KR20150126062A - 연마 물품 및 이의 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재, 이 기재를 덮는 택킹 필름, 이 택킹 필름에 결합된 코팅층을 포함하는 연마 입자(여기서, 상기 코팅층과 택킹 필름 간 결합은 금속 결합 영역을 한정함), 그리고 연마 입자와 택킹 필름을 덮는 결합층을 가지는 연마 물품에 관한 것이다.

Description

연마 물품 및 이의 형성 방법{ABRASIVE ARTICLE AND METHOD OF FORMING}

이하 본 발명은 연마 물품, 특히 단일층 연마 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.

다양한 산업 분야에서 제작품으로부터 재료를 제거하는 것(예를 들어, 톱질(sawing), 구멍 뚫기(drilling), 연마(polishing), 세정(cleaning), 조각술(carving) 및 분쇄(grinding))과 같은 일반적인 기능을 가지는 다양한 연마 도구들이 지난 세기 동안 개발되었다. 특히 전자 산업 분야에 있어서, 재료의 단일 결정 잉곳(ingot)을 슬라이싱하여 웨이퍼를 형성하는데 적당한 연마 도구가 특히 적절하다. 산업이 점차 성장해 나감에 따라서, 잉곳은 직경이 점점 증가하게 되었으며, 수율, 생산성, 가공이 필요한 층, 치수상의 제약 및 기타 다른 요인으로 인해 이와 같은 제작품에 성긴(loose) 연마재 및 실톱을 사용하는 것이 허용 가능하게 되었다.

일반적으로 실톱은 연마 입자들이 와이어의 길이 방향으로 부착되어 포함된 연마 도구로서, 고속으로 스풀링되어 절삭 기능을 발휘할 수 있는 것이다. 원형 톱은 절취 깊이(cutting depth)가 절단 날의 반경에 못 미친다는 제한이 있는 반면에, 실톱은 가요성이 커서 직선 또는 성형된 절취로(cutting path)의 절삭을 가능하게 한다.

예를 들어, 강철 비드를 금속 와이어나 케이블 위에서 활강시킴으로써 연마용 물품을 제조하는 방법(단, 여기서 상기 비드는 스페이서에 의해 격리되어 있음)과 같이, 통상의 고정된 연마용 실톱에 있어서 다양한 접근법들이 행하여졌다. 상기 비드들은 일반적으로 전기 도금 또는 소결에 의해 부착될 수 있는 연마 입자에 의해 덮일 수 있다. 그러나, 전기 도금과 소결 작업은 시간이 많이 소요되므로 비용도 많이 들어갈 뿐만 아니라, 실톱 연마 도구를 신속하게 제조해낼 수 없다. 이와 같은 실톱은 대부분 절단시 생긴 자국이 그다지 눈에 띄지 않아서 전기를 사용하여 돌이나 대리석을 절삭할 때 종종 사용되고 있다. 화학 결합 가공, 예를 들어 납땜을 통해 연마 입자들을 부착시키기 위한 몇몇 시도들이 행해져 왔는데, 이와 같은 제작 방법은 실톱의 인장 강도를 저하시키고, 고 긴장 조건 하에서 절삭 작업을 수행할 때 부서지기 쉬워서 쉽게 고장날 우려가 있다. 기타 다른 실톱은 와이어에 연마재를 결합시키는데 수지를 사용할 수 있다. 불행하게도, 실톱에 결합된 수지는 빨리 마모되는 경향이 있어서, (특히 경질의 재료를 절삭할 때) 연마재 입자의 유효 수명이 다 되기 전에 잘 소실된다.

그러므로, 산업계, 특히 실톱질 분야에서는 개선된 연마 도구를 계속 필요로 한다.

하나의 양태에 의하면, 연마 물품은 기재, 이 기재 위를 덮고 있는 택킹 필름(tacking film), 이 택킹 필름에 결합된 연마 입자를 덮고 있는 코팅층을 포함하는 연마 입자(여기서, 상기 코팅층과 택킹 필름 간 결합은 금속 결합 영역을 한정함), 그리고 연마 입자와 택킹 필름 위를 덮고 있는 결합층을 포함한다.

다른 양태에 의하면, 연마 물품은 길이가 긴 몸체(이 몸체의 종횡비(길이:폭)는 약 10:1 이상임)를 포함하는 기재, 상기 기재를 덮고 있는 것으로서 융점이 약 450℃ 이하인 땜납 재료를 포함하는 택킹 필름, 상기 택킹 필름에 결합된 연마 입자, 그리고 상기 연마 입자와 택킹 필름 위를 덮고 있는 결합층을 포함한다.

또 다른 양태에서, 연마 물품을 형성하는 방법은, 기재를 제공하는 단계, 상기 기재 표면 위를 덮는 것으로서 땜납 재료를 포함하는 택킹 필름을 형성하는 단계, 상기 택킹 필름 상에 코팅층을 포함하는 연마 입자들을 배치하는 단계, 및 상기 코팅층과 택킹 필름이 서로 결합되도록 상기 택킹 필름을 처리하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 택킹 필름과 연마 입자 위에 결합층을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

또 다른 양태에 의하면, 연마 물품을 형성하는 방법은, 길이가 긴 몸체(이 몸체의 종횡비(길이:폭)는 약 10:1 이상임)를 포함하는 기재를 제공하는 단계, 상기 기재 표면 위를 덮는, 금속을 포함하는 택킹 필름을 형성하는 단계(여기서, 상기 택킹 필름의 융점은 약 450℃ 이하임), 연마 입자들을 상기 택킹 필름에 배치하는 단계, 및 상기 택킹 필름과 연마 입자들 위에 결합층을 형성하는 단계를 포함한다.

또 다른 양태는 연마 물품을 형성하는 방법으로서, 와이어를 포함하는 기재를 제공하는 단계, 상기 기재 표면 위를 덮는 것으로서 금속 재료를 포함하는 택킹 필름을 형성하는 단계, 상기 연마 입자들을 상기 택킹 필름에 배치하는 단계, 상기 연마 입자들과 택킹 필름 간에 금속 결합 영역을 형성하도록 상기 택킹 필름을 처리하는 단계, 및 상기 택킹 필름과 상기 연마 입자들 위에 결합층을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다.

첨부된 도면들을 참고함으로써, 본 개시 내용은 더 잘 이해될 수 있으며, 본 개시 내용의 많은 특징들과 이점들도 당업자에게 명백해질 수 있다.
도 1은 하나의 구체예에 따라서 연마 물품을 형성하는 공정을 제공하는 흐름도를 포함한다.
도 2는 하나의 구체예에 의한 연마 물품의 일부의 횡단면도를 포함한다.
도 3은 하나의 구체예에 의하여 형성된 연마 물품의 확대 이미지를 포함한다.
도 4는 다른 구체예에 의하여 형성된 연마 물품의 확대 이미지를 포함한다.
도 5는 다른 구체예에 의하여 형성된 연마 물품의 확대 이미지를 포함한다.
도 6은 또 다른 구체예에 의하여 형성된 연마 물품의 확대 이미지를 포함한다.
도 7은 또 다른 구체예에 의하여 형성된 연마 물품의 확대 이미지를 포함한다.
도 8은 다른 구체예에 의하여 형성된 연마 물품의 확대 이미지를 포함한다.
상이한 도면에 있어서 동일한 참조 기호들의 사용은 유사하거나 동일한 부분임을 나타낸다.

