專利名稱：鋸線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在如半導(dǎo)體用硅、陶瓷、藍寶石等無機性材料或被用作高磁性用材料的釹合金等稀土類金屬這樣的硬質(zhì)且高脆性的各種材料的切割加工中使用的切割效率優(yōu)異并且實現(xiàn)了高壽命化的鋸線及其制造方法。
背景技術(shù)：
利用線鋸(也稱為繩鋸工具)的切割作業(yè)一直以來被用于例如半導(dǎo)體用硅晶片、LED用途中的藍寶石等以及陶瓷、石材之類硬質(zhì)且脆性特性大的難加工材料的切割加工。其機制例如圖6所示，是將在鋼琴絲等金屬制芯線W的表面粘固了硬質(zhì)的金剛石等微細磨粒P的鋸線TW，以規(guī)定寬度的間距間隔架設(shè)在工作輥R間，使其高速移動，由此物理性切割被切割物G，從提高其切割效率、耐久性、切割面的平滑性等觀點出發(fā)，在進行各種鉆研、開發(fā)。
這樣的在表面上粘固了切割用微細磨粒的磨粒固定型鋸線，由于其切割性、作業(yè)性、操作性優(yōu)異，已代替現(xiàn)有的游離磨粒型繩鋸工具正在成為主流。另外，因為該作業(yè)中以上述硅、藍寶石等比較昂貴的被切割物G為對象，而且其形狀也是大型的，所以為了使該鋸線在切割作業(yè)中不發(fā)生斷線并且為使其切割寬度盡可能窄，作為其芯線例如在使用線徑為0. I 0. 5mm左右且高強度的金屬線材。S卩，如果在切割作業(yè)中鋸線斷線，則必須停止機械再次進行復(fù)雜的鋼絲架設(shè)。另夕卜，如果鋸線斷線，則在被切割物G的斷線前后的切割面出現(xiàn)段差等狀態(tài)變化，破壞切割面的平滑性，其修復(fù)研磨要費很大的工夫。并且，當(dāng)這樣的修復(fù)很困難的情況下，將導(dǎo)致被切割物本身被廢棄。因此，要求該鋸線具有切割效率和長壽命化的特性。另外，作為鋸線的新用途例，例如已提出用于切割作為強力磁石用金屬材料的釹合金等稀土類合金、例如R-Fe-B系稀土類燒結(jié)磁石(合金)。作為一例已知具有由以釹(Nd)、鐵(Fe)及硼(B)為主成分的Nd2Fel4B金屬間化合物構(gòu)成的硬主相(富鐵相)和富Nd的有粘性的晶界相的稀土類燒結(jié)合金可作為強力磁石使用(通稱“釹磁石”)。該釹磁石例如是將規(guī)定組成的合金粉末熱擠壓成形為塊狀，通過加壓燒結(jié)而制造的，其硬度在HRc75以上極硬并且具有高脆性特性。所以，釹磁石通常難以進行機械加工，正越來越多地采用利用上述鋸線的切割加工。相關(guān)文獻如下?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻I :特開平7-96454號公報專利文獻2 :特開平10-138114號公報專利文獻3 :特開2007-203393號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述專利文獻I的繩鋸工具由高C的鋼琴絲等硬鋼絲構(gòu)成其芯材，雖然強度特性優(yōu)異，但疲勞壽命差且耐腐蝕性也低，所以難以獲得長壽命化。即，上述鋼琴絲是將通過冷拉絲前的鋼絲韌化處理而出現(xiàn)的珠光體組織加工硬化而被高強度化的，雖然在彈簧等用途中靜態(tài)強度優(yōu)異，但作為像本申請的鋸線那樣一邊長期負荷大的張力一邊在輥間連續(xù)移動并進行苛酷的高速移動的鋸線的芯材，無法說其疲勞壽命充分。另外，鋼琴絲因上述金屬組織，受到外界影響的感受性比較強。所以，也擔(dān)心例如吸附因后續(xù)進行的鍍鎳處理而產(chǎn)生的氫氣所導(dǎo)致的對氫脆性的影響、因切割時供給的液態(tài)冷卻介質(zhì)所導(dǎo)致的對耐腐蝕性的影響。因此，上述鋼琴絲在與粘固磨粒的金屬鍍層間的密合性、鍍層剝離、發(fā)生龜裂方面不能說是充分的。另一方面，以專利文獻2中記載的非晶態(tài) 合金線或?qū)＠墨I3的Co基合金線為芯材時也存在細徑化的加工性、與表面Ni鍍層間的密合性、材料價格的影響，所以尚未充分普及。特別是上述非晶態(tài)合金線的強度特性為韌性比上述鋼琴絲低，所以不適合作為本發(fā)明對象的滿足高強度 高壽命化的鋸線。另外，采用上述鋸線的切割作業(yè)中，鋸線S由于如圖7所示被切割物W配置在2個工作輥R、R間，且其是粗細度為0. 