專利名稱：電沉積線型工具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電沉積線型工具及其制造方法，更特定地涉及在磁性線狀體的外周面 保持有金屬被覆磨粒的電沉積線型工具及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，在日本特開昭53-96589號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)、日本特開昭53-14489號(hào)公報(bào) (專利文獻(xiàn)2)、日本特開昭63-34071號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)及日本特開2004-50301號(hào)公報(bào) (專利文獻(xiàn)4)中公開有電沉積線型工具。在專利文獻(xiàn)1中公開有制造電沉積線型工具的方法，以在鍍液中混合磨粒并將鋼 琴絲浸泡(浸漬)在鍍液中的狀態(tài)復(fù)合鍍敷。但是，根據(jù)該方法，很難高速且穩(wěn)定地生產(chǎn)磨粒為高密度且均一分散的電沉積線 型工具。在專利文獻(xiàn)2中公開有電沉積線型工具的制造方法，將鋼琴絲磁化，使具有磁性 或預(yù)先進(jìn)行了磁性處理的金屬被覆磨粒吸附在磁化的鋼琴絲上，在保持吸附狀態(tài)下通過鍍 敷進(jìn)行固定。另外，還記述有利用離子噴鍍法或鍍敷法在磨粒的表面被覆磁性金屬即鐵或鎳， 對(duì)這樣得到的金屬被覆磨粒上進(jìn)行磁化處理。然而，在專利文獻(xiàn)中，使被覆鐵或鎳的金屬被覆磨粒吸附在磁化的鋼琴絲上時(shí)，金 屬被覆磨粒凝集。這是因?yàn)殍F及鎳為強(qiáng)磁性體，所以相對(duì)于磨粒的大小(重量)，其磁性產(chǎn) 生的吸附力太大而引起的。特別是磨粒大小為60 μ m以下時(shí)該傾向大。在專利文獻(xiàn)3中公開有制造電沉積磨石的方法，使磨粒表面在包含鎳離子的無電 解鍍液中形成強(qiáng)磁性的金屬被覆層，利用磁化裝置使磨粒磁化，將磁化的金屬被覆磨粒放 入浸漬有強(qiáng)磁性磨石基體金屬的鍍液中，攪拌后進(jìn)行鍍敷。現(xiàn)在，被覆無電解M-B鍍層的 金剛石磨粒不在市場(chǎng)銷售，制造時(shí)價(jià)格非常高。在專利文獻(xiàn)4中記述有一種示例，利用磁力使被覆無電解M-P鍍層的金屬被覆金 剛石磨粒吸附在鋼琴絲上，利用電鍍鎳層固定。但是，專利文獻(xiàn)4所示的無電解M-P鍍層為非磁性，非磁性的金屬被覆磨粒不能 以高密度吸附在鋼琴絲上。另外，吸附力的下降使電沉積線型工具的磨粒均一分散性惡化。專利文獻(xiàn)1 日本特開昭53-96589號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開昭53-14489號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開昭63-34071號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2004-50301號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是為解決上述這樣的問題點(diǎn)而發(fā)明的，其目的在于，提供一種高品質(zhì)的電沉積線型工具及制造它的方法。根據(jù)本發(fā)明的電沉積線型工具，具備磁性線狀體、以及在磁性線狀體的外周面被 鍍層固定的、金屬被覆的多個(gè)金屬被覆磨粒。金屬被覆包含無電解Ni-P鍍層，無電解Ni-P 鍍層的至少一部分被結(jié)晶化。這樣構(gòu)成的電沉積線型工具，因被覆在由金剛石及CBN等構(gòu)成的磨粒上的無電解 Ni-P鍍層的至少一部分被結(jié)晶化，所以堅(jiān)硬。為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，在使用電沉積線型工具時(shí)， 在磨粒和支承其的無電解M-P鍍層的界面很難磨損。由此，防止加工造成的磨粒的脫落， 工具壽命增加。優(yōu)選金屬被覆包含P的含量為4質(zhì)量％以上的無電解Ni-P鍍層，無電解Ni-P鍍 層的至少一部分被結(jié)晶化。還優(yōu)選無電解Ni-P鍍層的P的含量為6質(zhì)量％以上9質(zhì)量％以下。由此，防止因加工導(dǎo)致磨粒脫落的效果最佳。另外，也可以將磨粒成本抑制在最小 限。在發(fā)明者調(diào)查的范圍內(nèi)被覆P含量比4質(zhì)量％少的無電解M-P鍍層的金屬磨粒不在 市場(chǎng)經(jīng)銷。