TW201309845A - 利用浸鍍的金剛石附著方法及利用於此的金剛石附著裝置 - Google Patents

利用浸鍍的金剛石附著方法及利用於此的金剛石附著裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種利用浸鍍的金剛石附著方法及利用於此的裝置。本發明的金剛石附著方法的特徵在於，以離子狀態包含離子化傾向低於被鍍母材的鍍敷物質，在分散有金剛石粒子的浸鍍液浸漬上述被鍍母材，從而上述鍍敷物質浸鍍於上述被鍍母材的同時，上述金剛石粒子與上述鍍敷物質一起附著於上述被鍍母材。

Description

利用浸鍍的金剛石附著方法及利用於此的金剛石附著裝置
本發明係關於一種金剛石(diamond)附著技術，特別是有關於一種與基於以往的電附著方式的金剛石粒子附著相比，能夠容易地將金剛石粒子附著於母材的技術。
金剛石粒子由於以較佳的硬度為基礎，廣泛適用於切削用工具等。一般，金剛石粒子以第1圖或第2圖所示的形態附著並固定於母材。第1圖所示的例子相當於金剛石以導電體塗敷的情況，第2圖所示的例子相當於金剛石不以導電體塗敷的情況。
首先，將塗敷有導電體的金剛石粒子110通過微粒子附著層115附著於母材101。此後，為了提高包含金剛石粒子110的微粒子附著層115的固定力，而利用鎳等形成培養鍍層120。金剛石以導電體塗敷的情況，如第1圖所示的例子，通過拋光線130使金剛石粒子曝露出來。相反地，金剛石不以導電體塗敷的情況，如第2圖所示的例子，即使不經過單獨的磨光過程，金剛石粒子也可以露出。
另一方面，在第1圖及第2圖所示的例子，微粒子附著層115主要是以電解鍍鎳的方式形成。但是，基於電解鍍鎳方式的金剛石附著方法需要複雜的預先處理過程。並且，為了建構成為電解鍍鎳方式的裝置，而需要整流器、陽極、電線等複雜的結構。並且，為了提高電解鍍鎳的效率而需要提高電極的電流密度，並維持50℃以上比較高的溫度。並且，基於電解鍍鎳方式的金剛石附著方法，在電解鍍鎳時，常常產生在金剛石粒子之上 附著其他金剛石粒子的現象。
本發明的目的在於提供一種不同於以往的電解鍍鎳方式，在母材能夠容易附著金剛石粒子的金剛石附著方法。
本發明的另一目的在於提供一種能夠利用於上述金剛石附著方法的裝置。
本發明用於達成上述目的的實施例之金剛石附著方法，其特徵在於，以粒子狀態包含相比被鍍母材離子化傾向(Ionization Trend)低的鍍敷物質，在分散有金剛石粒子的浸鍍液浸漬上述被鍍母材，從而上述鍍敷物質浸漬於上述被鍍母材的同時，上述金剛石粒子與上述鍍敷物質一起附著於上述被鍍母材。
此時，較佳為首先對上述被鍍母材進行酸洗處理後，浸鍍上述鍍敷物質。
並且，浸鍍鍍敷物質之後，實施培養鍍敷以提高金剛石粒子的固定力。
並且，上述被鍍母材可以呈金屬絲形態或者金屬板形態。並且，上述被鍍母材可以為具有規定形態的工具材。
本發明用於達成上述目的的實施例之金剛石附著裝置，其特徵在於，包括：鍍敷容器，以及浸鍍液，其儲存在上述鍍敷容器內，以離子狀態包含離子化傾向低於被鍍母材的鍍敷物質，在該浸鍍液分散有金剛石粒子；上述被鍍母材浸漬於上述浸鍍液而完成上述被鍍母材和上述鍍敷物質的浸 鍍的同時，上述金剛石粒子與上述鍍敷物質一起附著於上述被鍍母材。
此時，還可以包括方向轉換單元，該方向轉換單元配置於上述鍍敷容器內，使上述被鍍母材連續地浸漬到上述浸鍍液並排出。
本發明的金剛石附著方法利用浸鍍方法，從而以簡單的製造方法也可以形成具有較佳的被覆力的鍍層，由此具有金剛石粒子也能夠容易附著於母材的優點。
並且，本發明的金剛石附著方法與利用電解鍍鎳方式的金剛石附著方法相比，即使在比較低的溫度下也可以實施，且不需要整流器或陽極，因而能夠降低製造方法費用。
並且，本發明的金剛石附著方法，基於與被鍍母材和鍍敷物質的置換反應的鍍層，只形成規定厚度，因而具有能夠以單層的形態附著金剛石粒子的優點。
