JPH09262771A

JPH09262771A - 砥石、砥石の製造方法、切削具、切削具の製造方法

Info

Publication number: JPH09262771A
Application number: JP7641896A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sunamoto; 健市砂本
Original assignee: AKANE KK; Akane Co Ltd
Current assignee: AKANE KK; Akane Co Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】粒子分散強化を十分に生かして砥石の機械的
強度、耐熱性（耐熱強度）を著しく向上する。【解決手段】マトリックス４０内部に金属間化合物が
分散粒子として分散されている。この金属間化合物３９
（Ｃ０₃ Ｔｉ）は、焼結時に、焼結体としての砥石１２
が形成される際に、砥石粉末材料８中におけるＣｏ金属
粉末とＴｉ金属粉末とによって生成され、その生成に基
づき、微細化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砥石、砥石の製造方
法、切削具、切削具の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】金属の強度強化法として、粒子分散強化
（ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＨａｒｄｅｎｉｎｇ）が知ら
れている。この粒子分散強化は、金属中に、酸化物、炭
化物等の非常に剛性の大きい微粒子を分散すれば、当該
金属（分散強化合金）の強度を向上させることができる
というものであり、その強度は、分散粒子間の平均距離
が短ければ短いほど、より向上することになっている。
このため、分散粒子の体積率が一定の場合、分散粒子の
平均粒径が小さくなるに従って分散粒子間の平均距離が
短くなることに着目し、ボ−ルミル内に、混合すべき粉
末と、ステンレス、超硬、アルミナ等の球を入れ、その
状態で、ボ−ルミルを１〜２時間回転させること（メカ
ニカルアロイング（ＭＡ）法）により、混合状態を良好
にすると共に分散用粒子（分散前の粒子であって分散後
に分散粒子となるもの）を微細化（ボ−ルミルの内壁と
球とにより粉砕）し、その上で、そのような材料を分散
強化合金の金属材料として用いることとされている。

【０００３】ところで、上記ＭＡ法を用いつつ、粒子分
散強化を砥石に対して行えば、砥石においても、機械強
度、耐熱性（耐熱強度）等が向上すると考えられる。す
なわち、砥石粉体材料と、酸化物等の分散用粒子とをボ
−ルミル内に入れて、ＭＡ法により、その砥石粉体材料
と分散用粒子とを混合すると共に粉砕し、その混合粉砕
材料を焼結処理して、焼結体としての砥石を得るのであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ＭＡ法で
は、分散用粒子を十分微細に粉砕することが困難である
ことが多くの研究報告により明らかになってきており、
分散用粒子の粒径は、ＭＡ法の処理後も、砥石材料に対
する添加時の粒径が維持される傾向が強い。このため、
この分散用粒子の微細化が困難であることに基づき、図
４に示すように、分散粒子４１間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３
等は、砥石材料の混合終了時の距離とほぼ同じとされ、
粒子分散強化を砥石４２に十分に生かすことが困難と考
えられる。また、砥石粉体材料（例えばコバルト粉末Ｃ
ｏ等）と、分散用粒子としての酸化物（例えばアルミナ
Ａｌ₂ Ｏ₃ ）や炭化物（例えば炭化チタンＴｉＣ）と
は、ぬれ性が悪く、単なる混合機による砥石粉体材料と
分散用粒子との混合は勿論、ＭＡ法による混合粉砕を行
うとしても、焼結処理後、砥石（焼結体）４２内部に
は、図４に示すように、マトリックス（母材）４３と各
分散粒子４１（分散用粒子が分散し終えたもの）との間
に、該各分散粒子４１の周囲において、空孔４４が形成
される傾向が強いと考えられ、この空孔（複数の空孔）
４４の存在によっても、砥石４２強度の向上が抑制され
ると考えられる。

【０００５】本発明は上記実情を鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、粒子分散強化を十分に生かして
機械的強度、耐熱性（耐熱強度等）を著しく向上できる
砥石を提供することにある。第２の目的は、上記砥石の
製造方法を提供することにある。第３の目的は、上記砥
石を利用した切削具を提供することにある。第４の目的
は、上記切削具の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために請求項１の発明にあっては、母材内部に、砥石
粉末材料中における少なくとも異なった２種の単体金属
材料によって生成された金属間化合物が分散粒子として
分散されている、構成としてある。

【０００７】上記請求項１の好ましい態様としては、請
求項２〜６の記載の通りとなる。

【０００８】上記第２の目的を達成するために請求項７
の発明にあっては、少なくとも異なった２種の単体金属
材料を混合して砥石粉末材料を得、前記砥石粉末材料に
対して焼結処理をすることにより、焼結体を生成すると
共に、該焼結体の内部に、前記少なくとも異なった２種
の単体金属材料に基づく金属間化合物を生成する、こと
を特徴とする砥石の製造方法とした構成としてある。

【０００９】上記請求項７の好ましい態様としては、請
求項８〜１２の記載の通りとなる。

【００１０】上記第３の目的を達成するために請求項１
３の発明にあっては、砥石台に対して砥石が接合され、
前記砥石内には、砥石粉末材料中における少なくとも異
なった２種の単体金属材料によって生成された金属間化
合物が分散されている、ことを特徴とする切削具とした
構成としてある。

【００１１】上記請求項１３の好ましい態様としては、
請求項１４〜２０の記載の通りとなる。

【００１２】上記第４の目的を達成するために請求項２
１の発明にあっては、少なくとも異なった２種の単体金
属材料を含む粉末材料を混合して砥石粉末材料を得、前
記砥石粉末材料を砥石台に対して加圧しつつ焼結して、
該砥石台上に焼結体を生成すると共に、該焼結体の内部
に、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料に基づ
く金属間化合物を生成し、しかも、該焼結体と前記砥石
台とを拡散接合する、ことを特徴とする切削具の製造方
法とした構成としてある。

【００１３】上記請求項２１の好ましい態様としては、
請求項２２の記載の通りとなる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、母材内部に、
硬くて変形しにくい金属間化合物が分散されていること
から、金属間化合物を分散粒子として利用できることに
なり、粒子分散強化を砥石に適用することができること
になる。また、金属間化合物は、そのもの自体が砥石粉
末材料中に当初から存在するのではなく、焼結時の熱を
利用して、少なくとも異なった２種の単体金属材料同士
間で生成されるものであり、その金属間化合物は、反応
の一般的傾向から、完全にではなく、少なくとも異なっ
た２種の単体金属材料同士の界面を介して部分的に（断
片的に）複数生成され、その各金属間化合物は、砥石粉
末材料当初の金属材料の粒子径よりもかなり小さくな
る。このため、分散粒子としての各金属間化合物間の平
均距離は短縮され、この観点から、機械的強度、耐熱性
（耐熱強度等）が向上される。さらに、金属間化合物
は、そのもの自体が当初から分散粒子として砥石粉末材
料中に混合されるのではなく、焼結時に初めて生成され
るものであることから、金属間化合物生成材料としての
単体金属材料を、砥石粉末材料の混合の前工程におい
て、容易に、硬い性質を有する金属間化合物や酸化物等
に比べてより微細化することができ、そのような微細化
された単体金属の下で、金属間化合物を生成できること
になる。このため、このことによっても、分散粒子とし
ての各金属間化合物の微細化を図って、各金属間化合物
間の平均距離を短縮することができることになり、この
ことも、機械的強度、耐熱性（耐熱強度）の向上に寄与
することになる。さらにまた、単体金属同士のぬれ性
は、一般に、酸化物、炭化物等を相手にする場合に比べ
て良好であり、焼結処理後、焼結体内部には、マトリッ
クス（母材）と各金属間化合物との間に、該各金属間化
合物の周囲において、空孔が形成される可能性を少なく
することができ、空孔（複数の空孔）の存在によって、
砥石強度等の向上が抑制されることはない。このような
結果、粒子分散強化を十分に生かして機械的強度、耐熱
性（耐熱強度等）を著しく向上できる砥石を提供できる
ことになる。

【００１５】請求項２の発明によれば、少なくとも異な
った２種の単体金属材料が、ぬれ性に関して、高い材料
であることから、焼結処理後、焼結体内部には、マトリ
ックス（母材）と各金属間化合物との間に、該各金属間
化合物の周囲において、空孔が形成される可能性を、一
般的な単体金属を用いる場合に比べて、より少なくする
ことができることになる。このため、この観点から、砥
石の機械的強度、耐熱性（耐熱強度）の向上を、一層、
図ることができることになる。