2mm左右的細線，所以發(fā)生撓曲h，無法強固地擠壓在被切割物W上，結(jié)果切割效率容易降低。由此希望上述芯材具有能夠耐受如此苛酷的使用狀態(tài)的高強度特性，同時還具有彈性適度、韌性優(yōu)異的抑制疲勞斷裂的特性。而且，上述特性也有助于例如在切割作業(yè)的早期階段磨掉覆蓋包含粘固磨粒的表面整體的上述Ni鍍層的金屬被覆材料從而使其內(nèi)部的微細磨粒盡早露出，所以從此觀點出發(fā)，也希望得到通過改善芯線特性而能夠省略修整處理等前處理的鋸線。本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有課題，提供雖然是細線但通過高強度化和適度的彈性特性而抑制疲勞斷裂實現(xiàn)長壽命化，同時提高耐腐蝕性的鋸線及其制造方法。本申請的第I發(fā)明是在由細長的金屬細線構(gòu)成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子狀切割磨粒的粒子固定型鋸線，其特征在于，上述芯材是奧氏體系不銹鋼絲，所述奧氏體系不銹鋼絲以質(zhì)量％計包含C :0. 05 0.15Si 2. 0Mn 3. 0Ni :6. 0 9. 5Cr :16. 0 19. 0 和N :0. 005 0. 25 %，且 2C+N 為 0. 15 0. 40 %，并且剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，而且上述芯材的抗拉強度(O )為2500 3500MPa，并且其拉伸試驗中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖的彈性比例域的應(yīng)變量(El)與其斷裂為止的總應(yīng)變量(EO)的彈性比率a (={(E1/E0) X100})為 45% 以上。另外，第2發(fā)明是如第I發(fā)明所述的鋸線，其中，上述芯材還含有下述⑴、(II)及
(III)中的任一種以上的第三元素，(I) :A1、Nb、Ti、Ta、Zr 中的任一種以上分別為 0. 01 0. 30% ；(II) :V :0. 10 0. 5% ;(III) :Mo :0. 2 2. 0%和 Cu :0. 15 0. 8%中的任一種以上。進而，第3發(fā)明是如第I或2的發(fā)明所述的鋸線，其中，上述芯材的下式M值為5 28%,
M = 16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N。進而，第4的發(fā)明是如第I 3的發(fā)明中的任一項所述的鋸線，其中，上述芯材具有30 90%的馬氏體量。另外，作為本發(fā)明的鋸線的制造方法，第8發(fā)明是制造在由金屬細線構(gòu)成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子狀切割磨粒的粒子固定型鋸線的方法，其特征在于，具有下述階段i)準備階段準備奧氏體系不銹鋼絲，所述奧氏體系不銹鋼絲以質(zhì)量％計包含C :0. 05 0. 15Si:≤ 2.0Mn 3. 0Ni :6. 0 10. 0Cr :16. 0 19. 0 和N :0. 005 0. 25%，并且將2C+N調(diào)整至0. 15 0. 40%，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)形成，ii)加工階段將該鋼絲以加工率85%以上進行冷拉絲加工，制成細長的不銹鋼細線，iii)熱處理階段將該不銹鋼細線一邊在溫度300 600°C下施加反向張力，一邊進行低溫退火處理，得到芯材，使所述芯材具有以下特性，即，抗拉強度(O) :2500 3500MPa，并且其拉伸試驗中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖的彈性比例域的應(yīng)變量(El)與其斷裂為止的總應(yīng)變量(EO)的彈性比率a ( = {(E1/E0) X100})為45%以上，iv)粘固階段進一步將該芯材在懸浮有上述磨粒的金屬鍍覆液中進行電沉積(electrolytic deposition)處理,將該磨粒以規(guī)定的分布密度粘固在芯材的表面上。