CN102618908A

CN102618908A - 固定磨粒金属丝的制造方法

Info

Publication number: CN102618908A
Application number: CN2012100208566A
Authority: CN
Inventors: 坪仓重信; 内山敦司; 山口侑俊
Original assignee: SHINQUE CO Ltd
Current assignee: SHINQUE CO Ltd; Suncall Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明包括：施加使得在含有磨粒群的镀液中相对配置的电极部件成为阳极且金属丝主体成为阴极的正电解电压，使含有磨粒群的镀层电沉积在所述金属丝主体上的正电解处理工序；和在所述正电解处理工序之后，施加使得在镀液中相对配置的电极部件成为阴极且金属丝主体成为阳极的反电解电压，以所述镀层中的至少一部分的磨粒的顶部露出的方式使所述镀层剥离的反电解处理工序。

Description

固定磨粒金属丝的制造方法

技术领域

本发明涉及通过电镀使磨粒在金属丝上固着的固定磨粒金属丝的制造方法。

背景技术

作为硅和陶瓷等的硬质材料的切断等所使用的固定磨粒金属丝的制造方法，曾提出了在金属丝主体的表面通过电镀使磨粒固着的方法(例如，参照日本专利第4538049号公报；以下称为专利文献1)。

详细地讲，在上述专利文献1中，曾公开了下述方案：一种固定磨粒金属丝的制造方法，包括：在收容了含有磨粒群的镀液的镀槽内使电极板和金属丝主体相对配置的工序；和以上述电极板成为阳极、且上述金属丝主体成为阴极的方式施加电压，在上述金属丝主体的表面使含有磨粒的状态的镀层析出的工序，在该制造方法中，使上述镀液中含有流平剂。

在上述专利文献1中记载的制造方法，通过在含有磨粒群的镀液中含有流平剂，可以制造能够使磨粒的固着强度提高且使由磨粒带来的切削性能或切断性能提高的固定磨粒金属丝。

即，上述镀液中的上述流平剂，在接近作为阳极起作用的上述电极板的部分，即上述磨粒的顶点附近被优先地吸附。其结果，在上述磨粒的顶点附近的镀层的生长速度比上述磨粒之中的从上述电极板离间的基端侧部分(上述磨粒之中的接近上述金属丝主体的部分)中的镀层的生长速度慢。因此，通过在上述磨粒的基端侧部分比较厚地析出的镀层，能够使上述磨粒的固着强度提高，并且能够减薄上述磨粒的顶点附近的镀层从而使由上述磨粒带来的切削性能或切断性能提高。

但是，在通过向上述镀液中加入上述流平剂从而可以减薄在上述磨粒的顶点附近析出的镀层的层厚的另一方面，由于上述流平剂吸附于上述磨粒的顶点附近，因此会产生由上述磨粒带来的切削性能或切断性能因该流平剂而恶化的问题。

另外，如在上述专利文献1中也记载的那样，上述流平剂根据种类而在功能上存在差异。因此，即使是对某种特定的大小和形状的磨粒发挥适当的流平效果的流平剂，也不一定对与其不同的大小和形状的磨粒有效地发挥流平效果。

在上述镀液中含有的磨粒群，包含分别具有固有的大小和形状的多个磨粒。因此，难以通过流平剂对这些大小和形状不同的多个磨粒获得有效的流平效果。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术完成的，其目的是提供一种固定磨粒金属丝的制造方法，该方法是制造下述固定磨粒金属丝的方法，该固定磨粒金属丝通过使用了含有磨粒群的镀液的电镀，使磨粒在金属丝主体上固着而成，该方法不向上述镀液中添加流平剂，能够同时谋求上述磨粒对上述金属丝主体的固着强度的提高和由上述磨粒带来的切削性能或切断性能的提高。

本发明为了实现上述目的，提供一种固定磨粒金属丝的制造方法，该方法是制造下述固定磨粒金属丝的方法，该固定磨粒金属丝通过使用含有磨粒群的镀液在金属丝主体上使镀层电沉积，由此在上述金属丝主体上固着磨粒而成，该方法包括：正电解处理工序，该正电解处理工序施加使得在含有磨粒群的镀液中相对配置的电极部件成为阳极且金属丝主体成为阴极的正电解电压，使含有磨粒群的镀层电沉积在上述金属丝主体上；和反电解(逆电解)处理工序，该反电解处理工序在上述正电解处理工序之后，施加使得在镀液中相对配置的电极部件成为阴极且金属丝主体成为阳极的反电解电压，以上述镀层中的至少一部分的磨粒的顶部露出的方式使上述镀层剥离。

