BE1019645A5 - Gecoate zaagdraad. - Google Patents

Abstract

Het is een voorwerp van de uitvinding om te voorzien in een gecoate zaagdraad met een uitstekende slijpweerstand die een organische film of een anorganische film bevat die is gecoat op het oppervlak van een basisdraad en die wordt gebruikt voor het zagen tijdens het blazen van slijpkorrels. Voorts is het een ander voorwerp van de uitvinding om te voorzien in een gecoat zaagdraad waarmee de accuraatheid van het zaagoppervlak uitstekend kan worden gemaakt. In een gecoate zaagdraad bevattende een organische film of een anorganische film gecoat op een oppervlak van een basisdraad, is een ratio van de elsaticiteitmodulus van een oppervlak van de film ten opzichte van de hardheid (GPa) van het oppervlak van de film (elasticiteitsmodulus / hardheid) gelijk aan 6-25 indien gemeten met een werkwijze van nano-indentatie.

Description

GECOATE ZAAGDRAAD

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

1. Het domein van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een gecoate zaagdraad die wordt gebruikt in een zaagmachine. Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een gecoate zaagdraad die wordt gebruikt bij het blazen van slijpkorrels op een contactgedeelte tussen een werkstuk en de zaagdraad bij het zagen van een werkstuk uit metaal, keramiek en dergelijke.

2. Beschrijving van de verwante techniek

Een werkstuk uit metaal, keramiek en dergelijke wordt gezaagd door een zaagmachine met een daaraan bevestigde zaagdraad. De zaagdraad loopt in één richting of in twee richtingen (heen en weer) en kan het werkstuk op een willekeurige breedte zagen door de zaagdraad in contact te brengen met het werkstuk.

Het zaagoppervlak van het werkstuk moet glad zijn. Met het oog op de verbetering van de accuraatheid van het zaagoppervlak van het werkstuk wordt het werkstuk gezaagd terwijl een oplossing die slijpkorrels bevat wordt geblazen op het contactgedeelte tussen het werkstuk en de zaagdraad. De accuraatheid van het zaagoppervlak wordt zo uitstekend omdat de slijpkorrels die in de geblazen oplossing zijn vervat tussen het werkstuk en de zaagdraad worden getrokken en het wegslijten van het werkstuk daardoor wordt bevorderd.

Als een technologie die de accuraatheid van het zaagoppervlak van het werkstuk verbetert, is een technologie bekend die de vorm van de zaagdraad zelf verbetert en niet het blazen van de slijpkorrels. Bij wijze van voorbeeld wordt in de publicatie van de niet-onderzochte Japanse octrooiaanvraag met het nummer 2005-111653 een zaagdraad voorgesteld waarvan het oppervlak wordt onderworpen aan een galvanisatie met zink of met koper en wiens verschil tussen de maximale en de minimale diameter en de oppervlakteruwheid is geoptimaliseerd. Voorts wordt in de niet-onderzochte Japanse octrooiaanvraag met het nummer H10-309627 een staaldraad voor een zaagdraad voorgesteld wiens onvlakheid van het zaagoppervlak wordt gereduceerd door het stellen van voorwaarden aan de verdeling van de hardheid in de doorsnede van de draad.

Voorts wordt in de niet-onderzochte Japanse octrooiaanvraag met het nummer 2006-179677 een draad gepubliceerd wiens buitenste perifeer oppervlak is gecoat met een harsdragende film die slijpkorrels bevat. De documentatie bij het octrooi vermeldt dat slijpkorrels (aparte slijpkorrels) op stabiele wijze kunnen worden getrokken tot op een contactgedeelte tussen de draad en een werkstuk omdat de slijpkorrels (aparte slijpkorrels) zich bij het gebruik van de draad vastbijten in de harsdragende film.

Zoals hiervoor beschreven, verslijt de zaagdraad bij het zagen van het werkstuk tijdens het blazen van de slijpkorrels en wordt zo een onvlakheid gevormd op het oppervlak van de zaagdraad. Deze onvlakheid verslechtert de accuraatheid van het zaagoppervlak van het werkstuk en veroorzaakt het afbreken van de zaagdraad. In de publicaties van de niet-onderzochte Japanse octrooiaanvragen met de nummers 2005111653, H10-309627 en 2006-179677 wordt echter geen aandacht geschonken aan de slijpweerstand van de zaagdraad en zij zijn volgens de studie van de onderhavige uitvinders op het vlak van de slijpweerstand alle minderwaardig.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding werd ontwikkeld op basis van dusdanige omstandigheden, en het voorwerp ervan is te voorzien in een gecoate zaagdraad met een uitstekende slijpweerstand die een organische film bevat die is gecoat op het oppervlak van een basisdraad en die wordt gebruikt voor het zagen tijdens het blazen van slijpkorrels. Voorts is het een ander voorwerp van de uitvinding om te voorzien in een gecoate zaagdraad waarmee de accuraatheid van het zaagoppervlak uitstekend kan worden gemaakt.

De gecoate zaagdraad in overeenstemming met een aspect van deze uitvinding die de hiervoor beschreven opgave zou kunnen realiseren, wordt daardoor gekenmerkt dat hij een organische film bevat die op het oppervlak van de basisdraad is gecoat en dat de ratio van de elasticiteitsmodulus (GPa) van het oppervlak van de film ten opzichte van de hardheid (GPa) van het oppervlak van de film (elasticiteit / hardheid) 6-25 bedraagt indien gemeten met een werkwijze van nano-indentatie.