這是因?yàn)榇嬖谙率龅乃膫€(gè)問題(1)、鍍液的控制難；(2)、鍍敷速度慢；(3)、鍍液的壽命短；(4)、鍍液成本高。還有，被覆所述的無電解Ni-B鍍層的金屬被覆磨粒也因相同的理由而不在市場(chǎng) 經(jīng)銷。另外，用后述的本發(fā)明的制造方法制作的情況下還具有大優(yōu)點(diǎn)。將P的含量定為4質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為6質(zhì)量％以上9質(zhì)量％以下時(shí)，無電解 Ni-B鍍層的比電阻提高，可以防止凝集的金屬被覆磨粒固定在磁性線狀體表面。由此，能夠 得到磨粒的高度一致的電沉積線型工具。優(yōu)選金屬被覆磨粒包含金剛石，XRD分析的強(qiáng)度比Ni3P(231)/金剛石(111)為 0. 01以上0. 3以下。在此，所謂強(qiáng)度比Ni3P(231)即為基于Ni3P結(jié)晶的231面的XRD峰值強(qiáng)度。所謂 金剛石(111)即為基于金剛石結(jié)晶的111面的XRD峰值強(qiáng)度。通過了解這些強(qiáng)度比，能夠間接地了解無電解Ni-P鍍層的結(jié)晶化的程度。通過使 用保持范圍內(nèi)的強(qiáng)度的磨粒，能夠使磨粒的吸附量為理想的吸附量，且可以減小磨粒的消 耗及電力消耗。強(qiáng)度比不足0.01時(shí)，磨粒吸附在絲上的吸附量降低，從理想的狀態(tài)偏離一些。在強(qiáng)度比超過0.3的情況下，需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的熱處理，金屬被覆磨粒的表面可 能氧化。在進(jìn)行氧化時(shí)，可以使鎳鍍層產(chǎn)生的磨粒向絲的固定強(qiáng)度降低。還優(yōu)選從無電解Ni-P鍍層的表面到金屬被覆磨粒存在的部分，粒徑為IOnm以上 的結(jié)晶以平均IX IO7個(gè)/mm2以上6X IO9個(gè)/mm2以下存在。該密度用TEM(透射型電子顯微鏡)觀察金屬被覆磨粒的截面能夠了解。以平均 IX IO7個(gè)/mm2以上的密度能夠使磨粒的吸附量為理想的吸附量，且可以減小磨粒的消耗及 電力消耗。
因密度超過6X IO9個(gè)/mm2，所以需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的熱處理，金屬被覆磨粒的表面 可能氧化。在氧化后，鎳鍍層產(chǎn)生的磨粒向絲的固定強(qiáng)度有可能降低。優(yōu)選的是，觀察從金屬被覆部分即無電解M-P鍍層的表面到磨粒存在的部分的 截面時(shí)，粒徑IOnm以上的結(jié)晶所占的比率在無電解鍍層中為20%以上70%以下。只要是該范圍，則就可以使磨粒的吸附量為理想的吸附量，且可以減少磨粒的消 耗及電力消耗。粒徑IOnm以上的結(jié)晶所占的比率只要不足20%，則磨粒吸附在絲上的吸附量減
少，吸附量從理想值偏離一些。粒徑IOnm以上的結(jié)晶所占的比率超過70%時(shí)，需要相當(dāng)長(zhǎng)的熱處理，金屬被覆磨 粒的表面有可能氧化。在氧化后，鎳鍍層產(chǎn)生的磨粒向絲的固定強(qiáng)度有可能降低。優(yōu)選在磁性線狀體的外周面所形成的鍍敷層為鎳鍍層。通過采用鎳鍍層，對(duì)電沉積線型工具賦予耐腐蝕性及硬度。由此，能夠經(jīng)受作為電 沉積線型工具使用的、各種各樣的使用環(huán)境。更優(yōu)選的是，構(gòu)成鎳鍍層的鎳組織的平均粒徑相對(duì)于鍍層的厚度為0. 0155倍以 上1.000倍以下。這可以通過對(duì)鎳鍍層的截面進(jìn)行EBSD分析的而了解。解析是不包含邊 緣粒，以每個(gè)雙晶為結(jié)晶粒界作為條件進(jìn)行的值。通過這種方式，鍍層變軟，且可以使鍍層變硬的硫、氧及氫等在鍍層的攝入量自身 減少。由此，無論極端彎曲成何種程度，也沒有在鋼琴絲的圓周所形成的鎳鍍層的破裂。作為用于制造這種組織的條件的一例有鍍液的流量。優(yōu)選在鍍液的流量和電流密 度的關(guān)系中由下述的表達(dá)式得到的流量以上。在截面面積為X(mm2)的容器中通過鋼琴絲，以Y(A)的電流密度進(jìn)行鎳鍍敷時(shí)需 要的鍍液的流量(L/min) =XXYX6X10_5。鎳組織的平均粒徑相對(duì)鎳鍍層的厚度比0. 0155小的情況下，鍍層自身變硬，所以 因彎曲而易產(chǎn)生破裂。鎳組織的平均粒徑相對(duì)鎳鍍層的厚度超過1倍時(shí)，與鍍層厚相比，截面組織的粒 徑不能增大。