JP2003220563A - Vitrified bonded wheel - Google Patents

Vitrified bonded wheel

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JP2003220563A
JP2003220563A JP2002018995A JP2002018995A JP2003220563A JP 2003220563 A JP2003220563 A JP 2003220563A JP 2002018995 A JP2002018995 A JP 2002018995A JP 2002018995 A JP2002018995 A JP 2002018995A JP 2003220563 A JP2003220563 A JP 2003220563A
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pigment
abrasive
abrasive layer
base metal
grindstone
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Inventor
Tetsuya Nonoshita
哲也 野々下
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Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
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Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To select pigment which does not lower grain holding force and bonding force when a vitrified bonded wheel is colored, and to optimize a method for adding the pigment. <P>SOLUTION: The inorganic pigment, such as Zr-Si-Fe series, Co-Cr series, which contains metal as a main component chemically bonding with at least one or more components of abrasive grains, inorganic materials, and a base metal, is used as a pigment for coloring abrasive material layers. By using the pigment, some components of the pigment added to the material composing the abrasive material layer in a sintering process for manufacturing grinding stones are chemically bonded with some components of the abrasive grains, the inorganic materials, and the base metal. As a result, it is possible to obtain strong grain holding force, bonding force, and adhesive force with the base metal. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ、
液晶パネルガラスなどの精密加工やダイヤモンド焼結
体、超硬合金などの硬質素材の加工などに使用されるビ
トリファイドボンド砥石に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon wafer,
The present invention relates to a vitrified bond grindstone used for precision processing of liquid crystal panel glass, etc. and processing of hard materials such as diamond sintered bodies and cemented carbide.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミナ質、炭化珪素質などの一般砥粒
やダイヤモンド砥粒、CBN砥粒などの超砥粒を無機質
結合材(ビトリファイドボンド)によって結合したビト
リファイドボンド砥石は、他のメタルボンド砥石やレジ
ンボンド砥石との対比において、低熱膨張率でヤング率
が高く、砥粒の保持力もレジンボンド砥石よりは高く、
ツルーイング、ドレッシングが容易で高精度の加工がで
きるという長所があることから、シリコンウエハ、液晶
パネルガラスなどの精密加工やダイヤモンド焼結体、超
硬合金などの硬質素材の加工などに使用されている。こ
のビトリファイドボンド砥石は、砥粒と無機質結合材を
混合した材料を金型内においてプレス成形し、500〜
1200℃程度の温度で焼成し無機質材料を溶融させて
焼結することによって製造される。
2. Description of the Related Art A vitrified bond grindstone in which general abrasive grains such as alumina and silicon carbide, superabrasive grains such as diamond abrasive grains and CBN abrasive grains are bonded by an inorganic binder (vitrified bond) is another metal bond grindstone. In comparison with resin-bonded grindstones, the Young's modulus is high with a low coefficient of thermal expansion, and the retention of abrasive grains is also higher than that of resin-bonded grindstones.
It is used for precision processing of silicon wafers, liquid crystal panel glass, etc. and processing of hard materials such as diamond sintered compacts and cemented carbides because it has the advantage that it can be trued and dressed easily and can be processed with high precision. . In this vitrified bond grindstone, a material obtained by mixing abrasive grains and an inorganic binder is press-molded in a mold,
It is manufactured by firing at a temperature of about 1200 ° C. to melt and sinter the inorganic material.

【0003】ところで、このようなビトリファイドボン
ド砥石は、通常、台金と砥材層を含めて全体が白色ない
し灰色を呈した色調となっている。このため、砥材層と
下地層、接着層および台金との境界が不鮮明であり、摩
耗によって厚さが減少する砥材層の使用限界時期(終了
時期)を目視観察により判定するのが困難であった。
By the way, such a vitrified bond grindstone generally has a color tone of white or gray as a whole including the base metal and the abrasive layer. For this reason, the boundary between the abrasive layer and the underlayer, the adhesive layer, and the base metal is unclear, and it is difficult to visually determine the use-limit time (end time) of the abrasive layer whose thickness decreases due to wear. Met.

