TWI361125B - A diamond abrasive tool and manufacture method thereof - Google Patents

Description

1361125 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有_—種研紅具及其製造之方法，特別是一種 利用鑽石顆粒製造之研磨工具及其製造之方法。 【先前技術】 研磨工具已泛使用於材料的切削、研磨、抛光和磨光等 多種應用領域當中。而其中鑽石為目前已知最堅硬的磨料之一， 鲁封於其它缺乏強度和耐磨性工具的運用而言，以鑽石做為一研磨 工具的材料是不可或缺的。在如石材加工業或精密磨削工業中， 由於鑽石優異的耐磨性能使切割、磨削等加工程序之效率提升， 並使這類加工行業的成本降低。 般的研磨工具’諸如一鑽石研磨墊，是由將鑽石顆粒(如 衝〇美國1$目顆粒)混合以適當的基體(黏合劑)粉末，然後將此混 合物以_法壓人—模具中所製箱成。而目前提升研磨工具之 鲁2能力與_力之方式，係於減程序巾，令鑽石顆粒間相距 Γ定之距離和—特定的排财向，然而此方法中鑽石顆粒與研磨 墊之門的、.、。σ力僅Λ與鑽石混合之基體(黏合劑)粉末來提供，同時 鑽石顆粒之表㈣為—光滑平面，造越與基難棚之結合力 又限於兩者間接觸表面積之大小，因此在使用-段時間之後，鑽 石顆粒與研磨墊之__強度_作過程中職生的振動而減 弱’終至使鑽;5齡從研雜上祕，制辟研 切削能力。 ^展及 而為了提高研磨工具的切削率(cuttingrate)，通常需要係以提 5 1361125 高鑽石的銳利度或鑽石顆粒排列的密度來進疒。妙 ^ ,、 J 叩1文用利度 高的鑽石f會因其破裂強度較低而有較高的鑽石破裂風險；此 外，就提高鑽石顆粒排列的密度而言，隨著所使用_石顆粒增 加，則會相對地造成研磨工具之製造成本提高。 曰 【發明内容】 雲於以上的問題，本發明提供一種製造鑽石研磨工具的方 法，此鑽石顆粒係經由一加熱處理程序，使其表面之粗链度增加， 藉以提高鑽石顆粒與研磨墊之間的結合性，並進一步增進^ 之研磨及切削能力。 $雙 本發明揭露一種製造鑽石研磨工呈 石顆粒置人於加熱設備巾，B Μ二法，其絲複數個鑽 腫戶之1日 絲齡-介於私溫度(。〇_度至 :顆持—定時間後，接著停止加熱程序，令 步成-波=Γ，此時’㈣加熱處理後之鑽石顆粒表面即 形成歧面，提供一表面具有处人 p 波紋面之鑽石顆粒設置料 s公村，亚將此表面具有 材上。 合層上，令其藉由此結合層固著於基 依據本發明所揭露之制、生德 熱處理之鑽硕_師=硕缸具咐法，其中未經過 處理後，表面形成有狀面，1於125至500微米㈣，而經由熱 微米。因此，崎發3=細_输⑽至· 徑減少約百分之25。 r條件數據頭不’於熱處理後的粒 本發明係-_石研磨 合層以及複數_ 纟研磨卫具具有—基材'-結 讀石_，且轉鑽石齡之表面具有一波紋 面。此複數個表面具有 序所形成。 波紋面之鐵石顆㈣由上述之加熱處理程 本發明所揭露之經由★為+ 所具有之錢面可大巾5jJ喊理轉所得之鑽石顆粒，其表面 於原始鑽石難表面始鑽石顆粒表面之祕度，即相對 研磨塾之製造時，因 纟表面積。因此’當其應用於鑽石 石〜， 鑽石顆粒表面積的大幅增加，不作能捭古错 石顆粒與研磨墊之間的 不仁此穴阿鑽 工所需之時間。 增加亦明顯地加強塾^同時因鑽石雜表面粗輪度的 —< . 磨相研磨及切舰力，進而節省研磨加 以上之關於本發日⑽容之酬及 以示範與轉树明之^、， 、π紅况明係用 進-步之解釋。 …，亚且提供本發明之專解請範圍更 【實施方式】 1圖」所示為本發明實施例之鑽石研磨工具 Γ 本發明所揭露之研紅具^括―基材· -社人 ，此細粒，藉由此二 21(m「:; 上’且此等鑽石顆粒2⑻之表面具有一波紋面 210 (如弟8圖」所示）。 結合層110可為高分子樹脂、金屬電鍍層、金屬焊料、陶曼 結合劑或其他可提供鐵石顆粒勘與基材⑽足触合力之結合 d所形成。回为子樹脂可為―種經由適當的加熱埃烤或紫外光㈣) 照射即可硬化之熱硬化樹脂或光硬化性齡，也可以是—種經過 -段時間即自然硬化的常溫硬化性樹脂，使鑽石顆粒2〇〇穩固地 1361125 附著在基材100上。而今麗带 0 ，屬包鍍層則疋利用電鍍鎳(或其他金屬） ==0?部包覆固定於基材上。金屬焊料則是利用 门狐/、工血硬焊法，使金屬焊料(通常為錄路合金 』層 經由高溫燒結以固定鑽石顆粒200者。 此鑽石顆粒200係藉由―士也+ „ ㈣ 加”、、處狀料，令魏面具有— L 此波紋面210可有效增加鑽石顆粒細之粗糙度，並 促升研磨工具10之切削能力;此加熱處 於研磨工具10之製造流程中。 ㈣絲併4 二目# 2圖」所示為本發明實施例鑽石研磨1呈之索批 饥釭不思圖。依據本發明 '、 顆粒·(如「” H，錢紗複數個鑽石 伽 」、7圖」所示）_1)，此鑽石顥〜 的粒徑約介於·至 ）此鑽石顆被 娜内，例如為稿(如「第4圖===於-耐熱容器 之耐埶容哭300 ^ ^ 將此铺鹿有鑽石顆粒200 所示），在::少=一下(如空氣爐）400竹如「第5圓」 ^戶.tsl Q %兄下以母分鐘％之升溫速率進行加敎處理， 田級度達到924t時，維持此加敎溫度6〇 '，，、免一 時間可視不同處理之需求而定）⑽ ^(加熱溫度與維持 加熱處理後之鑽石顆粒冷卻至室严取瓶^加熱源並使經 石粒200以皿將此涇加熱處理後之鑽 此經加熱處理後之鑽石顆广於—容器_内(如「第6圖」所示)， 之間’並:tr:粒徑約介於2。°至3。。微米(― _如「第二 鑽石顆粒200表面形成-波紋面 “圖」所示)⑽3);提供一基材咖，