根据本发明涉及的固定磨粒金属丝的制造方法，施加使得在含有磨粒群的镀液中相对配置了的电极部件成为阳极且金属丝主体成为阴极的正电解电压，使含有上述磨粒群的镀层电沉积在上述金属丝主体上，其后，施加使得在镀液中相对配置了的电极部件成为阴极且金属丝主体成为阳极的反电解电压，以上述镀层中的至少一部分的磨粒的顶部露出的方式使上述镀层剥离，因此能够谋求上述磨粒对上述金属丝主体的固着强度的提高，并且能够谋求由上述磨粒带来的切削性能或切断性能的提高。

特别是由于能够不向上述镀液中添加流平剂而得到上述效果，因此不会招致起因于上述流平剂的磨粒的切削性能或切断性能的恶化，进而，能够对包含各种粒径和形状的磨粒的磨粒群有效地发挥上述效果。

另外，与通过修整处理或研磨处理使上述磨粒群的至少一部分的磨粒露出的情况相比，能够有效地防止磨粒的脱落并且能够使较多的磨粒从上述镀层露出。

优选：上述磨粒在包含于上述镀液中的阶段由与上述镀液中所包含的金属的一部分或全部相同的金属被覆着。

优选：上述反电解处理工序以在上述金属丝主体和上述电极部件间流通的电流为脉冲电流的方式施加反电解电压。

更优选上述脉冲电流的频率为10Hz～1200Hz，进一步优选为50Hz～1000Hz。

附图说明

图1是在本发明的一实施方式涉及的固定磨粒金属丝的制造方法中使用的镀槽的模式图。

图2(a)是表示在本发明的一实施方式涉及的固定磨粒金属丝的制造方法中的正电解处理工序后的状态的部分模式截面图。

图2(b)是表示在本发明的一实施方式涉及的固定磨粒金属丝的制造方法中的反电解处理工序后的状态的部分模式截面图。

图3是在本发明的一实施方式涉及的固定磨粒金属丝的制造方法中使用的磨粒群的一例的粒径分布图。

图4是在本发明的一实施方式涉及的固定磨粒金属丝的制造方法中的工序模式图。

图5是关于本发明的一实施方式涉及的固定磨粒金属丝的制造方法进行的实验中使用的装置的模式图。

图6是使用上述实验装置制造的反电解前的固定磨粒金属丝的模式截面图。

图7是表示对上述反电解前的固定磨粒金属丝进行了采用脉冲电流的反电解处理时的上述脉冲电流的波形的图。

图8(a)～(d)是利用电子显微镜观察了分别对上述反电解前的固定磨粒金属丝进行反电解处理使其流通频率为5Hz、10Hz、20Hz和50Hz的脉冲电流的实施例1～4的照片。

图9(a)～(d)是利用电子显微镜观察了分别对上述反电解前的固定磨粒金属丝进行反电解处理使其流通频率为80Hz、100Hz、400Hz和700Hz的脉冲电流的实施例5～8的照片。

图10(a)～(d)是利用电子显微镜观察了分别对上述反电解前的固定磨粒金属丝进行反电解处理使其流通频率为1000Hz、1200Hz、1400Hz和1750Hz的脉冲电流的实施例9～12的照片。