De hardheid van het oppervlak van de film bedraagt bij voorkeur 0,1-1 GPa. De dikte van de anorganische film kan 0,05 - 15 pm bedragen. Voor wat betreft de basisdraad verdient het gebruik van een draad aanbeveling met een hardheid van 3 GPa of meer, indien gemeten met een werkwijze van nano-indentatie.

De uitvinding bevat een werkwijze voor de productie van een zaaglichaam omvattende het zagen van het werkstuk door de gecoate zaagdraad terwijl slijpkorrels worden geblazen op het contactoppervlak tussen de zaagdraad en het werkstuk.

In overeenstemming met een aspect van de uitvinding kan de slijpweerstand van de zaagdraad worden verbeterd aangezien de ratio van de elasticiteitsmodulus ten opzichte van de hardheid (elasticiteitsmodulus / hardheid, kan hierna “plasticiteitsindex” worden genoemd) van het oppervlak van de zaagdraad behouden blijft binnen het bereik van 6 - 25. Voorts, wanneer de hardheid van het oppervlak behouden blijft binnen het bereik van 0,1-1 GPa en in het bijzonder wanneer de plasticiteitsindex van het oppervlak van de zaagdraad binnen het hiervoor vermelde bereik blijft, kan eveneens de accuraatheid van het zaagoppervlak worden verbeterd.

BEKNOPTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Figuur 1 is een grafiek die het verband aangeeft tussen de indentatiediepte en de hardheid van het oppervlak van de film ten opzichte van nr. 1, getoond in tabel 1 van de voorbeelden; figuur 2 is een grafiek die het verband aangeeft tussen de indentatiediepte en de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film ten opzichte van nr. 1, getoond in tabel 1 van de voorbeelden; figuur 3 is een grafiek die het verband aangeeft tussen de indentatiediepte en de hardheid van het oppervlak van de film ten opzichte van nr. 2, getoond in tabel 1 van de voorbeelden; en figuur 4 is een grafiek die het verband aangeeft tussen de indentatiediepte en de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film ten opzichte van nr. 2, getoond in tabel 1 van de voorbeelden.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORMEN

Met het oog op de verbetering van de slijpweerstand van de zaagdraad die wordt gebruikt voor het zagen van een werkstuk door een zaagmachine tijdens het blazen van slijpkorrels, hebben de uitvinders uitgebreide onderzoeken gedaan. Als gevolg daarvan werd, voor wat betreft de zaagdraad bevattende een organische film of een anorganische film gecoat op het oppervlak van een basisdraad, ontdekt dat het volume van het wegslijten kon worden gereduceerd indien het evenwicht tussen de elasticiteitsmodulus en de hardheid van het oppervlak van de zaagdraad op doeltreffende wijze werd gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de ratio van de elasticiteitsmodulus ten opzichte van de hardheid (plasticiteitsindex) in het bereik blijft van 6 - 25. Zo werd de uitvinding voltooid. Voorts werd duidelijk dat, indien de hardheid van het oppervlak van de zaagdraad in het bereik van 0,01 - 1 GPa werd behouden en in het bijzonder wanneer de plasticiteitsindex van het oppervlak van de zaagdraad binnen het hiervoor vermelde bereik bleef, het oppervlak van het werkstuk na het zagen zacht kon worden gemaakt en een werkstuk met een uitstekende oppervlakte accuraatheid kon worden verkregen.

Eerst zal hierna nu worden beschreven hoe de uitvinding werd voltooid.

De belangrijkste oorzaak van het wegslijten van de zaagdraad die wordt gebruikt voor het zagen van het werkstuk bij het blazen van slijpkorrels is de abrasieve slijtage. Abrasieve slijtage is een verschijnsel waarbij afzonderlijke slijpkorrels zich vastbijten in het raakvlak van de zaagdraad en het werkstuk en daardoor de zaagdraad laten afschilferen waardoor de slijtage wordt veroorzaakt. Er wordt gedacht dat, om de abrasieve slijtage te reduceren, het harden van het oppervlak doeltreffend is. Bij de onderzoeken van de uitvinders werd evenwel ontdekt dat, indien het oppervlak van de zaagdraad op bovenmatige wijze werd gehard, het oppervlak ging afschilferen en dat de abrasieve slijtage zo integendeel toenam. In deze omstandigheden besteedden de uitvinders aandacht aan het materiaal van het oppervlak van de zaagdraad, en ontdekten zij dat de abrasieve slijtage van de zaagdraad kon worden verbeterd indien naast de hardheid ook de elasticiteitsmodulus werd gecontroleerd.

Dat wil zeggen dat een zaagdraad in overeenstemming met een aspect van de uitvinding er één is die een organische film of een anorganische film bevat, gecoat op een oppervlak van een basisdraad (gecoate basisdraad) met een ratio van de elasticiteitsmodulus ten opzichte van de hardheid (plasticiteitsindex) van een filmoppervlak gelijk aan 6 - 25. Door de plasticiteitsindex op 6 - 25 te brengen, wordt het evenwicht tussen de elasticiteitsmodulus en de hardheid van de film uitstekend. Wanneer dit evenwicht uitstekend is, en zelfs wanneer een spanning wordt uitgeoefend en een rek optreedt bij het zagen, blijft de vervorming van de gecoate zaagdraad in elastische vervorming en treedt zo goed als geen plastische vervorming op. Zo wordt ook de accuraatheid van het zaagoppervlak uitstekend. Wanneer de plasticiteitsindex bovenmatig laag is, wordt de hardheid te groot voor de elasticiteitsmodulus. Bijgevolg treedt, wanneer spanning wordt uitgeoefend, brosbreukigheid op in de gecoate zaagdraad, en een deel van het oppervlak van de gecoate zaagdraad bladdert af wat het volume van het wegslijten verhoogt. Indien afbladdering optreedt op het oppervlak van de gecoate zaagdraad wordt het oppervlak ook ruw en verslechtert de accuraatheid van het zaagoppervlak van het werkstuk. Bijgevolg wordt de plasticiteitsindex gebracht op 6 of meer, bij voorkeur op 9 of meer, nog meer bij voorkeur op 10 of meer. Wanneer de plasticiteitsindex evenwel bovenmatig hoog is, wordt de elasticiteitsmodulus evenwel bovenmatig hoog voor de elasticiteitsmodulus.

