专利名称：包含空心颗粒以及磨粒的磨轮及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种磨轮，其具有通过粘结材料固定到其上的磨粒，例如金刚砂；以及涉及一种制造这种磨轮的方法。
背景技术：
正如本领域普通技术人员众所周知的，各种形状的磨轮用于切割和研磨各种硬而脆的材料，例如，硅晶片、蓝宝石镜片、陶瓷板以及玻璃板，其中这些磨轮包含通过例如电镀金属的合适粘结材料固定到其上的磨粒，例如，金刚砂。
根据本发明人的经验，上述形式的传统磨轮具有牢固地固定在其上的磨粒。这样，仍然保留了在切割和研磨能力上下降的磨粒，而没有被合理地分离，这导致了非常低的自锐效果。因而，传统的磨轮所具有的问题在于不得不频繁的进行修整，以便维持高的切割和研磨能力。
发明内容
因此，本发明的第一个目的在于提供一种磨轮，其中在切割和研磨能力上下降的磨粒被合理地分离，以产生充足的自锐效果。
本发明的第二目的在于提供一种制造方法，其可以有利地产生上述磨轮。
基于勤奋的研究和实验，本发明人已经发现通过粘结材料来固定空心颗粒以及磨粒以产生磨轮，由于空心颗粒的存在，合理地减少了磨粒的固定度(the degree of fixing)，这导致了可以合理地分离在切割或者研磨能力上下降的磨粒，以达到充足的自锐效果。
根据本发明的第一方面，提供一种磨轮，作为实现上述第一目的的磨轮，该磨轮具有通过粘结材料固定的空心颗粒以及磨粒。
优选地，磨粒包括金刚砂；空心颗粒基本上由二氧化硅组成；以及粘结材料是电镀金属。优选地，金属是镍。优选地，磨粒的体积百分比为10到30％，特别地，为15到25％，以及空心颗粒的体积百分比为10到50％，特别的，为20到40％。
根据本发明的第二方面，提供一种制造磨轮的方法，作为实现上述第二目的的制造方法，该磨轮具有电镀的空心颗粒以及磨粒，该方法包括磨粒电镀步骤，将一个基板浸入电镀液中，其中，该基板的电镀表面朝上，具有比电镀液之比重大的比重的磨粒分散在电镀液中，以将在电镀液中沉淀的磨粒淀积在电镀表面上，以及还将电镀金属淀积在电镀表面上；以及空心颗粒电镀步骤，将一个基板浸入电镀液中，其中，该基板的电镀表面朝下，具有比电镀液之比重小的比重的空心颗粒分散在电镀液中，以将悬浮在电镀液中的空心颗粒淀积在电镀表面上，以及还将电镀金属淀积在电镀表面上。
优选地，磨粒电镀步骤和空心颗粒电镀步骤交替重复多次。
图1是显示在根据本发明制造方法的优选实施例中的磨粒电镀步骤的示意图；图2是显示在根据本发明制造方法的优选实施例中的空心颗粒电镀步骤的示意图；图3是显示通过交替重复多次图1所示的磨粒电镀步骤和图2所示的空心颗粒电镀步骤而在基板的电镀表面形成磨轮的状态的截面图；图4是显示图3所示磨轮之一部分的放大图；图5是显示由基板和磨轮组成的切割工具的透视图；图6是显示单独由磨轮组成的切割工具的透视图；图7是显示在根据本发明制造方法的另一实施例中的磨粒电镀步骤的示意图；以及图8是显示在根据本发明制造方法的另一实施例中的空心颗粒电镀步骤的示意图。
具体实施例方式
