抗切割研磨片及其制造方法.pdf

本发明公开一种抗研磨切割研磨片，它包括：固结层；研磨粒，该研磨粒固结于该固结层中；抗研磨粒，该抗研磨粒通过固定层填在研磨粒之间的缝隙内，各研磨粒形成的研磨面为水平等高面。该抗研磨切割研磨片的制造方法是：在基材上放置研磨粒；在基材上形成一基础层；将抗研磨粒填在研磨粒之间的缝隙内，并通过固定层固定；在基础层上形成一固结层。移除基材。其优点是：增加了固结强度。抗研磨粒的增加，防止了固结层被磨损和腐蚀，提高研磨工具的使用寿命。由于研磨粒的棱边或棱角设计朝外，因此提高了切割研磨的效果。由于抗研磨粒的平面朝外，因此提高了抗研磨的效果。

1、  一种抗研磨切割研磨片，其特征在于它包括：固结层；研磨粒，该研磨粒固结于该固结层中；抗研磨粒，该抗研磨粒通过固定层填在研磨粒之间的缝隙内，各研磨粒形成的研磨面为水平等高面。

2、  根据权利要求1所述的抗研磨切割研磨片，其特征在于研磨面至少高出抗研磨粒的等高面10微米。

3、  根据权利要求1所述的抗研磨切割研磨片，其特征在于研磨粒的棱边或棱角朝外。

4、  根据权利要求1所述的抗研磨切割研磨片，其特征在于抗研磨粒的平面朝外。

5、  根据权利要求1所述的抗研磨切割研磨片，其特征在于在固结层的表面有一界面层。

6、  如权利要求1所述的抗研磨切割研磨片的制造方法，其特征在于该制造方法包括以下步骤：
(1)在基材上放置研磨粒；
(2)在基材上形成一基础层，用以将研磨粒固结在基材上；
(3)将抗研磨粒填在研磨粒之间的缝隙内，并通过固定层固定；
(4)在基础层上形成一固结层，该固结层完全或部分覆盖研磨粒。
(5)移除基材。

7、  根据权利要求6所述的抗研磨切割研磨片的制造方法，其特征在于基础层的形成步骤是：先用阴极效率高的低气泡生成的材料形成下部基础层，然后形成上部基础层。

8、  根据权利要求7所述的切割研磨片的制造方法，其特征在于阴极效率高的材料是锡、铜、镍、铅锡合金或镍锡合金中的之一。

9、  根据权利要求6所述的切割研磨片的制造方法，其特征在于在基材表面先进行表面粗化处理，形成凹凸表面，研磨粒的棱边或棱角卡制在凹坑内，然后再进一步形成基础层将其固结。

