CN101628428A

CN101628428A - 表面改质的刀轮及其制作方法

Info

Publication number: CN101628428A
Application number: CN200810135818A
Authority: CN
Inventors: 张孝国; 王明辉
Original assignee: CHINA EMERG WHEEL ENTERPRISE Co Ltd
Current assignee: CHINA EMERG WHEEL ENTERPRISE Co Ltd; Kinik Co
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-20

Abstract

一种表面改质的刀轮，包括一刀轮本体、一切割单元及一焊接层。刀轮本体由第一基材及第二基材所构成，第一基材及第二基材分别具有一内表面及一外表面且第一基材的内表面形成有一粗糙部。切割单元形成于粗糙部上，而焊接层形成于切割单元与第二基材之间。本发明亦提供一种上述刀轮的制作方法。

Description

表面改质的刀轮及其制作方法

技术领域

本发明是关于一种表面改质的刀轮及其制作方法，尤指一种将基材表面改质，以增加刀轮基材与切割单元的结合强度，并增加切割效率的刀轮及其制作方法。

背景技术

刀轮的切割方式是使用硬度较高的材质作切割，因此应用范围广泛，可用于玻璃切割、芯片切割、电路板切割、医疗切割器具、化学机械研磨(CMP)修整碟、家庭日用刀具、特殊电极、金属复合散热片及砂轮修刀等用途。

美国公告专利第5,855,974号揭露一种刀轮结构，其是利用化学溶液，如KOH、K₃Fe(CN)₆分别移除碳化钨表面的钴与粗化碳化钨表面，并仅于刀轮的刀刃部镀覆一CVD钻石层。美国公开专利第2007056171号中揭露有一凸出结构的基材与CVD钻石层夹附以形成刀轮结构。另，日本专利第JP60201803号揭露了一种以两侧基材包覆烧结钻石颗粒的刀轮结构。

根据上述，已知以基材与CVD钻石层或烧结钻石颗粒作为刀轮的结构，然而，不论是CVD钻石层或是烧结钻石层与基材相结合时，往往因彼此间结合强度或附着力不足，因此造成基材与CVD钻石层或是烧结钻石层容易剥离而无法有效地提升刀轮使用寿命且无法有效地提升切割效率，也容易造成玻璃的破碎，因此刀轮使用寿命及其效率仍有待改善。

据此，目前亟需一种能提升刀轮使用寿命与切割效率及品质，并降低制作成本且易于操作的刀轮及其制作方法。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的是在提供一种表面改质的刀轮结构，是在刀轮基材表面上进行表面改质，以于基材表面上形成有一粗糙部，其可避免切割层与刀轮基材剥离。

本发明的另一目的是在提供一种表面改质的刀轮结构，其是由减少高温焊接工艺降低切割层劣化机率，进而有效提升切割层于基材上的附着性。

为达上述或其它目的，本发明提供一种表面改质的刀轮，包括一刀轮本体、一切割单元及一焊接层。刀轮本体由第一基材及第二基材所构成，第一基材及第二基材分别具有一内表面及一外表面，且第一基材的内表面形成有一改质表面。切割单元是形成于改质表面上，而焊接层是形成于切割单元与第二基材之间。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中包括等离子体或酸液腐蚀改质第一基材的内表面，以形成有粗糙部，且该粗糙部是为多个凸起部。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中第一基材及第二基材内表面的外径是大于第一基材及第二基材外表面的外径。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中刀轮本体具有多个第一轴孔，另于切割单元具有一第二轴孔，且第二轴孔及所述第一轴孔是贯穿设于刀轮本体及切割单元。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，所述基材至少一者的材质包括金属、金属碳化物、金属合金、金属氮化物或金属氧化物，其中较佳是使用碳、氮、氧、铝、硼、硅、钨、前述金属合金或其化合物，且所述基材的厚度为0.1mm至10mm。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中多个第一轴孔与第二轴孔分别具有多个连续设置的凹凸部，而多个第一轴孔与该第二轴孔是位于该刀轮本体与该切割单元的中心或偏心。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中切割单元包括一化学气相沉积钻石层，且切割层的厚度为5μm至1mm。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中切割单元具有一刀缘，且该刀缘呈平滑圆弧状或不规则锯齿状。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中所述基材的一中心还包括有一凸缘结构，该凸缘结构是凸设于基材的表面且于中央处设置有一轴孔。

依照本发明较佳实施例所述的刀轮，其中焊接层包括银铜锡钛粉末或镍铬合金粉末。

本发明另提出一种前述表面改质的刀轮的制作方法，其包括下列步骤：提供一刀轮本体，是由一第一基材及一第二基材所构成，第一基材及一第二基材分别具有一内表面及一外表面；于第一基材的内表面进行表面改质，以于第一基材的内表面形成有一粗糙部；形成一切割单元于粗糙部上；形成一焊接层于第二基材的内表面上，以及由该焊接层对位接合第一基材与第二基材。