图11是表示对上述反电解前的固定磨粒金属丝进行了采用直流电流的反电解处理时的上述直流电流的波形的图。

图12是利用电子显微镜观察了对上述反电解前的固定磨粒金属丝以流通直流电流的方式进行了反电解处理的实施例13的照片。

具体实施方式

以下，对于本发明涉及的固定磨粒金属丝的制造方法的优选实施方式，一边参照附图一边说明。

上述固定磨粒金属丝，是金刚石等的磨粒在进行了镀铜的碳钢等的金属丝主体上固着而成的固定磨粒金属丝，可很好地用于硅和陶瓷等的硬质材料的切断或切削。

本实施方式涉及的固定磨粒金属丝的制造方法，是通过使由含有磨粒群的镀液形成的镀层电沉积在金属丝主体上来使上述磨粒群固着在上述金属丝主体上的方法。

图1表示在本实施方式涉及的制造方法中使用的镀覆装置的模式图。

上述制造方法，如图1所示，包括：在收容于正电解电压槽30内的含有磨粒群的镀液10中使电极部件20和金属丝主体5相对配置的状态下，施加使得上述电极部件20成为阳极且上述金属丝主体5成为阴极的正电解电压，使含有上述磨粒群的镀层电沉积在上述金属丝主体上的正电解处理工序(参照图2(a))；和在上述正电解处理工序之后，施加使得在镀液中相对配置的电极部件成为阴极且金属丝主体成为阳极的反电解电压，由此以上述镀层中的至少一部分的磨粒的顶部露出的方式使上述镀层剥离的反电解处理工序(参照图2(b))。

再者，图1中标记35是镀液10的储备箱(reserve tank)，上述镀液10通过泵40在上述正电解电压槽30和上述储备箱35之间循环。

再者，上述反电解处理工序，除了向上述电极部件和上述金属丝主体的电压施加方向不同的点以外，使用与在上述正电解处理工序中的镀覆装置相同的装置进行。

这样，根据本实施方式涉及的制造方法，通过正电解电压的施加而使含有上述磨粒15的上述镀层11在上述金属丝主体5的表面析出(参照图2(a))，其后，通过反电解电压的施加而以上述镀层中的至少一部分的磨粒的顶部露出的方式使上述镀层剥离(参照图2(b))，因此，能够使上述磨粒15对上述金属丝主体5的固着强度提高，并且使由上述磨粒15带来的切削性能或切断性能提高。

关于这点进行详述。

在以上述电极部件20成为阳极且上述金属丝主体5成为阴极的方式施加正电解电压，从而在上述金属丝主体5的表面析出含有上述磨粒群的镀层11的正电解处理工序中，越是接近作为阳极起作用的上述电极部件20的区域，上述镀层11的析出速度就越快。

也就是说，如果形成充分地得到上述磨粒15对上述金属丝主体5的固着强度的层厚的镀层，则如图2(a)所示，在上述磨粒群中的各磨粒15的顶上部分的镀层11的层厚变厚。

由于上述固定磨粒金属丝的切削作用或切断作用通过上述多个磨粒15而获得，因此若在上述多个磨粒15的顶上部分层叠了层厚较厚的上述镀层11，则由上述磨粒15带来的切削能力或切断能力恶化。

在此，以往曾提出了在通过正电解电压的施加使含有磨粒的镀层在金属丝主体上析出时，通过向形成上述镀层的镀液中预先添加流平剂，使上述磨粒的顶上部分的镀层变薄或消失的方案。

详细地讲，上述镀液中的流平剂，在接近在正电解处理时作为阳极起作用的上述电极板的部分，即上述磨粒的顶点附近被优先地吸附。其结果，上述磨粒的顶点附近的镀层的生长速度，变得比上述磨粒之中从上述电极板离间的基端侧部分(上述磨粒之中接近上述金属丝主体的部分)的镀层的生长速度慢。因此，通过在上述磨粒的基端侧部分比较厚地析出的镀层，能够使上述磨粒的固着强度提高并且能够减薄上述磨粒的顶点附近的镀层从而使由上述磨粒带来的切削性能或切断性能提高。

但是，在通过向上述镀液中加入上述流平剂从而可以减薄在上述磨粒的顶点附近析出的镀层的层厚的另一方面，上述流平剂被吸附于上述磨粒的顶点附近。因此，会产生由上述磨粒带来的切削性能或切断性能因该流平剂而恶化的问题。

另外，上述流平剂根据种类而在功能上存在差异。因此，即使是对于某种特定的大小和形状的磨粒发挥适当的流平效果的流平剂，也不一定对于与其不同的大小和形状的磨粒有效地发挥流平效果。

