專利名稱：包含空心顆粒以及磨粒的磨輪及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磨輪，其具有通過粘結(jié)材料固定到其上的磨粒，例如金剛砂；以及涉及一種制造這種磨輪的方法。
背景技術(shù)：
正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員眾所周知的，各種形狀的磨輪用于切割和研磨各種硬而脆的材料，例如，硅晶片、藍寶石鏡片、陶瓷板以及玻璃板，其中這些磨輪包含通過例如電鍍金屬的合適粘結(jié)材料固定到其上的磨粒，例如，金剛砂。
根據(jù)本發(fā)明人的經(jīng)驗，上述形式的傳統(tǒng)磨輪具有牢固地固定在其上的磨粒。這樣，仍然保留了在切割和研磨能力上下降的磨粒，而沒有被合理地分離，這導致了非常低的自銳效果。因而，傳統(tǒng)的磨輪所具有的問題在于不得不頻繁的進行修整，以便維持高的切割和研磨能力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種磨輪，其中在切割和研磨能力上下降的磨粒被合理地分離，以產(chǎn)生充足的自銳效果。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種制造方法，其可以有利地產(chǎn)生上述磨輪。
基于勤奮的研究和實驗，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過粘結(jié)材料來固定空心顆粒以及磨粒以產(chǎn)生磨輪，由于空心顆粒的存在，合理地減少了磨粒的固定度(the degree of fixing)，這導致了可以合理地分離在切割或者研磨能力上下降的磨粒，以達到充足的自銳效果。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種磨輪，作為實現(xiàn)上述第一目的的磨輪，該磨輪具有通過粘結(jié)材料固定的空心顆粒以及磨粒。
優(yōu)選地，磨粒包括金剛砂；空心顆?；旧嫌啥趸杞M成；以及粘結(jié)材料是電鍍金屬。優(yōu)選地，金屬是鎳。優(yōu)選地，磨粒的體積百分比為10到30％，特別地，為15到25％，以及空心顆粒的體積百分比為10到50％，特別的，為20到40％。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造磨輪的方法，作為實現(xiàn)上述第二目的的制造方法，該磨輪具有電鍍的空心顆粒以及磨粒，該方法包括磨粒電鍍步驟，將一個基板浸入電鍍液中，其中，該基板的電鍍表面朝上，具有比電鍍液之比重大的比重的磨粒分散在電鍍液中，以將在電鍍液中沉淀的磨粒淀積在電鍍表面上，以及還將電鍍金屬淀積在電鍍表面上；以及空心顆粒電鍍步驟，將一個基板浸入電鍍液中，其中，該基板的電鍍表面朝下，具有比電鍍液之比重小的比重的空心顆粒分散在電鍍液中，以將懸浮在電鍍液中的空心顆粒淀積在電鍍表面上，以及還將電鍍金屬淀積在電鍍表面上。
優(yōu)選地，磨粒電鍍步驟和空心顆粒電鍍步驟交替重復多次。


圖1是顯示在根據(jù)本發(fā)明制造方法的優(yōu)選實施例中的磨粒電鍍步驟的示意圖；圖2是顯示在根據(jù)本發(fā)明制造方法的優(yōu)選實施例中的空心顆粒電鍍步驟的示意圖；圖3是顯示通過交替重復多次圖1所示的磨粒電鍍步驟和圖2所示的空心顆粒電鍍步驟而在基板的電鍍表面形成磨輪的狀態(tài)的截面圖；圖4是顯示圖3所示磨輪之一部分的放大圖；圖5是顯示由基板和磨輪組成的切割工具的透視圖；圖6是顯示單獨由磨輪組成的切割工具的透視圖；圖7是顯示在根據(jù)本發(fā)明制造方法的另一實施例中的磨粒電鍍步驟的示意圖；以及圖8是顯示在根據(jù)本發(fā)明制造方法的另一實施例中的空心顆粒電鍍步驟的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1示意性地顯示了在用于制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的磨輪的方法的優(yōu)選實施例中的磨粒電鍍步驟。在該磨粒電鍍步驟中，使用設(shè)置有電鍍槽2的電鍍設(shè)備。電鍍槽2容納例如硫酸鎳溶液的電鍍液4。電鍍液4包含磨粒6。電鍍槽2設(shè)置有由驅(qū)動源7旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的攪拌裝置8，其中驅(qū)動源7可以是電動馬達。金屬棒10部分地浸入在電鍍液4中，其中優(yōu)選地，金屬棒10由鎳組成。在電鍍槽2的底部，設(shè)置有一個基板12，該基板由適合的金屬構(gòu)成，例如鋁。正如參考圖3以及圖1可以清楚理解的，在所示實施例中的基板12具有倒截錐形上部和截錐形下部，以及具有在其側(cè)表面(圖1和3所示的上表面)形成的基本上平坦的電鍍表面14。穿孔16形成在基板12的中心。在將基板12放置于電鍍槽2之前，基板12使得屏蔽材料(maskmaterial)18涂敷在整個表面上(除了電鍍表面14)，其中屏蔽材料18由合適的絕緣材料組成。電鍍設(shè)備還設(shè)置有電壓施加裝置20，用于在金屬棒10和基板12之間施加一個直流電壓。電壓施加裝置20包括直流電源22和開關(guān)24。
在磨粒電鍍步驟中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動攪拌裝置8，并且開關(guān)24打開。結(jié)果，包含磨粒6的電鍍液4被攪拌，以分散在電鍍液4中的磨粒6。在圖1中，僅僅示意性地顯示了一些分散的磨粒6。然后，停止攪拌裝置8的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并且開關(guān)24閉合。在這種情況下，通過執(zhí)行電鍍的電鍍操作，鎳淀積在基板12的電鍍表面14上。因為磨粒6的比重大于電鍍液4的比重，所以分散在電鍍液4中的磨粒在電鍍液4中沉積，使得磨粒6也淀積在基板12的電鍍表面14上。因而，包含通過鎳電鍍而固定的磨粒6的磨粒電鍍層形成在基板12的電鍍表面14上。
通過例如激光衍射/散射方法所測量，磨粒6可以具有10到15μm量級的顆粒尺寸。
圖2示意性地顯示了在用于制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的磨輪的方法的優(yōu)選實施例中的空心顆粒電鍍步驟。同樣在該空心顆粒電鍍步驟中，使用設(shè)置有電鍍槽102的電鍍設(shè)備。電鍍槽102容納例如硫酸鎳溶液的電鍍液104。電鍍液104包含空心顆粒106。電鍍槽102設(shè)置有由驅(qū)動源107旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的攪拌裝置108，其中驅(qū)動源107可以是電動馬達。金屬棒110部分地浸入在電鍍液104中，其中優(yōu)選地，金屬棒110由鎳組成。具有在上述磨粒電鍍步驟中形成在電鍍表面14上的磨粒電鍍層的基板12浸入在容納于電鍍槽102中的電鍍液104的上層部分，并且基板12的電鍍表面14面朝下。電鍍設(shè)備還設(shè)置有電壓施加裝置120，用于在金屬棒110和基板12之間施加一個直流電壓。電壓施加裝置120包括直流電源122和開關(guān)124。
在空心顆粒電鍍步驟中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動攪拌裝置108，并且開關(guān)124打開。結(jié)果，包含空心顆粒106的電鍍液104被攪拌，以分散在電鍍液104中的空心顆粒106。在圖2中，僅僅示意性地顯示了一些分散的空心顆粒106。然后，停止攪拌裝置108的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并且開關(guān)124閉合。在這種情況下，通過執(zhí)行電鍍的電鍍操作，鎳淀積在基板12的電鍍表面14上。因為空心顆粒106的比重小于電鍍液104的比重，所以分散在電鍍液104中的空心顆粒106在電鍍液104中飄浮，使得空心顆粒106也淀積在基板12的電鍍表面14上。因而，包含通過鎳電鍍而固定的空心顆粒106的空心顆粒電鍍層形成在基板12的電鍍表面14上。
優(yōu)選地，空心顆粒106是基本上由二氧化硅組成(重量比為60到80％)的空心球體，并且通過例如激光衍射/散射方法所測量，具有20到50μm量級的顆粒尺寸。優(yōu)選地，可用的空心顆粒106是由日本太平洋水泥公司(Taiheiyo Cement)生產(chǎn)的商品名為“E-SPHERE”的空心顆粒、由Towana公司生產(chǎn)的商品名為“Shirasu-balloons”的空心顆粒、由Public Strategy生產(chǎn)的商品名為“SILAX BALLOON”的空心顆粒、以及由SUZUKI YUSHI INDUSTRIAL生產(chǎn)的商品名為“GOD BALL”的空心顆粒。