现在，将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图1示意性地显示了在用于制造根据本发明构造的磨轮的方法的优选实施例中的磨粒电镀步骤。在该磨粒电镀步骤中，使用设置有电镀槽2的电镀设备。电镀槽2容纳例如硫酸镍溶液的电镀液4。电镀液4包含磨粒6。电镀槽2设置有由驱动源7旋转驱动的搅拌装置8，其中驱动源7可以是电动马达。金属棒10部分地浸入在电镀液4中，其中优选地，金属棒10由镍组成。在电镀槽2的底部，设置有一个基板12，该基板由适合的金属构成，例如铝。正如参考图3以及图1可以清楚理解的，在所示实施例中的基板12具有倒截锥形上部和截锥形下部，以及具有在其侧表面(图1和3所示的上表面)形成的基本上平坦的电镀表面14。穿孔16形成在基板12的中心。在将基板12放置于电镀槽2之前，基板12使得屏蔽材料(maskmaterial)18涂敷在整个表面上(除了电镀表面14)，其中屏蔽材料18由合适的绝缘材料组成。电镀设备还设置有电压施加装置20，用于在金属棒10和基板12之间施加一个直流电压。电压施加装置20包括直流电源22和开关24。
在磨粒电镀步骤中，旋转驱动搅拌装置8，并且开关24打开。结果，包含磨粒6的电镀液4被搅拌，以分散在电镀液4中的磨粒6。在图1中，仅仅示意性地显示了一些分散的磨粒6。然后，停止搅拌装置8的旋转驱动，并且开关24闭合。在这种情况下，通过执行电镀的电镀操作，镍淀积在基板12的电镀表面14上。因为磨粒6的比重大于电镀液4的比重，所以分散在电镀液4中的磨粒在电镀液4中沉积，使得磨粒6也淀积在基板12的电镀表面14上。因而，包含通过镍电镀而固定的磨粒6的磨粒电镀层形成在基板12的电镀表面14上。
通过例如激光衍射/散射方法所测量，磨粒6可以具有10到15μm量级的颗粒尺寸。
图2示意性地显示了在用于制造根据本发明构造的磨轮的方法的优选实施例中的空心颗粒电镀步骤。同样在该空心颗粒电镀步骤中，使用设置有电镀槽102的电镀设备。电镀槽102容纳例如硫酸镍溶液的电镀液104。电镀液104包含空心颗粒106。电镀槽102设置有由驱动源107旋转驱动的搅拌装置108，其中驱动源107可以是电动马达。金属棒110部分地浸入在电镀液104中，其中优选地，金属棒110由镍组成。具有在上述磨粒电镀步骤中形成在电镀表面14上的磨粒电镀层的基板12浸入在容纳于电镀槽102中的电镀液104的上层部分，并且基板12的电镀表面14面朝下。电镀设备还设置有电压施加装置120，用于在金属棒110和基板12之间施加一个直流电压。电压施加装置120包括直流电源122和开关124。
在空心颗粒电镀步骤中，旋转驱动搅拌装置108，并且开关124打开。结果，包含空心颗粒106的电镀液104被搅拌，以分散在电镀液104中的空心颗粒106。在图2中，仅仅示意性地显示了一些分散的空心颗粒106。然后，停止搅拌装置108的旋转驱动，并且开关124闭合。在这种情况下，通过执行电镀的电镀操作，镍淀积在基板12的电镀表面14上。因为空心颗粒106的比重小于电镀液104的比重，所以分散在电镀液104中的空心颗粒106在电镀液104中飘浮，使得空心颗粒106也淀积在基板12的电镀表面14上。因而，包含通过镍电镀而固定的空心颗粒106的空心颗粒电镀层形成在基板12的电镀表面14上。
优选地，空心颗粒106是基本上由二氧化硅组成(重量比为60到80％)的空心球体，并且通过例如激光衍射/散射方法所测量，具有20到50μm量级的颗粒尺寸。优选地，可用的空心颗粒106是由日本太平洋水泥公司(Taiheiyo Cement)生产的商品名为“E-SPHERE”的空心颗粒、由Towana公司生产的商品名为“Shirasu-balloons”的空心颗粒、由Public Strategy生产的商品名为“SILAX BALLOON”的空心颗粒、以及由SUZUKI YUSHI INDUSTRIAL生产的商品名为“GOD BALL”的空心颗粒。
