CN102756176A - 锯线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供虽然是细线但能够高强度化和提高刚性，并且通过抑制疲劳断裂以及提高耐腐蚀性而实现长寿命化的锯线及其制造方法。是在由金属细线形成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子状的切割磨粒的粒子固定型锯线，上述芯材由以质量％计包含：C：0.05～0.15、Si：≤2.0、Mn：≤3.0、Ni：6.0～9.5、Cr：16.0～19.0和N：0.005～0.25％且将2C+N调整为0.17～0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质形成的奥氏体系不锈钢丝构成，抗拉强度(σ)：2500～3500MPa，拉伸试验中的应力-应变曲线图的弹性比例域应变量(E1)与其断裂为止的总应变量(E0)的比率α为45％以上。

Description

锯线及其制造方法

技术领域

本发明涉及在如半导体用硅、陶瓷、蓝宝石等无机性材料或被用作高磁性用材料的钕合金等稀土类金属这样的硬质且高脆性的各种材料的切割加工中使用的切割效率优异并且实现了高寿命化的锯线及其制造方法。

背景技术

利用线锯(也称为绳锯工具)的切割作业一直以来被用于例如半导体用硅晶片、LED用途中的蓝宝石等以及陶瓷、石材之类硬质且脆性特性大的难加工材料的切割加工。其机制例如图6所示，是将在钢琴丝等金属制芯线W的表面粘固了硬质的金刚石等微细磨粒P的锯线TW，以规定宽度的间距间隔架设在工作辊R间，使其高速移动，由此物理性切割被切割物G，从提高其切割效率、耐久性、切割面的平滑性等观点出发，在进行各种钻研、开发。

这样的在表面上粘固了切割用微细磨粒的磨粒固定型锯线，由于其切割性、作业性、操作性优异，已代替现有的游离磨粒型绳锯工具正在成为主流。另外，因为该作业中以上述硅、蓝宝石等比较昂贵的被切割物G为对象，而且其形状也是大型的，所以为了使该锯线在切割作业中不发生断线并且为使其切割宽度尽可能窄，作为其芯线例如在使用线径为0.1～0.5mm左右且高强度的金属线材。

即，如果在切割作业中锯线断线，则必须停止机械再次进行复杂的钢丝架设。另外，如果锯线断线，则在被切割物G的断线前后的切割面出现段差等状态变化，破坏切割面的平滑性，其修复研磨要费很大的工夫。并且，当这样的修复很困难的情况下，将导致被切割物本身被废弃。因此，要求该锯线具有切割效率和长寿命化的特性。

另外，作为锯线的新用途例，例如已提出用于切割作为强力磁石用金属材料的钕合金等稀土类合金、例如R-Fe-B系稀土类烧结磁石(合金)。作为一例已知具有由以钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)为主成分的Nd2Fe14B金属间化合物构成的硬主相(富铁相)和富Nd的有粘性的晶界相的稀土类烧结合金可作为强力磁石使用(通称“钕磁石”)。

该钕磁石例如是将规定组成的合金粉末热挤压成形为块状，通过加压烧结而制造的，其硬度在HRc75以上极硬并且具有高脆性特性。所以，钕磁石通常难以进行机械加工，正越来越多地采用利用上述锯线的切割加工。相关文献如下。

现有技术文献

专利文献1：特开平7-96454号公报

专利文献2：特开平10-138114号公报

专利文献3：特开2007-203393号公报

发明内容

但是，上述专利文献1的绳锯工具由高C的钢琴丝等硬钢丝构成其芯材，虽然强度特性优异，但疲劳寿命差且耐腐蚀性也低，所以难以获得长寿命化。即，上述钢琴丝是将通过冷拉丝前的钢丝韧化处理而出现的珠光体组织加工硬化而被高强度化的，虽然在弹簧等用途中静态强度优异，但作为像本申请的锯线那样一边长期负荷大的张力一边在辊间连续移动并进行苛酷的高速移动的锯线的芯材，无法说其疲劳寿命充分。

另外，钢琴丝因上述金属组织，受到外界影响的感受性比较强。所以，也担心例如吸附因后续进行的镀镍处理而产生的氢气所导致的对氢脆性的影响、因切割时供给的液态冷却介质所导致的对耐腐蚀性的影响。因此，上述钢琴丝在与粘固磨粒的金属镀层间的密合性、镀层剥离、发生龟裂方面不能说是充分的。

另一方面，以专利文献2中记载的非晶态合金线或专利文献3的Co基合金线为芯材时也存在细径化的加工性、与表面Ni镀层间的密合性、材料价格的影响，所以尚未充分普及。特别是上述非晶态合金线的强度特性为韧性比上述钢琴丝低，所以不适合作为本发明对象的满足高强度·高寿命化的锯线。

另外，采用上述锯线的切割作业中，锯线S由于如图7所示被切割物W配置在2个工作辊R、R间，且其是粗细度为0.2mm左右的细线，所以发生挠曲h，无法强固地挤压在被切割物W上，结果切割效率容易降低。由此希望上述芯材具有能够耐受如此苛酷的使用状态的高强度特性，同时还具有弹性适度、韧性优异的抑制疲劳断裂的特性。