【0004】この問題に対して、砥材層を着色した着色
砥石が特開2000−190230公報にて提案されて
いる。この着色砥石は、砥粒の結合材としてレジンボン
ドを用いた切断用回転円盤砥石であり、原砥材にベンガ
ラ(赤色)、黄酸化鉄(黄色)、コバルトグリーン(緑
色)、群ジョウ(青色)、酸化チタン(白色)などの顔
料を0.2〜0.6重量%含有させて砥材層を形成した
砥石である。この砥石をその直径により色分けすれば、
使用により摩耗した場合に、摩耗前の直径が容易にわか
るため、摩耗量の判断が容易になるという利点がある、
とされている。
To solve this problem, a colored grindstone in which the abrasive layer is colored is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-190230. This colored whetstone is a rotary disc whetstone for cutting that uses a resin bond as a binding agent for the abrasive grains, and the original whetstones are red iron oxide (red), yellow iron oxide (yellow), cobalt green (green), group jaws (blue). ), A pigment such as titanium oxide (white) is contained in an amount of 0.2 to 0.6% by weight to form an abrasive layer. If you color-code this whetstone according to its diameter,
When worn due to use, it is easy to determine the diameter before wear, which makes it easier to judge the amount of wear.
It is said that.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記公開公報に記載の
着色砥石はレジンボンド砥石であり、本願発明の対象で
あるビトリファイドボンド砥石を着色化しようとする場
合には、上記公開公報に記載の着色砥石に使用されてい
る顔料をそのまま使用するわけにはいかない。ビトリフ
ァイドボンド砥石の場合は砥材層が、SiO、Al
、B3といったSi、Al、Bの酸化物を主成
分としたガラス質の結合材と砥粒とを混合し、結合材を
溶融させて焼結したものであるから、ビトリファイドボ
ンド砥石に適した顔料を使用しないと、顔料が異物とし
て作用し、砥粒保持力やボンド結合力が低下し、研削性
能が劣化する。
The colored grindstone described in the above publication is a resin bond grindstone, and when the vitrified bond grindstone that is the object of the present invention is to be colored, the colored grindstone described in the above publication is used. The pigment used in the whetstone cannot be used as it is. In the case of a vitrified bond grindstone, the abrasive layer is SiO 2 , Al 2
The vitrified bond is obtained by mixing a vitreous binder containing oxides of Si, Al, B such as O 3 and B 2 O 3 as main components and abrasive grains, and melting and sintering the binder. If a pigment suitable for the grindstone is not used, the pigment acts as a foreign substance, the abrasive grain holding force and the bond binding force are reduced, and the grinding performance is deteriorated.

【0006】具体的には、ビトリファイドボンド砥石の
砥材層にベンガラや黄酸化鉄を添加した場合には、顔料
がFe酸化物であるため鉄製台金との親和性は良くなる
が、ビトリファイドボンドに対しては顔料が異物として
作用するという問題がある。また酸化チタンを添加した
場合は、チタンがダイヤモンド砥粒や台金中の炭素成分
と炭化物を形成するので砥粒および台金とのなじみは良
くなるが、ビトリファイドボンドに対しては顔料が異物
として作用する。またコバルトグリーンや群ジョウを添
加した場合にも、これらの顔料がビトリファイドボンド
に対しては異物として作用する。
Specifically, when red iron oxide or yellow iron oxide is added to the abrasive layer of the vitrified bond grindstone, the pigment is Fe oxide and the affinity with the iron base metal is improved. However, there is a problem that the pigment acts as a foreign substance. Further, when titanium oxide is added, the titanium forms a carbide with the carbon component in the diamond abrasive grains or the base metal, so that the familiarity with the abrasive grains and the base metal is improved, but for vitrified bonds, the pigment is a foreign substance. To work. Further, even when cobalt green or group ghost is added, these pigments act as foreign substances on the vitrified bond.

