焊接劈刀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的形態(tài)提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)提高耐磨性的焊接劈刀。提供一種焊接劈刀，其由以氧化鋁的結(jié)晶為主相的第1種多結(jié)晶陶瓷形成且所述氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.38μm以下。
【專利說明】焊接劈刀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的形態(tài)一般涉及一種焊接劈刀，具體為，涉及一種使用由銅等形成的硬金屬細(xì)線(焊絲)時(shí)所適合的焊接劈刀。
【背景技術(shù)】
[0002]在用金屬細(xì)線連接半導(dǎo)體元件與引線框架的引線的絲焊中，使用焊接劈刀使金屬細(xì)線一端接合于電極墊(第一焊點(diǎn))，接著將金屬細(xì)線拉出弧線接合于引線(第二焊點(diǎn))。在接合金屬細(xì)線時(shí)，在用焊接劈刀按壓金屬細(xì)線的狀態(tài)下施加超聲波。
[0003]近年來，使用成本比金低的銅作為金屬細(xì)線的材質(zhì)的嘗試有所擴(kuò)大。但是，在使用比金硬的銅所形成的金屬細(xì)線時(shí)，需要增大在接合時(shí)施加的超聲波的振幅。因此，在接合金屬細(xì)線時(shí)受到較大剪切應(yīng)力的焊接劈刀頂端部分的結(jié)晶粒子脫落從而容易使磨損惡化。其結(jié)果，存在焊接劈刀的壽命比使用由金形成的金屬細(xì)線的情況變短的問題，。
[0004]因此，提出有使氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑形成為0.1 μ m (微米)?2.5 μ m、二氧化鋯結(jié)晶粒子的粒徑形成為0.1 μ m?1.0 μ m、表面空隙率為0.1%的焊接劈刀(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]但是，即使在使用專利文獻(xiàn)I所公開的技術(shù)的情況下，在提高耐磨性的方面仍然存在改善的余地。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本國特開2003 - 68784號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的形態(tài)是基于所涉及的課題的認(rèn)識(shí)而進(jìn)行的發(fā)明，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)提高耐磨性的焊接劈刀。
[0008]第I個(gè)發(fā)明是一種焊接劈刀，其由以氧化鋁結(jié)晶為主相的第I種多結(jié)晶陶瓷形成且所述氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.38 μ m以下。
[0009]根據(jù)該焊接劈刀，可以提高焊接劈刀的耐磨性。
[0010]第2個(gè)發(fā)明是，在第I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.19 μ m。
[0011 ] 根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0012]第3個(gè)發(fā)明是，在第I或第2個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述第I種多結(jié)晶陶瓷中的孔的占有率為90ppm以下,而且,徑為3μηι以上的孔數(shù)為13個(gè)/ mm2以下。
[0013]根據(jù)該焊接劈刀，因?yàn)榭梢越档驮诘贗種多結(jié)晶陶瓷組織內(nèi)存在的孔的比例，所以可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0014]第4個(gè)發(fā)明是，在第I?第3的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述第I種多結(jié)晶陶瓷的維氏硬度為2000HV以上。
[0015]根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0016]第5個(gè)發(fā)明是，在第I?第4的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述第I種多結(jié)晶陶瓷還含有氧化鉻，所述氧化鉻的比例為0.lwt%以上3.0wt%以下。
[0017] 根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0018]第6個(gè)發(fā)明是一種焊接劈刀，其由含有作為主相的氧化鋁結(jié)晶和含有作為副相的二氧化鋯結(jié)晶的第2種多結(jié)晶陶瓷形成，所述二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑為0.23μ m以下。
[0019]根據(jù)該焊接劈刀，可以提高焊接劈刀的耐磨性。
[0020]第7個(gè)發(fā)明是，在第6個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述二氧化鋯團(tuán)簇的團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.1lum以下。
[0021 ] 根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0022]第8個(gè)發(fā)明是，在第6或第7個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.38μπι以下。
