磨料锯切线、其产生方法和其用途技术

本发明专利技术涉及包含钢芯和包含粘合剂和磨料颗粒的外部涂层的磨料线，所述粘合剂由至少一个具有相对于Ni/Co合金的重量的在20wt.-％和85wt.-％之间的钴含量的镍-钴合金层形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】磨料锯切线、其产生方法和其用途 专利
本专利技术涉及包含钢芯以及通过基于Ni/Co合金的粘合剂在该芯上保持的磨料颗 粒的磨料线。 本专利技术的用途的领域部分地与例如娃、蓝宝石、或碳化硅的材料的锯切相关。 背景 通常，诸如硅片的硬质材料的切割可以通过在其周边具有磨料颗粒（例如，金刚 石）的线（钢）来进行。 为解决可能的线断裂，现有技术主张使用具有高碳含量的钢线。 通过树脂或金属粘合剂层，磨料颗粒被粘合至线。这样的粘合剂使颗粒保持在线 的表面以给出其中的研磨性质。 通常，且与粘合剂相反地，颗粒由比所切割的材料更硬的材料制成。 事实上，在线的首次使用时，粘合剂部分地被侵蚀以使磨料颗粒暴露。然后，通过 使切割线材在所切割的材料的表面上重复经过，即通过磨料颗粒的突出部分在材料上的摩 擦，进行材料的锯切。 在磨料颗粒的突出部分已经被暴露之后，粘合剂不再与所切割的材料进行直接接 触。然而，其可以根据以下两种机制损耗： -通过机械变形：在材料的锯切时，磨料颗粒被交替地向前和向后并且沿着线的 主方向推动。此移动是与正被切割的材料的摩擦的直接结果。因此，对于每一次移动，粘合 剂变形一点。在切割结束时，粘合剂可能局部地变形太多而不能有效地使磨料颗粒保持在 线的表面。 -通过磨损/侵蚀：此机制由位于粘合剂（其沿着线移动（displace))和所切割 的材料之间的所切割的材料的碎片的存在造成。由于锯切运动，材料的碎片随着作为结果 的、粘合剂厚度的渐进性降低而侵蚀粘合剂。在切割结束时，粘合剂不再足够厚以有效地使 磨料颗粒保持在线的表面。磨料颗粒脱离，这逐渐降低线的研磨力以及由此的其切割材料 的能力。 通常，机械变形是比粘合剂的磨损更强的现象。 为延迟或甚至抑制线的研磨性质的恶化，基于金属合金的粘合剂已经被开发。其 似乎具有比树脂更好的硬度性质。 因此，为限制线的损耗，基于镍和磷合金的粘合剂可以被使用。粘合剂被化学地沉 积在线表面以覆盖磨料粒子。另外，其硬度大于纯镍的硬度。 为限制粘合层的破裂，文献EP 2 428 317主张限制电解镍沉积物中的硫、氧、和 氢含量。 最终，为解决可能的线断裂，现有技术主张使用具有高碳含量的钢线。然而，钢线 对腐蚀是敏感的，特别是当存在钢和例如铜、银、或钴的贵金属之间的电解质接触存在时。 此电解质接触可以在粘合剂破裂且线与水接触时产生。这样的条件有时在切割操作期间被 满足。线被拉伸（并且然后其粘合金属层可以破裂）并且其用水被喷雾。 然而，存在开发这样的粘合剂的替代物、尤其是确保使磨料粒子保持在磨料线的 芯上、而且控制粘合剂的损耗的需求。本专利技术目的是解决此技术问题。 专利技术概述 本申请人已经开发了具有通过粘合剂在线的表面保持的磨料颗粒的线。 另外，粘合剂保护线的芯在其使用时不受过早损耗。其特定组成使能够在切割操 作期间改进对机械变形的抗性以及对磨损的抗性，并且这样，同时最小化磨料颗粒损失。 因此，粘合剂同时具有坚硬和抗磨损的性质。 更特定地，本专利技术的目的是包含钢芯和包含粘合剂和磨料颗粒的外部涂层的磨料 线，所述粘合剂由至少一层镍/钴合金形成，所述镍/钴合金具有相对于所述Ni/Co合金的 质量的按质量计从20%至85%，有利地从37%至65%的范围内的钴含量。 如已经表明的，粘合剂使磨料颗粒能够保持在钢芯的周边。因此，磨料颗粒基本上 不具有在所述芯上的自由度。有利地，颗粒不具有钢芯上的自由度，特别是在根据本专利技术的 磨料线的使用中。 事实上，具有按质量计从20 %至85%的范围内的钴含量的Ni/Co合金提供使颗粒 在芯上比现有技术树脂粘合剂更好的保持。其具有坚硬以及抗磨损的性质，这能够更有效 地使颗粒保持在适当位置，即使是在切割操作期间线的使用时。 磨料颗粒可以与钢芯直接接触，但其还可以有利地通过薄的粘合剂层与芯分离。 