在此所說的鎳組織的平均粒徑是指將與通過EBSD (Electron BackScatter Diffraction Patterns)分析得到的各結(jié)晶粒子的面積相等的面積的各圓的直徑平均化的粒徑。優(yōu)選鎳鍍層的S (硫)的平均含量為1質(zhì)量％以下。通常，電沉積線型工具在其使用時(shí)受到各種各樣的應(yīng)力。由此，在鎳鍍層部分產(chǎn)生 破裂，結(jié)果導(dǎo)致金屬被覆磨粒的脫粒及工具斷線。但是，使鎳鍍層的S(硫)的平均含量為 1質(zhì)量％以下的鍍層易延伸。這種鎳鍍層即使受到產(chǎn)生破裂的應(yīng)力，通過使增加該負(fù)荷的部分鍍層延伸而防止 破裂的發(fā)生，也不產(chǎn)生金屬被覆磨粒的脫粒及工具的斷線。另外，因易撓曲，所以向滑輪的纏繞也變得順暢。優(yōu)選鎳鍍層的S (硫)的平均含量為Oatoms/cm3以上3. 0 X 1018atoms/cm3以 下。成為上述的S含量時(shí)，無論極端地彎曲成何種程度，在鋼琴絲周圍所形成的鎳鍍層不 破裂。通常，即使未加入鄰磺酰苯酰亞胺等光澤劑而得到的鎳鍍層含有極微量的硫。分析方法可以列舉出SIMS等高靈敏度分析，EDX-SEM(Energy Dispersive X-ray-Scanning Electron Microscope)等到達(dá)測(cè)定限界，不能檢測(cè)正確的量。另外，Xatoms/cm3為 XX ICT22X 100/9. 14(質(zhì)量％ )。在鎳鍍液中通常使用硫酸鎳NiSO4 · 6H20或氨基磺酸鎳Ni (NH2SO3) 2 · 4H20,它們中 包含硫。發(fā)明者認(rèn)為，上述極微量的硫由它們提供。向鍍層中的硫的攝入量對(duì)鍍敷條件即 所形成的鍍敷組織的性狀有大影響。列舉一例，具有鍍液的流量，這些如上所述。優(yōu)選鎳鍍層的0(氧)的平均含量為Oatoms/cm3以上2. 0X 102°atOmS/Cm3以下。這些也是用SIMS那樣的高靈敏度分析僅檢測(cè)出極微量。通過設(shè)定上述的氧含量， 無論極端地彎曲成何種程度，在鋼琴絲周圍所形成的鎳鍍層也不會(huì)破裂。氧主要的出處認(rèn)為是鍍液及氫氧化物等的析出物。認(rèn)為向鍍液的氧的攝取量也對(duì) 鍍敷條件及所形成的鍍敷組織的性狀有大影響。列舉一例，根據(jù)鍍液的流量確定氧量，理想 的鍍液的流量如上所述。優(yōu)選對(duì)鎳鍍層中進(jìn)行SIMS分析時(shí)的氫和M的二次離子平均強(qiáng)度比(氫平均強(qiáng)度 /Ni平均強(qiáng)度)為0以上且不足2. 8X 10_2。氫用SIMS的高靈敏度分析也僅僅檢測(cè)出極微 量。鎳鍍敷的氫和鎳的二次離子的強(qiáng)度比處于上述的范圍時(shí)，無論極端地彎曲成何種程度， 在鋼琴絲周圍所形成的鍍層也不會(huì)破裂。氫主要出處認(rèn)為有鍍液中的氫原子及從絲產(chǎn)生的氫氣。氫向鍍層的攝入量認(rèn)為對(duì) 鍍敷條件、所形成的組織的性狀也影響很大。作為一例，根據(jù)鍍液的流量改變氫的攝入量， 理想的鍍液的流量如上所述。優(yōu)選金屬被覆磨粒的粒徑為5μπι以上1000 μ m以下。由此，形成具有鋒利度及切 斷面的面粗糙度、工件的彎曲、截面損失〔力一 m)等方面優(yōu)異的性能的工具。優(yōu)選鎳鍍層及金屬被覆的磨粒中，鎳鍍層的厚度/磨粒的平均粒徑的值為0. 26以 上0.8以下。滿足這種關(guān)系的電沉積線型工具可以與磨粒保持力、鋒利度一起長(zhǎng)時(shí)間維持高的 狀態(tài)。優(yōu)選磁性線狀體是進(jìn)行黃銅鍍敷或銅鍍敷的鋼琴絲。通常在對(duì)鋼琴絲鍍敷前，需 要將鋼琴絲浸漬在酸中，進(jìn)行氧化被膜等的去除。在此，將鋼琴絲等浸漬在酸中時(shí)，往往產(chǎn)生以被稱為污點(diǎn)(7 7 7卜)的碳為主成 分的析出物，這些使鍍敷的粘合力降低。因此，通常需要在浸酸后去除污點(diǎn)的工序。但是，為進(jìn)行了黃銅鍍敷或銅鍍敷的鋼琴絲時(shí)，因不產(chǎn)生污點(diǎn)，所以可以維持高粘 合力，并且不需要進(jìn)入多余的工序。線狀體的材質(zhì)除鋼琴絲以外，還可以使用對(duì)Ni及Ni合金及不銹鋼等的磁性絲、W 絲、Mo絲、Cu絲及Cu合金絲等非磁性絲進(jìn)行Ni等的磁性金屬鍍敷的線材，另外，也可以使 用將這些線材當(dāng)中1種或2種以上擰在一起的擰絲。本發(fā)明的電沉積線型工具的制造方法包括對(duì)被覆有無電解M-P鍍層的金屬被 覆磨粒進(jìn)行熱處理，使無電解Ni-P鍍層的至少一部分結(jié)晶化的工序；以在鍍液中加入熱處 理后的金屬被覆磨粒并使之分散的狀態(tài)利用磁力通過磁感應(yīng)作用使之吸附到基材即磁性 線狀體上，用鍍層固定的工序。