10、  根据权利要求6所述的切割研磨片的制造方法，其特征在于在基材上铺覆衬垫颗粒，研磨粒的棱边或棱角卡制在衬垫颗粒间的缝隙内。

抗切割研磨片及其制造方法
一、技术领域
本发明涉及一种切割研磨片及其制造方法，更具体地，本发明涉及一种具有平整等高研磨面的抗研磨切割研磨片及其制造方法。
二、背景技术
随着现代工业朝向高度精密发展，对精密模具或组件加工时，所要求的切割研磨片及其研磨精准度也日益增高。
现有的切割研磨片的研磨粒是利用镀层固结在金属基底上。研磨粒在使用前虽已进行筛选，但仍存在大小差异。在电镀固结时，此大小差异将造成研磨粒的位置与平整度不一致，进而导致研磨粒在镀层上产生不均匀分布。此不均匀分布将降低研磨能力与功效。
此外，因研磨粒是由电镀固结在金属基底上的，在电镀过程中会因研磨粒的几何形状而产生遮蔽作用，使得研磨粒周围的镀层形成一下凹表面，从而降低研磨粒与镀层间的固结强度。为使研磨粒与镀层间具有适当的固结强度，镀层所需之厚度约为研磨粒的百分七十，故研磨粒仅剩约百分之三十部分可使用，此将降低研磨粒可使用的部分。
因此，需要一种改进的研磨片结构，使得研磨粒得以平整等高且均匀地分布于基底之上，且可降低固结所需之镀层厚度，同时研磨粒与基底间具有更良好之固结强度。
三、发明内容
本发明的目的之一是提供一种抗研磨切割研磨片及其制造方法，可提升研磨粒之固结强度，提高固结层的抗磨力，降低固结层之厚度，并增进研磨工具之使用寿命。
本发明的目的之二是提供一种抗研磨切割研磨片及其制造方法，使得研磨粒得以均匀分布，且具有平整等高之研磨面，以增进研磨之精准及效用。
本发明的目的之三是提供一种抗研磨切割研磨片及其制造方法，使各研磨粒的棱边或棱角朝外，以提高研磨切割效果。
本发明所述的抗研磨切割研磨片，其特征在于它包括：固结层；研磨粒，该研磨粒固结于该固结层中；抗研磨粒，该抗研磨粒通过固定层填在研磨粒之间的缝隙内，各研磨粒形成的研磨面为水平等高面。
其中：所述研磨面至少高出抗研磨粒的等高面10微米。为提高切割研磨效果，研磨粒的棱边或棱角朝外。
研磨粒之间的距离应合理分布，除随机布置外，其距离应控制为研磨粒尺寸的0.1-30倍。
为提高抗研磨效果，最好使抗研磨粒的平面朝外。
当对固结层进行加热处理时，在固结层的表面有一界面保护层。
本发明所述的抗研磨切割研磨片的制造方法，其特征在于该制造方法包括以下步骤：
(1)在基材上放置研磨粒；
(2)在基材上形成一基础层，用以将研磨粒固结在基材上；
(3)将抗研磨粒填在研磨粒之间的缝隙内，并通过固定层固定；
(4)在基础层上形成一固结层，该固结层完全或部分覆盖研磨粒。
(5)移除基材。
为提高研磨粒的固定的稳定性，所述的基础层可以这样的形成：先用阴极效率高的低气泡生成的材料形成下部基础层，然后形成上部基础层。所述的阴极效率高的材料是锡、铜、镍、铅锡合金或镍锡合金中的之一。
所述的基础层可以完全覆盖研磨粒；然后在形成固结层前先移除该基础层的上层部分，以使研磨粒外露。
所述的固结层完全覆盖或部分覆盖研磨粒。当部分覆盖研磨粒时，在移除基材与基础层后，两边的研磨粒均外露，从而成为具有双面切割研磨功能的切割研磨片。
为使研磨粒的棱边或棱角朝外，以提高切割研磨效果，在基材表面先进行表面粗化处理，形成凹凸表面，研磨粒的棱边或棱角卡制在凹坑内，然后再进一步形成基础层将其固结。或在基材上铺覆衬垫颗粒，研磨粒的棱边或棱角卡制在衬垫颗粒间的缝隙内。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、根据本发明制造的切割研磨片，由于研磨粒形成的研磨表面呈平整等高表面，且研磨粒周围之固结层将形成一突起表面，从而增加了固结强度。2、抗研磨粒的增加，防止了固结层被磨损和腐蚀，提高研磨工具的使用寿命。3、由于研磨粒的棱边或棱角设计朝外，因此提高了切割研磨的效果。4、由于抗研磨粒的平面朝外，因此提高了抗研磨的效果。
四、附图说明
图1是抗研磨切割研磨片制造方法的流程图。
图2a、图2b是在基材上形成一基础层以固结研磨粒的截面示意图。
图3是在研磨粒缝隙间填入抗研磨粒的截面示意图。
图4是在基础层上形成一固定层以固定抗研磨粒的截面示意图。
图5a与图5b是在固定层上形成一固结层的截面示意图。
图6是移除基材、基础层与固定层后的截面示意图。
图7是在研磨粒、抗研磨粒与固结层上形成一保护层的截面示意图。
图8是切割研磨片的截面示意图。
图9是对基材20表面进行表面粗化处理后形成的凹凸表面截面示意图。
图10是在基材上铺覆衬垫颗粒的截面示意图。
五、具体实施方式
通过下面的描述进一步给出本发明详细地结构和制造过程。
如图1所示，本发明的切割研磨片制造方法是：首先，将研磨粒放置于一基材上(步骤202)，并形成一基础层，以将研磨粒固结于基材上(步骤204)。接着，将抗研磨粒填入研磨粒间之缝隙(步骤206)，并形成一固定层，以将抗研磨粒固结于缝隙(步骤208)。随后，在固定层上形成一固结层(步骤210)。最后，分别移除基材(步骤212)，基础层(步骤214)与固定层(步骤216)，以使研磨粒外露，各研磨粒的外露部分应为5-95％，各抗研磨粒的外露部分应为0-95％，且研磨面至少高出抗研磨粒的等高面10微米。在填入抗研磨粒时，应尽量使其平面朝外，以提高抗研磨的效果。除随机布置外，各研磨粒之间的距离应控制在研磨粒尺寸的0.1-30倍范围内。
