CN102317037A - 锯线和锯线的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供切割性能优异的固定磨粒式锯线及其制造方法。本发明的锯线是在金属丝上固着有磨粒的固定磨粒式锯线，其特征在于，所述磨粒利用Zn系或Sn系的低熔点金属和熔点比所述低熔点金属高的高熔点金属固着于所述金属丝上。

Description

锯线和锯线的制造方法
技术领域
本发明涉及锯线(saw wire)和锯线的制造方法，尤其是涉及固定磨粒式锯线及其制造方法。
背景技术
硅和SiC等的半导体用锭的切片加工已使用能够高效率、高精度地切片加工的内周刀切割加工。该内周刀切割加工，对应于硅锭的大型化，内周刀大径化，另外为了减少切割损耗，在谋求内周刀的薄型化。然而，硅锭的直径超过12英寸(300mm)时，内周刀的薄型化存在极限，高价格的被切削材料的切割损耗的降低也有限。
因此，作为代替内周刀切割加工的半导体用锭的切割方法，在实施利用混杂于油中的WA(白色氧化铝)、GC(绿色碳化硅)等的游离磨粒的线切割法。另外，蓝宝石或SiC等的单晶基板用锭的切片加工，在实施利用混在油中的WA(白色氧化铝)、GC(绿色碳化硅)、金刚石等的游离磨粒的线切割法。然而，该线切割法切割速度慢，而且切割精度差，并且在被切削材料上产生油污，存在环境污染的问题。
另一方面，使用固定磨粒型锯线的切割法，将在钢线等上固着(固定)有超磨粒的锯线在引导辊间绷紧，对作为被切削材料的半导体锭等施加适当的载荷使其接触，由此能够用细的锯线切割大直径的被切削材料，能够降低切割损耗。并且，该线切割法能够使用水系的磨削液。
使用金刚石磨粒作为超磨粒的金刚石锯线的以往的制造方法，曾提出了：对粗的金刚石磨粒电沉积Ni后，对细的金刚石磨粒进行电沉积Ni的方法(专利文献1：日本特公平4-4105号公报)；和将丝卷绕成多圈螺旋状支撑在丝吊具上，插入磨粒槽内静态地镀Ni的方法(专利文献2：日本特开平7-227766号公报)等。作为电沉积Ni以外的固定磨粒式锯线，有使用树脂的树脂固定型锯线(专利文献3：日本特开2006-7387号公报)和使用硬钎料或软钎料(焊锡)固着磨粒的锯线(专利文献4：日本专利第4008660号公报)等。
然而，树脂固定型锯线，树脂的固着金刚石磨粒的力不充分，因此不能够得到充分的切割性能。另外，电沉积Ni的锯线的场合，必须对金刚石磨粒床供给远多于实际附着在金属丝上的量的磨粒，并且由于电沉积速度慢，因此不得不大量地长时间维持高价格的金刚石磨粒。因此，虽然具有比较高的切割性能，但存在成本高的缺点。
作为相对于这些制造方法具有比较高的切割性能，并且成本比较低的制造方法，在专利文献4中公开了利用硬钎焊以及软钎焊的制造方法。在该专利文献4中，实施例3和4记载了使用Sn-Ag-Cu系软钎料，在因科内尔(Inconel)718丝上固定了镀Cu的金刚石磨粒的被覆金刚石的金属丝的制作和评价。
现有技术文献
专利文献1：日本特公平4-4105号公报
专利文献2：日本特开平7-227766号公报
专利文献3：日本特开2006-7387号公报
专利文献4：日本专利第4008660号公报
发明内容
然而，即使上述专利文献4涉及的锯线也不能说磨粒的保持力充分，因此存在难以谋求切割性能提高的问题。
本发明的目的在于，鉴于上述状况，提供一种锯线和锯线的制造方法，所述锯线是在金属丝上固着有磨粒的锯线，磨粒的脱落少，切割性能优异。
本发明的权利要求1涉及的发明，是磨粒由固着部(固定部)固着(固定)在金属丝上的固定磨粒式锯线，其特征在于，上述固着部含有Zn系或Sn系的低熔点金属和熔点比上述低熔点金属高的高熔点金属。
本发明的权利要求2涉及的发明，其特征在于，在权利要求1中，上述高熔点金属包含于在上述磨粒的周围、上述锯线的表面和上述金属丝表面之中的一处以上所形成的高熔点金属层中。
本发明的权利要求3涉及的发明，其特征在于，在权利要求1中，上述磨粒是具有Ni被覆层的磨粒，上述低熔点金属是含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料，上述高熔点金属是含有Sn的金属间化合物。
本发明的权利要求4涉及的发明，其特征在于，在权利要求3中，上述含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料，具有：分散有具有1～2μm的厚度的板状或直径为1～2μm的绳状的至少一方的Ag3Sn系金属间化合物的组织。
本发明的权利要求5涉及的发明，其特征在于，在权利要求3或4中，在上述含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料中，含有0.01～0.5质量％Fe、0.01～0.5质量％的Ni。
本发明的权利要求6涉及的发明，其特征在于，在权利要求3中，上述磨粒具有下层为Ti或Cr、上层为Ni的多层被覆层。
本发明的权利要求7涉及的发明，其特征在于，在权利要求3或6中，上述含有Sn的金属间化合物至少存在于上述磨粒的周围。
本发明的权利要求8涉及的发明，其特征在于，在权利要求2或6中，含有Sn和Ni的金属间化合物作为金属间化合物层存在于上述磨粒的周围。
本发明的权利要求9涉及的发明，其特征在于，在权利要求2或6中，含有Sn和Ni的金属间化合物是Ni3Sn4、Ni3Sn2和Sn(1-x-y)NixCuy(其中，0.1≤x≤0.7，0.01≤y≤0.5)之中的1种或2种以上。
本发明的权利要求10涉及的发明，其特征在于，在权利要求1中，上述低熔点金属是含有Sn和Zn的软钎料，上述高熔点金属是含有Sn或Zn的金属间化合物。
本发明的权利要求11涉及的发明，其特征在于，在权利要求10中，上述软钎料中的Zn的含有量为1～35质量％。
本发明的权利要求12涉及的发明，其特征在于，在权利要求11中，上述软钎料的组成由Sn-Zn-X表示，X是Bi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In和Ag之中的一种或二种以上，X的含有量为0.5～5质量％。
本发明的权利要求13涉及的发明，其特征在于，在权利要求10中，上述磨粒具有Ni或Cu的被覆层。
本发明的权利要求14涉及的发明，其特征在于，在权利要求10或13中，上述磨粒具有下层为Ti或Cr、上层为Ni或Cu的多层被覆层。
本发明的权利要求15涉及的发明，其特征在于，在权利要求10或13中，上述含有Sn或Zn的金属间化合物至少存在于上述磨粒的周围。
本发明的权利要求16涉及的发明，其特征在于，在权利要求10或13中，上述含有Sn或Zn的金属间化合物是Ni-Sn系、Ni-Zn系、Ni-Sn-Zn系、Cu-Sn系、Cu-Sn-Zn系和Cu-Zn系之中的1种或2种以上的金属间化合物。
本发明的权利要求17涉及的发明，其特征在于，在权利要求1中，上述固着部包含由熔点为700℃以上的上述高熔点金属构成的高熔点金属层和由上述低熔点金属构成的低熔点金属层。
本发明的权利要求18涉及的发明，其特征在于，在权利要求17中，上述高熔点金属层相对于上述低熔点金属层形成于外侧。
本发明的权利要求19涉及的发明，其特征在于，在权利要求17或18中，通过构成上述高熔点金属层的高熔点金属和构成低熔点金属层的低熔点金属进行扩散，在上述低熔点金属层内形成了上述低熔点金属与上述高熔点金属的合金相。
本发明的权利要求20涉及的发明，其特征在于，在权利要求17或18中，构成上述高熔点金属层的高熔点金属是Ni或Ni合金或者Cu或Cu合金。