【００１６】請求項３の発明によれば、砥石粉末材料中
に、単体金属材料以外の材料が含まれていることから、
その単体金属材料以外の材料の含有量調整により母材の
性質等を調整できることになる。

【００１７】請求項４の発明によれば、単体金属材料以
外の材料がダイヤモンド粒子であることから、ダイヤモ
ンド砥石にも、上記請求項１等と同様の作用効果を得る
ことができることになる。

【００１８】請求項５の発明によれば、少なくとも異な
った２種の単体金属材料が、コバルト金属粉末とチタン
金属粉末とであることから、その両者の性質を利用し
て、請求項１〜４の作用効果を的確に得ることができる
ことになる。

【００１９】請求項６の発明によれば、金属間化合物が
Ｃｏ₃ Ｔｉであることから、分散粒子としてＣｏ₃ Ｔｉ
を利用することによって、粒子分散強化を十分に生かす
ことができることになる。

【００２０】請求項７の発明によれば、砥石粉末材料を
得る際、少なくとも異なった２種の単体金属材料が混合
されることから、一の単体金属材料に対して他の単体金
属材料は分散されることになり、焼結により、これらの
単体金属材料に基づいて金属間化合物が生成されたとき
には、その金属間化合物は、分散粒子として、分散され
た状態となる。また、上記金属間化合物は、そのもの自
体が砥石粉末材料中に当初から存在するのではなく、焼
結時の熱を利用して、少なくとも異なった２種の単体金
属材料同士間で生成されるものであり、その金属間化合
物は、反応の一般的傾向から、完全にではなく、異種の
単体金属材料の界面を介して部分的に（断片的に）複数
生成され、その各金属間化合物は、砥石粉末材料当初の
少なくとも異なった２種の金属材料の粒子径よりもかな
り小さくなる。このため、分散粒子としての各金属間化
合物間の平均距離は短縮され、この観点から、機械的強
度、耐熱性（耐熱強度）が向上される。さらに、金属間
化合物は、そのもの自体が当初から分散粒子として砥石
粉末材料中に混合されるのではなく、焼結時に初めて生
成されるものであることから、金属間化合物生成材料と
しての単体金属材料（Ｔｉ等）を、砥石粉末材料の混合
の前工程において、容易に、硬い性質を有する金属間化
合物や酸化物等に比べてより微細化することができ、そ
のような微細化された単体金属の下で、金属間化合物を
生成できることになる。このため、このことによって
も、分散粒子としての各金属間化合物の微細化を図っ
て、各金属間化合物間の平均距離を短縮することができ
ることになり、このことも、機械的強度、耐熱性（耐熱
強度）の向上に寄与することになる。さらにまた、単体
金属同士のぬれ性は、一般に、酸化物、炭化物等を相手
にする場合に比べて良好であり、焼結処理後、焼結体内
部には、マトリックス（母材）と各金属間化合物との間
に、該各金属間化合物の周囲において、空孔が形成され
る可能性を少なくすることができ、空孔（複数の空孔）
の存在によって、砥石強度の向上が抑制されることはな
い。加えて、上記金属間化合物の生成は、焼結時の熱を
利用して、焼結工程において行われ、別途、特別な工程
は必要ではない。この結果、工程を増やすことなく、粒
子分散強化を十分に生かして機械的強度、耐熱性（耐熱
強度）を著しく向上できる砥石を製造でき、前述の請求
項１に係る砥石の製造方法を提供できることになる。

【００２１】請求項８の発明によれば、焼結処理後、焼
結体内部には、マトリックス（母材）と各金属間化合物
との間に、該各金属間化合物の周囲において、空孔が形
成される可能性を、一般的な単体金属を用いる場合に比
べて、より少なくすることができ、この観点から、砥石
の強度等の向上を、一層、図ることができることから、
前述の請求項２に係る砥石の製造方法を提供できること
になる。