[0023]根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0024]第9個(gè)發(fā)明是，在第6~第8的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.19 μ m。
[0025]根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0026]第10個(gè)發(fā)明是，在第6~第9的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，在以氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為D1、以二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑為D2的情況下，滿足以下的數(shù)式。
[0027]Dl / D2 ^ 1.47
[0028]根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0029]第11個(gè)發(fā)明是，在第6~第10的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，在所述第2種多結(jié)晶陶瓷中的孔的占有率為90ppm以下,而且,徑為3μηι以上的孔數(shù)為13個(gè)/ mm2以下。
[0030]根據(jù)該焊接劈刀，因?yàn)榭梢越档驮诘?種多結(jié)晶陶瓷組織內(nèi)存在的孔的比例，所以可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0031]第12個(gè)發(fā)明是，在第6~第11的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述第2種多結(jié)晶陶瓷的維氏硬度為2000HV以上。
[0032]根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0033]第13個(gè)發(fā)明是，在第6~第12的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述二氧化鋯的比例為0.5wt%以上25.0wt%以下。
[0034]根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0035]第14個(gè)發(fā)明是，在第6~第13的任意I個(gè)發(fā)明的焊接劈刀中，所述第2種多結(jié)晶陶瓷還含有氧化鉻，所述氧化鉻的比例為0.lwt%以上3.0wt%以下。
[0036]根據(jù)該焊接劈刀，可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的形態(tài)，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)提高耐磨性的焊接劈刀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1 (a)是用于例示焊接劈刀的模式圖，(b)是(a)中A部的放大模式圖。
[0039]圖2是用于例示焊接劈刀頂端部分的模式圖。
[0040]圖3是用于例示其他實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的模式圖。
[0041]圖4是用于例示接合金屬細(xì)線時(shí)的狀態(tài)的模式剖視圖。
[0042]圖5 (a)是用于例示結(jié)晶粒子的粒徑較大且結(jié)晶粒子未形成為一致的粒徑對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的模式圖。(b)是用于例示結(jié)晶粒子的粒徑較小且結(jié)晶粒子形成為一致的粒徑對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的模式圖。
[0043]圖6是用于例示氧化鋁結(jié)晶粒子脫落的模式圖。
[0044]圖7是用于例示二氧化鋯團(tuán)簇的模式圖。
[0045]圖8是用于例示減小二氧化鋯團(tuán)簇的大小的效果的模式圖。
[0046]圖9是用于說明耐磨性評(píng)價(jià)的模式圖。
[0047]圖10是用于表示氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0048]圖11是用于表示氧化鋁結(jié)晶粒子粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0049]圖12是用于表示二氧化鋯團(tuán)簇220的平均團(tuán)簇徑對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0050]圖13是用于表示二氧化鋯團(tuán)簇220的團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0051]圖14是用于表示氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑與二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑的比對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0052]圖15是用于表示維氏硬度對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0053]圖16是用于表不孔的占有率對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0054]圖17是用于表示每Imm2上徑為3 μ m以上的孔數(shù)對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0055]圖18是用于表示二氧化鋯的比例對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0056]圖19是用于表示氧化鉻的比例對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0057]圖20是用于表示氧化鉻的比例對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的圖表。