本发明的权利要求21涉及的发明，其特征在于，在权利要求17中，上述磨粒具有Ni被覆层。
本发明的权利要求22涉及的发明，其特征在于，在权利要求17或18中，上述低熔点金属层是通过热浸镀形成的。
本发明的权利要求23涉及的发明，其特征在于，在权利要求17或18中，构成上述低熔点金属层的上述低熔点金属是Zn-Al合金。
本发明的权利要求24涉及的发明，其特征在于，在权利要求1、2、3、10、17的任一项中，上述磨粒是金刚石磨粒。
本发明的权利要求25涉及的发明，其特征在于，在权利要求1、2、3、10、17的任一项中，上述金属丝是钢线。
本发明的权利要求26涉及的发明，其特征在于，在权利要求25中，在上述金属丝的表面具有Zn、黄铜或Cu的镀层。
本发明的权利要求27涉及的发明，其特征在于，在制造在金属丝上固着了多个磨粒的固定磨粒式锯线的锯线制造方法中，通过在熔融低熔点金属而成的熔融金属浴中混合上述磨粒，将上述金属丝浸渍在上述熔融金属浴中，沿着大致垂直方向连续地拉出该金属丝，从而在上述金属丝上固着上述磨粒。
本发明的权利要求28涉及的发明，其特征在于，在权利要求27中，一边使上述熔融金属浴振动或旋转，一边连续地拉出上述金属丝。
本发明的权利要求29涉及的发明，其特征在于，在权利要求27或28中，上述低熔点金属是Sn或Sn合金或者Zn或Zn合金。
本发明的权利要求30涉及的发明，其特征在于，在权利要求27中，上述金属丝被高熔点金属层被覆。
本发明利用Zn系或Sn系的低熔点金属和熔点比上述低熔点金属高的高熔点金属将磨粒固定在金属丝上，因此简便且廉价地提供提高了磨粒的保持力、并且切割性能优异的锯线，特别适合于半导体等的精密加工，其工业上的效果很大。
另外，本发明通过利用含有0.5～5.0质量％Ag的Sn系软钎料和含有Sn的金属间化合物在金属丝上固着具有Ni被覆层的磨粒，简便且廉价地提供提高了磨粒的保持力、且切割性能优异的锯线，特别适合于半导体等的精密加工，其工业上的效果很大。
另外，本发明通过利用Sn-Zn系软钎料、和含有Sn或Zn的金属间化合物在金属丝上固着磨粒，简便且廉价地提供提高了磨粒的保持力、且切割性能优异的锯线，特别适合于半导体等的精密加工，其工业上的效果很大。
另外，本发明通过利用包含高熔点金属层的低熔点金属层在金属丝上固着磨粒，提供提高了磨粒的保持力、且切割性能优异的锯线，特别适合于半导体等的精密加工，其工业上的效果很大。
附图说明
图1是模式地表示本发明涉及的锯线的一例的剖面图。
图2是表示粘附装置的构成的模式图。
图3是表示粘附装置的另外的例子的构成的模式图。
图4是表示在实施例1中试制的线的金刚石磨粒周边的组织的模式图。
图5是在实施例5中试制的线的金刚石磨粒周边的组织的模式图。
具体实施方式
为了实现切割性能优异的锯线，必须使用高强度的金属丝，并在该金属丝上牢固地固着磨粒。为了在细的金属丝上牢固地固着磨粒，金属丝与低熔点金属(以下，也称为「软钎料」)的接合力、软钎料的强度和软钎料与磨粒的接合力必须高。在固着时使用低熔点金属的原因，是因为通过低熔点金属熔融能够固着磨粒的缘故。
顺便说明，高熔点的硬钎料不适合的原因，是因为在进行熔融来硬钎焊的场合，通过加工而高强度化了的金属丝例如钢线等会软化的缘故。另外，通过电镀Ni合金等高熔点硬钎料来粘附的场合，为了固着数十微米直径的磨粒，需要至少10μm以上的镀覆厚度，成为需要长时间的工序，成本高成为问题。
本发明者们发现：关于如上述那样通过固着部利用低熔点金属在金属丝上固着了磨粒的锯线，为了成为牢固地固着了磨粒以使得切割性能优异、耐久性优异(长寿命)的锯线，通过上述固着部含有Zn系或Sn系的低熔点金属和熔点比上述低熔点金属高的高熔点金属，并在金属丝上固着磨粒而能够实现上述目的。上述高熔点金属存在时，变得进一步提高切割中的磨粒的固着力(能够抑制切割中的磨粒的剥离)。
上述高熔点金属，在上述磨粒的周围、上述锯线的表面和上述金属丝的表面之中一处以上作为高熔点金属层存在时，由于如后述那样的原因，能够更进一步提高切割中的磨粒的固着力。
另外，上述磨粒是具有Ni被覆层的磨粒，上述低熔点金属是含有0.5～5.0质量％Ag的Sn系软钎料、上述高熔点金属是含有Sn的金属间化合物的锯线，由于切割性能优异、切割中的磨粒的固着力更高，因此更优选。
另外，即使是上述低熔点金属为含有Sn和Zn的软钎料、上述高熔点金属为含有Sn或Zn的金属间化合物的锯线，也由于切割性能优异、切割中的磨粒的固着力更高，因而更优选。
另外，上述锯线，是在金属丝上固着了多个磨粒的固定磨粒式锯线，即使是上述高熔点金属和上述低熔点金属利用熔点为700℃以上的高熔金属层、和Zn系或Sn系的低熔点金属层，在上述金属丝上固着上述磨粒而成的锯线，也由于切割性能优异、切割中的磨粒的固着力更高，因而更优选。
首先，对软钎料进行说明。
本发明涉及的软钎料是Zn系或Sn系的低熔点金属。在上述软钎料中也包括含有Sn和Zn的Sn-Zn系低熔点金属。
在上述磨粒是具有Ni被覆层的磨粒，上述低熔点金属是含有0.5～5.0质量％Ag的Sn系软钎料，上述高熔点金属是含有Sn的金属间化合物的场合，在上述软钎料中，更优选以下的软钎料。
即，软钎料优选是高强度的软钎料，优选：微细地分散有金属间化合物。Sn-Ag系软钎料，根据添加物的种类和量形成各种的金属间化合物。作为金属间化合物的种类，代表性的是Ni-Sn系、Sn-Cu系、Sn-Ag系的金属间化合物。Sn-Ag系软钎料，一般作为无铅软钎料，但除此之外也根据添加物的种类和量形成各种的金属间化合物。作为添加物，可举出As、Ba、Co、Cd、Fe、Ni、Pt等，形成各种的金属间化合物。另外，金属间化合物的形状有岛或粒状、板状、针状、绳状、块状的金属间化合物。另外，更优选在上述软钎料中微细分散的金属间化合物的体积分率为1体积％～10体积％。
Sn系软钎料中的Ag的添加量优选0.5～5.0质量％，低于0.5质量％时，有时不能够充分地得到与丝或磨粒的润湿性，因此存在不能够充分地得到磨粒对丝的固着力而不优选的情况。另外，超过5.0质量％时，虽然能够得到充分的润湿性，但是软钎料本身变脆，作为其结果，存在不能够充分地得到磨粒对丝的固着力而不优选的情况。
另外，特别优选的软钎料是：利用Sn-Ag系金属间化合物(Ag3Sn)分散成具有1～2μm左右的厚度的板状或直径1～2μm左右的绳状或形成网状并相互连接的组织来强化了的软钎料。低于0.5质量％时，存在由于不形成用于维持强度的足够的Ag3Sn而不优选的情况。另外，超过5.0质量％时，存在由于从共晶组成(Sn∶Ag＝96.5∶3.5)的偏离变大，由Ag3Sn的粗大化导致强度降低和高熔点化因而不优选的情况。另外，从经济上的观点考虑，也存在不希望含有必要以上的高价格的Ag的情况。更优选Ag的添加量为1.0～4.5质量％，在该范围时，基本上不形成块状的粗大化的金属间化合物，能够维持更高的强度。
即使添加Sn、Ag以外的元素，通过适当设定添加元素的种类和量也能够在软钎料中形成种种的金属间化合物。
作为含有0.5～5.0质量％Ag的Sn系软钎料中的添加物，如前所述可举出As、Ba、Co、Cd、Fe、Ni、Pt等，其中，通过含有0.01～0.5质量％Fe、0.01～0.5质量％Ni，软钎料的强度提高。Fe和Ni在Sn中微量固溶。固溶了的Fe和Ni使软钎料的强度提高。在添加比较多量的Fe或Ni的场合，FeSn2、Ni3Sn4等的金属间化合物析出。这些金属间化合物，在Fe或Ni的添加量为比较少量的场合，微细地析出，有助于强度提高。Fe或Ni的添加量变得过量时，这些金属间化合物凝聚粗大化，成为破坏的起点而造成强度降低，因此有时不优选。
