TWI533960B - 固定磨料鋸線及此種鋸線的製造方法 - Google Patents

Description

固定磨料鋸線及此種鋸線的製造方法

本發明係關於用於裁切硬且脆材料之固定磨料鋸線的領域，更明確地說，係關於磨料粒子壓入且固定在單絲之外層的單絲鋸線。

目前用於裁切之昂貴硬且脆材料(如石英(用於例如石英振盪器或空白光罩)、矽(用於例如積體電路晶圓或太陽能電池)、砷化鎵(用於高頻電路)、碳化矽或藍寶石(例如用於藍光LED基材)、稀土磁性合金(例如用於記錄頭)或甚至天然或合成石材的主要技術係利用非常薄、普通碳鋼、高張力鋸線。雖然所使用之線被稱為「鋸線」，但係在黏性漿體(通常為碳化矽在聚乙二醇中之懸浮液)中被進料至該線的磨料粒子，其將材料磨掉及鋸除。該方法通常稱之為「鬆散式磨鋸」，且為「第三物體研磨」其中一種(該第三物體為該磨料)。

然而，「鬆散式磨鋸」面臨的壓力愈來愈大，此係因為其高消耗成本(磨料及線)、其高環境成本(再加工或棄置該漿體)及其高操作成本(漿體管理)之故。因此，該技術日益轉變成「固定磨料線鋸」，尤其是用於裁切如藍寶石之最硬材料。

在「固定磨料線鋸」中，介於磨料與線之間的相對運動已設為零：該磨料係固定在線上。此帶來許多主要優點：

　當粒子與線之間無衝擊時，該線磨耗較少。因此，消耗品之較佳使用如下。

　粒子的整體衝力被轉移至加工件：線與加工件之間無粒子「膠黏及滾動」。

　不再需要對介於線與加工件之間的粒子進料液體載體：可免除該漿體及其麻煩的管理。然而，仍需要冷卻劑以使該加工件及鋸線之溫度維持在控制之下，及洗掉切屑。

　所使用的粒子係隨著所使用之線棄置。不需要分離步驟來分離切屑及磨料(以供再使用)。

次於將該等磨料粒子固定在線基材的希望，亦需要整體線直徑(包括固定磨料粒子)儘可能地薄。由於被鋸材料通常很昂貴，鋸口寬度必須小以減少該昂貴材料的損失。因此，固定磨料鋸線應儘可能薄，此限制該線基材的尺寸。目標係整體薄於150微米的線。

另一方面，需要固定磨料鋸線必須能承受鋸切處理期間發生的張力而不斷裂。線張力愈大，可被轉移至加工件的橫向力愈多，因而可獲致愈高之裁切速度。現有線鋸中之操作線張力為至少10牛頓，通常為25牛頓，有時為40牛頓或更大。因此，由於極高張力鋼線在能使該線製得薄所必要的模數及最終抗張強度方面最佳，故使用此等線作為線芯。

由於鋸切通常係以來回通過運動(thru and fro movement)進行，該運動易於使磨料粒子擺動脫離其位置，故粒子亦必須良好地固定在線上。因此，相當大部分之鋸線橫斷面積用於固持該等磨料粒子之層，此使得強度要求變得更困難。

最後，由於在多圈線鋸中已需要相當之線長度來通過網(web)，該線必須可傳送充分長之長度：視機器類型及圈數而定，從500至1500公尺。在多圈線鋸中，單一線係並排地通過圈中具凹槽之絞盤。平行排列之線圈的對應表面稱之為網。更常使用之名稱為多線鋸，由於該網中只有一條線，其實際上名不符實。因此必須供應長度為至少10公里的線以可用於該機器。

目前基本上追求的三種主要途徑提供用以製造固定磨料鋸線的可行選擇：

第一種途徑係由熟悉以金屬為底質之固定研磨工具(如鋸片，其中磨料粒子(通常為金鋼石)係藉由從包含金鋼石粒子的鎳浴電鍍或無電沉積而嵌入鎳層)的製造之技師採用。其實例描述於EP 0 982 094，其中金屬線(提供不鏽鋼線之具體實例)係塗覆具有金鋼石之鎳。然而，達成的塗覆速度低。