包括這種工序的電沉積線型工具的制造方法中，由于使無電解Ni-P鍍層的至少一部分結(jié)晶化，所以M-P鍍層易磁化。其結(jié)果是利用磁感應(yīng)易使金屬被覆磨粒吸附在磁性 線狀體。優(yōu)選無電解Ni-P鍍層的P含量為4質(zhì)量％以上。如上所述，被覆4質(zhì)量％以上的 無電解M-P鍍層的金屬被覆磨粒在市場(chǎng)經(jīng)銷，能夠廉價(jià)地獲得。但是，使市場(chǎng)經(jīng)銷的金屬 被覆磨粒利用磁力吸附在基材即磁性線狀體上，金屬被覆磨粒的吸附量非常少，依然不能 使用。這是因?yàn)橛捎诮饘俦桓彩欠蔷з|(zhì)，所以為非磁性。特別是使用粒徑為IOym以上的 市場(chǎng)經(jīng)銷的金屬被覆磨粒，以2m/min以上的生產(chǎn)速度生產(chǎn)電沉積線型工具時(shí)，向磁性線狀 體的金屬被覆磨粒的吸附量顯著地下降，所以不能使用。雖然存在這樣的問題，但在本發(fā)明中P的含量為4質(zhì)量％以上，即使是被覆非晶質(zhì) 且非磁性的無電解Ni-P鍍層的金屬被覆磨粒，通過對(duì)它進(jìn)行熱處理，使Ni-P鍍層的至少一 部分結(jié)晶化并賦予磁場(chǎng)，由此可以使金屬被覆磨粒磁化。由此，可以使向磁性線狀體的金屬 被覆磨粒的吸附量極大地上升。另外，即使是4質(zhì)量％以下，通過進(jìn)行熱處理，也可以使其 磁性比熱處理前提高。另外，被覆于進(jìn)行這種熱處理而制作的金屬被覆磨粒的無電解Ni-P鍍層，其比電 阻比Ni及無電解Ni-B鍍層的高，因此，可以減少專利文獻(xiàn)2中成為問題的磨粒的消耗及電 力消耗。更優(yōu)選無電解Ni-P鍍層的P (磷)含量為6質(zhì)量％以上9質(zhì)量％以下。在該范圍 時(shí)，可以使磨粒的消耗及電力消耗最小。作為利用磁力吸附向磁性線狀體的金屬被覆磨粒的方法，有(1)僅使金屬被覆磨 粒磁化，(2)僅使磁性線狀體磁化，(3)使金屬被覆磨粒及磁性線狀體磁化的方法，也可以 采用任何一個(gè)。另外，進(jìn)行熱處理的金屬被覆磨粒的具體例可以列舉出在金剛石及CBN被覆無電 解Ni-P鍍層。線狀體的具體例如前所述。優(yōu)選熱處理的溫度為250°C以上且在無電解Ni-P鍍層的融點(diǎn)以下。通過設(shè)為這種 溫度范圍，可以進(jìn)行適于本發(fā)明的無電解Ni-P鍍層的結(jié)晶化，使金屬被覆磨粒的吸附量格 外上升。另外，對(duì)被覆了無電解Ni-P鍍層的金屬被覆磨粒進(jìn)行熱處理時(shí)，Ni-P鍍層也變 硬。由此，可以抑制磨粒周邊的磨損，也可以使電沉積線型工具的壽命提高。熱處理的溫度為250°C以上，溫度不足250°C時(shí)無電解Ni-P鍍層結(jié)晶化的比率降 低，因此，利用磁力難以使金屬被覆吸附在線狀體上。另外，設(shè)定為無電解Ni-P鍍層的融點(diǎn) 以下是因?yàn)槌^融點(diǎn)時(shí)金屬被覆磨粒的變質(zhì)增大。優(yōu)選熱處理的環(huán)境為真空環(huán)境、氫環(huán)境、氮環(huán)境或氬環(huán)境(以后，稱為真空環(huán)境 等)。在被覆了磨粒的無電解M-P鍍層的表面具有氧化被膜時(shí)，使鍍敷產(chǎn)生的磨粒的固定 力下降。但是，在真空環(huán)境等中進(jìn)行熱處理時(shí)，難以形成氧化被膜，可以提高金屬被覆磨粒 的固定力。更優(yōu)選在熱處理之后將金屬被覆磨粒浸泡于酸。由此，即使是在無電解Ni-P鍍層 的表面形成氧化被膜的情況下，通過這樣處理都可以去除氧化膜厚，可以提高金屬被覆磨粒的固定力。具體而言可以使用鹽酸、硝酸或硫酸等進(jìn)行處理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖3是表示圖1所示的電沉積線修整后的方式的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖4是表示圖2所示的電沉積線修整后的方式的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式5的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式6的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