Fe的场合，向含有0.5～5.0质量％Ag的Sn系软钎料中的添加量优选为0.01～0.5质量％。小于0.01质量％时，有时不出现由固溶强化带来的提高强度的效果，而超过0.5质量％时，由于金属间化合物的凝聚粗大化有时强度降低而不优选。Ni的场合也同样地优选为0.01～0.5质量％。
另外，在上述低熔点金属是含有Sn和Zn的软钎料，上述高熔点金属是含有Sn或Zn的金属间化合物的场合，在上述软钎料中，更优选以下的软钎料。
软钎料优选是高强度的软钎料，优选：通过在锡(Sn)中分散有具有1～2μm左右厚度的板状或直径1～2μm左右的针状的Zn的组织来强化了的软钎料。这些Zn机械强度高，这些Zn分散在Sn中的软钎料成为复合材料，强度和粘韧性优异，保持磨粒的能力高，因此磨粒难以脱落，由Sn-Zn系软钎料固着了磨粒的锯线，显示高的切割性能。
凝固后的Sn系软钎料中的Zn，基本上不固溶在Sn中，成为板状或直径1～2μm左右的针状的Zn而析出。为了切实地使板状或针状的Zn在Sn系软钎料中析出，Zn的添加量优选为1质量％以上。另外，增加Zn的添加量的场合，板状或针状的Zn的量和软钎料的强度提高。此外，超过共晶点(Sn：91.2质量％、Zn：8.8质量％、198.5℃)地增加Zn的添加量的场合，在Zn为约35质量％时软钎料开始固化的温度为约320℃，容易进行Zn的氧化，因此Zn的上限量优选为35质量％。Zn的添加量也根据第三添加元素的种类和添加量而变化一些，但更希望从通过Zn的微细化来提高强度的观点和丝的母材的强度劣化的角度考虑，优选低温处理，是以共晶点为中心的前后约4质量％，即，从Sn：96质量％、Zn：4质量％到Sn：88质量％、Zn：12质量％的范围。
Sn-Zn系软钎料(含有Sn和Zn的软钎料)，由于Zn具有容易氧化的性质，因此在表面容易形成氧化皮膜，与Sn-Pb、Sn-Ag、Sn-Bi系等其他的软钎料材料相比，存在润湿性差的倾向。作为针对Sn-Zn系软钎料的第三添加元素，可举出Ba、B、Cd、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In、Ag、Mo、Co等，其中，为了改善润湿性，将以Bi为首的Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In、Ag中的一种或它们的组合作为第三添加元素添加0.5质量％～5质量％是有效的。小于0.5质量％时，有时效果不充分，超过5质量％时，有时形成添加物与Sn或添加物与Zn的粗大化了的金属间化合物，因而有时不优选。另外，分散在上述Sn-Zn系软钎料中的金属间化合物的体积分率更优选为1体积％～15体积％。
以下，对磨粒进行说明。
作为磨粒的原料，可举出氧化铝(Al2O3)、SiC、SiO2、金刚石等。其中，以硬度和热导率的观点考虑，金刚石最优异。为了提高软钎料与磨粒的接合力，从提高软钎料的润湿性的观点考虑也优选预先采用镀覆等来对磨粒实施Ni或Cu被覆。尤其是使用金刚石磨粒的场合，Ni或Cu镀层只是物理性地(或机械地)包住了金刚石，没有Ni或Cu的原子与金刚石的化学结合。
作为能够与金刚石化学结合的金属皮膜，优选Ti(钛)或Cr(铬)的皮膜。然而，钛和铬的软钎料的润湿性差，因此更优选使用：首先对金刚石表面实施钛或铬被覆，再对其外侧实施Ni或Cu被覆了的多层被覆磨粒。由于钛以及铬与镍以及铜之间形成为金属结合，因此金刚石与金属被覆层之间的结合被强化。另外，金刚石从与丝的接合面积增大的观点考虑，优选破碎的金刚石而不是结晶惯态面具有漂亮的对称性的所谓的单晶金刚石。
接着，对磨粒与软钎料的结合进行说明。
为了得到在丝上牢固固着有磨粒的锯线，如上所述必须使用机械强度优异的软钎料来使镀金属的磨粒固着，软钎料与金属镀层的界面的结合很重要。为了得到在该界面的牢固的结合，必须形成化学结合。
在镀金属的磨粒与软钎料的界面生成的金属间化合物，是显示存在金属镀层与软钎料的化学结合的化合物，必须存在于软钎料与金属镀层的界面。然而，一般地金属间化合物具有脆的性质，因此金属间化合物层变厚时，容易发生在金属间化合物层中的开裂，招致磨粒的保持力降低。因此优选在镀金属的磨粒与软钎料的界面形成的金属间化合物层更均匀且更薄。从这样的观点考虑，镀金属的磨粒和用于将其固着的软钎料为形成薄的金属间化合物层而为适宜的组合很重要。特别是镀Ni的磨粒与Sn-Zn系软钎料是合适的组合。
镀Cu的磨粒和含有0.5～5.0质量％Ag的Sn-Ag系软钎料，在界面形成3～5μm的比较厚的不均匀的Cu6Sn5、Cu3Sn，容易发生开裂因而不优选。与此相对，镀Ni的磨粒和Sn-Ag系软钎料，形成比较薄且均匀的金属间化合物层，因此是合适的组合。
用于获得牢固结合的磨粒与含有0.5～5.0质量％Ag的Sn系软钎料的界面组织，优选存在2μm以下的薄的Ni3Sn4或Ni3Sn2的金属间化合物。另外，含有1.5质量％以上的Cu的场合，会生成Sn(1-x-y)NixCuy(其中，0.1≤x≤0.7，0.0＜y≤0.8)的金属间化合物，在含有0.5质量％左右的Cu的软钎料的场合，会生成固溶有Cu的Sn(1-x-y)NixCuy(其中，0.1≤x≤0.7，0.0＜y≤0.5)的金属间化合物。在此，作为Cu的比例的y超过0.5的场合，金属间化合物的厚度变厚，因而不优选。更优选：Ni3Sn4、Ni3Sn2、或Sn(1-x-y)NixCuy(其中，0.1≤x≤0.7，0.0＜y≤0.5)的金属间化合物的厚度为1μm以下。
另外，用于获得牢固的结合的Sn-Zn系软钎料与磨粒的界面组织，根据Sn-Zn系软钎料的第三添加元素，可形成Sn-Ba系、Sn-Ni-Zn系、Sn-Ni系和Ni-Zn系、Sn-Mo系等种种的金属间化合物，但其中，特别优选具有2μm以下的薄的Sn-Ni-Zn系、Sn-Ni系以及Ni-Zn系的金属间化合物包围被镀Ni了的镀金属磨粒周围的组织。更优选Sn-Ni-Zn系的金属间化合物的厚度为1μm以下。另外，在此所说的金属间化合物，不一定必须是化学计量组成。
接着，对金属丝进行说明。
作为高强度的金属丝，有不锈钢(SUS 316、SUS 304等)丝、Inconel丝、钢线等，不论其种类如何，从价格的观点考虑，特别优选具有3000MPa以上的抗拉强度的钢线(钢琴线)等。关于金属丝与软钎料的接合力，对高强度的金属丝预先实施了铜(Cu)、黄铜(Cu-Zn合金)或Zn的被覆的丝，软钎料的润湿性良好，因此优选。并且，这些镀层的厚度优选为1μm以下。
另外，作为金属丝使用钢线的场合，例如，在热处理时，钢线中的Fe向软钎料中微量地溶出，带来软钎料的强度提高。从这样的观点考虑，使用含有0.5～5.0质量％Ag的Sn系软钎料，将具有镀Ni层的磨粒固着在钢线上的锯线可以说是极优选的组合。
接着，关于金属丝与软钎料的接合力进行说明。
一般地，金属丝和镀层在拉丝过程中被强加工而形成牢固的金属结合状态。另外，优选：镀层与Sn-Zn系软钎料，和磨粒与Sn-Zn系软钎料的界面同样地，形成薄而均匀的金属间化合物层，若原来的镀层的厚度薄则在界面生成的金属间化合物层也薄，因此优选镀层的厚度为1μm以下。
接着，对制造方法的例子说明概要。
成为锯线的母材的细线，使用具有高的抗拉强度的钢线等，从磨粒固着工序中的软钎料的润湿性的观点考虑，优选在其表面上被覆了黄铜或铜的细线，进而优选在这些被覆了的细线上预先被覆了软钎料的细线。磨粒预先混合微小软钎料球和助焊剂，而制作膏状的混合物。