第二途徑係由尋求將知識應用在用於製造固定磨料鋸線之磨料的有機黏合劑的熟悉化學之人士所採用。其有眾多實例，US 6,070,570、EP 1 025 942及WO 2005/011914為其中三例。US 2 793 478係該技術的尤其早期實例。雖然此導致將磨料固定在(尤其是金屬)線的具成本效益及有效率方式，但該固定不牢固，且所形成之裁切速度低於其他所提及途徑所獲得之裁切速度。

EP 0 081 697描述以金鋼石粒子披覆線的方法及裝置。其始於在硬化輪之間被覆金鋼石粒子之前塗覆銅或鎳層之線，該等硬化輪經由其中之一或二者的重複軸向運動而繞其軸滾軋該線。之後，利用電解施加之保護膜將該等金鋼石固定在定位。此途徑提供生產量及製造品質方面的優點，且容許製造相當長的長度。

其他之途徑(諸如WO 99/46077或US 3 854 898中所述)係以將粒子軟焊或硬焊於線為基礎。然而，該等途徑較不利之處在於其對該線施加過多的熱流，此可能導致該線因熱負荷而損失強度。愈小直徑的熱負荷問題愈嚴重，此係因為在一單位長度上具有較大表面但無塊體來吸收該熱。

就所有上述技術而言，將磨料粒子充分良好地固定在線表面上仍為一大挑戰。

因此，本發明目的係提供使磨料粒子保留在固定磨料線鋸的進一步改良。另一目的係提供製造此等線之方法。

根據本發明第一實施樣態，主張固定磨料鋸線為產物。固定磨料鋸線包含鋼芯線及覆蓋該鋼芯線的壓入層。將磨料粒子壓入該壓入層且黏合層覆蓋該壓入層及該等磨料粒子。特定關於該線的是在先前技術已知部分以外之壓入層包含覆蓋該鋼芯的第一金屬層及覆蓋該第一金屬層的第二金屬層，其中該第一金屬比該第二金屬軟。或者調配為：該壓入層包含兩個不同層：柔質下層及硬質上層。

固定磨料鋸線的芯線係由鋼製成。較佳係該芯係由普通碳鋼製成，惟不排除其他種類之鋼，諸如不鏽鋼。因鋼可製成許多高張力等級，故其比其他高張力線(諸如鎢、鈦或其他高強度合金)更佳。此可藉由經由圓模之大區域冷成形(extensive cold forming)而獲致。

用於固定磨料鋸線之芯的普通碳鋼之典型組成如下

-　至少0.70重量%之碳，上限視形成該線的其他合金元素而定(見下表)

-　錳含量介於0.30至0.70重量%。錳(如同碳)係在線之應變硬化時添加，且亦作為鋼之製造中的去氧化劑。

-　矽含量介於0.15至0.30重量%。矽係用以在製造期間使鋼去氧化。如同碳般，矽有助於提高鋼的應變硬化。

-　諸如鋁、硫(低於0.03%)、磷(低於0.30%)等元素之存在亦保持最小量。

-　鋼的其餘部分為鐵及其他元素。

鉻(0.005至0.30重量%)、釩(0.005至0.30重量%)、鎳(0.05-0.30重量%)、鉬(0.05-0.25重量%)及微量硼之存在可改善線的成形性。此種合金化使得碳含量為0.90至1.20重量%，在拉製線中形成可高達4000 MPa之抗張強度。該中間線(即，拉製成最終大小之前的線)的直徑必須選擇足夠大以獲得高抗張強度。所獲得之金相結構為細微、拉長珍珠狀結構。

較佳之不鏽鋼含有最少量12%Cr及大量鎳。更佳之不鏽鋼組成物為沃斯田不鏽鋼，此係因沃斯田不鏽鋼容易拉製成細微直徑之故。更佳之組成物係本技術中習知者，如AISI 302(尤其是鍛粗品質(Heading Quality，HQ)、AISI 301、AISI 304及AISI 314。「AISI」為「美國鋼鐵協會(American Iron and Steel Institute)」的縮寫。

由於「壓入層」的主要目的確實是將磨料粒子壓入其中，因此該層必須適於壓入粒子。接著該壓入層整體在個別磨料粒子的壓入作用下必須變形。本發明尤其基於壓入層係由兩個層所製成之事實：接觸鋼芯的第一金屬層及覆蓋該第一金屬層之第二金屬層。對本發明而言，第二層必須比第一層硬。利用標準微維氏硬度(micro-Vickers hardness)可容易評估第二金屬層是否比第一金屬層硬。參考ISO 6507-3「金屬厚度測試：低於HV 0.2之維氏測試」。該第一金屬層係作為在磨料粒子作用下塑性變形的緩衝。第二金屬層係作為防止磨料粒子沉入軟質第一金屬層太深的皮層。