式7的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式8的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式9的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖；圖11是表示用實(shí)施例5記載的方法進(jìn)行了熱處理的金剛石磨粒的XRD圖表的圖；圖12是表示用實(shí)施例5記載的方法未進(jìn)行熱處理的金剛石磨粒的XRD圖表的圖；圖13是用日立高新技術(shù)株式會(huì)社制掃描透射電子顯微鏡(HD-2700)顯示該金剛 石磨粒和無電解M-P鍍層的剖面部分的圖；圖14是用日立高新技術(shù)株式會(huì)社制掃描透射電子顯微鏡(HD-2700)顯示該金剛 石磨粒和無電解M-P鍍層的剖面部分的圖；圖15放大表示圖14的樣品中無電解Ni-P鍍層202的剖面圖；圖16是表示圖15中所示的照片中將結(jié)晶部分視為黑色、將非晶質(zhì)部分視為白色 的剖面圖；圖17是表示在實(shí)施例A的絲上形成的鎳鍍層的SIMS分析結(jié)果的圖表；圖18是表示在實(shí)施例B的絲上形成的鎳鍍層的SIMS分析結(jié)果的圖表；圖19是表示在實(shí)施例D的絲上形成的鎳鍍層的SIMS分析結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在下面的實(shí)施方式中對(duì)相同 或與之相當(dāng)?shù)牟糠指郊酉嗤膮⒄辗?hào)，對(duì)其說明不再重復(fù)。另外，也可將各實(shí)施方式進(jìn)行組合。(實(shí)施方式1)圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。參 照?qǐng)D1，電沉積線型工具10具有長(zhǎng)邊方向延伸的芯線4、設(shè)置在芯線4的外周面41的鍍層 3、由鍍層3保持的超硬磨粒1、被覆超硬磨粒1的外周面的被覆層2。芯線4例如可以使用 鋼琴絲。超硬磨粒1是金剛石磨?；蛄⒎骄У?CBN)磨粒。被覆層2由無電解Ni-P鍍層構(gòu)成。熱處理被覆層2，使無電解Ni-P鍍層的一部分 或全部結(jié)晶化。將進(jìn)行了熱處理的超硬磨粒1放入鍍液中并以使之分散的狀態(tài)利用磁力使 之吸附在基材即芯線4上并用鍍層固定。(實(shí)施方式2)
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面 圖。參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的電沉積線型工具在芯線4的外周面41形成有被覆 層5這一點(diǎn)與根據(jù)實(shí)施方式1的電沉積線型工具有所不同。被覆層5由黃銅鍍層或銅鍍層 形成。即使是根據(jù)這樣構(gòu)成的實(shí)施方式2的電沉積線型工具，也具有與根據(jù)實(shí)施方式1 的電沉積線型工具一樣的效果。(實(shí)施方式3)圖3是表示圖1所示的電沉積絲修整后的方式的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。圖4 是表示圖2所示的電沉積絲修整后的方式的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。如圖3及圖4所示，即使從被覆層2露出超硬磨粒1也具有與實(shí)施方式1及2 — 樣的效果。(實(shí)施方式4)圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。參 照?qǐng)D5，電沉積線型工具110具有長(zhǎng)邊方向延伸的芯線104、設(shè)置在芯線104的外周面141的 鍍層103、由鍍層103保持的超硬磨粒101、被覆超硬磨粒101的外周面的被覆層102。鎳鍍 層103中硫的比率為1質(zhì)量％以下。芯線104例如可以使用鋼琴絲。超硬磨粒101為金剛 石磨?；蛄⒎骄У?CBN)磨粒。通過不使用磁力地使超硬磨粒101與芯線104接觸， 可以制造電沉積線型工具110。優(yōu)選鎳鍍層的S (硫)的平均含量為Oatoms/cm3以上3. 0 X 1018atoms/cm3以 下。設(shè)為上述S含量時(shí)，無論極端彎曲成何種程度，鋼琴絲周圍所形成的鎳鍍層都不會(huì) 破裂。通常，即使沒有加入鄰磺酰苯酰亞胺等光澤劑的情況下，也能夠得到的鎳鍍層含 有極微量的硫。