CN104411436A - 具有立方-八面体的金刚石颗粒的固着磨料锯切线材 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固着磨料锯切线材，其包含保持在钢线材上的金属性保留层中的金刚石颗粒。该钢线材具有小于300μm的尺寸。大于一半的金刚石颗粒(102、102’、104、104’、104”、104’”)具有如通过在高温高压合成的金刚石中所获得的立方－八面体形态。所述金刚石颗粒的95％具有80pm以下的尺寸。所述金刚石颗粒主要显示出低于或等于0.2的低伸长率，且不是通过压碎较大的金刚石所获得的。

Description

具有立方-八面体的金刚石颗粒的固着磨料锯切线材

技术领域

本发明涉及适合锯切硬材料例如硅或极硬的材料例如蓝宝石的固着磨料锯切线材。蓝宝石晶片用作发光二极管的衬底，用作手表窗口，用作光学元件以及在许多其它应用中。

背景技术

将蓝宝石(α氧化铝，α-Al₂O₃)锯切成晶片是一个挑战，因为这种材料具有摩氏标度为9的硬度(金刚石具有摩氏标度为10的最高硬度)。目前，出于经济原因，使用载有金刚石的切片刀刃的技术正被多线锯的使用所超越。在多线锯中，在有槽绞盘上方引导单一锯切线材，从而形成紧密间隔开线材长度的网。通过所述线材的往复前后运动和在冷却剂的供应下将蓝宝石锭推向所述网，蓝宝石锭切成晶片。整个过程中的设备当然是作为几乎专用的固着磨料锯切线材类型的锯切线材。

在“固着磨料锯切线材”中，微小的切割用金刚石已牢固地连接到高强度细线材的表面。线材越细，切缝损失越低，这是个优势，因为这时在一个切割周期中，可以在同等时间跨度内从相同的锭获得更多的晶片。切割速度仍然是低的：为锯切2英寸(50.8毫米)的锭，需要约3到4个小时，但这因在一个周期内平行切割许多晶片而胜出。此外，在该过程中所述线材磨损，且需要平均约三到八米线材来切割单一晶片。由于仅使用金刚石磨料颗粒，因此所述线材趋于昂贵。

当前，固着磨料锯切线材是根据多种工艺制成的，导致非常不同的产品：

A.磨料颗粒可以保持在树脂中，结合于基物线材。随着树脂趋于非常快地磨损，由此损失磨料颗粒，线材的磨损是相当高的。

B.EP2390055描述了一种固着磨料锯切线材，其中磨料颗粒固着在由基于锌或锡的低熔点焊料制成的金属层中。通过存在于磨料颗粒周围的高熔点金属的媒介作用(mediat ion)使磨料颗粒良好附着于焊料。该公开特别提到优选破碎的金刚石作为磨料颗粒，因为这些倾向于具有与焊料更大的接触表面。

C.EP2277660描述了一种固着磨料锯切线材，其中将磨料颗粒(优选金刚石和立方氮化硼)包封在至少部分结晶的镍磷涂层中。将该包封的磨料颗粒电化学地涂覆在磁性线性体例如钢线材上。没有给出关于磨料颗粒形态的信息。

D.EP2464485公开了包括结合于狭长体的磨料颗粒的磨料制品，其用于切割蓝宝石。将磨料颗粒压到还可能覆盖有涂覆层的金属性结合层中。该线材的细节是，磨料颗粒的粒度分布是非高斯和基本均匀的，同时在约1微米到约100微米的宽而精确受限的范围内扩展。

在商业固着磨料锯切线材中，专有地使用“破碎的金刚石”。这些是通过破碎(球磨、冲击磨或其它技术)来分裂较大的人造或天然金刚石而获得的。人造金刚石因其可预测性和可重现性的性能而是优选的。在极端压力和温度下，它们由石墨和金属催化剂的混合物制成，而且加工和起始产品允许调整所得金刚石的尺寸、强度、脆性和形状。因此，将更易碎的金刚石用于破碎。通常，通过筛分将所得混合物分级，但对于较小的粒度尺寸，必须使用其他技术(空气吹分离、沉降、洗提或其它技术)。以这种方式，可以用经济的方式获得细粉末。