Daarom wordt wanneer spanning wordt uitgeoefend de gecoate zaagdraad plastisch vervormd en slijt hij makkelijk af. Dienovereenkomstig wordt de plasticiteitsindex gebracht op 25 of minder, bij voorkeur op 23 of minder, nog meer bij voorkeur op 20 of minder.

De hardheid van het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad bedraagt bij voorkeur 0,1-1 GPa. Wanneer het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad bovenmatig hard is, treedt bij het zagen gemakkelijk een uitloop op, is geen accuraat zagen mogelijk, en dreigt de accuraatheid van het zaagoppervlak te verslechteren. Daarom wordt de hardheid van het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad gebracht op bij wijze van voorbeeld 1 GPa of minder, bij voorkeur 0,9 GPa of minder, meer bij voorkeur 0,6 GPa of minder. Vanuit het oogpunt van het verbeteren van de accuraatheid van het zaagoppervlak van het werkstuk verdient het aanbeveling om het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad zo laag mogelijk te houden. Indien echter het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad bovenmatig zacht wordt, heeft de slijtweerstand van de gecoate zaagdraad de neiging om te verslechteren. Voorts, indien de gecoate zaagdraad versleten is, verslechteren de oppervlaktekarakteristieken van de gecoate zaagdraad en wordt onvlakheid op het oppervlak gevormd. Dat leidt ook tot de vorming van onvlakheid op het zaagoppervlak van het werkstuk en de verslechtering van de accuraatheid van het zaagoppervlak van het werkstuk. Voorts, wanneer het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad bovenmatig zacht wordt, vermindert de sterkte van de draad eveneens. Dan kan de snelheid van de draad bij het zagen niet worden verhoogd en daalt de productiviteit. Dienovereenkomstig wordt de hardheid van het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad gebracht op bij wijze van voorbeeld 0,1 GPa of meer, bij voorkeur 0,15 GPa of meer, meer bij voorkeur 0,2 GPa of meer.

De elasticiteitsmodulus in het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad is niet in het bijzonder beperkt en kan worden bijgesteld zodat de plasticiteitsindex 6 - 25 wordt, in evenwicht met de hardheid van het oppervlak van de film. De elasticiteitsmodulus in het oppervlak van de film is bij wijze van voorbeeld 0,6 - 25 GPa, bij voorkeur 1 - 20 GPa, meer bij voorkeur 2 -15 GPa.

In de uitvinding gaat de aandacht, met het oog op het voorkomen van de slijtage van de gecoate zaagdraad, in de eerste plaats uit naar de kenmerken van de oppervlaktelaag van de gecoate zaagdraad. Om preciezer te zijn, in een zone van 0,05 - 5,0 pm diepte (in het bijzonder in een zone van 0,05 - 1,5 pm diepte) te rekenen vanaf het buitenste oppervlak van de film, nadat de profielen in de diepterichting van de elasticiteitsmodulus en de hardheid van het oppervlak van de film werden gemeten, wordt beslist over de individuele representatieve waarden, en de plasticiteitsindex (en bij voorkeur ook de hardheid) bepaald op basis van de representatieve waarden wordt gecontroleerd in de hiervoor beschreven zone. Meer specifiek worden de elasticiteitsmodulus en de hardheid gemeten aan de hand van een werkwijze van nano-indentatie. In overeenstemming met de werkwijze van nano-indentatie (hardheidstest voor een zeer klein gedeelte) kunnen de hardheid en de elasticiteitsmodulus van het te onderzoeken materiaal worden gemeten met minder indentatie door een ultralage indentatiebelasting, daardoor oefent het materiaal aan de onderkant van de oppervlakte laag nauwelijks enige invloed uit, en kunnen de karakteristieken en de prestaties van het oppervlak nauwkeurig worden bepaald.

Voor wat betreft de elasticiteitsmodulus en de hardheid van het oppervlak van de film leidt de meting tot een positie waarop, indien het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad meerdere keren wordt gemeten, de meetresultaten niet veel verschillen en stabiele resultaten kunnen worden bereikt, die kunnen worden gebruikt als een representatieve waarde. Bij wijze van voorbeeld heeft de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film de neiging toe te nemen van bij het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad naar de centrale as toe. Bijgevolg kan het resultaat dat wordt gemeten nabij het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad worden gebruikt als een representatieve waarde voor de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film. Aan de andere kant, en voor wat betreft de hardheid van het oppervlak van de film, worden de resultaten gevarieerder naarmate dichter bij het buitenste oppervlak van de film wordt gemeten, wat dus anders is dan bij de elasticiteitsmodulus. Dienovereenkomstig kan het resultaat dat wordt gemeten op de centrale as van de gecoate zaagdraad worden gebruikt als een representatieve waarde voor de hardheid van het oppervlak van de film. Bij wijze van voorbeeld werd in de hierna beschreven voorbeelden profielen van de hardheid van het oppervlak van de film zoals weergegeven in de figuren 1 en 3 en profielen van de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film zoals weergegeven in de figuren 2 en 4 gemeten. De hardheid gemeten in het bereik van 400 - 450 nm werd “de hardheid van het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad” en de elasticiteitsmodulus gemeten in het bereik van 60 -90 nm indentatiediepte werd de “elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad”.

