系研削材。