预选被软钎料涂覆处理了的金属丝，在装有上述膏状混合物的容器内通过后，从具有规定的孔径的喷嘴头拉出，由此以规定的厚度涂布膏状的混合物。涂布了膏状的混合物的金属丝，在被加热了的电炉中通过而将软钎料熔融，在炉外被冷却而固化软钎料层，由此磨粒被固着在金属丝上。进而，为了除去多余的助焊剂成分，通过使金属丝在洗涤槽内通过来除去，通过卷绕在线轴上而制造出磨粒固定式锯线。
锯线是在金属丝上固着有多个磨粒的固定磨粒式锯线，是上述高熔点金属和上述低熔点金属利用熔点为700℃以上的高熔点金属层和Zn系或Sn系的低熔点金属层在上述金属丝上固着上述磨粒而成的，以下关于该锯线进行说明。
锯线1如图1所示，在金属丝2的表面形成低熔点金属层3和高熔点金属层4，利用该低熔点金属层3和高熔点金属层4固着了磨粒5。
构成低熔点金属层3的低熔点金属，例如可举出上述的软钎料。另外，构成低熔点金属层3的低熔点金属优选是高强度的低熔点金属。再者，用于高强度化的合金化，例如，对于Sn系、Zn系而言，添加Cu、Ni、Ag等是有效的，但高浓度的合金化，由于变为高熔点和/或引起析出物的粗大化，因此分别优选为1％以下。低熔点金属优选Sn系、Zn系的金属或合金，进而其熔点优选为550℃以下。
锯线1通过形成高熔点金属层可以进一步提高固着力。构成高熔点金属层4的高熔点金属，使用熔点为700℃以上、优选熔点为850℃以上的高熔点金属。
在本图中，高熔点金属层4包括外层4A和内层4B，在该外层4A与内层4B之间设置有低熔点金属层3，但本发明不限于此。
即，优选：相对于设置在金属丝2上的低熔点金属层3，在金属丝2与低熔点金属层3之间(内侧)、低熔点金属层3的表面(外侧)、或者低熔点金属层3的中间，设置至少一层高熔点金属层4，来强化磨粒5的固着。高熔点金属层4，也优选设置外层4A、中间层(没有图示)、内层B之中任意两个以上的层。在外层4B设置高熔点金属层4的场合，金属丝2的耐磨损性也提高，能够提高切割性能。作为高熔点金属，Ni或Ni合金或者Cu或Cu合金是最合适的，但Pd、Cr、Pt、Rh、Ti等也适合。
在设置高熔点金属层4的场合，作为低熔点金属使用Zn-Al合金也是适宜的。即，高熔点金属层4的Ni、Cu等向低熔点金属层3中扩散形成扩散层。进而，通过在界面或低熔点金属层3内部形成Ni、Cu等与Al的合金相，能够更牢固地固着磨粒5。
高熔点金属层4，即使层厚比较薄也具有效果，因此能够通过电镀或无电解镀(化学镀)Ni或Ni合金或者Cu或Cu合金来形成。高熔点金属层4的镀覆厚度大于0.01μm且在5μm以下，优选为0.02μm～2μm。在低熔点金属层3的中间设置高熔点金属层4的场合(没有图示)，可以通过在第1低熔点金属层上镀敷形成高熔点金属层4后，再次在该高熔点金属层4上被覆第2低熔点金属层来形成。在高熔点金属层4的镀敷厚度超过上限的场合，镀敷时间变长、生产率降低。另外，高熔点金属层4的镀敷厚度在下限以下的场合，由扩散层带来的高强度化的效果不充分。
此外，高熔点金属与低熔点金属的扩散在低熔点金属的熔点以下也可以进行。因此，通过在低温下的热处理，也能够设置高熔点金属与低熔点金属的合金相，能够进一步提高磨粒5的固着力。低熔点金属，为Sn系金属时在100℃以上、200℃以下，优选在150℃以上、200℃以下得到扩散的效果，为Zn系金属时在150℃以上、400℃以下，优选在200℃以上、350℃以下得到扩散的效果。温度低于下限的场合，扩散层的厚度不充分，超过上限的场合，组织的粗大化变得显著，因此固着力降低化，或者招致金属丝2的强度降低。
接着，对磨粒进行说明。
与上述同样地，作为磨粒5的原料，可举出氧化铝、SiC、SlO2、金刚石等。其中，金刚石在硬度上最优异。为了提高软钎料3与磨粒5的接合力，从软钎料的润湿性提高的观点考虑，优选使用预先通过镀敷等对磨粒5施加了Ni或Cu的被覆层(没有图示)的磨粒(以下，称为「被覆磨粒」)。
尤其是磨粒5使用金刚石的场合，Ni或Cu被覆层与金刚石的结合力小。作为能够与金刚石化学结合的金属皮膜，优选Ti(钛)或Cr(铬)的皮膜。然而，Ti和Cr由于软钎料3的润湿性差，因此更优选使用：在由金刚石构成的磨粒5的表面，首先实施Ti或Cr被覆，再在其外侧实施了Ni或Cu被覆的多层被覆磨粒(没有图示)。由于Ti和Cr与Ni和Cu之间为金属结合，因此由金刚石构成的磨粒5与Ni或Cu被覆层之间的结合被强化。另外，从与金属丝2的接合面积增大的观点考虑，金刚石优选是破碎金刚石而不是结晶惯态面具有漂亮的对称性的所谓单晶金刚石。
接着，对金属丝进行说明。
作为高强度的金属丝2，例如，可以使用上述的金属丝。另外，作为高强度的金属丝2，不论其种类如何，但从强度、价格的观点考虑，特别优选具有3000MPa以上的抗拉强度的高碳钢线(钢琴线)等。线径可以使用40μm～400μm，但优选80μm～200μm。低于下限的场合，断线的可能性提高，超过上限的场合，切割余量增大，被切割物的损耗增大。
接着，对利用低熔点金属粘附磨粒的粘附方法进行说明。
低熔点金属一旦经过熔融过程，将磨粒5固着在金属丝2上就是高效的。磨粒5的粘附可以使用图2所示的粘附装置10。粘附装置10具有熔融槽11、加热该熔融槽11的加热器12、向熔融槽11内送出金属丝2的运送部13。在熔融槽11内收容了被加热器12加热、作为热浸镀的熔融了的低熔点金属(以下，称为「熔融金属浴」)3A、和混合在该熔融金属浴3A中的磨粒5。磨粒5的比重比低熔点金属轻，因此悬浮在熔融金属浴3A的表面附近，运送部13向图中箭头方向送出金属丝2，以该金属丝2可以在熔融槽11内向一个方向循环的方式构成。
在这样地构成的粘附装置10中，由运送部13向熔融槽11内送出金属丝2。于是，该金属丝2浸渍在熔融槽11内的熔融金属浴3A中。浸渍在熔融金属浴3A中的金属丝2从熔融槽11拉出时，磨粒5被同时地固着。这样，粘附装置10，通过使金属丝2在混合有磨粒5的熔融金属浴3A中浸渍并拉出时磨粒5固着，能够高效率地将磨粒5固着在金属丝2上，因此，能够提供廉价的锯线1。
本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的主旨范围内进行适宜变更。例如，粘附装置10，也可以以能够控制磨粒5的粘附密度的方式构成。即，使用对于与图2所示的粘附装置10同样的构成，附带了同样的标记的图3来说明，粘附装置20，还以包围熔融槽11内的金属丝2的拉出部分的方式设置有筒状部21。筒状部21，铅直方向开口，下端保持在熔融槽11中使得熔融槽11内的熔融金属浴能够流通，并且，在侧面设置有插通孔22使得金属丝2能够出入，另外，在熔融槽11的底部，在筒状部21的下方旋转自如地设置有搅拌器23。
这样地构成的粘附装置20，通过利用没有图示的驱动部使搅拌器23旋转，以金属丝2的拉出方向为旋转轴，使熔融金属浴3A旋转。由此，粘附装置20将磨粒5的供给稳定化，使磨粒5混合，能够使一定量的磨粒5粘附在金属丝2上。
另外，为了控制磨粒5的粘附密度，优选对熔融金属浴3A给予振动。振动频率在300Hz～500KHz的范围时有分散效果。
此外，虽然没有图示，但也可以设置熔融金属浴的流入、流出孔，利用流入量、流入、流出位置进行控制。另外，也可以熔融金属浴从没有图示的喷嘴的顶端作为喷流喷出，将金属送到该喷嘴中使磨粒附着。喷嘴铅直向上较适宜，但也可以在水平方向进行附着。熔融金属浴的厚度，可以通过利用熔融温度的调节来管理粘性，并使金属丝的拉出速度变化来进行控制。利用熔融金属浴进行的被覆，与其他的方法相比，生产率特别优异。
另外，在上述的实施方式中，对使用粘附装置10、20在金属丝2上固着磨粒5的方法进行了说明，但本发明不限定于此。例如，虽然没有图示，但也可以使磨粒分散在混合有低熔点金属的粉末和助焊剂成分的膏中，在金属丝上涂布或印刷后，在热处理炉内先熔融后，使其凝固从而固着磨粒。