而且，上述特性也有助于例如在切割作业的早期阶段磨掉覆盖包含粘固磨粒的表面整体的上述Ni镀层的金属被覆材料从而使其内部的微细磨粒尽早露出，所以从此观点出发，也希望得到通过改善芯线特性而能够省略修整处理等前处理的锯线。

本发明的目的在于解决上述现有课题，提供虽然是细线但通过高强度化和适度的弹性特性而抑制疲劳断裂实现长寿命化，同时提高耐腐蚀性的锯线及其制造方法。

本申请的第1发明是在由细长的金属细线构成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子状切割磨粒的粒子固定型锯线，其特征在于，

上述芯材是奥氏体系不锈钢丝，所述奥氏体系不锈钢丝以质量％计包含：

C：0.05～0.15

Si：≤2.0

Mn：≤3.0

Ni：6.0～9.5

Cr：16.0～19.0和

N：0.005～0.25％，且2C+N为0.15～0.40％，并且

剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，

而且上述芯材的抗拉强度(σ)为2500～3500MPa，并且其拉伸试验中的应力-应变曲线图的弹性比例域的应变量(E1)与其断裂为止的总应变量(E0)的弹性比率α(＝{(E1/E0)×100})为45％以上。

另外，第2发明是如第1发明所述的锯线，其中，上述芯材还含有下述(I)、(II)及(III)中的任一种以上的第三元素，

(I)：Al、Nb、Ti、Ta、Zr中的任一种以上分别为0.01～0.30％；

(II)：V：0.10～0.5％；

(III)：Mo：0.2～2.0％和Cu：0.15～0.8％中的任一种以上。

进而，第3发明是如第1或2的发明所述的锯线，其中，上述芯材的下式M值为5～28％，

M＝16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N。

进而，第4的发明是如第1～3的发明中的任一项所述的锯线，其中，上述芯材具有30～90％的马氏体量。

另外，作为本发明的锯线的制造方法，第8发明是制造在由金属细线构成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子状切割磨粒的粒子固定型锯线的方法，其特征在于，具有下述阶段：

i)准备阶段：准备奥氏体系不锈钢丝，所述奥氏体系不锈钢丝以质量％计包含：

C：0.05～0.15

Si：≤2.0

Mn：≤3.0

Ni：6.0～10.0

Cr：16.0～19.0和

N：0.005～0.25％，并且将2C+N调整至0.15～0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质形成，

ii)加工阶段：将该钢丝以加工率85％以上进行冷拉丝加工，制成细长的不锈钢细线，

iii)热处理阶段：将该不锈钢细线一边在温度300～600℃下施加反向张力，一边进行低温退火处理，得到芯材，使所述芯材具有以下特性，即，抗拉强度(σ)：2500～3500MPa，并且其拉伸试验中的应力-应变曲线图的弹性比例域的应变量(E1)与其断裂为止的总应变量(E0)的弹性比率α(＝{(E1/E0)×100})为45％以上，

iv)粘固阶段：进一步将该芯材在悬浮有上述磨粒的金属镀覆液中进行电沉积(electrolytic deposition)处理，将该磨粒以规定的分布密度粘固在芯材的表面上。

本申请第1发明的粘固有磨粒的芯材由高C且含有N的奥氏体系不锈钢丝构成，并且作为其特性具备高抗拉强度，还具有适度的弹性比率α，所以虽然是细线但耐受使用状态中的高张力负荷，并且提高伴随苛酷的高速移动的耐疲劳特性。

另外，因为芯材由上述组成的奥氏体系不锈钢丝构成，所以不降低与在表面上粘固磨粒的金属镀层等被覆材料的密合性，并且即使在其使用时或保管时等的腐蚀环境下也充分具有耐腐蚀性，获得长寿命化。

另外第2～5的发明中提高该芯材的特性，能够提供更稳定的锯线，有助于切割效率的提高。而且根据第6及7的发明，能将上述磨粒更强固地粘固在芯材上，防止伴随使用的磨粒脱落，能够得到提高了切割性能的锯线。

另一方面，根据关于制造方法的第8～11的发明，可制成更高强度并且解除了加工应变的、组织上稳定化的芯材，能优化以后的镀覆处理、作为锯线使用时的操作性、作业性，有助于作业效率的提高。

附图说明

图1是放大表示本发明的锯线的一个形态的正面图。

图2是其放大横剖面图。

图3是本发明的芯材的应力-应变特性的曲线图的一例。

图4是表示比较切割性能的实验结果的曲线图的一例。

图5是表示芯材的伴随低温退火温度的拉伸特性变化的线图。

图6是表示利用锯线的切割状态的概要图。

图7是说明架设在工作辊间的锯线的弯曲状态的状态图。

[符号说明]

