DE112015003772T5

DE112015003772T5 - Nickelplattierungslösung, Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts, und mit Feststoffteilchen behafteter Draht

Info

Publication number: DE112015003772T5
Application number: DE112015003772.1T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Kishi; Hideo Mitsui
Original assignee: FACILITY CO Ltd
Current assignee: FACILITY CO Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2017-05-11
Also published as: CN106414807B; KR101734454B1; TWI637085B; CN106414807A; TW201625820A; WO2016088395A1; JP2016222968A; JP5820950B1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nickelplattierungslösung, mittels welcher Feststoffteilchen von Diamant oder dergleichen in einem Zustand gleichmäßiger Verteilung und ohne Aggregation der Feststoffteilchen auf der Oberfläche eines Drahts fixiert werden können, ein Verfahren zur Herstellung eines mit fixierten Teilchen behafteten Drahts unter Verwendung der Nickelplattierungslösung, sowie einen mit Feststoffteilchen behafteten Draht bereitzustellen. Um diese Aufgabe zu lösen, wird als Nickelplattierungslösung zum Ausbilden einer elektroplattierten, dispergierte Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht auf der Oberfläche des Drahts eine Nickelplattierungslösung eingeführt, welche oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffpartikel und ein als Dispergiermittel fungierendes Polyamin umfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nickelplattierungslösung, die zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts verwendet wird, bei welchem Feststoffteilchen von Diamant oder dergleichen auf der Oberfläche des Drahts verteilt sind, ein Verfahren zur Herstellung des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts, sowie einen mit Feststoffteilchen behafteten Draht.
Stand der Technik
Mit Feststoffteilchen behaftete Drähte, welche auf den äußeren Umfangsflächen der Drähte haftende Feststoffteilchen von Diamant oder dergleichen umfassen, sind zum Schneiden von harten Materialien mit hoher Brüchigkeit und schwieriger Verarbeitbarkeit geeignet, wie beispielsweise von Siliziumwafern für Solarzellen, Siliziumwafern für Halbleiter, Saphiren für LED-Anwendungen, Keramiken und Steinen. Seit kurzem wird eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Schneidwerkzeugen für leicht zerbrechliche Materialien (Drahtsägen), welche derartige, mit Feststoffteilchen behaftete Drähte umfassen, sowie eine Erhöhung der Lebensdauer der resultierenden Produkte gefordert.
Was ein Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts betrifft, so offenbart beispielsweise Patentliteratur 1 einen mit Feststoffteilchen behafteten Draht, welcher an die äußere Umfangsfläche eines Drahts haftende Feststoffteilchen umfasst. Patentliteratur 1 offenbart eine Technik, bei der die Oberfläche eines Drahts mit einer elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht, in welcher oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen dispergiert sind, versehen und eine plattierte Nickelüberzugsschicht auf der Oberfläche der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht ausgebildet wird.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: WO 2013/039097

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei Anwendung der in Patentliteratur 1 offenbarten ”elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht, in welcher oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen dispergiert sind” erhöht sich indessen die Aggregation der Feststoffteilchen im Vergleich zu jenen, welche mittels herkömmlichen Techniken hergestellt worden sind, so dass sich die dispergierten Feststoffteilchen teilweise abscheiden können. Allerdings fordert der Markt die Entwicklung von Techniken, welche ein Anhaften von Feststoffteilchen mit hoher Dispergierbarkeit ohne gleichzeitige Aggregation der Feststoffteilchen sicherstellen.
Die vorliegende Erfindung wurde dementsprechend zur Lösung der technischen Probleme der herkömmlichen Techniken gemacht, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Nickelplattierungslösung, mittels welcher Feststoffteilchen von Diamant oder dergleichen in einem Zustand gleichmäßiger Verteilung und ohne Aggregation der Feststoffteilchen auf der Oberfläche eines Drahts fixiert werden können, ein Verfahren zur Herstellung eines mit fixierten Teilchen behafteten Drahts unter Verwendung der Nickelplattierungslösung, sowie einen mit Feststoffteilchen behafteten Draht bereitzustellen.
Lösung des Problems
Als Ergebnis sorgfältiger Studien haben die vorliegenden Erfinder, wie nachfolgend beschrieben, eine Nickelplattierungslösung, ein Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts, sowie einen mit Feststoffteilchen behafteten Draht eingeführt.
