專利名稱：固定磨粒的金屬絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固定磨粒的金屬絲，特別是涉及硅、石英、陶瓷等硬質(zhì)材料的切斷、切片、內(nèi)表面研磨、劃線和錠子的切割中使用的，將磨粒固定于金屬絲上的固定磨粒的金屬絲。
背景技術(shù)：
作為一個(gè)例子，使用固定磨粒的金屬絲的金屬絲鋸，是使被賦予張力的金屬絲列行走，一邊對(duì)該金屬絲列吹包含磨粒的漿液狀的研磨材料使其附上，一邊將被切削物體(例，硅結(jié)晶塊(ミリコンインゴツト))按壓于金屬絲列，利用游離磨粒的研磨作用將被切削物體切斷為晶片狀的裝置。由于能夠同時(shí)得到多片晶片，所以也稱為多片切斷法。圖14表示使用于單晶硅的加工的金屬絲鋸裝置的概略的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
下面對(duì)圖14進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。放線線軸41提供的金屬絲42經(jīng)過(guò)多個(gè)引導(dǎo)金屬絲用的導(dǎo)向輥43，在具有多個(gè)槽的多個(gè)帶槽輥44上形成保持規(guī)定的間距的金屬絲列，一邊利用進(jìn)給單元45將被切削物體46按壓在該金屬絲列上一邊從噴嘴47向金屬絲列吹送漿液狀的游離磨粒使其附上以將被切削物體46切割為晶片狀，其后金屬絲列經(jīng)多個(gè)導(dǎo)向輥48卷繞在收線線軸49上。金屬絲42利用附設(shè)于帶槽輥44上的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)50的驅(qū)動(dòng)力行走，但是這時(shí)儲(chǔ)線輥(dancer)51、52的移動(dòng)信息被反饋給放線線軸41和收線線軸49的旋轉(zhuǎn)，以保持一定的張力。通常金屬絲42由于其材料的有效利用和斷面粗糙度改善等品質(zhì)方面的要求，一邊進(jìn)行一定的雙向行走或單向行走一邊前進(jìn)，最終由收線線軸49卷起來(lái)。
作為上述漿液狀的游離磨粒，通常往往使用將碳化硅磨粒分散于油劑中的東西。油劑采用礦物油系的油劑，但是，由于清洗時(shí)需要有機(jī)溶劑等而存在環(huán)保上的問(wèn)題，因此逐漸在向以乙二醇為基體的水溶性溶劑轉(zhuǎn)換。使用這樣的游離磨粒的金屬絲鋸的特征在于(1)由于是能夠?qū)⒄麄€(gè)被切削物體一舉切斷的方式，即使是切斷速度不快也能夠大量處理，(2)由于工具是金屬絲，比較容易切斷大口徑被切削物體，(3)由于是利用游離磨粒的研磨作用進(jìn)行切斷，而且工具是細(xì)金屬絲，因此能夠進(jìn)行薄晶片的切割，但是也存在這樣的缺點(diǎn)，即由于使用漿液狀的游離磨粒，該磨粒在工作臺(tái)上飛散、干燥后對(duì)工作環(huán)境有污染，而且需要進(jìn)行廢液處理、對(duì)切斷的晶片的洗滌等。
因此，作為消除上述缺點(diǎn)的手段，提出了這樣的金屬絲，即使金剛石磨粒等借助于熱固化樹脂粘接劑或光固化樹脂粘接劑附著在金屬絲上，通過(guò)使該樹脂熱固化或光固化使固定磨粒附著于其上的金屬絲。但是，用樹脂使磨粒附著于其上的方法其固著力不夠大，因此在金屬絲的激烈的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中將被切削物體切割為晶片形狀的過(guò)程中，伴隨切割的摩擦動(dòng)作可能使磨粒脫落。
因此，為了解決上述游離磨粒金屬絲鋸和用樹脂使磨粒附著于金屬絲上的金屬絲鋸的存在問(wèn)題，專利文獻(xiàn)1～3提出了用電解方法使磨粒固定于金屬絲上的電沉積固定磨粒的金屬絲鋸。
在專利文獻(xiàn)1中，如圖15所示，公開(kāi)了具有在金屬絲或帶材61上電沉積粗金剛石磨粒62的第1電沉積層63和在第1電沉積層63上電沉積比上述磨粒細(xì)相當(dāng)小的金剛石磨粒64的第2電沉積層65的金剛石電沉積金屬絲或帶。
在專利文獻(xiàn)2上，如圖16所示，公開(kāi)了施加在金屬絲71的表面使磨粒72附著的電鍍層73，及在電解電鍍層73的外側(cè)強(qiáng)化磨粒72的附著狀態(tài)的無(wú)電解鍍層74的覆蓋磨粒的金屬絲。
