KR101015405B1 - Amorphous binder for grinding wheel, manufacturing method thereof and grinding wheel using amorphous binder for grinding wheel - Google Patents
Amorphous binder for grinding wheel, manufacturing method thereof and grinding wheel using amorphous binder for grinding wheel Download PDFInfo
- Publication number
- KR101015405B1 KR101015405B1 KR1020080080246A KR20080080246A KR101015405B1 KR 101015405 B1 KR101015405 B1 KR 101015405B1 KR 1020080080246 A KR1020080080246 A KR 1020080080246A KR 20080080246 A KR20080080246 A KR 20080080246A KR 101015405 B1 KR101015405 B1 KR 101015405B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- grinding wheel
- amorphous binder
- binder
- amorphous
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 238000000227 grinding Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 28
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 229910001676 gahnite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 50
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- -1 B 2 O 3 25-40 wt% Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 229910052844 willemite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 2-(3-phenylmethoxyphenyl)-1,3-thiazole-4-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CSC(C=2C=C(OCC=3C=CC=CC=3)C=CC=2)=N1 OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004110 Zinc silicate Substances 0.000 description 1
- 229910007472 ZnO—B2O3—SiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N [(2R,3S,4S,5R,6R)-5-acetyloxy-3,4,6-trihydroxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound CC(=O)OC[C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@H]([C@@H](O1)O)OC(=O)C)O)O SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229940081735 acetylcellulose Drugs 0.000 description 1
- JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N aluminum zinc oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Al+3].[Zn+2] JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001719 carbohydrate derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000003190 viscoelastic substance Substances 0.000 description 1
- XSMMCTCMFDWXIX-UHFFFAOYSA-N zinc silicate Chemical compound [Zn+2].[O-][Si]([O-])=O XSMMCTCMFDWXIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019352 zinc silicate Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B24D3/14—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 ceramic, i.e. vitrified bondings
- B24D3/18—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 ceramic, i.e. vitrified bondings for porous or cellular structure
-
- 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
- B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
본 발명은, 연마 입자들을 결합하여 연삭휠을 형성하는 연삭휠용 비정질 결합재에 있어서, B2O3 25∼40중량%, ZnO 12∼30중량%, Al2O3 15∼25중량%, SiO2 5∼15중량%, P2O5 5∼10중량% 및 Na2O 1∼9중량%를 포함하며, 팽창 연화점이 490℃∼520℃ 범위인 연삭휠용 비정질 결합재, 그 제조방법 및 상기 연삭휠용 비정질 결합재를 이용한 연삭휠에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 연화점이 낮고 열팽창계수가 작으며 소성 온도를 낮출 수 있으면서도 기계적 물성이 확보될 수 있는 연산휠용 비정질 결합재를 얻을 수가 있다.The present invention, in the amorphous binder for the grinding wheel to combine the abrasive particles to form a grinding wheel, B 2 O 3 25-40% by weight, ZnO 12-30% by weight, Al 2 O 3 Amorphous binder for grinding wheels comprising 15-25% by weight, 5-15% SiO 2 , 5-10% P 2 O 5 and 1-9% Na 2 O, with an expansion softening point in the range of 490 ° C. to 520 ° C. It relates to a manufacturing method and a grinding wheel using the amorphous binder for the grinding wheel. According to the present invention, it is possible to obtain an amorphous binder material for arithmetic wheels having a low softening point, a low coefficient of thermal expansion, a low firing temperature, and which can secure mechanical properties.
연삭휠, 비정질 결합재, cBN(cubic boronitride), 팽창 연화점(dilatometric softening point) Grinding wheels, amorphous binders, cubic boronitride (cBN), dilatometric softening points
Description
본 발명은 연삭휠용 비정질 결합재, 그 제조방법 및 상기 연삭휠용 비정질 결합재를 이용한 연삭휠에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연화점이 낮고 열팽창계수가 작으며 소성 온도를 낮출 수 있으면서도 기계적 물성이 확보될 수 있는 연산휠용 비정질 결합재, 그 제조방법 및 상기 연삭휠용 비정질 결합재를 이용한 연삭휠에 관한 것이다.The present invention relates to an amorphous binder for a grinding wheel, a method for manufacturing the same, and a grinding wheel using the amorphous binder for the grinding wheel. More specifically, the softening point is low, the coefficient of thermal expansion is small, and the plastic temperature can be secured while the firing temperature can be lowered. An amorphous binder for arithmetic wheel, a manufacturing method thereof, and a grinding wheel using the amorphous binder for a grinding wheel.
2000년 이후 대한민국의 자동차 업계는 프리미엄급 자동차 개발을 본격화하기 시작하였고, 이를 계기로 생산 차종 전반에 걸쳐 품질의 향상이 이루어졌다. 특히 업계에서 내어 놓는 엔진 보증 기간은 1년에서 3년으로 1만Km에서 5만Km 이상으로까지 증가하게 되었으며, 이와 같은 품질은 독일, 일본 등의 자동차 선진국에서나 제안할 수 있었던 것으로 금속 가공기술의 발전을 반증하는 것이다. Since 2000, the Korean automotive industry has begun to develop premium automobiles in full scale, which has led to improvements in quality across all production vehicles. In particular, the engine warranty period offered by the industry increased from 10,000 km to 50,000 km from 1 year to 3 years. Such quality could be proposed only in advanced countries such as Germany and Japan. It is disproving the development.
이와 같은 자동차 엔진 등의 성능 향상은 엔진 부품 중 고정밀 마무리가 필요한 캠 로브(cam robe)나 락커 암(rocker arm) 등의 정밀 가공을 위해 비트리파이드 cBN 휠(Vitrified bond cBN wheel)의 사용이 본격화 되었기 때문이다. 기존의 알루미나 또는 SiC 지석을 이용한 금속 부품 가공 시 구현하기 어려웠던 표면 정밀도인 2~4㎛ 이내의 치수 공차와 피삭체의 잔류응력과 표면 변질 문제 등이 입방 붕소질화물(cubic boronitride; 이하 'cBN'이라 함)을 사용하면서 사라지게 되었다. The performance improvement of automobile engines, etc., is now full-fledged with the use of Bittrified bond cBN wheels for precision machining of cam robes and rocker arms that require high-precision finishing of engine parts. Because Cubic boronitride (hereinafter referred to as 'cBN') is a dimensional tolerance within 2 to 4㎛, which is difficult to realize when machining metal parts using alumina or SiC grindstone, and residual stress and surface deterioration of the workpiece. It disappears using).