Nickelplattierungslösung: bei der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Nickelplattierungslösung zum Ausbilden einer elektroplattierten, dispergierte Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht auf der Oberfläche eines Drahts, wobei die Nickelplattierungslösung oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen und ein als Dispergiermittel fungierendes Polyamin umfasst.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Polyamin vorzugsweise um ein Polyethylenimin mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 800 bis 2.000.000.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung beträgt die Konzentration an Polyamin darüber hinaus vorzugsweise 1 mg/l bis 100 mg/l.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung besitzen die eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen darüber hinaus vorzugsweise eine Oberfläche, welche zwecks Aufladung mit einem Oberflächenmodifizierungsmittel modifiziert worden ist.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung enthält das Oberflächenmodifizierungsmittel darüber hinaus vorzugsweise ein oder mehrere Tenside ausgewählt aus aminhaltigen Tensiden, nichtionischen Tensiden und kationischen Tensiden.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung enthält das Oberflächenmodifizierungsmittel darüber hinaus vorzugsweise einen Aminoalkohol und ein nichtionisches Tensid.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung weisen die Feststoffteilchen darüber hinaus vorzugsweise eine Partikelgröße von 0.01 μm bis 100 μm auf.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen darüber hinaus vorzugsweise um eine oder zwei oder mehr ausgewählt aus Diamantpartikeln mit einer Palladiumdeckschicht, Diamantpartikeln mit einer Nickeldeckschicht, und Diamantpartikeln mit einer Titandeckschicht.
Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts: bei dem Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts, welcher an eine äußere Umfangsfläche des Drahts fixierte Feststoffteilchen umfasst, wobei das Verfahren Schritt a und Schritt b umfasst:
Schritt a: ein Schritt, welcher das Durchführen einer Komposit-Plattierung durch Abscheiden von Nickel auf die Oberfläche des Drahts mittels Elektroplattierung unter Verwendung der Nickelplattierungslösung nach den Ansprüchen 1 bis 8 sowie das gleichzeitige Anhaften der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen vorsieht, um eine plattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht auf der Oberfläche des Drahts auszubilden; und
Schritt b: ein Schritt, welcher das Ausbilden einer plattierten Nickelüberzugsschicht auf der auf der Oberfläche des Drahts gebildeten plattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht vorsieht.
In dem Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung ist der Draht vorzugsweise mit einer anorganischen Schutzschicht auf der Oberfläche des Drahts versehen.
In dem Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung weist der Draht darüber hinaus vorzugsweise einen Durchmesser von 0.02 mm bis 3.0 mm auf.
Mit Feststoffteilchen behafteter Draht: der mit Feststoffteilchen behaftete Draht der vorliegenden Erfindung wird mittels des Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts erhalten.
In dem mit Feststoffteilchen behafteten Draht der vorliegenden Erfindung haften vorzugsweise 10 bis 100 der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen mit einer Partikelgröße von 0.01 μm bis 100 μm pro 500 μm Länge des Drahts auf dem Draht.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Nickelplattierungslösung zum Ausbilden einer elektroplattierten, dispergierte Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht auf der Oberfläche eines Drahts, welche oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen und ein als Dispergiermittel fungierendes Polyamin umfasst. Auf diese Weise kann die Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung eine Aggregation der Feststoffteilchen vermeiden und eine elektroplattierte Nickelschicht ausbilden, in welcher die Feststoffteilchen mit höherer Gleichmäßigkeit auf der Oberfläche des Drahts verteilt sind. Dementsprechend kann das Schneidverhalten des in Drahtsägen verwendeten, mit Feststoffteilchen behafteten Drahts signifikant verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1: 1 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung.
2: 2 ist eine Lichtbildaufnahme, welche den Zustand der Oberfläche eines Drahts mit einer elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht zeigt, die in Beispiel 1 unter Einsatz einer 1 mg/l an Polyethylenimin enthaltenden Nickelplattierungslösung gebildet wurde.
3: 3 ist eine Lichtbildaufnahme, welche den Zustand der Oberfläche eines Drahts mit einer elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht zeigt, die in Beispiel 2 unter Einsatz einer 5 mg/l an Polyethylenimin enthaltenden Nickelplattierungslösung gebildet wurde.
4: 4 ist eine Lichtbildaufnahme, welche den Zustand der Oberfläche eines Drahts mit einer elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht zeigt, die in Beispiel 3 unter Einsatz einer 10 mg/l an Polyethylenimin enthaltenden Nickelplattierungslösung gebildet wurde.
5: 5 ist eine Lichtbildaufnahme, welche den Zustand der Oberfläche eines Drahts mit einer elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht zeigt, die im Vergleichsbeispiel unter Einsatz einer Polyethylenimin-freien Nickelplattierungslösung gebildet wurde.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung, eines Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts unter Einsatz der Plattierungslösung, sowie eines unter Verwendung des Herstellungsverfahrens erhaltenen, mit Feststoffteilchen behafteten Drahts beschrieben.