專利文獻(xiàn)3中，如圖17所示公開(kāi)了在金屬絲81的表面覆蓋軟質(zhì)的鍍層82，及在軟質(zhì)鍍層82上覆蓋硬質(zhì)鍍層83，并利用兩個(gè)鍍層固定超磨粒84的金屬絲鋸，其特征在于超磨粒84的內(nèi)端85處于軟質(zhì)鍍層82內(nèi)，超磨粒84的外端86露出于硬質(zhì)鍍層83外，處于相同的圓筒面上的金屬絲鋸。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)昭63-22275號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)平9-1455號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)平9-150314號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明解決的課題圖15～圖17所示的磨粒電沉積金屬絲上的磨粒對(duì)鍍層的固著力比用樹脂使磨粒附著于金屬絲上時(shí)的附著力優(yōu)異，但是在金屬絲鋸中由于金屬絲的激烈往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在將被切削物體切成晶片的過(guò)程中，伴隨切割而發(fā)生的摩擦力極大，因此如圖15～圖17所示，磨粒的頭部從鍍層露出的金屬絲的磨粒固著力沒(méi)有達(dá)到足以承受實(shí)際使用的程度，在比較短的時(shí)間內(nèi)磨粒就會(huì)脫落，對(duì)此，本發(fā)明人進(jìn)行了確認(rèn)。
因此本發(fā)明人制造出用以鍍層相同的金屬成分(鎳)覆蓋磨粒(金剛石)形成的覆鎳金剛石磨粒用電解法固定于金屬絲上的磨粒電沉積金屬絲。其結(jié)果是，得到如圖18所示的外形的磨粒電沉積金屬絲。在圖18中，在突起部分91的內(nèi)側(cè)存在金剛石磨粒。但是該磨粒電沉積金屬絲如下述圖6(b)和(c)所示，從大致平坦部分到曲面狀的突起部91的部分向內(nèi)側(cè)凹陷形成凹處，因此在該凹處有應(yīng)力集中，在這種情況下，也使得磨粒對(duì)鍍層的固著力達(dá)不到能夠?qū)嶋H使用的水平，在比較短的時(shí)間內(nèi)磨粒就會(huì)脫落，本發(fā)明人對(duì)此進(jìn)行了確認(rèn)。
解決課題的手段本發(fā)明是鑒于已有的技術(shù)中存在的問(wèn)題而作出的，其目的在于提供在金屬絲上固定磨粒的，其固著力優(yōu)異的固定磨粒的金屬絲。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲，其特征在于，在該金屬絲的表面上覆蓋內(nèi)藏許多磨粒的金屬鍍層，金屬鍍層的表面其內(nèi)藏磨粒的曲面狀的突起部具有從大致平坦部突起的形狀，將曲面狀的突起部的相對(duì)于大致平坦部表面的高度記為H時(shí)，從H/3的高度到大致平坦部表面，曲面狀突起部的水平方向上的斷面面積增加。
又，本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲，其特征在于，在金屬絲的表面上覆蓋內(nèi)藏許多磨粒的金屬鍍層，金屬鍍層的表面其內(nèi)藏磨粒的曲面狀的突起部具有從大致平坦部突起的形狀，在從大致平坦部到曲面狀突起部的部分沒(méi)有向內(nèi)側(cè)凹陷的凹處，而且從大致平坦部到曲面狀突起部的部分的連接線是連續(xù)變化的。
又，其特征在于，磨粒頂點(diǎn)上部的電鍍被覆膜的厚度比理論值薄。
作為磨粒，最好是采用覆蓋與預(yù)先構(gòu)成金屬鍍層的金屬的一部分或全部金屬相同的金屬的磨粒。
發(fā)明效果權(quán)利要求1所述的固定磨粒的金屬絲，其特征在于，在金屬絲的表面上覆蓋的金屬鍍層內(nèi)藏許多磨粒，金屬鍍層的表面其內(nèi)藏磨粒的曲面狀的突起部具有從大致平坦部突起的形狀，將曲面狀的突起部的相對(duì)于大致平坦部表面的高度記為H時(shí)，從H/3的高度到大致平坦部表面，曲面狀突起部的水平方向上的斷面面積增加，因此，從大致平坦部到曲面狀突起部的部分不容易發(fā)生應(yīng)力集中，在切斷被切削物體的過(guò)程中伴隨切斷發(fā)生的巨大摩擦力即使是被施加于金屬絲上，磨粒也不容易脫落。這樣的突起部的數(shù)量多些為好，至少也在突起部總數(shù)的80％以上。