Dat wil zeggen dat de figuren 1 en 3 de meetresultaten weergeven van de hardheidsprofielen in het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad in de hierna beschreven profielen. Zoals blijkt uit deze tekeningen is bekend dat de meetresultaten van de hardheid van het oppervlak van de film variëren in het bereik van het buitenste oppervlak van de film tot 150 nm indentatiediepte, terwijl deze nauwelijks variëren in het bereik van 400 - 450 nm indentatiediepte, en er is maar een kleine meetfout. Aan de andere kant geven de figuren 2 en 4 de meetresultaten weer van de elasticiteitsmodulus in het oppervlak van de film van de gecoate zaagdraad. Zoals blijkt uit deze tekeningen variëren de meetresultaten van de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film niet zeer veel in de nabijheid van het oppervlak van de film, hoewel wordt erkend dat de elasticiteitsmodulus de neiging heeft om toe te nemen als de indentatiediepte toeneemt in een bereik van 200 nm of meer indentatiediepte. Ook wanneer de elasticiteitsmodulus en de hardheid van het oppervlak van de film worden gemeten in het buitenste oppervlak van de film, variëren de resultaten veel bij elke meting en kan geen betrouwbaar resultaat worden verkregen. Daarom moet worden vermeden om te meten in het buitenste oppervlak.

De elasticiteitsmodulus en de hardheid van het oppervlak van de film worden berekend door te meten op ten minste 15 plaatsen en het gemiddelde te berekenen van die meetresultaten. Als er een abnormale waarde optreedt in de meetresultaten (bij wijze van voorbeeld een waarde groter dan 3 keer of kleiner dan 1/3 van het gemiddelde), wordt die waarde geweigerd en wordt een bijkomende meting uitgevoerd om toch het gemiddelde te kunnen berekenen van de meetresultaten van ten minste 15 plaatsen. Het resultaat daarvan is dat in de werkwijze van nano-indentatie de hardheid en de elasticiteitsmodulus in een extreem kleine zone worden gemeten en daarom komen nauwelijks meetfouten voor.

Voor de basisdraad die de film vormt, kan een draad van titanium, koper, staal en dergelijke worden gebruikt.

Wat betreft een staaldraad kan bij wijze van voorbeeld een draad van roestvrij staal of staal met hoog koolstofgehalte en dergelijke worden gebruikt. Wat betreft een draad van roestvrij staal kan een draad worden gebruikt van een roestvrij staal op basis van austeniet zoals SUS301, SUS304, SUS310, SUS316, SUS321, SUS341, een draad van een roestvrij staal op basis van ferriet zoals SUS405, SUS430, een draad van een roestvrij staal op basis van martensiet zoals SUS403, SUS410, een duplexdraad van roestvrij staal (roestvrij staal op basis van austeniet en ferriet) zoals SUS329J1, een draad van een roestvrij precipitatiegehard staal zoals SUS630 en dergelijke. Wat betreft een draad van staal met hoog koolstofgehalte kan bij wijze van voorbeeld een draad van staal met een koolstofgehalte van 0,5 - 1,2% worden gebruikt. Wat betreft deze draad van staal met hoog koolstofgehalte kan bij wijze van voorbeeld een staaldraad zoals beschreven in JIS G3502 worden gebruikt.

Volgens een aspect van de uitvinding verdient het aanbeveling om een de basisdraad te gebruiken met een hardheid van 3 GPa of meer, indien gemeten met de werkwijze van nano-indentatie. Omdat de treksterkte van geheel gecoate zaagdraad kan worden verhoogd door de hardheid van de basisdraad op 3 GPa of meer te brengen, komt het breken van de draad niet voor, zelfs wanneer de snelheid van de draad bij het zagen van het werkstuk wordt verhoogd. Zo kan de productiviteit worden opgetrokken.

Voor wat betreft de organische film die wordt gecoat op het oppervlak van de basisdraad wordt een synthetisch hars waarvan de plasticiteitsindex wordt bijgesteld om 6 - 25 te bedragen gekozen uit thermohardende en thermoplastische harsen. Van dusdanige synthetische harsen kunnen een fenolhars, op amide gebaseerd hars, epoxyhars, polyurethaan, formal, ABS-hars, vinylchloride, op imide gebaseerd hars, polyester en dergelijke worden gebruikt. De plasticiteitsindex kan worden bijgesteld door het controleren van de graad van polymerisatie in het geval van een thermoplastisch hars en de dichtheid van kruisverbindingen in het geval van een thermohardend hars. Ook kan de plasticiteitsindex worden bijgesteld door meer dan twee verschillende types monomeren te copolymeriseren en door de toevoeging van een additief (bij wijze van voorbeeld een weekmiddel zoals een fosforester, een thermische stabilisator zoals metaalzeep en dergelijke).

De organische film kan worden gevormd door het coaten van het oppervlak van de basisdraad met een op de markt verkocht vernis en dan te verwarmen. Door de hardheid van de organische film gepast bij te stellen, kunnen de plasticiteitsindex en de elasticiteitsmodulus worden gecontroleerd. De hardheid van de organische film kan worden bijgesteld op basis van de vernis die wordt gebruikt en de toegepaste temperatuur.

Voor wat betreft de vernis kan een vernis voor geëmailleerde draad, op de markt verkocht door Totoku Toryo Co., Ltd, of een vernis voor een elektrische koperdraad (geëmailleerde draad), op de markt verkocht door Kyocera Chemical Corporation, worden gebruikt.

