专利名称：金属结合剂磨石及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适用于平顶珩磨加工(plateau honing process)的金属结合剂磨石 (J ^ -χ y κ砥石(metai bonded grinding stone))及其制造方法。
背景技术：
近年来，在所有领域中，正在致力解决环境问题。在车辆中，提高燃料效率是一个应致力解决的重大事项。提高燃料效率的对策之一是，减小气缸与活塞之间的摩擦。该摩擦的减小不仅关系到燃料效率的提高而且关系到运动性能的提高。为了实现上述的摩擦减小，有效的是平顶珩磨加工方法。
图10为实施了平顶珩磨加工的气缸截面的放大示意图，在经平顶珩磨加工的气缸100的表面上，形成了多个平顶 (山丘)101和低谷102，低谷102形成在相邻的平顶101、101之间。平顶101的顶面103 的面粗糙度减小使磨耗降低，并用蓄积在低谷102中的油来维持顶面103与活塞之间的润滑。其结果，能够兼备滑动性和润滑性。作为适于以上所述的平顶珩磨加工的磨石，有人提出了金属结合剂磨石(例如， 参见专利文献1。)。在专利文献1的段落编号W049]中记载了，“制造条件为含有硫酸钡(BaSO4)的实施例的磨石的烧结温度为500°C，并且成型压力为15MPa。所有磨石均是对配制的混合粉末同时进行加热加压(热压机)而制作的。”。本发明人在上述烧结条件(500°C、15MPa)下，对金属结合剂磨石材料进行加压烧结。烧结后，虽然在专利文献1中未说明，但通过停止向加热器的通电以进行冷却，由此得到金属结合剂磨石。此时的冷却速度为5. 8°C /分钟。所得到的金属结合剂磨石的截面示意图如下。图11为现有的金属结合剂磨石的截面示意图，在该金属结合剂磨石110中，基本体系是将钴(Co)颗粒111、约5μπι的磨粒112和二硫化钨(WS2)颗粒113分散于作为母材的金属系结合材料Mb中，但发现其中还包含约30 μ m的结块115。该结块115是这样生成的由于以提高机械特性的目的添加的填料的分散不充分，因此作为填料的钴颗粒111和二硫化钨颗粒113聚集在作为母材的金属系结合材料Mb 的粗大结晶中，从而生成结块115。与周围区域相比，这样的结块115较脆弱。图12为图11的说明图，用金属结合剂磨石110进行磨削片刻，结果结块115从表面脱落，形成约30 μ m径的较大的槽(p0CketS)116。因此，保持力降低，随着磨粒的脱落进行磨削量降低，并且随着结块脱落的进行磨耗激增，由此知道现有的金属结合剂磨石110 有寿命短这样的问题。此外，在专利文献1的权利要求1中记载了，“一种超磨粒金属结合剂磨石，其是在含有金属质颗粒和玻璃质颗粒的烧结性金属结合剂中分散含有超磨粒和硫酸钡的软质磨粒，然后通过烧结使其成为一体而形成的。”，在专利文献1的权利要求2中记载了，“烧结性金属结合剂的成分为25体积％ 75体积％的金属质颗粒和25体积％ 75体积％的玻璃质颗粒…”。 另外，对于金属质颗粒，在专利文献1段落编号W046]第2行 第3行记载了，“… 作为金属质颗粒，可以采用铜(Cu)和锡(Sn)的混合粉或合金粉。”铜(Cu)和锡(Sn)的混合粉或合金粉为烧结时熔融的物质。本发明人进行研究的结果发现，该熔融物质的含量对磨石的寿命产生较大影响。即，如专利文献1所示，如果在 25体积％ 75体积％的宽范围内选择熔融物质的含量，则寿命会发生变化。由于磨石的寿命对磨削工序中的生产率和生产计划产生较大影响，因此有必要稳定地延长寿命。此外，在专利文献1段落编号W051]中示出了表。在该表的第10行 第12行中记载了磨石体积比(％ )，示出实施例1 7中的硬质磨粒为6.2体积％、18.8体积％、软质磨粒为12. 2体积％ 34. 7体积％、粘合剂(binder)为59. 1体积％ 81. 6体积％。进而，在该表第3行记录了，硬质磨粒为CBN或SD (金刚石)，在该表第4行记录了，软质磨粒为BaSO4 (硫酸钡)。在专利文献1段落编号W031]中记载了，以CBN和金刚石为代表的超磨粒的优选粒径为Iym 200μπι。此外，在专利文献1段落编号W034]第6行中记载了，硫酸钡的更优选的粒径为5 μ m 10 μ m。在专利文献1段落编号W035]中记载了，混合金属质颗粒和玻璃质颗粒作为结合剂(binding agent)，并且金属质颗粒的粒径为1 μ m 50 μ m。此外，在专利文献1段落编号W037]的末行中记载了，玻璃质颗粒的平均粒径为3μπι 5μπι。此外，在专利文献1段落编号W046]第2行中记载了，金属质颗粒可以采用铜和锡的混合粉或合金粉。并且，在专利文献1中记载了，软质磨粒、金属质颗粒、玻璃质颗粒的混合目的。为了方便，将以上的记载事项汇总于一览表。表权利要求
1.一种金属结合剂磨石，其具备磨粒、钴以及二硫化钨和金属系结合材料，所述二硫化钨、钴和金属系结合材料聚集而成的结块包含在金属结合剂磨石中，所述结块的最大粒径不超过15 μ m。
2.如权利要求1所述的金属结合剂磨石，其中，所述结块的最大粒径不超过10μ m。
3.一种金属结合剂磨石，其具备磨粒、钴、二硫化钨和作为结合材料的铜锡合金，所述铜锡合金的含量为整体的20体积％ 40体积％。
4.一种金属结合剂磨石，其具备磨粒、钴、二硫化钨和金属系结合材料，所述二硫化钨的含量为整体的0. 25体积％ 0. 5体积％。
5.如权利要求4所述的金属结合剂磨石，其中，所述金属系结合材料包含铜锡合金，所述铜锡合金的含量为整体的20体积％ 40体积％。
6.如权利要求5所述的金属结合剂磨石，其中，所述铜锡合金包含磷青铜。
7.一种金属结合剂磨石的制造方法，该制造方法包括对包含磨粒、钴、二硫化钨和铜锡合金的材料进行加压加热以获得烧结品，并且对所述烧结品进行急冷。
8.如权利要求7所述的金属结合剂磨石的制造方法，其中，对烧结品以10°C/分钟以上的降温速度进行急冷。
9.如权利要求8所述的金属结合剂磨石的制造方法，其中，对烧结品以20°C/分钟以下的降温速度进行急冷。
10.如权利要求7 9任一项所述的金属结合剂磨石的制造方法，其中，所述铜锡合金的含量为整体的20体积％ 40体积％。
11.如权利要求7 10任一项所述的金属结合剂磨石的制造方法，其中，所述二硫化钨的含量为整体的0. 25体积％ 0. 5体积％。
全文摘要
一种金属结合剂磨石，其是通过对包含磨粒、钴、二硫化钨和铜锡合金的材料进行加压加热获得烧结品后对所述烧结品进行急冷而制造的。
文档编号B24D3/06GK102470512SQ201080032139
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者北中和彦, 平田俊也, 杉山宏, 氏桥正人, 海野直秀, 难波规之 申请人:本田技研工业株式会社