以下參照附圖詳細說明的實施例會讓本發明的優點和特徵以及實現這些優點和特徵的方法更加明確。但是，本發明不局限於以下所公開的實施例，能夠以各種方式實施，本實施例只用于使本發明的公開內容更加完整，有助於本發明所屬技術領域的普通技術人員完整地理解本發明的範疇，本發明根據權利要求書的範圍而定義。在說明書全文中，相同的附圖標記表示相同的結構要素。
下面，參照附圖，對利用本發明的較佳實施例的利用浸鍍的金剛石附著方法及利用於此的金剛石附著裝置進行詳細說明，如下。
在本發明中為了形成第1圖及第2圖所示的微粒子附著層115而利用的浸鍍利用離子化傾向的差異。
即，本發明中利用離子化傾向高的母材金屬與離子化傾向相對低的鍍敷金屬離子的置換反應。母材金屬是想要獲得電子而離子化，鍍敷金屬離子則要非離子化的同時在母材實現浸鍍。
眾所周知，金屬的離子化傾向以氫(H)為基準，可以如下表示。
Li>K>Ba>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>H
H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
例如，母材金屬為Fe，且鍍敷金屬以離子狀態存在的Cu的情況下，在離子化傾向高的Fe與離子化傾向相對低的Cu之間出現如下的置換反應。
Fe+Cu2+ → Fe2++Cu
因此，本發明中，對成為鍍敷的對象的母材，即被鍍母材，利用離子化傾向相對高的金屬，對以離子狀態存在的鍍敷金屬，則利用離子化傾向相對低的金屬。
第3圖繪示本發明的實施例中利用浸鍍的金剛石附著裝置。
參照第3圖，利用浸鍍的金剛石附著裝置包括鍍敷容器310及浸鍍液320。
鍍敷容器310提供實現浸鍍的內部空間，在上述內部空間儲存浸鍍液320。
儲存於鍍敷容器310內的浸鍍液320以離子狀態包含離子化傾向低於被鍍母材301的鍍敷物質，以進行浸鍍。並且，在浸鍍液320分散有金剛石粒子322，以在浸鍍時使金剛石粒子與鍍敷物質一起附著於被鍍母材301。
浸鍍液320可以是如硫酸銅(CuSO4)水溶液、硝酸銀(AgNO3)水溶液等，可以以離子(Cu2+、Ag+)的形態包含銅或銀的溶液。
參照第15圖至第18圖所示的照片，可以利用大約20 μm的金剛石粒子322。但是，不是必須侷限於此。
如果被鍍母材301浸漬於浸鍍液320，則實現被鍍母材301與鍍敷物質的浸鍍。此時，隨著鍍敷物質向被鍍母材301一側移動，分散於浸鍍液320的金剛石粒子322也跟著向被鍍母材301一側移動，其結果金剛石粒子322與鍍敷物質一起附著於被鍍母材301。
上述的利用浸鍍的金剛石粒子附著的情況下，不需要用於鍍敷的電極或整流器，可以通過在常溫下也可以實施的簡單的製造方法進行鍍敷並附著金剛石粒子，因此有利於降低製造方法費用。
並且，浸鍍的特性上，若實現了規定厚度的鍍敷，鍍敷則不再進行。因此，可以以單層的形態附著金剛石粒子322。
構成被鍍母材301的物質可以利用廣泛利用於工具材等的鋁(Al)、鋅(Zn)、鐵(Fe)等。
鍍敷物質可以利用鋅(Zn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au)等。這時，鍍敷物質利用離子化傾向低於被鍍母材的物質。
考慮到這點，被鍍母材與鍍敷物質之間的置換反應可以為如下的例子。
Fe+Cu2+ → Fe2++Cu
Zn+Cu2+ → Zn2++Cu
2Al+3Cu2+ → 2Al3++3Cu
2Al+3Zn2+ → 2Al3++3Zn
2Al+3Ni2+ → 2Al3++3Ni
Fe+Ni2+ → Fe2++Ni
Zn+Ni2+ → Zn2++Ni
另一方面，被鍍母材301可以呈金屬絲形態、金屬板形態。並且，被鍍母材301可以為具有規定形態的工具材。
如第3圖及第4圖所示，浸漬於浸鍍液320的方式也可以因被鍍母材301的形態而異。