分析方法可以列舉SIMS等高靈敏度分析，EDX-SEM(Energy Dispersive X-ray-Scanning ElectronMicroscope)等達(dá)到測(cè)定限界，不能檢測(cè)出正確的量。對(duì)于鎳鍍液通常使用硫酸鎳NiSO4 · 6H20或氨基磺酸鎳Ni (NH2SO3) 2 · 4H20,它們中 包含硫。發(fā)明者認(rèn)為上述極微量的硫由它們提供。認(rèn)為硫向鍍層的攝入量對(duì)鍍敷條件即所 形成的鍍層組織的性狀有很大影響。列舉一例有鍍液的流量，這如上所述。在截面積為X(mm2)的容器中使鋼琴絲通過，以Y(A)的電流密度進(jìn)行鎳鍍敷時(shí)所 需的鍍液的流量(L/min) =XXYX6X10_5。優(yōu)選鎳鍍層的0(氧)的平均含量為Oatoms/cm3以上2. 0X 1020atoms/cm3以下。其也是用SIMS這種高靈敏度分析僅僅檢測(cè)出極微量。通過設(shè)定上述的氧含量，無 論極端地彎曲成何種程度，在鋼琴絲周圍所形成的鎳鍍層都不會(huì)破裂。氧的主要出處認(rèn)為是鍍液及氫氧化物等析出物。氧向鍍液的攝入量也對(duì)鍍敷條件 及所形成的鍍層組織的性狀有很大影響。列舉一例，根據(jù)鍍液的流量確定氧量，理想的鍍液 的流量如上所述。優(yōu)選在鎳鍍層中進(jìn)行SIMS分析時(shí)的氫和M的二次離子平均強(qiáng)度比(氫平均強(qiáng)度 /Ni平均強(qiáng)度)為0以上且不足2. 8X 10_2。氫也是用SIMS高靈敏度分析僅僅檢測(cè)出極微 量。鎳鍍層的氫和Ni的二次離子平均強(qiáng)度比處于上述的范圍時(shí)，無論極端地彎曲成何種程 度，在鋼琴絲周圍所形成的鍍層都不會(huì)破裂。
認(rèn)為氫主要的出處為鍍液中的氫原子及從絲產(chǎn)生氫氣。氫向鍍層的攝入量也對(duì)鍍 敷條件即所形成的鍍層組織的性狀有很大影響。作為一例，根據(jù)鍍液的流量改變氫的攝入 量，理想的鍍液的流量如上所述。構(gòu)成鎳鍍層的鎳組織的平均粒徑在鍍層厚度為15μπι時(shí)可以比0.23μπι厚。其可 以通過對(duì)鎳鍍層的截面進(jìn)行EBSD分析而了解。解析是不含邊緣粒(工？ X > )，而 以設(shè)定每個(gè)雙晶為結(jié)晶粒界作為條件進(jìn)行的值。由此，鍍層變軟，且使鍍層變硬的硫、氧及氫等向鍍層的攝取量自身也可以減少。 由此，無論極端地彎曲成何種程度，鋼琴絲周圍所形成的鎳鍍層都不會(huì)破裂。用于形成這種組織的作為條件的一例，有鍍液的流量。在鍍液的流量和電流密度 的關(guān)系如上所述。優(yōu)選磨粒被金屬被覆。優(yōu)選被金屬被覆的磨粒的粒徑為5μπι以上1000 μ m以下的范圍內(nèi)。通過形成這種粒徑，從而成為具有在鋒利度及切斷面的面粗糙度、工件的彎曲度、 截口損失等方面優(yōu)異的性能的工具。優(yōu)選在鎳鍍層及金屬被覆磨粒中鎳鍍層的厚度/磨粒的平均粒徑的值為0. 26以 上0.8以下。滿足這種關(guān)系的電沉積線型工具可與磨粒保持力、鋒利度一起長(zhǎng)時(shí)間維持高狀 態(tài)。(實(shí)施方式5)圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式5的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。參 照?qǐng)D6，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式5的電沉積線型工具中，在芯線104的外周面141形成有被覆 層105這一點(diǎn)與根據(jù)實(shí)施方式4的電沉積線型工具有所不同。被覆層105由黃銅鍍層或銅 鍍層形成。即使是根據(jù)這樣構(gòu)成的實(shí)施方式5電沉積線型工具也具有與根據(jù)實(shí)施方式4的電 沉積線型工具一樣的效果。(實(shí)施方式6)圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式6的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。 參照?qǐng)D7，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式6的電沉積線型工具110中，在超硬磨粒101的外周面未 設(shè)置被覆這一點(diǎn)與根據(jù)實(shí)施方式4的電沉積線型工具有所不同。