當然該壓入層的第一層必須夠厚以容許塑性變形，而該壓入層的第二層必須夠薄以容許該第一層變形。另一方面，該壓入層整體不應太厚，否則該線的整體強度會因許多橫斷面積被強度不如鋼芯的壓入層佔用而減弱。此外，該壓入層的總厚度表示與磨料粒子大小相關。若該等粒子遠大於該壓入層，其無法被該壓入層適當地固持，然而當該等粒子相對於該壓入層而言太小時，線的強度損失太多。該壓入層的厚度必須大於不包括壓入層之鋼芯線的直徑之3.5%，以使能容納該等磨料粒子。較佳係該壓入層的厚度為不包括壓入層之鋼芯線的直徑之7%。當該壓入層的厚度大於不包括壓入層之鋼芯線的直徑之10%時，該壓入層佔用的橫斷面積已為總橫斷面積的36%，此將導致無法接受的線之整體強度損失。

該壓入層中，約0.5微米至高達最大3微米係由第二金屬層所佔。最佳係介於1至2微米。就薄線(120 μm)而言，該厚度較佳係介於0.5至1 μm之間。由於第二金屬層只用作軟質第一金屬層的皮層，其厚度不隨著該線的大小縮放。

適於作為第一金屬層的金屬或合金為較軟之金屬及合金，如銅、鋅、黃銅、青銅、錫、鉛、鋁。更佳者為鋅及銅，同時銅為最佳者。

鋼芯與第一金屬層之間的界面可展現出特定粗糙度，且甚至可互鎖。此種界面的優點係壓入層較佳地黏附於鋼芯線。「互鎖」意指第一金屬層的特定突出部鉤入鋼芯線的對應凹入部。就本申請案目的，粗糙度係以在金相橫斷面上測定的算術平均偏差粗糙度「R_a」表示。平均「R_a」必須大於0.50微米，更佳係高於0.70微米。

平均「R_a」係拍攝線的周圍不同片段之單獨的照片並測定每一片段的粗糙度「R_a」然後計算平均值來測定。橫斷面的周圍至少一半必須以不同片段測量，以獲得對於整體周圍的良好覆蓋率。應使用500至1000倍之倍率。

適用於第二金屬層之金屬或合金為銅、黃銅、鎳、鎳-磷、鐵、鋅-鋁、銅-鎳、銅-鈹、鉻、鈷、鉬或鎢。由於合金通常比其構成純金屬硬，以合金(諸如黃銅)更佳。又較佳者為鎳及鐵，但最佳者為鎳。在任何情況下，仍需要該第一金屬層的金屬或合金比第二金屬層之金屬或金屬合金軟。

磨料粒子可為超硬磨料粒子(superabrasive particle)，諸如金鋼石(天然或人工，由於後者的成本較低及顆粒易碎性，以後者為佳)、立方氮化硼或其混合物。就要求較低的應用而言，可使用諸如碳化鎢(WC)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al₂O₃)或氮化矽(Si₃N₄)等粒子：雖然其較軟，但其比金鋼石便宜很多。但仍以合成金鋼石最佳。

該等磨料粒子之大小必須根據壓入層之厚度予以選擇(或反之亦然)。測定粒子本身的大小及形狀為本技術自身的技術領域。由於粒子不為(也不應為)球形，就本申請案目的而言，茲將參考粒子「大小」而非其「直徑」(直徑意味著球形)。粒子的大小為藉由本領域中已知之任何測量方法線性度量(以微米表示)測定，且始終介於連接粒子表面上彼此相距最遠的兩點(通過粒子主體)之長度與粒子表面上彼此相距最近的兩點(通過粒子主體)之長度之間。

可想見固定磨料鋸線之粒子的大小落在「微粒」範疇。微粒之大小不再能藉由常用於巨粒的標準篩分技術來測定。而是必須藉由其他技術，諸如雷射繞射、直接鏡檢、電阻或光學沉降(photosedimentation)來測定。標準ANSI B74.20-2004更詳細說明該等方法。就本申請案目的，當參考粒子大小時，係意指藉由雷射繞射法(或亦稱為「低角度雷射光散射」)所測定的粒子大小。此種製程之輸出為中位大小d₅₀(即一半粒子小於該大小且一半粒子大於該大小)的累積或微分分布。