实施例
实施例1
试制了：利用添加了0.05质量％Fe和0.05质量％Ni的Sn-Ag系软钎料，在由黄铜被覆(Cu∶Zn＝2∶1(摩尔比)、厚度约50nm)的直径160μm的钢线(抗拉强度：3450MPa)上，固着了实施了厚度50nm的下层镀Ti和厚度3μm的上层镀Ni的平均粒径35μm的多层被覆金刚石磨粒的锯线。以下叙述其制造方法。
将上述磨粒与添加了0.05质量％Fe和0.05质量％Ni的96.5质量％Sn-3.4质量％Ag的组成的平均粒径30μm的软钎料球和含有卤化锌的助焊剂按质量比计软钎料∶磨粒∶助焊剂＝3∶2∶4进行搅拌、混合，制造了膏状的混合物。
钢线在经丙酮洗涤后，以50cm/秒的速度从先在250℃下熔融了的添加了0.05质量％Fe和0.05质量％Ni的96.5质量％Sn-3.4质量％Ag的软钎料组成之中通过，同时擦拭掉多余的软钎料，由此进行约3μm厚度的软钎料涂覆处理。
经软钎料涂覆处理了的钢线，在装有上述膏状的混合物的容器内通过后，从具有直径约200μm的孔的喷嘴顶端拉出，由此进一步涂布了膏状的混合物。进一步涂布了膏状的混合物的钢线，以0.1m/分的速度从加热到270℃的管状电炉(均热带长度：约40cm)中通过，由此将软钎料熔融，然后通过冷却，将磨粒固着在钢线上。进而，通过从洗涤槽通过来除去多余的助焊剂成分，卷绕在线轴上，形成了锯线。
将得到的锯线的磨粒周边的组织以模式图示于图4。为下述组织：通过元素分析可知在金刚石30的周边有1～2μm厚度的镀Ni的金属层31，在其周围以1～2μm的厚度分布着Sn-Ni系的金属间化合物32，并且，在软钎料中也散布着Sn-Ni系的金属间化合物33。另外，在软钎料中可确认出具有1～2μm左右的厚度的板状或直径1～2μm左右的绳状的Sn-Ag系金属间化合物分散或连接成网络状的组织。另外，分析上述金属间化合物的组成的结果，在Sn-Ni系的金属间化合物中也微量地含有Cu，按摩尔比计是Sn∶Ni∶Cu＝55∶42∶3，Sn-Ag系的金属间化合物是Sn∶Ag＝25∶75。Fe在软钎料中不形成金属间化合物，在金属丝表面浓度高，随着距离表面的距离的增加而减少。另外，在磨粒的镀Ni表面也出现了Fe的浓化。由此，可以认为Fe固溶在软钎料中，发挥提高软钎料强度的作用。
将在金刚石磨粒的周围存在这样的金属间化合物的长度30m的锯线配置在实验室用线锯装置(CS-203)上，在线张力14.7N、线移动速度100m/分、加工载荷(用于将工件向线按压的锤的重量)100g的条件下使其往复移动，由此评价切割性能。另外，冷却溶剂使用水。此时，直径20mm的硅单晶的切割速度为2.6mm/分。另外，在该切割试验中，基本上没有看到磨粒从锯线的脱落。
如以上所述表明可制成切割性能优异的软钎料固着型锯线。
实施例2
试制了：利用添加了0.05质量％Ni的Sn-Ag-Cu系软钎料，在由Cu被覆(厚度约50nm)的直径160μm的钢线(抗拉强度：3450MPa)上，固着了实施了厚度50nm的下层镀Cr和厚度3μm的上层镀Ni的平均粒径35μm的多层被覆金刚石磨粒的锯线。以下叙述其制造方法。
将上述磨粒与约96.5质量％Sn-3.0质量％Ag-0.5质量％Cu的组成的平均粒径30μm的软钎料球和含有卤化锌的助焊剂按质量比计软钎料∶磨粒∶助焊剂＝3∶2∶3进行搅拌、混合，制作了膏状的混合物。
钢线经丙酮洗涤后，以50cm/秒的速度从先在250℃下熔融了的添加了0.05质量％Ni的约96.5质量％Sn-3.0质量％Ag-0.5质量％Cu的软钎料组成之中通过，同时地擦拭掉多余的软钎料，由此进行了约3μm厚度的软钎料涂覆处理。
经软钎料涂覆处理了的钢线，在装有上述膏状的混合物的容器内通过后，从具有直径约200μm的孔的喷嘴顶端拉出，由此进一步涂布了膏状的混合物。进一步涂布了膏状的混合物的钢线，以0.1m/分的速度从加热到270℃的管状电炉(均热带长度：约40cm)中通过，由此将软钎料熔融，然后通过冷却将磨粒固着在钢线上。进而通过从洗涤槽通过来除去多余的助焊剂成分，卷绕在线轴上，形成了锯线。
得到的锯线的磨粒周边的组织，是下述组织：通过元素分析可知在金刚石的周边有1～2μm厚度的镀Ni的金属层，在其周围以2～3μm的厚度分布着Sn-Ni-Cu系的金属间化合物，并且，在软钎料中也散布着Sn-Ni-Cu系的金属间化合物。另外，在软钎料中确认出具有1～2μm左右的厚度的板状或直径1～2μm左右的绳状的Sn-Ag系金属间化合物和直径1～2μm左右的粒状的Sn-Cu系金属间化合物分散了的组织。另外，分析上述金属间化合物的组成的结果，Sn-Ni-Cu系的金属间化合物按摩尔比计是Sn∶Ni∶Cu＝40∶26∶34，Sn-Ag系的金属间化合物是Sn∶Ag＝25∶75。
将在金刚石磨粒的周围存在这样的金属间化合物的长度30m的锯线配置在实验室用线锯装置(CS-203)上，在线张力14.7N、线移动速度100m/分、加工载荷100g下使其往复移动来评价切割性能。另外，冷却溶剂使用水。此时，直径20mm的硅单晶的切割速度为2.4mm/分。另外，在该切割试验中，基本上没有看到磨粒从锯线的脱落。
如以上所述表明可制成切割性能优异的软钎料固着型锯线。
实施例3
试制了：利用添加了0.05质量％Fe的Sn-Ag-Cu系软钎料，在由黄铜被覆(Cu∶Zn＝2∶1(摩尔比)、厚度约50nm)的直径180μm的钢线(抗拉强度：3300MPa)上，固着了实施了厚度50nm的下层镀Ti和厚度4μm的上层镀Ni的平均粒径40μm的多层被覆金刚石磨粒的锯线。以下叙述其制造方法。
将上述磨粒与94.0质量％Sn-5.0质量％Ag-1.0质量％Cu的组成的平均粒径30μm的软钎料球和含卤化锌的助焊剂按质量比计软钎料∶磨粒∶助焊剂＝2∶2∶3进行搅拌、混合，制作了膏状的混合物。
钢线经丙酮洗涤后，以50cm/秒的速度从先在250℃熔融了的添加了94.0质量％Sn-5.0质量％Ag-1.0质量％Cu的软钎料组成中通过，同时擦拭掉多余的软钎料，由此进行了约3μm厚度的软钎料涂覆处理。
经软钎料涂覆处理了的钢线，在装有上述膏状的混合物的容器内通过后，从具有直径约250μm的孔的喷嘴顶端拉出，由此进一步涂布了膏状的混合物。进一步涂布了膏状的混合物的钢线，以0.15m/分的速度从加热到280℃的管状电炉(均热带长度：约40cm)中通过，由此将软钎料熔融，然后通过冷却将磨粒固着在钢线上。进而，通过从洗涤槽通过来除去多余的助焊剂成分，卷绕在线轴上，形成了锯线。
得到的锯线的磨粒周边的组织，是下述组织：通过元素分析可知在金刚石的周围有1～2μm厚度的镀Ni的金属层，在其周围以2～3μm的厚度分布着Sn-Ni-Cu系的金属间化合物，并且在软钎料中也散布着Sn-Ni-Cu系的金属间化合物。另外，在软钎料中确认出具有1～2μm左右的厚度的板状或直径1～2μm左右的绳状的Sn-Ag系金属间化合物和直径1～2μm左右的粒状的Sn-Cu系金属间化合物分散了的组织。另外，分析上述金属间化合物的组成的结果，Sn-Ni-Cu系的金属间化合物按摩尔比计是Sn∶Ni∶Cu＝43∶25∶32，Sn-Ag系的金属间化合物是Sn∶Ag＝25∶75，Sn-Cu系的金属间化合物是Sn∶Cu＝45∶55。
将在金刚石磨粒的周围存在这样的金属间化合物的长度30m的锯线配置在实验室用线锯装置(CS-203)上，通过在线张力1000MPa、线移动速度500m/分、加工载荷100g下，冷却溶剂使用水来评价切割性能。直径20mm的硅单晶的切割速度为2.2mm/分。另外，在该切割试验中，基本上没有看到磨粒从锯线的脱落。