權(quán)利要求2所述的固定磨粒的金屬絲，其特征在于，在金屬絲的表面上覆蓋的金屬鍍層內(nèi)藏許多磨粒，金屬鍍層的表面其內(nèi)藏磨粒的曲面狀的突起部具有從大致平坦部突起的形狀，在從大致平坦部到曲面狀突起部的部分沒(méi)有向內(nèi)側(cè)凹陷的凹處，而且從大致平坦部到曲面狀突起部的部分的連接線是連續(xù)變化的，因此，從大致平坦部到曲面狀突起部的部分不容易發(fā)生應(yīng)力集中，在切斷被切削物體的過(guò)程中伴隨切斷發(fā)生的巨大摩擦力即使是被施加于金屬絲上，磨粒也不容易脫落。這樣的突起部的數(shù)量多些為好，至少也在突起部總數(shù)的80％以上。
又，權(quán)利要求3所述的固定磨粒的金屬絲，其特征在于，磨粒頂點(diǎn)上部的電鍍被覆膜的厚度比理論值薄，因此對(duì)將磨粒固定于電鍍被覆膜更有效起作用的裙邊部分的厚度變厚，所以電鍍被覆膜對(duì)磨粒的固著力變大。


圖1是說(shuō)明調(diào)整劑對(duì)電鍍被覆膜表面的平滑化作用的說(shuō)明圖。
圖2是說(shuō)明一般的電鍍中電鍍被覆膜的成長(zhǎng)的情況的說(shuō)明圖。
圖3是在電鍍液中含有調(diào)整劑的情況下的電鍍被覆膜的生長(zhǎng)情況的說(shuō)明圖，表示在磨粒上預(yù)先覆蓋與電鍍金屬相同的金屬的情況。
圖4是在電鍍液中含有調(diào)整劑的情況下的電鍍被覆膜的生長(zhǎng)情況的說(shuō)明圖，表示在磨粒上沒(méi)有預(yù)先覆蓋與電鍍金屬相同的金屬的情況。
圖5是表示本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲的制造上適用的電鍍裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖6(a)是本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲的表面的一部分的放大照片(2200倍)，圖6(b)是另一固定磨粒的金屬絲的表面的一部分的放大示意圖，圖6(c)是另一固定磨粒的金屬絲的表面的一部分的放大示意圖。
圖7(a)是表示本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲的長(zhǎng)度方向的一部分表面的示意圖，圖7(b)是圖7(a)的X-X的向視剖面圖。
圖8是本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲進(jìn)行切片之前的表面的放大照片(200倍)。
圖9是本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲進(jìn)行切片之后的表面的放大照片(250倍)。
圖10是本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲的刮線試驗(yàn)方法的說(shuō)明圖。
圖11是已有的固定磨粒的金屬絲的刮線試驗(yàn)方法的說(shuō)明圖。
圖12是本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲的刮線試驗(yàn)后表面的放大照片(370倍)。
圖13是已有的固定磨粒的金屬絲的刮線試驗(yàn)后表面的放大照片(350倍)。
圖14是一般的金屬絲鋸裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖15是表示已有的電沉積磨粒的金屬絲的剖面的圖。
圖16是表示已有的另一電沉積磨粒的金屬絲的剖面的圖。
圖17是表示已有的又一電沉積磨粒的金屬絲的剖面的圖。
圖18是已有的電沉積磨粒的金屬絲的表面的放大照片(2700倍)。