S 1361125 具有-結合層UG (SKH)，此結合層之材f為—熱硬化高分子樹 脂；然後將此經加熱處理後表面具有波紋面21〇之鑽石顆粒·， 經由旨加熱魏方妓置麟合層⑽上，使其藉由此結 合層110固著於基材1〇〇上。 其中，在完成加熱處理程序後，藉由—筛網5〇〇薛選之步驟， 係挑選出製造研磨工具10所需之粒徑範圍，使研磨工具10上之 磨料(即鑽石顆粒2〇〇)粒獲一玆:你 使研粒具1G謂造完成後 具有磨4路出率一致之平坦表面。 若進-步比較經加熱處理前、後之鑽石顆粒時(如表一所示）， 會發現此g熱處爾之_齡之喊雖比核加熱處理之鑽 兩者之間在橢圓度上並無明顯差別，此意謂著若將 此«理叙鑽石雛應驗—研磨墊上 墊與鑽石顆«的原有之抓合力。 h h紅 表一 "石表 ί (微米） 粗糙度 橢圓度 -------- 平均切削力 (微米/小時） 1-097834 ----- '35 1-097841 150 未經加熱處理 經加熱處理 351.2 4.04

敎虛if it、你I 句伞士明貧施例中於加 二3=面之掃描式電子顯微鏡之圖式。於圖中 相較於未經熱處理之鑽石顆粒而士，婉 理後之鑽硕麵邮有-纽面加，麵_^ 處 增加，不但辦墊㈣使表面積與粗糙度 名I、鑽石齡間的抓合力，_也能促使研 1361125 磨墊之研磨力和切削力的增加。 請再參閱「表一」所示，鑽石顆粒表面於加熱處理前、後之 平均切削力測試，係將加熱處理前、後之鑽石顆粒篩選出相同美 國網目數大小(40/50)之顆粒’並設置於研磨工具上，於正向荷會 11.5公斤(kg) ’上旋轉盤轉速每分鐘10轉(1〇 φπι)，下旋轉盤轉速 每分鐘40轉(40 _的條件下，對兩者進行切削力測試。此= 試結果顯Μ未經加熱纽之_雜，其平均_力約為每小 時35微米(35 μπι/hr)，而在經過加熱處理後之鑽石顆粒，立平均 切削力遽增為每小時150微米⑽_)，切削力的增加幅度將 近有5倍之多’目此，若制本發日驗加熱處理後之鑽石顆粒所 製成之研粒具，將可賴研磨時間，並節省成本。 本發明製造鑽石研紅具的紐，射如 使鑽石顆粒表面形成一波紋面 …、處理仅序 域此収蛛此經加祕理後之鑽 石顆粒表面之祕度增加，藉由此表面粗 、 經力口熱 升 經加執處理後线石獅㈣丨 ’日加使传具有此 後之鑽石顆粒所製成之研磨工具的切削能力顯著的提 雖然本發明之實施例揭露如 明，任何熟習相關技藝者，在不料2 "亚非用以限定本發 凡依本發明申达铲每、發明之精神和範圍内’舉 申w4園所逑之形狀、 之變更，㈣树批專利 f錢細當可傲些許 利範圍所界定者為準。’“頁視本說明書所附之申請專 【圖式簡單說明】 磨工具之示意 圖 第1圖所示為本發明實施例之鑽石研 10 i :301125 所示為本發明實施例鑽石研磨工具製造流程之示 第2 意圖 第3圍所示為本發明實施例加熱處理前之鑽石顆粒之示音圖。 弟:圖所示為本發明實施例加熱處理前鑽石顆粒置於耐熱容器之 不思'圖。 =圖所示為本發明實施綱盛有鑽石顆粒之耐熱容職入加熱 衣1之示意圖。 