即，被鍍母材301呈金屬絲形態或者長度長的金屬板形態的情況下，如第3圖所示的例子，被鍍母材連續地浸漬於浸鍍液320並排出的方式更佳。
相反，被鍍母材301呈金屬板形態或為規定的形態的工具材的情況下，如第4圖所示的例子，浸漬規定時間被鍍母材301的方式更佳。此時，通過比重的差異或者單獨的單元等，將被鍍母材301完全浸漬於浸鍍液320，或者可以僅浸漬預定附著金剛石的一部分。
另一方面，如第3圖所示，適用被鍍母材連續地浸漬於浸鍍液並排出的方式的情況下，可以在鍍敷容器內還包括方向轉換單元330，以移送被鍍母材。
方向轉換單元330可以以一個以上的輥的形態構成。如第3圖所示的例子，方向轉換單元330可以包括入側輥及出側輥。圖3所示的兩個的輥中的一個為入側輥，另一個則為出側輥。
入側輥起到轉換被鍍母材301的方向，以使被鍍母材301浸漬於浸鍍 液320的作用。出側輥起到轉換被鍍母材的方向，以浸鍍並附著金剛石粒子後，從浸鍍液320排出被鍍母材301。
第5圖繪示本發明的實施例的利用浸鍍的金剛石附著方法的順序圖。
參照第5圖，本發明中利用浸鍍方式來附著金剛石粒子。更詳細地，本發明的金剛石粒子附著方法可以包括被鍍母材脫脂/酸洗步驟(步驟S510)及浸鍍/金剛石粒子附著步驟(步驟S520)。
脫脂/酸洗步驟(步驟S510)中，可以首先對被鍍母材進行酸洗處理，以除去母材表面的氧化物等，並啟動表面。酸洗之前包括用於除去母材表面的有機物等的脫脂過程。
浸鍍/金剛石粒子附著步驟(步驟S520)中，以離子狀態包含離子化傾向低於被鍍母材的鍍敷物質，在分散有金剛石粒子的浸鍍液浸漬被鍍母材。在被鍍母材浸漬於浸鍍液的狀態下，鍍敷物質浸鍍於被鍍母材。與此同時，金剛石粒子與鍍敷物質一起附著於被鍍母材。
浸鍍後，通過更堅固地將金剛石粒子附著於母材，來實施培養鍍敷以提高固定力(步驟S530)。
另一方面，在浸鍍液中，考慮到浸鍍效率等時，鍍敷物質的濃度可以為0.5 M~3 M程度，金剛石粒子的濃度可以為50 ct/L~1000 ct/L程度。但是，鍍敷物質的濃度、金剛石粒子的濃度不是必須限定於此，可以根據被鍍母材的浸漬時間、鍍敷容器的大小、形態等而適當地選擇。
同樣地，浸鍍時，考慮到浸鍍效率、產生剝離等時，被鍍母材的浸漬時間可以為5秒至1分鐘程度，但不是必須限定於此。
第6圖至第9圖係為根據金屬絲浸漬時間的金剛石粒子附著結果的照 片。
為了實驗，在1L容積的1M硫酸銅溶液分散400ct的平均粒徑約為20 μm的金剛石粒子，並浸鍍在Fe材質的母材上。
參照第6圖至第9圖可知，在相同的條件下母材的浸漬時間越長，金剛石粒子附著量大體上增加。
第10圖至第14圖係為根據浸鍍液內金剛石粒子濃度的金剛石粒子附著結果的照片。
為了實驗，在1M硫酸銅溶液，以50ct/L(第10圖)、100ct/L(第11圖)、200ct/L(第12圖)、500ct/L(第13圖)及1000ct/L(第14圖)的濃度分散平均粒徑約為20μm的金剛石粒子，並分別鍍敷於Fe材質的母材上。
參照第10圖至第14圖可知，隨著浸鍍液內金剛石粒子濃度增加，附著量也大體上增加。
圖15至圖18係為浸鍍後金剛石粒子附著於母材的例子的照片。
參照圖15至圖18可知，藉由簡單的浸鍍，金剛石粒子可以附著於母材上。
如上所述，由於本發明的金剛石附著方法利用浸鍍方法，從而即使通過簡單的製造方法也能夠容易地將金剛石粒子附著於母材。
並且，就本發明的金剛石附著方法而言，基於被鍍母材和鍍敷物質的置換反應的鍍層只形成到規定厚度，因此可以以單層的形態附著金剛石粒子。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內， 當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
101‧‧‧母材
110‧‧‧金剛石粒子