超硬磨料通常係藉由該標準的大小範圍而非篩目號來識別。例如，20-30微米級的粒子分布中有90%的粒子係介於20微米(即「d₅」)與30微米(即，「d₉₅」)且少於1/1000超過40微米，同時中位大小d₅₀必須介於25.0 +/- 2.5微米。

根據經驗法則，中位大小(即，一半直徑具有較小大小且另一半具有較大大小之粒子大小)應小於鋼芯線圓周的1/12，更佳應小於鋼芯線圓周的1/18，以將粒子良好地容納在該皮層中。在另一極端，粒子不可太小，否則材料去除率(即，每單位時間被磨掉的材料量)變得太低。

線直徑、壓入層及磨料粒子大小的整體幾何侷限彙總於表I。對線而言尤佳之大小如下：

至於多少粒子必須存在鋸線表面則多取決於待裁切之材料類型。太高密度在粒子上引發的力太低，此將拋光粒子，降低其裁切能力。另一方面，太低密度可能導致因力道變得太大而使粒子穿出皮層，或因每單位時間通過該材料的粒子不足而使裁切速率太低。粒子的存在可藉由粒子所佔面積對該線的總圓周面積(circumferential area)的比來定量：「覆蓋比率」。此可在掃描式電子顯微鏡中藉由從一般照片選出具有典型組成之粒子並計算粒子所佔面積相對於總面積來進行。只應使用該線中央部分，此係因為側面因線表面攤開而易於高估粒子表面。

粒子的標的覆蓋比率視吾人企圖裁切的材料、吾人想要達到的裁切速度或吾人想要獲得的表面光度而定。本發明人已發現為具有所設想的材料之最佳鋸切性能，粒子面積對總面積的比應介於1與50%之間，或介於2與20%之間，或甚至介於2與10%之間。

黏合層用以將磨料粒子固持在壓入層中。該黏合層存在兩個選項：

該黏合層可為金屬性質。在該情況中，吾人施加(通常從電解浴沉積)金屬層在該磨料粒子及外皮頂部。由於黏合層於鋸切期間受到磨損及撕裂，故其必須為相對硬之金屬。較佳係選自包含鐵、鎳、鎳-磷、鉻、鈷、鉬、鎢、銅及黃銅之群組的金屬或合金。此處亦可使用合金作為黏合層金屬，此係因為合金往往比其組分硬之故。鎳亦為添加或不添加磷的黏合層之較佳金屬。磷使得鎳-磷層更具延展性及耐磨性。

或者，該黏合層可為有機黏合層。該有機黏合層可為熱固性(亦稱為熱硬化)有機聚合物化合物。或者，該黏合層可為熱塑性聚合物化合物。由於熱固性聚合物一旦固化，於使用達到更高溫度時不會軟化，故其用於這種應用更佳。較佳之熱固性聚合物為酚甲醛、三聚氰胺酚甲醛或以丙烯酸系為底質之樹脂或以胺基為底質之樹脂，如三聚氰胺甲醛、脲甲醛、苯基胍胺甲醛、乙炔脲甲醛或環氧樹脂或環氧胺。

較不利但仍可使用者為聚酯樹脂或環氧丁酯或乙烯基酯或以醇酸為底質之樹脂。

較佳之熱塑性聚合物為：丙烯酸系聚合物、聚胺基甲酸酯、聚胺基甲酸酯丙烯酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、環氧聚合物。較不佳但仍可使用者為乙烯基酯、醇酸樹脂、以矽為底質之樹脂、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚醚酮、氯乙烯聚合物。

此列表為非詳盡列表，可識別其他適用聚合物。壓入層以及粒子可經有機底漆處理以改善該聚合物黏合層與粒子之間的黏著。

本發明固定磨料鋸線與先前技術固定磨料鋸線可明顯區別之處在於，橫斷面上徑向低於壓入之磨料粒子處存在已推入較軟第一金屬層之第二金屬層。即使該第二金屬層及該黏合層二者為相同材料時亦可找回此特徵。

根據本發明第二實施樣態，提供製造固定磨料鋸線之方法。該方法包括以下步驟：

-　提供鋼芯線；該鋼芯線之鋼具有根據本申請案[0018]及[0019]中明定之數行的組成。鋼芯線之抗張強度經選擇以使得該方法所有步驟完成之後，最終固定磨料鋸線必須具有高到足以承受鋸切處理的斷裂負荷。由於壓入層及黏合層通常不會對線增加太多強度，實務上鋼芯線的強度必須至少如同最終固定磨料鋸線。此意指鋼芯線必須符合下列最小斷裂負荷(表II)：

