[發明專利]磨料鋸切線、其產生方法和其用途

有效

• 申請號: 201480022947.0
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN105142837B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: M·利;G·桑切斯;澤維爾·韋伯
• 申請（專利權）人: 原子能與替代能源委員會;瑟莫康柏克特公司
• 主分類號: B23D61/18
• 分類號: B23D61/18;B23D65/00;B24D18/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 李慧慧,鄭霞

發明領域

本發明涉及包含鋼芯以及通過基于鐵的粘合劑在該芯上保持的磨料顆粒的磨料線。

本發明的用途的領域特別地與例如硅、藍寶石、或碳化硅的材料的鋸切相關。

背景

通常，諸如硅片的硬質材料的切割可以通過在其周邊具有磨料顆粒(例如，由金剛石制成)的鋼線來進行。

為解決可能的線斷裂，現有技術主張使用具有高碳含量的鋼線。

通過樹脂或金屬粘合劑層，磨料顆粒被粘合至線。這樣的粘合劑使顆粒保持在線的表面以給出其中的研磨性質。

通常，且與粘合劑相反地，顆粒由比所切割的材料更硬的材料制成。

事實上，在首次使用線時，粘合劑部分地被侵蝕以使磨料顆粒暴露。然后，通過使切割線在所切割的材料的表面上重復經過，即通過磨料顆粒的突出部分在材料上的摩擦，進行材料的鋸切。

在磨料顆粒的突出部分已經被暴露之后，粘合劑不再與所切割的材料進行直接接觸。然而，其可以根據以下兩種機制損耗：

-通過機械變形：在材料的鋸切時，磨料顆粒被交替地向前和向后并且沿著線的主方向推動。此移動是與正被切割的材料的摩擦的直接結果。因此，對于每一次移動，粘合劑變形一點。在切割結束時，粘合劑可能局部地變形太多而不能有效地使磨料顆粒保持在線的表面。

-通過磨損/侵蝕：此機制由位于粘合劑(其沿著線移動(displace))和所切割的材料之間的所切割的材料的碎片的存在造成。由于鋸切運動，材料的碎片隨著作為結果的、粘合劑厚度的漸進性降低而侵蝕粘合劑。在切割結束時，粘合劑不再足夠厚以有效地使磨料顆粒保持在線的表面。磨料顆粒脫離，這逐漸降低線的研磨力以及由此的其切割材料的能力。

通常，機械變形是比粘合劑的磨損更強的現象。

為延遲或甚至抑制線的研磨性質的惡化，基于金屬合金的粘合劑已經被開發。其似乎具有比樹脂更好的硬度性質。

因此，為限制線的損耗，基于鎳和磷合金的粘合劑可以被使用。粘合劑被化學地沉降在線表面以覆蓋磨料粒子。另外，其硬度大于純鎳的硬度。

為限制粘合層的破裂，文獻EP 2 428 317主張限制電解鎳沉積物中的硫、氧、和氫含量。

其他解決方案包括使用由鈷/鎳合金制成的粘合劑。目前，此類型的鎳/鈷的電沉積涉及諸如是致癌物的硫酸鎳的化合物。另外，金屬鎳可以引起過敏癥。

金屬粘合劑通常可以與被帶入切割區域的水接觸而被腐蝕。因為此過程的現象不利地影響磨料線的壽命，所以粘合金屬的腐蝕作用期望由本領域技術人員來避免。

因此，線和粘合劑應該滿足某些要求。

優選地，粘合劑應該在線使用期間不破裂。線被拉伸時，粘合劑的表面在線的最大應力極限應該不破裂。

因此，存在開發這樣的粘合劑的替代物、尤其是確保使磨料粒子保持在磨料線的芯上、而且控制粘合劑的損耗和降解的需求。本發明目的是解決此技術問題。

發明概述

本申請人已經開發了具有通過基于鐵的粘合劑在線的表面保持的磨料顆粒的線。

根據本發明的線包含基于鐵的粘合劑，其能夠特別地避免在線的制造或使用時的歸因于包含高鎳含量的粘合劑的可能的癌癥和過敏癥問題。

更特定地，本發明的目的涉及包含鋼芯以及包含粘合劑和磨料顆粒的外部復合涂層的磨料線，所述粘合劑由至少一個鐵合金層形成，所述至少一個鐵合金層包含相對于粘合劑的質量的按質量計：

-從0％至3％的氧，有利地從0％至2％；以及

-從0.3％至9％的選自包括碳、硼、和磷的組的至少一種元素。

如已經表明的，粘合劑使磨料顆粒能夠保持在鋼芯的周邊。因此，磨料顆粒基本上不具有所述芯上的自由度。有利地，顆粒不具有鋼芯上的自由度，特別是在根據本發明的磨料線的使用中。

事實上，鐵合金粘合劑提供了使顆粒在芯上比現有技術樹脂粘合劑更好的保持。其具有堅硬以及抗磨損的性質，這能夠更有效地使顆粒保持在原地，即使是在切割操作期間線的使用時。

磨料顆粒可以與鋼芯直接接觸，但其還可以有利地通過薄的粘合劑層與芯分離。這在圖1中所示的方法被實施時尤其是真實的。

粘合劑至少部分地覆蓋磨料顆粒。

根據特定的實施方案，外部復合涂層包含至少一種另外的根據本發明的鐵合金粘合劑。因此，粘合劑將呈現為單層或多層的形式，有利地兩層。

粘合劑可以由彼此不同的鐵合金制成。

“層”意指具有均一組成的線的護層。因此，兩層可以通過它們的化學成分之間的差異，或通過僅它們中之一的磨料的存在，彼此被區分。