在用于切割硅晶片的锯切线材(例如用于太阳能电池或用于半导体行业)中，更易碎的金刚石是优选的，因为在使用过程中，新的切割刃则出现，即所述线材自锐化。此外，金刚石的不规则形状导致在基质中更好的保留。

在WO2011/014884A1中说明了不规则成形的一个极端实施方案，其中公开了具有表面改性的金刚石颗粒的固着磨料锯切线材。已处理金刚石表面以获得很粗糙的外表面，且在很大程度上是非球面的。虽然对于某些应用，认为这种表面会导致更好的保留和自锐化，但对于非常硬的材料如蓝宝石却不是这样。

实际上，极硬材料例如蓝宝石的切割带来其它挑战，因为易碎的金刚石磨损太快，这必须通过在所述线材的表面上具有更多的金刚石和/或在切割过程中更快地使用所述线材得到补偿。另外，由于材料的硬度，在切缝中必须施加较高的压力从而以足够的力将金刚石推向蓝宝石。这可以通过在网中的线材上施加较高的拉力来实现。因此，这也意味着必须使用较粗的线材，这导致相关的增加切口损失。

发明内容

由此，发明人的目的是通过线锯改善蓝宝石的锯切。“改善”意味着减少在工艺中所用的线材量和/或所用的能量。

根据本发明的一个方面，要求保护特别用于切割蓝宝石的固着磨料锯切线材。然而，这并不排除所述线材不能用于切割软于蓝宝石的硬而脆的材料，如硅。作为有力的成员，使用钢线材。通过金属性保留层将金刚石颗粒连接于所述线材的表面。金属性层用于将金刚石颗粒保持于原位。固着磨料锯切线材的特点是，至少95％的金刚石颗粒具有低于80微米的尺寸和至少50％的金刚石颗粒显示立方－八面体形状。

出于本申请的目的，立方－八面体形状是起始于立方体的任何形状，其中已通过在立方体的八个{111}方向(由其米勒指数表示)中的面切掉顶点。假定立方体的正方面具有边长‘a’，则可以定义沿着该边离开该切开顶点的距离‘b’处的立方体顶点的(111)面切缝的比例‘b/a’(见表I)。对于单一颗粒的每个顶点，‘b’无需相同。最终，该形状介于立方体和八面体的形状，且包括立方体和八面体的形状。可以将形状图谱总结如下：

表I

注意，对于每个顶点，‘b’长度必须不能相等。所示的形状仅仅是在以其他方式连续的形式图谱中的离散过渡。它们代表理想形式，且由此在实际中将会发生和允许一些偏离，而不背离权利要求的范围。还必须铭记，不限定所述面必须为规则的多边形。例如，如果六边形不是规则六边形，也可为良好的：在边长中的一些偏离是允许的，只要总体形状显示出六边形即可。此外，为了确定形状是否为立方－八面体类型的，应该仅计算面的数目，14是最突出的数目，因为立方体或八面体形状是极少在边缘处提取形状的。

作为替代，立方－八面体总是凸出体。因此，显示出腔或其它表面凹痕的颗粒不是凸出的，且不能作为立方－八面体。

出于本申请的目的必须理解，术语“立方－八面体”不应等同于“单晶”。尽管立方－八面体金刚石颗粒是单晶硅，但不是每个单晶硅颗粒是立方－八面体。破碎的金刚石颗粒例如将会具有单晶的典型的长程晶体学有序，即是单晶的，但它们显然不是立方－八面体的形状。