1锯线

2芯材

3被覆材料

4磨粒

E1弹性应变量

E0断裂总应变量

具体实施方式

以下，对本发明的锯线的一个优选形态及其制造方法进行说明。

图1是将本发明的锯线1的一部分剥离并放大的正面图，另外图2表示其横剖面。在同图1～2中，锯线1具有由细长的金属细线2A构成的芯材2、和均匀地附着在该芯材2的表面的磨削用磨粒4，该磨粒4是通过利用形成在芯材2的表面上的镀金属的被覆层3的电沉积处理而间接被粘固的。

上述芯材2在本发明中是由具有规定的化学组成(后记)的奥氏体系不锈钢丝构成，其特征在于，具有2500～3500MPa的抗拉强度(σ)的高强度特性，并且如图3所示在拉伸试验中的应力-应变曲线图中其弹性比例域的应变量(E1)和断裂为止的总应变量(E0)的比率、即用(E1/E0)×100表示的弹性比率α为45％以上。

对于上述芯材2的尺寸及形状，可对应被切割物的种类、大小、作业条件等进行各种设定，但多采用例如线径0.1～0.8mm左右的剖面为圆形的单线。通常，线径增加至必要量以上时，将会扩大昂贵的被切割物的切割宽度，使成品率降低。另外，还有可能破坏芯材的柔软性，增加断裂的危险性。另外，细径的芯材不能耐受切割工序中的负荷张力，因强度不足导致断线等，从而难以得到有效率的作业。从这些观点出发，芯材2优选使用线径优选为0.2～0.35mm左右的细线。另外，芯材2例如可以使用使多条细线捻合的股线、剖面形状非圆形状的例如将平线实施扭转加工的捻线。

芯材2由高C且N添加型的奥氏体系不锈钢丝构成，所述奥氏体系不锈钢丝作为化学成分以质量％计包含：C：0.05～0.15、Si：≤2.0、Mn：≤3.0、Ni：6.0～9.5、Cr：16.0～19.0及N：0.005～0.25％，并且2C+N被调整至0.17～0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。即，能够得到上述C及N的侵入型元素所带来的优异的抗拉强度和结晶的微细化。另外，通过提高上述弹性比率α，能够得到可耐受使用时的张力、反复疲劳的韧性，能够制成高效率的锯线。

此处，说明上述不锈钢丝中的各化学成分的含量的设定理由。

[C：0.05～0.15％]

C和N都是奥氏体形成元素，使伴随加工的强度及弹性特性提高。该效果在添加0.05％以上时变得显著，但添加超过0.15％的量在其晶界生成有害的碳化物，导致耐腐蚀性降低。因此，C更优选为0.06～0.13％。

[Si：2.0％以下]

Si作为脱氧剂被添加，通过含有其使得强度、弹性限度及抗氧化性提高。但是，如果多量添加，则反而发生韧性下降的问题。所以，Si为2.0％以下，更优选为0.3～1.6％。

[Mn：3.0％以下]

与Si同样地，Mn也被用作精炼时的脱氧剂，但在奥氏体系不锈钢中，也有助于奥氏体相(γ)的相稳定性。另外，Mn有控制昂贵的Ni的使用并提高N元素的固溶限度的效果，但多量含有会导致芯材的刚性降低及材料价格的上升。所以，优选使Mn在3.0％以下，更优选为0.2～1.8％。

[Ni：6.0～9.5％]

Ni是奥氏体系不锈钢的基本元素之一，是实现奥氏体的稳定化并提高耐腐蚀性所不可缺少的元素。另外，Ni具有抑制伴随加工的马氏体的生成，提高多量的N固溶量使其具有非磁性的效果。从上述观点出发，至少在6.0％以上。但是，Ni非常昂贵，多量添加使刚性降低，所以使其在9.5％以下，优选为6.3～8.5％。

[Cr：16.0～19.0％]

Cr也与上述Ni同样是不锈钢的基本元素，为了使耐腐蚀性提高必须含有16.0％以上。另一方面，因为多量的Cr将会形成与上述C、N的化合物，使韧性降低，所以为19.0％以下，优选为17.0～18.5％。

[N：0.005～0.25％]

N与C同样为奥氏体的形成元素，另外也是侵入型，所以通过固溶使强度提高，特别是提高由晶粒微细化产生的屈服应力，使刚性率提高。但是，多量添加时会生成氮化合物，降低特性或影响加工性，使得加工成品率及成本提高。因此，使N的量为0.005～0.25％，更优选为0.03～0.20％。

另外，在本发明中，也可以在上述组成中通过各种的成分调整或添加第三元素而实现其特性的提高。其中之一是例如作为上述C和N的关系，使2C+N的量为0.17～0.40％，能够适度平衡刚性和韧性，提高切割性的同时实现长寿命化。即，2C+N的量不足0.17％时，无法期待充分的强度提高、高弹性化，相反如果超过0.40％，则生成化合物，使扭转·韧性降低，导致降低作为苛酷的高速移动中使用的锯线的疲劳，可能引起寿命的下降。从上述观点考虑，优选使2C+N的量为0.18～0.32％。