即使是根據(jù)這樣構(gòu)成的實(shí)施方式6電沉積線型工具也可以有與根據(jù)實(shí)施方式4的 電沉積線型工具一樣的效果。(實(shí)施方式7)圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式7的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。 參照?qǐng)D8，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方7的電沉積線型工具中，在芯線104的外周面141形成有被 覆層105這一點(diǎn)與根據(jù)實(shí)施方式6的電沉積線型工具有所不同。即使是根據(jù)這樣構(gòu)成的實(shí)施方式7電沉積線型工具也可以有與根據(jù)實(shí)施方式6的 電沉積線型工具一樣的效果。(實(shí)施方式8)圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式8的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。 參照?qǐng)D9，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式8的電沉積線型工具110中，在使超硬磨粒101的表面露出這一點(diǎn)與根據(jù)實(shí)施方式7的電沉積線型工具有所不同。即使是根據(jù)這樣構(gòu)成的實(shí)施方式8電沉積線型工具也可以有與根據(jù)實(shí)施方式4的電沉積線型工具一樣的效果。作為圖9中使超硬磨粒1的表面露出的方法可以列舉出使鍍層103變薄的方法、 或暫時(shí)形成如實(shí)施方式6的鍍層后，去除鍍層103中一部分的方法。(實(shí)施方式9)圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式9的電沉積線型工具的與長(zhǎng)邊方向正交的剖面圖。 參照?qǐng)D10，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方9的電沉積線型工具110中，在芯線104的外周面141形成 有被覆層105這一點(diǎn)與根據(jù)實(shí)施方式8的電沉積線型工具有所不同。即使是根據(jù)這樣構(gòu)成的實(shí)施方式9電沉積線型工具也可以有與根據(jù)實(shí)施方式8的 電沉積線型工具一樣的效果。實(shí)施例1準(zhǔn)備被覆有P的含量為3質(zhì)量％、5質(zhì)量％、7質(zhì)量％、9質(zhì)量％、11質(zhì)量％的無電 解Ni-P鍍層的金剛石磨粒。金剛石磨粒的粒度分布的中心直徑為29 μ m,該磨粒整體的無電解Ni-P鍍層的比 率為30質(zhì)量％。在金剛石磨粒的粒徑的測(cè)定時(shí)使用Malvemlnstruments Ltd.株式會(huì)社制 的激光折射式粒度分布測(cè)定裝置(Mastersizer SVer. 2. 19)。將磨粒分別分成各二分之一，一半在溫度300°C、真空中進(jìn)行2小時(shí)熱處理。另一 半不進(jìn)行任何處理。將這些磨粒放入氨基磺酸M浴中，以使之分散的狀態(tài)利用磁力使被覆基材即黃 銅的直徑0 = O.18mm的鋼琴絲吸附并用鎳鍍層固定，制作電沉積線型工具。生產(chǎn)速度(線速)全部設(shè)為2m/min。下述表示所得到的電沉積線的磨粒密度及生產(chǎn)性等綜合的評(píng)價(jià)的結(jié)果。在此，所 謂“產(chǎn)生性良好”表示沒有磨粒消耗及電力消耗。在下述表中◎及〇表示合格。其中，◎表示比〇更優(yōu)異的狀態(tài)。X表示有問題。[表1]
權(quán)利要求
1.一種電沉積線型工具，其具備 磁性線狀體(4)、和在所述磁性線狀體(4)的外周面被鍍層(3)固定的、金屬被覆的多個(gè)金屬被覆磨粒⑴，所述金屬被覆(2)包含無電解Ni-P鍍層，所述無電解Ni-P鍍層的至少一部分被結(jié)晶化。
2.如權(quán)利要求1所述的電沉積線型工具，其中，所述金屬被覆(2)包含P的含量為4質(zhì) 量％以上的無電解Ni-P鍍層，所述無電解Ni-P鍍層的至少一部分被結(jié)晶化。
3.如權(quán)利要求2所述的電沉積線型工具，其中，所述無電解M-P鍍層的P的含量為6 質(zhì)量％以上9質(zhì)量％以下。
4.如權(quán)利要求2所述的電沉積線型工具，其中，所述金屬被覆磨粒(1)包含金剛石， XRD(X-ray diffraction)分析的強(qiáng)度比 Ni3P(231)/ 金剛石(111)為 0. 01 以上 0. 3 以下。