此外，也必须牢记,金刚石颗粒在纸上的任何形状表示必然仅是三维固体形状的二维投影。因此，不能从这些图得出限制，因为它们仅帮助解释本发明。

具有立方－八面体形状的金刚石比不规则形状和粗糙表面的破碎金刚石更强。因此，就相同的固有强度而言，它们较少破裂。目前，小尺寸的此类金刚石是昂贵的，因此不考虑用于制造固着磨料锯切线材。另外，在本领域还有一种偏见：为制造固着磨料锯切线材，优选破碎的金刚石颗粒。发明人有不同的意见。

从锯切线材提取的所有金刚石的至少50％必须显示出立方－八面体形状。更优选的是，从锯切线材提取的所有金刚石的60％或70％甚至80％至90％显示出立方－八面体形状。对于可能不完全是立方－八面体或者在合成或进一步加工过程中破坏或孪晶的金刚石给出一些裕量(margin)。理想的是100％的金刚石显示出立方－八面体形状。如果较多的金刚石显示出立方－八面体形状，则固着磨料锯切线材的可使用寿命增加。

此外，至少95％的金刚石必须具有小于80微米的尺寸。更优选的是，95％的金刚石具有低于60微米或甚至低于50微米的尺寸。目前，已知几个尺寸小于10微米的立方－八面体金刚石的来源。可能存在多种尺寸的立方－八面体金刚石的混合物，前题是它们满足这样的要求：总分布使得所有金刚石的95％具有小于80微米的尺寸。

颗粒的尺寸越小，所述线材的总直径可以越低。作为经验法则，颗粒的中值尺寸应该小于钢线材直径的1/4，但大于钢线材直径的1/12。

出于本申请的目的，将会提到颗粒的‘尺寸’而不是直径(因为直径暗示完全球面形状)。颗粒的尺寸是由本领域已知的任何测量方法确定的线性量度(以微米表示)。它总是在最高和最低Feret距离之间的某处。对于颗粒的2D投影，特定方向的Feret距离是与该方向的投影成切线的两条平行线之间的垂直距离。因而最小和最大Feret距离分别是在颗粒的所有可能投影和对于各投影的两条平行线的所有方向上分别取得的最小和最大Feret距离。

优选通过激光衍射法、直接显微镜法、电阻法或测光沉淀法测量颗粒尺寸。标准ANSI B74.20-2004更详细地记载了这些方法。出于本申请的目的，当提到颗粒尺寸时，是指由激光衍射法测定(或也称为“小角激光散射法”)的颗粒尺寸。该工序的输出是累积颗粒尺寸分布，在纵坐标中具有尺寸小于或等于尺寸‘d_P’的颗粒的概率‘P’显示在相应的横坐标中。互补部分(100-P)％的尺寸比该‘d_P’大。因此，根据本发明的颗粒具有d₉₅≤80μm，或更优选d₉₅≤60μm，或更优选的是d₉₅≤50μm。

通常,微米粒度金刚石颗粒的尺寸以尺寸范围而不是根据ANSIB74.20-2004的筛目表示。例如，50-70μm的尺寸范围则是所有颗粒的95％小于70μm，因此根据本发明将会是合适的尺寸范围。出于告知目的但从属于本发明，该类别具有60.0(+/-6.0)μm的中值尺寸d₅₀，且只有5％的颗粒小于50μm。发现大于90μm的颗粒的概率只有小于1/100。其它合适的尺寸范围是40-60μm(所有颗粒的95％小于60μm)，40-50μm，30-40μm，25-35，20-30，15-25，10-20μm。这是说：本发明并不排除不同尺寸范围的混合，只要符合d₉₅≤80μm的要求。

当以筛目尺寸分级表示时，根据ASTME11-09表1，以上的尺寸范围对应于通过230目以上筛的所有金刚石颗粒(即筛目270、325、400、450、500、635)。230目筛具有0.0025英寸或63.5μm的名义筛网开口和89μm最大的单独开口。