作为这种组成的更优选形态，例如推荐如下所述地调整的不锈钢。

推荐以质量％计包含：C：0.08～0.13、Si：0.50～1.00、Mn：0.20～0.80、Ni：7.5～8.5、Cr：17.0～19.0及N：0.1～0.20、并且将上述2C+N调整至0.20～0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的奥氏体系不锈钢丝。另外，本发明还优选由除了上述基本组成外进一步含有下述(I)、(II)、(III)中的任一种以上的第三元素的不锈钢丝构成。

(I)：

[Nb、Al、Ti、Ta、Zr中的任一种以上分别为0.01～0.30％]

Nb、Al、Ti、Ta、Zr能使钢丝热处理后的奥氏体相稳定地微细化，提高韧性。通过分别含有0.01％以上的上述各成分中的任1种或2种以上而发挥该效果，反之即使含有超过0.30％，其效果也已饱和，反而导致成本上升。此时，上述添加元素的合计量优选为0.6％以下，特别是Nb及Al进一步提高热加工性，并且使微细的化合物粒子在其内部析出硬化，由此能够高强度化，其中的任一方或双方的有用性大。

(II)：

[V：0.10～0.5％]

V也是与上述Al、Nb等同样地形成微细的碳·氮化物，使奥氏体晶粒稳定地微细化，提高韧性，优选添加0.1％以上。但是，即使超过0.5％，因其效果也已饱和，所以使其上限为0.5％。

(III)：

[C：Mo：0.2～2.0％和Cu：0.15～0.8％中的任一种以上]

Mo提高耐腐蚀性，允许添加0.2％以上。但是，超过2.0％时弹性模量减少，所以使上限为2.0％。更优选为0.25～0.70％。另外，Cu通过其添加抑制加工硬化且有助于改善弹性特性，所以使其分量为0.15～0.8％。

进而，作为上述各基本元素的组成调整，也优选通过将下式M值调整为5～28％而提高刚性率。

M＝16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N

该M值是基于调查在其制造过程中各元素对刚性率的影响的结果，虽然在上述组成的不锈钢中至少具有5％以上，但该特性M超过28％时，难说作为上述锯线的芯材2的刚性率是充分的。从上述观点出发，上述M值更优选被设定为10～26％。

芯材2由如上所述地调整后的组成的不锈钢构成，其剩余部分允许含有Fe及若干的P、S、O、H等不可避免的杂质，该杂质的合计分量例如优选设定在0.8％以下左右。

另外，芯材作为其优选特性，具有抗拉强度：2500～3500MPa的高强度特性，并且其拉伸试验中的上述弹性比率α为45％以上。

上述抗拉强度例如通过JIS-Z2241“金属材料拉伸试验方法”测定。抗拉强度不足2500MPa的芯材，将因使其作为锯线高速移动并且因用于提高被切割物的切割效率的张力而发生断线的危险性增加，相反超过3500MPa的高强度芯材容易发生疲劳断裂。特别是上述抗拉强度更优选被设定为超过2800MPa且不足3300MPa。

为了使上述芯材2具有上述高强度特性，例如可通过将调整成上述化学成分的不锈钢丝以加工率85％以上进行冷拉丝加工，制成规定的精加工线径后，进一步将其在温度300～600℃左右、优选350～550℃、更优选380～500℃的温度条件下进行低温退火(淬火处理)来实现。该低温退火处理通过消除上述拉丝加工中产生的加工应变而抑制内部应力，同时提高抗拉强度、耐力、扭转特性，还抑制纽结的发生。另外，该淬火处理具有提高马氏体量的效果，促进磨粒的磁化效果。

即，根据申请人验证的试验结果，如果将上述化学成分的不锈钢细线在上述条件下进行低温退火处理，则与仅进行拉丝加工的情况相比，呈抗拉强度及耐力等强度特性约提高10％左右，扭转特性提高2倍以上，另外马氏体量也提高数％左右。另外，如果进行低温退火处理，则即使在纽结试验中也不发生折损，得到有用的作用·效果。

此处，上述扭转特性是如下求出的：例如在JIS-G4314中规定的不锈钢丝的扭转试验方法中所要求的，使其标距为该测定用芯材的线径×200倍，并且在不发生松弛的程度的张力、例如施加0.2％耐力以下的荷重的状态下，将其一端扭转时，求出发生扭转断裂为止的次数。更优选芯材2具有50～80次左右的扭转特性。

另一方面，上述马氏体量，因其生成而能实现芯材2的特性强化，高强度和高弹性特性，根据上述加工条件设定为例如30～90％、优选50～80％。另外，具有这种马氏体量的芯材2，例如在通过电沉积处理在其表面粘固被覆了后述金属的磨粒时，使芯材2励磁、具有使更多磨粒磁化的效果。需要说明的是，马氏体量的测定可以利用例如由通过X射线衍射得到的峰强度求出的方法、利用由直流磁化测定装置得到的饱和磁束密度的方法之外，也可以利用铁素体测量仪，可以采用各种方法进行测定。