5.如權(quán)利要求2所述的電沉積線型工具，其中，從所述無電解M-P鍍層的表面到所述 金屬被覆磨粒⑴存在的部分，粒徑為IOnm以上的結(jié)晶以平均IX IO7個(gè)/mm2以上6 X IO9 個(gè)/mm2以下存在。
6.如權(quán)利要求2所述的電沉積線型工具，其中，觀察從所述無電解M-P鍍層的表面到 所述金屬被覆磨粒(1)存在的部分的截面時(shí)，粒徑IOnm以上的結(jié)晶所占的比率在所述無電 解鍍層中為20%以上70%以下。
7.如權(quán)利要求1所述電沉積線型工具，其中，在所述磁性線狀體(4)的外周面(41)所 形成的所述鍍敷層(3)為鎳鍍層。
8.如權(quán)利要求7所述的電沉積線型工具，其中，構(gòu)成所述鎳鍍層的鎳組織的平均粒徑 相對(duì)于所述鎳鍍層的厚度為0. 0155倍以上1. 000倍以下。
9.如權(quán)利要求7所述的電沉積線型工具，其中，所述鎳鍍層的S(硫)的平均含量為1 質(zhì)量％以下。
10.如權(quán)利要求7所述的電沉積線型工具，其中，所述鎳鍍層的S(硫)的平均含量為 Oatoms/cm3 以上 3. 0 X 1018atoms/cm3 以下。
11.如權(quán)利要求7所述的電沉積線型工具，其中，所述鎳鍍層的0(氧)的平均含量為 Oatoms/cm3 以上 2. 0 X 102Clatoms/cm3 以下。
12.如權(quán)利要求7所述的電沉積線型工具，其中，在所述鎳鍍層中進(jìn)行SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)分析時(shí)的氫與Ni的二次離子平均強(qiáng)度比(氫平均強(qiáng)度/Ni平均 強(qiáng)度)為0以上且不足2.8X10_2。
13.如權(quán)利要求1所述的電沉積線型工具，其中，所述金屬被覆磨粒⑴的粒徑為5μπι 以上1000 μ m以下。
14.如權(quán)利要求7所述的電沉積線型工具，其中，在所述鎳鍍層及所述被金屬被覆的磨 粒(1)中，所述鎳鍍層的厚度/所述金屬被覆磨粒的平均粒徑的值為0. 26以上0. 8以下。
15.如權(quán)利要求1所述電沉積線型工具，其中，所述磁性線狀體(4)是進(jìn)行了黃銅鍍敷 或銅鍍敷的鋼琴絲。
16.一種電沉積線型工具的制造方法，其中，包括對(duì)被覆有無電解Ni-P鍍層(2)的金屬被覆磨粒(1)進(jìn)行熱處理，使所述無電解Ni-P鍍層的至少一部分結(jié)晶化的工序；以及以在鍍層液中加入所述熱處理后的金屬被覆磨粒(1)并使之分散的狀態(tài)，利用磁力通 過磁感應(yīng)作用使之吸附到基材即磁性線狀體(4)并用鍍層(3)固定的工序。
17.如權(quán)利要求16所述的電沉積線型工具的制造方法，其中，所述無電解M-P鍍層 ⑵的P(磷)含量為4質(zhì)量％以上。
18.如權(quán)利要求16所述的電沉積線型工具的制造方法，其中，所述無電解M-P鍍層 ⑵的P(磷)含量為6質(zhì)量％以上9質(zhì)量％以下。
19.如權(quán)利要求16所述的電沉積線型工具的制造方法，其中，所述熱處理的溫度為 250°C以上并且在所述無電解Ni-P鍍層的融點(diǎn)以下。
20.如權(quán)利要求16所述的電沉積線型工具的制造方法，其中，所述熱處理的環(huán)境為真 空環(huán)境、氫環(huán)境、氮環(huán)境或氬環(huán)境。
21.如權(quán)利要求16所述的電沉積線型工具的制造方法，其中，還包含在所述熱處理之 后將所述金屬被覆磨粒(1)浸泡于酸的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電沉積線型工具。電沉積線型工具(10)具有沿長(zhǎng)邊方向延伸的芯線(4)、設(shè)置在芯線(4)的外周面(41)的鍍層(3)、由鍍層(3)保持的超硬磨粒(1)、被覆超硬磨粒(1)外周面的被覆層(2)。被覆層(2)由無電解Ni-P鍍層構(gòu)成。對(duì)被覆層(2)熱處理，將無電解Ni-P鍍層的一部分或全部結(jié)晶化。
文檔編號(hào)H01L21/304GK101998894SQ200980112780
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者小川秀樹, 山中正明, 松本寧, 福島健二, 福西利夫, 辻本宗裕, 風(fēng)早克夫 申請(qǐng)人:聯(lián)合材料公司