이하는 연마 물품, 특히 제작품을 연마 및 톱질하는데 적당한 연마 물품에 관한 것이다. 특정 예에서, 본 발명의 연마 물품은 실톱을 형성할 수 있는데, 이 실톱은 전자 공학 분야, 광학 분야 및 기타 다른 관련 산업 분야에 있어서 섬세하고 결정질인 재료를 가공하는데 사용될 수 있다.

도 1은 하나의 구체예에 의하여 연마 물품을 형성하는 공정을 제공하는 흐름도를 포함한다. 이 공정은 기재를 제공하는 단계 101로부터 개시될 수 있다. 기재는 연마 재료가 고정될 표면을 제공할 수 있으며, 이로 인하여 연마 물품의 연마능을 가능하게 한다.

하나의 구체예에 의하면, 기재를 제공하는 공정은 와이어 형태인 기재를 제공하는 공정을 포함할 수 있다. 실제로, 와이어형 기재는 스풀링 기구(spooling mechanism)와 연관될 수 있다. 예를 들어, 와이어는 공급 스풀과 수용 스풀 사이에 공급될 수 있다. 공급 스풀과 수용 스풀 사이에서 진행되는 와이어 병진 운동은 가공을 용이하게 할 수 있는데, 이 경우 와이어는 원하는 형성 공정을 통하여 병진 운동을 하게 됨으로써 최종적으로 형성될 연마 물품의 구성 층들을 형성하는데, 이때에도 계속해서 공급 스풀로부터 수용 스풀로의 병진 운동은 진행된다.

하나의 구체예에 의하면, 기재는 종횡비(길이:폭)가 10:1 이상인, 길이가 긴 부재일 수 있다. 다른 구체예에서, 기재는 종횡비가 약 100:1 이상, 예를 들어 1000:1 이상 또는 심지어 약 10,000:1 이상일 수도 있다. 기재의 길이는 기재의 장축을 따라서 측정된 치수들 중 가장 큰 치수이다. 폭은 장축에 대하여 수직인 방향으로 측정된 치수들 중 두 번째로 큰 치수(몇몇 경우에 있어서는 가장 작은 치수)이다.

뿐만 아니라, 길이가 긴 부재 형태인 기재는 길이가 약 50미터 이상일 수 있다. 실제로, 기타 다른 기재는 길이가 더욱 길 수 있는데, 평균 길이가 약 100미터 이상, 예를 들어 약 500미터 이상, 약 1,000미터 이상 또는 심지어 10,000미터 이상일 수 있다.

뿐만 아니라, 기재는 폭이 약 1㎝ 이하일 수 있다. 실제로, 기재는 평균 폭이 약 0.5㎝ 이하, 예를 들어 약 1㎜ 이하, 약 0.8㎜ 이하 또는 심지어 약 0.5㎜ 이하일 수도 있는, 길이가 긴 부재일 수 있다. 또한, 기재는 평균 폭이 약 0.01㎜ 이상, 예를 들어 약 0.03㎜ 이상일 수 있다. 기재는 평균 폭이 상기 언급된 최소 수치 및 최대 수치 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있음이 이해될 것이다. 더욱이, 기재가 일반적으로 횡단면 형태가 원형인 와이어인 경우, 폭에 대한 기준은 직경에 대한 기준임이 이해될 것이다.

하나의 구체예에 의하면, 기재는 무기 재료, 예를 들어 금속 또는 금속 합금 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 기재는 원소 주기율표상에서 전이 금속 원소로 인식되는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재는 철, 니켈, 코발트, 구리, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈륨 및 텅스텐 등과 같은 원소들을 포함할 수 있다. 특정 구체예에 의하면, 기재는 철, 더욱 구체적으로는 아마도 강철을 포함할 수 있다.

임의의 구체예에서, 기재는 길이가 긴 부재로서 복수의 섬유상 재료들이 서로 꼬여 있을 수 있는 부재, 예를 들어 와이어일 수 있다. 다시 말해서, 기재는 다수의 작은 와이어들이 서로의 주위를 감아 돌거나, 서로 꼬이거나, 아니면 다른 물체, 예를 들어 중앙 코어 와이어에 고정된 채로 형성될 수 있다. 임의의 디자인에서는 기재로서 사용되기 적당한 구조물로 피아노 와이어가 이용될 수 있다.

기재를 제공하는 또 다른 공정과 관련하여, 기재는 가공을 가속화하는 특정 속도로 공급 스풀로부터 수용 스풀로 스풀링될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 기재는 약 5m/분 이상의 속도로 공급 스풀로부터 수용 스풀로 스풀링될 수 있다. 다른 구체예에서, 스풀링 속도는 더 클 수 있는데, 약 8m/분 이상, 약 10m/분 이상, 약 12m/분 이상 또는 심지어 약 14m/분 이상이다. 특정 예에서, 스풀링 속도는 약 200m/분 이하, 예를 들어 약 100m/분 이하일 수 있다. 스풀링 속도는 상기 언급된 최소 수치 및 최대 수치 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있다. 스풀링 속도는 최종적으로 형성될 연마 물품이 형성될 수 있는 속도를 나타낼 수 있음이 이해될 것이다.

단계 101에서 기재를 제공한 후, 공정은 상기 기재 표면의 위를 덮는 택킹 필름을 형성함으로써 단계 102에서 계속 진행될 수 있다. 택킹 필름을 형성하는 공정은, 적층 공정, 예를 들어 도포, 인쇄, 침지, 다이 코팅, 도금, 전기 도금 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 택킹 필름은 기재의 외표면에 직접 결합될 수 있다. 실제로, 택킹 필름은 기재의 외표면 대부분의 위를 덮도록 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 본질적으로 기재 외표면의 전체를 덮을 수 있다.

택킹 필름은, 이것 자체가 결합 영역을 한정하는 방식으로 기재에 결합되도록 형성될 수 있다. 결합 영역은 택킹 필름과 기재 간 부재들의 상호 확산에 의해 한정될 수 있다. 결합 영역의 형성은 반드시 택킹 필름이 기재의 표면 상에 적층되는 순간에 형성되어야 하는 것은 아닐 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 택킹 필름과 기재 간 결합 영역의 형성은 기재와 상기 기재상에 형성된 기타 다른 구성층들 사이에 결합이 형성되는 것을 용이하게 하는 공정, 예를 들어 열처리 공정이 진행될 때 후반부에 형성될 수 있다.

