多晶磨粒以及包含该多晶磨粒的磨削砂轮制造技术

一种多晶磨粒包含多个cBN颗粒以及能够使多个cBN颗粒彼此结合的结合剂，其中结合剂包含选自由元素周期表中的第4a族金属、第5a族金属和第6a族金属组成的组中的至少一者的氮化物、碳化物和碳氮化物中的至少一者，并且多晶磨粒中结合剂的含量为5体积％至50体积％，包括端值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多晶磨粒以及包含该多晶磨粒的磨削砂轮
本专利技术涉及多晶磨粒和包含该多晶磨粒的磨削砂轮。本申请要求基于在2018年4月27日提交的日本专利申请No.2018-086323的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
此前，在(例如)专利文献1(日本专利特开No.9-267266)和专利文献2(日本国家专利公开No.2015-524357)中公开了磨粒。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开No.9-267266专利文献2：日本国家专利公开No.2015-524357
技术实现思路
根据本公开的一个实施方案的多晶磨粒包含：多个高压相型氮化硼(以下，称作cBN)颗粒；以及结合多个cBN颗粒的结合剂，其中结合剂包含选自由元素周期表中的第4a族金属、第5a族金属和第6a族金属组成的组中的至少一者的氮化物、碳化物和碳氮化物中的至少一者，并且多晶磨粒中结合剂的含量为5体积％以上50体积％以下。附图说明图1为根据本公开的实施方案的多晶磨粒的平面图。图2为沿图1中的II-II线截取得到的截面图。图3示出了根据本公开的实施方案的多晶磨粒的照片。图4为根据实施例的使用多晶磨粒的磨削砂轮的截面图。具体实施方式[本公开要解决的问题]不利的是，常规磨粒易于磨损。[本公开的有利效果]根据以上描述，可以获得不易磨损的多晶磨粒。[实施方案的描述]首先，列举并描述本申请的专利技术的实施方案。专利文献1在段落0003中公开了用于磨石的cBN磨粒通常为以下的混合物：具有优异的切削性并且适于高速磨削和强力磨削的cBN单晶磨粒，这是因为cBN单晶磨粒易于自锐；以及易于获得平滑的磨石表面并且适于表面精加工的cBN多晶磨粒，这是因为cBN多晶磨粒具有优异的强度。然而，在高速加工条件下，如上所述构造的磨石的耐磨性不足。推测这是因为cBN本身的耐热性不足。专利文献2在段落0021中公开了：超硬磨料包含cBN单晶结构和用于改进立方氮化硼的晶体断裂路径的手段；用于改进立方氮化硼的晶体断裂路径的手段包括多个颗粒；并且多个颗粒可为包含在cBN单晶结构中的非催化剂非结合剂颗粒，例如氮化钛(TiN)。据推测，超硬磨料中的非催化剂颗粒导致断裂强度降低，从而促进磨削过程中的自锐功能，因此使磨削阻力降低。然而，其结果是磨粒的压碎增加。因此，超硬磨粒和磨削砂轮严重磨损。同时，根据本公开的一个实施方案的多晶磨粒包含：多个cBN颗粒；以及结合多个cBN颗粒的结合剂，其中结合剂包含选自由元素周期表中的第4a族金属、第5a族金属和第6a族金属组成的组中的至少一者的氮化物、碳化物和碳氮化物中的至少一者，并且多晶磨粒中结合剂的含量为5体积％以上50体积％以下。元素周期表中的第4a族元素是指钛、锆和铪。元素周期表中的第5a族元素是指钒、铌和钽。元素周期表中的第6a族元素是指铬、钼和钨。cBN颗粒可以是单晶的或者可以是多晶的。在如此构成的多晶磨粒中，使用耐热性优异的结合剂，其结果是可以抑制磨损。此外，通过多晶结构，磨粒很少压碎，从而抑制了磨损。当结合剂的含量小于5％时，由于结合剂的量小，因此所述多个cBN颗粒并未充分地结合。其结果是，cBN颗粒脱落从而导致磨损增加。当结合剂的含量大于50％时，由于结合剂的量大，因此cBN颗粒的比率降低。其结果是，在磨削步骤中工件和结合剂之间的直接接触的比率增加，从而导致磨损增加。优选地，多晶磨粒具有在多晶磨粒的外表面处形成的第一面，并且在第一面中形成有至少一个凹陷。多晶磨粒具有作为与工件接触的第一面的作用面，并且可以在作用面中形成至少一个凹陷。当形成凹陷时，除了凹陷以外的部分作用于工件，因此导致与工件接触的面积减小。其结果是，可以减小切削阻力。切削阻力减小实现了防止磨粒脱落。这实现了使用该多晶磨粒的磨削砂轮的磨损减少。此外，磨削切屑进入到凹陷中。与不具有凹陷的情况相比，这有利于从多晶磨粒的磨削面去除磨削切屑。