图3显示了磨轮26设置在基板12之电镀表面14上的状态，其中磨轮具有通过利用交替重复多次上述磨粒电镀步骤和上述空心颗粒电镀步骤的镍电镀所固定的磨粒6和空心颗粒106。图4是磨轮26之一部分的放大图。正如从图4可以清楚地看到，在磨轮26中，磨粒6和空心颗粒106合适地分散在电镀镍28中。通常，优选地，磨粒6占有10到30％的体积，空心颗粒占有10到50％的体积，剩下的为电镀镍。
当从如图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上端的外周边缘部分)以本身公知的方式(例如利用氢氧化钠溶液的溶解)移去时，形成如图5所示的切割工具30。切割工具30由基板12以及设置在基板12之表面(即电镀表面14)上的磨轮26组成，而磨轮26的外周边缘部分从基板12突出。如果移去整个基板12，则可以形成如图6所示的仅仅由环形薄板状的磨轮26组成的切割工具32。
图7示意性地显示了在用于制造根据本发明构造的磨轮的方法的另一个实施例中的磨粒电镀步骤。同样在图7所示的磨粒电镀步骤中，使用设置有电镀槽202的电镀设备。电镀槽202容纳例如硫酸镍溶液的电镀液204。电镀液204包含空心颗粒106以及磨粒6。磨粒6和空心颗粒106基本上与图1-3所示的磨粒6和空心颗粒106相同。电镀槽202设置有由驱动源207旋转驱动的搅拌装置208，其中驱动源207可以是电动马达。金属棒210部分地浸入在电镀液204中，其中优选地，金属棒210由镍组成。基板12浸入到在容纳于电镀槽202中的电镀液204的深度方向上的中间部分，其中基板12的电镀表面14面朝上。此基板12基本上与图1-3所示的基板12相同。电镀设备还设置有电压施加装置220，用于在金属棒210和基板12之间施加一个直流电压。电压施加装置220包括直流电源222和开关224。
在磨粒电镀步骤中，旋转驱动搅拌装置208，并且开关224打开。结果，包含磨粒6和空心颗粒106的电镀液204被搅拌，以分散在电镀液204中的磨粒6和空心颗粒106。然后，停止搅拌装置208的旋转驱动，并且开关224闭合。在这种情况下，通过执行电镀的电镀操作，镍淀积在基板12的电镀表面14上。因为磨粒6的比重大于电镀液204的比重，所以分散在电镀液204中的磨粒6在电镀液204中沉积，使得磨粒6也淀积在基板12的电镀表面14上。因而，包含通过镍电镀而固定的磨粒6的磨粒电镀层形成在基板12的电镀表面14上。另一方面，因为空心颗粒106的比重小于电镀液204的比重，所以电镀液204中的空心颗粒106飘浮在电镀液204中，并且没有淀积在基板12的电镀表面14上。
在空心颗粒电镀步骤中，在电镀液204中的基板12颠倒翻转，使得基板12的电镀表面14面朝下。然后，旋转驱动搅拌装置208，并且开关224打开。结果，包含磨粒6和空心颗粒106的电镀液204被搅拌，以分散在电镀液204中的磨粒6和空心颗粒106。然后，停止搅拌装置208的旋转驱动，并且开关224闭合。在这种情况下，通过执行电镀的电镀操作，镍淀积在基板12的电镀表面14上。因为空心颗粒106的比重小于电镀液204的比重，所以分散在电镀液204中的空心颗粒106在电镀液204中飘浮，使得空心颗粒106淀积在基板12的电镀表面14上。因而，包含通过镍电镀而固定的空心颗粒106的空心颗粒电镀层形成在基板12的电镀表面14上。磨粒6的比重大于电镀液204的比重，所以电镀液204中的磨粒6沉积在电镀液204中，并且没有淀积在基板12的电镀表面14上。