하나의 구체예에 의하면, 택킹 필름은 금속, 금속 합금, 금속 매트릭스 복합재, 그리고 이것들의 조합으로 형성될 수 있다. 하나의 특정 구체예에서, 택킹 필름은 전이 금속 원소와 같은 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 택킹 필름은 금속 합금, 예를 들어 전이 금속 원소일 수 있다. 몇몇 적당한 전이 금속 원소들로서는, 예를 들어 납, 은, 구리, 아연, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 특정 구체예에 의하면, 택킹 필름은 금속 합금, 예를 들어 주석과 납의 합금, 예를 들어 60/40 주석/납 조성물로 제조될 수 있다. 다른 구체예에서, 택킹 필름은 주요 함유 성분이 주석인 재료로 제조될 수 있다. 실제로, 임의의 연마 물품에서, 택킹 필름은 본질적으로 주석으로 이루어진 재료를 포함한다.

주석은 순도가 약 99% 이상일 수 있다. 뿐만 아니라, 주석은 순도가 약 99.1% 이상, 약 99.2% 이상, 약 99.3% 이상, 약 99.4% 이상, 약 99.5% 이상, 약 99.6% 이상, 약 99.7% 이상, 약 99.8% 이상 또는 약 99.9% 이상일 수 있다. 다른 양태에서, 주석은 순도가 약 100% 이상일 수 있다.

하나의 구체예에 의하면, 택킹 필름은 땜납 재료일 수 있다. 땜납 재료는 특정 융점이, 예를 들어 약 450℃ 이하인 재료를 포함함이 이해될 것이다. 놋쇠 재료는 융점이 일반적으로 땜납 재료보다 훨씬 높다는 점에서(예를 들어, 450℃ 초과, 더욱 통상적으로는 500℃ 초과), 땜납 재료는 놋쇠 재료와 구별된다. 또한, 놋쇠 재료는 상이한 조성을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 하나의 구체예에 의하면, 본 발명의 구체예에 의한 택킹 필름은 융점이 약 400℃ 이하, 예를 들어 약 375℃ 이하, 약 350℃ 이하, 약 300℃ 이하 또는 약 250℃ 이하인 재료로 형성될 수 있다. 또한, 택킹 필름은 융점이 약 100℃ 이상, 예를 들어 약 125℃ 이상, 약 150℃ 이상 또는 심지어 약 175℃ 이상일 수 있다. 택킹 필름은 융점이 상기 언급된 최소 온도 및 최대 온도 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있음이 이해될 것이다.

택킹 필름의 형성은, 이 택킹 필름 위를 덮는 부가 층들의 형성을 포함할 수 있다. 예를 들어 하나의 구체예에서, 택킹 필름의 형성은 추가 가공을 용이하게 하도록 택킹 필름을 덮고 있는 부가 층의 형성을 포함한다. 덮는 필름은 택킹 필름 재료의 용융을 용이하게 하며, 택킹 필름 위에 연마 입자들의 부착을 더 용이하게 하는 유동성 재료일 수 있다. 유동성 재료는 일반적으로 택킹 필름 위를 덮고 있으며, 더욱 구체적으로는 택킹 필름과 직접 접촉하는 균일한 층의 형태일 수 있다. 유동성 재료는 액체 또는 페이스트의 형태일 수 있다. 하나의 구체예에 의하면, 유동성 재료는 적층 공정, 예를 들어 분무, 침지, 페인팅, 인쇄, 브러싱 및 이것들의 조합을 이용하여 택킹 필름에 도포될 수 있다.

유동성 재료의 형태인 부가 층은 유동성 재료의 주요 성분을 포함할 수 있다. 임의의 경우에 있어서, 본질적으로 부가 층 모두는 유동성 재료로 이루어질 수 있다.

단계 102에서 택킹 필름을 형성한 후, 공정은 택킹 필름 상에 연마 입자들을 배치함으로써 단계 103에서 계속 진행될 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 공정의 성질에 따라서 연마 입자들은 택킹 필름과 직접 접촉될 수 있다. 더욱 구체적으로, 연마 입자들은 부가 층, 예를 들어 유동성 재료를 포함하는 층으로서 택킹 필름 위를 덮는 층과 직접 접촉될 수 있다. 실제로, 유동성 재료를 포함하는 재료로 이루어진 부가 층은, 택킹 필름을 기준으로 하였을 때 연마 입자들이 제 자리에 영구적으로 결합되도록 만드는 추후 공정들이 수행될 때까지 공정 중 연마 입자들을 제 자리에 고정시키는 것을 용이하게 하는 접착 특징 및 천연 점도(natural viscosity)를 가질 수 있다.

택킹 필름 상에 연마 입자들을 제공하는데 적당한 방법, 더욱 구체적으로는 유동성 재료를 포함하는 부가 층 상에 연마 입자들을 제공하는데 적당한 방법으로서는, 분무, 중력 코팅, 침지, 다이 코팅, 정전기적 코팅 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 연마 입자들을 도포하는데 있어서 특히 유용한 방법으로서는, 유동성 재료를 포함하는 부가 층 상에 연마 입자들의 실질적으로 균일한 코팅을 적용하도록 수행되는 분무 공정을 포함할 수 있다.

대안적인 구체예에서, 연마 입자들을 제공하는 공정은, 유동성 재료와 연마 입자들을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 혼합물은 형성된 후 택킹 필름 상에 직접 적층될 수 있는데, 이는 처음에 택킹 필름으로 코팅한 후 연마 입자들을 도포하는 것으로 이루어진 2단계 공정을 이용하는 것과는 대조적이다. 연마 입자들을 유동성 재료와 혼합한 다음, 이 혼합물을 와이어에 도포하면, 생성될 와이어 단위당 연마 입자들의 단일 층들이 비교적 높은 농도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 와이어 1밀리미터당 600개 이하의 연마 입자들을 포함하는 실톱은 이 공정을 이용함으로써 제조될 수 있다. 연마 입자들은 연마 입자들 또는 다수의 연마 입자층들을 응집시켜, 상기 와이어 상에 실질적으로 단일 층으로서 배치될 수 있다.

연마 입자들로서는 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 산화질화물, 산화붕화물, 다이아몬드 및 이것들의 조합과 같은 재료를 포함할 수 있다. 임의의 구체예에서, 연마 입자들은 초연삭재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 적당한 초연삭재는 다이아몬드를 포함한다. 특정 예에서, 연마 입자들은 본질적으로 다이아몬드로 이루어질 수 있다.

하나의 구체예에서, 연마 입자들은 비커스 경도가 약 10GPa 이상인 재료를 포함할 수 있다. 다른 예에 있어서, 연마 입자들은 비커스 경도가 약 25GPa 이상, 예를 들어 약 30GPa 이상, 약 40GPa 이상, 약 50GPa 이상 또는 심지어 약 75GPa 이상일 수 있다. 또한, 본 발명의 구체예에 사용되는 연마 입자들은 비커스 경도가 약 200GPa 이하, 예를 들어 약 150GPa 이하 또는 심지어 약 100GPa 이하일 수 있다. 연마 입자들은 비커스 경도가 상기 언급된 최소 수치 및 최대 수치 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있음이 이해될 것이다.