本申請第I發(fā)明的粘固有磨粒的芯材由高C且含有N的奧氏體系不銹鋼絲構(gòu)成，并且作為其特性具備高抗拉強度，還具有適度的彈性比率a，所以雖然是細線但耐受使用狀態(tài)中的高張力負荷，并且提高伴隨苛酷的高速移動的耐疲勞特性。另外，因為芯材由上述組成的奧氏體系不銹鋼絲構(gòu)成，所以不降低與在表面上粘固磨粒的金屬鍍層等被覆材料的密合性，并且即使在其使用時或保管時等的腐蝕環(huán)境下也充分具有耐腐蝕性，獲得長壽命化。另外第2 5的發(fā)明中提高該芯材的特性，能夠提供更穩(wěn)定的鋸線，有助于切割效率的提高。而且根據(jù)第6及7的發(fā)明，能將上述磨粒更強固地粘固在芯材上，防止伴隨使用的磨粒脫落，能夠得到提高了切割性能的鋸線。另一方面，根據(jù)關(guān)于制造方法的第8 11的發(fā)明，可制成更高強度并且解除了加工應(yīng)變的、組織上穩(wěn)定化的芯材，能優(yōu)化以后的鍍覆處理、作為鋸線使用時的操作性、作業(yè)性，有助于作業(yè)效率的提高。


圖I是放大表示本發(fā)明的鋸線的一個形態(tài)的正面圖。圖2是其放大橫剖面圖。圖3是本發(fā)明的芯材的應(yīng)力-應(yīng)變特性的曲線圖的一例。
圖4是表示比較切割性能的實驗結(jié)果的曲線圖的一例。圖5是表示芯材的伴隨低溫退火溫度的拉伸特性變化的線圖。圖6是表示利用鋸線的切割狀態(tài)的概要圖。圖7是說明架設(shè)在工作輥間的 鋸線的彎曲狀態(tài)的狀態(tài)圖。[符號說明]I 鋸線2 芯材3被覆材料4 磨粒El彈性應(yīng)變量EO斷裂總應(yīng)變量
具體實施例方式以下，對本發(fā)明的鋸線的一個優(yōu)選形態(tài)及其制造方法進行說明。圖I是將本發(fā)明的鋸線I的一部分剝離并放大的正面圖，另外圖2表示其橫剖面。在同圖I 2中，鋸線I具有由細長的金屬細線2A構(gòu)成的芯材2、和均勻地附著在該芯材2的表面的磨削用磨粒4，該磨粒4是通過利用形成在芯材2的表面上的鍍金屬的被覆層3的電沉積處理而間接被粘固的。上述芯材2在本發(fā)明中是由具有規(guī)定的化學(xué)組成(后記)的奧氏體系不銹鋼絲構(gòu)成，其特征在于，具有2500 3500MPa的抗拉強度(O)的高強度特性，并且如圖3所示在拉伸試驗中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖中其彈性比例域的應(yīng)變量(El)和斷裂為止的總應(yīng)變量(EO)的比率、即用出1/^0)父100表示的彈性比率a為45%以上。對于上述芯材2的尺寸及形狀，可對應(yīng)被切割物的種類、大小、作業(yè)條件等進行各種設(shè)定，但多采用例如線徑0. I 0. 8_左右的剖面為圓形的單線。通常，線徑增加至必要量以上時，將會擴大昂貴的被切割物的切割寬度，使成品率降低。另外，還有可能破壞芯材的柔軟性，增加斷裂的危險性。另外，細徑的芯材不能耐受切割工序中的負荷張力，因強度不足導(dǎo)致斷線等，從而難以得到有效率的作業(yè)。從這些觀點出發(fā)，芯材2優(yōu)選使用線徑優(yōu)選為0. 2 0. 35mm左右的細線。另外，芯材2例如可以使用使多條細線捻合的股線、剖面形狀非圓形狀的例如將平線實施扭轉(zhuǎn)加工的捻線。芯材2由高C且N添加型的奧氏體系不銹鋼絲構(gòu)成，所述奧氏體系不銹鋼絲作為化學(xué)成分以質(zhì)量％計包含c 0. 05 0. 15、Si ■.( 2. O、Mn ■.( 3. O、Ni :6. 0 9. 5、Cr :16. 0 19. 0及N :0. 005 0. 25%，并且2C+N被調(diào)整至0. 17 0. 40%，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。即，能夠得到上述C及N的侵入型元素所帶來的優(yōu)異的抗拉強度和結(jié)晶的微細化。另外，通過提高上述彈性比率a，能夠得到可耐受使用時的張力、反復(fù)疲勞的韌性，能夠制成高效率的鋸線。此處，說明上述不銹鋼絲中的各化學(xué)成分的含量的設(shè)定理由。[C :0. 05 0. 15% ]C和N都是奧氏體形成元素，使伴隨加工的強度及彈性特性提高。該效果在添加0. 05%以上時變得顯著，但添加超過0. 