符號(hào)說(shuō)明1陽(yáng)極2目標(biāo)金屬3大電流部4添加劑5小電流部6電鍍被覆膜7平滑水平10陽(yáng)極11磨粒12大電流部13電鍍被覆膜14小電流部15頂點(diǎn)部16裙邊部分17磨粒21送出器22鋼絲23堿脫脂槽24酸洗槽25水洗槽26預(yù)處理槽27鍍槽28水洗槽29卷繞機(jī)30曲面狀突起部
31大致平坦部32曲面狀突起部34a凹處34b凹處35金屬絲36磨粒37鍍鎳層38曲面狀突起部39大致平坦部41放線線軸42金屬絲43導(dǎo)向輥44帶槽輥45進(jìn)給單元46被切削物體47噴嘴48導(dǎo)向輥49收線線軸50驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)51儲(chǔ)線輥52儲(chǔ)線輥?zhàn)罴褜?shí)施方式使用于本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲，只要是能夠電鍍，強(qiáng)度和彈性模量能夠承受導(dǎo)向輥與帶槽輥之間的張力即可，沒(méi)有特別限制，作為這樣的金屬絲，有例如長(zhǎng)小提琴線等鋼絲、鎢絲、鉬絲等金屬線。
本發(fā)明中使用的金屬絲的直徑可以根據(jù)被切削物體的形狀和特性適當(dāng)選擇，通常往往采用0.01～0.5mm左右的線材，但即使是0.1mm以下的細(xì)線或是超過(guò)0.1mm的厚線，本發(fā)明的效果也是相同的。
最好是在電鍍之前預(yù)先脫脂，清洗干凈。脫脂的方法沒(méi)有特別限定，可以通過(guò)例如酸浸漬、溶劑脫脂、乳化劑脫脂、堿脫脂等方法進(jìn)行，而且也可以根據(jù)需要利用電解脫脂方法進(jìn)行加工。
堿脫脂的金屬絲最好是使其通過(guò)酸洗槽以此將堿中和，其酸的種類沒(méi)有特別限制，使用例如硫酸、鹽酸或硝酸是理想的。
通過(guò)酸洗槽的金屬絲最好是使其通過(guò)水洗槽進(jìn)行水洗。
電鍍之前最好是對(duì)金屬絲實(shí)施預(yù)處理。預(yù)處理是提高鍍層的緊密附著性能的處理，作為預(yù)處理可以進(jìn)行例如觸擊電鍍(ストライメツキ)，但是并沒(méi)有特別限定。
在預(yù)處理之后對(duì)金屬絲表面進(jìn)行電鍍的方法沒(méi)有特別限定，但是可以例如在金屬絲上連接陰極，在電鍍液中連接陽(yáng)極進(jìn)行電鍍，這樣可以在金屬絲表面形成電鍍層。本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲的制造中，可以使用例如含鎳有機(jī)酸或含鎳無(wú)機(jī)酸和含磨粒的電鍍液。含鎳有機(jī)酸可以使用氨基磺酸鎳系電鍍液，但是沒(méi)有特別限定。
作為磨粒最好是使用覆蓋與預(yù)先構(gòu)成電鍍層的金屬的一部分或全部相同的金屬的磨粒。因?yàn)槟チＥc鍍層能夠緊密結(jié)合，可以希望得到高的磨粒固著力的效果。作為磨粒，沒(méi)有特別限定，可以使用直徑100μm以下的金剛石磨粒。
還有，電鍍液以含有調(diào)整劑的為理想。如下所述，可以希望得到如下所述的效果，即使磨粒在電鍍層上的固著力增加，同時(shí)在切削工作開(kāi)始后能夠迅速地發(fā)揮磨粒的規(guī)定的切削能力，而且在切削時(shí)生成的切削屑不容易滯留在金屬絲表面。
利用調(diào)整劑使電鍍被覆膜平滑化。
調(diào)整劑是為了促進(jìn)電鍍被覆膜的平滑化，賦予其光澤而添加的，可以利用如下所述的機(jī)制謀求電鍍被覆膜表面的平滑化。
作為電鍍方法的概略圖的圖1所示，在電鍍液中含有調(diào)整劑的情況下，在1表示陽(yáng)極，2表示實(shí)施電鍍的目標(biāo)金屬(陰極)的情況下，調(diào)整劑那樣的添加劑4優(yōu)先被吸附于距離陽(yáng)極1比較近的地方的目標(biāo)金屬2的表面的大電流部3。其結(jié)果是，吸附添加劑4的目標(biāo)金屬2的表面，由于該添加劑4形成電阻，目標(biāo)金屬2的表面的大電流部3的電位與從表面向內(nèi)側(cè)凹陷的地方距離陽(yáng)極1遠(yuǎn)的地方的小電流部5的電位逆轉(zhuǎn)，小電流部5的電鍍被覆膜6的生長(zhǎng)速度比大電流部3快，最終在電鍍被覆膜6形成平滑水平7之前，電鍍被覆膜6按照該機(jī)制形成。