特别地，这在使用图1中描述的方法时是真实的。 粘合剂至少部分地覆盖磨料颗粒。 优选地，粘合剂应该在线使用期间不破裂。换句话说，线被拉伸时，粘合剂的表面 在线的最大应力极限处应该不破裂。 根据特定的实施方案，外部涂层包含由具有按质量计从20 %至85 %，有利地从 37%至65%的范围内的钴含量的Ni/Co合金制成的至少一个另外的粘合剂层。因此，粘合 剂应该呈现为单层或多层的形式，有利地两层。 "层"意指具有均一组成的线的护层。因此，两层可以通过它们的化学成分之间的 差异或通过仅它们中之一的磨料的存在彼此被区分。 粘合剂可以由彼此不同的Ni/Co合金制成。 与钢芯接触的第一粘合剂层可以具有大于另外的层的硬度以使磨料颗粒保持在 线上。 然而，所述另外的粘合剂层（外层）有利地是对磨损高度抗性的，而且是易延展 的，以避免线的机械拉伸时粘合剂的破裂。为此目的，对于外部粘合剂层优选的是具有足够 的延展性。在这方面，通过使线接受简单的牵引试验直到其断裂，可以观察到外层的延展性 是否是足够的。充分易延展的外层通常是完全连续的，除了在断裂的任一侧上的收缩区域 中。 根据特定的实施方案，磨料线包含钢芯和包含粘合剂和磨料颗粒的外部涂层。在 此特定的情况下，粘合剂由镍/钴合金的两个粘合剂层制成，所述镍/钴合金（一层与另一 层独立地）具有相对于Ni /Co合金的质量的按质量计从20%至85%的范围内的钴含量。覆 盖毗邻钢芯的第一粘合剂层的第二粘合剂层由比第一粘合剂层含有更多钴的Ni/Co合金 制成。因此，外部粘合剂层（第二层）由于高的钴百分比，具有更好抗磨损性质。另外，第 一层由于其合适的组成，具有比第二层的粘合剂合金更好的硬度性质。 根据另一特定的实施方案，Ni/Co合金粘合剂的硬度可以通过硫的引入来改进。特 别地，这可以根据下文描述的方法，通过将糖精钠（C7H4N03S，Na，2H 20)引入能够形成粘合剂 层的电解质浴被实施。 因此，Ni/Co合金可以包含从100wt. ppm至1，OOOwt. ppm(百万分率）的硫，优选 地从 300wt. ppm 至 700wt. ppm。 优选地，仅第一粘合剂层包含硫。事实上，硫的添加提高粘合剂硬度，但其降低粘 合剂的延展性。外层的高硫含量在线在切割区域被拉伸时，可以引起涂层的破裂。这样的 破裂允许水通过，并且其使线芯的钢置于与粘合金属的电解质接触。线芯的腐蚀接着发生。 线逐渐变得不能使用。 粘合剂，不管其是单层或多层，可以特别地通过Ni/Co合金的连续电沉积获得。 形成粘合层中的每一个的合金有利地具有从300Hv至800Hv，有利地从300Hv至 500Hv的硬度。 粘合金属层的硬度根据本领域技术人员的一般知识中的技术、通过显微硬度试验 仪来测量。通常使用维克斯压头（Vickers indenter)，其具有与层厚度相容的负载。这样 的负载通常在从1克力至1〇〇克力的范围内。如果由维克斯压头留下的标记物相对于层厚 度太大（甚至在小负载下），那么可以使用努普压头（较窄），并且努普硬度值可以通过转 化表被转化成维克斯硬度。 能够切割材料的磨料颗粒可以特别地由选自包括以下的组的材料制成：碳化 娃SiC ;二氧化娃Si02;碳化妈WC ;氮化娃Si 3N4;立方氮化硼cBN ;二氧化络CrO 2;氧化错 八1203;金刚石；以及用镍、铁、钴、铜、或钛，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磨料线，所述磨料线包含钢芯和包含粘合剂和磨料颗粒的外部涂层，所述粘合剂由至少一层镍/钴合金形成，所述镍/钴合金具有相对于所述Ni/Co合金的质量的按质量计从20％至85％的范围内的钴含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·利，G·桑切斯，泽维尔·韦伯，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，瑟莫康柏克特公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR