JPS59124574A - 切断刃の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は切断刃の製造方法、特にシリコン、ゲルマニ
ウム等の半導体、水晶、フェライト、ガラスその他の硬
脆物質の精密切断に適した切断刃をメッキ法により合金
に超硬砥粒を固着することにより製造する方法に関する
ものである。

メッキ法によって製造される切断刃には、内周刃、外周
刃、マルチバンドソー刃、高速バンドソー刃等があるが
、ここでは、内周刃を例にとって、まずこの発明の技術
的背景を説明する。

この出願の発明者は、先に第１図に示すことき内周刃を
提案している（特開昭５６−１４６６７８号公報）。こ
の内周刃は、台金１端縁の表裏両面にほぼ均等となるよ
うに溝部２を設け、この溝部２にダイヤモンド等の超硬
砥粒をメッキ法により固着し、砥粒層３を形成したもの
であり、台金１は充分に冷間加工された例えば５ＵＳ３
Ｑ４のような薄鋼板が用いられ、またメッキ液としては
、ニッケルが析出するものが用いられ、そのニッケルを
ボンドとして超硬砥粒を固着するようにしている。

上記の切断刃は、切刃部の摩耗が進行しても溝部２の奥
行き方向に新しい砥粒が次々に現われるために切れ味が
低下せず、したがって切断刃の寿命が長い利点がある。

しかしながら、上記の切断刃において、台金１に大きな
テンションをかけて使−用すると、切刃部が第２図に示
すように、ジグザグ状になる変位が現われる（以下、こ
の変位をアサリ変位という）。

刃先部にこのようなアサリ変位を生じると、刃厚が増大
すると共に、刃先部が不安定となり、精度の良い高速切
断が不可能となる。

そのため、第２図に鎖線で示すように、溝部２の反対面
に別の砥粒層３′を設けることにより、刃先部の安定度
を増すことが可能であるが、アサリ変位に基づく刃厚の
増大を無くすることはできない。

したがって、このような切断刃においては、アサリ変位
を少なくするか又はこれを無くすることが必要であるが
、従来は前述のように合金として十分に冷間加工された
５ｕｓ３０４のような薄鋼板が使用され、ボンドとして
はテンションにより割れを起さないように軟らかな延性
に富んだスルファミン酸ニッケル浴や適当な光沢剤を含
むフット浴等による電着ニッケルボンドが使用されてい
る。

しかし、上記の合金とボンド材料には弾性率と引張り強
度に顕著な差があり、アサリ変位はこれらの差に起因す
るものであると考えられる。

そこで、この発明は合金及びポンドの材料及びこれらの
処理法に改良を加えることにより、アサリ変位が少ない
か又は零である切断刃の製造方法を提供することを目的
としている。

上記の目的を達成するために、この発明は、合金として
時効処理を施す前の析出硬化型ステンレス鋼を使用し、
またメッキ液としてニッケル・リン合金を析出するもの
を使用することにより、超硬砥粒をニッケル・リン合金
をボンドとして合金に固着せしめ、その後上記台金とポ
ンドを熱処理により析出硬化させて切断刃を製造するよ
うにしたものである。

上記析出硬化型ステンレス鋼（マルエージング鋼を含む
）は、析出硬化される基質によって、ｉ）マルテンサイ
ト系、ＩＩ）セミオーステナイト系、ｉｉｉ　’）　　
オーステナイト・フェライト系、ｉｖ）　　オーステナ
イト系に大別される。それぞれ、適当な熱処理・冷間加
工等を経て基質を調整した上で時効処理を行うことによ
り、基質に金属間化合物を微細に分散析出させた高カス
テンレス鋼を得ることができる。

例えは、マルテンサイト系ステンレス鋼の代表である５
ＵＳ６３０の場合、まず１０２０℃〜１０６０℃で１溶
化処理（Ａ処理）を行い、Ａ処理後の冷却によつ′Ｃマ
ルテンサイト変態を起し、基質がマルテンサイト地とな
る。続いて時効処理を３７０℃〜６００℃で行うと、マ
ルテンサイト基質中にＣｕに富む析出相か微細分″散析
出するために硬化し、高カステンレス鋼が得られる。

