JP2007030092A - ろう付け工具及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の砥粒層を構成する各層がろう材も含めて明確な層状に分かれており、自生作用に優れたろう付け工具及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 ろう付け工具は、基材１表面に砥粒２ａ、２ｂを複数層ろう付けしてなるろう付け工具であって、下層のろうー材層３ａの融点が、その上層のろう材層３ｂの融点よりも高いことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、砥粒を複数層ろう付けしたろう付け工具とその製造方法に関するものである。

従来、ろう付け工具は、図２に示すように、ダイヤモンドや立方晶窒化ほう素（CBN）などの超砥粒２’を、金属製の基材１’の表面に金属からなるろう材３’によって固定したものである。これは、砥粒２’の保持が金属によってされていることに加え、金属ろう３’が砥粒２’の表面に盛り上がった状態で保持することから、砥粒を保持する力が大きく、かつ砥粒２’の突出量を大きくすることができる等の特徴がある。このように、ろう付け工具は、砥粒の保持力、切れ味、耐摩耗性が優れていることから、ガラス、セラミックス、半導体材料、石材などの切断や研削、さらに砥石のドレッサーにも広く用いられている。また、工具の形態も、その用途に合わせて、外周縁や端面に砥粒を設けた各種ホイール、多数のビーズ状の筒材の表面に砥粒を設けたワイヤソー、鋸歯状に砥粒を設けた鋸など種々のものがある。しかし、通常、砥粒層は一層であるため、その一層の砥粒が磨耗してしまえば、それ以上の工具寿命は得られなかった。

これを改善するために、特許文献１に記載の発明では、砥粒を銀ろうによって多層状態で保持するようにしている。また、特許文献２の発明では、上下の砥粒の間に砥粒と同程度の大きさのスペーサを設けて、上下の砥粒及びスペーサの全体をろう材によって固めている。
特開平１０−２３０４６５号公報 特開２００２−６６９３０号公報

しかし、特許文献１に記載の発明では、雑然と多層とした砥粒を同一のろう材によって固定していることから、明確に分かれた層を形成しているものではなく、上の層の砥粒が磨耗して脱落し、下の層の砥粒が新たに研磨の作用をなす自生作用がスムーズに進行しないという問題がある。また、特許文献２に記載の発明では、砥粒部分については、スペーサによって明確な層状態が形成されているが、各砥粒ごとにスペーサを間に挟んだ状態とするためには、砥粒の粒度が大きなものでないと製造が不可能であり、その場合でも製造に多くの手間がかかる。しかも、ろう材部分は同一のろう材から形成されているために、上層部分の脱落がスムーズでなく、砥粒の自生作用が十分ではない。
本発明は、これらの従来技術の問題を解決するためになされたものであり、複数の砥粒層を構成する各層がろう材も含めて層状に分かれており、自生作用に優れたろう付け工具及びその製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のろう付け工具は、基材表面に砥粒を複数層ろう付けしてなるろう付け工具であって、下層のろう材の融点が、その上層のろう材の融点よりも高いことを特徴とする。本発明によれば、下層のろう材の融点がその上層のろう材の融点よりも高いことから、上層のろう材が溶融した状態であっても、下層のろう材は砥粒を保持したままで溶融状態に至らずに層状を保つことができる。したがって、上層と下層のろう材は異なる性質を維持し、かつ、砥粒を明確な層状態で保持することができる。
また、下層のろう材の硬度が、その上層のろう材の硬度よりも大きいものとすると、上層のろう材による砥粒の保持力よりも下層のろう材の保持力が大となるとともに、ろう材自体も下層のものほど硬いこととなる。そのため、上層の砥粒とろう材の脱落がスムーズとなり、自生作用に優れたものとなる。

さらに、基材の表面に砥粒をろう材によってろう付けして下層の砥粒層を形成した後、その上部に砥粒を下層のろう材よりも融点の低いろう材により、下層のろう材の融点以下の温度でろう付けすることにより上層の砥粒層を形成する製造方法とすると、複数の砥粒層を構成する各層がろう材も含めて明確な層状に分かれたろう付け工具を、容易に製造することができる。

本発明によれば、自生作用に優れ、寿命の長いろう付け工具及びその製造方法を提供することができる。

以下、図１に基づいて、本発明によるろう付け工具及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明による実施形態のろう付け工具の製造方法を示す図であり、そのうち、（Ｄ）が、工具としての断面構成を示すものである。工具の形態は、特に問わないが、ここでは、ワイヤソーを例にとって説明する。ワイヤソーの場合、金属製円筒の外周面に砥粒層が形成されるが、図１（Ａ）〜（Ｄ）では、その一側の断面のみを示している。ろう付け工具の断面構成は、図１（D）のとおりであり、金属製の基材１の表面には、下層のろう材層３ａが下層のダイヤモンドやＣＢＮからなる超砥粒２ａを保持している。その上部には、上層のろう材層３ｂが上層の超砥粒２ｂを保持している。下層のろう材層３ａの融点は、その上層のろう材層３ｂの融点よりも高いものであり、好ましくは、硬度も大きいものである。