또한, 기존의 cBN 연삭휠용 결합재인 수지(resin)와 금속은 기공이 부족하여 피삭제의 파편의 배출 등이 용이하지 못하여 가공성이 저하되고, 드레싱(dressing) 회수가 증가하는 등 생산성이 높지 못하였다. In addition, resin and metal, which are conventional binders for cBN grinding wheels, lacked porosity, which prevented easy removal of debris, and thus reduced productivity and increased productivity, such as increased dressing frequency. .
또한, 기존 결합재들은 트루잉(truing) 중에 발생하는 버링(burring) 현상으로 인해 피삭체 표면에 흡집이 발생하여 불량 제품을 만드는 등의 심각한 문제도 있었다. 따라서, 비정질 세라믹인 유리질 결합재를 사용하게 됨으로써 기존의 결합재들의 문제점이던 기공 부족 현상과 버링(burring) 현상 등을 동시에 해결함으로써 생산 효율이 높으면서도 훌륭한 가공 품질을 유지할 수 있게 되었다.In addition, the existing binders also had serious problems such as the generation of a poor product due to the absorption of the workpiece surface due to the burring (burring) occurs during truing (truing). Therefore, by using the glassy binder material, which is an amorphous ceramic, it is possible to simultaneously maintain the excellent processing quality while increasing the production efficiency by solving pore shortage and burring phenomenon, which are problems of the conventional binders.
그러나, 비트리파이드 cBN 연삭휠용 결합재의 경우 유리질 결합(Vitrified bond) 자체의 낮은 강도로 인해 수명이 짧고 900℃ 이상의 고온으로 소성을 진행하기 때문에 공정이 장시간화 되는 문제점이 있다. However, in the case of the binder for the non-refined cBN grinding wheel, due to the low strength of the vitrified bond itself, there is a problem in that the process is prolonged because the life is short and the plastic is processed at a high temperature of 900 ° C. or higher.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 연화점이 낮고 열팽창계수가 작으며 소성 온도를 낮출 수 있으면서도 기계적 물성이 확보될 수 있는 연산휠용 비정질 결합재, 그 제조방법 및 상기 연삭휠용 비정질 결합재를 이용한 연삭휠을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a low-softening point, a low coefficient of thermal expansion, low firing temperature, and an amorphous binder for arithmetic wheel, which can secure mechanical properties, and a method of manufacturing and grinding the above. A grinding wheel using an amorphous binder for wheels is provided.
본 발명은, 연마 입자들을 결합하여 연삭휠을 형성하는 연삭휠용 비정질 결합재에 있어서, B2O3 25∼40중량%, ZnO 12∼30중량%, Al2O3 15∼25중량%, SiO2 5∼15중량%, P2O5 5∼10중량% 및 Na2O 1∼9중량%를 포함하며, 팽창 연화점이 490℃∼520℃ 범위인 연삭휠용 비정질 결합재를 제공한다.The present invention, in the amorphous binder for the grinding wheel to combine the abrasive particles to form a grinding wheel, B 2 O 3 25-40% by weight, ZnO 12-30% by weight, Al 2 O 3 Amorphous binder for grinding wheels comprising 15-25% by weight, 5-15% SiO 2 , 5-10% P 2 O 5 and 1-9% Na 2 O, with an expansion softening point in the range of 490 ° C. to 520 ° C. To provide.
상기 연삭휠용 비정질 결합재의 열팽창계수는 40×10-7/℃∼70×10-7/℃ 범위의 값을 갖는다. The thermal expansion coefficient of the amorphous binder for the grinding wheel has a value in the range of 40 × 10 −7 / ° C. to 70 × 10 −7 / ° C.
상기 연삭휠용 비정질 결합재의 내부에 가나이트(Gahnite) 결정 구조를 갖는 입자들이 함유되어 있다. Particles having a Gahnite crystal structure are contained in the amorphous binder for the grinding wheel.
또한, 본 발명은, B2O3 25∼40중량%, ZnO 12∼30중량%, Al2O3 15∼25중량%, SiO2 5∼15중량%, P2O5 5∼10중량% 및 Na2O 1∼9중량%를 포함하는 비정질 조성물과, 연마 입자 및 기공형성제를 일정 비율로 혼합하는 단계와, 혼합된 결과물을 일정 압력으로 성형하는 단계 및 성형된 결과물에 대하여 상기 기공형성제가 연소되어 다수의 기공이 형성되도록 하면서 상기 연삭휠용 비정질 결합재의 팽창 연화점보다 300∼400℃ 높은 온도에서 소성하는 단계를 포함하는 연삭휠용 비정질 결합재를 이용한 연삭휠의 제조방법을 제공한다. 상기 연마 입자는 1㎚∼30㎛의 평균 입경을 갖는 cBN, 다이아몬드 또는 알루미나 입자로 이루어질 수 있다. In addition, the present invention, B 2 O 3 25-40% by weight, ZnO 12-30% by weight, Al 2 O 3 An amorphous composition comprising 15 to 25% by weight, 5 to 15% by weight of SiO 2 , 5 to 10% by weight of P 2 O 5, and 1 to 9% by weight of Na 2 O, and the abrasive particles and the pore-forming agent are mixed at a predetermined ratio. And a step of forming the mixed product at a predetermined pressure and firing the pore-forming agent to form a plurality of pores with respect to the molded product at a temperature of 300 to 400 ° C. higher than the expansion softening point of the amorphous binder for the grinding wheel. It provides a method of manufacturing a grinding wheel using an amorphous binder for the grinding wheel comprising a step. The abrasive particles may be composed of cBN, diamond or alumina particles having an average particle diameter of 1nm to 30㎛.
또한, 본 발명은, 연마 입자들이 상기 연삭휠용 비정질 결합재에 의해 결합되어 있고, 내부에 다수의 기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭휠용 비정질 결합재를 이용한 연삭휠을 제공한다. 상기 연마 입자는 1㎚∼30㎛의 평균 입경을 갖는 cBN, 다이아몬드 또는 알루미나 입자로 이루어질 수 있다. In addition, the present invention provides a grinding wheel using the amorphous binder for the grinding wheel, characterized in that the abrasive particles are bonded by the amorphous binder for the grinding wheel, a plurality of pores are formed therein. The abrasive particles may be composed of cBN, diamond or alumina particles having an average particle diameter of 1nm to 30㎛.