また、セミオーステナイト系゛ステンレス鋼の代表であ
る５ＵＳ６３１の場合は、固溶化のままでは一部あるい
は大部分が室温でオーステナイトのままで残留するよう
に合金元素、を多く含んでいる。

次に、この残留オーステナイトをマルテンサイトに変窓
する必要かあるが、その処理法としては、１）強い冷間
加工を行うか、１１）常温以下の温度に冷却するか、ｌ
１１）固溶化温度以下に保持して再焼入れするかの三つ
の方法がある。この方法のいずれかを実施したのち、４
００　’Ｃ〜６００　”Ｃの時’ｌＪ処理によってマル
テンサイｌ’　基ｆｌ　ニＮ　ｉ　　−’Ａ　１化合物
を析出させ、硬化、高力化する。

切断刃の合金として上記の５ＵＳ６３１を使用する場合
、薄い板状にするため（こ強度の冷間圧延がなされるた
め、素材として入手する薄板はすでにマルテンサイト化
しているため、好逸なものの一つである。

また、第３図にｓｕｓ　６３１の伸び一引張り応力曲線
を他のステンレス鋼薄板と比較して示す。

同図の曲線ａが５ＵＳｆｉ３１の時効処理前、同すが時
効処理後のもの、同ＣがＳ　Ｕ　Ｓ　３　ｏ４　Ｉ４材
、同ｄがＳＵＳ、３Ｑ４Ｅｌ−Ｉ材であり、これらの試
験片の大きさは、０．１　ｍｍ　ｘ　１０　ｍｎ　ｘ　
４０　ｙｒｒｔｔｒ、引張り速度は５　ｍｍ　／　ｍ　
ｉ　ｎである。

以上のように、析出硬化型ステンレス鋼はいずれのタイ
プでも、時効処理することによってじん性をそこなわず
に、硬化、高力化するこメかてきる。

一方、ダイヤモンド等の超硬砥粒をメッキ法によって固
着するボンド（結合材）として、゛この発明においては
ニッケル・リン合金を析出するメッキ液を使用するので
あるが、その−例として、次炬リン酸ナトリウムを還元
剤とした無電解ニッケルメッキ液を挙げることができる
。この無電解ニッケルメッキ液によると、ニッケル９０
〜９２％、リン８〜１０％程度の合金が析出し、非結晶
の脆い析出層が得られる。こしを３００°〜６００℃に
熱処理することによって、ニッケル・リンか結晶形とな
り、析出硬化現象を示して硬度、じん性及び密着性が著
しく改善される。第４図に熱処理した場合の硬度の変化
を示す。同図かられかるように、約４００℃に熱処理す
ることによって最高硬度的）（ｖｉｏｏｏ程度が得られ
、それ以上高温に熱処理すると硬度は低下するが、じん
性や伸びは更に良くなる。

上述のように、この発明は台金とし−Ｃ時効処理前の析
出硬化型ステンレス鋼を用い、超硬砥粒を記合金に固着
し、しかるのちに時効処理を行なうことにより合金及び
ボンドの両者を析出硬化させるものである。

〔実施例１〕 次に示す材料及び工程により内周刃を製造した。

合金として５ＵＳ６３１、板厚０．１４　ｍｍの板材を
使用した。この板材は、冷間圧延により基質がマルテン
サイト化しているが、未だ時効処理としていないもので
ある。上記板材により、外径４３４ｍｍ１内径１５２ａ
ｏ＋＋のいわゆる１フインチブレードを製作し、その内
周縁の表裏交互に５朋ピツチで最大幅２．５ｍｍ５奥行
０．６５　ｍｍ及び深さ０．０７５　ｍｍの溝をフォト
エツチング法により穿った。