可以将立方-八面体颗粒形状描述为具有基本“块状”外貌。在ISO9276部分6标准中定义了颗粒的形状参数。出于本申请的目的，将颗粒的“伸长率”定义为1-(宽度/长度)，其中：

·‘宽度’是在惯性的勒让德椭圆的短轴方向测量的Feret距离；

·‘长度’是在惯性的勒让德椭圆的长轴方向测量的Feret距离；

惯性的勒让德椭圆是其中心在颗粒的质心且以至多二阶的相同几何矩作为原始的颗粒投影的椭圆。

用于本发明的或从现有的固着磨料锯切线材取样的金刚石颗粒的至少50％具有低于或等于0.20的伸长率。更加优选的是，60％或甚至70％的金刚石颗粒具有低于或等于0.20的伸长率。

在实践中，伸长率可以用‘Occhio500nano’仪器测定，其允许基于图像处理的颗粒的电脑的分级。

上述形状的金刚石颗粒优选是人造的，即合成而不是天然的。因太昂贵而特别排除天然金刚石。在高压和高温下通过石墨的催化转化得到它们。在超过50千巴的压力(5GPa)和超过1300℃的温度下，已知的催化剂来自VIII_b族过渡元素(如铁、镍、钴、锰等)。在灰化粒子后，通过X射线荧光光谱法或电感耦合等离子体光谱法，通过这样的催化元素的存在，可以确定是否通过高温高压催化路线制得金刚石颗粒。催化剂量优选少于金刚石和催化剂的总质量的10000ppm。

优选地，每千米所述线材存在0.5－3.2克或2.5－16克拉(ct)的金刚石颗粒(数量G)。超过3.2g/km，可在所述线材的制造过程中(破碎或孪晶，见下文)或在使用期间在所述线材加载(当产生的金属屑阻塞颗粒间的空间)过程导致不想要的效果。此外，它导致过于昂贵的产品。或者，当存在小于约0.5克/千米的线材时，这可在使用中导致每个金刚石的过大压力，和/或不足的锯切性能和/或更高的线材磨损，导致过早破裂。

表示金刚石颗粒数量的另一方法是依据覆盖程度‘F’。‘覆盖程度’是由金刚石颗粒占据面积与所述线材的总圆周面积的比率。每单位长度的质量‘G’(以g/km计)和覆盖程度‘F’(以％计)之间的关系是：

G(g/km)＝7.33×10^－3×d(以μm计)×D(以μm计)×F(以％计)其中‘d’是金刚石颗粒的中值直径，和‘D’所述线材的直径，二者都以微米表示。覆盖程度‘F’优选为0.5－50％之间，但更优选1－10％。对于超过50％的覆盖程度，在制造过程中金刚石将占据已存在金刚石的位置的几率将会是约25个金刚石每200个。这使得在制造过程中孪晶和/或破碎的发生(见下文)成为可能。孪晶和破碎导致低劣的切割性能。采用0.5％的覆盖程度，这一概率变为小于100000个金刚石上2个，但这时存在的金刚石的量变得太低，导致在锯切过程中每金刚石过多的压力和/或颗粒或线材的过早磨损或破坏。

通过选择由金刚石颗粒占据的表面，并在所述线材的主表面上与之关联，可以在结合有图像分析软件的扫描电子显微镜中确定覆盖程度。

取决所设想的结合技术，金刚石颗粒可以基本上不含金属涂层或涂覆有金属。“基本上不含”意味着在嵌入所述线材之前，没有痕量的金属覆盖金刚石。可能的金刚石涂覆金属都是强的碳化物形成体，例如钛、锆和硅。较少的碳化物形成金属是钒、铬、钨、钼和锰。采用这些金属，在金刚石上将形成金属碳化物层，例如碳化钛、碳化锆、碳化硅、碳化钨、碳化钼和碳化锰。VIII_b族元素，更尤其是铁、钴、镍和钯元素也是可用的。特别有用的还是镍磷或镍硼准金属。不排除这两个层的组合：例如碳化钛上的镍磷涂层也视为金刚石的金属涂层。这种金属的目的可以是双重的：对金刚石表面带来电导率和/或通过提供金刚石和保留层之间的较好结合获得改进的金刚石保留。