본 발명에 의하면, 연화점이 낮고 열팽창계수가 작으며 소성 온도를 낮출 수 있으면서도 기계적 물성이 확보될 수 있는 연산휠용 비정질 결합재를 얻을 수가 있다. 본 발명의 연삭휠용 비정질 결합재는 종래의 cNB 연삭휠용 결합재에 비하여 연화점이 낮아 소성 온도를 낮출 수 있지만, 연삭휠용 비정질 결합재의 내부에 결정상의 크기가 작고 열팽창계수가 큰 가나이트(Gahnite) 결정상이 유도됨으로써 균열발생시 평균 균열전달 거리를 짧게 하여 강도가 확보될 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain an amorphous binder material for arithmetic wheels having a low softening point, a low coefficient of thermal expansion, a low firing temperature, and which can secure mechanical properties. Although the amorphous binder for the grinding wheel of the present invention has a lower softening point than the conventional cNB grinding wheel binder, the firing temperature can be lowered. As a result, when the crack is generated, the average crack transfer distance may be shortened to ensure strength.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재는 B2O3-ZnO-Al2O3-SiO2계 또는 B2O3-Al2O3-ZnO-SiO2계 조성물로서, B2O3 25∼40중량%, ZnO 12∼30중량%, Al2O3 15∼25중량%, SiO2 5∼15중량%, P2O5 5∼10중량% 및 Na2O 1∼9중량%를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재는 소성온도를 낮추기 위해 B2O3-ZnO-Al2O3-SiO2계 또는 B2O3-Al2O3-ZnO-SiO2계의 저 연화점 프릿(Frit)을 결합재로 사용한다. The amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention is a B 2 O 3 -ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 system or B 2 O 3 -Al 2 O 3 -ZnO-SiO 2 -based composition, B 2 O 3 25-40 wt%, ZnO 12-30 wt%, Al 2 O 3 15 to 25 weight percent, 5 to 15 weight percent SiO 2 , 5 to 10 weight percent P 2 O 5, and 1 to 9 weight percent Na 2 O. The amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention is a B 2 O 3 -ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 system or B 2 O 3 -Al 2 O 3 -ZnO-SiO 2 system to reduce the firing temperature Low softening point frit is used as binder.
상기 연삭휠용 비정질 결합재는 팽창 연화점(dilatometric softening point; Tdsp)이 490℃∼520℃ 범위의 값을 갖는다. 상기 연삭휠용 비정질 결합재는 종래의 SiO2-B2O3-Al2O3계 결합재에 비하여 약 100℃ 정도 낮은 연화점을 가지므로 소성 온도를 낮출 수 있는 장점이 있다. The amorphous binder for the grinding wheel has a dilatometric softening point (T dsp ) in the range of 490 ° C to 520 ° C. The amorphous binder for the grinding wheel has a softening point of about 100 ° C. lower than that of the conventional SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 -based binder, which has the advantage of lowering the firing temperature.
또한, 상기 연삭휠용 비정질 결합재는 열팽창계수(coefficient of thermal expansion; CTE)가 40×10-7/℃∼70×10-7/℃ 범위의 값을 갖는데, 이는 종래의 SiO2-B2O3-Al2O3계 결합재에 비하여 낮은 열팽창계수값이다. 연삭휠용 비정질 결합재가 낮은 열팽창계수를 갖게 하여 cBN의 열팽창계수 40×10-7/℃에 근접하게 함으로써 cBN 입자와 비정질 결합재 계면 사이에 잔류 인장응력이 가급적 발생하지 않도록 할 수 있다. In addition, the amorphous binder for the grinding wheel has a coefficient of thermal expansion (CTE) in the range of 40 × 10 -7 / ℃ to 70 × 10 -7 / ℃, which is a conventional SiO 2 -B 2 O 3 The coefficient of thermal expansion is lower than that of the -Al 2 O 3 -based binder. The amorphous binder for the grinding wheel has a low coefficient of thermal expansion and approximates the coefficient of thermal expansion of cBN to 40 × 10 −7 / ° C., thereby preventing residual tensile stress between the cBN particles and the amorphous binder interface as much as possible.
또한, 상기 연삭휠용 비정질 결합재는 내부에 가나이트(Gahnite) 결정 구조를 갖는 입자들을 함유한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재는 내부에 결정상의 크기가 작고 열팽창계수가 큰 가나이트(Gahnite) 결정상이 유도됨으로써 프릿(Frit) 내부에 결정이 발생하여 강도가 보상될 수 있다. 연삭휠용 비정질 결합재 내부에 가나이트(Gahnite) 결정상이 함유되고, 이러한 결정의 존재는 균열발생시 평균 균열전달 거리를 짧게 함으로써 강도의 상승을 유도할 수 있다.In addition, the amorphous binder for the grinding wheel contains particles having a Gahnite crystal structure therein. In the amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention, a Gahnite crystal phase having a small crystal phase size and a high thermal expansion coefficient is induced therein, whereby crystals may be generated inside the frit to compensate for the strength. Gahnite crystal phases are contained within the amorphous binder for the grinding wheel, and the presence of such crystals can lead to an increase in strength by shortening the average crack transfer distance at the time of cracking.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재는 cBN과 같은 연마 입자 및 페놀 수지와 같은 기공형성제(pore forming agent)와 결합하여 연삭휠을 형성한다. 더욱 구체적으로는, 연마 입자, 연삭휠용 비정질 결합재 및 기공형성제는 일정 비율로 혼합되고(예컨대, 연마 입자:연삭휠용 비정질 결합재:기공형성제의 혼합 비율이 부피비로 50:20:30), 일정 압력(예컨대, 200㎏)으로 성형된 후, 일정 온도(예컨대, 비정질 결합재의 팽창 연화점(Tdsp)보다 300∼400℃ 높은 온도)에서 일정 시간(예컨대, 10분∼5시간) 동안 유지하여 소성함으로써 연삭휠을 형성할 수 있다. 상기 연마 입자는 cBN, 다이아몬드, 알루미나 등과 같은 재질로 이루어진 연마 입자일 수 있으며, 연마 입자의 입경은 피삭체의 크기 및 연산 정밀도 등을 고려하여 결정하는데, 예를 들면 1㎚∼30㎛ 정도의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 기공형성제로는 설탕 전분과 같은 탄수화물, 아세틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시 에틸셀룰로오스와 같은 탄수화물 유도체, 페놀 수지, 폴리아미드, 폴리비닐 아세테이트, 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지와 같은 열가소성 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 기공형성제는 소성 공정에서 일정 온도(예컨대, 300℃ 내지 600℃) 이상에서 태워져 없어지게 되고 태워져 없어진 자리(site)에는 기공이 형성되게 된다. The amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention combines with abrasive particles such as cBN and a pore forming agent such as a phenol resin to form a grinding wheel. More specifically, the abrasive particles, the amorphous binder for the grinding wheel and the pore-forming agent are mixed at a constant ratio (e.g., the mixing ratio of the abrasive particles: the amorphous binder for the grinding wheel: the pore-forming agent is 50:20:30 in