次に製造方法について説明する。直径３ｍｍ程度のステンレス製の円筒を基材１とし、その外周面に接着剤としての液状糊をスプレーする。その上に、５０〜１２０メッシュ程度の粉体状で融点が１０３０℃近傍のＮｉ−Ｃｒ系のろう材４ａを塗布する。この粉体状のろう材４ａは、液状糊によって、基材１の表面に付着する。その表面に再度液状糊をスプレーした後に、その上面に３０〜１２０メッシュの超砥粒２ａを付着させる。この状態が図１（Ａ）である。ろう材をさらに補充する場合は、この上から超砥粒２ａの間の液状糊が付着している箇所に同じろう材４ａを塗布すればよい。これを真空炉に入れて、ろう材４ａの融点よりも高い温度である１０５０℃程度で、ろう材４ａを溶融させて、超砥粒２ａを基材１の表面にろう付けする。こうして、図１（Ｂ）のとおり、ろう材層３ａにより超砥粒２ａを保持した下層の砥粒層が形成される。このろう材層３ａのＨＲＣ硬度は約５０である。

次に、その上面にシート状で融点が９３０〜９５０℃程度のＣｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系のろう材シート４ｂを巻き付けることにより配設する。ろう材４ｂとしては、シート状に限らず、粉体状のものを使用してもよいが、その場合は、下層のろう材４ａのときと同様に、まず液状糊を下層の砥粒層の上からスプレーして、その上に粉体状のろう材を付着させればよい。ただし、シート状のものを使用すると、粉体の場合よりも、多量のろう材を供給でき、また、シートを複数巻くことでさらに多量のロー材とすることも可能になる。次に、ろう材４ｂの上に液状糊をスプレーし、下層の場合と同様の超砥粒２ｂを付着させる。この状態が図１（Ｃ）である。これを真空炉にいれて、１０００℃程度の温度でろう材４ｂを溶融させて、超砥粒２ｂをろう付けする。この温度では、ろう材４ｂは溶融するが、下層のろう材層３のろう材の融点は１０００℃よりも高いことから、下層のろう材層３ａは溶融することなく、最初に形成された砥粒層を維持している。こうして、図１（Ｄ）のとおり、下層の砥粒層の上に、ろう材層３ｂにより超砥粒２ｂを保持した上層の砥粒層が形成される。このろう材層３ｂのＨＲＣ硬度は約１０である。

こうして、一側の断面が図１（Ｄ）のとおりの、金属性円筒の外表面に２層の砥粒層が形成されたものとなる。これを短いビーズ状に切断し、中にワイヤを通して、ワイヤソーとすることができる。

以上のような本実施形態にあっては、下層のろう材層３ａにおけるろう材の融点が、上層のろう材層３ｂのろう材の融点よりも高いことから、上層のろう材が溶融した状態であっても、下層のろう材は砥粒を保持したままで溶融状態に至らずに層状を保つことができる。したがって、上層と下層のろう材は混じりあうことなく、ろう材の種別の違いに基づく性質の違った２層に明確に分かれており、かつ、超砥粒２ａ、２ｂを明確な層状態で保持することができる。また、下層のろう材層３ａの硬度が、その上層のろう材層３ｂよりも大きいことから、上層のろう材による砥粒の保持力よりも下層のろう材の保持力が大となるとともに、ろう材自体も下層のものほど硬いものとなっている。そのため、工具の使用の際に、上層の超砥粒２ｂとろう材層３ｂの脱落がスムーズとなり、一方、下層の砥粒層は、しっかりと超砥粒２ａを保持して残ることになり、自生作用に優れたものとなる。

本実施形態においては、砥粒層は下層と上層の２層としたが、さらにその上に同様の方法によって、所要の数の砥粒層を形成してもよい。また、本実施形態においては、上層の砥粒２ｂと下層の砥粒２ａは同様のものとしたが、下層の砥粒の粒度を小さなものとする等、上層と下層で粒度を異ならせてもよく、砥粒の種別や配列を異ならせてもよい。ろう材についても、本実施形態のものに限らず、融点の互いに異なるものであればよい。また、工具としては、ワイヤソーに限らず、外周縁や端面に砥粒を設けた各種ホイール、鋸歯状に砥粒を設けたバンドソーや丸鋸など種々のものに適用できる。

本発明の実施形態のろう付け工具の断面及び製造過程を示す図である。 従来のろう付け工具の断面の構成を示す図である。

符号の説明

１‥基材、２ａ‥下層の砥粒、２ｂ‥上層の砥粒、３ａ‥下層のろう材層、３ｂ‥上層のろう材層、４ａ‥下層のろう材、４ｂ‥上層のろう材

Claims (3)

1. 基材表面に砥粒を複数層ろう付けしてなるろう付け工具であって、下層のろう材の融点が、その上層のろう材の融点よりも高いことを特徴とするろう付け工具。
2. 前記下層のろう材の硬度が、その上層のろう材の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のろう付け工具。
3. 基材の表面に砥粒をろう材によってろう付けして下層の砥粒層を形成した後、その上部に砥粒を前記下層のろう材よりも融点の低いろう材により、前記下層のろう材の融点以下の温度でろう付けすることにより上層の砥粒層を形成するろう付け工具の製造方法。
   
   

Images