【0007】本発明が解決すべき課題は、ビトリファイ
ドボンド砥石の着色化にあたり、砥粒保持力やボンド結
合力を低下させることのない顔料を選定すること、およ
び添加方法の適正化をはかることにある。
The problem to be solved by the present invention is to select a pigment that does not reduce the grain holding power or the bond binding force in coloring the vitrified bond grindstone, and to optimize the addition method. is there.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、円盤状台金の
一面に砥材層が形成されたビトリファイドボンド砥石で
あって、前記砥材層を構成する砥粒と無機質材料および
前記台金のいずれか一つ以上の成分と化学結合する金属
を主成分とする無機質顔料が砥材層構成材料に添加され
て砥材層が形成されていることを特徴とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a vitrified bond grindstone in which an abrasive layer is formed on one surface of a disk-shaped base metal, wherein the abrasive grains constituting the abrasive layer, the inorganic material, and the base metal. An inorganic pigment having a metal as a main component, which is chemically bonded to any one or more of the above components, is added to the abrasive layer constituent material to form the abrasive layer.

【0009】砥材層を着色するための顔料として、砥
粒、無機質材料、台金の少なくとも一つ以上の成分と化
学結合する金属を主成分とする無機質顔料(以下、たん
に顔料という)を使用することにより、砥石製造過程の
焼結工程において砥材層構成材料中に添加した顔料中の
一部の成分が砥粒、無機質材料、台金のいずれかの成分
と化学結合し、強固な砥粒保持力、ボンド結合力、台金
との接着力が得られる。なお、ここでいう金属を主成分
とする無機質顔料とは、金属単体のみでなく金属酸化物
や金属炭化物などの金属化合物を主成分の一部として含
有するものも含むものとする。
As a pigment for coloring the abrasive layer, an inorganic pigment (hereinafter, simply referred to as a pigment) containing a metal as a main component, which is chemically bonded to at least one component of an abrasive grain, an inorganic material, and a base metal, is used. By using, some components in the pigment added to the abrasive layer constituent material in the sintering step of the grindstone manufacturing process chemically bond with any of the abrasive grains, the inorganic material, and the base metal component, resulting in a strong Abrasive retention, bond strength, and adhesion to base metal can be obtained. The inorganic pigment containing a metal as a main component as used herein includes not only a simple substance of a metal but also a substance containing a metal compound such as a metal oxide or a metal carbide as a part of the main component.

【0010】砥粒の成分と化学結合する金属としては、
Ti,Cr,Vなどの活性金属が挙げられる。たとえば
顔料のTiOのTiはダイヤモンド砥粒のCと化学結
合してTiCを形成し、砥材層中において砥粒を強固に
保持するように作用する。
As the metal that chemically bonds with the components of the abrasive grains,
Examples include active metals such as Ti, Cr and V. For example, Ti of TiO 2 as a pigment chemically bonds with C of diamond abrasive grains to form TiC, and acts to firmly hold the abrasive grains in the abrasive layer.

【0011】ボンドとしての無機質材料および台金と化
学結合する金属としては、ビトリファイドボンドの主成
分はSiOとAlであるので、顔料としてはS
iやAlを含有した顔料が適しており、また、台金の材
質は鉄系またはアルミニウム系であるので、顔料として
はFeまたはAlを含有した顔料が適している。
As the inorganic material as a bond and the metal chemically bonded to the base metal, since the main components of the vitrified bond are SiO 2 and Al 2 O 3 , the pigment is S.
A pigment containing i or Al is suitable, and since the base metal is iron-based or aluminum-based, a pigment containing Fe or Al is suitable as the pigment.