-　在第二步驟中，該鋼芯線係覆蓋第一金屬層，此形成第一中間線。例如且較佳，此係利用例如以選自銅、鋅、黃銅、青銅、錫或鋁其中之一電解塗覆該線來進行。該等層之厚度係如表I。

-　在第三步驟中，該第一中間線係塗覆第二金屬層，此形成第二中間線。再次，此較佳係藉由利用例如以選自銅、黃銅、鎳、鐵、鋅-鋁、銅-鎳、銅-鈹、鉻、鈷、鉬或鎢其中之一電解塗覆該線來進行。該第一金屬層之金屬必須比該第二金屬層之金屬軟。該層之厚度係介於0.5至3 μm且隨鋼芯線的直徑縮放(較小直徑較佳具有較薄第二金屬層)。

-　在第四步驟中，將具有較佳大小(見表I)的磨料粒子壓入第二中間線。由於壓入片比磨料粒子相對軟，故此較容易進行。壓入可例如藉由將線向下饋入兩個槽輪之間來進行，其中將凹槽製成緊密配合線輪廓。以必要之進料速率將磨料粒子進料於該凹槽與該線之間，同時該等槽輪將粒子推入該壓入層。以此方式，獲得第三中間線。

-　最後，該第三中間線可塗覆可為金屬或有機性質之黏合層。當黏合層為金屬時，例如利用可選自銅、黃銅、鎳、鎳-磷、鐵、鋅-鋁、銅-鎳、銅-鈹、鉻、鈷、鉬或鎢之較佳黏合層金屬的電解沉積來施加。最佳者為鎳或鎳-磷。就鎳-磷而言，以無電沉積途徑為佳。

或者，該黏合層可為有機。在該情況下，該第二或第三中間線可經用以增加有機塗層與中間線表面之間的黏著之黏著促進劑處理。有機塗層可藉由粉末塗覆、擠出、浸漬接著進行擦墨(die wiping)或任何其他適當技術來施加。視塗覆類型而定，接著必須進行熱性質或經由紫外線或紅外線輻射的硬化步驟。適當塗覆材料係選自包含甲醛、三聚氰胺酚甲醛或以丙烯酸系為底質之樹脂或以胺基為底質之樹脂，如三聚氰胺甲醛、脲甲醛、苯基胍胺甲醛、乙炔脲甲醛或環氧樹脂或環氧胺的群組其中之一。

該方法係藉由將該線捲繞在適當載體(諸如捲軸)上而完成。

該等方法步驟可彼此獨立地進行，或可合併該等方法其中部分。例如，壓入及提供黏合層之步驟可容易合併。

在該方法另一較佳具體實例中，在以該第二金屬層覆蓋之前，第一中間線先進行拉製操作。如此可在較厚鋼芯線上進行塗覆該第一金屬層，但必須相對於吾人最終想要獲得的鋼芯線之厚度自然地縮放。當然，吾人必須將第一層的拉製損失納入考慮(即，吾人必須將該塗層製得比所需略厚)。拉製損失係在線拉製期間發生的塗層材料損失。鋼的應變硬化亦必須小心評估，以使得最終鋼芯線具有適當抗張強度。額外優點是，由於該第一金屬層係由比鋼軟的軟質金屬製成，於拉製期間將形成粗糙、互鎖界面，其先決條件係該第一金屬層的金屬不與芯的鋼相互擴散。此種粗糙界面有助於改善第一金屬層與鋼芯之間的黏著。其他方法步驟係以如前述相同方式進行。

作為本發明第二較佳具體實例，該拉製操作係在第二中間線上進行。再次，適用如第一較佳具體實例中的相同考慮：層的厚度必須縮收，拉製損失以及線的應變硬化必須納入考慮。再次，鋼線芯與第一金屬層之間的界面會是粗糙狀態。

額外優點是，可選擇拉製條件使得該第二金屬層之金屬擴散至第一金屬層之金屬內。因此，該等拉製條件必須使得在拉製期間產生局部充分之熱以令擴散發生。然後合金層變成第二金屬層。因此，尤佳之金屬組合係以銅作為第一層，在其頂部沉積鋅。該鋅有助於改善拉製性，同時於拉製期間與該銅形成合金以形成黃銅第二金屬層。或者，可使用形成青銅第二金屬層的錫來代替鋅。