volume ratio), After molding at a pressure (eg, 200 kg), firing is carried out for a predetermined time (eg, 10 minutes to 5 hours) at a constant temperature (eg, 300 to 400 ° C. higher than the expansion softening point (T dsp ) of the amorphous binder). The grinding wheel can be formed by this. The abrasive particles may be abrasive particles made of a material such as cBN, diamond, alumina, and the like, and the particle size of the abrasive particles is determined in consideration of the size and arithmetic precision of the workpiece, for example, an average of about 1 nm to 30 μm. It may have a particle diameter. Examples of the pore-forming agent include carbohydrates such as sugar starch, acetyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carbohydrate derivatives such as hydroxyethyl cellulose, phenol resins, polyamides, polyvinyl acetates, vinyl chloride resins, vinylidene chloride resins, and polyacrylonitrile. Thermoplastic resins, such as resin, etc. can be used. The pore-forming agent is burned away at a predetermined temperature (eg, 300 ° C. to 600 ° C.) or more in the firing process, and pores are formed at the burned out site.
본 발명의 연삭휠용 비정질 결합재에 의해 cBN, 다이아몬드 또는 알루미나와 같은 연마 입자들이 결합되어 있고, 내부에 다수의 기공이 형성되어 있는 연삭휠을 얻을 수가 있다. According to the amorphous binder for the grinding wheel of the present invention, a grinding wheel in which abrasive particles such as cBN, diamond or alumina are bonded, and a plurality of pores are formed therein can be obtained.
본 발명은 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.The present invention is described in more detail with reference to the following experimental examples, which are not intended to limit the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재에 대한 기계적 물성을 확인하기 위하여 조성에 따른 비정질 결합재에 대한 기계적 물성들을 평가하고 종래의 SiO2-B2O3-Al2O3계 결합재가 갖는 기계적 물성을 유지할 수 있는가와 소성 공정을 낮출 수 있는지를 여부를 실험하였다. In order to confirm the mechanical properties of the amorphous binder for the grinding wheel according to a preferred embodiment of the present invention to evaluate the mechanical properties of the amorphous binder according to the composition and the conventional SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 -based binder Whether the mechanical properties can be maintained and whether the firing process can be lowered was tested.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재에 대하여 소성공정 온도를 종래의 SiO2-B2O3-Al2O3계 결합재보다 낮추기 위해 연화점이 약 100 ℃ 정도 낮출 수 있는 아래의 표 1에 나타낸 조성계의 유리를 선택하여 열처리를 통한 결정화를 유도하였을 때의 기계적 물성의 변화를 확인하여 보고 각각의 차이점에 대해 고찰하여 보았다.First, the softening point of the amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention may be lowered by about 100 ° C. to lower the firing process temperature than the conventional SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 based binder. By selecting the glass of the composition system shown in Table 1, the change in the mechanical properties when the crystallization was induced through the heat treatment was confirmed by looking at the differences of each.
본 실험에서 사용된 유리는 아래 표 1에 나타낸 바와 같이 실험예 1, 실험예 2 및 실험예 3로 구분하였으며, 비교예의 경우는 일본 아사히 글래스(Asahi Glass)사에서 수입되고 있는 제품을 사용하였다.The glass used in this experiment was divided into Experimental Example 1, Experimental Example 2 and Experimental Example 3 as shown in Table 1 below. In the comparative example, a product imported from Asahi Glass, Japan was used.
실험예 2의 ZnO-B2O3-SiO2계 유리(결합재)는 비교예의 유리(결합재)와는 달리 결정화가 잘되는 유리로 알려져 있으나, 시차열분석(Differential Thermal Analysis; 이하 'DTA'라 함) 결과 뚜렷한 결정화 온도를 확인하기 어려웠다(도 1 참조). 도 1은 표 1에 나타낸 실험예 1 내지 실험예 3 및 비교예의 조성을 갖는 결합재에 대한 DTA 곡선을 나타낸 그래프이다. 도 1에서 (a)는 실험예 1의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 DTA 곡선이고, (b)는 실험예 2의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 DTA 곡선이며, (c)는 실험예 3의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 DTA 곡선이고, (d)는 비교예의 조성을 갖는 결합재에 대한 DTA 곡선이다. ZnO-B 2 O 3 -SiO 2 -based glass (binder) of Experimental Example 2 is known as a glass that crystallizes well, unlike the glass (binder) of the comparative example, but differential thermal analysis (hereinafter referred to as 'DTA') Results It was difficult to identify the distinct crystallization temperature (see FIG. 1). 1 is a graph showing the DTA curve for the binder having the composition of Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Example shown in Table 1. In Figure 1 (a) is a DTA curve for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 1, (b) is a DTA curve for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 2, (c) is an amorphous having the composition of Experimental Example 3 DTA curve for the binder, (d) is DTA curve for the binder having the composition of the comparative example.
표 1의 비정질 결합재의 조성은 유도결합플라즈마방출분광기(Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy)에 의한 기기 분석 결과값이다. 또한, 표 1의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion; CTE), 전이온도(Tg) 및 팽창 연화점(dilatometric softening point; Tdsp)은 팽창계(dilatometer)에 의해 측정된 값이다. 비중 값은 등유를 이용한 아르키메데스법으로 측정된 값이다.The composition of the amorphous binder shown in Table 1 is the result of instrumental analysis by Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy. In addition, the coefficient of thermal expansion (CTE), transition temperature (Tg) and dilatometric softening point (T dsp ) of Table 1 are measured by a dilatometer. Specific gravity value is the value measured by the Archimedes method using kerosene.