【００２２】請求項９の発明によれば、その単体金属材
料以外の材料の含有量調整により母材の性質等を調整で
きることになることから、前述の請求項３に係る砥石の
製造方法を提供できることになる。

【００２３】請求項１０の発明によれば、ダイヤモンド
砥石にも、上記請求項１等と同様の作用効果を得ること
ができることから、前述の請求項４に係る砥石の製造方
法を提供できることになる。

【００２４】請求項１１の発明によれば、コバルト金属
粉末とチタン金属粉末により金属間化合物をＣｏ₃ Ｔｉ
を生成し、そのＣｏ₃ Ｔｉを分散粒子として利用するこ
とによって請求項１〜４の作用効果を的確に得ることに
なることから、前述の請求項５に係る砥石の製造方法を
提供できることになる。

【００２５】請求項１２の発明によれば、焼結時の加圧
力により、母材（マトリックス）と分散粒子としての各
金属間化合物との間に空孔が形成される可能性を、より
一層低くすることができることになる。

【００２６】請求項１３の発明によれば、前述の請求項
１の砥石が砥石台に接合されることから、前述の請求項
１に係る砥石を利用した切削具を提供できることにな
る。

【００２７】請求項１４の発明によれば、前述の請求項
２の砥石が砥石台に接合されることから、前述の請求項
２に係る砥石を利用した切削具を提供できることにな
る。

【００２８】請求項１５の発明によれば、前述の請求項
３の砥石が砥石台に接合されることから、前述の請求項
３に係る砥石を利用した切削具を提供できることにな
る。

【００２９】請求項１６の発明によれば、前述の請求項
４の砥石が砥石台に接合されることから、前述の請求項
４に係る砥石を利用した切削具を提供できることにな
る。

【００３０】請求項１７の発明によれば、前述の請求項
５の砥石が砥石台に接合されることから、前述の請求項
５に係る砥石を利用した切削具を提供できることにな
る。

【００３１】請求項１８の発明によれば、前述の請求項
６の砥石が砥石台に接合されることから、前述の請求項
６に係る砥石を利用した切削具を提供できることにな
る。

【００３２】請求項１９の発明によれば、砥石と砥石台
とが拡散接合されることから、両者を強固に固定するこ
とができることになる。

【００３３】請求項２０の発明によれば、切削具とし
て、前述の請求項１３〜１９の作用効果を有するいわゆ
るコアドリルを得ることができることになる。

【００３４】請求項２１の発明によれば、砥石台に接合
される砥石に関し、前述の請求項７と同様、焼結によ
り、異なった２種の単体金属材料に基づいて金属間化合
物が生成されたときには、その金属間化合物が、分散粒
子として、分散された状態となること、各金属間化合物
が、砥石粉末材料当初の少なくとも異なった２種の金属
材料の粒子径よりもかなり小さくなって分散粒子として
の各金属間化合物間の平均距離は短縮されること、単体
金属同士の良好なぬれ性に基づき、焼結体内部に、マト
リックス（母材）と各金属間化合物との間に、該各金属
間化合物の周囲において、空孔が形成される可能性を少
なくすることができること、上記金属間化合物の生成に
おいて、別途、特別な工程が必要ではないこと等が得ら
れ、この結果、工程を増やすことなく、粒子分散強化を
十分に生かして機械的強度、耐熱性（耐熱強度）を著し
く向上できる切削具を製造できることになり、前述の請
求項１３に係る切削具の製造方法を提供できることにな
る。しかも、焼結時の加圧力により、母材（マトリック
ス）と分散粒子としての各金属間化合物との間に空孔が
形成される可能性を、より一層低くすることができ、さ
らには、焼結工程の熱を利用して、焼結体（砥石）と砥
石台とを拡散接合することができ、焼結体（砥石）と砥
石台との接合のために、別途、接合工程を設ける必要性
をなくすことができることになる。

【００３５】請求項２２の発明によれば、焼結処理後、
焼結体内部には、マトリックス（母材）と各金属間化合
物との間に、該各金属間化合物の周囲において、空孔が
形成される可能性を、一般的な単体金属を用いる場合に
比べて、より少なくすることができ、この観点から、砥
石の強度等の向上を、一層、図ることができることか
ら、前述の請求項１４に係る切削具の製造方法を提供で
きることになる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、砥石
を利用した切削具の製造工程の流れに乗って説明する。