上述特性，使其具有例如表示芯材2的拉伸试验中的应力和应变量的关系(应力-应变曲线)的图3所示的，其弹性比例域的应变量(E1)为其总应变量(E0)的45％以上的弹性比率α。此处，上述应变量(E1)是从直线状的弹性域的比例直线(基准线y)开始分离的点。另一方面，总应变量(E0)是芯材拉伸断裂时的总应变量。进而，弹性比率α(％)由计算式(E1/E0)×100获得。

通常，已知奥氏体系不锈钢丝通过其拉丝加工而被加工硬化，其强度显著提高，但断裂伸长率相反地降低。该特性例如在图3的虚线(比较例a)中所示，如果过了应力和应变成比例变化的弹性域的E1’点，则应力的增加率略减少，最终达到断裂点E0’，但在E0’中所占的到E1’为止的比率比较小，不能得到超过45％的钢丝。

如此地，当通过冷拉丝加工高强度化的奥氏体系不锈钢丝的上述弹性比率α不足45％时，其总应变量中所占的弹性区域少，所以不适合伴随高速移动或反转移动的锯线的芯材2，容易成为引起断裂或塑性变形等寿命降低的原因。因此，本实施方式的芯材2能够通过上述化学成分的调整以及将其进一步在上述条件下进行低温退火处理而进一步提高其，通过弹性区域α的扩大，提供具有耐受上述苛酷的使用的特性的锯线。但是，为了将其弹性比率α完全提高至100％，伴随高度的调整技术。所以，弹性比率α优选设定为50～85％，更优选设定为55～70％。

另外，由具有如上所述地增大了的抗拉强度和弹性比率α的芯材2构成的锯线1，在伴随使用时的瞬间负荷负载的情况下，也能够在更大的区域内弹性回复，能够扩大其适用范围。

上述特性虽然可通过以调整为上述化学成分的奥氏体系不锈钢丝为原材料，将其在上述条件下进行冷拉丝加工和低温退火处理而实现，但更优选拉丝加工的加工率为93～97％。另外，在低温退火处理中，优选采用例如在Ar气体等无氧化气氛中、0.1～30秒左右、优选

(加热温度(℃)×加热时间(秒))的值为40～80的范围、能够短时间处理的分股(Strand)式的加热处理。另外，此时，还优选例如通过在施加了芯材的0.2％耐力以下的反向张力(反张力)的状态下进行加热处理，消除在拉丝加工时产生的线卷曲、加工应变，制成具备例如提高至50/500mm以下左右的直线性的芯材。根据该锯线，使在线锯装置上的复杂的架设作业容易进行，此外还能够获得提高被切割面的平滑性等效果。

本发明的锯线1在上述芯材2上以规定的分布密度粘固磨削用磨粒4而构成。作为该磨粒4使用例如具有10～50μm左右的微细的平均粒径的粒子状金刚石、蓝宝石、红宝石、碳化硅、cBN(氮化硼)等硬质无机材料制微细粒子。因为这种磨粒4通常构成剖面为非圆形的无定形角状至柱状，所以其平均粒径例如为将使规定网眼阶段性变化的多层筛网机中被分级的上下网体的网眼平均化的值，此外例如为由利用Microtrack制(US HRA-2)激光衍射散射光的测定法得到的值，还可以通过下述方法求出：使任意选择的多个粒子分别透过，用将各粒子的最大径和最小径的平均值进一步除以其测定点数得到的母集团的平均值表示。

另外，因为上述金刚石粒子非常硬质且其形状也为具有锐利的凸部的无定形形状，所以例如作为硅晶片、LED用蓝宝石等的切割用，被用于广泛的被切割材料。另一方面，因为上述cBN磨粒的热稳定性特别优异，所以优选用于例如切割钕等稀土类合金之类硬质且高脆性的金属材料的锯线。对于上述磨粒4的分布量、分布状态没有特别限定，对应于切割材料的种类、切割作业条件进行任意设定。

作为磨粒4的粘固方法，优选例如在上述芯材2的表面上介由被覆粘结材料3进行的间接粘固法。粘结材料3推荐例如树脂系的粘接剂，此外例如推荐利用镀镍、镀锌、镀铜等金属被覆的电沉积镀覆处理。特别是利用上述镀金属的处理，能可靠且强固地粘固上述磨粒4，同时能够得到与芯材2的强固的密合。

另外，利用金属被覆材料时，将其成膜厚度均匀地调整为例如5～30μm，例如优选采用分股式的连续电沉积镀覆方法。此时，通过1次镀覆处理使其为规定厚度没有效率，另外镀覆状态的不均也变大，难以得到均匀且良好的镀覆状态，所以通常优选分几次进行的层叠镀覆法。

图1的形态为通过这种层叠镀覆法得到的形态，可以在兼带上述芯材2的拉丝加工时的润滑的基底镀层3a上进一步实施多个第二金属镀层3b...。此时，通过在各镀覆液中悬浮各种规定浓度的上述磨粒4进行电沉积来实施，以便使上述磨粒4与该第二金属镀层3b制膜同时粘固。