利用調(diào)整劑提高電鍍被覆膜上磨粒的固著力、磨粒的切削力的早期發(fā)揮、切削屑滯留的防止由于電鍍液中含有調(diào)整器，可以巧妙利用該調(diào)整劑的作用，可以利用以下說(shuō)明的機(jī)制形成對(duì)電鍍被覆膜具有優(yōu)異的固著力，不容易脫落的磨粒。
在通常的電鍍中，如圖2所示，用電解法將預(yù)先覆蓋與電鍍金屬相同的金屬的磨粒11加以固定于目標(biāo)金屬2的情況下，在距離陽(yáng)極10比較近的地方的目標(biāo)金屬2的表面的大電流部12的電鍍被覆膜13的生長(zhǎng)速度比離陽(yáng)極10比較遠(yuǎn)的地方的小電流部14的電鍍被覆膜的生長(zhǎng)速度快。但是由于電鍍時(shí)的電鍍液中含有調(diào)整劑，如根據(jù)圖1所作的說(shuō)明所述，與大電流部12相比，小電流部14的電鍍被覆膜的生長(zhǎng)速度比較快。也就是說(shuō)，如圖3所示，靠近陽(yáng)極10的磨粒11的頂點(diǎn)部15的電鍍被覆膜的生長(zhǎng)受到抑制，對(duì)將磨粒11固定于電鍍被覆膜13有效起作用的裙邊部分16的電鍍被覆膜13的生長(zhǎng)得到促進(jìn)，電鍍被覆膜13產(chǎn)生的固定磨粒11的固著力變大。
但是，實(shí)際進(jìn)行切削工作的是磨粒11，電鍍被覆膜13由于起著使該磨粒11在切削工作中不脫落地將其加以固定的作用，如圖3所示，如果在磨粒11的更上方對(duì)切削工作沒(méi)有起作用的部分的電鍍被覆膜13的量比裙邊部分16少，則該電鍍被覆膜在切削開(kāi)始后比較短的時(shí)間就被去除而露出磨粒11的頭部，因此在切削工作后能夠迅速發(fā)揮磨粒11本來(lái)具有的切削能力。
而且，作為電鍍被覆膜13的形狀，如圖3所示，使靠近目標(biāo)金屬2的裙邊部分16的電鍍被覆膜13加厚，削除凹部，以此可以希望能夠得到與圖2的情況相比切削時(shí)生成的切削屑不容易滯留在目標(biāo)金屬2的表面的效果。
磨粒11的頂點(diǎn)部15的電鍍被覆膜的生長(zhǎng)受到抑制，裙邊部分16的電鍍被覆膜的生長(zhǎng)受到促進(jìn)的效果，即使是在如圖4所示用電解法將預(yù)先不被覆與電鍍金屬相同的金屬的磨粒17固定在目標(biāo)金屬2上的情況下，也能夠以和上述說(shuō)明的原理相同的原理期待，磨粒17的頂點(diǎn)部15的電鍍被覆膜13的厚度變薄，而裙邊部分16的電鍍被覆膜13的厚度變厚。
調(diào)整劑是促進(jìn)電鍍被覆膜的平滑化，賦予其光澤的調(diào)整劑。如上所述，在電鍍液中添加的調(diào)整劑在目標(biāo)金屬2的表面與金屬離子一起析出，因此使陰極電位降低的物質(zhì)在適當(dāng)?shù)臈l件下作為調(diào)整劑起作用。調(diào)整劑因其種類不同，其功能也有差異，因此多種調(diào)整劑并用對(duì)復(fù)雜形狀的物體也能達(dá)到均勻的調(diào)整效果。作為調(diào)整劑，有通常被稱為第1種光澤劑的物質(zhì)和被稱為第2種光澤劑的物質(zhì)。使用第1種光澤劑時(shí)，有容易得到與基體的光澤相同的光澤的特征，第2種光澤劑其提高光澤的效果優(yōu)異，另一方面，在單獨(dú)使用時(shí)會(huì)使電鍍被覆膜脆化，或使電鍍被覆膜不能緊貼基體。因此最好是第1種光澤劑和第2種光澤劑并用。
第1種光澤劑是具有＝C-SO2-的結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，可以舉出有例如1，5-萘二磺酸鈉、1，3，6萘三磺酸鈉、鄰磺酰苯酰亞胺等。
作為第2種光澤劑，可以使用具有C＝O(各種醛)、C＝C(明膠)、C≡C(2紫鉚黃酮-1，4二元醇)、C＝N(奎納丁、吡啶(金翁)化合物)、C≡N(乙烯氰醇)、N-C＝S(硫代尿素)、N＝N(偶氮基染料)等結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。
為了發(fā)揮上述本發(fā)明的效果，最好是在電鍍液中含有第1種光澤劑1～50ml/l，在電鍍液中含有第2種光澤劑1～150ml/l，第1種光澤劑相對(duì)于第2種光澤劑的重量比的比例為，第1種光澤劑∶第2種光澤劑等于1∶2～5。