如以上所述表明，可制成切割性能优异的软钎料固着型锯线。
实施例4
根据实施例1～实施例3，如表1那样在各种的条件下制作锯线，将切割性能进行比较。表1中示出了在各条件下制作的锯线的制造条件和性能。另外，在各实施例中得到的锯线的组织，在磨粒的周边有1～2μm厚的镀Ni的金属层，在其周围以1～2μm厚度分布着Sn-Ni系的金属间化合物。在No.4-25中，看到了SnBaO3的分散。而在No.4-27中看到了Sn-B系的金属间的化合物。此外，在No.4-28中在磨粒的周边部看到了NiMnO4。另外，关于磨粒的脱落状况，观察上述切割性能评价后的线表面，按以下的基准评价磨粒的残存状态，将△以上确定为耐实用。
◎：基本上没有脱落；○：可看到很少量的脱落；
△：可明显地确认出脱落部位；×：全体进行脱落。
与实施例1和实施例2同样地，由No.4-1～4-9、No.4-16～4-28的锯线可知能够制成切割性能优异的软钎料固着型的固定磨粒式锯线。
No.4-10、4-11、4-14、4-15、4-29、4-30的锯线，磨粒的外侧的镀覆金属是Cu，因此在软钎料与镀Cu层的界面，含有Cu的金属间化合物变厚，其结果认为，在金属间化合物附近容易开裂，因此切割性能变低。另外，No.4-12、4-13、4-15的锯线，由于为在软钎料中不含有Ag的组成，因此认为软钎料强度降低，切割性能变低。另外，No.4-31的锯线，由于软钎料中的Ag过量，因此认为软钎料强度降低、切割性能变低。No.4-32的锯线，由于未形成金属间化合物，因此磨粒全部脱落，切割速度极小。
Figure BDA0000083961690000211
实施例5
试制了：使用Sn-Zn-Bi系软钎料，在由黄铜被覆(Cu∶Zn＝2∶1(摩尔比)、厚度约50nm)的直径160μm的钢线(抗拉强度：3450MPa)上，固着了实施了厚度50nm的下层镀Ti和厚度3μm的上层镀Ni的平均粒径35μm的多层被覆金刚石磨粒的锯线。以下叙述其制造方法。
将上述磨粒与89质量％Sn-8质量％Ag-3质量％Bi的组成的平均粒径30μm的软钎料球和含卤化锌的助焊剂按质量比计软钎料∶磨粒∶助焊剂＝3∶2∶3进行搅拌、混合，制作了膏状的混合物。
钢线经丙酮洗涤后，以50cm/秒的速度从先在290℃下熔融了的89质量％Sn-8质量％Zn-3质量％Bi的软钎料中通过，同时擦拭掉多余的软钎料，由此进行了约3μm厚度的软钎料涂覆处理。
经软钎料涂覆处理了的钢线，在装有上述膏状的混合物的容器内通过后，从具有直径约300μm的孔的喷嘴顶端拉出，由此涂布了规定量的膏状的混合物。涂布了膏状的混合物的钢线，以0.1m/分的速度从加热到280℃的管状电炉(均热带长度：约40cm)中通过，由此将软钎料熔融，然后通过冷却将磨粒固着在钢线上。进而，通过从洗涤槽通过来除去多余的助焊剂成分，卷绕在线轴上，形成了锯线。
将得到的锯线的磨粒周边的组织示于图5。通过元素分析可知在金刚石40的周边有1～2μm厚度的镀Ni的金属层41，在其周围以1μm左右厚度分布着Sn-Ni-Zn系的金属间化合物42，另外，在软钎料中确认出具有1～2μm左右的厚度的板状或直径1～2μm左右的针状Zn分散了的组织43。
将这样的长30m的锯线安装在实验室用线锯装置(CS-203)上，在线张力14.7N、线移动速度100m/分、加工载荷(向金属丝按压工件用的锤的重量)100g的条件下使其往复移动，由此评价切割性能。另外，冷却溶剂使用水。此时，厚度20mm的硅单晶的切割速度为3.2mm/分。另外，在切割中基本上没有看到磨粒从锯线的脱落，也判明是良好的固着状态。
由以上所述表明能够制成切割性能优异的软钎料固着型锯线。
实施例6
试制了：利用Sn-Zn系软钎料，在由铜被覆(厚度：约50nm)的直径180μm的钢线(抗拉强度：3300MPa)上，固着了实施了厚度50nm的下层镀Ti和厚度4μm的上层镀Ni的平均粒径30μm的多层被覆金刚石磨粒的锯线。以下叙述其制造方法。
将上述磨粒与91质量％Sn-9质量％Zn的组成的平均粒径30μm的软钎料球和含卤化锌的助焊剂按质量比软钎料∶磨粒∶助焊剂＝2∶2∶3进行搅拌、混合，制作了膏状的混合物。
钢线经丙酮洗涤后，以50cm/秒的速度从先在250℃下熔融了的91.0质量％Sn-9.0质量％Zn的软钎料组成中通过，同时擦拭掉多余的软钎料，由此进行了约3μm厚度的软钎料涂覆处理。
经软钎料涂覆处理了的钢线，在装有上述膏状的混合物的容器内通过后，从具有直径约350μm的孔的喷嘴顶端拉出，由此涂布了规定量的膏状的混合物。涂布了膏状的混合物的钢线，以0.15m/分的速度从加热到280℃的管状电炉(均热带长度：约40cm)中通过，由此将软钎料熔融，然后通过冷却将磨粒固着在钢线上。进而，通过从洗涤槽通过来除去多余的助焊剂成分，卷绕在线轴上，形成锯线。
得到的锯线的组织，在金刚石的周围可看到1～2μm厚度的镀Ni的金属层，在其周围以1μm左右的厚度分布着Sn-Ni-Cu系的金属间化合物。确认出在软钎料中具有1～2μm左右的厚度的板状或直径1～2μm左右的针状Zn分散了的组织。
将在金刚石磨粒的周围存在这样的金属间化合物的长度30m的锯线安装在实验室用线锯装置(CS-203)上，与实施例5同样地，在线张力14.7N、线移动速度100m/分、加工载荷100g下，冷却溶剂使用水来评价切割性能。厚度20mm的硅单晶的切割速度为3.1mm/分。另外，在该切割中基本上没有看到磨粒从锯线的脱落，判明是良好的固着状态。
如以上所述表明能够制成切割性能优异的软钎料固着型锯线。
实施例7
基于实施例5和实施例6，如表2那样在种种的条件下制作锯线，将与使用了其他的软钎料材料的锯线的切割性能进行比较。表2中示出了各锯线的制造条件。另外，表3示出了各锯线的制造条件(接续)和评价结果。除了No.7-8、No.7-16～17、No.7-19～21、No.7-37、No.7-40～42以外的各锯线，在磨粒的周边可见1～2μm厚的镀Ni的金属层，在其周围以1μm左右厚度的分布着Sn-Ni-Zn系的金属间化合物。在No.7-30中，由BaSnO3表示的金属间化合物出现在磨粒的周边，并且，No.7-31也看到了Pt-Sn-Ni系的金属间化合物。此外，No.7-6确认有Sn-Ni-In系的金属间化合物。No.7-8和No.7-37，在金刚石的周边可见1～2μm厚度的镀Cu的金属层，在其周围以2～3μm左右的厚度分布着Sn-Cn-Zn系的金属间化合物。另外，将采用与日本专利第400866号的实施例3所记载的制法类似的方法试制的锯线(No.7-20)的切割性能进行了比较。此外，对于市售的金刚石电沉积Ni的线(No.7-24)也作为比较例比较了切割性能。再者，对于磨粒的脱落状况，观察上述切割性能评价后的线表面，按以下的基准评价磨粒的残存状态，将△以上确定为耐实用。
◎：基本上没有脱落；○：可看到很少量的脱落；
△：可明显地确认出脱落部位；×：全体进行脱落。
其结果，使用Sn-Zn系软钎料的磨粒固着型锯线(No.7-1～No.7-14、No.7-25～No.7-41)，与其他的锯线(No.7-15～No.7-24、No.7-42)相比，可知切割性能优异。
Figure BDA0000083961690000251
表3
Figure BDA0000083961690000261
实施例8
试制了：在作为金属丝的直径为140μm的钢线(抗拉强度：3450MPa)的表面，被覆厚度约1.0μm的作为高熔点金属层(下层)的Cu-Zn合金(Cu70％)，利用作为低熔点金属的添加了2.0质量％的Al的Zn系软钎料，固着了作为被覆磨粒的实施了厚度3μm的镀Ni的平均粒径25μm的被覆金刚石磨粒的锯线。以下叙述其制造方法。