通过这样的层叠镀覆法，较薄地形成各镀层3a、3b获得良好的镀覆状态，另外，基底镀层3a能够通过之后的拉丝加工时的模具所导致的强压作用、伴随加工热的扩散现象而实现与芯材2的一体化，防止剥离等问题。另外，优选选择能够将该基底镀层3a和上述第二金属镀层3b各自强化结合的相性良好的金属(例如同种金属)，虽为厚镀层却能成为难以发生层剥离、裂纹、气孔等的良好的镀覆状态。

作为更优选的层叠镀覆结构，例如可如下形成：以厚度5μm以下左右的铜镀层为基底镀层3a，其上由混有上述磨粒4的镍镀层形成第二镀层3b1、3b2...，进而将包含上述磨粒4的整面用同种镍镀层包被的第三镀层(无图示)。另外，特别是上述基底镀层3a的铜镀层与作为芯材2的上述不锈钢丝的亲和性优异，另外也柔软，所以能够防止镀层剥离，从此点考虑是优选的。

磨粒4将大体均匀地分布并粘固在通过上述冷拉丝及低温退火处理被细径化，提高了特性的上述芯材2的整面。磨粒4的分布密度例如被设定为每1m锯线长度中为5000～100000个左右。另外，必要时，作为上述磨粒4使用预先将其表面用微薄厚度的Ni膜或TiC膜包被的被覆磨粒，此外还优选例如特开平09-254008号公报所示，通过沿芯材2的长度方向使密度部分变化，或以螺旋状分布，从而提高例如切割作业时的切割用冷却介质液的排出性能。

以上说明了本发明的优选实施方式的一例，但本发明并不限定于此，可以在各权利要求记载的范围内进行各种变更。

实施例

[试验例1]

[芯材的特性]

作为本发明的实施例，准备表1中记载的线径0.8mm的11种不锈钢软质线(实施例材料A至K)，在该软质线上分别被覆厚度2μm的基底Cu镀层，进行以该基底镀层为润滑剂的冷拉丝加工，得到线径0.18mm的硬质细线。该拉丝加工采用利用金刚石模具的连续湿式拉丝机，其加工率相当于95％，表面状态是表面粗糙度(Ra)为0.05～0.10μm左右，非常光亮平滑。另外，各试样均未观察到基底镀层的剥离等，良好。

表1

然后，将实施了上述拉丝加工的实施例材料A至K的各细线分别以分股式进行调整为Ar气氛的温度400℃×10秒的低温退火处理。由此得到的各处理线材的各特性示于表2。另外，作为本发明的比较例材料，使用上述实施例材料A中实施低温退火处理前的材料(比较例材料a)及在拉丝加工后实施了低温处理的SUS304(比较例材料b)和同样处理后的SUS316(比较例材料c)、以及作为市售的锯线的含0.8％C的钢琴丝(比较例材料d)。

表2

表2中给出得到的芯材的抗拉强度、伸长率及其拉伸试验中的弹性比率α、以及加工诱发的马氏体量、以及扭转次数的各特性。上述抗拉强度和伸长率特性通过基于JIS-Z2241的拉伸试验进行，另外，对于上述弹性比率α，是由其拉伸试验中的应力-应变曲线图，基于与比例基准线y背离的实质比例域(E1)与其断裂为止的总应变量(E0)的关系的上述计算式算出的。该比率越大，越具有广泛的弹性范围，所以高张力负荷成为可能，并且提高刚性有助于有效率的切割作业。

另外，加工诱发的马氏体量是由通过上述直流磁化特性测定装置得到的饱和磁束密度求出的。另外，扭转次数是如下评价的：将各细线以36mm标距设置在各扭转试验机中，使其一端侧旋转，用扭转断裂为止的扭转次数进行评价，该扭转次数越大，意味着韧性越优异。

由表2的结果可知，本发明的实施例材料的各不锈钢丝均是上述抗拉强度为2900～3200MPa左右的高强度，具有磁性，同时具备扭转次数为50～65次/m的优异的韧性。另外，实施例材料也具有弹性比率α为48％以上的特性。这样的特性显著超出比较例材料a～c的不锈钢丝的特性，具有接近使用现有材料钢琴丝的比较例d的特性。

其中，特别是实施例材料A和比较材料a，可根据对于同一材料有没有进行低温退火处理来进行特性比较。图3中，为了观察进一步添加第三元素的效果，给出了作为添加了Al、Nb的实施例材料F的细线材料的拉伸试验的应力和应变的关系的应力-应变曲线图。

由上述结果可知，本发明的实施了上述低温退火处理的材料虽然整体的伸长率特性略微减少，但抗拉强度的提高在其之上，并且其弹性比率α也提高约20％左右。而且，可看出添加了第三元素的实施例材料F的特性更优异。需要说明的是，图中的细虚线是作为比较材料a的实施了拉丝加工的材料的特性，粗实线是对其进一步进行了低温退火处理的实施例材料A，进而点划线是加入了第三元素的实施例材料F，确认与比较材料相比，特性得到了提高。

因此，使用如上所述提高了弹性比率α的芯材的锯线，能够在更广的弹性区域内以更高的张力负荷架设使用，对被切割物可进行不发生松弛等的高负荷切割作业，能够提高切割效率。特别是在添加了上述第三元素的实施例材料F中确认到了的优越性。