如果上述磨粒电镀步骤和空心颗粒电镀步骤交替重复多次，则可以在基板12的电镀表面14上形成具有通过镍电镀所固定的磨粒6和空心颗粒106的磨轮26。
虽然参考附图详细描述了根据本发明构造的磨轮的优选实施例以及用于制造这种磨轮的方法的优选实施例，但是，应当理解的是，本发明并不局限于这些实施例，而是在不偏离本发明范围的情况下可以做出多种变化和改型。
例如，已经描述了环形薄板状的磨轮。但是，这种形状的磨轮不是限制性的，而是本发明可以应用于各种形状的磨轮。而且已经描述了具有通过电镀金属所固定的磨粒和空心颗粒的电镀磨轮。但是，本发明可以应用到使用不同于电镀金属的粘结材料的磨轮，例如，基于树脂的粘结材料和陶瓷粘结材料。
权利要求
1.一种磨轮，该磨轮具有通过粘结材料所固定的空心颗粒以及磨粒。
2.根据权利要求1的磨轮，其中，该磨粒包括金刚砂。
3.根据权利要求1的磨轮，其中，该空心颗粒基本上由二氧化硅组成。
4.根据权利要求1的磨轮，其中，该粘结材料是电镀金属。
5.根据权利要求1的磨轮，其中该金属是镍。
6.根据权利要求1的磨轮，其中，该磨粒的体积百分比为10到30％，以及该空心颗粒的体积百分比为10到50％。
7.根据权利要求1的磨轮，其中，该磨粒的体积百分比为15到25％，以及该空心颗粒的体积百分比为20到40％。
8.一种制造磨轮的方法，该磨轮具有电镀的空心颗粒以及磨粒，该方法包括磨粒电镀步骤，将基板浸入电镀液中，其中，该基板的电镀表面朝上，以及具有比该电镀液之比重大的比重的该磨粒分散在其中，以将沉积在该电镀液中的该磨粒淀积在该电镀表面上，以及还将电镀金属淀积在该电镀表面上；以及空心颗粒电镀步骤，将该基板浸入电镀液中，其中，该基板的电镀表面朝下，具有比该电镀液之比重小的比重的该空心颗粒分散在其中，以将悬浮在该电镀液中的该空心颗粒淀积在该电镀表面上，以及还将电镀金属淀积在该电镀表面上。
9.根据权利要求8的制造方法，其中，该磨粒电镀步骤和该空心颗粒电镀步骤交替重复多次。
10.根据权利要求8的制造方法，其中，该磨粒包括金刚砂。
11.根据权利要求8的制造方法，其中，该空心颗粒基本上由二氧化硅组成。
12.根据权利要求8的制造方法，其中，该电镀金属是镍。
全文摘要
本发明公开了一种磨轮，具有通过粘结材料所固定的空心颗粒以及磨粒。磨粒可以是金刚砂。空心颗粒可以基本上由二氧化硅组成。粘结材料可以是电镀金属。通过以下步骤制造这种磨轮磨粒电镀步骤，将一个基板浸入电镀液中，其中该基板的电镀表面朝上，并且具有比电镀液之比重大的比重的磨粒分散在电镀液中，以将沉积在电镀液中的磨粒淀积在电镀表面上，以及还将电镀金属淀积在电镀表面上；以及空心颗粒电镀步骤，将一个基板浸入电镀液中，其中该基板的电镀表面朝下，以及具有比电镀液之比重小的比重的空心颗粒分散在电镀液中，以将悬浮在电镀液中的空心颗粒淀积在电镀表面上，以及还将电镀金属淀积在电镀表面上。
文档编号C09C1/68GK1699021SQ200510073949
公开日2005年11月23日 申请日期2005年5月19日 优先权日2004年5月19日
发明者山口崇 申请人:株式会社迪斯科