弟6圖所示為本發明實關經加·理後之鑽石顆粒以篩網筛選 之示意圖。 -鑽石顆粒表面之掃描 第7圖所示為本發明實施例未經加熱處理之1 式電子顯微鏡之示意圖。 式電子顯微 鏡之示意圖。 [主要元件符號說明】 10 研磨工具 100 基材 110 結合層 200 鑽石顆粒 21〇 波紋面 3〇〇 耐熱容器 4〇〇 加熱裝置 5〇〇 篩網 6〇〇 容器 S101 提供複數個鑽石顆粒 弟δ圖所示為本發明實關經加熱處理後之鑽石顆粒表面之掃描 1361125 5102 5103 5104 S105 對鑽石顆粒進行加熱處理 冷卻鑽石顆粒至室溫，鑽石顆粒表面形成一波紋面 提供一基材，此基材之表面具有一結合層 將表面形成波紋面之鑽石顆粒設置於此結合層上

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： I -種製造鑽石研缸具的方法，包含以下步驟： 提供複數個鑽石顆教； 對該等鑽石顆粒進行加熱處理並保持一定時間，該加熱處 理之溫度|巳圍係介於攝氏溫度(。〇_度至酬度； 冷卻該等鑽石顆粒至室溫，以使該等鑽石顆粒之表面形成 —波紋面； 提供一基材，該基材之表面具有一結合層；以及 將該等表面形成該波紋面之鑽石顆粒設置於該結合層上。 2. 如請求項1所述之製造鑽石研磨工具的方法，其中更包含有提 供-耐熱容器之步驟，該等鑽石顆粒係舖灑於該耐熱容器内並 進行加熱處理。 3. 如請求項1所狀®造鑽硕紅具的方法，射於該冷卻該 等鑽石顆粒至室溫之步驟後，更包含有藉由—選該等鑽 石顆粒之尺寸之步驟。 4. 如請求項i所述之製造鎮石研磨工具的方法，其中該對該等鑽 石顆粒進行加熱處理之步驟係於一大氣環境中進行。 5. 如請求項1所述之製造鑽石研磨工具的方法，其^該加熱處理 之步驟係鱗分鐘狀溫度5紅升溫速料行加熱。 6. 如請求項丨所述之製造鑽石研磨工具的方法，其中該等鑽石顆 粒於加熱處理之保持時間係介於5分鐘至丨小時。 如請求項1所述之製造_研磨工具的方法，^ 粒之粒徑係介於125至5G0微米(㈣，而表面形成該波紋面之 1361125 該寺鑽石顆粒之粒徑係介於1〇〇至4〇〇微米。 8. 如請求項1所述之製造鑽石研磨工具的方法，其中該結合層之 材料係為金屬、陶兗或高分子樹脂其中之一。 9. 如請求項1所述之製造鑽石研磨工具的方法，其巾該將該等表 面形成該波紋面之鑽石顆粒設置於該結合層上之步驟，係以硬 鲜心❺鍍/^、燒結法或硬化法其中之一進行。 1〇一種利用請求項1所述之方法製造之鑽石研磨工具，包含有： Φ —基材’邊基材之表面具有-結合層；以及 叙數们鑽石顆粒，該等鑽石顆粒設置於該結合 铺石顆粒之表面具有—波紋面。 且这 11.如請求項輯 呈，1中兮钍八屉+ 項所这之方冶製造之鑽石研磨工 二/細料輸屬、陶蝴分子樹脂其中之 12. 「石研磨工 如請求項輯述之利用請求項^ 具，其中該等鎮石顯粒係以硬鋒法、電料二 其中之一設置於謗結合層上。 罨鍍去、燒結法或硬化法 14