根據本發明第一實例，具有根據段落[0018]之組成的具0.925重量%標稱碳含量之高碳、摻雜鉻的線棒(標稱直徑5.5 mm)係根據本技術中已知之方法化學性縮小(chemically descaled)。將該線乾式拉製至3.05 mm、韌化退火(patented)及再次乾式拉製至0.87 mm之中間直徑。該中間線會變成鋼芯線。以每公斤鋼電鍍約341克銅塗層地電鍍在該中間直徑上，產生0.99 mm之整體直徑。

在濕式拉製操作中，隨後通過陸續較小之模來拉製該中間線，直到獲得137微米之總直徑(鋼芯線及第一金屬層)：該鋼芯線的直徑為約119微米，同時該第一金屬層的厚度為約9微米。此係該方法申請專利範圍中所說的第一中間線。銅塗層為該產物申請專利範圍中所說的第一金屬層。將部分第一中間線保留用於製造本發明線，使用另一部分製造慣用線。

慣用線係藉由將金鋼石粒子機械式壓入銅層來將金鋼石粒子壓入其中而製成。該等金鋼石粒子的中位粒子大小為10 μm。藉由將該線導過緊密配接於一組進料有金鋼石的具凹槽之槽輪來將粒子壓入銅層。然後藉由本申請案人於WO 2007/147818中所描述的原理，以捲盤至捲盤設備來電沉積約4至5 μm厚之鎳黏合層而將該等粒子固定於該銅層上。此被視為參考線。

本發明之線在將粒子壓入其中之前，先覆蓋第二金屬層。因此，利用電鍍，以從WO 2007/147818得知之方式將鎳層(該第二金屬層)沉積在該銅層(該第一金屬層)上。該鎳層比銅層硬。該銅層顯示約88 N/mm²之維氏硬度(負荷0.098 N為時10秒)。該鎳層為約1至2 μm厚。鎳塗層的微硬度通常超過850 N/mm²。此係該方法申請專利範圍中所說的第二中間線。

以與參考線完全相同之條件壓入相同類型及大小之磨料粒子，即，中位粒子大小為10 μm之金鋼石粒子。該等粒子再次利用鎳之黏合層固定，差別在於該鎳塗層略縮減：約4 μm厚。

所形成之線保留的強度為43 N。其橫斷面係示於圖1。圖1a顯示完整線之橫斷面100。可清楚辨識出鋼芯線110以及壓入層112的第一層(即，銅層)。由於壓入層的第二金屬層及黏合層同為114，當存在壓入時，其等顯示為均質。然而，當更詳細觀看圖1b時，可清楚看出在磨料粒子徑向下方存在薄鎳層(介於線120與122之間)。由於第一金屬層變形之故，可推斷在粒子壓入之前必須已存在第二金屬層。

該橫斷面亦清楚顯示介於鋼芯線110與第一金屬(銅)層112之間的粗糙界面(詳細以124表示)。該粗糙界面為覆鍍線之拉製的結果。界面R_a之平均粗糙度為約1.37 μm。一般認為此種粗糙界面有助於第一層與鋼芯線的附著。

參考線及本發明線二者均以得自DWT之RTS-480型單線鋸機器來測試。從較小側，即鋸線接觸矽的25 mm長度一側，切開大小為25x125 mm²之單晶矽塊。該機器係以4.5 mm/min之恆定桌速、線張力為12 N且平均線速為450 m/min來操作。該鋸為往復式且每半個循環有約180 m線通過該塊。於鋸切期間監測該線的弓高度(bow height)，且其被視為裁切能力損失的度量。若裁切期間弓增加得太快，該線快速損失其裁切能力，此可能因金鋼石損失所致(其他因素，諸如金鋼石拋光或線負荷等本身不可排除在外)。最佳之線為在鋸切期間顯示低弓增加的線。

圖2顯示該等測試之結果。在橫座標中，繪製鋸切的時間，及在縱坐標繪製鋸切期間所形成的弓。在裁切前五分鐘中，弓累積。在弓安定之後，發生恆定工作狀態。前5分鐘，不同線之間並無差別，此係其初始鋸切性能差異不大的表示。在安定狀態中，該參考測與本發明固定磨料鋸線之間的顯著差別在於曲線斜率不同。當至少方形線係拉製通過初始階段之後，獲得下列結構(表III)：