[0058]符號(hào)說明
[0059]10-本體部；11-圓筒部；I Ih-孔；12-圓錐臺(tái)部；13-瓶頸部；13c_倒角部；50_頂端面；110-焊接劈刀；I IOa-焊接劈刀。
【具體實(shí)施方式】
[0060]以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行例示。另外，在各附圖中，對(duì)于同樣的構(gòu)成要素附上相同的符號(hào)，適當(dāng)省略詳細(xì)說明。
[0061](焊接劈刀的形態(tài))
[0062]圖1是用于例示本發(fā)明實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的模式圖。
[0063]另外，圖1 (a)是用于例示焊接劈刀的模式圖，圖1 (b)是圖1 (a)中A部的放大模式圖。
[0064]圖2是用于例示焊接劈刀頂端部分的模式圖。
[0065]如圖1 (a)、(b)所示，焊接劈刀110具備本體部10。在本體部10的內(nèi)部設(shè)置有在軸方向上貫通的用于穿過金屬細(xì)線的孔Ilh (參照?qǐng)D2)。
[0066]本體部10具有圓筒部11、圓錐臺(tái)部12、瓶頸部13。
[0067]圓筒部11的外觀呈圓柱狀，被機(jī)械固定于絲焊裝置。圓筒部11的斷面尺寸為適合機(jī)械固定于絲焊裝置的斷面尺寸。
[0068]圓錐臺(tái)部12的外觀呈圓錐臺(tái)形狀，設(shè)置在圓筒部11的接合金屬細(xì)線側(cè)的端部。
[0069]圓錐臺(tái)部12的斷面尺寸越朝向頂端側(cè)越變小。圓錐臺(tái)部12的圓筒部11側(cè)的斷面尺寸與圓筒部11的斷面尺寸大致相等。
[0070]瓶頸部13的外觀呈圓錐臺(tái)形狀，設(shè)置在圓錐臺(tái)部12的接合金屬細(xì)線側(cè)的端部。
[0071]瓶頸部13的接合金屬細(xì)線側(cè)的端面形成頂端面50。
[0072]瓶頸部13具有能夠避開已配線的旁邊的金屬細(xì)線而在規(guī)定的位置上接合金屬細(xì)線的斷面尺寸。瓶頸部13的斷面尺寸從圓錐臺(tái)部12側(cè)朝向頂端面50側(cè)逐漸變小。
[0073]如果設(shè)置瓶頸部13，則即使金屬細(xì)線的配線間距較窄時(shí)，也可以防止在接合金屬細(xì)線時(shí)焊接劈刀110與已配線的金屬細(xì)線干涉。
[0074]例如，通過減小瓶頸部13的斷面尺寸，則接合金屬細(xì)線的位置(接合位置)的間距尺寸例如即使在短于50 μ m以下的情況下，也可以防止焊接劈刀110與已配線的金屬細(xì)線干渉。
[0075]如圖2所示，在焊接劈刀110的頂端面50側(cè)開口有用于穿過金屬細(xì)線的孔llh。在孔Ilh的開口部分上設(shè)置有倒角部13c(倒棱部)。倒角部13c的壁面例如可以形成為曲面。而且，頂端面50形成為傾斜面，倒角部13c側(cè)突出。
[0076]圖3是用于例示其他實(shí)施方式涉及的焊接劈刀的模式圖。
[0077]如圖3所示，焊接劈刀IlOa具備本體部10a。在本體部IOa的內(nèi)部設(shè)置有在軸方向上貫通的用于穿過金屬細(xì)線的孔llh。
[0078]本體部IOa具有圓筒部11、圓錐臺(tái)部12。
[0079]S卩，焊接劈刀IlOa為未設(shè)置有瓶頸部13的情況。
[0080]此時(shí)，圓錐臺(tái)部12的接合金屬細(xì)線側(cè)的端面形成頂端面50。在焊接劈刀IlOa的頂端面50側(cè)開口有用于穿過金屬細(xì)線的孔llh。在孔Ilh的開口部分上設(shè)置有倒角部13c。倒角部13c的壁面例如可以形成為曲面。
[0081]另外，焊接劈刀的形態(tài)均不局限于圖1?圖3所例示的內(nèi)容，可進(jìn)行適當(dāng)變更。
[0082]接著，對(duì)接合金屬細(xì)線時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行說明。
[0083]另外，雖然在此對(duì)焊接劈刀110的情況進(jìn)行說明，但是焊接劈刀IlOa的情況也是
一樣的。
[0084]圖4是用于例示接合金屬細(xì)線時(shí)的狀態(tài)的模式剖視圖。
[0085]另外，在圖4中，例示接合于引線(第二焊點(diǎn))時(shí)的狀態(tài)。
[0086]首先，穿過焊接劈刀110的孔Ilh的金屬細(xì)線BW接合于設(shè)置于未圖示的半導(dǎo)體元件的電極墊(第一焊點(diǎn))。然后，使焊接劈刀Iio通過規(guī)定的軌道移動(dòng)至引線200上，并使金屬細(xì)線BW形成弧線狀。
[0087]接著，如圖4所示，使焊接劈刀110按壓在引線200上，從而使金屬細(xì)線BW夾在頂端面50與引線200之間。由于頂端面50形成為傾斜面，因此頂端面50與引線200的間隔從頂端面50的外側(cè)到內(nèi)側(cè)變窄。因此，夾在頂端面與引線200之間的金屬細(xì)線BW的厚度從頂端面50的外側(cè)到內(nèi)側(cè)變薄。