另外，根据本试验，增大上述弹性比率α的同时，使加工诱发的马氏体量变成30～58％左右，消除拉丝加工中的加工应变，实现了组织的稳定化，结果得到了扭转特性为50～66次的韧性特性，有助于对反复疲劳的寿命提高。而且，该细线材料的直线性例如被改善为5～50mm/L＝500mm左右，使用性、操作性优异。

[试验例2]

[芯材的耐腐蚀性]

然后，为了评价上述各实施例材料及比较例材料的耐腐蚀性，对于已然除去了其表面被膜的芯材，分别在下述条件下进行了基于JIS-G0573的腐蚀试验。其测定结果一并记载在上述表2中。

根据该腐蚀试验，各实施例材料具有比较良好的耐腐蚀性，与比较例材料d的钢琴丝相比具有显著的优越性。因此，即使外界气氛介由表面电沉积镀层传递进来，也能够因芯材本身的耐腐蚀性防止镀层剥离或出现起锈。

[试验例3]

[锯线的纽结试验]

将上述实施例材料A、F、J及比较例a、b的各不锈钢丝、比较例材料d的钢琴丝分别作为锯线的芯材，使用悬浮了平均粒径30μm的金刚石磨粒的Ni镀覆槽对其表面进行了电沉积。需要说明的是，在上述不锈钢制的各芯材的表面实施上述Cu金属的基底镀层，另外，在钢琴丝上实施黄铜镀覆。然后，将各芯材用有机酸溶剂进行预清洗，进行清洁化，再通过使用氨基磺酸镍的电镀法实施第2层的镀镍。通过该镀覆，金刚石磨粒以规定密度的分布状态粘固在芯材2的表面，其分布密度均被调整至大致相同的28000～32000个/m。另外，上述镍镀层的被膜厚度为15～25μm。

对于如上所述地实施了镀覆处理的锯线，对镀层的密合性通过纽结试验进行了剥离试验，确认镀覆状态。纽结试验是用放大显微镜观察将该锯线缠绕在该线径的线材上时的镀覆表面的状态而进行的。试验结果没有观察到特别担心的层剥离或龟裂等。另外为良好的镀覆状态，几乎没有观察到粘固磨粒的脱落等，确认到了磨粒通过上述镀镍层被强固地粘固。

[试验例4]

[锯线的切割性能]

接下来，对于如上得到的各锯线，为了评价其切割性能，如图6所示将其以切割间距(T)3mm的间隔架设在市售线锯切割装置上，边对被切割物蓝宝石制钢锭(直径6英寸×长度100mm的圆棒)供给水溶性冷却介质，边在下述条件下进行切割试验。

负荷张力20～40N(目标35N)，

锯线的移动速度800m/min.

被切割物的传输速度10mm/h

该试验中，从芯材的特性比较的观点出发，在负荷张力20～50N的条件设定下，通过被切割物的切割所需时间和是否发生断线进行评价。确认了本发明的实施例材料的锯线用12～24小时左右完成了被切割物的切割，无断线等，寿命方面也具有充分的特性。这与现有的使用钢琴丝的锯线同等。另一方面，比较例材料a及b虽然使用了不锈钢丝，但比较例材料a中发生了反复疲劳导致的断线，比较例材料b中伴随有因强度不足导致的切割时间的增加，均未得到超过上述实施例材料的特性。

另外，对于上述切割作业后的锯线，在湿度30％的保管室内保管1周后进行表面观察时，确认到了本实施例材料锯线尤其没有腐蚀等缺陷。相反，钢琴丝型锯线上确认到了面积率为10％左右的起锈，在此点上确认到了本发明的优势性。

[试验例5]

[钕合金用锯线]

对于上述试验例1中使用的实施例材料B、H及K的各不锈钢软质线(线径0.6mm)，作为基底镀层实施厚度2μm的镀Ni，通过冷湿式拉丝加工将其细径化为0.16mm，得到了硬质细线。其加工率为93％，具有0.08～0.13μm的平均表面粗糙度。

对该拉丝加工状态的各硬质细线，将温度350～550℃下的低温退火处理通过Ar气氛的分股加热装置进行了加热处理。得到的各处理细线的抗拉强度的变化和上述M值比较低的实施例材料H的弹性比率α的变化示于图5。

然后，对于该处理细线，通过将平均粒径30μm的CBN磨粒与上述试验例3同样地悬浮在Ni的镀覆液中的电沉积处理，得到了以平均分布密度27000～29000个/m均匀粘固的锯线。

为了评价如此得到的锯线的切割性能，作为被切割物准备了钕粉末合金的挤压烧结块(成形尺寸10W×18T×60L：单位mm)，将其10根(总切割宽度：100mm)并列配置，设置在市售的线锯装置上，另一方面，如图6所示将锯线以切割间距T＝4mm进行配线，实施了切割试验。其试验条件如下所述。需要说明的是，作为该切割试验中的比较材料，使用了由上述试验例4中使用的比较材料a、b得到的锯线。

负荷张力        设定为35N

移动速度        800m/min.，每20秒反转往返移动

                (其中，新线的输出量为10m/min.)