施加電鍍的金屬絲最好是使其通過(guò)水槽進(jìn)行水洗。
還有，對(duì)施加電鍍后的金屬絲最好是施加修整(研磨)，使其具有作為金屬絲鋸用的金屬絲的合適的表面形態(tài)。
實(shí)施例以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明不限定于下述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍的范圍內(nèi)可以有適當(dāng)?shù)淖兏托拚?br> (1)利用電鍍制造固定磨粒的金屬絲利用如圖5所示的大概結(jié)構(gòu)的電鍍裝置制造固定磨粒的金屬絲。也就是說(shuō)，從送出器21送出直徑160μm的鋼絲22，將該鋼絲22用堿脫脂槽(pH為11的堿脫脂劑)23進(jìn)行堿脫脂，用酸洗槽(pH為1的硫酸)24進(jìn)行酸洗，然后在水洗槽25水洗，用預(yù)處理槽(氨基磺酸鎳·4水合物600g/l、pH為4.2的溶液組成)26進(jìn)行預(yù)處理，在電鍍槽27對(duì)鋼絲22的表面電鍍7μm的鎳。電鍍槽27的電鍍液的組成為，氨基磺酸鎳·4水合物600g/l、氯化鎳·6水合物55g/l、作為pH緩沖劑的硼酸30g/l、第1光澤劑(鄰磺酰苯酰亞胺)15ml/l、第2光澤劑(2紫鉚黃酮-1，4二元醇)50ml/l、預(yù)先被覆鎳形成的顆粒直徑15～25μm的金剛石磨粒(被覆鎳的厚度0.1～1.0μm)10g/l，電鍍條件為pH＝3.0，溫度55℃，電流密度45A/dm2。還有，這時(shí)的電流效率為90％。
其后，在水洗槽28對(duì)形成鎳電鍍被覆膜的鋼絲22進(jìn)行水洗之后，將鍍鎳被覆膜中固定金剛石磨粒的鋼絲22卷繞于卷繞機(jī)29。
(2)固定磨粒的金屬絲的表面圖6(a)是如上所述得到的本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲表面的一部分的放大照片(2200倍)，由內(nèi)藏金剛石磨粒的曲面狀突起部30及其大致平坦部構(gòu)成，曲面狀突起部30形成從大致平坦部突出的形狀。帶有大的圓形記號(hào)的從大致平坦部到曲面狀突起部30的部分上，沒(méi)有向內(nèi)側(cè)凹陷的凹處，從大致平坦部到曲面狀突起部30的部分的連接線連續(xù)變化。
另一方面，在圖6(b)所示的另一固定磨粒的金屬絲的表面，在從大致平坦部31到曲面狀突起部32的部分具有向內(nèi)側(cè)凹陷的凹處34a，在圖6(c)所示的另一固定磨粒的金屬絲的表面，在從大致平坦部31到曲面狀突起部33的部分具有向內(nèi)側(cè)凹陷的凹處34b，應(yīng)力容易集中于這些凹處34a、34b。
但是，在本發(fā)明的金屬絲的表面，在從大致平坦部到曲面狀突起部30的部分不存在相對(duì)于34a和34b的向內(nèi)側(cè)凹陷的凹處，從大致平坦部到曲面狀突起部30的部分的連接線連續(xù)變化，因此是不容易發(fā)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)。
圖7(a)是表示如上所述制造的本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲的長(zhǎng)度方向的一部分表面用具有測(cè)長(zhǎng)機(jī)的掃描型電子顯微鏡觀察的結(jié)果的示意圖。在圖7(a)中，在金屬絲35的表面覆蓋內(nèi)藏磨粒36的鍍鎳層37，內(nèi)藏磨粒36的曲面狀突起部38具有從大致平面部39突出的形狀。將相對(duì)大致平面部39的表面的曲面狀突起部38的高度記為H時(shí)，從H/3高度到大致平坦部39表面的曲面狀突起部39的水平方向的截面積A逐步增加。這樣，由于對(duì)于將磨粒36固定于鍍鎳層37很有效果的裙邊部分的電鍍被覆膜的厚度比較厚，因此磨粒36牢固地被固定于鍍鎳層(電鍍被覆膜)37。圖7(b)是圖7(a)的X-X向視剖面圖。還有，為了測(cè)定電鍍被覆膜的厚度，除了具有測(cè)長(zhǎng)機(jī)的掃描型電子顯微鏡以外，也可以使用激光式顯微鏡。