[0088]在金屬細(xì)線BW夾在頂端面50與引線200之間的狀態(tài)下，對(duì)焊接劈刀110例如施加超聲波。由此，使金屬細(xì)線BW接合于引線200 (第二焊點(diǎn))。然后，金屬細(xì)線BW在倒角部13c的邊緣位置被截?cái)唷Ｔ诮財(cái)嘟饘偌?xì)線BW之后焊接劈刀110上升。由此，金屬細(xì)線BW連接在電極墊與引線200之間。
[0089]在如此的絲焊中，在使用由比金硬的銅形成的金屬細(xì)線BW的情況下，需要增大在接合時(shí)施加的超聲波的振幅。因此，在接合金屬細(xì)線BW時(shí)焊接劈刀上受到的較大剪切應(yīng)力，因此其頂端部分結(jié)晶粒子脫落而容易使磨損惡化。其結(jié)果，與使用由金形成的金屬細(xì)線Bff的情況相比，存在焊接劈刀110的壽命變短的風(fēng)險(xiǎn)。
[0090]因此，通過由以下說明的多結(jié)晶陶瓷形成的焊接劈刀來提高耐磨性。
[0091]此時(shí)，如果由以下說明的多結(jié)晶陶瓷形成焊接劈刀，則不管焊接劈刀的形態(tài)都能夠?qū)崿F(xiàn)提高耐磨性。
[0092](焊接劈刀的材質(zhì)I)
[0093]接著，對(duì)焊接劈刀的材質(zhì)是以氧化鋁(Al2O3)的結(jié)晶為主相的多結(jié)晶陶瓷(相當(dāng)于第I種多結(jié)晶陶瓷的一個(gè)例子)的情況進(jìn)行說明。
[0094]根據(jù)本
【發(fā)明者】們的見解，焊接劈刀的磨損由于頂端部分的氧化鋁結(jié)晶粒子的脫落而惡化，因此如果減小氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑就可以提高耐磨性。
[0095]即，因?yàn)榭梢哉J(rèn)為焊接劈刀的磨損由于頂端部分的氧化鋁結(jié)晶粒子的脫落而惡化，所以如果減小氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。
[0096]如后所述，如果焊接劈刀由以氧化鋁的結(jié)晶為主相的多結(jié)晶陶瓷形成且氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.38 μ m以下，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.35 μ m以下。
[0097]而且，如果減小氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑且氧化鋁結(jié)晶粒子形成為一致的粒徑，則可以進(jìn)一步提高耐磨性。
[0098]圖5是用于例示結(jié)晶粒子的粒徑的大小與結(jié)晶粒子形成為一致的粒徑時(shí)對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的模式圖。
[0099]另外，圖5 Ca)是用于例示結(jié)晶粒子的粒徑較大且結(jié)晶粒子未形成為一致的粒徑對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的模式圖。圖5 (b)是用于例示結(jié)晶粒子的粒徑較小且結(jié)晶粒子形成為一致的粒徑對(duì)耐磨性產(chǎn)生的影響的模式圖。
[0100]圖5 (a)、(b)中的F表示由于施加超聲波而在焊接劈刀頂端面50上產(chǎn)生的剪切力。
[0101]圖5 (a)、(b)中的F1、F2表示在結(jié)晶粒子的粒界面上產(chǎn)生的剪切力。
[0102]如圖5 (a)所示，在結(jié)晶粒子的粒徑較大，而且結(jié)晶粒子未形成為一致的粒徑的情況下，粒界的比表面積變小，則在每I個(gè)結(jié)晶粒子的粒界面上產(chǎn)生的剪切力Fl變大。
[0103]對(duì)此，如圖5 (b)所示，在結(jié)晶粒子的粒徑較小，而且結(jié)晶粒子形成為一致的粒徑的情況下，粒界的比表面積變大，則可以減小在每I個(gè)結(jié)晶粒子的粒界面上產(chǎn)生的剪切力F2。因此，由于可以進(jìn)一步抑制在焊接劈刀的頂端部分的結(jié)晶粒子的脫落，因此可以進(jìn)一步提聞耐磨性。
[0104]如后所述，如果使氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.19 μ m,則可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.17 μ m以下。
[0105]而且，當(dāng)焊接劈刀的頂端面50的附近存在孔(pore:也稱為空隙、空孔等)時(shí)，由于發(fā)生應(yīng)力集中因此容易產(chǎn)生結(jié)晶粒子的脫落。
[0106]根據(jù)本
【發(fā)明者】們得到的見解，如果減小成為結(jié)晶粒子脫落的起點(diǎn)的孔的占有率，并使孔的個(gè)數(shù)變少，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。另外，孔的占有率為，在焊接劈刀的任意斷面上的孔面積相對(duì)于斷面面積的比例(面積比)。
[0107]如后所述，如果焊接劈刀由以氧化鋁的結(jié)晶為主相的多結(jié)晶陶瓷形成且孔的占有率為90ppm以下，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選孔的占有率為60ppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選孔的占有率為30ppm以下。
[0108]而且，如果每Imm2上的徑為3μπι以上的孔數(shù)為13個(gè)以下(13個(gè)/ mm2以下)，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選每Imm2上的徑為3μπι以上的孔數(shù)為8個(gè)以下(8個(gè)/ mm2以下)，進(jìn)一步優(yōu)選每Imm2上的徑為3 μ m以上的孔數(shù)為4個(gè)以下(4個(gè)/ mm2以下)。