依照本发明较佳实施例所述刀轮的制作方法，其中包括由等离子体或酸液腐蚀改质第一基材的内表面。当第一基材的内表面是经等离子体改质进行表面改质时，其是在氧气或氢气的环境下进行。

依照本发明较佳实施例所述刀轮的制作方法，包括形成一刀缘于切割单元的边缘，且刀缘呈平滑圆弧状或不规则锯齿状；其中形成刀缘的方法包括机械研磨法或放电切割法。

依照本发明较佳实施例所述刀轮的制作方法，其中分别形成多个第一轴孔及一第二轴孔于刀轮本体及切割单元上，且多个第一轴孔及第二轴孔是贯穿于该刀轮本体及该切割单元。

依照本发明较佳实施例所述刀轮的制作方法，其中其中多个第一轴孔与第二轴孔分别具有多个连续设置的凹凸部，而多个第一轴孔与该第二轴孔是位于该刀轮本体与该切割单元的中心或偏心。再者，形成多个第一轴孔与第二轴孔包括放电切割或机械加工法。

依照本发明较佳实施例所述刀轮的制作方法，其中形成切割单元的方法包括化学气相沉积法，以形成一如化学气相沉积钻石层。

综上所述，在本发明的刀轮及其制作方法中，是在基材表面上进行表面改质，以提高基材与切割单元间的结合强度，再由焊接使其完成本发明的刀轮结构。因此，在可大幅提高基材与切割单元间的化学附着力及刀轮的机械强度，并有效地降低刀轮的制作成本及时间。

附图说明

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举若干实施示范例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1是本发明一实施例的刀轮的立体分解结构示意图；

图2a至2f是图1的刀轮结构的制作流程示意图；

图3a及3b是本发明的刀轮的轴孔示意图；以及

图4是为本发明另一实施例的刀轮的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

图1是为根据本发明一实施例的刀轮的立体分解结构示意图，本实施例的刀轮是可用于切割玻璃，其包括一刀轮本体100，是由一第一基材110及一第二基材120所构成，所述基材110、120分别具有一内表面112及一外表面114，内表面112的外径是大于外表面114的外径，且刀轮本体100具有多个第一轴孔150；一焊接层140，是形成于第二基材120的内表面112；以及一切割单元130，是夹在第一基材110及第二基材120间，切割单元130具有一第二轴孔160，且第二轴孔160及多个第一轴孔150是贯穿于刀轮本体100及切割单元130；其中，第一基材110的内表面112是经表面改质，且切割单元130的硬度较所述基材110、120为高。

在本实施例中，其中第一基材110的内表面112是经包括等离子体或酸液腐蚀进行表面改质；较佳是使用等离子体改质于氢气或氧气环境下进行表面改质，在其它较佳实施方式中，亦可使用如硝酸或硫酸等酸性溶液达成；另本实施例所述的刀轮，其中焊接层是以银铜锡钛粉末或镍铬合金粉末为主。详细地说，其主要是为了将第一基材110的内表面112改质与粗糙化，以提高第一基材110与切割单元130的结合强度。再者，依照本发明的刀轮，其中所述基材110、120的一者材质包括金属、金属碳化物、金属合金、金属氮化物或金属氧化物所构成的金属化合物或非金属化合物，较佳为碳、氮、氧、铝、硼、硅、钨、前述金属合金或其化合物，在本实施例中的基材110、120是使用碳化钨，其中所述基材110、120的厚度为0.1mm至10mm。又，切割单元130包括一化学气相沉积钻石层，且切割单元130的厚度为5μm至1mm，为增加切割效率，亦可使切割单元130的边缘具有一刀缘，并将刀缘加工形成为平滑圆弧状或不规则锯齿状。

承接上述，依照本实施例的刀轮，其中多个第一轴孔150与第二轴孔160可进一步分别具有多个连续设置的凹凸部(如图3a及3b)，而多个第一轴孔150与该第二轴孔160是位于刀轮本体100与该切割单元130的中心或偏心，且多个第一轴孔与第二轴孔是分别为一平滑曲线的封闭图案(图未示)，由此，可在切割时可增加刀轮的震动频率，以提升刀轮的切割效率。