将上述磨粒混合到在熔融槽中加热熔融了的以Zn为低熔点金属的熔融金属浴中，浸渍上述钢线，以一定速度沿铅直方向提升。在液面金刚石磨粒随着浸润于钢线的低熔点金属(Zn金属)一起被提升，在液面上方被冷却，在低熔点金属(Zn金属)凝固的同时，磨粒被补充并固着。调整提升速度，低熔点金属层(Zn层)的平均厚度调整成为15μm。磨粒粘附后的钢线的抗拉强度的降低在5％以内。通过截面观察，可确认在高熔点金属层(下层)的Cu与熔融金属浴凝固而成的低熔点金属层(Zn层)的界面存在扩散层。
使用简单的线锯装置，对直径约25mm的4H多型的SiC单晶进行切割。与由树脂固着了金刚石的固定磨粒锯线相比，切割速度为约4倍、线消费量为1/4左右。锯线表面的磨粒的密度大致同等。与高熔点金属层(下层)的厚度为1.0μm的情况相比，在0.01μm的情况下，使用后的磨粒的脱落明显地变多，在0.05μm的情况下稍多。在0.2μm的情况下略多。另外，在任一种情况下，切割时的送丝速度都设为一定。
实施例9
将在上述锯线表面实施了0.1μm的电镀Ni来作为高熔点金属层的锯线、以及进行了0.05μm的无电解镀Ni-B的锯线，再加热到200℃，使其与低熔点金属层(Zn层)扩散。在界面可确认有扩散层、Ni与Al的金属间化合物层(合金相)。
同样地进行切割评价的结果，实施例9的锯线，相对于在上述锯线表面不进行镀敷的实施例8，切割速度又提高了20％以上。另外，确认了实施例9的使用后的锯线表面的磨粒脱落也比实施例8少。
另外，上述实施例8的Zn系软钎料是添加了2.0质量％Al的软钎料(Zn∶Al＝98∶2)，但即使是添加了3.0质量％的Al和2.0质量％Ag的Zn系软钎料(Zn∶Al∶Ag＝95∶3∶2)也可以得到与实施例8和实施例9同样的结果。
附图标记说明
1-锯线、2-金属丝、3-低熔点金属层、4-高熔点金属层、5磨粒。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种锯线，是磨粒由固着部固着于金属丝上的固定磨粒式锯线，其特征在于，所述固着部含有Zn系或Sn系的低熔点金属和熔点比所述低熔点金属高的高熔点金属，在所述低熔点金属中至少存在所述高熔点金属的析出物。
2.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述高熔点金属包含于在所述磨粒的周围、所述锯线的表面以及所述金属丝的表面之中的一处以上所形成的高熔点金属层中。
3.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述磨粒是具有Ni被覆层的磨粒，所述低熔点金属是含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料，所述高熔点金属是含有Sn的金属间化合物。
4.根据权利要求3所述的锯线，其特征在于，所述含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料，具有：分散有具有1～2μm的厚度的板状或直径为1～2μm的绳状的至少一方的Ag3Sn系金属间化合物的组织。
5.根据权利要求3或4所述的锯线，其特征在于，在所述含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料中，含有0.01～0.5质量％Fe、0.01～0.5质量％的Ni。
6.根据权利要求3所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有下层为Ti或Cr、上层为Ni的多层被覆层。
7.根据权利要求3或6所述的锯线，其特征在于，所述含有Sn的金属间化合物至少存在于所述磨粒的周围。
8.根据权利要求2或6所述的锯线，其特征在于，含有Sn和Ni的金属间化合物作为金属间化合物层存在于所述磨粒的周围。
9.根据权利要求求2或6中所述的锯线，其特征在于，含有Sn和Ni的金属间化合物是Ni3Sn4、Ni3Sn2和Sn(1-x-y)NixCuy(其中，0.1≤x≤0.7，0.01≤y≤0.5)之中的一种或两种以上。
10.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述低熔点金属是含有Sn和Zn的软钎料，所述高熔点金属是含有Sn或Zn的金属间化合物。
11.根据权利要求10所述的锯线，其特征在于，所述软钎料中的Zn的含有量为1～35质量％。
12.根据权利要求11所述的锯线，其特征在于，所述软钎料的组成由Sn-Zn-X表示，X是Bi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In和Ag之中的一种或两种以上，X的含有量为0.5～5质量％。
13.根据权利要求10所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有Ni或Cu的被覆层。
14.根据权利要求10或13所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有下层为Ti或Cr、上层为Ni或Cu的多层被覆层。
15.根据权利要求10或13所述的锯线，其特征在于，所述含有Sn或Zn的金属间化合物至少存在于所述磨粒的周围。
16.根据权利要求10或13所述的锯线，其特征在于，所述含有Sn或Zn的金属间化合物是Ni-Sn系、Ni-Zn系、Ni-Sn-Zn系、Cu-Sn系、Cu-Sn-Zn系和Cu-Zn系之中的一种或两种以上的金属间化合物。
17.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述固着部包含由熔点为700℃以上的所述高熔点金属构成的高熔点金属层和由所述低熔点金属构成的低熔点金属层。
18.根据权利要求17所述的锯线，其特征在于，所述高熔点金属层相对于所述低熔点金属层形成于外侧。
19.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，通过构成所述高熔点金属层的高熔点金属和构成低熔点金属层的低熔点金属进行扩散，在所述低熔点金属层内形成了所述低熔点金属与所述高熔点金属的合金相。
20.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，构成所述高熔点金属层的高熔点金属是Ni或Ni合金或者Cu或Cu合金。
21.根据权利要求17所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有Ni被覆层。
22.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，所述低熔点金属层是通过热浸镀形成的。
23.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，构成所述低熔点金属层的所述低熔点金属是Zn-Al合金。
24.根据权利要求1、2、3、10、17的任一项所述的锯线，其特征在于，所述磨粒是金刚石磨粒。
25.根据权利要求1、2、3、10、17的任一项所述的锯线，其特征在于，所述金属丝是钢线。
26.根据权利要求25所述的锯线，其特征在于，在所述金属丝的表面具有Zn、黄铜或Cu的镀层。