通常，在上述镀液中含有的磨粒群，根据平均粒径而被特定，对于其大小和形状相互不同。

因此，难以对大小和形状不同的多个磨粒获得有效的流平效果。

此外，作为使磨粒从在金属丝主体的表面析出的镀层露出的其他方法，曾提出了在利用正电解处理使含有磨粒群的镀层在金属丝主体的表面析出后，通过修整处理或研磨处理来使上述磨粒群的至少一部分露出的方案。

但是，在该现有方法中，只能使上述磨粒群中的20％左右的磨粒露出。

关于这点，作为上述磨粒群，以使用采用激光衍射散射法得到的平均粒径为15μm的金刚石粒子群的场合为例进行说明。

图3表示上述金刚石粒子群的粒径分布图。

如图3所示，平均粒径为15μm的金刚石粒子群，虽然最多地含有粒径为15μm的金刚石粒子，但是含有从粒径为10μm以下的粒子到粒径为20μm以上的粒子。

如果对于这样的含有各种粒径的粒子的金刚石粒子群进行研磨处理到例如粒径为15μm的粒子露出的程度，则对粒径比15μm大的粒子来说成为过度研磨状态。

也就是说，在通过研磨处理使金刚石粒子露出的情况下，需要设定研磨量以使得粒径比较大的粒子不脱落，例如，只能使相当于粒子群整体的约20％的粒径为17.5μm以上的金刚石粒子露出。

对于这些现有技术，本实施方式涉及的上述制造方法如上述那样，在正电解处理工序之后，通过施加反电解电压，以上述镀层中的至少一部分的磨粒的顶部露出的方式使上述镀层剥离。

通过该反电解电压的施加，上述镀层11之中接近上述电极部件20的部分，即在上述多个磨粒15的顶上部分层叠的部分优先地剥离。

因此，如图2(b)所示，对于形成上述磨粒群的多个磨粒15的基端侧部分，能够通过上述镀层11维持牢固地固着在上述金属丝主体5上的状态，并且使在上述磨粒群中的至少一部分的磨粒15的顶上部分露出从而使由上述磨粒15带来的切削能力或切断能力提高。

特别是在本实施方式中，可以不向上述镀液10中添加流平剂而得到上述效果。因此，也不会招致由上述流平剂附着在上述磨粒15上所引起的切削能力或切断能力的降低。

此外，上述流平剂根据种类而在功能上存在差异。也就是说，为了对某种特定的大小和形状的磨粒得到适当的流平效果，需要使用其专用的流平剂。

但是，在上述镀液中含有的磨粒群，包含分别具有固有的大小和形状的多个磨粒15。因此，难以通过某种特定的流平剂，对含有不同的大小和形状的多个磨粒15的磨粒群有效地得到流平效果。

关于这点，在通过反电解电压的施加来使上述磨粒群之中的至少一部分的磨粒15的顶上部分的镀层11剥离的本实施方式中，对大小和形状不同的多个磨粒15，能够使固着强度提高，并且有效地谋求切削性能的提高。

另外，如果施加反电解电压，则能够使上述磨粒15的顶上部分的镀层11优先地剥离，因此对各种的大小的磨粒15能够充分地维持对金属丝主体5的固着强度，并且使顶部有效地露出。

例如，在作为上述磨粒群使用平均粒径为15μm的金刚石粒子群的情况下，根据本实施方式涉及的方法，能够使粒径约为13μm以上的金刚石粒子露出。这相当于粒子群整体的约70％。

在此，对于本实施方式涉及的制造方法的具体工序进行说明。

图4表示在上述制造方法中的工序模式图。

如图4所示，从供料机100供给的长的金属丝主体通过下述各处理槽，被卷取机200卷取。

上述金属丝主体例如为进行了镀铜的碳钢，直径为0.1～0.3mm。

上述制造方法如上述那样，包括：通过施加正电解电压而使含有上述磨粒群的镀层11电沉积在上述金属丝主体5上的正电解处理工序；和在上述正电解处理工序之后通过施加反电解电压而以上述镀层11中的至少一部分的磨粒15的顶部露出的方式使上述镀层11剥离的反电解处理工序，但在上述正电解处理工序和上述反电解处理工序之前，可优选含有预处理工序。