【0012】顔料を添加したときの砥材層の色は、たと
えば顔料としてCaCr(SiO(ビクトリ
アグリーン)を添加すると、顔料はビトリファイドボン
ドと融合するとともに緑色となる。またFeを添
加すると、砥材層は赤色になる。なお顔料としてFe
を添加した場合は、従来のビトリファイドボンドは
Feと結合しないために砥材層と台金との接着には接着
剤を用いていたのに対し、顔料のFeが焼結時に
台金と化学結合するので、このFeの添加量を適
当な値とすることにより、接着剤を用いることなく砥材
層を台金上で焼結させる、いわゆる同時焼結も可能とな
る。
The color of the abrasive layer when the pigment is added, for example, when Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3 (Victoria Green) is added as the pigment, the pigment fuses with the vitrified bond and becomes green. When Fe 2 O 3 is added, the abrasive layer becomes red. Fe 2 as a pigment
When O 3 is added, the conventional vitrified bond does not bond with Fe, and therefore an adhesive was used to bond the abrasive layer and the base metal, whereas the pigment Fe 2 O 3 was used during sintering. Since it is chemically bonded to the base metal, by setting the addition amount of Fe 2 O 3 to an appropriate value, the abrasive layer can be sintered on the base metal without using an adhesive, so-called simultaneous sintering is also possible. Become.

【0013】このような顔料の種類およびまたは添加量
を砥材層の厚さ方向に段階的に変化させることによっ
て、砥材層はその砥面から台金側に向かって段階的に色
が変化する。これにより、研削加工により摩耗した砥材
層の表面の色を目視観察することにより、摩耗の程度を
判定することができる。
By changing the kind and / or the addition amount of such a pigment stepwise in the thickness direction of the abrasive layer, the color of the abrasive layer changes stepwise from the abrasive surface toward the base metal side. To do. Accordingly, the degree of wear can be determined by visually observing the color of the surface of the abrasive layer worn by the grinding process.

【0014】本発明に係るビトリファイドボンド砥石
は、砥材層を構成する砥粒と無機質材料に顔料を添加す
ること以外は、通常のビトリファイドボンド砥石を製造
する方法によって製造することができる。砥材層構成材
料に顔料を添加する方法は、金型内に砥粒と無機質材料
を充填するときに同時に顔料を添加すればよい。また、
所定厚さ充填ごとに顔料の種類や添加量を変えて添加し
てもよい。顔料の種類や添加量は、着色したい砥粒層の
色や砥材層の厚さ区分に応じて増減する。
The vitrified bond grindstone according to the present invention can be manufactured by a usual method for manufacturing a vitrified bond grindstone except that a pigment is added to the abrasive grains and the inorganic material constituting the abrasive layer. The pigment may be added to the abrasive layer constituent material by adding the pigment at the same time when the abrasive grains and the inorganic material are filled in the mold. Also,
The pigment type and addition amount may be changed for each filling of a predetermined thickness. The type of pigment and the amount of pigment added are increased or decreased according to the color of the abrasive grain layer to be colored or the thickness category of the abrasive layer.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態における
ビトリファイドボンド砥石の砥材層の構成を示す図であ
る。砥石10は、円盤状の台金1の一面の外周部に、環
状の砥材層2が形成された回転円盤砥石である。台金1
は鉄製で、外径約100mm、厚さ約40mmである。
砥材層2は厚さ約10mmで、砥粒は粒度#800のダ
イヤモンド砥粒で集中度は100(25重量%)、ボン
ドはB−Al−SiO系のビトリファイ
ドボンドである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing the structure of an abrasive layer of a vitrified bond grindstone according to an embodiment of the present invention. The grindstone 10 is a rotary disc grindstone in which an annular abrasive layer 2 is formed on the outer peripheral portion of one surface of the disc-shaped base metal 1. Base 1
Is made of iron and has an outer diameter of about 100 mm and a thickness of about 40 mm.
Abrasive layer 2 has a thickness of about 10 mm, the abrasive grains are diamond abrasive grains having a grain size of # 800, the degree of concentration is 100 (25% by weight), and the bond is a B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 -based vitrified bond. Is.