15%的量在其晶界生成有害的碳化物，導(dǎo)致耐腐蝕性降低。因此，C更優(yōu)選為0.06 0. 13%。[Si :2.0% 以下]Si作為脫氧劑被添加，通過含有其使得強度、彈性限度及抗氧化性提高。但是，如果多量添加，則反而發(fā)生韌性下降的問題。所以，Si為2. 0%以下，更優(yōu)選為0. 3 I. 6 %。[Mn :3.0% 以下]與Si同樣地，Mn也被用作精煉時的脫氧劑，但在奧氏體系不銹鋼中，也有助于奧氏體相(Y)的相穩(wěn)定性。另外，Mn有控制昂貴的Ni的使用并提高N元素的固溶限度的效果，但多量含有會導(dǎo)致芯材的剛性降低及材料價格的上升。所以，優(yōu)選使Mn在3.0%以下，更優(yōu)選為0. 2 I. 8%。[Ni :6. 0 9. 5% ]Ni是奧氏體系不銹鋼的基本元素之一，是實現(xiàn)奧氏體的穩(wěn)定化并提高耐腐蝕性所不可缺少的元素。另外，Ni具有抑制伴隨加工的馬氏體的生成，提高多量的N固溶量使其具有非磁性的效果。從上述觀點出發(fā)，至少在6.0%以上。但是，Ni非常昂貴，多量添加使剛性降低，所以使其在9. 5%以下，優(yōu)選為6. 3 8. 5%。[Cr :16. 0 19. 0% ]Cr也與上述Ni同樣是不銹鋼的基本元素，為了使耐腐蝕性提高必須含有16. 0%以上。另一方面，因為多量的Cr將會形成與上述C、N的化合物，使韌性降低，所以為19.0%以下，優(yōu)選為17. 0 18. 5%。[N :0. 005 0. 25% ]N與C同樣為奧氏體的形成元素，另外也是侵入型，所以通過固溶使強度提高，特別是提高由晶粒微細化產(chǎn)生的屈服應(yīng)力，使剛性率提高。但是，多量添加時會生成氮化合物，降低特性或影響加工性，使得加工成品率及成本提高。因此，使N的量為0. 005 0. 25%，更優(yōu)選為 0. 03 0. 20%。另外，在本發(fā)明中，也可以在上述組成中通過各種的成分調(diào)整或添加第三元素而實現(xiàn)其特性的提高。其中之一是例如作為上述C和N的關(guān)系，使2C+N的量為0. 17 0. 40%,能夠適度平衡剛性和韌性，提高切割性的同時實現(xiàn)長壽命化。即，2C+N的量不足0. 17%時，無法期待充分的強度提高、高彈性化，相反如果超過0. 40%，則生成化合物，使扭轉(zhuǎn) 韌性降低，導(dǎo)致降低作為苛酷的高速移動中使用的鋸線的疲勞，可能引起壽命的下降。從上述觀點考慮，優(yōu)選使2C+N的量為0. 18 0. 32%。作為這種組成的更優(yōu)選形態(tài)，例如推薦如下所述地調(diào)整的不銹鋼。推薦以質(zhì)量％ 計包含C 0. 08 0. 13、Si :0. 50 I. 00、Mn :0. 20 0. 80、Ni
7.5 8. 5、Cr :17. 0 19. 0 及 N :0. I 0. 20、并且將上述 2C+N 調(diào)整至 0. 20 0. 40%，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的奧氏體系不銹鋼絲。另外，本發(fā)明還優(yōu)選由除了上述基本組成外進一步含有下述(I)、(II)、(III)中的任一種以上的第三元素的不銹鋼絲構(gòu)成。(I) [Nb、Al、Ti、Ta、Zr 中的任一種以上分別為 0. 01 0. 30% ]Nb、Al、Ti、Ta、Zr能使鋼絲熱處理后的奧氏體相穩(wěn)定地微細化，提高韌性。通過分別含有0. 01%以上的上述各成分中的任I種或2種以上而發(fā)揮該效果，反之即使含有超過0. 30%,其效果也已飽和，反而導(dǎo)致成本上升。此時，上述添加元素的合計量優(yōu)選為0. 6%以下，特別是Nb及Al進一步提高熱加工性，并且使微細的化合物粒子在其內(nèi)部析出硬化，由此能夠高強度化，其中的任一方或雙方的有用性大。(II)[V :0. 10 0. 5% ]V也是與上述Al、Nb等同樣地形成微細的碳 氮化物，使奧氏體晶粒穩(wěn)定地微細化，提高韌性，優(yōu)選添加0. 1%以上。但是，即使超過0.5%，因其效果也已飽和，所以使其上限為0. 5%。(III)[C Mo 0. 2 2. 0%和 Cu :0. 15 0. 8%中的任一種以上]