基物线材是钢线材。所述线材优选是圆的，且具有50－300μm的直径。如所述，在钢线材直径和金刚石颗粒的尺寸之间存在优选的比率：中值尺寸应在钢线材直径的1/4至1/12之间。

钢线材优选由普碳钢制成，所述普碳钢不仅包含铁和碳，还包含大量的其它合金和痕量元素，其中有些在强度、延展性、成形性和抗腐蚀性方面对钢的性能具有强烈影响。对于钢线材优选的是以下元素组成：

·至少0.70wt％的碳，上限取决于形成所述线材的其它合金化元素(见下文)；

·0.30－0.70wt％的锰含量。如同碳，锰增加了所述线材的应变硬化，并也充当钢制造中的脱氧剂。

·0.15-0.30wt％的硅含量。在制造过程中，硅用于将钢脱氧。如同碳，它有助于增加钢的应变硬化。

·如铝，硫(低于0.03％)，磷(低于0.30％)的元素的存在应保持为最低。

钢的余量是铁和其它元素。

对于高于共析组成的碳含量(约0.80wt％C)，铬(0.005－0.30wt％)，钒(0.005－0.30wt％)、镍(0.05-0.30wt％)、钼(0.05-0.25wt％)和痕量硼的存在可减少碳含量的晶界渗碳体的形成，从而提高所述线材的成形性。这种合金化使0.90至1.20wt％的碳含量成为可能，导致拉拔线材的拉伸强度可高达4000MPa。这种钢是更优选的，且在US2005/0087270中有介绍。

或者，还可以使用含有至少12％Cr和大量镍的不锈钢。更优选的不锈钢组合物是奥氏体不锈钢，因为这些可以容易地拉拔成细直径。更优选的组合物是本领域中称为AISI 302(特别是‘顶镦质量’HQ)，AISI 301、AISI 304和AISI 314。‘AISI’美国钢铁协会的缩写。

根据本发明的固着磨料锯切线材通常对于小于300μm的直径具有高于2000N/mm²的拉伸强度，对于小于150μm的直径具有高于2250N/mm²的拉伸强度，及对于小于120μm的直径具有高于2500N/mm²的拉伸强度。拉伸强度定义为固着磨料锯切线材的破裂载荷除以其金属横截面面积(不包括由磨料颗粒所占的面积)。对于所述面积，考虑任何补充的金属性层。

如所述，用于制造固着磨料锯切线材的不同工艺可以用于制造根据本发明的固着磨料锯切线材。对于本发明的目的，优选的方法都使用其中牢固保持金刚石颗粒的金属性保留层。

在第一优选实施方案中，金属性保留层包含覆盖钢线材的第一金属层。由机械方式将金刚石颗粒进行推进、压入(indent)、压制进入该第一金属层，从而牢固保持在该层中。这意味着所述层必须足够厚，使得金刚石颗粒不穿过所述层和接触所述钢。此外，必须由相对于硬质钢线材的相对软的金属制成该第一金属层，从而防止金刚石颗粒的破碎。因此，对于该第一层特别优选的金属是铜、铁、锌、锡、铝或这种软金属的合金如黄铜、青铜、铜－镍、锌-铝。可通过电沉积，包覆或通过熔融金属浴浸入来施加这样的第一层。

为了固着所述磨料颗粒，在第一金属层之上沉积进一步的第二金属层，从而部分或全部覆盖压入的金刚石颗粒。对于第二金属层，建议的金属是镍、铁、钴、钼、钨、铜、锌、锡、及其合金。优选地，通过电解沉积来沉积第二金属层。