Voor wat betreft de vernis voor geëmailleerde draad kan bij wijze van voorbeeld één van de volgende worden gebruikt: polyurethaanvernis: “TPU F1”, “TPU F2-NC”, “TPU F2-NCA”, “TPU 6200”, “TPU 5100", “TPU 5200”, “TPU 5100”, “TPU K5 132”, “TPU 3000K”, “TPU 3000EA” en dergelijke; producten van Totoku Toryo Co., Ltd.

Polyestervernis: “LITON 21005”, “LITON 21002”, “LITON 3100F”, “LITON 3200BF”, “LITON 3300”, “LITON 3300KF”, “LITON 3500SLD”, “Neoheat 8200K2” en dergelijke; producten van Totoku Toryo Co., Ltd. Polyesterimidevernis: “Neoheat 8600A”, “Neoheat 8600AY”, “Neoheat 8600”, “Neoheat 8600H3”, “Neoheat 8625”, “Neoheat 8600E2”, en dergelijke; producten van Totoku Toryo Co., Ltd.

Voor wat betreft de vernis voor elektrische koperdraad (geëmailleerde draad), kan bij wijze van voorbeeld een vernis voor hittebestendige urethaan koperdraad (een epoxygemodificeerd hars zoals “TVE5160-27”, een vernis voor formal koperdraad (polyvinyl formal hars zoals “TVE5225A”, een vernis voor hittebestendige formal koperdraad (een epoxygemodificeerd formal hars zoals “TVE5230-27”, een vernis voor een polyester koperdraad (een polyesterhars zoals de “TVE5350 reeks” en dergelijke worden gebruikt (alle genoemde producten zijn producten van Kyocera Chemical Corporation).

Voor wat betreft de anorganische film die wordt gecoat op het oppervlak van de basisdraad kan, bij wijze van voorbeeld, film waarvan de plasticiteitsindex van het oppervlak van de film wordt bijgesteld om 6 - 25 te bedragen, worden gekozen uit een Si02-film, glazen (sodaglas) film, CrN-film en dergelijke De Si02-film kan worden gevormd door het coaten van het oppervlak van de basisdraad met een oplossing bevattende Si02 en daarna te drogen. Indien de temperatuur verder wordt verhoogd en de draad wordt gesinterd kan ook een dichte film worden gevormd. De glazen film kan worden gevormd door het coaten van het oppervlak van de basisdraad met een mengsel van glaspoeder en een solvent en daarna te drogen. De CrN-film kan worden gevormd door het arc ion plating (AIP) van het oppervlak van de ··.*·· · basisdraad in een stikstofatmosfeer met gebruik van Cr-targetmateriaal met een AlP-toestel.

De dikte van de film wordt bij voorkeur gebracht op 0,05 -15 pm. Wanneer de film bovenmatig dun is, gaat de film verslijten en verdwijnt hij in de eerste fase van het zagen of bladdert af van de basisdraad zodat de basisdraad zelf bloot komt, en het effect van de film van de verhoging van de slijtweerstand kan niet ten volle worden bekomen. Daarom gaat de voorkeur uit naar een film met een dikte van 0,05 pm of meer, meer bij voorkeur van 0,5 pm of meer, en in het bijzonder van 2 pm of meer. Indien echter de film bovenmatig dik wordt, wordt het percentage film ten opzichte van de gehele gecoate zaagdraad bovenmatig groot en vermindert daardoor de sterkte van de gehele gecoate zaagdraad. Bijgevolg heeft de draad de neiging om makkelijk te breken indien de snelheid van de draad wordt verhoogd in een poging om de productiviteit op te trekken. Daarom gaat de voorkeur uit naar een film met een dikte van 15 pm of minder, meer bij voorkeur van 13 pm of minder, en in het bijzonder van 10 pm of minder.

De diameter van de gehele gecoate zaagdraad is niet bijzonder beperkt, maar bedraagt in het algemeen om en nabij de 100 - 300 pm (bij voorkeur 100 - 150 pm).

De gecoate zaagdraad in overeenstemming met een ander aspect van de uitvinding wordt gebruikt voor het produceren van een gezaagd voorwerp door zagen van een werkstuk dat bij wijze van voorbeeld bestaat uit metaal, keramiek, silicium, of dat een component van een halfgeleider of een magnetisch materiaal is.

Het zagen door een zaagmachine wordt uitgevoerd terwijl een oplossing bevattende slijpkorrels wordt geblazen op een contactoppervlak tussen de gecoate zaagdraad en het werkstuk. De reden daarvoor is dat de slijpkorrels die in de geblazen oplossing zijn vervat tussen het werkstuk en de zaagdraad worden getrokken en het wegslijten van het werkstuk daardoor wordt bevorderd.

Voor de oplossing bevattende slijpkorrels kan een product worden gekozen dat op de markt bekend is. Voor wat betreft de slijpkorrels kan bij wijze van voorbeeld siliciumcarbidepoeder (Sic-poeder), diamantpoeder en dergelijke worden gebruikt.

Voorbeelden

Hoewel een aspect van de uitvinding hierna zal worden verklaard onder specifieke verwijzing naar de voorbeelden, wordt de uitvinding op zich niet door de volgende voorbeelden beperkt en kan zij uiteraard worden geïmplementeerd met aanpassingen die gepast worden doorgevoerd binnen het toepassingsgebied, aanpasbaar aan de hiervoor en hierna beschreven doelstellingen, en elk van deze aanpassingen moet worden gevoegd bij het technische toepassingsgebied van de uitvinding.