【0016】砥材層2には、砥材層形成工程において顔
料が添加されているので、砥材層2は着色されており、
本実施形態では砥材層2の厚さ方向の5区分(2a〜2
e)ごとに顔料の添加量を変え、色を変えて着色されて
いる。砥材層2の表面は、使用前は区分2aの色をして
おり、使用により摩耗してくると順次区分2b、2c、
2d、2eの色に変わる。したがって、砥材層2の表面
の色を目視観察することにより、砥材層の摩耗量を推定
することができる。
Since a pigment is added to the abrasive material layer 2 in the abrasive material layer forming step, the abrasive material layer 2 is colored,
In the present embodiment, there are five sections (2a to 2) in the thickness direction of the abrasive layer 2.
It is colored by changing the amount of pigment added for each e). The surface of the abrasive layer 2 has the color of the section 2a before use, and when it is worn out by use, the sections 2b, 2c,
The color changes to 2d and 2e. Therefore, the amount of wear of the abrasive layer can be estimated by visually observing the color of the surface of the abrasive layer 2.

【0017】[0017]

【実施例】〔発明品1〕図1の砥石10において、砥材
層2の構成材料であるダイヤモンド砥粒とボンドに、着
色用の顔料としてZr−Si−Fe系の顔料を添加し、
さらにフィラーとしてGCを添加した砥石である。顔料
の添加量は、図1の区分2aは5重量%、区分2bは1
0重量%、区分2cは15重量%、区分2dは20重量
%、区分2eは25重量%であり、GCの添加量は一律
5重量%である。 〔発明品2〕図1の砥石10において、砥材層2の構成
材料であるダイヤモンド砥粒とボンドに、着色用の顔料
としてCo−Cr系の顔料を添加し、さらに発明品1と
同様にGC5重量%を添加した砥石である。顔料の添加
量は、図1の区分2aは5重量%、区分2bは4重量
%、区分2cは3重量%、区分2dは2重量%、区分2
eは1重量%である。 〔従来品〕発明品1または発明品2の顔料を添加してい
ない砥石に相当する砥石である。発明品1,2および従
来品の砥粒層の色、強度および研削時の切れ味と耐用の
比較結果を表1に示す。
Example [Invention 1] In the grindstone 10 shown in FIG. 1, a Zr—Si—Fe-based pigment was added as a coloring pigment to the diamond abrasive grains and the bond, which are constituent materials of the abrasive layer 2,
Further, it is a grindstone to which GC is added as a filler. The amount of pigment added is 5% by weight in the category 2a and 1 in the category 2b in FIG.
0% by weight, section 2c is 15% by weight, section 2d is 20% by weight, section 2e is 25% by weight, and the amount of GC added is 5% by weight. [Invention Product 2] In the grindstone 10 of FIG. 1, a Co—Cr-based pigment is added as a coloring pigment to the diamond abrasive grains and the bond, which are constituent materials of the abrasive layer 2, and the same as in Invention Product 1. It is a grindstone added with 5% by weight of GC. The amount of pigment added is 5% by weight in the section 2a, 4% by weight in the section 2b, 3% by weight in the section 2c, 2% by weight in the section 2d and 2 in FIG.
e is 1% by weight. [Conventional product] A grindstone corresponding to the grindstone in which the pigment of the invention product 1 or the invention product 2 is not added. Table 1 shows the comparison results of the color, strength, sharpness during grinding and durability of the abrasive grain layers of the invention products 1 and 2 and the conventional product.

【0018】[0018]

【表1】 注)強度、切れ味、耐用は従来品を100とした指数で
示す。
[Table 1] Note) Strength, sharpness, and durability are shown as indices with the conventional product as 100.