115‧‧‧微粒子附著層
120‧‧‧培養鍍層
130‧‧‧拋光線
301‧‧‧被鍍母材
310‧‧‧鍍敷容器
320‧‧‧浸鍍液
322‧‧‧金剛石粒子
330‧‧‧方向轉換單元
第1圖及第2圖繪示在母材附著有金剛石粒子的例子。
第3圖繪示本發明的實施例中利用浸鍍的金剛石附著裝置。
第4圖繪示本發明的另一實施例中利用浸鍍的金剛石附著裝置。
第5圖繪示本發明的實施例的利用浸鍍的金剛石附著方法的順序圖。
第6圖至第9圖係為根據金屬絲浸漬時間的金剛石粒子附著結果的照片。
第10圖至第14圖係為本發明的實施例中根據浸鍍液內金剛石粒子濃度的金剛石粒子附著結果的照片。
第15圖至第18圖係為本發明的實施例中浸鍍後金剛石粒子附著於母材的例子的照片。
301‧‧‧被鍍母材
310‧‧‧鍍敷容器
320‧‧‧浸鍍液
322‧‧‧金剛石粒子
330‧‧‧方向轉換單元

Claims (11)

  1. 一種金剛石附著方法，包括以離子狀態包含離子化傾向低於被鍍母材的鍍敷物質，在分散有金剛石粒子的浸鍍液浸漬所述被鍍母材，從而使所述鍍敷物質浸鍍於所述被鍍母材的同時，所述金剛石粒子與所述鍍敷物質一起附著於所述被鍍母材。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的金剛石附著方法，其中首先對所述被鍍母材進行脫脂及酸洗處理後，浸鍍所述鍍敷物質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的金剛石附著方法，其中浸鍍所述鍍敷物質之後，實施培養鍍敷以提高所述金剛石粒子的固定力。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的金剛石附著方法，其中所述被鍍母材係選自鋁、鋅及鐵中任意一者，所述鍍敷物質係選自鋅、鐵、鎳、銅、銀、鉑及金任意一者，而且選擇離子化傾向低於所述被鍍母材的物質。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的金剛石附著方法，其中所述被鍍母材為金屬絲形態。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的金剛石附著方法，其中所述被鍍母材為金屬板形態。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的金剛石附著方法，其中所述被鍍母材為具有規定形態的工具材。
  8. 一種金剛石附著裝置，包括：鍍敷容器；以及浸鍍液，儲存於所述鍍敷容器內，以離子狀態包含離子化傾向低於被鍍母材的鍍敷物質，在該浸鍍液分散有金剛石粒子； 其中所述被鍍母材浸漬於所述浸鍍液，而實現所述被鍍母材和所述鍍敷物質的浸鍍的同時，所述金剛石粒子與所述鍍敷物質一起附著於所述被鍍母材。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的金剛石附著裝置，其中所述被鍍母材係選自鋁、鋅及鐵中任意一者，所述鍍敷物質係選自鋅、鐵、鎳、銅、銀、鉑及金任意一者，而且選擇離子化傾向低於所述被鍍母材的物質。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的金剛石附著裝置，其中所述金剛石附著裝置包括方向轉換單元，該方向轉換單元配置於所述鍍敷容器內，使所述被鍍母材連續地浸漬於所述浸鍍液並排出。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的金剛石附著裝置，其中所述方向轉換單元包括：入側輥，其使所述被鍍母材浸漬於所述浸鍍液；以及出側輥，其使所述被鍍母材從所述浸鍍液排出。
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