Een monokristallijn silicium werd gezaagd door middel van een gecoate zaagdraad onder het blazen van slijpkorrels, het volume van het wegslijten werd gemeten vóór en na het zagen, en de slijtweerstand van de zaagdraad werd geëvalueerd. Eveneens werd de oppervlakteruwheid van het zaagoppervlak van het monokristallijne silicium gemeten en werd de accuraatheid van het zaagoppervlak geëvalueerd. Bovendien werd de lijnsnelheid van de zaagdraad bij het zagen veranderd en werd de productiviteit geëvalueerd.

De basisdraad van het materiaal, weergegeven in tabel 1 hierna werd gecoat met de film van het materiaal, weergegeven in tabel 1 hierna met de dikte, weergegeven in tabel 1 hierna en de gecoate zaagdraad met een diameter van 140 pm (incl. de film) werd geproduceerd.

<Basisdraad>

In nrs. 1 - 4, 13, 14 werd als basisdraad gebruikt: een staaldraad (type A) bevattende 0,72 massaprocent C, 0,21 massaprocent Si, 0,52 massaprocent Mn met het evenwicht bevattende ijzer en onvermijdbare onzuiverheden zoals gestipuleerd in JIS G3502 en getrokken tot op de voorgeschreven diameter van de draad.

In nrs. 5 - 9 werd als basisdraad gebruikt: een staaldraad (type A) zoals gestipuleerd in JIS G3522 bevattende 0,82 massaprocent C, 0,19 massaprocent Si, 0,49 massaprocent Mn met het evenwicht bevattende ijzer en onvermijdbare onzuiverheden zoals gestipuleerd in JIS G3522 en getrokken tot op de voorgeschreven diameter van de draad.

In nrs. 10 en 11 werd als basisdraad gebruikt: resp. zuiver koper en zuiver titanium, getrokken tot op de voorgeschreven diameter.

In nr. 12 werd als basisdraad gebruikt: een draad uit roestvrij staal voor een veer (SUS304) zoals gestipuleerd in JIS G4314 en getrokken tot op de voorgeschreven diameter van de draad <Film>

De procedure voor het vormen van de organische film (nrs. 1 - 4, 10-14) is de volgende.

In nrs. 1, 10 - 12 werd een vernis voor een polyurethaandraad zoals gestipuleerd in JIS C2351 “W143” (vernis voor een geëmailleerde draad “TPUF1” (handelsnaam) geproduceerd door Totoku Toryo Co., Ltd.; gecoate filmsamenstelling na bakken is polyurethaan) gebruikt.

In nrs. 2 - 4 werd een vernis voor een polyesterdraad zoals gestipuleerd in JIS C2351 “W141” (vernis voor een geëmailleerde draad “LITON 21005 ” (handelsnaam) geproduceerd door Totoku Toryo Co., Ltd.; gecoate filmsamenstelling na bakken is op teleftaalzuur gebaseerd polyester) gebruikt.

In nr. 13 werd een vernis voor een polyesterimidedraad zoals gestipuleerd in JIS C2351 “W141” (vernis voor een geëmailleerde draad “Neoheat 8600” (handelsnaam) geproduceerd door Totoku Toryo Co., Ltd.; gecoate filmsamenstelling na bakken is polyesterimide) gebruikt.

In nr. 14 werd een vernis voor een formaldraad zoals gestipuleerd in JIS C2351 “W142” (vernis voor een geëmailleerde draad “TVE5225A” (handelsnaam) geproduceerd door Totoku Toryo Co., Ltd.; gecoate filmsamenstelling na bakken is polyvinylformal) gebruikt.

Het oppervlak van de basisdraad werd gecoat met de vernis, de temperatuur en de tijd van het verhitten werden naar behoren gecontroleerd, en de film waarvan de elasticiteitsmodulus en de hardheid (of plasticiteitsindex) werden bijgesteld, werd gevormd. Meer in het bijzonder werd vóór de vorming van de film de basisdraad onderworpen aan een behandeling van ontvetting, werd daarna gecoat met de vernis in 4 - 10 coatingbeurten, daarna werd een vluchtige component gevolatiliseerd bij 250 - 270 °C voor harding, en de gecoate zaagdraad werd geproduceerd.

De procedure voor het vormen van de anorganische film (nrs. 5 -9) is de volgende.

In nr. 5 werd de CrN-film gevormd op het oppervlak van de basisdraad door het arc ion plating (AIP) in een stikstofatmosfeer met gebruik van Cr-targetmateriaal.

In nr. 6 werd de glazen film gevormd door het coaten van het oppervlak van de basisdraad met een mengsel van glaspoeder en een solvent en daarna te drogen.

In nr. 7 werd Si02 film gevormd door het coaten van het oppervlak van de basisdraad met een solvent bevattende siliciumpoeder en daarna te drogen.

In nr. 8 werd de kopergalvanisatiefilm gevormd door het galvaniseren van een galvanisatielaag met een samenstelling qua componenten van 63 massaprocent CU, 37 massaprocent Zn op het oppervlak van de basisdraad.

In nr. 9 werd de epoxyfilm bevattende silicium gevormd door het coaten van het oppervlak van de basisdraad met een mengsel waarin silicium met een gemiddelde diameter van de partikels van 3 pm werd toegevoegd aan 10 massaprocent bij een epoxyhars (100 massaprocent).

Op de geproduceerde gecoate zaagdraad werden de elasticiteitsmodulus en de hardheid gemeten aan de hand van de werkwijze van nano-indentatie. De specifieke meetomstandigheden waren als volgt.

<Meetomstandigheden>

Meettoestel: “Nano Indenter XP/DCM” gemaakt door Agilent Technologies Ine. Analysesoftware: “Test Works 4” gemaakt door Agilent Technologies Ine.