Mo提高耐腐蝕性，允許添加0. 2%以上。但是，超過2. 0%時彈性模量減少，所以使上限為2.0%。更優(yōu)選為0.25 0.70 %。另外，Cu通過其添加抑制加工硬化且有助于改善彈性特性，所以使其分量為0. 15 0. 8%。進而，作為上述各基本元素的組成調(diào)整，也優(yōu)選通過將下式M值調(diào)整為5 28%而提高剛性率。M = 16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N該M值是基于調(diào)查在其制造過程中各元素對剛性率的影響的結(jié)果，雖然在上述組成的不銹鋼中至少具有5%以上，但該特性M超過28%時，難說作為上述鋸線的芯材2的剛性率是充分的。從上述觀點出發(fā)，上述M值更優(yōu)選被設(shè)定為10 26%。芯材2由如上所述地調(diào)整后的組成的不銹鋼構(gòu)成，其剩余部分允許含有Fe及若干的P、S、O、H等不可避免的雜質(zhì)，該雜質(zhì)的合計分量例如優(yōu)選設(shè)定在0. 8%以下左右。另外，芯材作為其優(yōu)選特性，具有抗拉強度2500 3500MPa的高強度特性，并且其拉伸試驗中的上述彈性比率a為45%以上。上述抗拉強度例如通過JIS-Z2241 “金屬材料拉伸試驗方法”測定。抗拉強度不足2500MPa的芯材，將因使其作為鋸線高速移動并且因用于提高被切割物的切割效率的張力而發(fā)生斷線的危險性增加，相反超過3500MPa的高強度芯材容易發(fā)生疲勞斷裂。特別是上述抗拉強度更優(yōu)選被設(shè)定為超過2800MPa且不足3300MPa。為了使上述芯材2具有上述高強度特性，例如可通過將調(diào)整成上述化學(xué)成分的不銹鋼絲以加工率85%以上進行冷拉絲加工，制成規(guī)定的精加工線徑后，進一步將其在溫度300 600°C左右、優(yōu)選350 550°C、更優(yōu)選380 500°C的溫度條件下進行低溫退火(淬火處理)來實現(xiàn)。該低溫退火處理通過消除上述拉絲加工中產(chǎn)生的加工應(yīng)變而抑制內(nèi)部應(yīng)力，同時提高抗拉強度、耐力、扭轉(zhuǎn)特性，還抑制紐結(jié)的發(fā)生。另外，該淬火處理具有提高馬氏體量的效果，促進磨粒的磁化效果。S卩，根據(jù)申請人驗證的試驗結(jié)果，如果將上述化學(xué)成分的不銹鋼細線在上述條件下進行低溫退火處理，則與僅進行拉絲加工的情況相比，呈抗拉強度及耐力等強度特性約提高10%左右，扭轉(zhuǎn)特性提高2倍以上，另外馬氏體量也提高數(shù)％左右。另外，如果進行低溫退火處理，則即使在紐結(jié)試驗中也不發(fā)生折損，得到有用的作用 效果。此處，上述扭轉(zhuǎn)特性是如下求出的例如在JIS-G4314中規(guī)定的不銹鋼絲的扭轉(zhuǎn)試驗方法中所要求的，使其標距為該測定用芯材的線徑X200倍，并且在不發(fā)生松弛的程度的張力、例如施加0.2%耐力以下的荷重的狀態(tài)下，將其一端扭轉(zhuǎn)時，求出發(fā)生扭轉(zhuǎn)斷裂為止的次數(shù)。更優(yōu)選芯材2具有50 80次左右的扭轉(zhuǎn)特性。另一方面，上述馬氏體量，因其生成而能實現(xiàn)芯材2的特性強化，高強度和高彈性特性，根據(jù)上述加工條件設(shè)定為例如30 90%、優(yōu)選50 80%。另外，具有這種馬氏體量的芯材2，例如在通過電沉積處理在其表面粘固被覆了后述金屬的磨粒時，使芯材2勵磁、具有使更多磨粒磁化的效果。需要說明的是，馬氏體量的測定可以利用例如由通過X射線衍射得到的峰強度求出的方法、利用由直流磁化測定裝置得到的飽和磁束密度的方法之夕卜，也可以利用鐵素體測量儀，可以采 用各種方法進行測定。上述特性，使其具有例如表示芯材2的拉伸試驗中的應(yīng)力和應(yīng)變量的關(guān)系(應(yīng)力-應(yīng)變曲線)的圖3所示的，其彈性比例域的應(yīng)變量(El)為其總應(yīng)變量(EO)的45%以上的彈性比率a。此處，上述應(yīng)變量(El)是從直線狀的彈性域的比例直線(基準線y)開始分離的點。另一方面，總應(yīng)變量(EO)是芯材拉伸斷裂時的總應(yīng)變量。進而，彈性比率a (% )由計算式(E1/E0) X 100獲得。