실험예 1 내지 실험예 3 및 비교예의 결합재를 cBN(cubic boronitride) 및 페놀 수지(기공형성제)와 혼합한 후, 200㎏의 압력으로 40×10×4 (㎣)의 크기로 5개씩 성형하였다. 이때, cBN : 비정질 결합재 : 페놀수지의 혼합비는 부피비로 50:20:30으로 맞추었다. The binders of Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Example were mixed with cBN (cubic boronitride) and a phenol resin (pore-forming agent), and then molded into five pieces at a size of 40 × 10 × 4 (㎣) at a pressure of 200 kg. . At this time, the mixing ratio of cBN: amorphous binder: phenol resin was set to 50:20:30 by volume ratio.
실험예 1 내지 실험예 3의 각 비정질 결합재와 비교예의 결합재를 소성온도인 Tdsp+340℃로 열처리(팽창 연화점보다 340℃ 높은 온도에서 1시간 동안 열처리)한 후, 연삭 공구에서 사용하는 3점 곡강도(3 point bend strength)(span 30mm, loading speed 0.5 mm/min)와 로크웰(Rockwell) 경도(HR15W)를 측정하였다. 곡강도(bend strength)는 ASTM C158에 따라 측정하였고, 로크웰 경도는 ISO 3738에 따라 측정하였다. Each of the amorphous binders of the Experimental Examples 1 to 3 and the binder of the Comparative Example were heat treated at a firing temperature of T dsp + 340 ° C. (heat treatment at 340 ° C. higher than the expansion softening point for 1 hour), followed by three points used in the grinding tool. Three point bend strength (span 30mm, loading speed 0.5 mm / min) and Rockwell hardness (HR15W) were measured. Bend strength was measured according to ASTM C158 and Rockwell hardness was measured according to ISO 3738.
경도 및 강도 데이타(data)는 미니탭 소프트웨어(minitab software)을 이용하여 통계 비교 처리하였다. 표 1에 나타낸 실험예 1 내지 실험예 3 및 비교예의 각 시편에 대한 물성의 차이에 대해 주사전자현미경(JEOL, SM-6707)과 X선-회절(X-ray Diffraction; XRD)(Rigaku, Japan)을 이용하여 분석하였다.Hardness and intensity data were statistically compared using minitab software. Scanning electron microscopy (JEOL, SM-6707) and X-ray diffraction (XRD) (Rigaku, Japan) for the difference in physical properties for each of the specimens of Examples 1 to 3 and Comparative Examples shown in Table 1 ).
표 1에 나타난 바와 같이, 실험예 1 내지 실험예 3의 비정질 결합재는 비교예와는 전혀 다른 조성계를 가지고 있다. 실험예 1의 주 조성은 B2O3-ZnO-Al2O3-SiO2 계열이고, 실험예 2의 주 조성은 B2O3-ZnO-SiO2 계열이며, 실험예 3의 주 조성은 B2O3-Al2O3-ZnO-SiO2 계열이며, 비교예의 조성은 SiO2-B2O3-Al2O3 계열이다. 실험예 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재를 나타내며, 실험예 1의 조성을 갖는 비정질 결합재는 낮은 열팽창계수와 연화점 그리고 결정화 특성을 갖는다. As shown in Table 1, the amorphous binders of Experimental Examples 1 to 3 have completely different composition systems from the comparative examples. The main composition of Experimental Example 1 is B 2 O 3 -ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 series, the main composition of Experimental Example 2 is B 2 O 3 -ZnO-SiO 2 series, the main composition of Experimental Example 3 is B 2 O 3 -Al 2 O 3 -ZnO-SiO 2 series, and the composition of the comparative example is SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 series. Experimental Example 1 shows an amorphous binder for a grinding wheel according to a preferred embodiment of the present invention, the amorphous binder having the composition of Experimental Example 1 has a low coefficient of thermal expansion, softening point and crystallization characteristics.
연삭휠용 비정질 결합재가 낮은 열팽창계수를 갖도록 하는 것은 cBN의 열팽창계수 40×10-7/℃에 근접하게 함으로써 cBN 입자와 비정질 결합재 계면 사이에 잔류 인장응력이 가급적 발생하지 않도록 하는 목적이다. 팽창 연화점(Tdsp)은 유리를 소결 조제로 이용하는 경우 매우 중요한 값으로, 점탄성체의 유리 소결은 아래의 수학식 1과 같은 프렌켈 모델(Frenkel model)로 표현이 되며, 수축율은 특정온도의 점도에 반비례한다. It is the purpose of the amorphous binder for the grinding wheel to have a low coefficient of thermal expansion so that the residual tensile stress between the cBN particles and the amorphous binder interface is avoided as much as possible by bringing the coefficient of thermal expansion of cBN close to 40 × 10 −7 / ° C. The expansion softening point (T dsp ) is a very important value when glass is used as a sintering aid. The glass sintering of viscoelastic material is expressed by a Frenkel model as shown in Equation 1 below, and the shrinkage rate is a viscosity of a specific temperature. Inversely proportional to
여기서, L0는 초기 길이, ΔL은 길이변화량, γ는 유리와 기체와의 표면에너지, η(T)는 온도의 함수로의 점도이다. 본 실험에서 표현하는 연화점은 팽창 연화점(dilatometric softening point; Tdsp)으로 약 1010 dPa·s(=poise) 값으로, 일반적으로 유리 입자만으로 이루어진 소결의 경우 Tdsp 값 부근에서 수축이 개시되기 때문에 중요한 값이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재는 기존에 사용되던 재료에 비하여 보다 cBN의 열적 특성에 근접한 재료이면서도 소성 공정온도를 낮게 할 수 있는 소재이다. Where L 0 is the initial length, ΔL is the change in length, γ is the surface energy between glass and gas, and η (T) is the viscosity as a function of temperature. The softening point represented in this experiment is the dilatometric softening point (T dsp ), which is about 10 10 dPa · s (= poise) value. In general, in the case of sintering consisting of only glass particles, shrinkage starts around the T dsp value. This is an important value. Therefore, the amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention is a material that is closer to the thermal properties of cBN and lowers the firing process temperature than a conventionally used material.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재는 유리의 강도를 좌우하는 네트워크 형성제(network former)의 함량이 적어 강도가 낮을 수 있기 때문에 이를 보상하기 위해 결정화를 유도하여 강도가 보상될 수 있다. On the other hand, the amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention may be low in strength because the content of the network former (network former) to determine the strength of the glass may be low because the strength is compensated by inducing crystallization to compensate for this. Can be.