[0109]而且，如果提高以氧化鋁的結(jié)晶為主相的多結(jié)晶陶瓷的硬度，則焊接劈刀的頂端部分變得難以磨損。
[0110]如后所述，如果焊接劈刀由以氧化鋁的結(jié)晶為主相的多結(jié)晶陶瓷形成且多結(jié)晶陶瓷的維氏硬度在2000HV以上，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選維氏硬度為2050HV以上。
[0111]而且，根據(jù)本
【發(fā)明者】們得到的見解，如果添加氧化鉻，則由于可以改善氧化鋁的燒結(jié)性因此可以提高硬度。因此，如果能夠提高硬度，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。
[0112]但是，當(dāng)氧化鉻的添加量過剩時(shí)，就會(huì)生成氧化鉻的相。當(dāng)生成氧化鉻的相時(shí)，則機(jī)械特性惡化，從而耐磨性降低。
[0113]如后所述，如果焊接劈刀由以氧化鋁的結(jié)晶為主相且還添加有氧化鉻的多結(jié)晶陶瓷形成，使氧化鉻的比例在0.lwt%以上3.0wt%以下，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選氧化鉻的比例在0.6wt%以上2.0wt%以下。
[0114]另外，有關(guān)前述的結(jié)晶粒子的粒徑、平均粒徑、粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差、及孔的占有率的詳細(xì)內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0115](焊接劈刀的材質(zhì)2)
[0116]接著，對(duì)焊接劈刀的材質(zhì)為含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯(ZrO2)的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷(相當(dāng)于第2種多結(jié)晶陶瓷的一個(gè)例子)的情況進(jìn)行說明。
[0117]如果形成為含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷，則可以抑制由于在接合金屬細(xì)線時(shí)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力而發(fā)生的粒界裂紋的惡化。其結(jié)果，由于可以抑制焊接劈刀的頂端部分的氧化鋁結(jié)晶粒子的脫落，因此可以提高焊接劈刀的耐磨性。
[0118]但是，二氧化鋯比氧化鋁硬度低而容易產(chǎn)生破損。因此，如果僅以二氧化鋯的結(jié)晶為副相，則存在不能實(shí)現(xiàn)提高耐磨性的風(fēng)險(xiǎn)。
[0119]圖6是用于例示氧化鋁結(jié)晶粒子脫落的模式圖。
[0120]如圖6所示，如果在氧化鋁結(jié)晶粒子200的彼此之間存在容易產(chǎn)生破壞的二氧化鋯結(jié)晶粒子210時(shí)，則由于二氧化鋯結(jié)晶粒子210的破壞而使氧化鋁結(jié)晶粒子200變得更容易脫落。
[0121]根據(jù)本
【發(fā)明者】們得到的見解，如果減小二氧化鋯團(tuán)簇的大小，則可以抑制由于二氧化鋯被破壞而引起的氧化鋁結(jié)晶粒子200脫落的現(xiàn)象。
[0122]再者，如果減小二氧化鋯團(tuán)簇的大小，則由于提高二氧化鋯團(tuán)簇的分散性，因此可以進(jìn)一步抑制粒界裂紋的惡化。[0123]在此，對(duì)二氧化鋯團(tuán)簇進(jìn)行說明。
[0124]圖7是用于例示二氧化鋯團(tuán)簇的模式圖。
[0125]如圖7所示，多個(gè)二氧化鋯結(jié)晶粒子210連續(xù)連接在一起的集合體形成為二氧化鋯團(tuán)簇220。
[0126]圖8是用于例示減小二氧化鋯團(tuán)簇的大小的效果的模式圖。
[0127]如圖8所示，如果減小二氧化鋯團(tuán)簇220的大小，則可以抑制由于二氧化鋯被破壞而引起的氧化鋁結(jié)晶粒子200脫落的現(xiàn)象。
[0128]再者，如果減小二氧化鋯團(tuán)簇220的大小，則由于提高二氧化鋯團(tuán)簇220的分散性，因此可以進(jìn)一步抑制粒界裂紋的惡化。
[0129]因此，可以進(jìn)一步抑制焊接劈刀的頂端部分的氧化鋁結(jié)晶粒子200的脫落。
[0130]如后所述，如果焊接劈刀由含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷形成且二氧化鋯團(tuán)簇220的平均團(tuán)簇徑為0.23 μ m以下，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選二氧化鋯團(tuán)簇220的平均團(tuán)簇徑為0.21 μ m以下，進(jìn)一步優(yōu)選平均團(tuán)簇徑為0.17 μ m以下。
[0131]另外，根據(jù)本
【發(fā)明者】們得到的見解，如果減小二氧化鋯團(tuán)簇220的團(tuán)簇徑，同時(shí)形成為一致的團(tuán)簇徑，則可以抑制由于二氧化鋯被破壞而引起的氧化鋁結(jié)晶粒子200脫落的現(xiàn)象。
[0132]再者，如果減小二氧化鋯團(tuán)簇220的團(tuán)簇徑，同時(shí)形成為一致的團(tuán)簇徑，則由于進(jìn)一步提高二氧化鋯團(tuán)簇220的分散性，因此可以進(jìn)一步抑制粒界裂紋的惡化。
[0133]如后所述，如果焊接劈刀由含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷形成且二氧化鋯團(tuán)簇220的團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.11 μ m以下，則可以進(jìn)一步抑制粒界裂紋的惡化，因此可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選二氧化鋯團(tuán)簇220的團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.09 μ m以下，進(jìn)一步優(yōu)選團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.07 μ m以下。
[0134]而且，如前所述，如果減小氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。
[0135]如后所述，如果焊接劈刀由含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷形成且多結(jié)晶陶瓷中的氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.38μπι以下，則可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0136]而且，如前所述，如果使氧化鋁結(jié)晶粒子形成為一致的粒徑，則可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0137]如后所述，如果使氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.19 μ m，則可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0138]而且，如前所述，當(dāng)焊接劈刀的頂端面50的附近存在孔時(shí)，則由于發(fā)生應(yīng)力集中因此容易產(chǎn)生結(jié)晶粒子的脫落。
[0139]根據(jù)本
【發(fā)明者】們得到的見解，如果氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑與二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑的比(氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑/ 二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑)在規(guī)定值以上，則可以降低在多結(jié)晶陶瓷的組織內(nèi)存在的孔的比例。
[0140]如后所述，在以氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為D1、以二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑為D2的情況下，如果Dl / D2 ^ 1.47，則可以降低在多結(jié)晶陶瓷的組織內(nèi)存在的孔的比例，因此可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選Dl /D2 ^ 2.0以上，進(jìn)一步優(yōu)選Dl / D2 ^ 2.3以上。
[0141]而且，如果提高含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷的硬度，則焊接劈刀的頂端部分變得難以磨損。
[0142]如后所述，如果焊接劈刀由含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷形成且多結(jié)晶陶瓷的維氏硬度在2000HV以上，則可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0143]而且，如前所述，當(dāng)焊接劈刀的頂端面50的附近存在孔時(shí)，則由于發(fā)生應(yīng)力集中因此容易產(chǎn)生結(jié)晶粒子的脫落。 [0144]如后所述，如果焊接劈刀由含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷形成且孔的占有率為90ppm以下，則可以進(jìn)一步提高焊接劈刀的耐磨性。
[0145]而且，如果在含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷中的二氧化鋯的比例在規(guī)定的范圍內(nèi)，則可以進(jìn)一步有效地抑制粒界裂紋的惡化。
[0146]如后所述，如果焊接劈刀由含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷形成且二氧化鋯的比例在0.5wt%以上25.0wt%以下，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選二氧化鋯的比例為8.0wt%以上21.0wt%以下。
[0147]而且，根據(jù)本
【發(fā)明者】們得到的見解，如果添加氧化鉻，則由于可以改善氧化鋁的燒結(jié)性因此可以提高硬度。因此，如果能夠提高硬度，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。
[0148]但是，當(dāng)氧化鉻的添加量過剩時(shí)，則生成氧化鉻的相。當(dāng)生成氧化鉻的相時(shí)，則機(jī)械特性惡化，從而降低耐磨性。
[0149]如后所述，如果焊接劈刀由含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷形成且氧化鉻的比例在0.lwt%以上3.0wt%以下，則可以提高焊接劈刀的耐磨性。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高耐磨性，更優(yōu)選氧化鉻的比例為0.6wt%以上2.0wt%以下。
[0150]另外，有關(guān)前述的團(tuán)簇徑、平均團(tuán)簇徑、團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差、結(jié)晶粒子的粒徑、平均粒徑、粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差、及孔的占有率的詳細(xì)內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0151](實(shí)施例)
[0152]接著，對(duì)焊接劈刀的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0153](焊接劈刀的制造方法)
[0154]首先，在混合原料與溶媒的同時(shí)進(jìn)行粉碎從而生成料漿。
[0155]原料可以為前述的多結(jié)晶陶瓷的主成分。
[0156]例如，在以氧化鋁的結(jié)晶為主相的多結(jié)晶陶瓷的情況下，原料為氧化鋁。
[0157]在含有以氧化鋁的結(jié)晶為主相、以二氧化鋯的結(jié)晶為副相的多結(jié)晶陶瓷的情況下，原料為氧化鋁及二氧化鋯。二氧化鋯的比例例如可以為0.5wt%以上25.0wt%以下。
[0158]而且，還可以再添加氧化鉻。氧化鉻的比例例如可以為0.lwt%以上3.0wt%以下。
[0159]例如，溶媒可以為水等。
[0160]另外，根據(jù)需要也可以添加分散剤等。
[0161]而且，在料漿的生成中，可以使用球磨機(jī)。[0162]在使用球磨機(jī)的粉碎中，粉碎至未含有粗大粒子的狀態(tài)。此時(shí)，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整球的大小、球的個(gè)數(shù)、旋轉(zhuǎn)數(shù)、時(shí)間等，可以粉碎成所希望的粒子大小。
[0163]接著，使用所生成的料漿進(jìn)行造粒。
[0164]在造粒中，例如可以使用噴霧干燥法。
[0165]接著，將粘合劑混合在所造粒的粉末中進(jìn)行混煉生成混合物。
[0166]接著，射出成形所生成的混合物從而形成細(xì)柱狀的成形體。
[0167]接著，對(duì)成形體進(jìn)行脫脂，然后進(jìn)行燒成。
[0168]例如，燒成溫度可以為1350°C以上。
[0169]接著，進(jìn)行熱等靜壓(HIP;Hot Isostatic Pressing)。
[0170]熱等靜壓的條件例如可以為以下條件，氬氣為氛圍氣，溫度在1350°C以上，圧力在IOOMPa 以上。
[0171]接著，通過實(shí)施研削加工等的機(jī)械加工形成焊接劈刀。
[0172]在此，例如可以通過恰當(dāng)選擇前述的原料，適當(dāng)調(diào)整粉碎條件、燒成條件而得到前述的氧化鋁結(jié)晶粒子的平 均粒徑、氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差、二氧化鋯團(tuán)簇220的平均團(tuán)簇徑、二氧化鋯團(tuán)簇220的團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差、氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑與二氧化鋯團(tuán)簇220的平均團(tuán)簇徑的比等。
[0173]而且，前述的孔的占有率、孔的個(gè)數(shù)、多結(jié)晶陶瓷的硬度等，例如可以通過適當(dāng)調(diào)整前述的燒成條件、熱等靜壓條件而得到。
[0174]接著，對(duì)通過這樣制造的焊接劈刀的評(píng)價(jià)進(jìn)行說明。
[0175](多結(jié)晶陶瓷組織的評(píng)價(jià)方法)
[0176]首先，對(duì)多結(jié)晶陶瓷組織的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行說明。
[0177]將焊接劈刀IlOUlOa的頂端面50精加工成無痕的鏡面。例如，鏡面精加工可以使用金剛石研磨法進(jìn)行。然后，將鏡面精加工的頂端面50進(jìn)行熱侵蝕。熱侵蝕例如可以在1300°C以上的溫度下進(jìn)行。
[0178]接著，使用掃描式電子顯微鏡(SEM !Scanning Electron Microscope)來對(duì)熱侵蝕的頂端面50進(jìn)行拍照并進(jìn)行多結(jié)晶陶瓷的組織評(píng)價(jià)。
[0179]例如，可以通過以下的順序進(jìn)行多結(jié)晶陶瓷的組織評(píng)價(jià)。
[0180]首先，使用掃描式電子顯微鏡(例如，日本日立制作所，S — 800)以加速電壓15kV、工作距離15mm、倍率15000倍對(duì)熱侵蝕的頂端面50進(jìn)行拍照。
[0181]接著，對(duì)所拍照的圖像進(jìn)行印刷，并在粒界上畫線。
[0182]在粒界上畫線時(shí)，例如可以使用黑色圓珠筆(例如筆尖粗0.5mm)ο
[0183]主要含有過渡元素的相輝度較高，主要含有主族元素的相輝度較低。因此，可以通過在粒界上畫線而分開各自的相。
[0184]另外，為了更正確地區(qū)分相而使用能量色散X射線分析法(EDX ；EnergyDispersive X-ray spectroscopy)進(jìn)行元素分析,也可以在區(qū)分主要含有過渡元素的相與主要含有主族元素的相的同時(shí)在粒界上畫線。
[0185]接著，使用圖像解析軟件對(duì)在粒界上畫線的圖像進(jìn)行解析。
[0186]例如，使用掃描儀以灰度設(shè)定來讀取在粒界上畫線的圖像，可以使用圖像解析軟件對(duì)圖像進(jìn)行解析。[0187]例如，圖像解析軟件可以為Win — R00FVer6.5 (日本三谷商事)。
[0188]使用Win - R00FVer6.5的圖像解析可以為以下的方式進(jìn)行。
[0189]評(píng)價(jià)范圍，例如可以為6 μ mX6 μ m領(lǐng)域的6個(gè)部位。
[0190]黑白化用掃描儀讀取的圖像，并在單色臨界值30~120的范圍內(nèi)進(jìn)行二值化從而分離主要含有過渡元素的相與主要含有主族元素的相。
[0191]然后，按順序?qū)嵤￤in - R00FVer6.5命令里的“刪除(刪除0.1 μ m以下的絕對(duì)最大長度)”、“膨脹”、“細(xì)線化”，并計(jì)算出氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑、二氧化鋯團(tuán)簇220的平均團(tuán)簇徑。
[0192]此時(shí),氧化招結(jié)晶粒子的粒徑可以由Win — R00FVer6.5的“圓相當(dāng)徑”計(jì)算出來。因此，氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑可以通過計(jì)算所算出的多個(gè)圓相當(dāng)徑的相加平均來求出。
[0193]構(gòu)成二氧化鋯團(tuán)簇220的結(jié)晶粒子210的粒徑可以通過Win — R00FVer6.5的“圓
相當(dāng)徑”計(jì)算出來。
[0194]而且，團(tuán)簇220的團(tuán)簇徑可以通過以下的數(shù)式計(jì)算出來。
[0195](數(shù)式I)
[0196]
【權(quán)利要求】
1.一種焊接劈刀，其特征為， 其由以氧化鋁的結(jié)晶為主相的第I種多結(jié)晶陶瓷形成且所述氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.38 μ m以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接劈刀，其特征為， 所述氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.19 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊接劈刀，其特征為， 所述第I種多結(jié)晶陶瓷中的孔的占有率為90ppm以下，而且，徑為3μπι以上的孔數(shù)為13個(gè)/ mm2以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述第I種多結(jié)晶陶瓷的維氏硬度為2000HV以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述第I種多結(jié)晶陶瓷還含有氧化鉻，所述氧化鉻的比例為0.lwt%以上3.0wt%以下。
6.一種焊接劈刀，其特征為， 其由含有作為主相的氧化鋁結(jié)晶和含有作為副相的二氧化鋯結(jié)晶的第2種多結(jié)晶陶瓷形成，所述二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑為0.23 μ m以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焊接劈刀，其特征為， 所述二氧化鋯團(tuán)簇的團(tuán)簇徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.11 μ m以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的焊接劈刀，其特征為， 所述氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為0.38 μ m以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述氧化鋁結(jié)晶粒子的粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.19 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求6~9中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 在以氧化鋁結(jié)晶粒子的平均粒徑為D1、以二氧化鋯團(tuán)簇的平均團(tuán)簇徑為D2的情況下，滿足以下的數(shù)式。
Dl / D2≥ 1.47
11.根據(jù)權(quán)利要求6~10中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述第2種多結(jié)晶陶瓷中的孔的占有率為90ppm以下，而且，徑為3μπι以上的孔數(shù)為13個(gè)/ mm2以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求6~11中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述第2種多結(jié)晶陶瓷的維氏硬度為2000HV以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求6~12中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述二氧化鋯的比例為0.5wt%以上25.0wt%以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求6~13中任意I項(xiàng)所述的焊接劈刀，其特征為， 所述第2種多結(jié)晶陶瓷還含有氧化鉻，所述氧化鉻的比例為0.lwt%以上3.0wt%以下。
【文檔編號(hào)】B23K20/10GK103962713SQ201310104960
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】本村研一, 內(nèi)村健志, 大西惇平, 后藤達(dá)也, 田端研二 申請(qǐng)人:Toto株式會(huì)社