【0019】表1からわかるように、発明品1,2は従
来品の強度および研削性能とほぼ同等であった。発明品
1では、顔料としてZr−Si−Fe系の顔料を台金側
に近づくに従って高濃度になるように添加したことによ
り、顔料中の酸化鉄が台金と反応することによって台金
とビトリファイドボンドとの接着力が高められ、耐用が
向上している。発明品2では、顔料としてCo−Cr系
の顔料を添加したことにより、顔料中のCrと砥粒のC
が反応して砥粒がボンドと強固に結合し、砥粒の保持力
が向上したことにより、切れ味がやや向上している。発
明品1,2はともに砥材層の厚さ区分ごとに顔料の添加
量を変えているので、砥石の使用中あるいは使用後の砥
材層表面の色を目視観察するだけで、砥材層の摩耗量を
推測することができる。
As can be seen from Table 1, the invention products 1 and 2 have almost the same strength and grinding performance as the conventional products. In the invention product 1, a Zr-Si-Fe-based pigment was added as a pigment so that the concentration became higher as it approached the base metal side, and the iron oxide in the pigment reacted with the base metal to cause the base metal and the vitrified. The bond strength with the bond is increased and the durability is improved. In the invention product 2, by adding the Co—Cr type pigment as the pigment, the Cr in the pigment and the C of the abrasive grains are added.
Reacts with each other, the abrasive grains are firmly bonded to the bond, and the holding power of the abrasive grains is improved, so that the sharpness is slightly improved. In both the invention products 1 and 2, the amount of the pigment added was changed for each thickness category of the abrasive layer, so that the color of the surface of the abrasive layer during or after the use of the whetstone was visually observed, It is possible to estimate the wear amount of.

【0020】[0020]

【発明の効果】(1)ビトリファイドボンド砥石の砥材
層を構成する砥粒と無機質材料および台金のいずれか一
つ以上の成分と化学結合する金属を主成分とする無機質
顔料を砥材層構成材料に添加して砥材層を形成すること
により、砥石製造過程の焼結工程において砥材層構成材
料中に添加した顔料中の一部の成分が砥粒、無機質材
料、台金のいずれかの成分と化学結合し、強固な砥粒保
持力、ボンド結合力、台金との接着力が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION (1) Abrasive layer comprising an abrasive grain constituting an abrasive layer of a vitrified bond grindstone, an inorganic pigment mainly composed of a metal chemically bonded to at least one component of an inorganic material and a base metal. By forming the abrasive layer by adding it to the constituent material, some of the components in the pigment added to the abrasive layer constituent material in the sintering step of the grindstone manufacturing process are either abrasive grains, inorganic material, or base metal. By chemically bonding with these components, strong abrasive grain holding force, bond binding force, and adhesive force with the base metal can be obtained.

【0021】(2)顔料の種類およびまたは添加量を砥
材層の厚さ方向に段階的に変化させることによって、砥
材層はその砥面から台金側に向かって段階的に色が変化
するので、研削加工により摩耗した砥材層の表面の色を
目視観察することにより、摩耗の程度を判定することが
できる。
(2) By changing the kind and / or the addition amount of the pigment stepwise in the thickness direction of the abrasive layer, the color of the abrasive layer changes stepwise from the abrasive surface toward the base metal side. Therefore, the degree of wear can be determined by visually observing the color of the surface of the abrasive layer worn by the grinding process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施形態におけるビトリファイドボ
ンド砥石の砥材層の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an abrasive layer of a vitrified bond grindstone according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 台金 2 砥材層 2a〜2e 砥材層の区分 10 砥石 1 unit 2 Abrasive layer 2a to 2e Classification of abrasive layer 10 whetstone

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C063 AA02 AB05 BB02 BC05 BD01 BG07 FF14    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 3C063 AA02 AB05 BB02 BC05 BD01                       BG07 FF14

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円盤状台金の一面に砥材層が形成された
ビトリファイドボンド砥石であって、前記砥材層を構成
する砥粒と無機質材料および前記台金のいずれか一つ以
上の成分と化学結合する金属を主成分とする無機質顔料
が砥材層構成材料に添加されて砥材層が形成されている
ビトリファイドボンド砥石。
1. A vitrified bond grindstone in which an abrasive layer is formed on one surface of a disk-shaped base metal, wherein any one or more components of the abrasive grains, the inorganic material and the base metal forming the abrasive layer are included. A vitrified bond grindstone in which an abrasive layer is formed by adding an inorganic pigment mainly composed of a metal chemically bonded to the abrasive layer constituent material.
【請求項2】 前記無機質顔料の種類およびまたは添加
量が砥材層の厚さ方向に段階的に変化している請求項1
記載のビトリファイドボンド砥石。
2. The type and / or addition amount of the inorganic pigment is changed stepwise in the thickness direction of the abrasive layer.
Vitrified bond grindstone described.
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