Tip: XP

Meetmethode: continue stijfheidsmeting (CSM .continuous stiffness measurement)

Excitatie/vibratie frequentie: 45 Hz Excitatie/vibratie amplitude: 2 nm Reksnelheid: 0,05 Is Indentatiediepte: tot 500 nm Meetpunten: 15 punten Meetpuntinterval: 30 μη

Meetomgeving: bij 23 °C kamertemperatuur, geregeld door airco Standaardmonster: gesmolten siliciumoxyde

Eveneens, voor wat betreft de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film, werden de resultaten in het bereik van 60 - 90 nm indentatiediepte van het buitenste oppervlak van de film gebruikt, terwijl voor wat betreft de hardheid van het oppervlak van de film de resultaten in het bereik van 400 - 450 nm indentatiediepte van het buitenste oppervlak van de film werden gebruikt. Op 15 punten werd gemeten. Een eventuele abnormale waarde bij de meetresultaten van deze 15 punten werd verwijderd, de meting opnieuw uitgevoerd, en de elasticiteitsmodulus en de hardheid van het oppervlak werden berekend als het gemiddelde van de resultaten van de 15 punten. De elasticiteitsmodulus en de hardheid van het oppervlak worden weergegeven in tabel 1 hierna. Ook de ratio van de elasticiteitsmodulus ten opzichte van de hardheid (elasticiteitsmodulus / hardheid; plasticiteitsindex) werd berekend en wordt eveneens weergegeven in tabel 1 hierna. De hardheid van de basisdraad, gemeten in soortgelijke omstandigheden, wordt eveneens weergegeven in tabel 1 hierna.

Voorts werd de treksterkte (TS) van de gecoate zaagdraad die werd geproduceerd, gemeten in een trektest. De meetresultaten worden weergegeven in tabel 1 hierna.

Daarna werd het monokristallijne silicium gezaagd met gebruik van de gecoate zaagdraad. Het zagen werd uitgevoerd terwijl een suspensie met diamanten slijpkorrels met een gemiddelde korrelgrootte van 5,6 pm gesuspendeerd in een waterige oplossing op basis van ethyleenglycol werd geblazen tussen de gecoate zaagdraad en het monokristallijne silicium. Het gehalte aan slijpkorrels (diamant) werd gebracht op 5 massaprocent. De snelheid van de gecoate zaagdraad werd ingesteld op 100 - 500 m/min, de toevoer van nieuwe lijn werd ingesteld op 5 m/min, en de spanning van de gecoate zaagdraad werd ingesteld op 15 N.

Het zagen werd uitgevoerd in de hiervoor beschreven omstandigheden, de gecoate zaagdraad werd verwijderd uit de zaagmachine wanneer de totale zaagtijd 7 uur bereikte, de draaddiameter van de gecoate zaagdraad werd gemeten, en de slijtweerstand van de zaagdraad werd geëvalueerd in overeenstemming met de hierna beschreven criteria op basis van het berekende verschil in draaddiameter vóór en na het zagen. De evaluatieresultaten worden weergegeven in tabel 1 hierna. Ook werd de draadsnelheid van de gecoate zaagdraad bij het zagen gebracht op 500 m/min in nrs. 1 - 3, 5 - 8, 12 - 14. Voor wat betreft nrs. 4, 9 - 11 werd het zagen uitgevoerd bij lage snelheid (100 - 300 m/min) en werden afzonderlijke tests uitgevoerd bij hoge snelheid (500 m/min) als nrs. 4a, 9a - 11a.

<Slijtweerstand> 3 punten (aanvaard): de draaddiameter is verkleind met minder dan 3 pm.

2 punten (aanvaard): de draaddiameter is verkleind met minder dan 3 - 5 pm.

1 punt (geweigerd): de draaddiameter is verkleind met meer dan 3 pm.

Voorts werd de oppervlakteruwheid van het monokristallijne silicium na 7 uur gemeten en werd de accuraatheid van het zaagoppervlak geëvalueerd. De accuraatheid van het oppervlak werd geëvalueerd in overeenstemming met de hierna beschreven criteria op basis van de meetresultaten van de gemiddelde ruwheid Rz van tien punten zoals gestipuleerd in JIS 80601 (Appendix 1, 2001). De evaluatieresultaten worden weergegeven in tabel 1 hierna.

<Accuraatheid van het oppervlak> 3 punten (aanvaard): Rz bedraagt 3 pm of minder.

2 punten (aanvaard): Rz is groter dan 3 pm en is kleiner dan of gelijk aan 6 pm.

1 punt (geweigerd): Rz is groter dan 6 pm.

Voor wat betreft nr. 1, weergegeven in tabel 1, wordt een grafiek die het verband aangeeft tussen de indentatiediepte en de hardheid van het oppervlak van de film getoond in figuur 1. Ook wordt een grafiek die het verband aangeeft tussen de indringdiepte en de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film getoond in figuur 1. Voor wat betreft nr. 2, weergegeven in tabel 1, wordt een grafiek die het verband aangeeft tussen de indentatiediepte en de hardheid van het oppervlak van de film getoond in figuur 3. Ook wordt een grafiek die het verband aangeeft tussen de indringdiepte en de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film getoond in figuur 4.