上記の溝部に５０〜７０μｍの粒径をもつダイヤモンド
砥粒をまず軽く固定するために、従来法通りワット浴中
で約ｌｏμｍの厚さにニッケルを析出させた。次に、次
亜リン酸ソーダを含む無電解ニッケルメッキ液中でほぼ
ダイヤモンド砥粒がかくれる程度になるまでニッケル・
リン合金を析出させ、砥粒を合金に同右させた。

このような工程を２回繰り返えして溝部に２層のダイヤ
モンド砥粒層を形成し、且つダイヤモンド砥粒層の上面
を合金表面から２０μｍ突出せしめた。

次に、これを真空加熱装置に入れ、４９０℃で３０分間
時効処理を行って全工程を終了した。第５図はこのよう
にして完成した内周刃の拡大図であり、１は合金、２は
溝部、４は電気メツキ法による仮止め釉、５はダイヤモ
ンド砥粒、６は無電解メッキ法による固着層である。

上記内周刃の刃厚はＯ，１８ｍｍであり、この内周刃を
スライシングマシンに取付け、テンションをかけた。一
般に行なわれ、でいる′テンションの測定法は、第６図
に示すように、切刃７の切先から半径方間へ５　ｍ１ｎ
隔てた点Ａに液位測定子を当て、その位置から５顧隔て
た点Ｂに加重をかけることにより、上記液位測定子によ
って内周刃の撓み亀を測定する。テンションの大きさは
、内周刃に５０μｍの変位を起こさせる加重の値で表わ
し、これを例えば３５０Ｌｉ−５０μｍのように表示す
る。

合金に砥粒を一層だけ固着した従来の内周刃で、合金厚
み０．１２ｍｍ、ダイヤモンド粒径５ｏ〜７０μＩｎを
固着したものに＄けるテンションは３４０ｇ−５０μｍ
程度であり、これ以上では割れが起り使用に耐えない。

この発明の上記内周刃は、３６Ｑｙ−５０μｍのテンシ
ョンをかけてシリコンを切断したところ、切代ろは２０
５μｍであった。刃先部やダイヤモンド突出量の不揃い
や機械の面振れを考慮に入れると、刃厚としては２００
μｍ程度であり、アサリ変位は片面につき＋１０μＩｎ
程度におさえられている。テンションをさらにあげて４
５０！７７５０μｍにしたところ、内周刃には割れは生
ぜず、反りの少ない安定な（；ｌｌＪ断が司能になった
。このときの切代ろは２１０μｍであり、テンションの
増大によるアサリ変位は僅かであることがわかった。

一方、比較例として、台金をＳ　Ｕ　Ｓ　３　Ｑ　４　
Ｅ　ｔｌ材により製イ「し、ニッケルメッキ液はワット
浴を使用して、上記実施例と同様の溝構造とダイヤモン
ド層をもった内周刃を製造した。この内周刃に３４０Ｐ
−５０μｍのテンションをかけて切削したところ、（７
ｊ代ろは２５５μｍであった。切代ろか上記実施例より
大きいのは、ワット浴によるニッケル層か弱く、アサリ
変位か大きいためであると考えられる。更にテンション
を増すために外周部より張り上けたが、内径が拡大する
だけで効果的にテンションは増大しなかった。これは、
合金がすでに降伏点をすぎＣいるからであると考えられ
る。テンションを３８０ｇ−−５０μｍに上げると合金
に割れが生じて使用に耐えなくなった。

このことから、この発明によると、表裏に溝構造をもっ
た内周刃のアサリ変位が減少でき、薄い刃が製造できる
ために切代るが゛薄くなり、また台金の強度や砥粒のボ
ンドの強度が増大して、大きなテンションがかけられる
ことがわかった。

〔実施例２〕 内周部に第７因、第８図に示すような通常の形恵、すな
わち台金１の内周部にダイヤモンド砥粒）管口８を一層
同右したもの（第７図）、及び端面にダイヤモンド砥粒
層８を複数層固着したもの（第８図）について、この発
明の方法によって実施し例についＣ述べる。