【００３７】先ず、少なくとも異なった２種の単体金属
材料を含む粉末材料を混合して砥石粉末材料を得る。こ
れは、本実施形態に係る砥石を的確に生成させるべく、
材料を整えるために行われる。

【００３８】上記砥石粉末材料中に、「少なくとも異な
った２種の単体金属材料を含む」のは、その単体金属材
料に基づいて、後の焼結処理工程で金属間化合物を生成
するためである。この少なくとも異なった２種の単体金
属材料は、原則的には、主砥石粉末材料と添加粉末材料
との関係に立っており、それらの割合は、後の焼結処理
を経て砥石（焼結体）が形成されたとき、その砥石内の
マトリックス（母材）が本来の機能（例えば、後述のダ
イヤモンド粒子の保持機能、切削、研磨に伴い新たな面
が現れるようにすべく、欠け落ちる機能（自浄作用）
等）を維持できるようにしつつ金属間化合物が新たに生
成される観点から適宜決められることになっており、主
として、主砥石粉末材料が砥石粉末材料中の大部分を占
め、添加粉末材料が主砥石粉末材料に比べてわずかな量
となることになっている。また、この少なくとも異なっ
た２種の単体金属材料には、後の焼結処理を経て砥石が
形成されたとき、その砥石内に空孔が形成されないよう
にするべく、互いにぬれ性が良好なものが選択されるこ
とになっている。このような少なくとも２種の単体金属
材料としては、具体的には、例えば、コバルト金属粉末
（Ｃｏ）とチタン金属粉末（Ｔｉ）、ニッケル金属粉末
（Ｎｉ）とアルミニウウム金属粉末（Ａｌ）、ＮｉとＡ
ｌとＣｒ、ＮｉとＡｌとＴｉ、ＮｉとＡｌとＮｂ（ニオ
ブ）等が用いられる。その中でも特に、コバルト金属粉
末（Ｃｏ）を主砥石粉末材料として用い、チタン金属粉
末（Ｔｉ）を添加粉末材料として用いるのが好ましい。
これは、コバルト金属粉末（Ｃｏ）とチタン金属粉末
（Ｔｉ）とのぬれ性が特に良好であると共に、コバルト
金属粉末（Ｃｏ）によって、砥石のマトリックスの良好
な自浄作用、耐熱性の向上等が期待できるからである。

【００３９】上記砥石粉末材料が、「少なくとも異なっ
た２種の単体金属材料を含む」としている意味の中に
は、砥石粉末材料が、上記金属間化合物生成材料を含む
ことの他に、ダイヤモンド粒子を含むこと、さらには、
他の材料を含んでいてもよいことも含まれている。ダイ
ヤモンド粒子を含むのは、ダイヤモンド砥石を形成し
て、そのダイヤモンド粒子により切削（研磨等を含む）
を可能とするためである。さらに他の材料が含んでいて
いてもよいとしたのは、その他の材料によりマトリック
スの性質等を所望のものに調整できるようにするためで
ある。この他の材料として、例えば黄銅、青銅、タング
ステン−カ−バイト（Ｗ−Ｃ）、銀、ｈ−ＢＮ（窒化ホ
ウ素）等が用いられることがある。特に、ｈ−ＢＮ（窒
化ホウ素）は、自己潤滑性を有しており、その自己潤滑
性に基づき、切削、研磨時の摩擦抵抗を減少させて、砥
石の寿命を長くする役割を有している。このような機能
を発揮するものとして、黒鉛があるが、この黒鉛は、マ
トリックスの炭化を促進させて、別な化合物を作る可能
性があり、ｈ−ＢＮの方が黒鉛よりも優れている。この
場合、ｈ−ＢＮの添加量は、微量で足り、その量は、全
体の１（体積％）前後が好ましい。

【００４０】上記砥石粉末材料を得るために、少なくと
も異なった２種の単体金属材料を含む粉末材料を「混
合」するのは、主砥石粉末材料（一方の単体金属材料）
に対して添加粉末材料（他方の単体金属材料）をできる
だけ均等に分散し、これにより、後の工程で両単体金属
材料に基づいて生成される金属間化合物も均等に分散す
るためである。このような混合を行う手段として、前述
のＭＡ法を用いてもよい。