Ausführungsformen der Nickelplattierungslösung
Zunächst werden Ausführungsformen der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Nickelplattierungslösung zum Ausbilden einer elektroplattierten, dispergierte Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht auf der Oberfläche eines Drahts.
Die Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Plattierungslösung, welche eine Nickelkomponente sowie zumindest oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen und ein als Dispergiermittel fungierendes Polyamin enthält.
Als Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung kann eine Lösung zum Einsatz gelangen, welche durch Hinzufügen eines als Dispergiermittel fungierenden Polyamins zu einer handelsüblichen Nickelelektroplattierungslösung, wie beispielsweise einer reines Nickel enthaltenden Plattierungslösung oder einer eine Nickellegierung (nickelbasierte Legierungen wie Nickel-Phosphor, Nickel-Kobalt und Nickel-Zink) enthaltenden Plattierungslösung, unter Ausbildung einer Suspension von oberflächenmodifizierten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen erzeugt wird, oder es kann eine Lösung zum Einsatz gelangen, welche durch Herstellen eines bei der Nickelplattierung verwendeten Watts-Bades oder Sulfaminsäurebades sowie Hinzufügen eines als Dispergiermittel fungierenden Polyamins zum Suspendieren von oberflächenmodifizierten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen erzeugt wird. Beispielsweise kann als Dispergiermittel für die Nickelplattierungslösung hierbei ohne Einschränkung ein beliebiges Polyamin verwendet werden. Ein Polyamin gestattet die Verwendung einer Badzusammensetzung und von Elektrolysebedingungen, welche eine sanfte Nickelplattierung ermöglichen. Beispiele für Nickelplattierungsbäder und Plattierungsbedingungen sind nachfolgend aufgelistet.
Bei einem Einsatz von Nickelsulfamat-Plattierungsbädern kann beispielsweise eine Nickelplattierungszusammensetzung verwendet werden, welche 200 g/l bis 800 g/l an Nickelsulfamat-Tetrahydrat, 1 g/l bis 10 g/l an Nickelchlorid-Hexahydrat, und 20 g/l bis 50 g/l an Borsäure enthält und einen pH von 3 bis 5 aufweist.
Bei einem Einsatz von Nickelplattierungsbädern vom Watts-Typ kann beispielsweise eine Nickelplattierungszusammensetzung verwendet werden, welche 200 g/l bis 500 g/l an Nickelsulfat-Heptahydrat, 10 g/l bis 100 g/l an Nickelchlorid-Heptahydrat, und 20 g/l bis 50 g/l an Borsäure enthält und einen pH von 3 bis 5 aufweist.
In der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung können Polyethylenimine und modifizierte Polyethylenimine als das als Dispergiermittel fungierende Polyamin verwendet werden. Unter diesen Polyethyleniminen werden vorzugsweise Polyethylenimine mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 800 bis 2.000.000 verwendet. Die Verwendung eines solchen polyaminhaltigen Dispergiermittels in der Nickelplattierungslösung führt dazu, dass sich die Feststoffteilchen ohne größere Aggregation gleichmäßig verteilen und sich während der im Rahmen des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts durchgeführten Elektroplattierung an die Oberfläche des Drahts haften, so dass ein Menge der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen auf dem mit Feststoffteilchen behafteten Draht haftet, welche proportional zur Menge der in der Nickelplattierungslösung enthaltenen, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen ist.
Die Konzentration des als Dispergiermittel verwendeten Polyamins in der Nickelplattierungslösung beträgt darüber hinaus vorzugsweise 1 mg/l bis 100 mg/l. Sofern die Konzentration des Polyamins in der Nickelplattierungslösung weniger als 1 mg/l beträgt, so tritt der auf das Dispergiermittel zurückzuführende Effekt im Zuge der Elektroplattierung kaum auf, und verändert sich der Aggregationszustand der auf der Oberfläche des Drahts haftenden Feststoffteilchen im Vergleich zu Fällen, in denen kein Polyamin zugesetzt wird, nicht. Sofern die Konzentration des Polyamins in der Nickelplattierungslösung mehr als 100 mg/l beträgt, besteht demgegenüber die Möglichkeit, dass die gebildete elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht bricht.