연마 입자들은 평균 입도가 부분적으로 연마 물품의 원하는 최종 용도에 따라서 결정된다. 임의의 경우에서, 연마 입자들은 평균 크기가 약 500마이크론 이하일 수 있다. 다른 경우에서, 연마 입자의 평균 입도는 다 작을 수 있는데, 즉 평균 입도는 약 300마이크론 이하, 약 250마이크론 이하, 약 200마이크론 이하, 약 150마이크론 이하 또는 심지어 약 100마이크론 이하이다. 하나의 구체예에 의하면, 연마 입자의 평균 입도는 약 0.1마이크론 이상, 예를 들어 약 0.5마이크론 이상 또는 심지어 약 1마이크론 이상일 수 있다. 연마 입자는 평균 입도가 상기 언급된 최소 수치 및 최대 수치 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있음이 이해될 것이다.

연마 입자들은 이 연마 입자의 외표면 위에 코팅층을 포함할 수 있다. 적당한 코팅층 재료는 금속 또는 금속 합금 재료를 포함할 수 있다. 하나의 특정 구체예에 의하면, 코팅층은 전이 금속 원소, 예를 들어 티타늄, 바나듐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 니켈, 구리, 은, 아연, 망간, 탄탈륨, 텅스텐 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 임의의 코팅층들은 니켈, 예를 들어 니켈 합금을 포함할 수 있으며, 심지어 합금은 주요 성분이 니켈이며, 이는 코팅층 조성물 내에 존재하는 기타 다른 종들과 비교하였을 때의 중량 백분율로서 측정된다. 더욱 구체적인 예에서, 코팅층은 단일 금속 종을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅층은 본질적으로 니켈로 이루어질 수 있다.

연마 입자는 코팅층이 이 연마 입자의 외부 표면적의 약 50% 이상을 덮을 수 있도록 형성될 수 있다. 다른 구체예에서, 각각의 연마 입자에 대한 코팅층의 존재 범위는 더 클 수 있으며, 코팅층은 연마 입자 외부 표면의 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 또는 본질적으로 전체를 덮는다.

단계 103에서 택킹 필름에 연마 입자들을 배치한 후, 공정은 택킹 필름 내에서 연마 입자들을 결합하도록 상기 택킹 필름을 처리함으로써 단계 104에서 계속 진행될 수 있다. 상기 처리는 가열, 경화, 건조 및 이것들의 조합과 같은 공정을 포함할 수 있다. 하나의 특정 구체예에서, 처리는 열 공정, 예를 들어 과도한 열이 가하여지지 않도록 하여 연마 입자와 기재의 손상을 제한하도록 하면서, 택킹 필름을 이 택킹 필름의 용융을 유도하기에 충분한 온도로 가열하는 공정을 포함한다. 예를 들어, 상기 처리는 기재, 택킹 필름 및 연마 입자들을 약 450℃ 이하의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 주목할 점은, 상기 처리 공정은, 예를 들어 약 375℃ 이하, 약 350℃ 이하, 약 300℃ 이하 또는 심지어 약 250℃ 이하의 처리 온도에서 수행될 수 있다는 점이다. 다른 구체예에서, 처리 공정은 택킹 필름을 약 100℃ 이상, 약 150℃ 이상 또는 심지어 약 175℃ 이상의 융점으로 가열하는 것을 포함할 수 있다.

가열 공정은, 유동성 재료를 포함하는 부가 층들과 택킹 필름 내 재료의 용융을 용이하게 하여, 연마 입자가 택킹 필름 및 기재와 결합될 수 있음이 이해될 것이다. 가열 공정은 연마 입자와 택킹 필름 사이에서 특정 결합의 형성을 용이하게 할 수 있다. 주목할 점은, 코팅된 연마 입자에 있어서 금속 결합 영역은 연마 입자의 코팅 재료와 택킹 필름 재료 사이에 형성될 수 있다는 점이다. 금속 결합 영역은 택킹 필름의 하나 이상의 화학 종과, 연마 입자들을 덮는 코팅층의 하나 이상의 종 사이에 상호 확산이 일어나는 확산 결합 영역에 의해 특징지어질 수 있는데, 이 경우 금속 결합 영역은 2개의 구성 층 유래의 화학 종들의 혼합물을 포함한다.

단계 104에서 택킹 필름을 처리한 후, 공정은 택킹 필름과 연마 입자들 상에 결합층을 형성함으로써 단계 105에서 계속 진행될 수 있다. 결합층이 형성되면 내마모성이 개선된 연마 물품의 형성이 용이해질 수 있다. 뿐만 아니라, 결합층은 연마 물품에 대한 연마 입자 보유율을 증가시킬 수 있다. 하나의 구체예에 의하면, 결합층을 형성하는 공정은 연마 입자 및 택킹 필름에 의해 한정되는 물품의 외표면 상에 결합층을 적층하는 것을 포함할 수 있다. 실제로, 결합층은 연마 입자 및 택킹 필름과 직접 결합될 수 있다.

결합층의 형성은 도금, 분무, 침지, 인쇄 및 이것들의 조합과 같은 공정을 포함할 수 있다. 하나의 특정 구체예에 의하면, 결합층은 도금 공정에 의해 형성될 수 있다. 주목할 점은, 결합층의 형성은, 단계 104에서 제조된 택킹 연마 입자와 기재가 처음에 세정 또는 헹구어진 후 결합층을 형성하여 원치않는 재료들(예를 들어, 부가층으로부터 유래하는 잔류 유동성 재료)을 제거하는, 다단계 공정을 포함할 수 있다는 점이다.

결합층은, 그 자체가 연마 입자 및 택킹 필름의 노출된 표면의 90% 이상을 덮도록 형성될 수 있다. 다른 구체예에서, 결합층의 분포 범위는 더 클 수 있으며, 상기 결합층은 연마 입자 및 택킹 필름의 노출된 표면의 약 92% 이상, 약 95% 이상 또는 심지어 약 97% 이상을 덮는다. 하나의 특정 구체예에서, 결합층은, 그 자체가 본질적으로 연마 입자 및 택킹 필름의 노출된 표면 전부를 덮고, 구성 층들을 완전히 덮어서 연마 입자의 외표면을 한정하도록 형성될 수 있다.

결합층은 유기 재료, 무기 재료 및 이것들의 조합과 같은 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 적당한 유기 재료로서는 중합체, 예를 들어 UV 경화성 중합체, 열경화성 중합체, 열가소성 중합체 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 적당한 기타 다른 중합체 재료로서는 우레탄, 에폭시드, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴레이트, 폴리비닐 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다.

결합층에 사용되기 적당한 무기 재료로서는 금속, 금속 합금, 서멧, 세라믹, 복합재 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 특정 예에서, 결합층은 전이 금속 원소 하나 이상을 포함하는 재료, 더욱 구체적으로는 전이 금속 원소를 함유하는 금속 합금으로 제조될 수 있다. 결합층에 사용되기 적당한 몇몇 전이 금속 원소로서는 납, 은, 구리, 아연, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 임의의 예에 있어서, 결합층은 니켈을 포함할 수 있으며, 니켈을 포함하는 금속 합금 또는 심지어 니켈계 합금일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 결합층은 본질적으로 니켈로 이루어질 수 있다.

하나의 구체예에 의하면, 결합층은 경도가 택킹 필름의 경도보다 큰 재료, 예를 들어 복합재 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 결합층은 비커스 경도가 택킹 필름의 비커스 경도보다 약 5% 이상 클 수 있다. 실제로 다른 구체예에서, 결합층의 비커스 경도는, 택킹 필름의 비커스 경도와 비교하였을 때 약 10% 이상, 예를 들어 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 75% 이상 또는 심지어 약 100% 이상 클 수 있다.