도 2는 소결된 실험예 1 내지 실험예 3 및 비교예의 시편들에 대한 로크웰(Rockwell) 경도 측정 결과를 일원(Anova) 분석한 것이다. 도 2에서 'A'는 실험예 1의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이고, 'B'는 실험예 2의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이며, 'C'는 실험예 3의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이고, 'R'은 비교예의 조성을 갖는 결합재에 대한 것이다. 귀무 가설은 "조성에 따라 경도 값에는 차이가 없다" 였으며, 신뢰수준은 95%로 하였다. 경도값은 조 성에 따라 유의하지 않은 결과를 나타냈다(p value = 0.668).FIG. 2 is a one-way analysis of Rockwell hardness measurement results for the specimens of the sintered Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Examples. In Figure 2 'A' is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 1, 'B' is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 2, 'C' is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 3 , 'R' is for the binder having the composition of the comparative example. The null hypothesis was that there was no difference in hardness value by composition, and the confidence level was 95%. The hardness value was not significant according to the composition (p value = 0.668).
그러나 동일한 시편들에 대한 곡강도 평가는 경도와는 다른 결과를 얻었다. 도 3은 소결된 실험예 1 내지 실험예 3 및 비교예의 시편들에 대한 곡강도 결과를 일원(Anova) 분석한 것이다. 도 3에서 'A'는 실험예 1의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이고, 'B'는 실험예 2의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이며, 'C'는 실험예 3의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이고, 'R'은 비교예의 조성을 갖는 결합재에 대한 것이다. 귀무 가설은 "조성에 따라 곡강도 값에는 차이가 없다" 였으며, 신뢰수준은 95%로 하였다. 곡강도는 조성에 따라 유의한 결과를 나타냈다(p value = 0.00); "하나라도 다른 것이 있다"란 의미. 특히 실험예 2의 조성물은 비교예에 비하여 약 60% 정도의 값을 나타내었다. 그리고 비교예와 가장 근접한 실험예 1과 비교예 간의 2-샘플 테스트(sample test) 분석을 실시하여 보았다. 귀무가설은 "비교예 샘플이 실험예 1과 같다" 였으며, 신뢰수준은 95%로 비교예 > 실험예 1인 단측 검증하였다. P 값(value)은 0.011로 유의한 결과를 나타내었고, 그 값은 비교예의 90% 수준의 값을 나타내었다. 실험예 1의 경우는 비교예와 대비하여 강도값은 약간 낮은 값을 가지나, 최적 열처리 조건이 아닌 점을 고려해 보면 개선이 가능하다.However, the bending strength evaluation for the same specimens was different from the hardness. FIG. 3 is a one-way analysis of the bending strength results for the specimens of the sintered Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Examples. In Figure 3 'A' is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 1, 'B' is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 2, 'C' is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 3 , 'R' is for the binder having the composition of the comparative example. The null hypothesis was that there was no difference in the value of bending strength according to the composition, and the confidence level was 95%. The bending strength showed a significant result depending on the composition (p value = 0.00); "Anything is different" means. In particular, the composition of Experimental Example 2 showed a value of about 60% compared to the comparative example. In addition, a two-sample test analysis between Experimental Example 1 and Comparative Example, which is the closest to the comparative example, was performed. The null hypothesis was that "Comparative Example Sample is the same as Experimental Example 1", and the confidence level was 95%, which was verified by Comparative Example> Experimental Example 1. P value (0.01) showed a significant result of 0.011, the value represented a value of 90% level of the comparative example. In the case of Experimental Example 1, the strength value is slightly lower than that of the comparative example, but can be improved by considering the fact that it is not an optimum heat treatment condition.
표 1에 나타낸 유리 조성들간의 구조적 차이점을 확인하기 위해 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM)을 이용하여 미세구조를 비교하였다. 도 4a 내지 도 4d는 표 1에 나타낸 각 유리 조성의 절단면을 주사전자현미경의 조성상 이미지(compo image)로 촬영한 것이다. 도 4a는 실험예 1의 조성을 갖는 비정질 결 합재에 대한 것이고, 도 4b는 실험예 2의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이며, 도 4c는 실험예 3의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이고, 도 4d는 비교예의 조성을 갖는 결합재에 대한 것이다. To confirm the structural differences between the glass compositions shown in Table 1, the microstructures were compared using a scanning electron microscope (SEM). 4A to 4D show the cut planes of the glass compositions shown in Table 1 as the composition images of the scanning electron microscope. 4A is for an amorphous binder having the composition of Experimental Example 1, FIG. 4B is for an amorphous binder having the composition of Experimental Example 2, FIG. 4C is for an amorphous binder having the composition of Experimental Example 3, and FIG. 4D is a comparison. It is about the binder which has an example composition.
실험예 1과 실험예 3은 조성계가 유사하기 때문에 결합재 내부의 형상도 거의 같았다. 그러나 실험예 2와 비교예는 다른 모습을 나타내었다. In Experimental Example 1 and Experimental Example 3, since the composition system was similar, the shape inside the binder was almost the same. However, Experimental Example 2 and Comparative Example showed a different appearance.
실험예 1과 실험예 3은 기본 조성계가 유사하기 때문에 비정질 결합재 내부에 결정상으로 예상되는 약 100㎚ 크기의 입자들이 관찰되었다. 이러한 결정의 존재는 균열발생시 평균 균열전달 거리를 짧게 함으로써, 강도의 상승을 유도할 수 있다.In Experimental Example 1 and Experimental Example 3, since the basic composition system was similar, particles of about 100 nm size expected to be crystal phases were observed inside the amorphous binder. The presence of such crystals can lead to an increase in strength by shortening the average crack propagation distance during cracking.