(3)電鍍被覆膜的厚度接著，對(duì)于使從堿脫脂槽23到水洗槽28的各槽的條件與上面所述相同(包含調(diào)整劑)的情況，和除了電鍍層27的電鍍液中不含有第1種光澤劑(調(diào)整劑)及第2種光澤劑(調(diào)整劑)以外使從堿脫脂槽23到水洗槽28的各槽的條件與上面所述相同的情況，圖2所示的磨粒11上的電鍍被覆膜13的厚度t在理論上為8μm的電鍍條件下，多根鋼絲上進(jìn)行電鍍的結(jié)果，在電鍍后的實(shí)際厚度記為t時(shí)，進(jìn)行含有調(diào)整劑的電鍍的金屬絲的電鍍被覆膜厚度t示于下述表1，進(jìn)行不含有調(diào)整劑的電鍍的金屬絲的電鍍被覆膜厚度t示于下述表2。
還有，電鍍被覆膜的厚度t的測(cè)定利用下述方法進(jìn)行，即“在未圖示的圓筒體內(nèi)表面涂布脫模劑，在該圓筒體內(nèi)充填熱固化樹脂，接著，在該熱固化樹脂上插入具有如上所述得到的電鍍被覆膜的金屬絲，加熱到規(guī)定的溫度條件使樹脂固化之后從圓筒體取出內(nèi)藏金屬絲的圓筒體的熱固化樹脂體，將圓筒狀的熱固化樹脂體的端面向長(zhǎng)度方向刮，形成圖2所示的形狀的部分露出，用具有測(cè)長(zhǎng)機(jī)的掃描型電子顯微鏡測(cè)定厚度t?！?
表1

表2

將表1和表2加以比較可知，通過(guò)進(jìn)行含有調(diào)整劑的電鍍，磨粒11上的電鍍被覆膜13的厚度變薄。
(4)固定磨粒的金屬絲的集中度對(duì)如上所述制造的固定磨粒金屬絲的集中度(每單位長(zhǎng)度的固定磨粒的金屬絲進(jìn)行固定的磨粒的投影面積的總和除以金屬絲的表面積得到的數(shù)值)進(jìn)行了調(diào)查。也就是說(shuō)，在將金屬絲的直徑記為d，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)，各磨粒的投影面積記為A1、A2、A3、......、An時(shí)，集中度用下式表示。
集中度＝{(A1+A2+A3+...+An)/πdL}×100(％)在本實(shí)施例中，金屬絲的某些長(zhǎng)度(365.5μm)上，用掃描型電子顯微鏡觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定的177個(gè)金剛石磨粒。磨粒實(shí)際上具有各種各樣的形狀，但是為了計(jì)算的方便將其看作相等大小的球體，而且在將球體投影于圓柱狀的金屬絲上時(shí)，實(shí)際上是橢圓形，但是為了計(jì)算方便將其看作圓形，假定相等直徑(18μm)的177個(gè)磨粒在直徑160μm長(zhǎng)度365.5μm的金屬絲的表面固定，根據(jù)上述公式計(jì)算集中度時(shí)，集中度為25％。
(5)固定磨粒的金屬絲的表面硬度在相距約0.1mm的5個(gè)點(diǎn)上測(cè)定如上所述制造的固定磨粒的金屬絲的表面的硬度，得到610HMV(0.1)、620HMV(0.1)、630HMV(0.1)、650HMV(0.1)、680HMV(0.1)。HMV表示顯微威氏(Micro Vickers)硬度。
(6)利用固定磨粒的金屬絲進(jìn)行的切片操作利用如上所述得到的固定磨粒的金屬絲進(jìn)行實(shí)際切片，下面就其詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。金屬絲鋸的配置與圖14所示相同，切削對(duì)象46是厚度15mm×寬度125mm×長(zhǎng)度450mm的平板狀的鈉玻璃，用0.95mm的間隔，以25N的張力在帶槽輥44上張?jiān)O(shè)金屬絲42，對(duì)金屬絲42一邊從噴嘴47噴灑自來(lái)水，一邊以1.0mm/分的速度輸送作為切削對(duì)象的鈉玻璃46，一邊將金屬絲42從放線線軸41向收線線軸49以最大速度800m/分、平均速度600m/分的速度輸送，然后一邊從收線線軸49向放線線軸41以最大速度800m/分、平均速度600m/分的速度卷回，以一邊進(jìn)行這樣的雙向行走一邊使金屬絲42只以2m/分從放線線軸41向收線線軸49前進(jìn)的方式在25分鐘里對(duì)鈉玻璃46進(jìn)行切削。