圖3顯示了磨輪26設(shè)置在基板12之電鍍表面14上的狀態(tài)，其中磨輪具有通過利用交替重復多次上述磨粒電鍍步驟和上述空心顆粒電鍍步驟的鎳電鍍所固定的磨粒6和空心顆粒106。圖4是磨輪26之一部分的放大圖。正如從圖4可以清楚地看到，在磨輪26中，磨粒6和空心顆粒106合適地分散在電鍍鎳28中。通常，優(yōu)選地，磨粒6占有10到30％的體積，空心顆粒占有10到50％的體積，剩下的為電鍍鎳。
當從如圖3所示的基板12上移去屏蔽材料18以及另外，基板12的一部分(即基板12上端的外周邊緣部分)以本身公知的方式(例如利用氫氧化鈉溶液的溶解)移去時，形成如圖5所示的切割工具30。切割工具30由基板12以及設(shè)置在基板12之表面(即電鍍表面14)上的磨輪26組成，而磨輪26的外周邊緣部分從基板12突出。如果移去整個基板12，則可以形成如圖6所示的僅僅由環(huán)形薄板狀的磨輪26組成的切割工具32。
圖7示意性地顯示了在用于制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的磨輪的方法的另一個實施例中的磨粒電鍍步驟。同樣在圖7所示的磨粒電鍍步驟中，使用設(shè)置有電鍍槽202的電鍍設(shè)備。電鍍槽202容納例如硫酸鎳溶液的電鍍液204。電鍍液204包含空心顆粒106以及磨粒6。磨粒6和空心顆粒106基本上與圖1-3所示的磨粒6和空心顆粒106相同。電鍍槽202設(shè)置有由驅(qū)動源207旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的攪拌裝置208，其中驅(qū)動源207可以是電動馬達。金屬棒210部分地浸入在電鍍液204中，其中優(yōu)選地，金屬棒210由鎳組成。基板12浸入到在容納于電鍍槽202中的電鍍液204的深度方向上的中間部分，其中基板12的電鍍表面14面朝上。此基板12基本上與圖1-3所示的基板12相同。電鍍設(shè)備還設(shè)置有電壓施加裝置220，用于在金屬棒210和基板12之間施加一個直流電壓。電壓施加裝置220包括直流電源222和開關(guān)224。
在磨粒電鍍步驟中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動攪拌裝置208，并且開關(guān)224打開。結(jié)果，包含磨粒6和空心顆粒106的電鍍液204被攪拌，以分散在電鍍液204中的磨粒6和空心顆粒106。然后，停止攪拌裝置208的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并且開關(guān)224閉合。在這種情況下，通過執(zhí)行電鍍的電鍍操作，鎳淀積在基板12的電鍍表面14上。因為磨粒6的比重大于電鍍液204的比重，所以分散在電鍍液204中的磨粒6在電鍍液204中沉積，使得磨粒6也淀積在基板12的電鍍表面14上。因而，包含通過鎳電鍍而固定的磨粒6的磨粒電鍍層形成在基板12的電鍍表面14上。另一方面，因為空心顆粒106的比重小于電鍍液204的比重，所以電鍍液204中的空心顆粒106飄浮在電鍍液204中，并且沒有淀積在基板12的電鍍表面14上。
在空心顆粒電鍍步驟中，在電鍍液204中的基板12顛倒翻轉(zhuǎn)，使得基板12的電鍍表面14面朝下。然后，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動攪拌裝置208，并且開關(guān)224打開。結(jié)果，包含磨粒6和空心顆粒106的電鍍液204被攪拌，以分散在電鍍液204中的磨粒6和空心顆粒106。然后，停止攪拌裝置208的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并且開關(guān)224閉合。在這種情況下，通過執(zhí)行電鍍的電鍍操作，鎳淀積在基板12的電鍍表面14上。因為空心顆粒106的比重小于電鍍液204的比重，所以分散在電鍍液204中的空心顆粒106在電鍍液204中飄浮，使得空心顆粒106淀積在基板12的電鍍表面14上。因而，包含通過鎳電鍍而固定的空心顆粒106的空心顆粒電鍍層形成在基板12的電鍍表面14上。磨粒6的比重大于電鍍液204的比重，所以電鍍液204中的磨粒6沉積在電鍍液204中，并且沒有淀積在基板12的電鍍表面14上。