Die oberflächenmodifizierten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen, welche in der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangen, können Feststoffteilchen von Ceroxid, Siliziumoxid (wie beispielsweise Quarz und Kieselglas), Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Zirkoniumoxid, Diamant und Teflon (eingetragene Marke) als Kernmaterial beinhalten. Man beachte, dass das Kernmaterial nicht auf die vorstehend aufgelisteten Materialien beschränkt ist und in geeigneter Weise entsprechend der jeweiligen Anwendung des unter Einsatz der Nickelplattierungslösung hergestellten, mit Feststoffteilchen behafteten Drahts ausgewählt werden kann. Bei Verwendung des unter Einsatz der Nickelplattierungslösung hergestellten, mit Feststoffteilchen behafteten Drahts in einer Drahtsäge zum Schneiden von Siliziumwafern und dergleichen werden insbesondere bevorzugt Diamantpartikel verwendet.
Die verwendeten Feststoffteilchen besitzen vorzugsweise eine Partikelgröße von 0.01 μm bis 100 μm. Eine Partikelgröße der Feststoffteilchen von weniger als 0.01 μm ist nicht bevorzugt, da der unter Einsatz der Nickelplattierungslösung hergestellte, mit Feststoffteilchen behaftete Draht eine übermäßig glatte Oberfläche aufweist, so dass der Vorteil bezüglich Haftung der Feststoffteilchen an den Draht nicht nur in Anwendungen, welche mit Drahtsägen in Zusammenhang stehen, verloren geht, sondern auch in anderen Anwendungen. Bei Feststoffteilchen mit einer Partikelgröße von mehr als 100 μm bereitet es demgegenüber Probleme, eine Haftung an die Oberfläche des Drahts zu erzielen und gleichzeitig eine einheitliche Dispergierbarkeit der Feststoffteilchen aufrechtzuerhalten, selbst wenn zur Bildung der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht unter Einsatz der Nickelplattierung ein Draht mit einem Durchmesser von 0.8 mm verwendet wird. Darüber hinaus besteht am Markt keinerlei Bedarf hinsichtlich derartiger Feststoffteilchen. Insbesondere ist, sofern der unter Einsatz der Nickelplattierungslösung hergestellte, mit Feststoffteilchen behaftete Draht zum Schneiden von Siliziumwafern für Solarzellen verwendet wird, der Einsatz von Feststoffteilchen mit einer Partikelgröße von 4 μm bis 40 μm für einen Draht mit einem Durchmesser von 0.08 mm bis 0.2 mm stärker bevorzugt, da der resultierende, mit Feststoffteilchen behaftete Draht ein ausgezeichnetes, für Anwendungen in Drahtsägen geeignetes Schneidverhalten zeigt und kaum zu einem Abfallen der an die Oberfläche des Drahts haftenden Feststoffteilchen führt, wodurch eine längere Lebensdauer der Drahtsäge erzielt wird.
Die anorganische Deckschicht, welche auf der Oberfläche der vorstehend beschriebenen, als Kernmaterial fungierenden Feststoffteilchen ausgebildet ist, besteht aus einer Metallkomponente. Im Einzelnen kann die die anorganische Deckschicht ausbildende Komponente entsprechend der jeweiligen Anwendung des unter Einsatz der Nickelplattierungslösung hergestellten, mit Feststoffteilchen behafteten Drahts in geeigneter Weise ausgewählt und verwendet werden. Beispiele für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen können insbesondere Feststoffteilchen mit einer Palladiumdeckschicht, Feststoffteilchen mit einer Nickeldeckschicht, und Feststoffteilchen mit einer Titandeckschicht umfassen. Sofern der unter Einsatz der Nickelplattierungslösung hergestellte, mit Feststoffteilchen behaftete Draht als Drahtsäge zum Schneiden von Siliziumwafern oder dergleichen verwendet wird, werden als eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen besonders bevorzugt ein oder zwei oder mehrere ausgewählt aus Diamantpartikeln mit einer Palladiumdeckschicht, Diamantpartikeln mit einer Nickeldeckschicht, und Diamantpartikeln mit einer Titandeckschicht verwendet. Eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen, welche mit einer solchen anorganischen Deckschicht versehen sind, weisen eine hohe Benetzbarkeit für die abgeschiedene, unter Einsatz der Nickelplattierungslösung gebildete Nickelkomponente oder Nickellegierungskomponente auf, wodurch eine ausgezeichnete Haftung erzielt wird. Handelsübliche Produkte, welche diesen eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen entsprechen, können in der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Unter diesen eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen ist die Verwendung von Feststoffteilchen mit einer Palladiumdeckschicht, in welchen die Oberfläche der Feststoffteilchen unter Anwendung des nachfolgenden Verfahrens mit Palladium beschichtet worden ist, bevorzugt.