Zoals blijkt uit de figuren 1 en 3 is het bekend dat in het bereik van een indentatiediepte van 400 - 450 nm van het buitenste oppervlak van de film de meetresultaten van de hardheid van het oppervlak van de film niet sterk variëren. Zoals blijkt uit de figuren 2 en 4 is het bekend dat in het bereik van een indentatiediepte van 60 - 90 nm van het oppervlak van de film de meetresultaten van de elasticiteitsmodulus van het oppervlak van de film niet sterk variëren. Ook wordt erkend dat de elasticiteitsmodulus de neiging heeft om te verhogen dichter bij de basisdraad (om preciezer te zijn; in het bereik van 200 nm of meer in indentatiediepte), onder de invloed van de basisdraad.

Daarna kan in overeenstemming met tabel 1 de volgende studie worden uitgevoerd.

De gecoate zaagdraden nrs. 1, 2, 4 - 7, 10 - 14 zijn de voorbeelden die voldoen aan de eisen van een aspect van de uitvinding.

In het bijzonder zijn de gecoate zaagdraden nrs. 1, 2, 7, 12 - 14 uitstekend op het vlak van de slijtweerstand omdat de plasticiteitsindex op gewaste wijze werd bijgesteld. Voorts is, omdat de hardheid van het oppervlak eveneens op gewaste wijze werd bijgesteld, het zaagoppervlak van het monokristallijne silicium dat werd gezaagd door de gecoate zaagdraad uitstekend op het vlak van accuraatheid. Voorts komen, omdat de hardheid van de basisdraad eveneens op gewaste wijze werd bijgesteld, geen breuken van de draad voor, zelfs wanneer de snelheid van de draad wordt opgetrokken tot 500 m/min. Daardoor kan de productiviteit worden opgetrokken.

De gecoate zaagdraad nr. 4 is uitstekend op het vlak van de slijtweerstand omdat de plasticiteitsindex op gewaste wijze werd bijgesteld. Voorts is, omdat de hardheid van het oppervlak eveneens op gewaste wijze werd bijgesteld, het zaagoppervlak van het monokristallijne silicium dat werd gezaagd door de gecoate zaagdraad uitstekend op het vlak van accuraatheid. Hoewel er geen enkel probleem optrad bij een lage draadsnelheid van 100 m/min, trad na het opvoeren van de draadsnelheid tot 500 m/min een breuk van de draad op zoals weergegeven in nr. 4a omdat de film bovenmatig dik was. De productiviteit kon daarom niet worden opgetrokken.

De gecoate zaagdraden nrs. 5 en 6 zijn uitstekend op het vlak van de slijtweerstand omdat de plasticiteitsindex op gewaste wijze werd bijgesteld. Omdat echter de hardheid van het oppervlak niet op gewaste wijze werd bijgesteld, is het zaagoppervlak van het monokristallijne silicium dat werd gezaagd door de gecoate zaagdraad minderwaardig.

De gecoate zaagdraden nrs. 10 en 11 zijn uitstekend op het vlak van de slijtweerstand omdat de plasticiteitsindex op gewaste wijze werd bijgesteld. Voorts is, omdat de hardheid van het oppervlak eveneens op gewaste wijze werd bijgesteld, het zaagoppervlak van het monokristallijne silicium dat werd gezaagd door de gecoate zaagdraad uitstekend qua accuraatheid. Hoewel er geen enkel probleem optrad bij een lage draadsnelheid van 200 m/min of 300 m/min, trad na het opvoeren van de draadsnelheid tot 500 m/min een breuk van de draad op zoals weergegeven in nrs. 10a, 11a omdat de hardheid niet op gewaste wijze was bijgesteld. De productiviteit kon daarom niet worden opgetrokken.

Aan de andere kant zijn de nrs. 8 en 9 de stalen die niet beantwoorden aan de eisen die worden gesteld in een aspect van de uitvinding waarbij de plasticiteitsindex niet op gewaste wijze was bijgesteld. Daardoor is de slijtweerstand minderwaardig. In het bijzonder in de gecoate zaagdraad nr. 9a trad een breuk op wanneer de draadsnelheid werd opgetrokken tot 500 m/min.

Voorts was de zaagdraad nr. 3 een referentiestaal waarvan de film, gecoat op het oppervlak van de basisdraad bovenmatig dun was, waardoor het effect van het coaten met een film niet volledig kon worden bekomen.

Claims (7)

1. Een gecoate zaagdraad bevattende een organische film gecoat op een oppervlak van een basisdraad, waarbij een ratio van de elasticiteitsmodulus (GPa) van een oppervlak van de film ten opzichte van de hardheid (GPa) van het oppervlak van de film (elasticiteitsmodulus / hardheid) gelijk is aan 6 - 25 indien gemeten met een werkwijze van nano-indentatie.

2. De gecoate zaagdraad volgens, conclusie 1, waarbij de hardheid van het oppervlak van de film 0,1 -1 GPa bedraagt.

3. De gecoate zaagdraad volgens conclusie 1, waarbij de filmdikte van de organische film of de anorganische film 0,05 -15 pm bedraagt.

4. De gecoate zaagdraad volgens conclusie 1, waarbij als basisdraad een draad wordt gebruikt met een hardheid van 3 GPa of meer, indien gemeten met een werkwijze van nano-indentatie.

5. De gecoate zaagdraad volgens conclusie 2, waarbij de filmdikte van de organische film of de anorganische film 0,05 -15 pm bedraagt.

6. De gecoate zaagdraad volgens conclusie 2, waarbij als basisdraad een draad wordt gebruikt met een hardheid van 3 GPa of meer, indien gemeten met een werkwijze van nano-indentatie.

7. Een werkwijze voor de productie van een zaaglichaam omvattende het zagen van het werkstuk door de gecoate zaagdraad volgens om het even welke van de conclusies 1 - 6 terwijl slijpkorrels worden geblazen op het contactoppervlak tussen de zaagdraad en het werkstuk.