【００４１】次に、図１に示すように、前記砥石粉末材
料８を砥石台３に対して加圧しつつ焼結処理する。砥石
粉末材料８に基づき焼結体としての砥石１２を形成する
と共にその砥石１２内部に空孔を形成することなく金属
間化合物を生成させ、さらには、砥石１２と砥石台３と
を拡散接合するためである。

【００４２】具体的に説明すると、上記砥石台３は、本
実施形態においては掘削具としてのいわゆるコアドリル
を製造することから、図１に示すように、円筒形状とさ
れ、その砥石台３の一端部は、他の部分に比べて径方向
において厚肉とされた厚肉部２１として形成され、その
厚肉部２１端面には、複数の断面楔状の突出部５が、該
砥石台３の周回り方向において一定間隔毎に突設されて
いる。砥石台２の一端部のみに厚肉部２１を形成するの
は、砥石１２を得るべく、砥石粉末材料８を受け止める
受面を確保する一方、掘削時に、砥石台３の一端部以外
の部分が掘削対象物に接触しないようにして、摩擦をで
きるだけ低減させるためである。砥石台３の厚肉部２１
端面に複数の断面楔状の突出部５を設けたのは、砥石１
２との接合面積をできるだけ増大させるためである。
尚、２２は砥石台３の他端部外周に設けられるねじ部で
ある。

【００４３】このような砥石台３は、焼結処理に際し
て、その他端を下方に向けて支持台２３上に載置され、
その砥石台３に対して型６がセットされることになって
おり、その型６は、本実施形態においては、セラミック
ス製等の下段側型２４と、該下段側型２４の上方に配設
される黒鉛製等の上段側型２５とからなっている。下段
側型２４は、円柱状の型２６と円筒状の型２７とを有し
ている。型２６は砥石台３内部に嵌合され、型２７は砥
石台３の外周に対して嵌合されることになっており、そ
の両型２６、２７は、砥石台３の厚肉部２１の一部が該
両型２６、２７上面から突出するようにして、該砥石台
３の内外周の周囲を囲むように配設されることになって
いる。上段側型２５は、図１、図２に示すように、円筒
状の型２８と、その内部に配設される円柱状の型２９
と、複数の型片３０ａからなる型３０と、複数の仕切り
型３１とを有している。型２８は、その内周面が、前記
型２７の上面上において、砥石台３の厚肉部２１の外周
面に嵌合されるように配設され、型２９は、砥石台３の
内部において配設され、型３０は、その複数の型片３０
ａが型２９の外周面を囲むように配設されることになっ
ており、型２８の内周面と型３０の外周面とは、その間
に円環状の空間３２を形成することになっている。複数
の仕切り型３１は、円環状の空間３２内に、周回り方向
において等間隔毎に配設されて、砥石台３における突出
部５位置に対応する複数の孔７を形成しており、その各
孔７は、これらの型６（２４、２５）が砥石台３上にセ
ットされたとき、砥石台３の厚肉部２１を嵌合すると共
に、該厚肉部２１上方において十分な空間を残しつつ各
突出部５を収納することになっている。この場合、各仕
切り型３１は、型２５の周回り方向に変位動不能とする
ため、型２８内周面に形成される溝３３、各型片３０ａ
外周面に形成される溝３４に嵌め込まれることになって
いる。このように、型６が複数の型２４〜３１により構
成されているのは、焼結時の熱膨張等を考慮したためで
ある。

【００４４】焼結処理に際しての砥石台３に対する砥石
粉末材料８の加圧は、図１に示すように、砥石粉末材料
８を前記各孔７に充填し、その砥石粉末材料８を、押圧
装置３５の押圧力に基づき、高強度部材、例えばセラミ
ックス等により形成されるパンチ９と砥石台３とにより
行われる。この加圧は、焼結時に、所望の焼結条件を得
ると共に、砥石１２が形成されたとき、その砥石１２内
において存する金属間化合物とマトリックスとの間に空
孔が形成されないようにするために行われる。