工件的进给速度   25mm/h

该切割试验的结果示于图4。同图中，横轴表示切割作业时间(分钟)，纵轴表示每单位时间中的切割量(深度mm)。确认了本发明的各实施例材料从切割试验开始的早期阶段就大致稳定，并且具有比较优异的切割性能。相反，比较例材料a及b的锯线与上述试验例4同样地无法得到充分的切割性能。

另外，本实施例材料均实施了上述低温退火处理，在自然状态下垂下该锯线时的直线性为20～40mm/1m，非常优异，所以其切割面的表面状态也是例如表面粗糙度为0.4μm左右，平滑并且良好。

产业上的利用可能性

本发明的锯线及其制造方法，是以作为上述高C及添加了N的奥氏体系不锈钢丝的、强度优异且抑制马氏体量的同时改良了应力-应变特性的高强度细线为芯材，所以能够实现对被切割物赋予了刚性的切割，并能获得长寿命的特性。另外，其应用范围除了能够采用金刚石或CBN的磨粒作为被切割物之外，例如对上述的硅、蓝宝石、进而同样为硬质并且高脆性材料的钕合金等稀土类合金也有效。

Claims (11)

1.一种锯线，其特征在于，是在由细长的金属细线构成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子状切割磨粒的粒子固定型锯线，其中，

所述芯材是奥氏体系不锈钢丝，所述奥氏体系不锈钢丝以质量％计包含：

C：0.05～0.15

Si：≤2.0

Mn：≤3.0

Ni：6.0～9.5

Cr：16.0～19.0和

N：0.005～0.25％，且2C+N为0.15～0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，

而且所述芯材的抗拉强度σ为2500～3500MPa，并且其拉伸试验中的应力-应变曲线图的弹性比例域的应变量E1与其断裂为止的总应变量E0的弹性比率α为45％以上，所述α＝{(E1/E0)×100}。

2.如权利要求1所述的锯线，其中，所述芯材还含有下述(I)、(II)和(III)中的任一种以上的第三元素，

(I)：Al、Nb、Ti、Ta、Zr中的任一种以上分别为0.01～0.30％，

(II)：V：0.10～0.5％，

(III)：Mo：0.2～2.0％和Cu：0.15～0.8％中的任一种以上。

3.如权利要求1或2所述的锯线，其中，所述芯材的下式M值为5～28％，

M＝16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的锯线，其中，所述芯材具有30～90％的马氏体量。

5.如权利要求1～4中的任一项所述的锯线，其中，所述弹性比率α为55～80％。

6.如权利要求1～5中的任一项所述的锯线，其中，所述被覆材料通过镀覆Cu和Ni中的任一金属的电沉积处理而形成。

7.如权利要求6所述的锯线，其中，所述切割磨粒是预先将其表面用Ni、SiC和TiC中的任一薄膜材料包被的金刚石粒子或CBN粒子。

8.一种锯线的制造方法，其特征在于，是制造在由金属细线构成的芯材的表面介由被覆材料粘固有粒子状切割磨粒的粒子固定型锯线的方法，具有下述阶段：

i)准备阶段：准备奥氏体系不锈钢丝，所述奥氏体系不锈钢丝以质量％计包含：

C：0.05～0.15

Si：≤2.0

Mn：≤3.0

Ni：6.0～10.0

Cr：16.0～19.0和

N：0.005～0.25％，且将2C+N调整为0.15～0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质形成，

ii)加工阶段：将该钢丝以85％以上的加工率进行冷拉丝加工，制成细长的不锈钢细线，

iii)热处理阶段：将该不锈钢细线一边在温度300～600℃下施加反向张力，一边进行低温退火处理，得到芯材，使所述芯材具有以下特性，即，抗拉强度σ：2500～3500MPa，并且其拉伸试验中的应力-应变曲线图的弹性比例域的应变量E1与其断裂为止的总应变量E0的弹性比率α为45％以上，所述α＝{(E1/E0)×100}，

iv)粘固阶段：进一步将该芯材在悬浮有所述磨粒的金属镀覆液中进行电沉积处理，将该磨粒以规定的分布密度粘固在芯材的表面上。

9.如权利要求8所述的锯线的制造方法，其特征在于，所述芯材还含有下述(I)、(II)和(III)中的任一种以上的第三元素，

(I)：Al、Nb、Ti、Ta、Zr中的任一种以上分别为0.01～0.30％，

(II)：V：0.10～0.5％，

(III)：Mo：0.2～2.0％和Cu：0.15～0.8％中的任一种以上。

10.如权利要求8或9所述的锯线的制造方法，其中，所述芯材预先在其表面上具有与所述金属镀层不同种类的金属的基底镀层。

11.如权利要求8～10中的任一项所述的锯线的制造方法，其中，所述热处理阶段的所述低温退火处理的(加热温度×加热时间)的值为40～80的范围，其中加热温度的单位为℃，加热时间的单位为秒。

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