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JP2023120062A - vitrified grinding wheel - Google Patents

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JP2023120062A
JP2023120062A JP2022023249A JP2022023249A JP2023120062A JP 2023120062 A JP2023120062 A JP 2023120062A JP 2022023249 A JP2022023249 A JP 2022023249A JP 2022023249 A JP2022023249 A JP 2022023249A JP 2023120062 A JP2023120062 A JP 2023120062A
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Japan
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vitrified
vitreous
grindstone
vitrified bond
glass
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Pending
Application number
JP2022023249A
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Japanese (ja)
Inventor
一将 赤塚
Kazumasa Akatsuka
紘史 大山
Hiroshi Oyama
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Noritake Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To provide a vitrified grindstone having abrasive grains bonded together with a vitreous, vitrified bond free of boron, the vitrified grindstone having sufficiently high strength and less prone to degradation in grinding performance.SOLUTION: In a vitrified grindstone, a vitreous, vitrified bond 14 is free of boron, except for inevitable impurities. A boundary product BL between the vitreous, vitrified bond 14 and alumina abrasive grains 12 has a thickness T smaller than 6.5 μm. The vitrified grindstone has a three-point bending strength of more than 15 MPa to 45 MPa or less. This allows for firing at a temperature lower than or equal to 1000°C, while suppressing the growth of the boundary product BL between the vitreous, vitrified bond 14 and the alumina abrasive grains 12, leading to improved grindstone strength.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ガラス質のビトリファイドボンドにより砥粒が結合されたビトリファイド砥石に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vitrified grindstone in which abrasive grains are bonded by a vitreous vitrified bond.

ゾルゲル法を用いて作成されたアルミナ砥粒をガラス質のビトリファイドボンドにより結合したビトリファイド砥石が知られている。たとえば、特許文献1に記載されたビトリファイド砥石がそれである。 A vitrified grindstone is known in which alumina abrasive grains produced using a sol-gel method are bonded with a vitreous vitrified bond. For example, the vitrified grindstone described in Patent Document 1 is one of them.

ゾルゲル法で作成された微結晶質のアルミナ砥粒は、1000℃以上の高温焼成を行なうと、砥粒が劣化し、研削性能が低下する懸念がある。このため、ビトリファイド砥石の焼成に際しては1000℃以下の焼成温度が必須となる。これにより、従来では、ガラス質のビトリファイドボンドに、ホウ素、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の修飾成分を多量に含有させることでガラス質のビトリファイドボンドの融点を低下させ、1000℃以下の焼成温度でビトリファイド砥石の焼成を可能としている。 When microcrystalline alumina abrasive grains prepared by the sol-gel method are fired at a high temperature of 1000° C. or higher, there is a concern that the abrasive grains will deteriorate and the grinding performance will decrease. Therefore, a sintering temperature of 1000° C. or less is essential when sintering the vitrified grindstone. For this reason, conventionally, the glassy vitrified bond contains a large amount of modifying components such as boron, alkali metals, alkaline earth metals, etc. to lower the melting point of the vitreous vitrified bond, and the firing temperature is 1000 ° C. or less. It enables firing of vitrified grinding wheels.

特開2003-181764号公報JP 2003-181764 A

ところで、上記ゾルゲル法で作成されたアルミナ砥粒を用いたビトリファイド砥石は1000℃以下の焼成温度で焼成されるが、環境汚染を考慮してホウ素を含まないようにしたビトリファイドボンドを用いると、ビトリファイド砥石の強度が十分に得られず、強度不足により研削性能が低下する場合があった。 By the way, the vitrified grindstone using alumina abrasive grains prepared by the sol-gel method is fired at a firing temperature of 1000° C. or less. In some cases, the strength of the grindstone was not sufficient, and the lack of strength reduced the grinding performance.

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ホウ素を含まないガラス質のビトリファイドボンドにより砥粒が結合されたビトリファイド砥石において、強度が十分に得られ、研削性能の低下が抑制されるビトリファイド砥石を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its object is to provide a vitrified grindstone in which abrasive grains are bonded by vitreous vitreous bonds that do not contain boron, in which sufficient strength can be obtained, An object of the present invention is to provide a vitrified grindstone that suppresses deterioration of grinding performance.

本発明者等は、以上の事情を背景として種々研究を重ねた結果、アルカリ金属、アルカリ土類、ビスマス等の修飾元素を含有するが、ホウ素を含まないガラス質のビトリファイドボンドは、アルミナ砥粒との反応による界面生成物(反応層)が見出され、その境界生成物の存在が破壊の起点となってビトリファイド砥石の強度不足を発生させることが推定された。そして、ガラス質のビトリファイドボンドの骨格を構成するガラス形成成分(主成分)と前記修飾成分との間の構成比を調整すると、1000℃以下の焼成温の焼成を可能としながらも、ガラス質のビトリファイドボンドと砥粒との反応を抑制でき、砥石強度を従来よりも向上させ得ることを見出した。本発明は、このような知見に基づいて為されたものである。 The inventors of the present invention conducted various studies against the background of the above circumstances, and found that vitreous vitrified bonds containing modifier elements such as alkali metals, alkaline earth elements, and bismuth, but containing no boron, were found to be alumina abrasive grains. An interface product (reaction layer) was found due to the reaction with the vitrified grindstone, and it was presumed that the presence of the interface product became the starting point of fracture and caused the lack of strength of the vitrified grindstone. By adjusting the composition ratio between the glass-forming component (main component) constituting the skeleton of the vitreous vitrified bond and the modifying component, it is possible to perform firing at a firing temperature of 1000° C. or less while maintaining the vitreous content. It was found that the reaction between the vitrified bond and the abrasive grains can be suppressed, and the strength of the grindstone can be improved more than before. The present invention has been made based on such findings.

すなわち、第1発明の要旨とするところは、(a)ゾルゲル法を用いて作成されたアルミナ砥粒を、不可避的不純物を除いてホウ素を含まないガラス質のビトリファイドボンドにより結合したビトリファイド砥石であって、(b)前記ガラス質のビトリファイドボンド中の、前記アルミナ砥粒と前記ガラス質のビトリファイドボンドとの間の境界生成物の厚みは、6.5μmよりも小さく、(c)前記ビトリファイド砥石の3点曲げ強度は、15MPaを超え、45MPa以下の範囲である。 That is, the gist of the first invention is (a) a vitrified grindstone in which alumina abrasive grains prepared using a sol-gel method are bonded with a vitreous vitrified bond that does not contain boron except for unavoidable impurities. (b) the thickness of the boundary product between the alumina abrasive grain and the vitreous vitrified bond in the vitreous vitrified bond is less than 6.5 μm; The three-point bending strength is in the range of greater than 15 MPa and less than or equal to 45 MPa.

第2発明の要旨とするところは、第1発明において、前記ガラス質のビトリファイドボンドは、アルカリ金属元素Rの酸化物RO、アルカリ土類金属元素R’の酸化物R’O、酸化ビスマスのガラス修飾成分と、前記ガラス質の骨格を構成するシリカおよびアルミナのガラス形成成分との構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)が、モル比で、0.2以上且つ0.4を下回る範囲内で構成されていることにある。 The gist of the second invention is that in the first invention, the vitreous vitrified bond is an oxide R 2 O of an alkali metal element R, an oxide R'O of an alkaline earth metal element R', and bismuth oxide. and the glass-forming component of silica and alumina constituting the vitreous skeleton (=glass-modifying component/glass-forming component) is 0.2 or more and 0.4 in terms of molar ratio. It is composed within the range below.

第3発明の要旨とするところは、第2発明において、前記アルカリ金属元素Rは、Li、Na、Kのいずれかであり、前記アルカリ土類金属元素R’は、Ca、Mg、Baのいずれかであることにある。 The gist of the third invention is that in the second invention, the alkali metal element R is any one of Li, Na, and K, and the alkaline earth metal element R' is any one of Ca, Mg, and Ba. There is something to be said.

第4発明の要旨とするところは、第1発明から第3発明のいずれか1の発明において、前記アルミナ砥粒と前記ガラス質のビトリファイドボンドとの間の境界生成物の厚みは、前記SEM-EDSによる前記ガラス質のビトリファイドボンド中のK(カリウム)元素の元素マッピング画像において前記砥粒の表面にK(カリウム)元素が層状に形成されるK元素高密度層の厚みである。 The gist of the fourth invention is that in any one of the first to third inventions, the thickness of the boundary product between the alumina abrasive grain and the vitreous vitrified bond is the SEM- It is the thickness of the K element high density layer in which the K (potassium) element is formed in layers on the surface of the abrasive grain in the element mapping image of the K (potassium) element in the vitreous vitrified bond by EDS.

第1発明のビトリファイド砥石によれば、不可避的不純物を除いてホウ素を含まないガラス質のビトリファイドボンドは、(c)前記アルミナ砥粒と前記ガラス質のビトリファイドボンドとの間の境界生成物の厚みは、6.5μmよりも小さく、(d)前記ビトリファイド砥石の3点曲げ強度は、15MPaを超え45MPa以下の範囲となる。これにより、1000℃以下の焼成温度での焼成を可能としながらも、ガラス質のビトリファイドボンドとアルミナ砥粒との間の境界生成物の成長を抑制でき、砥石強度を向上させることができる。 According to the vitrified grindstone of the first invention, the vitreous vitrified bond containing no boron except for unavoidable impurities has (c) the thickness of the boundary product between the alumina abrasive grain and the vitreous vitrified bond is smaller than 6.5 μm, and (d) the three-point bending strength of the vitrified grindstone is in the range of more than 15 MPa and 45 MPa or less. As a result, it is possible to suppress the growth of boundary products between the vitreous vitrified bond and the alumina abrasive grains while enabling firing at a firing temperature of 1000° C. or lower, thereby improving the strength of the grindstone.

第2発明のビトリファイド砥石によれば、前記ガラス質のビトリファイドボンドは、アルカリ金属元素Rの酸化物RO、アルカリ土類金属元素R’の酸化物R’O、酸化ビスマスの修飾元素のガラス修飾成分と、前記ガラス質の骨格成分となるシリカおよびアルミナのガラス形成成分との構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)が、モル比で、0.2以上且つ0.4を下回る範囲内で構成されている。これにより、1000℃以下の焼成温度でガラス質のビトリファイドボンドが溶融するとともに、溶融状態においてビトリファイドボンドとアルミナ砥粒との間の境界生成物の成長が抑制される。 According to the vitrified grindstone of the second invention, the vitreous vitrified bond is an oxide R 2 O of an alkali metal element R, an oxide R'O of an alkaline earth metal element R', and a glass of a modifying element of bismuth oxide. The molar ratio of the modifying component to the glass-forming components of silica and alumina that serve as the vitreous skeleton component (=glass-modifying component/glass-forming component) is in the range of 0.2 or more and less than 0.4. configured within. As a result, the vitreous vitrified bond is melted at a firing temperature of 1000° C. or less, and the growth of boundary products between the vitrified bond and the alumina abrasive grains is suppressed in the molten state.

第3発明のビトリファイド砥石によれば、前記アルカリ金属元素Rの酸化物ROは、Li、Na、Kのいずれかであり、前記アルカリ土類金属元素R’の酸化物R’Oは、Ca、Mg、Baのいずれかであることから、1000℃以下の焼成温度でガラス質のビトリファイドボンドが溶融状態となり、溶融状態のビトリファイドボンドとアルミナ砥粒との間の境界生成物の成長が抑制される。 According to the vitrified grindstone of the third invention, the oxide R 2 O of the alkali metal element R is any one of Li, Na, and K, and the oxide R'O of the alkaline earth metal element R' is Since it is one of Ca, Mg, and Ba, the vitreous vitrified bond becomes a molten state at a firing temperature of 1000° C. or less, and the growth of the boundary product between the molten vitrified bond and the alumina abrasive grains is suppressed. be done.

第4発明のビトリファイド砥石によれば、 前記アルミナ砥粒と前記ガラス質のビトリファイドボンドとの間の境界生成物の厚みは、SEM-EDSによる前記ガラス質のビトリファイドボンド中のK(カリウム)元素の元素マッピング画像において前記砥粒の表面にK(カリウム)元素が層状に形成されるK元素高密度層の厚みである。これにより、境界生成物の厚みがK元素高密度層の厚みとして把握される利点がある。 According to the vitrified grindstone of the fourth invention, the thickness of the boundary product between the alumina abrasive grains and the vitreous vitrified bond is the thickness of the K (potassium) element in the vitreous vitrified bond by SEM-EDS. It is the thickness of the K (potassium) element high-density layer in which the K (potassium) element is formed in layers on the surface of the abrasive grain in the elemental mapping image. This has the advantage that the thickness of the boundary product can be grasped as the thickness of the K element high density layer.

本発明の一実施例のビトリファイド砥石の構造を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the structure of the vitrified grindstone of one Example of this invention. 図1のビトリファイド砥石の製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of the vitrified grindstone of FIG. 本発明者等が行なったビトリファイド砥石の複数種類の試験片について、試験片の組成比、構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)、それら試験片の3点曲げ強度、およびビトリファイドボンドと砥粒との間境界生成物の厚みを、それぞれ示す図表である。Regarding multiple types of test pieces of the vitrified grinding wheel conducted by the present inventors, the composition ratio of the test piece, the composition ratio (= glass modifying component / glass forming component), the three-point bending strength of the test piece, and the vitrified bond and the abrasive 4 is a chart showing the thickness of boundary products between grains. 図3の試験片のうちの比較例品の構造を示す、走査型電子顕微鏡写真(SEM写真)を示す図である。4 is a scanning electron micrograph (SEM photograph) showing the structure of a comparative example product among the test pieces of FIG. 3. FIG. 図3の試験片のうちの比較例品の構造を示す、エネルギ分散型X線分光器(EDS)を用いた走査型電子顕微鏡写真(SEM-EDS写真)を模写して示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a copy of a scanning electron micrograph (SEM-EDS photograph) using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS), showing the structure of a comparative example product among the test pieces of FIG. 3;

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は発明に関連する要部を説明するものであり、寸法及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。 An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In the following examples, the drawings are intended to explain the essential parts related to the invention, and the dimensions, shapes, etc. are not necessarily drawn accurately.

本発明の一実施例のビトリファイド砥石10は、図1に示すように、アルミナ砥粒12が、溶融したガラス質のビトリファイドボンド14によって結合されることにより構成されている多孔質構造を備えている。アルミナ砥粒12は、ゾルゲル法を用いて作成したアルミナ砥粒と溶融アルミナ砥粒とを混合した砥粒である。 A vitrified grindstone 10 of one embodiment of the present invention, as shown in FIG. . The alumina abrasive grains 12 are abrasive grains obtained by mixing alumina abrasive grains prepared using a sol-gel method and fused alumina abrasive grains.

ビトリファイドボンド14は、アルカリ金属元素Rの酸化物RO、アルカリ土類金属元素R’の酸化物R’O、酸化ビスマスの合計成分と、ガラス質の骨格成分となるシリカおよびアルミナとで構成されている。ビトリファイドボンド14は、ビトリファイドボンド14に意図的にホウ素が含まれないように調合されている。したがって、ビトリファイドボンド14には、不可避的不純物を除いてホウ素は含まれていない。不可避的不純物とは、使用原料に僅かに不純物が含まれるために不可避的に生じる不純物であって、1wt%以下、好適には0.5wt%以下、さらに好適には0.1wt%以下である。 The vitrified bond 14 is composed of a total component of an oxide R 2 O of an alkali metal element R, an oxide R′O of an alkaline earth metal element R′, and bismuth oxide, and silica and alumina serving as a vitreous skeleton component. It is The vitrified bond 14 is formulated so that the vitrified bond 14 is intentionally free of boron. Therefore, the vitrified bond 14 does not contain boron except for inevitable impurities. Unavoidable impurities are impurities that are unavoidably generated due to slight impurities contained in the raw materials used, and are 1 wt% or less, preferably 0.5 wt% or less, more preferably 0.1 wt% or less. .

図2は、ビトリファイド砥石10の製造工程を説明する工程図である。図2において、原料調合工程P1では、ビトリファイド砥石10の原料が、予め設定された割合で秤量されて、それぞれ混合される。たとえば、所定の粒度(たとえば#60程度)のゾルゲル法で作成したアルミナ砥粒がたとえば50容量部、ビトリファイドボンド14の原料がたとえば20容量部、およびデキストリンなどの粘結剤(糊量)が6容量部が、秤量されて用意される。上記ビトリファイドボンド14の原料は、アルカリ金属元素Rの酸化物RO、アルカリ土類金属元素R’の酸化物R’O、酸化ビスマスのガラス修飾成分と、ガラス質の骨格(主)成分となるガラス形成成分であるシリカおよびアルミナとの構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)が、モル比で、0.2~0.4の範囲内となるように配合されている。上記ビトリファイドボンド14に含まれるアルカリ金属元素Rは、Li、Na、Kのいずれかの酸化物であり、アルカリ土類金属元素R’は、Ca、Mg、Baのいずれかの酸化物である。 FIG. 2 is a process drawing explaining the manufacturing process of the vitrified grindstone 10. As shown in FIG. In FIG. 2, in the raw material mixing step P1, the raw materials of the vitrified grindstone 10 are weighed at a preset ratio and mixed. For example, 50 parts by volume of alumina abrasive grains prepared by the sol-gel method with a predetermined particle size (for example, about #60), 20 parts by volume of the raw material of the vitrified bond 14, and 6 parts of a binder (adhesive amount) such as dextrin. A volume is weighed and provided. The raw materials of the vitrified bond 14 are an oxide R 2 O of an alkali metal element R, an oxide R′O of an alkaline earth metal element R′, a glass modifying component of bismuth oxide, and a vitreous skeleton (main) component. The composition ratio (= glass modifying component/glass forming component) of silica and alumina, which are glass forming components, is blended so that the molar ratio is in the range of 0.2 to 0.4. The alkali metal element R contained in the vitrified bond 14 is an oxide of Li, Na or K, and the alkaline earth metal element R' is an oxide of Ca, Mg or Ba.

次に、混合工程P2では、原料調合工程P1で用意された原料が、混合機を用いて攪拌され、混合される。次いで、成形工程P3では、混合工程P2で混合された砥石原料が成形型内に充填され、ビトリファイド砥石10の形状にプレス成形される。そして、成形工程P3で成形されたプレス成形品が1000℃以下の焼成温度で焼成される。この焼成により、粘結剤が焼失させられるとともに、ビトリファイドボンド14の原料が溶融させられるので、たとえば図1に示す多孔質の砥石構造を有するビトリファイド砥石10が得られる。 Next, in the mixing step P2, the raw materials prepared in the raw material preparation step P1 are stirred and mixed using a mixer. Next, in the molding step P3, the grindstone raw material mixed in the mixing step P2 is filled in the molding die and press-molded into the vitrified grindstone 10 shape. Then, the press-molded product molded in the molding step P3 is fired at a firing temperature of 1000° C. or less. This firing burns off the binder and melts the raw material of the vitrified bond 14, so that the vitrified grindstone 10 having the porous grindstone structure shown in FIG. 1, for example, is obtained.

以下において、本発明者等が行なった実験例1および実験例2を説明する。 Experimental example 1 and experimental example 2 conducted by the present inventors will be described below.

(実験例1)
本発明者等は、ビトリファイドボンド14の量(ガラス量)、ゾルゲル法により作成したアルミナ砥粒、粘結剤(糊量)を、ガラス量が砥石全体に対して20容量%となるように調合し、且つビトリファイドボンド14の原料に含まれる、アルカリ金属元素RO、アルカリ土類金属元素R’O、酸化ビスマスの合計成分と、ガラス質の骨格成分となるシリカおよびアルミナとの組成比(=合計成分/骨成分)が、モル比で、0.2~0.43の範囲内となるようにそれぞれ調合した11種の試験片を、図2と同様の製造工程を用いて各5点ずつ作成し、以下の3点曲げ試験条件下で、それぞれ3点曲げ強度を測定した。また、各試験片の3点曲げ試験後の破断面を、SEM-EDSを用いて観察し、アルミナ砥粒12とガラス質のビトリファイドボンド14との界面における境界生成物或いは界面生成物又は反応層)の厚みを測定した。
(Experimental example 1)
The inventors prepared the amount of vitrified bond 14 (glass amount), the alumina abrasive grains prepared by the sol-gel method, and the binder (paste amount) so that the amount of glass was 20% by volume with respect to the entire grindstone. and the composition ratio ( = total component / bone component), 11 types of test pieces each prepared so that the molar ratio is within the range of 0.2 to 0.43, 5 points each using the same manufacturing process as in FIG. 3-point bending strength was measured under the following 3-point bending test conditions. In addition, the fracture surface of each test piece after the three-point bending test was observed using SEM-EDS, and the boundary product or interface product or reaction layer at the interface between the alumina abrasive grain 12 and the vitreous vitrified bond 14 ) was measured.

(3点曲げ試験条件)
・試験片:縦20mm×横80mm×厚み15mm
・3点曲げ強度測定装置のヘッドの効果速度:1mm/min
・測定値:n=5で測定し、平均値を3点曲げ強度とした。
(3-point bending test conditions)
・Test piece: length 20 mm x width 80 mm x thickness 15 mm
・ Effective speed of the head of the three-point bending strength measuring device: 1 mm / min
・Measured value: Measured at n = 5, and the average value was taken as the 3-point bending strength.

(界面生成物の厚み測定条件)
・SEM-EDSを用いて得られた元素マッピング画像のうち、K元素の元素マッピング画像においてビトリファイドボンド14中にアルミナ砥粒12の表面にK元素が集中する層の最大厚みを、境界生成物BLの厚みTとした。
(Conditions for measuring thickness of interfacial product)
・ Among the elemental mapping images obtained using SEM-EDS, the maximum thickness of the layer in which the K element is concentrated on the surface of the alumina abrasive grain 12 in the vitrified bond 14 in the elemental mapping image of the K element is defined as the boundary product BL was set to T.

図3は、11種類の試験片毎のガラスの組成比(mol%)、ガラスの構成比(mol%)、3点曲げ強度(MPa)、境界生成物BLの厚みT(μm)を示している。図3において、試験片のうち比較例品1-2、4-6は、アルカリ金属元素Rの酸化物RO、アルカリ土類金属元素R’の酸化物R’O、酸化ビスマスの修飾元素のガラス修飾成分と、前記ガラス質の骨格成分となるシリカおよびアルミナのガラス形成成分との構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)が、モル比で0.40以上であり、3点曲げ強度が15MPa以下であり、境界生成物の厚みが6.5μm以上であった。これに対して、実施例品1-5、7は、構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)が、モル比で2.0以上且つ0.40未満であり、3点曲げ強度が17.2~28.2MPaであり、境界生成物BLの厚みTが3.3μm又は検出なしであった。 FIG. 3 shows the glass composition ratio (mol%), the glass composition ratio (mol%), the three-point bending strength (MPa), and the thickness T (μm) of the boundary product BL for each of the 11 types of test pieces. there is In FIG. 3, comparative examples 1-2 and 4-6 among the test pieces are an oxide R 2 O of an alkali metal element R, an oxide R'O of an alkaline earth metal element R', and a modifying element of bismuth oxide. and the glass-forming components of silica and alumina serving as the vitreous framework component (=glass-modifying component/glass-forming component) in molar ratio is 0.40 or more, and the three-point bending is The strength was 15 MPa or less, and the thickness of the boundary product was 6.5 μm or more. On the other hand, in Examples 1-5 and 7, the composition ratio (=glass-modifying component/glass-forming component) was 2.0 or more and less than 0.40 in terms of molar ratio, and the three-point bending strength was 17. .2 to 28.2 MPa, and the thickness T of the boundary product BL was 3.3 μm or not detected.

図4は比較例品4のSEM写真を示し、図5は、それと同じ部位のSEM-EDS(エネルギ分散型X線分光器を用いた走査型電子顕微鏡)を用いて得られたK(カリウム)元素の元素マッピング画像を示している。図5は、K(カリウム)元素の元素マッピング画像をモノクロ写真で示すと黒色となって全体が不鮮明となるので、模写して示している。図5において、アルミナ砥粒12の表面上のビトリファイドボンド14中にK元素が層状に集中する領域が観察された。この層状の領域が境界生成物BLである。 FIG. 4 shows an SEM photograph of Comparative Example Product 4, and FIG. 5 shows K (potassium) obtained using SEM-EDS (scanning electron microscope using an energy dispersive X-ray spectrometer) of the same portion. Fig. 3 shows an elemental mapping image of an element; FIG. 5 is a copy of the elemental mapping image of the K (potassium) element, because a monochrome photograph of the element mapping image would be black and the whole would be unclear. In FIG. 5, a region where the K element is concentrated in layers in the vitrified bond 14 on the surface of the alumina abrasive grain 12 was observed. This layered region is the boundary product BL.

(実験例2)
次に、本発明者等は、以下に示す研削砥石を作成し、以下に示す研削条件下で、平面研削試験を行なった。
(研削砥石)
砥粒:ゾルゲル法のアルミナ砥粒と溶融アルミナ砥粒との混合砥粒
砥石比重:2.12
砥粒率体積(vol%):44.1
ボンド率体積(vol%):14.8
ビトリファイドボンドの組成:図3の実施例品1と同じ
(研削試験条件)
・研削方式:湿式平面レシプロ研削
・砥石周速:26.7m/s(1600m/min)
・テーブル速度:0.33m/s(20m/min)
・総切込量:4.5mm
・研削油:水溶性研削油
・被削材:SUJ-2焼入れ(HRc60)
(Experimental example 2)
Next, the inventors prepared the grinding wheels shown below, and conducted surface grinding tests under the grinding conditions shown below.
(grinding wheel)
Abrasive grains: Mixed abrasive grains of sol-gel method alumina grains and fused alumina grains Grindstone specific gravity: 2.12
Abrasive grain ratio volume (vol%): 44.1
Bond rate volume (vol%): 14.8
Vitrified bond composition: same as Example product 1 in FIG. 3 (grinding test conditions)
・Grinding method: Wet surface reciprocating grinding ・Whetstone peripheral speed: 26.7 m/s (1600 m/min)
・Table speed: 0.33m/s (20m/min)
・Total depth of cut: 4.5 mm
・Grinding oil: Water-soluble grinding oil ・Work material: SUJ-2 quenching (HRc60)

上記実験例2の研削試験によれば、研削比が113、面粗さが1.24μm、最大電力値が1.75kWという、好適な研削性能が得られた。 According to the grinding test of Experimental Example 2, suitable grinding performance was obtained with a grinding ratio of 113, a surface roughness of 1.24 μm, and a maximum power value of 1.75 kW.

上述のように、本実施例のビトリファイド砥石10によれば、不可避的不純物を除いてホウ素を含まないガラス質のビトリファイドボンド14は、アルミナ砥粒12とガラス質のビトリファイドボンド14との間の境界生成物BLの厚みTが、6.5μmよりも小さく、ビトリファイド砥石10の3点曲げ強度は、15MPaを超え45MPa以下の範囲である。これにより、1000℃以下の焼成温度での焼成を可能としながらも、ガラス質のビトリファイドボンド14とアルミナ砥粒12との間の境界生成物BLの成長を抑制でき、砥石強度を向上させることができる。 As described above, according to the vitrified grindstone 10 of this embodiment, the vitreous vitrified bond 14 that does not contain boron except for unavoidable impurities is the boundary between the alumina abrasive grain 12 and the vitreous vitrified bond 14. The thickness T of the product BL is less than 6.5 μm, and the three-point bending strength of the vitrified grindstone 10 is in the range of over 15 MPa and 45 MPa or less. As a result, it is possible to suppress the growth of the boundary product BL between the vitreous vitrified bond 14 and the alumina abrasive grain 12 while enabling firing at a firing temperature of 1000 ° C. or less, thereby improving the grindstone strength. can.

また、本実施例のビトリファイド砥石10によれば、ガラス質のビトリファイドボンド14は、アルカリ金属元素Rの酸化物RO、アルカリ土類金属元素R’の酸化物R’O、酸化ビスマスの修飾元素のガラス修飾成分と、前記ガラス質の骨格成分となるシリカおよびアルミナのガラス形成成分との構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)が、モル比で、0.2以上且つ0.4を下回る範囲内で構成されている。これにより、1000℃以下の焼成温度でガラス質のビトリファイドボンド14が溶融するとともに、溶融状態においてビトリファイドボンド14とアルミナ砥粒12との間の境界生成物の成長が抑制される。 Further, according to the vitrified grindstone 10 of the present embodiment, the vitreous vitrified bond 14 is modified with an oxide R 2 O of an alkali metal element R, an oxide R′O of an alkaline earth metal element R′, and a modified bismuth oxide. The molar ratio of the elemental glass-modifying component to the glass-forming component of silica and alumina serving as the vitreous framework component (=glass-modifying component/glass-forming component) is 0.2 or more and 0.4. It is composed within the range below. As a result, the vitreous vitrified bond 14 is melted at a firing temperature of 1000° C. or less, and the growth of boundary products between the vitrified bond 14 and the alumina abrasive grain 12 is suppressed in the molten state.

本実施例のビトリファイド砥石10によれば、ビトリファイドボンド14に含まれるガラス修飾成分のアルカリ金属元素Rは、Li、Na、Kのいずれかであり、アルカリ土類金属元素R’は、Ca、Mg、Baのいずれかであることから、1000℃以下の焼成温度でガラス質のビトリファイドボンドが溶融状態となり、溶融状態のビトリファイドボンド14とアルミナ砥粒12との間の境界生成物BLの成長が抑制される。 According to the vitrified grindstone 10 of this embodiment, the alkali metal element R of the glass modifying component contained in the vitrified bond 14 is any one of Li, Na, and K, and the alkaline earth metal element R′ is Ca, Mg. , Ba, the vitreous vitrified bond becomes molten at a firing temperature of 1000° C. or less, and the growth of the boundary product BL between the molten vitrified bond 14 and the alumina abrasive grain 12 is suppressed. be done.

本実施例のビトリファイド砥石10によれば、アルミナ砥粒12とガラス質のビトリファイドボンド14との間の境界生成物BLの厚みは、SEM-EDSによるガラス質のビトリファイドボンド14中のK(カリウム)元素の元素マッピング画像においてアルミナ砥粒12の表面にK(カリウム)元素が層状に形成されるK元素高密度層の厚みTである。これにより、境界生成物BLの厚みTがK元素高密度層の厚みTとして把握される利点がある。 According to the vitrified grindstone 10 of this embodiment, the thickness of the boundary product BL between the alumina abrasive grains 12 and the vitreous vitrified bond 14 is K (potassium) in the vitreous vitrified bond 14 by SEM-EDS. It is the thickness T of the K element high-density layer in which the K (potassium) element is formed in layers on the surface of the alumina abrasive grain 12 in the elemental mapping image of the element. Accordingly, there is an advantage that the thickness T of the boundary product BL can be grasped as the thickness T of the K element high-density layer.

以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 Although one embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, the present invention is also applicable to other aspects.

たとえば、前述の実施例において、ビトリファイド砥粒の砥粒として、ゾルゲル法のアルミナ砥粒と溶融アルミナ砥粒との混合砥粒が用いられていたが、ゾルゲル法のアルミナ砥粒だけであっても差し支えない。 For example, in the above-described examples, mixed abrasive grains of sol-gel method alumina abrasive grains and fused alumina abrasive grains were used as vitrified abrasive grains, but even if only sol-gel method alumina abrasive grains It's okay.

また、前述の実施例において用いられていた溶融アルミナ砥粒は、アルミナを主成分とする砥粒であればよい。 Further, the fused alumina abrasive grains used in the above-described examples may be abrasive grains containing alumina as a main component.

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。 It should be noted that what has been described above is merely an embodiment of the present invention, and various modifications can be made to the present invention without departing from the gist thereof.

10:ビトリファイド砥石
12:アルミナ砥粒
14:ビトリファイドボンド
BL:界面境界層
T:厚み
10: Vitrified grindstone 12: Alumina abrasive grain 14: Vitrified bond BL: Interface boundary layer T: Thickness

Claims (4)

ゾルゲル法を用いて作成されたアルミナ砥粒を、不可避的不純物を除いてホウ素を含まないガラス質のビトリファイドボンドにより結合したビトリファイド砥石であって、
前記ガラス質のビトリファイドボンド中の、前記アルミナ砥粒と前記ガラス質のビトリファイドボンドとの間の境界生成物の厚みは、6.5μmよりも小さく、
前記ビトリファイド砥石の3点曲げ強度は、15MPaを超え45MPa以下の範囲である。
ことを特徴とするビトリファイド砥石。
A vitrified grindstone in which alumina abrasive grains prepared using a sol-gel method are bonded by a vitreous vitrified bond that does not contain boron except for unavoidable impurities,
a thickness of an interface product between the alumina abrasive grain and the vitreous vitrified bond in the vitreous vitrified bond is less than 6.5 μm;
The three-point bending strength of the vitrified grindstone is in the range of over 15 MPa and 45 MPa or less.
A vitrified whetstone characterized by:
前記ガラス質のビトリファイドボンドは、アルカリ金属元素Rの酸化物RO、アルカリ土類金属R’の酸化物R’O、酸化ビスマスのガラス修飾成分と、前記ガラス質の骨格を構成するシリカおよびアルミナのガラス形成成分との構成比(=ガラス修飾成分/ガラス形成成分)が、モル比で、0.2以上且つ0.4を下回る範囲内で構成されている
ことを特徴とする請求項1のビトリファイド砥石。
The vitreous vitrified bond includes an oxide R 2 O of an alkali metal element R, an oxide R′O of an alkaline earth metal R′, a glass modifying component of bismuth oxide, and silica and 1. A composition ratio of alumina to a glass-forming component (=glass-modifying component/glass-forming component) is within a range of 0.2 or more and less than 0.4 in terms of molar ratio. vitrified grinding wheel.
前記アルカリ金属元素Rは、Li、Na、Kのいずれかであり、前記アルカリ土類金属R’は、Ca、Mg、Baのいずれかである
ことを特徴とする請求項2のビトリファイド砥石。
The vitrified grindstone according to claim 2, wherein the alkali metal element R is Li, Na or K, and the alkaline earth metal R' is Ca, Mg or Ba.
前記アルミナ砥粒と前記ガラス質のビトリファイドボンドとの間の境界生成物の厚みは、SEM-EDSによる前記ガラス質のビトリファイドボンド中のK(カリウム)元素の元素マッピング画像中において前記アルミナ砥粒の表面にK(カリウム)元素が層状に形成されるK元素高密度層の厚みである
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1のビトリファイド砥石。
The thickness of the boundary product between the alumina abrasive grain and the vitreous vitrified bond is the thickness of the alumina abrasive grain in the element mapping image of the K (potassium) element in the vitreous vitrified bond by SEM-EDS. 4. The vitrified grindstone according to any one of claims 1 to 3, wherein the vitrified grindstone has a thickness of a K element high-density layer in which the K (potassium) element is formed in layers on the surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02269567A (en) * 1989-04-06 1990-11-02 Showa Denko Kk Manufacture of vitrified grinding wheel

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