最終弓為裁切結束時所觀察到的弓。其係該裁切結束時之裁切能力度量：該弓愈高，則裁切能力愈低。

本發明人的假設在於在壓入粒子之前存在薄且較硬之第二金屬層，由於在粒子被推入該軟質第一金屬層時該第二金屬層「包裝」、「包封」粒子，故該等粒子於壓入期間較佳地固持住，惟該假設不應用以在任何方面限制本發明。因此本發明人認為粒子被較佳地固持住。

100．．．橫斷面

110．．．鋼芯線

112．．．壓入層

114．．．壓入層之第二金屬層與黏合層

120/122．．．線

124．．．粗糙界面

圖1顯示本發明線的整體橫斷面，圖1b中為壓入有磨料粒子的放大部分。

圖2顯示以本發明鋸與參考線的對照鋸切結果。

100．．．橫斷面

110．．．鋼芯線

112．．．壓入層

114．．．壓入層之第二金屬層與黏合層

120/122．．．線

124．．．粗糙界面

Claims (14)

1. 一種固定磨料鋸線，其包含鋼芯線、覆蓋該鋼芯之壓入層、壓入於該壓入層中的磨料粒子、及覆蓋該壓入層及該磨料粒子的黏合層，其特徵在於該壓入層包含覆蓋該鋼芯的第一金屬層及覆蓋該第一金屬層之第二金屬層，其中該第一金屬比該第二金屬軟且其中在該線之橫斷面上徑向低於壓入之磨料粒子之處存在該第二金屬層。
2. 如申請專利範圍第1項之固定磨料鋸線，其中該第二金屬層之厚度介於0.5與3μm之間。
3. 如申請專利範圍第1項之固定磨料鋸線，其中該第一金屬層包含選自銅、鋅、黃銅、青銅、錫、鉛、鋁之群組的金屬或金屬合金。
4. 如申請專利範圍第3項之固定磨料鋸線，其中於該第一金屬層及該鋼芯線之間，在與該線垂直的平面中的金相橫斷面中可辨識出粗糙界面，且其中該粗糙界面的算術平均偏差粗糙度R_a平均高於0.50微米。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之固定磨料鋸線，其中該第二金屬層包含選自銅、黃銅、鎳、鐵、鋅-鋁、銅-鎳、銅-鈹、鉻、鈷、鉬、鎢之群組的金屬或金屬合金。
6. 如申請專利範圍第5項之固定磨料鋸線，其中該黏合層之材料為選自銅、黃銅、鎳、鎳-磷、鐵、鋅-鋁、銅-鎳、銅-鈹、鉻、鈷、鉬、鎢之群組的材料。
7. 如申請專利範圍第6項之固定磨料鋸線，其中該 黏合層之材料為該第二金屬層之金屬。
8. 如申請專利範圍第5項之固定磨料鋸線，其中該黏合層之材料為有機黏合材料。
9. 如申請專利範圍第8項之固定磨料鋸線，其中該有機黏合層包含選自酚甲醛、三聚氰胺酚甲醛或以丙烯酸系為底質之樹脂或以胺基為底質之樹脂，如三聚氰胺s甲醛、脲甲醛、苯基胍胺甲醛(benzoguanamine formaldehyde)、乙炔脲甲醛(glycoluril formaldehyde)或環氧樹脂或環氧胺之群組其中一者。
10. 如申請專利範圍第1項之固定磨料鋸線，其中該磨料粒子為選自人造金鋼石、天然金鋼石、立方氮化硼、碳化鎢、碳化矽、氧化鋁、氮化矽之群組其中一者。
11. 一種製造如申請專利範圍第1至10項中任一項之固定磨料鋸線的方法，其包含下列步驟：- 提供鋼芯線；- 以第一金屬層覆蓋該芯線，形成第一中間線；- 以第二金屬層覆蓋該第一中間線，形成第二中間線；- 將磨料粒子饋至該第二中間線，然後將該磨料粒子壓入該第二中間線，形成第三中間線；- 以黏合層覆蓋該第三中間線，形成該固定磨料鋸線；其特徵在於該第一金屬層比該第二金屬層軟。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第一中 間線在以該第二金屬層覆蓋之前，先進行拉製操作。
13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第二中間線在壓入磨料粒子之前，先進行拉製操作。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中於拉製期間，由該第一及第二金屬層之金屬形成合金層，此合金層成為該第二金屬層。