５ＵＳ６３１、板厚０．１２＋ｕ＋、冷間圧延によりマ
ルテンサイト化して特効処理していない板材により１ｊ
インチブレードを製作し、その内周縁の台金端面及び端
面から表裏に２　ｍｍ幅のダイヤモンド砥粒（粒径５０
〜７０μｍ）を、まずワット浴中にて従来法により軽く
固定し、その後次亜リン酸ソーダを還元剤とする無電解
メッキ浴中にてダイヤモンド砥粒か約６０％埋没する程
度までニッケル・リン合金を析出させ、砥粒を台金に固
着し−た。

その後、４９０℃で３０分間の時効処理を施して内周刃
に仕上げた。この内周刃の刃厚は通常の内周刃と変りな
く２８０μｍであった。この内周刃をスライシングマシ
ンに取付け、５ＵＳ３Ｑ４Ｅ材及びワット浴によるニッ
ケルボンドをも・り通常の製法による内周刃と比較テス
トした。

テンションの大きさが３４０Ｆ−，５０μｍのときは、
この発明による内周刃の方は、切断抵抗による内周刃の
撓み量が少なく、切断物に反りの少ない品質良好な切断
が可能であった゛。こｌ’Ｌは、刃先ｒｉＩＳのニッケ
ル・リン層か時効処理【こより強化さａｔ、刃先部のみ
のみ７１）けの合金厚みを増したことによる効果てあり
、刃先部のみに関してのテンションは通常のものよりか
なり増大し°Ｃいると考えられる。

テンションを史に増した場合、この発明のものによると
、４００ｆｉ’−５０μｔｎまでテンション増か可能で
あり、テンションを増すことによってさらに安定した切
断スピードの増加、反りの減少かはかれるが、通常の内
周刃では３８０ｆ７−５０μｍ以上のテンションを力）
けること゛は台金の破壊のため不用能であ゛つた。

以上述べたように、テンションをかけ゛Ｃ使用せられる
切Ｕ１刃にこの発明を適用した場合、合金とボンドの強
化が同時に行えるため、溝構造をもったＩｉＪ　Ｉｌｅ
刃においてはアサリ変位か少なく刃厚の薄いものが得ら
れ、力）つ台金の強度が増すことによって合金にかかる
テンションを大きくとることができる。また、通常構造
の切断刃におい′Ｃは同様にテンションを充分大きくと
ることができ、７ｊ）つボンドが強化されるために刃先
部（ダイヤモンド等の超硬砥粒が固着された部分）には
合金部以上の集中的な引張り応力がかかるために、安定
した切断が可能となる−８

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の内周刃の端面図、第２図は同上のアサ
リ変位を生じた状態の端面図、第３図は各種ステンレス
鋼薄板の引張り試験の結果を示すグラフ、第４図は無電
解ニッケル・リンメッキの熱処理温度による硬度の変化
を示すグラフ、弔５図はこの発明の実施例の拡大１４ｆ
面図、第６図は内周刃の撓み量測定位置を示す千面図、
第７図、第８図はこの発明の他の実施例の拡大断面図で
ある。 １・・・台金、２・・・溝部、８・・・超硬砥粒ｋｔ、
４・・・仮止め層、５・・・ダイヤモンド砥粒、６・・
・固着層、８　　　。 ・・・ダイヤモンド砥粒層 第１図 第３図 １　　　２　　　３ のダφ 第４図 ｆｉ処理１番 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 台金の端縁に超硬砥粒を載せた状態で合金をメッキ液に
   浸漬し、メッキ液中で析出する金属をボンドとし・で超
   硬砥粒を合金に固着するメッキ法による切断刃の製造方
   法において、上記台金として時効処理を施す前の析出硬
   化型ステンレス鋼を使用し、またメッキ液としてニッケ
   ル・リン合金を析出するメッキ液を使用することにより
   上記超硬砥粒をニッケル・リン合金をボンドとして合金
   に固着せしめ、その後上記台金とボンドを熱処理により
   、析出硬化させることを特徴とする切断刃の製造方法。