뿐만 아니라, 결합층은 압입 자국법(indentation method)에 의해 측정되는 파괴 인성(Klc)이 택킹 필름의 평균 파괴 인성보다 약 5% 이상 클 수 있다. 특정 구체예에서, 결합층은 파괴 인성(Klc)이 택킹 필름의 파괴 인성보다 약 8% 이상, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 25% 이상, 약 30% 이상 또는 심지어 약 40% 이상 클 수 있다.

임의로, 결합층은 충전재를 포함할 수 있다. 충전재는 최종적으로 형성된 연마 물품의 성능 특성을 증강시키기에 적당한 다양한 재료일 수 있다. 몇몇 적당한 충전재는 연마 입자, 공극 형성물, 예를 들어 속이 빈 구체, 유리 구체, 소포형 알루미나, 천연 재료, 예를 들어 외피 및/또는 섬유, 금속 입자 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다.

하나의 특정 구체예에서, 결합층은 연마 입자 형태의 충전물을 포함할 수 있다. 충전물의 연마 입자들은 연마 입자들과, 특히 크기에 있어서 유의적으로 상이할 수 있으며, 임의의 경우에 있어서 상기 연마 과립 충전물은 평균 입도가 택킹 필름에 결합된 연마 입자의 평균 크기보다 실질적으로 작을 수 있다. 예를 들어, 연마 과립 충전물은 평균 입도가 연마 입자의 평균 입도보다 약 2배 이상 작을 수 있다. 실제로, 연마 충전물은 평균 입도가, 예를 들어 택킹 필름에 배치된 연마 입자의 평균 입도보다 작을 수 있는데, 예를 들어 택킹 필름에 배치된 연마 입자의 평균 입도보다 약 3배 이상, 예를 들어 약 5배 이상, 약 10배 이상, 특히 약 2배 내지 약 10배의 범위로 작을 수 있다.

결합층 내에 포함된 연마 과립 충전물은 탄화물, 탄소계 재료(예를 들어, 풀러렌), 붕화물, 질화물, 산화물, 산화질화물, 산화붕화물 및 이것들의 조합과 같은 재료로 제조될 수 있다. 특정 예에 있어서, 연마 과립 충전물은 초연삭재, 예를 들어 다이아몬드, 입방체 질화붕소 또는 이것들의 조합일 수 있다. 연마 과립 충전물은 택킹 필름에 결합된 연마 입자와 동일한 재료일 수 있음이 이해될 것이다. 다른 예에서, 연마 과립 충전물은 택킹 필름에 결합된 연마 입자들 재료와는 상이한 재료를 포함할 수 있다.

도 2는 하나의 구체예에 의한 연마 물품 일부의 횡단면도를 포함한다. 도시된 바와 같이, 연마 물품(200)은 와이어와 같이 길이가 긴 부재의 형태인 기재(201)를 포함할 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 연마 물품은 기재(201)의 전체 외표면 상에 배치되어 있는 택킹 필름(202)을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 연마 물품(200)은, 연마 입자(203)를 덮고 있는 코팅층(204)을 포함하는 연마 입자(203)를 포함할 수 있다. 연마 입자(203)는 택킹 필름(202)에 결합될 수 있다. 특히, 연마 입자(203)는 계면(206)에서 택킹 필름(202)에 결합될 수 있는데, 이 경우 금속 결합 영역은 본원에 기술된 바와 같이 형성될 수 있다.

연마 물품(200)은 연마 입자(203)의 외표면을 덮고 있는 코팅층(204)을 포함할 수 있다. 주목할 점은, 코팅층(204)은 택킹 필름(202)과 직접 접촉될 수 있다는 점이다. 본원에 기술된 바와 같이, 연마 입자(203), 더욱 구체적으로는 연마 입자(203)의 코팅층(204)은, 코팅층(204)과 택킹 필름(202) 사이의 계면에 금속 결합 영역을 형성할 수 있다.

하나의 구체예에 의하면, 택킹 필름(202)은 연마 입자(203)의 평균 입도와 비교하였을 때 특정 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 택킹 필름(202)은 평균 두께가 연마 입자(203)의 평균 입도의 약 80% 이하일 수 있다. 기타 다른 연마 물품에 있어서, 택킹 필름(202)은 평균 두께가 연마 입자(203)의 평균 입도의 약 70% 이하, 예를 들어 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하 또는 심지어 약 30% 이하일 수 있다. 또한 임의의 경우에 있어서, 택킹 필름(202)의 평균 두께는 연마 입자(203)의 평균 입도의 약 3% 이상, 예를 들어 약 5% 이상, 약 8% 이상 또는 심지어 약 10% 이상일 수 있다. 택킹 필름(202)은 평균 두께가 상기 언급된 최소 백분율 및 최대 백분율 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있음이 이해될 것이다.

대안적 용어로서, 임의의 연마 물품에 있어서 택킹 필름(202)은 평균 두께가 약 25마이크론 이하일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 택킹 필름(202)은 평균 두께가 약 20마이크론 이하, 예를 들어 약 15마이크론 이하, 약 12마이크론 이하 또는 심지어 약 10마이크론 이하일 수 있다. 하나의 구체예에 의하면, 택킹 필름(202)은 평균 두께가 약 0.05마이크론 이상, 예를 들어 약 0.1마이크론 이상, 약 0.5마이크론 이상 또는 심지어 약 1마이크론 이상일 수 있다. 상기 택킹 필름(202)은 평균 두께가 상기 언급된 최소 수치 및 최대 수치 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있음이 이해될 것이다.

임의의 양태에서, 연마 입자의 크기에 따라서, 택킹 필름(202)의 두께는 연마 물품의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 특정 입도에 있어서, 만일 택킹 필름(202)이 지나치게 얇으면 연마 입자는 기재(201)에 결합될 수 없다. 또한, 만일 택킹 필름(202)이 지나치게 두꺼우면 연마 입자는 택킹 필름(202) 내에 지나치게 깊숙히 매립될 것이고, 코팅층(204)이 연마 입자(203) 및 택킹 필름(202) 상에 적층된 후 연마 입자(202)는 실질적으로 기재(201) 상에 돌출되지 않는다.

니켈이 코팅된 연마 입자로서 평균 입도가 약 10마이크론 내지 20마이크론의 범위에 속하는 경우, 택킹 필름의 두께는 약 1마이크론 이상일 수 있다. 또한, 두께는 약 1.25마이크론 이상 또는 약 1.75마이크론 이상일 수 있다. 그러나, 두께는 약 3.0마이크론 이하, 약 2.75마이크론 이하, 2.5마이크론 이하, 2.25마이크론 이하 또는 2.0마이크론 이하로 제한될 수 있다. 평균 입도가 10마이크론 내지 20마이크론의 범위에 속하는 연마 입자의 경우, 택킹 필름(202)은 두께가 상기 언급된 최소 두께 수치 및 최대 두께 수치 중 임의의 수치들을 포함하여 이 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있다.