【００４５】上記焼結処理は、図１、図２に示すよう
に、一対の電極３６、３７を上段側型２５の側面に対向
するようにして当接されて、一方の電極３６から上段側
型２５を介して他方の電極３７に電流（図１中、矢印は
電流の流れを示す）を流し、砥石粉末材料８にジュ−ル
熱を付与することにより、行われる。この焼結処理の目
的は、基本的には、砥石粉末材料８を焼結して砥石１２
を形成することであり、その他に、その砥石１２を、焼
結時の熱を利用して砥石台３に対して拡散接合すると共
に、砥石粉末材料８中の異なる２種の単体金属材料（例
えばＣｏ，Ｔｉの組み合わせ）により金属間化合物（Ｃ
ｏ₃ Ｔｉ）を生成することをも目的としている。

【００４６】以上の工程を経ることにより、本実施形態
に係るダイヤモンド砥石１２を備えた切削具３８を得
る。切削具３８は、砥石１２と砥石台３とが拡散接合さ
れており、この拡散接合により、融点の高いろう材を用
いなくても、砥石１２と砥石台３とを強固に接合でき、
融点の高いろう材を用いるときのように砥石粉末材料８
が酸化、炭化されることを防止できることになる。

【００４７】また、この切削具３８においては、図３に
示すように、その砥石１２内部に金属間化合物３９が生
成されている。この金属間化合物３９について、砥石粉
末材料がＣｏとＴｉとの組み合わせである場合を例にと
り、図３をもって説明すれば、Ｃｏが主としてマトリッ
クス４０を形成する一方、ＣｏとＴｉとが金属間化合物
３９（Ｃｏ₃ Ｔｉ：一点鎖線をもって示す）を生成して
おり、そのＣｏ₃ Ｔｉは、反応の一般的傾向から、Ｃｏ
とＴｉとの界面を介して部分的に複数生成され、その各
Ｃｏ₃ ＴｉはＴｉ粒子よりもかなり小さくなっている。
このため、各Ｃｏ₃ Ｔｉ間の距離は、図３中の一つの金
属間化合物３９に着目しても明らかなように、ｌ１、ｌ
２、ｌ３、ｌ４、ｌ５等となり、その平均距離は、酸化
物等を入れて砥石粉末材料を混合するだけの該酸化物等
間の平均距離（図４参照）に比べてかなり短くなる。こ
れにより、金属間化合物３９（Ｃｏ₃ Ｔｉ）の硬くて変
形しにくい性質を利用して該Ｃｏ₃ Ｔｉを分散粒子に用
いることができることは勿論、各Ｃｏ₃ Ｔｉ間の平均距
離離の短縮に基づき、粒子分散強化を十分に生かして、
機械的強度、耐熱強度等を著しく向上させることができ
ることになる。しかもこの場合、Ｃｏ ₃ Ｔｉの微細化に
基づきより均等な分散を図ることもできることになり、
このことも、機械的強度、耐熱強度等の向上に寄与する
ことになる。

【００４８】その一方、砥石粉末材料８にぬれ性の高い
単体金属粉末Ｃｏ、Ｔｉが使用され、しかも、焼結時に
加圧されていることから、Ｃｏ₃ Ｔｉとマトリックス４
０との間には、図４に示すような空孔４４が形成される
ことはなく（図３と図４比較参照）、空孔に基づいて、
砥石１２の強度が低下されることはない。

【００４９】また、本実施形態においては、型片３０ａ
の厚みの異なるものを用いて、砥石１２の幅が薄いもの
（例えばいわゆるカントレ部）等、種々の幅の砥石１２
を有する切削具３８を簡単に得ることができることにな
る。

【００５０】以上、上記場合は、砥石１２、切削具３８
の機能、寿命等を伸ばす観点から述べたが、従来の強度
を基準とする場合には、砥石の大きさを小さく、例えば
細幅とするとしても、構造体としての強度を保持できる
ことになる。これにより、使用時の切削面積（当接面
積）の減少に基づいて切削能力を向上させることができ
ると共に、砥石１２形成に必要な砥石粉末材料を減らす
ことができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る切削具の製造方法を説明する説
明図。