可以使用在嵌入前涂有金属涂层或没有任何金属涂层的两种金刚石。在后者的情况下，第二金属层不会覆盖突出的金刚石表面，因为在该表面没有电导。在前者情况下，突出的金刚石表面可覆盖有第二金属层，取决于所施加的涂层的电导率。通过压入制造这种线材的示例性方法记载于WO2010/125083和WO2010/092151中。

保持金刚石颗粒的替代性方法是通过电解沉积在钢线材上的金属性保留层，其中在电解涂覆过程中嵌入颗粒。优选地，保留层包括覆盖所述钢线材的第一金属层和电解沉积在所述第一金属层之上的第二金属层。金刚石颗粒与第二金属层电解共沉积。可以用于第一层的典型金属是铁、铝、镍、铬、钴、钼、钨、铜、锌、锡及其合金，如黄铜或青铜。特别优选铜、锌、钴、镍、或铝，因为它们具有显著改善沉积过程的高电导率。

用于第二金属层的优选金属是镍、铁、钴、钼、钨、铜、锌、锡、及其合金。最优选的是镍或镍合金，例如镍-钴或镍-钨,这是由于其硬度。当可能顺序沉积的相邻金属层是相同的金属时，将它们视为单个层。

当使用在沉积于所述线材之前涂覆有金属(例如形成碳化物的金属或镍磷或镍硼涂层)的金刚石时，可以与保留层的第二层共沉积金刚石。在第二金属层电沉积到具有金刚石颗粒的共沉积的钢线材之前，钢线材可能主要涂覆有黄铜、铜、锌、镍的第一金属层。优选地，在金刚石颗粒共沉积于金刚石顶上之后，通过电沉积进一步加厚第二金属层。将金刚石共沉积在钢线材上的示例性方法例如记载于WO2012/055712中。

或者，金刚石可以没有金属性涂层。然后，在用金属性保留层固着之前，通过吸附将金刚石附着于钢线材。

在最后的优选实施方案中，将金刚石固着于低熔点焊料中，所述低熔点焊料是锡、银、金和铜的混合物。在EP2390055中记载了在这样的过程中制造固着的磨料锯切线材的方法。

附图说明

图1显示立方－八面体型金刚石的投影，如果它们在现实中出现的那样。

图2显示了由金刚石压入法制造的根据本发明的固着磨料锯切线材的第一优选实施方案。

图3描述了本发明的固着磨料锯切线材的第二优选实施方案，其中金刚石颗粒与第二金属层电解共沉积。

图4显示了本发明的固着磨料锯切线材的第三优选实施方案，其中首先电解沉积薄的第一层，在该第一层上与第二金属层电解共沉积金刚石颗粒。

图5显示了不同的固着磨料锯切线材的对比锯切结果。

图6显示了固着磨料锯切线材的寿命终结试验。

在图中，相同的元件由相同的个位数和十位数表示，而百位数是指图的编号。

本发明的具体实施方式

根据本发明的第一个实施例，制造了压入型的固着磨料锯切线材。作为起始材料，采用中间线材直径1.30毫米的普碳钢线材，其具有0.80质量％的碳含量。通过电解沉积法用铜涂层涂覆中间线材(第一金属层)和随后拉拔到175μm钢芯直径的最后等效直径。等效直径意指与所述线材的垂直横截面具有相同的钢面积的圆的直径。因而，如表II所概述，在最终产品上得到不同数值的铜厚度。随后，通过压入辊将不同尺寸和类型的金刚石压入到铜层中。所有的金刚石都没有金属涂层。最后，通过电解镀覆在第一金属层之上的镍层(第二金属层)进一步固着压入的颗粒。由于起先未涂覆金刚石颗粒，因此它们只是部分地覆盖有第二金属层。在‘G’栏记载了在未使用的线材上发现的每千米所述线材的金刚石的量。