通常，已知奧氏體系不銹鋼絲通過其拉絲加工而被加工硬化，其強度顯著提高，但斷裂伸長率相反地降低。該特性例如在圖3的虛線(比較例a)中所示，如果過了應(yīng)力和應(yīng)變成比例變化的彈性域的E1’點，則應(yīng)力的增加率略減少，最終達到斷裂點EO’，但在EO’中所占的到E1’為止的比率比較小，不能得到超過45%的鋼絲。如此地，當(dāng)通過冷拉絲加工高強度化的奧氏體系不銹鋼絲的上述彈性比率a不足45%時，其總應(yīng)變量中所占的彈性區(qū)域少，所以不適合伴隨高速移動或反轉(zhuǎn)移動的鋸線的芯材2，容易成為引起斷裂或塑性變形等壽命降低的原因。因此，本實施方式的芯材2能夠通過上述化學(xué)成分的調(diào)整以及將其進一步在上述條件下進行低溫退火處理而進一步提高其，通過彈性區(qū)域a的擴大，提供具有耐受上述苛酷的使用的特性的鋸線。但是，為了將其彈性比率a完全提高至100%，伴隨高度的調(diào)整技術(shù)。所以，彈性比率a優(yōu)選設(shè)定為50 85 %，更優(yōu)選設(shè)定為55 70 %。另外，由具有如上所述地增大了的抗拉強度和彈性比率a的芯材2構(gòu)成的鋸線1，在伴隨使用時的瞬間負荷負載的情況下，也能夠在更大的區(qū)域內(nèi)彈性回復(fù)，能夠擴大其適用范圍。上述特性雖然可通過以調(diào)整為上述化學(xué)成分的奧氏體系不銹鋼絲為原材料，將其在上述條件下進行冷拉絲加工和低溫退火處理而實現(xiàn)，但更優(yōu)選拉絲加工的加工率為93 97%。另外，在低溫退火處理中，優(yōu)選采用例如在Ar氣體等無氧化氣氛中、0. I 30秒左右、優(yōu)選V"(加熱溫度(°C ) X加熱時間(秒))的值為40 80的范圍、能夠短時間處理的分股(Strand)式的加熱處理。另外，此時，還優(yōu)選例如通過在施加了芯材的0. 2%耐力以下的反向張力(反張力)的狀態(tài)下進行加熱處理，消除在拉絲加工時產(chǎn)生的線卷曲、力口工應(yīng)變，制成具備例如提高至50/500_以下左右的直線性的芯材。根據(jù)該鋸線，使在線鋸裝置上的復(fù)雜的架設(shè)作業(yè)容易進行，此外還能夠獲得提高被切割面的平滑性等效果。本發(fā)明的鋸線I在上述芯材2上以規(guī)定的分布密度粘固磨削用磨粒4而構(gòu)成。作為該磨粒4使用例如具有10 50 ii m左右的微細的平均粒徑的粒子狀金剛石、藍寶石、紅寶石、碳化硅、cBN(氮化硼)等硬質(zhì)無機材料制微細粒子。因為這種磨粒4通常構(gòu)成剖面為非圓形的無定形角狀至柱狀，所以其平均粒徑例如為將使規(guī)定網(wǎng)眼階段性變化的多層篩網(wǎng)機中被分級的上下網(wǎng)體的網(wǎng)眼平均化的值，此外例如為由利用Microtrack制(US HRA-2)激光衍射散射光的測定法得到的值，還可以通過下述方法求出使任意選擇的多個粒子分別透過，用將各粒子的最大徑和最小徑的平均值進一步除以其測定點數(shù)得到的母集團的平均值表示。另外，因為上述金剛石粒子非常硬質(zhì)且其形狀也為具有銳利的凸部的無定形形狀，所以例如作為硅晶片、LED用藍寶石等的切割用，被用于廣泛的被切割材料。另一方面，因為上述cBN磨粒的熱穩(wěn)定性特別優(yōu)異，所以優(yōu)選用于例如切割釹等稀土類合金之類硬質(zhì)且高脆性的金屬材料的鋸線。對于上述磨粒4的分布量、分布狀態(tài)沒有特別限定，對應(yīng)于切割材料的種類、切割作業(yè)條件進行任意設(shè)定。作為磨粒4的粘固方法，優(yōu)選例如在上述芯材2的表面上介由被覆粘結(jié)材料3進行的間接粘固法。粘結(jié)材料3推薦例如樹脂系的粘接劑，此外例如推薦利用鍍鎳、鍍鋅、鍍銅等金屬被覆的電沉積鍍覆處理。特別是利用上述鍍金屬的處理，能可靠且強固地粘固上述磨粒4，同時能夠得到與芯材2的強固的密合。另外，利用金屬被覆材料時，將其成膜厚度均勻地調(diào)整為例如5 30iim，例如優(yōu)·選采用分股式的連續(xù)電沉積鍍覆方法。此時，通過I次鍍覆處理使其為規(guī)定厚度沒有效率，另外鍍覆狀態(tài)的不均也變大，難以得到均勻且良好的鍍覆狀態(tài)，所以通常優(yōu)選分幾次進行