在上述预处理工序中，如图4所示，包括使用了脱脂槽110的脱脂工序和使用了水洗槽120的水洗工序。

另外，在上述金属丝主体5通过预镀等被包覆了的情况下，在上述预处理工序中还包括使用了被覆层剥离槽130的被覆层剥离工序。

此外，上述预处理工序可以包含在触击镀槽140中的触击镀工序。

上述触击镀工序是在上述镀层11析出之前在上述金属丝主体5的表面形成薄的镀层的工序，通过该薄的镀层可以使含有上述磨粒15的上述镀层11对上述金属丝主体的粘附性提高。

上述正电解处理工序如上述那样，被构成为：在含有上述磨粒群的上述镀液10中使上述电极部件20和上述金属丝主体5相对配置的状态下施加正电解电压。

作为上述磨粒15，可以使用例如金刚石粒子，上述镀液10可以使用例如氨基磺酸镍。

另外，上述电极部件20可以使用镍。

优选：上述磨粒群的磨粒15，在包含于上述镀液10的阶段，由与上述镀液10中所包含的金属的一部分或全部相同的金属被覆着。

若为该构成，则可以使上述磨粒15和上述镀层11的固着强度提高。

上述反电解处理工序，被构成为：对在收容了镀液的反电解槽30’中相对配置的电极部件和金属丝主体施加反电解电压。

如图4所示，上述制造方法可以在上述反电解处理工序之后包含后处理。

在上述后处理中包括：在后镀槽150中的后镀工序；在水洗槽160中的水洗工序；和在防锈槽170中的防锈处理工序。

上述后镀工序是用于使上述磨粒15的固着强度提高的工序，被构成为：在收容了上述镀液10的上述后镀槽150内使上述电极部件20和上述金属丝主体5相对的状态下，以上述电极部件20成为阳极且上述金属丝主体5成为阴极的方式施加正电解电压，由此使镀层析出。

再者，由于在上述反电解处理工序之后的状态下，上述磨粒15的顶部被露出(即，由于上述磨粒15的顶部的镀层11和/或被覆层被剥离)，因此没有通过上述后镀工序在上述磨粒15的露出顶部析出镀层。

在此，对于本实施方式涉及的制造方法进行的实验结果进行说明。

图5表示实验装置的模式图。

在本实验中，如图5所示，使电解槽130内收容氨基磺酸镀液110，该氨基磺酸镀液110含有作为磨粒起作用的施加了无电解Ni-P镀层的平均粒径为10～20μm的金刚石粒子115(参照下述图6)，在该镀液中使电极部件120和线径为0.12mm的钢琴丝(piano wire)(JIS标号：SWRS82A-S)105相对配置。

再者，图5中的标记106是与上述钢琴丝105的自由端部连接了的不锈钢螺母，是为了防止上述钢琴丝105的挠曲、担保上述电极部件120和上述钢琴丝105的平行性而置备的。

另外，标记107是设置在上述电解槽130内的搅拌子，是为了谋求上述镀液中的磨粒浓度的均匀化而置备的。

在该状态下，以上述电极部件120成为阳极且上述钢琴丝105成为阴极的方式通过电源101施加电压，在上述钢琴丝105的表面设置了厚度为5～6μm的镀层111(参照下述图6)。

图6表示设置了上述镀层111的钢琴丝105的模式截面图。

如图6所示，在本实验中，上述镀层111包括：在进行了上述钢琴丝105的脱脂和水洗后设置在上述钢琴丝105的表面的采用氨基磺酸基本浴形成的基底镀层111a；设置在上述基底层111a的表面的带有磨粒的镀层111b，该带有磨粒的镀层111b采用含有上述带有Ni-P镀层的金刚石粒子115的氨基磺酸基本浴形成；和设置在上述带有磨粒的镀层111b的表面的采用氨基磺酸基本浴形成的后镀层111c。

再者，在本实验中，带有Ni-P镀层的金刚石粒子115，将金刚石粒子和Ni-P镀层的重量比设为7∶3。

对于这样形成了的反电解前的固定磨粒金属丝(含有上述带有Ni-P镀层的金刚石115的厚度为5～6μm的上述镀层111在上述钢琴丝105的表面析出了的固定磨粒金属丝)，进行了采用脉冲电流的反电解处理。