【図２】実施形態に係る切削具を製造する装置（型等）
を示す平面図。

【図３】実施形態に係る砥石内部の状態を示す概念図。

【図４】従来に係る砥石内部の状態を示す概念図。

【符号の説明】

３砥石台８砥石粉末材料１２砥石３８切削具３９金属間化合物４０マトリックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 26/00 Ｃ２２Ｃ 26/00 32/00 32/00 ＰＨ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材内部に、砥石粉末材料中における少
なくとも異なった２種の単体金属材料によって生成され
た金属間化合物が分散粒子として分散されている、こと
を特徴とする砥石。
【請求項２】請求項１において、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料が、ぬれ性
に関して、高い材料である、ことを特徴とする砥石。
【請求項３】請求項１又は２において、前記砥石粉末材料中には、前記単体金属材料以外の材料
が含まれている、ことを特徴とする砥石。
【請求項４】請求項３において、前記単体金属材料以外の材料がダイヤモンド粒子であ
る、ことを特徴とする砥石。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料が、コバル
ト金属粉末とチタン金属粉末である、ことを特徴とする
砥石。
【請求項６】請求項５において、前記金属間化合物がＣｏ₃ Ｔｉである、ことを特徴とす
る砥石。
【請求項７】少なくとも異なった２種の単体金属材料
を混合して砥石粉末材料を得、前記砥石粉末材料に対して焼結処理をすることにより、
焼結体を生成すると共に、該焼結体の内部に、前記少な
くとも異なった２種の単体金属材料に基づく金属間化合
物を生成する、ことを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項８】請求項７において、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料が、ぬれ性
に関して、高い材料である、ことを特徴とする砥石の製
造方法。
【請求項９】請求項７又は８において、前記砥石粉末材料中に、前記単体金属材料以外の材料が
含まれている、ことを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項１０】請求項９において、前記単体金属材料以外の材料がダイヤモンド粒子であ
る、ことを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項１１】請求項７〜１０のいずれかにおいて、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料が、コバル
ト金属粉末とチタン金属粉末である、ことを特徴とする
砥石の製造方法。
【請求項１２】請求項７〜１１のいずれかにおいて、前記焼結処理が前記砥石粉末材料を加圧しつつ行われ
る、ことを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項１３】砥石台に対して砥石が接合され、前記砥石内には、砥石粉末材料中における少なくとも異
なった２種の単体金属材料によって生成された金属間化
合物が分散されている、ことを特徴とする切削具。
【請求項１４】請求項１３において、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料が、ぬれ性
に関して、高い材料である、ことを特徴とする切削具。
【請求項１５】請求項１３又は１４において、前記砥石粉末材料中には、前記単体金属材料以外の材料
が含まれている、ことを特徴とする切削具。
【請求項１６】請求項１５において、前記単体金属材料以外の材料がダイヤモンド粒子であ
る、ことを特徴とする切削具。
【請求項１７】請求項１３〜１６のいずれかにおい
て、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料が、コバル
ト金属粉末とチタン金属粉末である、ことを特徴とする
切削具。
【請求項１８】請求項１７において、前記金属間化合物がＣｏ₃ Ｔｉである、ことを特徴とす
る切削具。
【請求項１９】請求項１３〜１８のいずれかにおい
て、前記砥石と前記砥石台とが拡散接合されている、ことを
特徴とする切削具。
【請求項２０】請求項１３〜１９のいずれかにおい
て、前記砥石台が筒状に形成され、前記砥石が、前記砥石台の端面に、所定間隔毎に複数設
けられている、ことを特徴とする切削具。
【請求項２１】少なくとも異なった２種の単体金属材
料を含む粉末材料を混合して砥石粉末材料を得、前記砥石粉末材料を砥石台に対して加圧しつつ焼結し
て、該砥石台上に焼結体を生成すると共に、該焼結体の
内部に、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料に
基づく金属間化合物を生成し、しかも、該焼結体と前記
砥石台とを拡散接合する、ことを特徴とする切削具の製
造方法。
【請求項２２】請求項２１において、前記少なくとも異なった２種の単体金属材料が、ぬれ性
に関して、高い材料である、ことを特徴とする切削具の
製造方法。