本实施例中玻璃切割用刀轮的制造方法为：首先，请参阅图2a提供一刀轮本体100，是由一第一基材110及一第二基材120所构成，所述基材110、120是为碳化钨材质，并分别具有一内表面112及一外表面114；接着如图2b，于第一基材110的内表面112例如以等离子体在氢气环境中进行表面改质，使其表面粗化并同时进行除碳；的后如图2c，形成一切割单元130于进行表面改质的内表面112上，其中切割单元130为一化学气相沉积钻石层；再如图2d所示，利用真空镀膜、电镀法、或涂布法形成一焊接层140于第二基材120的内表面112上，并由焊接层高温接合第一基材及第二基材而形成如图2e所示结构；最后，如图2f，以放电切割或机械加工法分别形成多个第一轴孔150及一第二轴孔160于刀轮本体100及切割单元130上，且多个第一轴孔150及第二轴孔160是贯穿其中，同时，可使用机械研磨法或放电切割法形成一刀缘170于切割单元130的边缘，以使所述基材110、120内表面112的外径是大于外表面114的外径，且刀缘170可呈平滑或非平滑的曲线。

因此，根据本实施例的刀轮及其制作方法，是在第一基材110的内表面112上进行表面改质，以提高第一基材110与以化学气相沉积形成的切割单元130彼此间的结合强度，再由形成于第二基材120的内表面112上的焊接层140而完成本发明的刀轮结构，亦即由一镀覆与一焊接的工艺来完成本发明的刀轮结构，不仅可大幅提高基材与切割单元间的化学附着力及刀轮的机械强度，并可有效地降低切割单元的翘曲变形与刀轮的制作成本及时间。

实施例2

请参阅图4是为根据本发明另一实施例的刀轮。在本实施例中，刀轮的结构及其制作方法与上述实施例相似，不同之处在于在第一基材110的内表面112还包括有一凸缘结构180，且在该凸缘结构180与第一基材110有一第一轴孔450贯穿其中，而相对第一基材110的第二基材120具有一第二轴孔460，其中该第二轴孔460的内径是与凸缘结构180的外径相同，由此凸缘结构180的设计可使刀轮避免因长期使用下造成辊轴与切割单元的磨损。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1、一种表面改质的刀轮，其特征在于，包括：

一刀轮本体，由一第一基材及一第二基材所构成，该第一基材及该第二基材分别具有一内表面及一外表面，且该第一基材的内表面形成有一粗糙部；

一切割单元，形成于该粗糙部上；以及

一焊接层，形成于该切割单元与该第二基材之间。

2、如权利要求1所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中该刀轮本体具有多个第一轴孔，该切割单元具有一第二轴孔，且该第二轴孔及所述第一轴孔贯穿于该刀轮本体及该切割单元。

3、如权利要求1所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中所述基材包括金属、金属碳化物、金属合金、金属氮化物或金属氧化物。

4、如权利要求3所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中所述基材包括碳、氮、氧、铝、硼、硅、钨、前述金属合金或其化合物。

5、如权利要求2所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中该多个第一轴孔与该第二轴孔位于该刀轮本体与该切割单元的中心或偏心。

6、如权利要求1所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中该切割单元为一化学气相沉积钻石层。

7、如权利要求1所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中该切割单元具有一刀缘，且该刀缘呈平滑圆弧状或不规则锯齿状。

8、如权利要求1所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中所述基材其中之一还包括有一凸缘结构。

9、如权利要求8所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中该凸缘结构凸设于该基材的表面且于中央处设置有一轴孔。

10、如权利要求1所述的表面改质的刀轮，其特征在于，其中该焊接层包括银铜锡钛粉末或镍铬合金粉末。

11、一种表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供一刀轮本体，由一第一基材及一第二基材所构成，所述基材分别具有一内表面及一外表面；

于该第一基材的该内表面进行表面改质，以于该第一基材的内表面形成有一粗糙部；

形成一切割单元于该粗糙部上；

形成一焊接层于该第二基材的内表面上；以及

由该焊接层对位接合该第一基材与该第二基材。

12、如权利要求11所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中包括由等离子体或酸液腐蚀改质该第一基材的内表面。

13、如权利要求12所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中该第一基材的内表面由等离子体进行表面改质时，其是在氧气或氢气的环境下进行。

14、如权利要求11所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中包括形成一刀缘于该切割单元的边缘，且该刀缘呈平滑圆弧状或不规则锯齿状。

15、如权利要求14所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中形成该刀缘的方法包括机械研磨法或放电切割法。

16、如权利要求11所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中分别形成多个第一轴孔及一第二轴孔于该刀轮本体及该切割单元上，且该多个第一轴孔及该第二轴孔是贯设于该刀轮本体及该切割单元。

17、如权利要求16所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中所述第一轴孔与该第二轴孔位于该刀轮本体与该切割单元的中心或偏心。

18、如权利要求16所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中形成所述第一轴孔与该第二轴孔包括放电切割或机械加工法。

19、如权利要求11所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中形成该切割单元的方法包括化学气相沉积法。

20、如权利要求11所述的表面改质的刀轮的制作方法，其特征在于，其中形成该焊接层的方法包括真空镀膜、电镀法或涂布法。