실험예 2의 경우는 실험예 1 및 실험예 3과는 달리 Al2O3가 매우 적은 조성으로 발생한 결정이 EDS(Energy dispersive spectroscopy)에 의해 성분 분석이 가능할 정도의 큰 입자(약 100㎛)가 관찰되었다(도 4b 참조). EDS 분석결과 생성된 조대 결정상은 아연 실리케이트(zinc silicate)계 결정상이었다. In Experimental Example 2, unlike in Experimental Example 1 and Experimental Example 3, crystals formed with a very low Al 2 O 3 composition were found to have large particles (about 100 µm) large enough to allow component analysis by EDS (Energy dispersive spectroscopy). Was observed (see FIG. 4B). The coarse crystal phase produced by the EDS analysis was a zinc silicate crystal phase.
실험예 1, 실험예 2 및 실험예 3에 생성된 결정상에 대해 정확히 확인하기 위해 X선 회절 분석을 한 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 (a)는 실험예 1의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이고, (b)는 실험예 2의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이며, (c)는 실험예 3의 조성을 갖는 비정질 결합재에 대한 것이다. 도 5에서 확인할 수 있듯이 실험예 1과 실험예 3의 조성은 아연 알루미늄 산화물(zinc aluminum oxide) 화합물 중 가나이트(gahnite) 결정임을 확인할 수 있었으 며, 실험예 2의 경우는 윌레마이트(willemite) 결정임을 확인하였다. 가나이트(Gahnite) 결정은 열팽창계수(CTE, coefficient of thermal expansion)의 값이 70×10-7/℃ 정도이며, 윌레마이트(willemite)는 30×10-7/℃ 정도로 낮은 열팽창계수를 나타낸다[J.Am.Cer.Soc. 83[12] 2938-44(2000), Aust. J. Phy. 41, 791-5(1988)]. 이러한 결정들은 자신을 둘러싼 유리 매트릭스(matrix)와 냉각 과정에서 열응력을 발생시킨다. 결정상의 열팽창계수가 낮을 경우 유리 매트릭스(matrix)쪽으로 인장 응력을 유발시키고 높을 경우 반대의 효과를 나타낸다. 또한, 결정상의 크기가 클 경우 기계적 응력이 집중이 될 수 있기 때문에 기계적 특성을 나빠지게 할 수 있다. 따라서, 실험예 2는 이와 같은 기계적 특성에 모두 좋지 않은 결정상과 결정크기를 갖는 조성임을 확인할 수 있었다. 5 shows the results of X-ray diffraction analysis to accurately identify the crystal phases generated in Experimental Example 1, Experimental Example 2, and Experimental Example 3. In Figure 5 (a) is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 1, (b) is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 2, (c) is for the amorphous binder having the composition of Experimental Example 3. . As shown in FIG. 5, the compositions of Experimental Examples 1 and 3 were confirmed to be gahnite crystals in zinc aluminum oxide compounds, and in Examples 2, willemite crystals were used. It was confirmed that. Gahnite crystals have a coefficient of thermal expansion (CTE) of about 70 × 10 −7 / ° C., and willemite exhibits a low coefficient of thermal expansion of about 30 × 10 −7 / ° C. [ J.Am.Cer.Soc. 83 [12] 2938-44 (2000), Aust. J. Phy. 41, 791-5 (1988). These crystals generate thermal stresses in the surrounding glass matrix and cooling process. The low coefficient of thermal expansion of the crystalline phase induces tensile stress toward the glass matrix, and the higher the opposite the opposite effect. In addition, when the size of the crystal phase is large, mechanical stress may be concentrated, and thus mechanical properties may be deteriorated. Therefore, Experimental Example 2 was confirmed that the composition having a crystal phase and crystal size that is not all good for such mechanical properties.
기존의 비결정화 결합재와는 달리, 실험예 1(본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비정질 결합재)의 B2O3-ZnO-Al2O3-SiO2계 조성은 최적의 열처리 조건으로 열처리하여 결정화를 유도하는 경우 종래의 결합재와 유사한 정도까지의 기계적 특성을 가질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재의 조성은 네트워크 형성제(Network former)가 적어 강도가 약할 것으로 예상되었으나, 내부의 결정상의 크기가 작고 열팽창계수가 큰 가나이트(Gahnite) 결정상이 유도됨으로써 프릿(Frit) 내부에 결정이 발생함으로써 강도가 보상될 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연삭휠용 비정질 결합재는 연화점이 490∼520℃ 정도로서 종래의 결합재에 비하여 약 100℃ 정도 낮기 때문에 공정 조건은 100℃ 이상 낮게 할 수 있다. 비트리파이드 결합재는 연화점이 490∼520℃ 범위에 있었으며, 경도의 경우는 기존의 SiO2-B2O3-Al2O3계 비정질 결합재와 유의차가 없었으나, 강도의 경우 90%의 수준이었다. 한편, 실험예 2와 같이 유리 조성에 따라 성장하는 결정상이 ZnO·SiO2(willemite)인 경우 결정상의 조대화와 결정상의 낮은 열팽창계수로 인해 강도가 낮아진다는 것을 알 수 있다. Unlike conventional amorphous binders, the B 2 O 3 -ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 -based composition of Experimental Example 1 (amorphous binder according to a preferred embodiment of the present invention) is crystallized by heat treatment under optimum heat treatment conditions. Induced may have mechanical properties up to a degree similar to the conventional binder. Although the composition of the amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention is expected to have a low strength due to the small network former, the Gahnite crystal phase having a small internal crystal phase and a high coefficient of thermal expansion is induced. This allows the strength to be compensated for as crystals occur within the frit. In addition, since the amorphous binder for the grinding wheel according to the preferred embodiment of the present invention has a softening point of about 490 to 520 ° C., which is about 100 ° C. lower than that of the conventional binder, the process conditions may be lowered by 100 ° C. or more. The vitrified binder had a softening point in the range of 490 ~ 520 ℃, and the hardness was not significantly different from the conventional SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 -based amorphous binder, but the strength was 90%. . On the other hand, when the crystal phase growing according to the glass composition as in Experimental Example 2 is ZnO.SiO 2 (willemite) it can be seen that the strength is lowered due to coarsening of the crystal phase and low coefficient of thermal expansion of the crystal phase.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
도 1은 표 1에 나타낸 실험예 1 내지 실험예 3 및 비교예의 조성을 갖는 결합재에 대한 DTA 곡선을 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the DTA curve for the binder having the composition of Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Example shown in Table 1.