具体地讲，在将上述电极部件120作为阴极且将上述钢琴丝105作为阳极的状态下，以电流密度20A/dm²的脉冲电流(参照图7)在频率5Hz(实施例1)、10Hz(实施例2)、20Hz(实施例3)、50Hz(实施例4)、80Hz(实施例5)、100Hz(实施例6)、400Hz(实施例7)、700Hz(实施例8)、1000Hz(实施例9)、1200Hz(实施例10)、1400Hz(实施例11)和1750Hz(实施例12)的条件下流通的方式施加反电解电压。

再者，在上述各实施例1～12中，如图7所示，将脉冲电流的占空比设为0.3(1周期之中仅30％的时间流通上述电流密度的电流，剩下的70％停止通电)。

另外，设定了反电解处理的时间使得上述各实施例1～12中的反电解处理的作功量(电流密度×时间)为一定(260A·s/dm²)。

即，在各实施例1～12中，设定了反电解处理的时间使得上述电流密度的脉冲电流流通的时间的合计为13秒。

利用电子扫描显微镜(日本电子制JEOL型号：JSM-6363LA)以倍率为1500～3000倍观察了上述实施例1～12的结果。

将实施例1～4的结果分别示于图8(a)～(d)。

将实施例5～8的结果分别示于图9(a)～(d)。

将实施例9～12的结果分别示于图10(a)～(d)。

此外，作为实施例13，对上述反电解前的固定磨粒金属丝进行了采用直流电流的反电解处理。

详细地讲，如图11所示，为了使反电解处理的条件与上述实施例1～12一致，将通电时间设为13秒使得上述直流电流的电流密度为20A/dm²且作功量为260A·s/dm²。

将利用电子扫描显微镜(日本电子制JEOL型号：JSM-6363LA)以3000倍的倍率观察了上述实施例13的结果示于图12。

在采用直流电流的反电解处理的情况下，从图12确认了上述磨粒的周围的镀层在整体上大致均匀地变薄。

与此相对，在采用脉冲电流的反电解处理的情况下，从图8～图10确认了上述磨粒的周围的镀层局部地变薄。

这意味着：通过采用脉冲电流的反电解处理，能够维持上述磨粒对上述镀层的固着强度，并且使由上述磨粒带来的切削性能提高。

另外，在脉冲电流的频率为10Hz(实施例2)～1200Hz(实施例11)的范围时，确认了没有实质性地损害上述磨粒对上述镀层的固着强度，能够使上述磨粒的一部分切实地露出。

已确认：若更优选地将脉冲电流的频率设为50Hz(实施例4)～1000Hz(实施例9)，则能够扩大上述磨粒的露出区域。

Claims

1.一种固定磨粒金属丝的制造方法，是制造下述固定磨粒金属丝的方法，所述固定磨粒金属丝是通过使用含有磨粒群的镀液在金属丝主体上电沉积镀层，从而磨粒被固着在所述金属丝主体上而成的，该制造方法的特征在于，包括：

正电解处理工序，该工序施加使得在含有磨粒群的镀液中相对配置的电极部件成为阳极且金属丝主体成为阴极的正电解电压，使含有磨粒群的镀层电沉积在所述金属丝主体上；和

反电解处理工序，该工序在所述正电解处理工序之后，施加使得在镀液中相对配置的电极部件成为阴极且金属丝主体成为阳极的反电解电压，以所述镀层中的至少一部分的磨粒的顶部露出的方式使所述镀层剥离。

2.根据权利要求1所述的固定磨粒金属丝的制造方法，其特征在于，所述磨粒在包含于所述镀液中的阶段由与所述镀液中所包含的金属的一部分或全部相同的金属被覆着。

3.根据权利要求1或2所述的固定磨粒金属丝的制造方法，其特征在于，所述反电解处理工序以在所述金属丝主体和所述电极部件间流通的电流为脉冲电流的方式施加反电解电压。

4.根据权利要求3所述的固定磨粒金属丝的制造方法，其特征在于，所述脉冲电流的频率为10Hz～1200Hz。

5.根据权利要求4所述的固定磨粒金属丝的制造方法，其特征在于，所述脉冲电流的频率为50Hz～1000Hz。