的層疊鍍覆法。圖I的形態(tài)為通過這種層疊鍍覆法得到的形態(tài)，可以在兼帶上述芯材2的拉絲加工時的潤滑的基底鍍層3a上進一步實施多個第二金屬鍍層3b...。此時，通過在各鍍覆液中懸浮各種規(guī)定濃度的上述磨粒4進行電沉積來實施，以便使上述磨粒4與該第二金屬鍍層3b制膜同時粘固。通過這樣的層疊鍍覆法，較薄地形成各鍍層3a、3b獲得良好的鍍覆狀態(tài)，另外，基底鍍層3a能夠通過之后的拉絲加工時的模具所導(dǎo)致的強壓作用、伴隨加工熱的擴散現(xiàn)象而實現(xiàn)與芯材2的一體化，防止剝離等問題。另外，優(yōu)選選擇能夠?qū)⒃摶族儗?a和上述第二金屬鍍層3b各自強化結(jié)合的相性良好的金屬(例如同種金屬)，雖為厚鍍層卻能成為難以發(fā)生層剝離、裂紋、氣孔等的良好的鍍覆狀態(tài)。作為更優(yōu)選的層疊鍍覆結(jié)構(gòu)，例如可如下形成以厚度5 iim以下左右的銅鍍層為基底鍍層3a，其上由混有上述磨粒4的鎳鍍層形成第二鍍層3bl、3b2...，進而將包含上述磨粒4的整面用同種鎳鍍層包被的第三鍍層(無圖示)。另外，特別是上述基底鍍層3a的銅鍍層與作為芯材2的上述不銹鋼絲的親和性優(yōu)異，另外也柔軟，所以能夠防止鍍層剝離，從此點考慮是優(yōu)選的。磨粒4將大體均勻地分布并粘固在通過上述冷拉絲及低溫退火處理被細徑化，提高了特性的上述芯材2的整面。磨粒4的分布密度例如被設(shè)定為每Im鋸線長度中為5000 100000個左右。另外，必要時，作為上述磨粒4使用預(yù)先將其表面用微薄厚度的Ni膜或TiC膜包被的被覆磨粒，此外還優(yōu)選例如特開平09-254008號公報所示，通過沿芯材2的長度方向使密度部分變化，或以螺旋狀分布，從而提高例如切割作業(yè)時的切割用冷卻介質(zhì)液的排出性能。以上說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的一例，但本發(fā)明并不限定于此，可以在各權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)進行各種變更。
實施例[試驗例I][芯材的特性]作為本發(fā)明的實施例，準備表I中記載的線徑0. 8mm的11種不銹鋼軟質(zhì)線(實施例材料A至K)，在該軟質(zhì)線上分別被覆厚度2 u m的基底Cu鍍層，進行以該基底鍍層為潤滑劑的冷拉絲加工，得到線徑0. 18mm的硬質(zhì)細線。該拉絲加工采用利用金剛石模具的連續(xù)濕式拉絲機，其加工率相當(dāng)于95%，表面狀態(tài)是表面粗糙度(Ra)為0.05 0. IOiim左右，非 常光亮平滑。另外，各試樣均未觀察到基底鍍層的剝離等，良好。表I
權(quán)利要求
1.一種鋸線，其特征在于，是在由細長的金屬細線構(gòu)成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子狀切割磨粒的粒子固定型鋸線，其中， 所述芯材是奧氏體系不銹鋼絲，所述奧氏體系不銹鋼絲以質(zhì)量％計包含C :0. 05 0. 15Si 2. 0Mn :彡 3. 0Ni :6. 0 9. 5Cr 16. 0 19. 0 和 N :0. 005 0. 25%，且2C+N為0. 15 0. 40%，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，而且所述芯材的抗拉強度O為2500 3500MPa，并且其拉伸試驗中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 圖的彈性比例域的應(yīng)變量El與其斷裂為止的總應(yīng)變量EO的彈性比率a為45%以上，所述a = {(E1/E0) X100}。
2.如權(quán)利要求I所述的鋸線，其中，所述芯材還含有下述(I)、(II)和(III)中的任一種以上的第三元素， (I):Al、Nb、Ti、Ta、Zr中的任一種以上分別為0.01 0. 30%,(II)V 0. 10 0. 5%, (III)Mo 0. 2 2. 0%和 Cu :0. 15 0. 8%中的任一種以上。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鋸線，其中，所述芯材的下式M值為5 28%，M = 16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N。