27.一种锯线的制造方法，制造在金属丝上固着有多个磨粒的固定磨粒式锯线，该制造方法的特征在于，通过在熔融低熔点金属而成的熔融金属浴中混合所述磨粒，将所述金属丝浸渍在所述熔融金属浴中，沿着大致垂直方向连续地拉出该金属丝，从而在所述金属丝上固着所述磨粒。
28.根据权利要求27所述的锯线的制造方法，其特征在于，一边使所述熔融金属浴振动或旋转，一边连续地拉出所述金属丝。
29.根据权利要求27或28所述的锯线的制造方法，其特征在于，所述低熔点金属是Sn或Sn合金或者Zn或Zn合金。
30.根据权利要求27所述的锯线的制造方法，其特征在于，所述金属丝被高熔点金属层被覆。
31.根据权利要求27所述的锯线的制造方法，其特征在于，所述磨粒由所述低熔点金属固着后，在表面形成高熔点金属层。
32.根据权利要求30或31所述的锯线的制造方法，其特征在于，在形成所述高熔点金属层后，通过在200℃以上、600℃以下的温度进行热处理，形成构成低熔点金属层的低熔点金属与构成所述高熔点金属层的高熔点金属的扩散层。
33.根据权利要求30所述的锯线的制造方法，其特征在于，构成所述高熔点金属层的高熔点金属是Ni或Ni合金或者Cu或Cu合金。

Claims (33)

1.一种锯线，是磨粒由固着部固着于金属丝上的固定磨粒式锯线，其特征在于，所述固着部含有Zn系或Sn系的低熔点金属和熔点比所述低熔点金属高的高熔点金属。
2.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述高熔点金属包含于在所述磨粒的周围、所述锯线的表面以及所述金属丝的表面之中的一处以上所形成的高熔点金属层中。
3.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述磨粒是具有Ni被覆层的磨粒，所述低熔点金属是含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料，所述高熔点金属是含有Sn的金属间化合物。
4.根据权利要求3所述的锯线，其特征在于，所述含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料，具有：分散有具有1～2μm的厚度的板状或直径为1～2μm的绳状的至少一方的Ag3Sn系金属间化合物的组织。
5.根据权利要求3或4所述的锯线，其特征在于，在所述含有0.5～5.0质量％的Ag的Sn系软钎料中，含有0.01～0.5质量％Fe、0.01～0.5质量％的Ni。
6.根据权利要求3所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有下层为Ti或Cr、上层为Ni的多层被覆层。
7.根据权利要求3或6所述的锯线，其特征在于，所述含有Sn的金属间化合物至少存在于所述磨粒的周围。
8.根据权利要求2或6所述的锯线，其特征在于，含有Sn和Ni的金属间化合物作为金属间化合物层存在于所述磨粒的周围。
9.根据权利要求求2或6中所述的锯线，其特征在于，含有Sn和Ni的金属间化合物是Ni3Sn4、Ni3Sn2和Sn(1-x-y)NixCuy(其中，0.1≤x≤0.7，0.01≤y≤0.5)之中的一种或两种以上。
10.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述低熔点金属是含有Sn和Zn的软钎料，所述高熔点金属是含有Sn或Zn的金属间化合物。
11.根据权利要求10所述的锯线，其特征在于，所述软钎料中的Zn的含有量为1～35质量％。
12.根据权利要求11所述的锯线，其特征在于，所述软钎料的组成由Sn-Zn-X表示，X是Bi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In和Ag之中的一种或两种以上，X的含有量为0.5～5质量％。
13.根据权利要求10所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有Ni或Cu的被覆层。
14.根据权利要求10或13所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有下层为Ti或Cr、上层为Ni或Cu的多层被覆层。
15.根据权利要求10或13所述的锯线，其特征在于，所述含有Sn或Zn的金属间化合物至少存在于所述磨粒的周围。
16.根据权利要求10或13所述的锯线，其特征在于，所述含有Sn或Zn的金属间化合物是Ni-Sn系、Ni-Zn系、Ni-Sn-Zn系、Cu-Sn系、Cu-Sn-Zn系和Cu-Zn系之中的一种或两种以上的金属间化合物。
17.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于，所述固着部包含由熔点为700℃以上的所述高熔点金属构成的高熔点金属层和由所述低熔点金属构成的低熔点金属层。
18.根据权利要求17所述的锯线，其特征在于，所述高熔点金属层相对于所述低熔点金属层形成于外侧。
19.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，通过构成所述高熔点金属层的高熔点金属和构成低熔点金属层的低熔点金属进行扩散，在所述低熔点金属层内形成了所述低熔点金属与所述高熔点金属的合金相。
20.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，构成所述高熔点金属层的高熔点金属是Ni或Ni合金或者Cu或Cu合金。
21.根据权利要求17所述的锯线，其特征在于，所述磨粒具有Ni被覆层。
22.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，所述低熔点金属层是通过热浸镀形成的。
23.根据权利要求17或18所述的锯线，其特征在于，构成所述低熔点金属层的所述低熔点金属是Zn-Al合金。
24.根据权利要求1、2、3、10、17的任一项所述的锯线，其特征在于，所述磨粒是金刚石磨粒。
25.根据权利要求1、2、3、10、17的任一项所述的锯线，其特征在于，所述金属丝是钢线。
26.根据权利要求25所述的锯线，其特征在于，在所述金属丝的表面具有Zn、黄铜或Cu的镀层。
27.一种锯线的制造方法，制造在金属丝上固着有多个磨粒的固定磨粒式锯线，该制造方法的特征在于，通过在熔融低熔点金属而成的熔融金属浴中混合所述磨粒，将所述金属丝浸渍在所述熔融金属浴中，沿着大致垂直方向连续地拉出该金属丝，从而在所述金属丝上固着所述磨粒。
28.根据权利要求27所述的锯线的制造方法，其特征在于，一边使所述熔融金属浴振动或旋转，一边连续地拉出所述金属丝。
29.根据权利要求27或28所述的锯线的制造方法，其特征在于，所述低熔点金属是Sn或Sn合金或者Zn或Zn合金。
30.根据权利要求27所述的锯线的制造方法，其特征在于，所述金属丝被高熔点金属层被覆。
31.根据权利要求27所述的锯线的制造方法，其特征在于，所述磨粒由所述低熔点金属固着后，在表面形成高熔点金属层。
32.根据权利要求30或31所述的锯线的制造方法，其特征在于，在形成所述高熔点金属层后，通过在200℃以上、600℃以下的温度进行热处理，形成构成低熔点金属层的低熔点金属与构成所述高熔点金属层的高熔点金属的扩散层。
33.根据权利要求30所述的锯线的制造方法，其特征在于，构成所述高熔点金属层的高熔点金属是Ni或Ni合金或者Cu或Cu合金。
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