表II

小尺寸的立方－八面体金刚石的可能供应商是Husqvarna、Belgium、PremierDiamondCorporat ionN.V.(Antwerp,Belgium)或IljinKorea。

S4和S5的金刚石颗粒的50％显示出0.145或更低的伸长率。颗粒的10％显示低于0.044伸长率。相比之下，S3破碎类型的金刚石显示金刚石颗粒的50％具有高于0.236的伸长率。S1和S2的颗粒显示在超过50％的情况下伸长率大于0.232。

图1显示了从那些超过50％显示出立方－八面体形状的线材类型得到的颗粒的投影。金刚石颗粒都具有14个面(不包括滚圆的边)。用102，102'表示的颗粒具有接近0.5的有‘b/a’值。颗粒104、104'、104"、104"'具有接近3/4的‘b/a’值。这些投影仅用于给出金刚石颗粒看起如何的印像，但不能用来明确地将金刚石鉴定为立方－八面体形状(因为它是三维物体的二维投影)。

图2显示压入的固着磨料锯切线材在横截面上的示意性外观。钢芯线材202在中心。金属性保留层210包括由铜制成的第一金属层212，其覆盖钢芯线材202。注意，钢芯202和铜层212之间的界面是粗糙和互锁的。这归因于从中间线材直径拉拔到最终直径。这种粗糙的界面有助于锁定铜层在钢上。通过引导金刚石颗粒204通过压入辊，将它们机械地压入铜层。第二金属层214由电镀在铜层和金刚石之上的镍制成。因为金刚石未被涂覆，它们仅显示镍的部分覆盖。

在得自DWT的RTS－480类型的单线锯(具有摇摆的轭状物)上测试所述线材。将线材张力保持在22N，和以每分钟420μm降低所述轭状物。使用PEG基冷却剂。将2英寸(50.8毫米直径)的蓝宝石锭安装在配有载荷传感器的固定器上，所述载荷传感器在锯切时测量施加锭上的竖向荷载。将(力×时间)的积分用作‘锯切力’的量度。该‘锯切力’越低，切穿蓝宝石晶体所需的力就越小(因为总锯切时间因锯切规范而标准化)。

在图5中重现不同锯切线材的结果。那里对于不同的样品显示了‘锯切力’(以N·s为单位)。‘对比样品CS’是电解沉积的类型，具有直径160μm芯直径和尺寸为30-40μm的压碎型金刚石颗粒。其它的结果如表II的‘样品序号’。每个三角形代表每一线材的单独第一切割。正方形代表单个数据的平均值，矩形框代表平均值加减一个标准偏差，和须状物(whisker)代表平均值加减两个标准偏差。

对于使用立方-八面体金刚石的线材，结果清楚地显示相比所有其它样品，使用破碎金刚石在第一次切割时降低的锯切力。

而且，采用立方－八面体金刚石，比采用破碎金刚石类型，可以更多地再使用固着磨料锯切线材。机械压入、破碎金刚石类型的线材(样品1到3)只能使用有限的次数(3～4次)。在‘锯切力’变得太大之前，具有立方－八面体金刚石的机械压入的锯切线材可以使用10－11次。这显示在图6中，该图显示对于所述样品每个使用周期所需的锯切力。这明显减弱了切割单一蓝宝石晶片所需的线材量。

在图3中显示了另一优选的实施方案。在最终拉拔之前，用铜层312电解涂覆钢芯线材302。在175μm的等效直径的钢芯上，铜层(保留层的第一金属层)在最终产品上具有约10μm的厚度。在尺寸d₅₀为40μm的该立方－八面体金刚石304之上共沉积镍层314，从而形成金属性保留层310和第一金属层312。在共沉积前，立方－八面体金刚石颗粒涂覆有镍-磷，相对于金刚石的质量，镍-磷的量为10质量％或更多。这在图中由金刚石的较粗线表示。因此，金刚石颗粒在沉积过程中被完全覆盖。镍涂层(保留层的第二金属层314)具有15μm的厚度。