4.如權(quán)利要求I 3中的任一項所述的鋸線，其中，所述芯材具有30 90%的馬氏體量。
5.如權(quán)利要求I 4中的任一項所述的鋸線，其中，所述彈性比率a為55 80%。
6.如權(quán)利要求I 5中的任一項所述的鋸線，其中，所述被覆材料通過鍍覆Cu和Ni中的任一金屬的電沉積處理而形成。
7.如權(quán)利要求6所述的鋸線，其中，所述切割磨粒是預(yù)先將其表面用Ni、SiC和TiC中的任一薄膜材料包被的金剛石粒子或CBN粒子。
8.一種鋸線的制造方法，其特征在于，是制造在由金屬細線構(gòu)成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子狀切割磨粒的粒子固定型鋸線的方法，具有下述階段 i)準備階段準備奧氏體系不銹鋼絲，所述奧氏體系不銹鋼絲以質(zhì)量％計包含C :0. 05 0. 15 Si 2. 0 Mn :彡 3. 0 Ni :6. 0 10. 0 Cr 16. 0 19. 0 和 N :0. 005 0. 25%，且將2C+N調(diào)整為0. 15 0. 40%，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)形成， ii)加工階段將該鋼絲以85%以上的加工率進行冷拉絲加工，制成細長的不銹鋼細線， iii)熱處理階段將該不銹鋼細線一邊在溫度300 600°C下施加反向張力，一邊進行低溫退火處理，得到芯材，使所述芯材具有以下特性，即，抗拉強度O :2500 3500MPa，并且其拉伸試驗中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖的彈性比例域的應(yīng)變量El與其斷裂為止的總應(yīng)變量EO的彈性比率a為45%以上，所述a = {(E1/E0) X 100}， iv)粘固階段進一步將該芯材在懸浮有所述磨粒的金屬鍍覆液中進行電沉積處理，將該磨粒以規(guī)定的分布密度粘固在芯材的表面上。
9.如權(quán)利要求8所述的鋸線的制造方法，其特征在于，所述芯材還含有下述(I)、(II)和(III)中的任一種以上的第三元素， (I):Al、Nb、Ti、Ta、Zr中的任一種以上分別為0.01 0. 30%,(II)V 0. 10 0. 5%, (III)Mo 0. 2 2. 0%和 Cu :0. 15 0. 8%中的任一種以上。
10.如權(quán)利要求8或9所述的鋸線的制造方法，其中，所述芯材預(yù)先在其表面上具有與所述金屬鍍層不同種類的金屬的基底鍍層。
11.如權(quán)利要求8 10中的任一項所述的鋸線的制造方法，其中，所述熱處理階段的所述低溫退火處理的V"(加熱溫度X加熱時間)的值為40 80的范圍，其中加熱溫度的單位為。C，加熱時間的單位為秒。
全文摘要
本發(fā)明提供雖然是細線但能夠高強度化和提高剛性，并且通過抑制疲勞斷裂以及提高耐腐蝕性而實現(xiàn)長壽命化的鋸線及其制造方法。是在由金屬細線形成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子狀的切割磨粒的粒子固定型鋸線，上述芯材由以質(zhì)量％計包含C0.05～0.15、Si≤2.0、Mn≤3.0、Ni6.0～9.5、Cr16.0～19.0和N0.005～0.25％且將2C+N調(diào)整為0.17～0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)形成的奧氏體系不銹鋼絲構(gòu)成，抗拉強度(σ)2500～3500MPa，拉伸試驗中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖的彈性比例域應(yīng)變量(E1)與其斷裂為止的總應(yīng)變量(E0)的比率α為45％以上。
文檔編號B23D61/18GK102756176SQ201110113908
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者西田秀雄, 谷本好則 申請人:日本精線株式會社