니켈이 코팅된 연마 입자로서 평균 입도가 약 40마이크론 내지 60마이크론의 범위에 속하는 경우, 택킹 필름의 두께는 약 1마이크론 이상일 수 있다. 또한, 두께는 약 1.25마이크론 이상, 약 1.75마이크론 이상, 약 2.0마이크론 이상, 약 2.25마이크론 이상, 약 2.5마이크론 이상, 약 2.75마이크론 이상 또는 약 3.0마이크론 이상일 수 있다. 그러나, 두께는 약 5.0마이크론 이하, 약 4.75마이크론 이하, 4.5마이크론 이하, 4.25마이크론 이하, 4.0마이크론 이하, 3.75마이크론 이하, 3.5마이크론 이하, 3.25마이크론 이하 또는 3.0마이크론 이하로 제한될 수 있다. 평균 입도가 40마이크론 내지 60마이크론의 범위에 속하는 연마 입자의 경우, 택킹 필름(202)은 두께가 상기 언급된 최소 두께 수치 및 최대 두께 수치 중 임의의 수치들을 포함하여 이 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있다.

추가로 예시된 바와 같이, 결합층(205)은 연마 입자(203) 및 택킹 필름(202)을 직접 덮어 이것들과 직접 결합될 수 있다. 하나의 구체예에 의하면, 결합층(205)은 특정 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합층(205)은 평균 두께가 연마 입자(203)의 평균 입도의 약 10% 이상일 수 있다. 다른 구체예에서, 결합층(205)의 평균 두께는 더 클 수 있는데, 예를 들어 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상 또는 심지어 약 50% 이상일 수 있다. 또한 결합층(205)의 평균 두께는, 연마 입자(203)의 평균 입도의 약 130% 이하, 예를 들어 약 110% 이하, 약 100% 이하, 약 95% 이하 또는 심지어 약 90% 이하로 제한될 수 있다. 결합층(205)은 평균 두께가 상기 언급된 최소 백분율 및 최대 백분율 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있다.

더욱 구체적인 용어에 있어서, 결합층(205)은 평균 두께가 2마이크론 이상이 되도록 형성될 수 있다. 기타 다른 연마 물품에 있어서, 결합층(205)은 평균 두께가 더 클 수 있는데, 예를 들어 약 5마이크론 이상, 약 10마이크론 이상, 약 15마이크론 이상 또는 심지어 약 20마이크론 이상일 수 있다. 특정 연마 물품은 평균 두께가 약 100마이크론 이하, 예를 들어 약 90마이크론 이하, 약 80마이크론 이하 또는 약 70마이크론 이하인 결합층(205)을 가질 수 있다. 결합층(205)은 평균 두께가 상기 언급된 최소 수치 및 최대 수치 중 임의의 수치 사이의 범위 내에 속할 수 있음이 이해될 것이다.

특정 양태에 있어서, 연마 물품은 연마 과립을, 와이어 1㎜당 약 60개 이상의 입자의 농도로 포함할 수 있다. 또한 연마 과립 농도는, 와이어 1㎜당 약 100개 이상의 입자, 와이어 1㎜당 약 150개 이상의 입자, 와이어 1㎜당 약 200개 이상의 입자, 와이어 1㎜당 약 250개 이상의 입자 또는 와이어 1㎜당 약 300개 이상의 입자일 수 있다. 다른 양태에서, 연마 과립 농도는 와이어 1㎜당 약 750개 이하의 입자, 와이어 1㎜당 약 700개 이하의 입자, 와이어 1㎜당 약 650개 이하의 입자 또는 와이어 1㎜당 약 600개 이하의 입자일 수 있다. 다른 양태에서, 연마 입자 농도는 이와 같은 연마재 농도 수치들 중 임의의 수치를 포함하여 상기 수치 사이의 범위 내에 포함될 수 있다.

다른 양태에서, 연마 물품은 연마 과립을, 와이어 1킬로미터당 다이아몬드 약 0.5캐럿 이상의 농도로 포함할 수 있다. 또한 연마 과립 농도는 와이어 1킬로미터당 약 1.0캐럿 이상, 와이어 1킬로미터당 약 1.5캐럿 이상, 와이어 1킬로미터당 약 2.0캐럿 이상, 와이어 1킬로미터당 약 3.0캐럿 이상, 와이어 1킬로미터당 약 4.0캐럿 이상 또는 와이어 1킬로미터당 약 5.0캐럿 이상일 수 있다. 그러나 상기 농도는 제한될 수 있다. 예를 들어, 상기 농도는 와이어 1킬로미터당 15.0캐럿 이하, 와이어 1킬로미터당 14.0캐럿 이하, 와이어 1킬로미터당 13.0캐럿 이하, 와이어 1킬로미터당 12.0캐럿 이하, 와이어 1킬로미터당 11.0캐럿 이하 또는 와이어 1킬로미터당 10.0캐럿 이하일 수 있다. 상기 농도는 이와 같은 연마재 농도의 최소 수치 및 최대 수치 중 임의의 수치를 포함하여 상기 수치 사이의 범위 내에 포함될 수 있다.

실시예 1:

고강도 탄소강 와이어 한 토막을 기재로서 구하였다. 고강도 탄소강 와이어는 평균 직경이 약 125마이크론이었다. 택킹 필름을 전기 도금을 통하여 기재의 외표면 상에 형성시켰다. 전기 도금 공정을 통하여 평균 두께가 약 4마이크론인 택킹 필름을 제조하였다. 상기 택킹 필름은 60/40 주석/납 땜납 조성물로 형성되었다.

택킹 필름을 형성한 후, 와이어를 액체인 유동성 재료(해리스 프로덕츠 그룹(Harris Products Group)으로부터 스테이 클린(Stay Clean^®) 리퀴드 솔더링 플럭스(Liquid Soldering Flux)로 시판)를 함유하는 수조에서 스풀링한 후, 처리된 와이어에 니켈 코팅된 다이아몬드 연마 입자(평균 입도 = 20마이크론 내지 30마이크론)를 분무하였다. 그 다음, 기재, 택킹 필름 및 연마 입자를 약 190℃의 온도로 열 처리하였다. 이후, 상기 연마 예비 성형물을 냉각시키고 나서 헹구었다. 니켈 코팅된 다이아몬드를 택킹 필름에 결합시키는 공정을 평균 스풀링 속도 15m/분으로 수행하였다.

그 다음, 연마 예비 성형물을 15% HCl을 사용하여 세정한 후, 다시 탈 이온수로 헹구었다. 이와 같이 헹구어진 물품을 니켈로 전기 도금하여, 연마 입자와 택킹 필름과 직접 접촉하면서 그 위를 덮는 결합층을 형성시켰다. 도 3은 실시예 1의 방법에 따라서 형성된 연마 물품의 일부의 확대 이미지를 포함한다.

실시예 2:

고강도 탄소강 와이어 한 토막을 기재로서 구하였다. 고강도 탄소강 와이어는 평균 직경이 약 125마이크론이었다. 택킹 필름을 전기 도금을 통하여 기재의 외표면 상에 형성시켰다. 전기 도금 공정을 통하여 평균 두께가 약 6마이크론인 택킹 필름을 형성하였다. 상기 택킹 필름은 60/40 주석/납 땜납 조성물로 형성되었다.