优选地，通过用凹陷的总面积除以多晶磨粒的作用面和凹陷的总面积而获得的值为0.5以上0.99以下。当该值为0.5以上时，形成多个凹陷，并且许多磨削切屑进入到凹陷中，从而实现了更高的切削性。当该值为0.99以下时，作用面(除了凹陷以外的面)充分地保留，从而实现了更高的切削性。可以通过这样的方式得到各凹陷的面积，即，使用具有测定功能的数字显微镜(例如，KEYENCEVHX-5000)沿着垂直于作用面的方向捕获磨粒表面的图像。由于凹陷看起来较暗，因此提取亮度较低的部分以求得凹陷的面积。优选地，结合剂包含选自由TiN、TiCN、ZrN、HfN、VN、NbCN、TaC、CrN、MoC和WC组成的组中的至少一者。通过使用这样的结合剂，可以获得非常难以磨损的多晶磨粒。优选地，磨削砂轮包含上述多晶磨粒。图1为根据本公开的一个实施方案的多晶磨粒的平面图。如图1所示，可以在作为多晶磨粒10的第一面的作用面11中设置凹陷12。可以不设置凹陷12。在图1中规则地设置了凹陷12，但是也可以不规则地进行设置。在图1中，各凹陷12的形状呈平行四边形，但不限于此。各凹陷12的形状可以呈诸如多边形、圆形和椭圆形之类的各种形状中的任一种。图2为沿图1中的II-II线截取得到的截面图。如图2所示，作用面11的粗糙度Ra没有特别地限制；然而，经过抛光的作用面11的粗糙度Ra(例如)为1μm。相对于凹陷12和与工件接触的作用面11的总面积，凹陷12的面积的比率优选为50％以上90％以下。可以设置相对于作用面11较低的面13。较低的面13不与工件接触。在计算上述面积比率时，该较低的面13的面积包括在凹陷12的面积中。仅将对磨削加工起作用的面作为作用面11。以如下方式确定面是否为对磨削加工起作用的面。例如，使用具有测定功能的数字显微镜(例如，KEYENCEVHX-5000)，以沿着垂直于作用面的方向拍摄磨粒表面的三维形状的图像，并且可以将图像的最外表面视为作用面11。图3示出了根据本公开的实施方案的多晶磨粒的照片。如图3所示，可以通过用激光照射多晶磨粒10的作用面11来形成凹陷12。作为形成凹陷12的方法，不仅可以采用激光照射，还可以采用放电加工、机械加工等。通过钎焊将多晶磨粒10固定到具有圆柱形形状的芯部15上。[本申请的专利技术的实施方案的细节](实施例1)<成品粉末步骤>作为结合剂颗粒，准备TiN、TiCN、ZrN、HfN、VN、NbCN、TaC、CrN、MoC和WC。结合剂颗粒的平均粒径为1μm。使用激光衍射型粒径分布测定装置(ShimadzuCorporation，SALD-2300)测定平均粒径。此外，在以下的各个实施例和比较例中，使用相同的装置来测定平均粒径。以如下比率混合这些结合剂颗粒和Al颗粒：结合剂颗粒:Al＝65:35(摩尔％)。在1000℃的温度进行30分钟的热处理，从而使结合剂颗粒与Al反应，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶磨粒，包含：/n多个高压相型氮化硼颗粒；以及/n结合所述多个高压相型氮化硼颗粒的结合剂，其中/n所述结合剂包含选自由元素周期表中的第4a族金属、第5a族金属和第6a族金属组成的组中的至少一者的氮化物、碳化物和碳氮化物中的至少一者，并且/n所述多晶磨粒中所述结合剂的含量为5体积％以上50体积％以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180427 JP 2018-0863231.一种多晶磨粒，包含：
多个高压相型氮化硼颗粒；以及
结合所述多个高压相型氮化硼颗粒的结合剂，其中
所述结合剂包含选自由元素周期表中的第4a族金属、第5a族金属和第6a族金属组成的组中的至少一者的氮化物、碳化物和碳氮化物中的至少一者，并且
所述多晶磨粒中所述结合剂的含量为5体积％以上50体积％以下。


2.根据权利要求1所述的多晶磨粒，其中所述多晶磨粒具有在所述多晶磨粒的外表面处...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田高志，冈村克己，石井显人，久木野晓，中村畅秀，中村友一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，住友电工硬质合金株式会社，联合材料公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP