專利名稱：金屬結合劑磨石及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適用于平頂珩磨加工(plateau honing process)的金屬結合劑磨石 (J ^ -χ y κ砥石(metai bonded grinding stone))及其制造方法。
背景技術：
近年來，在所有領域中，正在致力解決環(huán)境問題。在車輛中，提高燃料效率是一個應致力解決的重大事項。提高燃料效率的對策之一是，減小氣缸與活塞之間的摩擦。該摩擦的減小不僅關系到燃料效率的提高而且關系到運動性能的提高。為了實現(xiàn)上述的摩擦減小，有效的是平頂珩磨加工方法。

圖10為實施了平頂珩磨加工的氣缸截面的放大示意圖，在經(jīng)平頂珩磨加工的氣缸100的表面上，形成了多個平頂 (山丘)101和低谷102，低谷102形成在相鄰的平頂101、101之間。平頂101的頂面103 的面粗糙度減小使磨耗降低，并用蓄積在低谷102中的油來維持頂面103與活塞之間的潤滑。其結果，能夠兼?zhèn)浠瑒有院蜐櫥?。作為適于以上所述的平頂珩磨加工的磨石，有人提出了金屬結合劑磨石(例如， 參見專利文獻1。)。在專利文獻1的段落編號W049]中記載了，“制造條件為含有硫酸鋇(BaSO4)的實施例的磨石的燒結溫度為500°C，并且成型壓力為15MPa。所有磨石均是對配制的混合粉末同時進行加熱加壓(熱壓機)而制作的。”。本發(fā)明人在上述燒結條件(500°C、15MPa)下，對金屬結合劑磨石材料進行加壓燒結。燒結后，雖然在專利文獻1中未說明，但通過停止向加熱器的通電以進行冷卻，由此得到金屬結合劑磨石。此時的冷卻速度為5. 8°C /分鐘。所得到的金屬結合劑磨石的截面示意圖如下。圖11為現(xiàn)有的金屬結合劑磨石的截面示意圖，在該金屬結合劑磨石110中，基本體系是將鈷(Co)顆粒111、約5μπι的磨粒112和二硫化鎢(WS2)顆粒113分散于作為母材的金屬系結合材料Mb中，但發(fā)現(xiàn)其中還包含約30 μ m的結塊115。該結塊115是這樣生成的由于以提高機械特性的目的添加的填料的分散不充分，因此作為填料的鈷顆粒111和二硫化鎢顆粒113聚集在作為母材的金屬系結合材料Mb 的粗大結晶中，從而生成結塊115。與周圍區(qū)域相比，這樣的結塊115較脆弱。圖12為圖11的說明圖，用金屬結合劑磨石110進行磨削片刻，結果結塊115從表面脫落，形成約30 μ m徑的較大的槽(p0CketS)116。因此，保持力降低，隨著磨粒的脫落進行磨削量降低，并且隨著結塊脫落的進行磨耗激增，由此知道現(xiàn)有的金屬結合劑磨石110 有壽命短這樣的問題。此外，在專利文獻1的權利要求1中記載了，“一種超磨粒金屬結合劑磨石，其是在含有金屬質顆粒和玻璃質顆粒的燒結性金屬結合劑中分散含有超磨粒和硫酸鋇的軟質磨粒，然后通過燒結使其成為一體而形成的?！?，在專利文獻1的權利要求2中記載了，“燒結性金屬結合劑的成分為25體積％ 75體積％的金屬質顆粒和25體積％ 75體積％的玻璃質顆?！?。 另外，對于金屬質顆粒，在專利文獻1段落編號W046]第2行 第3行記載了，“… 作為金屬質顆粒，可以采用銅(Cu)和錫(Sn)的混合粉或合金粉?！便~(Cu)和錫(Sn)的混合粉或合金粉為燒結時熔融的物質。本發(fā)明人進行研究的結果發(fā)現(xiàn)，該熔融物質的含量對磨石的壽命產(chǎn)生較大影響。即，如專利文獻1所示，如果在 25體積％ 75體積％的寬范圍內(nèi)選擇熔融物質的含量，則壽命會發(fā)生變化。由于磨石的壽命對磨削工序中的生產(chǎn)率和生產(chǎn)計劃產(chǎn)生較大影響，因此有必要穩(wěn)定地延長壽命。此外，在專利文獻1段落編號W051]中示出了表。在該表的第10行 第12行中記載了磨石體積比(％ )，示出實施例1 7中的硬質磨粒為6.2體積％、18.8體積％、軟質磨粒為12. 2體積％ 34. 7體積％、粘合劑(binder)為59. 1體積％ 81. 6體積％。進而，在該表第3行記錄了，硬質磨粒為CBN或SD (金剛石)，在該表第4行記錄了，軟質磨粒為BaSO4 (硫酸鋇)。在專利文獻1段落編號W031]中記載了，以CBN和金剛石為代表的超磨粒的優(yōu)選粒徑為Iym 200μπι。此外，在專利文獻1段落編號W034]第6行中記載了，硫酸鋇的更優(yōu)選的粒徑為5 μ m 10 μ m。在專利文獻1段落編號W035]中記載了，混合金屬質顆粒和玻璃質顆粒作為結合劑(binding agent)，并且金屬質顆粒的粒徑為1 μ m 50 μ m。此外，在專利文獻1段落編號W037]的末行中記載了，玻璃質顆粒的平均粒徑為3μπι 5μπι。此外，在專利文獻1段落編號W046]第2行中記載了，金屬質顆?？梢圆捎勉~和錫的混合粉或合金粉。并且，在專利文獻1中記載了，軟質磨粒、金屬質顆粒、玻璃質顆粒的混合目的。為了方便，將以上的記載事項匯總于一覽表。表權利要求
1.一種金屬結合劑磨石，其具備磨粒、鈷以及二硫化鎢和金屬系結合材料，所述二硫化鎢、鈷和金屬系結合材料聚集而成的結塊包含在金屬結合劑磨石中，所述結塊的最大粒徑不超過15 μ m。
2.如權利要求1所述的金屬結合劑磨石，其中，所述結塊的最大粒徑不超過10μ m。
3.一種金屬結合劑磨石，其具備磨粒、鈷、二硫化鎢和作為結合材料的銅錫合金，所述銅錫合金的含量為整體的20體積％ 40體積％。
4.一種金屬結合劑磨石，其具備磨粒、鈷、二硫化鎢和金屬系結合材料，所述二硫化鎢的含量為整體的0. 25體積％ 0. 5體積％。
5.如權利要求4所述的金屬結合劑磨石，其中，所述金屬系結合材料包含銅錫合金，所述銅錫合金的含量為整體的20體積％ 40體積％。
6.如權利要求5所述的金屬結合劑磨石，其中，所述銅錫合金包含磷青銅。
7.一種金屬結合劑磨石的制造方法，該制造方法包括對包含磨粒、鈷、二硫化鎢和銅錫合金的材料進行加壓加熱以獲得燒結品，并且對所述燒結品進行急冷。
8.如權利要求7所述的金屬結合劑磨石的制造方法，其中，對燒結品以10°C/分鐘以上的降溫速度進行急冷。
9.如權利要求8所述的金屬結合劑磨石的制造方法，其中，對燒結品以20°C/分鐘以下的降溫速度進行急冷。
10.如權利要求7 9任一項所述的金屬結合劑磨石的制造方法，其中，所述銅錫合金的含量為整體的20體積％ 40體積％。
11.如權利要求7 10任一項所述的金屬結合劑磨石的制造方法，其中，所述二硫化鎢的含量為整體的0. 25體積％ 0. 5體積％。
全文摘要
一種金屬結合劑磨石，其是通過對包含磨粒、鈷、二硫化鎢和銅錫合金的材料進行加壓加熱獲得燒結品后對所述燒結品進行急冷而制造的。
文檔編號B24D3/06GK102470512SQ201080032139
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權日2009年7月21日
發(fā)明者北中和彥, 平田俊也, 杉山宏, 氏橋正人, 海野直秀, 難波規(guī)之 申請人:本田技研工業(yè)株式會社