(7)切片操作前后的固定磨粒的金屬絲的表面狀況圖8是固定磨粒的金屬絲進(jìn)行上述切片之前的表面的放大照片(200倍)。圖9是固定磨粒的金屬絲進(jìn)行上述切片之后的表面的放大照片(250倍)。在圖8和圖9中，突起的部分的正下方內(nèi)藏金剛石磨粒。將圖8和圖9相比可以清楚了解到，切片操作之后也沒(méi)有看到金剛石磨粒脫落和剝離的地方，金剛石磨粒牢固地固定在鍍鎳被覆膜上。
(8)刮線試驗(yàn)為了進(jìn)行比較，用圖10和圖11所示那樣的大概結(jié)構(gòu)的裝置進(jìn)行刮線試驗(yàn)。也就是說(shuō)，如圖10所示，用前端部銳利的構(gòu)件(低碳鋼制造的自重500g的構(gòu)件)40b壓著如上所述制造的本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲40a，再在該構(gòu)件40b上加上4500g的重物W，從左向右使銳利的構(gòu)件40b以1cm/秒的速度推壓進(jìn)行刮線試驗(yàn)。其結(jié)果是，在進(jìn)行該刮線試驗(yàn)之前呈現(xiàn)如圖8所示的表面結(jié)果變成圖12所示的表面。在圖8和圖12中，突起的部分的正下方內(nèi)藏金剛石磨粒。將圖8和圖12加以比較可以了解到，在刮線試驗(yàn)之后也沒(méi)有看到金剛石磨粒脫落和剝離的地方。金剛石磨粒牢固地固定在鍍鎳被覆膜上。
接著，為了進(jìn)行比較，如圖11所示，對(duì)具有圖18所示的表面的磨粒電沉積金屬絲40c按壓前端部銳利的構(gòu)件(低碳鋼制造的自重500g的構(gòu)件)40b，從左向右使銳利的構(gòu)件40b以1cm/秒的速度推壓進(jìn)行刮線試驗(yàn)。其結(jié)果是，在進(jìn)行該刮線試驗(yàn)之前呈現(xiàn)如圖18所示的表面結(jié)果變成圖13所示的表面。在圖13和圖18中，突起的部分的正下方內(nèi)藏金剛石磨粒。將圖13和圖18加以比較可以了解到，該電沉積磨粒的金屬絲盡管金屬絲上負(fù)載的重量是本發(fā)明的金屬絲的劃線試驗(yàn)的10％，在進(jìn)行劃線試驗(yàn)后多數(shù)金剛石磨粒脫落。
(9)結(jié)束語(yǔ)如上所述，如果采用本發(fā)明，則能夠提供具有使金剛石磨粒牢固地固定的鍍鎳被覆膜的固定磨粒的金屬絲。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的固定磨粒的金屬絲可以使用于對(duì)硅、石英、陶瓷等硬質(zhì)材料的切割、切片、內(nèi)表面研磨、劃線和錠子的切割。
權(quán)利要求
1.一種固定磨粒的金屬絲，其特征在于，在該金屬絲的表面上覆蓋內(nèi)藏許多磨粒的金屬鍍層，金屬鍍層的表面其內(nèi)藏磨粒的曲面狀的突起部具有從大致平坦部突起的形狀，將曲面狀的突起部的相對(duì)于大致平坦部表面的高度記為H時(shí)，從H/3的高度到大致平坦部表面，曲面狀突起部的水平方向上的斷面面積增加。
2.一種固定磨粒的金屬絲，其特征在于，在該金屬絲的表面上覆蓋內(nèi)藏許多磨粒的金屬鍍層，金屬鍍層的表面其內(nèi)藏磨粒的曲面狀的突起部具有從大致平坦部突起的形狀，在從大致平坦部到曲面狀突起部的部分沒(méi)有向內(nèi)側(cè)凹陷的凹處，而且從大致平坦部到曲面狀突起部的部分的連接線是連續(xù)變化的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固定磨粒的金屬絲，其特征在于，磨粒頂點(diǎn)上部的電鍍被覆膜的厚度比理論值薄。
全文摘要
本發(fā)明是一種在金屬絲上固定磨粒的固定磨粒的金屬絲，提供其固定力優(yōu)異的固定磨粒的金屬絲。通過(guò)對(duì)金屬絲依序?qū)嵤┟撝ば?、酸洗工序、水洗工序以及電鍍工序，借助于電鍍方法將磨粒固定于金屬絲上。作為電鍍工序的電鍍液的成份具有含鎳有機(jī)酸或含鎳無(wú)機(jī)酸、調(diào)整劑、以及磨粒。
文檔編號(hào)B24D3/04GK101090804SQ20058000175
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者谷泰弘, 德永行伸, 土橋一公 申請(qǐng)人:日本精細(xì)鋼鐵株式會(huì)社