도 2는 소결된 실험예 1 내지 실험예 3 및 비교예의 시편들에 대한 로크웰 경도 측정 결과를 일원 분석한 결과를 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating the results of one-way analysis of Rockwell hardness measurement results for the specimens of the sintered Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Examples.
도 4a 내지 도 4d는 표 1에 나타낸 각 유리 조성의 절단면을 주사전자현미경의 조성상 이미지로 촬영한 사진이다.4A to 4D are photographs taken of the cut surfaces of the respective glass compositions shown in Table 1 as compositions images of the scanning electron microscope.
도 5는 실험예 1 내지 실험예 3에 생성된 결정상에 대해 확인하기 위해 X선 회절 분석을 실시한 결과를 나타낸 도면이다. 5 is a view showing the results of X-ray diffraction analysis to confirm the crystal phase generated in Experimental Example 1 to Experimental Example 3.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080080246A KR101015405B1 (en) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | Amorphous binder for grinding wheel, manufacturing method thereof and grinding wheel using amorphous binder for grinding wheel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080080246A KR101015405B1 (en) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | Amorphous binder for grinding wheel, manufacturing method thereof and grinding wheel using amorphous binder for grinding wheel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100021685A KR20100021685A (en) | 2010-02-26 |
| KR101015405B1 true KR101015405B1 (en) | 2011-02-22 |
Family
ID=42091230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080080246A Expired - Fee Related KR101015405B1 (en) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | Amorphous binder for grinding wheel, manufacturing method thereof and grinding wheel using amorphous binder for grinding wheel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101015405B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115551804A (en) * | 2020-05-27 | 2022-12-30 | 松下知识产权经营株式会社 | Inorganic structure and method for producing same |
| EP4292993A4 (en) * | 2021-02-15 | 2024-10-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | INORGANIC STRUCTURE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990077549A (en) * | 1998-03-03 | 1999-10-25 | 가지카와 히로시 | Glass-ceramic substrate for a magnetic information recording medium |
| KR200251875Y1 (en) | 2001-07-09 | 2001-11-17 | 주식회사 다이아피플 | Vitrified diamond stone for superfinishing |
| KR20020051875A (en) * | 2000-12-23 | 2002-06-29 | 펠드만 마르틴 및 봅 후베르트 | Aqueous dispersion, a process for the preparation and the use thereof |
| KR20040040251A (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-12 | 주식회사 다이아피플 | Composit bonded diamond & CBN stone for grinding |
| KR20060126742A (en) * | 2004-01-28 | 2006-12-08 | 구레-노튼 가부시키가이샤 | Manufacturing method of vitrified diamond whetstone |
-
2008
- 2008-08-18 KR KR1020080080246A patent/KR101015405B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990077549A (en) * | 1998-03-03 | 1999-10-25 | 가지카와 히로시 | Glass-ceramic substrate for a magnetic information recording medium |
| KR20020051875A (en) * | 2000-12-23 | 2002-06-29 | 펠드만 마르틴 및 봅 후베르트 | Aqueous dispersion, a process for the preparation and the use thereof |
| KR200251875Y1 (en) | 2001-07-09 | 2001-11-17 | 주식회사 다이아피플 | Vitrified diamond stone for superfinishing |
| KR20040040251A (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-12 | 주식회사 다이아피플 | Composit bonded diamond & CBN stone for grinding |
| KR20060126742A (en) * | 2004-01-28 | 2006-12-08 | 구레-노튼 가부시키가이샤 | Manufacturing method of vitrified diamond whetstone |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100021685A (en) | 2010-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2714619B1 (en) | Method for controlling aluminum titanate ceramic filter properties | |
| KR102513539B1 (en) | Zirconia-reinforced glass ceramics | |
| Brook | Concise encyclopedia of advanced ceramic materials | |
| EP2576167B1 (en) | Product and process | |
| EP2254849B1 (en) | Dispersion-toughened cordierite for filter and substrate applications | |
| CN1237021C (en) | Glass ceramic and temp. compensation parts | |
| EP2631223A1 (en) | Cordierite sintered body | |
| JP5657210B2 (en) | A member for semiconductor manufacturing equipment comprising a cordierite sintered body | |
| JPH02503190A (en) | cordierite with a small amount of calcia enhanced | |
| WO2007142921A1 (en) | Cordierite formation | |
| KR101015405B1 (en) | Amorphous binder for grinding wheel, manufacturing method thereof and grinding wheel using amorphous binder for grinding wheel | |
| JP4768444B2 (en) | Vitrified diamond grinding wheel manufacturing method | |
| EP3287428B1 (en) | Cordierite sintered body | |
| CN1336348A (en) | Porous sintered article and its mfg. method | |
| JP5905604B2 (en) | Method for forming abrasive article | |
| KR101602638B1 (en) | Abrasive article for high-speed grinding operations | |
| US20180257199A1 (en) | Sintered vitrified superfinishing grindstone | |
| Kim et al. | Mechanical properties of new vitrified bonds for cBN grinding wheel | |
| CN115056148B (en) | Ceramic composite grinding wheel and manufacturing method thereof | |
| Beasock et al. | Effect of processing parameters on the microstructure and mechanical behavior of a silicon carbide-silica composite | |
| EP2349947B1 (en) | A blended hydrous kaolin product, a method for making cordierite by sintering the blend and the obtained cordierite | |
| KR20170077972A (en) | Composite for ceramic ware body with high strength and manufacturing method of ceramic ware with high strength using the composite | |
| JP2000281454A (en) | Low thermal expansion high rigidity ceramics | |
| KR101195002B1 (en) | Vitrified bonder for micro blade, micro blade using the vitrified bonder and manufacturing method of the micro blade | |
| JPH079344A (en) | Vitrified cubic crystal boron nitride abrasive grain grinding wheel and its manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20080818 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| PN2301 | Change of applicant |
Patent event date: 20090706 Comment text: Notification of Change of Applicant Patent event code: PN23011R01D |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20100927 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20101209 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20110210 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20110210 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140113 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20140113 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150203 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20150203 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160205 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20160205 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20181121 |