如果上述磨粒電鍍步驟和空心顆粒電鍍步驟交替重復多次，則可以在基板12的電鍍表面14上形成具有通過鎳電鍍所固定的磨粒6和空心顆粒106的磨輪26。
雖然參考附圖詳細描述了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的磨輪的優(yōu)選實施例以及用于制造這種磨輪的方法的優(yōu)選實施例，但是，應當理解的是，本發(fā)明并不局限于這些實施例，而是在不偏離本發(fā)明范圍的情況下可以做出多種變化和改型。
例如，已經(jīng)描述了環(huán)形薄板狀的磨輪。但是，這種形狀的磨輪不是限制性的，而是本發(fā)明可以應用于各種形狀的磨輪。而且已經(jīng)描述了具有通過電鍍金屬所固定的磨粒和空心顆粒的電鍍磨輪。但是，本發(fā)明可以應用到使用不同于電鍍金屬的粘結(jié)材料的磨輪，例如，基于樹脂的粘結(jié)材料和陶瓷粘結(jié)材料。
權(quán)利要求
1.一種磨輪，該磨輪具有通過粘結(jié)材料所固定的空心顆粒以及磨粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的磨輪，其中，該磨粒包括金剛砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的磨輪，其中，該空心顆?；旧嫌啥趸杞M成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的磨輪，其中，該粘結(jié)材料是電鍍金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的磨輪，其中該金屬是鎳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的磨輪，其中，該磨粒的體積百分比為10到30％，以及該空心顆粒的體積百分比為10到50％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的磨輪，其中，該磨粒的體積百分比為15到25％，以及該空心顆粒的體積百分比為20到40％。
8.一種制造磨輪的方法，該磨輪具有電鍍的空心顆粒以及磨粒，該方法包括磨粒電鍍步驟，將基板浸入電鍍液中，其中，該基板的電鍍表面朝上，以及具有比該電鍍液之比重大的比重的該磨粒分散在其中，以將沉積在該電鍍液中的該磨粒淀積在該電鍍表面上，以及還將電鍍金屬淀積在該電鍍表面上；以及空心顆粒電鍍步驟，將該基板浸入電鍍液中，其中，該基板的電鍍表面朝下，具有比該電鍍液之比重小的比重的該空心顆粒分散在其中，以將懸浮在該電鍍液中的該空心顆粒淀積在該電鍍表面上，以及還將電鍍金屬淀積在該電鍍表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的制造方法，其中，該磨粒電鍍步驟和該空心顆粒電鍍步驟交替重復多次。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的制造方法，其中，該磨粒包括金剛砂。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的制造方法，其中，該空心顆粒基本上由二氧化硅組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的制造方法，其中，該電鍍金屬是鎳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磨輪，具有通過粘結(jié)材料所固定的空心顆粒以及磨粒。磨?？梢允墙饎偵??？招念w粒可以基本上由二氧化硅組成。粘結(jié)材料可以是電鍍金屬。通過以下步驟制造這種磨輪磨粒電鍍步驟，將一個基板浸入電鍍液中，其中該基板的電鍍表面朝上，并且具有比電鍍液之比重大的比重的磨粒分散在電鍍液中，以將沉積在電鍍液中的磨粒淀積在電鍍表面上，以及還將電鍍金屬淀積在電鍍表面上；以及空心顆粒電鍍步驟，將一個基板浸入電鍍液中，其中該基板的電鍍表面朝下，以及具有比電鍍液之比重小的比重的空心顆粒分散在電鍍液中，以將懸浮在電鍍液中的空心顆粒淀積在電鍍表面上，以及還將電鍍金屬淀積在電鍍表面上。
文檔編號C09C1/68GK1699021SQ200510073949
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者山口崇 申請人:株式會社迪斯科