택킹 필름을 제조한 후, 와이어를 액체인 유동성 재료(해리스 프로덕츠 그룹으로부터 스테이 클린 리퀴드 솔더링 플럭스로 시판)를 함유하는 수조에서 스풀링한 후, 처리된 와이어에 니켈 코팅된 다이아몬드 연마 입자(평균 입도 = 15마이크론 내지 25마이크론)를 분무하였다. 그 다음, 기재, 택킹 필름 및 연마 입자를 약 190℃의 온도로 열 처리하였다. 이후, 상기 연마 예비 성형물을 냉각시키고 나서 헹구었다. 니켈 코팅된 다이아몬드를 택킹 필름에 결합시키는 공정을 평균 스풀링 속도 15m/분으로 수행하였다.

그 다음, 연마 예비 성형물을 15% HCl을 사용하여 세정한 후, 다시 탈 이온수로 헹구었다. 이와 같이 헹구어진 물품을 니켈로 전기 도금하여, 연마 입자와 택킹 필름과 직접 접촉하면서 그 위를 덮는 결합층을 형성하였다. 도 4는 생성된 물품을 도시한 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 두께가 약 6마이크론인 주석/납 택킹 필름(402)은 Ni 코팅된 다이아몬드(404)가 와이어(406) 상 택킹 필름(402)에 비교적 깊숙히 매립되도록 만들었다. 그러나, 최종 니켈층(408)을 Ni 코팅된 다이아몬드(404) 및 택킹 필름(402) 상에 전기 도금하였을 때, 니켈 코팅된 다이아몬드(404)는 와이어(406) 표면으로부터 거의 돌출되지 않았으므로 절삭에 적당하지 않았다.

실시예 3:

고강도 탄소강 와이어 한 토막을 기재로서 구하였다. 고강도 탄소강 와이어는 평균 직경이 약 120마이크론이었다. 택킹 필름을 전기 도금을 통하여 기재의 외표면 상에 형성시켰다. 전기 도금 공정을 통하여 평균 두께가 약 2마이크론인 택킹 필름을 형성하였다. 상기 택킹 필름은 고 순도 주석 땜납 조성물로 형성되었다.

택킹 필름을 형성한 후, 와이어를 액체인 유동성 재료(해리스 프로덕츠 그룹으로부터 스테이 클린 리퀴드 솔더링 플럭스로 시판)를 함유하는 수조에서 스풀링한 후, 처리된 와이어에 니켈 코팅된 다이아몬드 연마 입자(평균 입도 = 10마이크론 내지 20마이크론)를 분무하였다. 그 다음, 기재, 택킹 필름 및 연마 입자를 약 250℃의 온도로 열 처리하였다. 이후, 상기 연마 예비 성형물을 냉각시키고 나서 헹구었다. 니켈 코팅된 다이아몬드를 택킹 필름에 결합시키는 공정을 평균 스풀링 속도 15m/분으로 수행하였다.

그 다음, 연마 예비 성형물을 15% HCl을 사용하여 세정한 후, 다시 탈 이온수로 헹구었다. 이와 같이 헹구어진 물품을 니켈로 전기 도금하여, 연마 입자와 택킹 필름과 직접 접촉하면서 그 위를 덮는 결합층을 형성하였다.

실시예 4:

고강도 탄소강 와이어 한 토막을 기재로서 구하였다. 고강도 탄소강 와이어는 평균 직경이 약 120마이크론이었다. 택킹 필름을 전기 도금을 통하여 기재의 외표면 상에 형성시켰다. 전기 도금 공정을 통하여 평균 두께가 약 2마이크론인 택킹 필름을 형성하였다. 상기 택킹 필름은 고 순도 주석 땜납 조성물로 형성되었다.

택킹 필름을 형성한 후, 와이어를 액체인 유동성 재료(해리스 프로덕츠 그룹으로부터 스테이 클린 리퀴드 솔더링 플럭스로 시판)를 함유하는 수조에서 스풀링한 후, 니켈 코팅된 다이아몬드 연마 입자(평균 입도 = 10마이크론 내지 20마이크론)를 상기 유동성 재료와 혼합하였다. 그 다음, 기재, 택킹 필름 및 연마 입자를 약 250℃의 온도로 열 처리하였다. 이후, 상기 연마 예비 성형물을 냉각시키고 나서 헹구었다. 니켈 코팅된 다이아몬드를 택킹 필름에 결합시키는 공정을 평균 스풀링 속도 15m/분으로 수행하였다.

그 다음, 연마 예비 성형물을 15% HCl을 사용하여 세정한 후, 다시 탈 이온수로 헹구었다. 이와 같이 헹구어진 물품을 니켈로 전기 도금하여, 연마 입자와 택킹 필름과 직접 접촉하면서 그 위를 덮는 결합층을 형성하였다.

니켈 코팅된 다이아몬드 연마 입자의 유동성 재료 내 농도를 조절함으로써 와이어 상 다이아몬드 농도를 와이어 1밀리미터당 60개 입자 및 와이어 1밀리미터당 600개 입자를 포함하는 범위가 되도록 만들었다. 이는, 120마이크론 강철 와이어 1킬로미터당 약 0.6캐럿 내지 6.0캐럿에 해당한다. 도 5는 농도가 와이어 1밀리미터당 약 60개 입자(502)인 와이어(500)를 나타내는 것이고, 도 6은 농도가 와이어 1밀리미터당 약 600개 입자(602)인 와이어(600)를 나타내는 것이다. 이와 같은 와이어들(500 및 600) 각각에 존재하는 입자들(502 및 602)은 응집되거나 쌓이지 않고(즉, 다층이 형성되지 않고) 실질적으로 단일 층으로서 배열되었다.

절삭 테스트

100㎟의 실리콘 조각 12개를 제작품으로서 준비하였다. 실시예 4에 따라서 제조된 와이어 365미터를 준비하였다. 이 와이어는 와이어 1킬로미터당 약 1.0캐럿의 농도로 연마 입자를 포함하였다. 상기 와이어의 와이어 인장력은 약 14 뉴톤이었으며, 상기 와이어는 초당 9미터의 속도로 작동시켰다. 절삭 시간은 120분이였다. 상기 와이어는 제작품으로부터 성공적으로 절삭되었으며, 한번 절삭시 12개의 웨이퍼가 제조되었다.

EDS 분석

실시예 4의 와이어를 EDS 분석한 결과, 와이어 상에는 금속 간 화합물이 형성되지 않았음을 알 수 있었다. 도 7에 있어서, EDS 분석 결과는 강철 와이어(702)에 대한 것으로서 주석(704) 층은 상기 강철 와이어(702) 상에 배치되어 있음을 나타낸다. 또한, 니켈 층은 주석(704) 상에 배치되었다. 도 8에 있어서, EDS 분석 결과는 또한 니켈 층(802)이 다이아몬드(804) 주위에 형성되었으며, 이때 다이아몬드(804)는 니켈 층(802)으로 거의 완전히 코팅되었음을 나타낸다. 뿐만 아니라, 니켈 층(802)은 강철 코어(808) 상에 배치되어 있는 주석 층(806)과 계면을 형성하였다.

실시예 5:

고강도 탄소강 와이어 한 토막을 기재로서 구하였다. 고강도 탄소강 와이어는 평균 직경이 약 120마이크론이었다. 택킹 필름을 침지 코팅을 통하여 기재의 외표면 상에 형성시켰다. 딥 코팅 공정을 통하여 평균 두께가 약 2마이크론인 택킹 필름을 형성하였다. 상기 택킹 필름은 고 순도 주석 땜납 조성물로 형성되었다.

택킹 필름을 형성한 후, 와이어를 액체인 유동성 재료(해리스 프로덕츠 그룹으로부터 스테이 클린 리퀴드 솔더링 플럭스로 시판)를 함유하는 수조에서 스풀링한 후, 처리된 와이어에 니켈 코팅된 다이아몬드 연마 입자(평균 입도 = 10마이크론 내지 20마이크론)를 분무하였다. 불행하게도, 명확히 이해되지 않는 이유로 인해서 상기 연마 입자들은 딥 코팅을 통해 형성된 택킹 필름에 부착되지 않았으며, 나머지 공정 단계들도 수행되지 않았다.

기재 상에 연마 입자들이 존재하지 않음으로 인하여, 실시예 5와 유사한 방식으로 제조된 연마 물품은 유효량만큼의 연마 입자들을 포함하지 않을 것이었으며, 상기 연마 물품은 연마 절삭 도구로서 적당할 수 없을 것이었다.

상기 개시된 주제는 제한적인 것이 아닌, 예시적인 것으로 간주될 것이며, 첨부된 특허청구범위의 청구항들은 본 발명의 진정한 범주 내에 속하는 변형예, 개선예 및 기타 구체예들을 모두 포함할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범주는 법률에 의해 허용되는 최대 한도까지 이하 청구항들 및 이의 균등물을 허용 가능한 한도 내에서 최대로 해석함으로써 결정될 것이며, 상기 상세한 설명에 의해 제한되거나 한정되어서는 안 될 것이다.

본 개시 내용의 요약서는 특허법에 따라서 제공된 것으로서, 청구항들의 범주 또는 의미를 해석하거나 한정하는데 사용되지 않고 본 발명의 이해를 돕기 위해 제출된 것이다. 뿐만 아니라, 상기 도면의 상세한 설명에 있어서 다양한 특징들은 함께 분류될 수 있거나, 본 개시 내용을 간소화하기 위해 단일 구체예로 기술될 수 있다. 본 개시 내용은, 청구된 구체예들이 각각의 청구항에서 명백하게 인용된 특징들보다 많은 수의 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 않는다. 오히려 이하 청구항들은, 본 발명의 주제가 본원에 개시된 구체예들 중 임의의 것의 모든 특징들보다 작은 수의 특징들에 관한 것일 수 있다. 그러므로 이하 청구항들은 도면의 상세한 설명에 통합되는데, 이 경우 각각의 청구항은 그 자체가 별도로 청구된 주제를 한정한다.

Claims (14)

1. 와이어 기재;
   상기 와이어 기재 위를 덮고 있는 택킹 필름;
   상기 택킹 필름에 결합되어 있는 연마 입자를 덮고 있는 코팅층을 포함하는 연마 입자; 및
   상기 연마 입자와 상기 택킹 필름 위를 덮고 있는 결합층
   을 포함하는 연마 물품으로서,
   상기 코팅층과 상기 택킹 필름 간 결합이 금속 결합 영역을 한정하고,
   상기 택킹 필름은 평균 두께가 연마 입자의 평균 입도의 10% 이상 30% 이하이고,
   상기 택킹 필름은 전기도금된 층을 포함하는, 연마 물품.
2. 길이:폭의 종횡비가 10:1 이상인, 길이가 긴 몸체를 포함하는 와이어 기재;
   상기 와이어 기재를 덮고 있는 것으로서 융점이 450℃ 이하인 땜납 재료를 포함하는 택킹 필름;
   상기 택킹 필름에 결합된 연마 입자; 및
   상기 연마 입자와 상기 택킹 필름 위를 덮고 있는 결합층
   을 포함하는 연마 물품으로서,
   상기 택킹 필름은 평균 두께가 연마 입자의 평균 입도의 10% 이상 30% 이하이고, 상기 택킹 필름은 약 0.1마이크론 이상 4마이크론 이하의 평균 두께를 갖는, 연마 물품.
3. 제1항에 있어서, 금속 결합 영역은 택킹 필름의 하나 이상의 화학 종과, 코팅층의 하나 이상의 화학 종 사이에 상호 확산이 일어나는 영역에 의해 특징지어지는 확산 결합 영역을 포함하는 연마 물품.
4. 제1항에 있어서, 택킹 필름은 납, 은, 구리, 아연, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄 및 이것들의 조합으로 이루어진 금속 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 연마 물품.
5. 제1항에 있어서, 택킹 필름은 금속, 금속 합금, 금속 매트릭스 복합재 및 이것들의 조합으로 이루어진 재료 군으로부터 선택되는 재료를 포함하는 연마 물품.
6. 제1항에 있어서, 택킹 필름은 땜납 재료를 포함하는 연마 물품.
7. 제1항에 있어서, 택킹 필름은 융점이 450℃ 이하인 연마 물품.
8. 제1항에 있어서, 축방향으로 와이어 기재 1㎜당 60개 이상의 연마 입자의 농도로 연마 입자를 추가로 포함하는 연마 물품.
9. 제1항에 있어서, 연마 입자는 초연삭재를 포함하는 연마 물품.
10. 제1항에 있어서, 결합층은 납, 은, 구리, 아연, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄 및 이것들의 조합으로 이루어진 금속 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 연마 물품.
11. 제1항에 있어서, 결합층은 니켈을 포함하는 연마 물품.
12. 제1항에 있어서, 결합층은 평균 두께가 연마 입자의 평균 입도의 10% 이상인 연마 물품.
13. 와이어 기재를 제공하는 단계;
    상기 와이어 기재 표면 위를 덮는 금속 재료를 포함하는 택킹 필름을 형성하는 단계;
    상기 택킹 필름에 연마 입자들을 배치하는 단계;
    상기 연마 입자와 상기 택킹 필름 간 금속 결합 영역이 형성되도록 택킹 필름을 처리하는 단계; 및
    상기 택킹 필름과 상기 연마 입자 위에 결합층을 형성시키는 단계
    를 포함하는 방법에 의해 형성된 제작품을 절삭하기 위한 연마 물품으로서,
    상기 택킹 필름은 평균 두께가 연마 입자의 평균 입도의 10% 이상 30% 이하이고, 상기 택킹 필름은 약 0.1마이크론 이상 4마이크론 이하의 평균 두께를 갖는, 연마 물품.
14. 제13항에 있어서, 상기 택킹 필름의 처리 단계는 상기 택킹 필름을 450℃ 이하의 온도로 가열하는 것을 포함하는 연마 물품.

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