参照图2a与图2b，用以说明形成一基础层24，以将研磨粒22固结于基材20上之步骤。研磨粒22是由具有研磨能力的材料所制成，例如钻石、氮化硼与氧化铝等材料。基础层24之材料可为高分子材料，金属，金属化合物或碳化物，例如可为铁、铬、镍、铜、锌、锡等或其合金，并通过镀覆技术，例如电镀，与化学镀等方式形成。
当使用电镀方式形成基础层24时，研磨粒22可置于电镀液中，并直接镀覆于基材20上，以简化制造步骤。此外，在使用例如锌、铁、或铬作为基础层24的材料进行电镀时，容易产生气泡，进而造成研磨粒22移位，而减低基础层24和研磨粒22间之固结强度，甚至无法固结。此时可以使用低气泡生成的材料，例如锡、铜、镍、铅锡合金或镍锡合金等，先形成一下部基础层24a，随后再以其它材料形成上部基础层24b。
参照图3与图4，用以说明于研磨粒22间之缝隙填入抗研磨颗粒26，并形成一固定层28，用以将抗研磨粒26固定于缝隙中。抗研磨粒26是由抗酸碱与研磨之材料所构成，例如可为钻石、陶瓷、高分子材料、碳化钨、氮化硼等。固定层28之材料例如可为铁、铬、镍、铜、锌、锡等或其合金，可由电镀与化学镀等技术形成。固定层28亦可由烧结或焊接方式形成。
参照图5a与图5b，用以说明于固定层28上形成一固结层30之步骤。固结层30是由镀覆、烧结或焊接技术形成于固定层28上。固结层30可完全或部分覆盖研磨粒22。图5a是固结层30完全覆盖研磨粒22之情形。此外，如图6所示，亦可仅部分覆盖研磨粒22，使部分研磨粒22外露，则当稍后移除基材20与基础层24后，便可形成双面皆具有外露研磨粒22的切割研磨片。
图6是将基材20，基础层24与固定层28移除之步骤。基材20，基础层24与固定层28是通过侵蚀、加热或研磨方式移除。此时固结层30将成为切割研磨片之底部，通过此方式，可获得具平整等高研磨面之研磨片。
基础层24或固结层30亦可由烧结或焊接方式形成，或固结层30中可含有一焊接合金与一烧结粉末，由焊接合金与烧结粉末与研磨粒22形成键结，进而将研磨粒22固结于固结层30。且基础层24可完全或部分覆盖研磨粒22。若基础层24完全覆盖研磨粒22，则在基础层24上形成固结层30前，先移除部分基础层24之上层部分，以使研磨粒22外露。
或者，在移除基材20步骤前，可进一步通过加热处理，使固结层30与研磨粒22及抗研磨颗粒26反应，形成化学键结。其化学键结的相对应元素为2-98％。由此可增进研磨粒22、抗研磨颗粒26与固结层30间之固结强度。此时，固结层30乃由可与研磨粒22及抗研磨颗粒26形成化学键结之材料构成。
当研磨粒22由钻石所构成时，固结层30可由铬、钴、钨、钛、锌、铁、锰等之金属及其合金所构成。当研磨粒22由氮化硼或氧化铝所构成时，固结层30可由铝、硼、碳、硅等元素或其化合物所构成。
此外，当对于固结层30进行加热处理时，固结层30与基础层24之接口会形成一层约至少数微米之界面层，此界面层是因固结层30之金属离子与基础层24之金属离子因加热合金化所形成。此外，在形成固结层30之步骤前，可在研磨粒22与抗研磨颗粒26上进行表面粗化处理，以增加研磨粒22、抗研磨颗粒26与随后形成的固结层之间的固结强度。表面粗化处理例如可为表面氧化、表面侵蚀及表面研磨等。
在移除基材20、基础层24与固定层28后，在外露的固结层30、抗研磨粒26与研磨粒22上，可进一步形成一保护层32。图7是形成保护层32之步骤。保护层32的材料例如可为金属、金属化合物、高分子材料及类钻石膜等，可由气相镀着、喷涂或相似技术形成。
图8是根据本发明之切割研磨片，它包含一固结层30，研磨粒22，抗研磨粒26与一保护层32。研磨粒22是固结于作为研磨片底部之固结层30上。研磨粒22之间的缝隙填入抗研磨粒26。由研磨粒22形成的研磨表面42，实质上呈一平整等高表面，而得以增加研磨精准与效用。且研磨粒22周围的固结层30将形成一突起表面，以增加固结强度。保护层32覆盖研磨粒22，抗研磨粒26与固结层30，用以防止固结层为酸碱性材料所腐蚀。
通过对于基材表面进行处理，可以控制研磨粒的配置，特别使研磨粒的棱边或棱角朝外。例如，如图9所示，可以喷砂方式，对于基材20表面进行表面粗化处理，以获得一不平整的凹凸表面。由此，可使研磨粒22的尖端卡制于其上，随后再进一步形成基础层24将其固结。此外，亦可由铺覆衬垫颗粒方式，控制研磨粒的配置。如图10所示，在将研磨粒22放置于基材20上的步骤前，可在基材20上铺覆衬垫颗粒23。研磨粒22的尖端可由此卡制于衬垫颗粒23间的缝隙，当随后移除衬垫颗粒23时，便可获得研磨粒22尖端外露的研磨片，进一步增进研磨片的锐利度与研磨性。衬垫颗粒的材料可为钻石、氮化硼、陶瓷或氧化铝等。
将抗研磨粒的平面朝外，可以增强抗研磨的效果。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明的保护范围。