在包含一系列4个作业盘(run-overtray)的贯穿装置中进行电解涂覆。每个盘具有可以单独控制其电流的阳极。在相对于阳极为负电位下，通过接触轮接触所涂覆的基物线材。第一盘在70厘米的浸没长度内包含涂覆镍的金刚石和电解质的混合物。流过盘I的电解质具有以下的组成、酸度、和温度：

氨基磺酸镍电解质量(单位)

氨基磺酸镍

制得相同的三个以下盘。它们用于将镍粘结剂层加厚到15μm镍的总厚度，且不含磨料颗粒。将第一浴保持于15A/dm²的电流密度下。在最后一盘里，将其它浴中的电流密度保持于20A/dm²。

在图4中显示了另一优选的实施方案。钢芯线材402涂覆有平均厚度为0.20μm的很薄的黄铜层412。所述黄铜具有67wt％铜和33wt％锌的组成，形成第一金属层。在涂覆的钢线材上沉积厚度为1μm的镍涂层。在镍层414中共沉积金刚石颗粒404。镍的第二金属层414具有5μm总厚度。金刚石颗粒是立方－八面体的，且在共沉积前涂覆有镍磷。在扫描电子显微镜中可辨别这种预涂层。镍预涂层具有16质量％质量的金刚石颗粒。

Claims (11)

1.适用于锯切硬而脆的材料的固着磨料锯切线材，包含钢线材和保持在金属性保留层中的金刚石颗粒，其特征在于，

至少95％的金刚石颗粒具有低于80微米的尺寸，且至少50％的金刚石颗粒显示出立方－八面体形状。

2.根据权利要求1的固着磨料锯切线材，其中所述金刚石颗粒的至少50％具有小于或等于0.2的伸长率。

3.根据权利要求1或2中任一项的固着磨料锯切线材，其中所述金刚石颗粒是合成的高压、高温金刚石。

4.根据权利要求1－3中任一项的固着磨料锯切线材，其中每千米所述线材存在0.5-3.2克的金刚石颗粒。

5.根据权利要求1－4中任一项的固着磨料锯切线材，其中所述钢线材具有50-300μm的直径。

6.根据权利要求1－5中任一项的固着磨料锯切线材，其中所述金刚石颗粒的表面在嵌入所述磨料锯切线材之前基本没有金属涂层。

7.根据权利要求1－5中任一项的固着磨料锯切线材，其中所述金刚石颗粒涂覆有选自如下的涂层：钛、碳化钛、锆、碳化锆、硅、碳化硅、钒、碳化钒、铬、碳化铬、钨、碳化钨、钼、碳化钼、锰、碳化锰、铁、碳化铁、钴、碳化钴、镍、钯、镍磷、镍硼、或其组合。

8.根据权利要求1－7中任一项的固着磨料锯切线材，其中所述金属性保留层包含覆盖所述钢线材的第一金属层和在所述第一金属层之上的第二金属层，其中将所述金刚石颗粒机械压入所述第一金属层，和所述第二金属层部分或全部覆盖所述压入的金刚石颗粒。

9.根据权利要求1－7中任一项的固着磨料锯切线材，其中所述金属性保留层包含覆盖所述钢线材的第一金属层和沉积在所述第一金属层之上的第二金属层，且其中将所述金刚石颗粒与所述第二金属层电解共沉积。

10.根据权利要求8或9的固着磨料锯切线材，其中所述第一金属层由选自如下中的一种制成：铜、铁、锌、锡、铝、黄铜、青铜、铜－镍、锌－铝、镍，且所述第二金属层由选自如下中的一种制成：镍、铁、钴、钼、钨、铜、锌、锡及其合金。

11.根据权利要求1－7中任一项的固着磨料锯切线材，其中所述金属性保留层是包含锡、银、金和铜的混合物的低熔点焊料的焊料层。