Ein erstes Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche der Feststoffteilchen mit Palladium ist ein ”Verfahren, welches das gleichzeitige Abscheiden von Palladium und Zinn auf der Oberfläche der Feststoffteilchen, sowie das spezifische Entfernen von Zinn von der Oberfläche der Feststoffteilchen durch Zersetzung vorsieht, wobei Feststoffteilchen bereitgestellt werden, welche ausschließlich Palladium auf der Oberfläche aufweisen”. Ein Beispiel für dieses Verfahren wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Eine Lösung, welche einen in kolloidaler Form vorliegenden Palladium-Zinn-Katalysator als Hauptkomponente enthält, kann als Zinn und Palladium enthaltende Lösung verwendet werden. In eine solche Lösung werden sodann Feststoffteilchen getaucht, wobei eine Adsorption von kolloidalem Palladium-Zinn an die Oberfläche der Feststoffteilchen erfolgt. Hierbei beträgt die zu adsorbierende Menge an Palladium vorzugsweise 0.1 mg bis 20 mg pro Gramm der Feststoffteilchen. Eine zu adsorbierende Menge an Palladium von weniger als 0.1 mg pro Gramm der Feststoffteilchen ist nicht bevorzugt, da die Menge des an die Oberfläche der Feststoffteilchen adsorbierten Palladiums zu gering ist, um die Benetzbarkeit der abgeschiedenen, unter Einsatz der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung gebildeten Nickelkomponente oder Nickellegierungskomponente zu verbessern, so dass keine ausgezeichnete Haftung erzielt werden kann. Andererseits ist auch eine zu adsorbierende Menge an Palladium von mehr als 20 mg pro Gramm der Feststoffteilchen nicht bevorzugt, da der durch die gleichzeitige Abscheidung von Nickel und der Feststoffteilchen erzielte Effekt eine Sättigung erfährt und nicht weiter verbessert werden kann. Bei einer zu adsorbierendem Mange an Palladium von mehr als 10 mg pro Gramm der Feststoffteilchen verbessert sich der durch die gleichzeitige Abscheidung von Nickel und den Feststoffteilchen erzielte Effekt nur geringfügig. Dementsprechend beträgt eine stärker bevorzugte Menge an zu adsorbierendem Palladium 0.1 mg bis 10 mg pro Gramm der Feststoffteilchen.
Als nächstes werden die Feststoffteilchen, auf deren Oberfläche das kolloidale Palladium-Zinn adsorbiert ist, mit einer Säure wie beispielsweise Chlor, Schwefelsäure oder Tetrafluoroborsäure in Kontakt gebracht, um die Zinnkomponente durch Auflösen zu entfernen und gleichzeitig Palladiumteilchen auf der Oberfläche der Feststoffteilchen abzuscheiden. In dieser Stufe bildet sich auf der Oberfläche der Feststoffteilchen eine Palladiumdeckschicht.
Ein zweites Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche der Feststoffteilchen mit Palladium ist ein ”Verfahren, welches das Eintauchen von Feststoffteilchen in eine Zinnlösung für einen vorbestimmten Zeitraum zwecks Abscheidung von Zinn auf der Oberfläche der Feststoffteilchen, sowie das Eintauchen der Feststoffteilchen in eine Palladiumlösung für einen vorbestimmten Zeitraum zwecks Abscheidung von Palladium auf der Oberfläche der Feststoffteilchen unter Verwendung einer Substitutionsreaktion zwischen Zinn und Palladium vorsieht”.
Sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche der Feststoffteilchen mit Palladium kann eine saure Lösung von Chlor, Schwefelsäure, Tetrafluoroborsäure, einer Carbonsäure, einer Oxycarbonsäure, oder einer aromatischen Carbonsäure dazu verwendet werden, nach Durchführung des Beschichtungsverfahrens eine Entfernung des in der Palladiumdeckschicht enthaltenen Zinns sicherzustellen.
Das erste und das zweite Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche der Feststoffteilchen mit Palladium sind lediglich beispielhaft angegeben. Unter den im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen befinden sich jene, deren Oberflächen mit einer Palladiumdeckschicht überzogen sind, wobei dies nicht dahingehend ausgelegt werden sollte, dass das Beschichtungsverfahren auf diese Verfahren beschränkt ist.
Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen handelt es sich um Teilchen, welche einer Oberflächenmodifizierungsbehandlung unterzogen worden sind. Während der Bildung der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht auf der Oberfläche des Drahts unter Einsatz der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung haften sich die eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen an die Oberfläche des Drahts, wobei aus eine positive Ladung aufweisenden Nickelionen gleichzeitig eine Nickelkomponente abgeschieden wird. Dementsprechend sollte das im Rahmen der Oberflächenmodifizierungsbehandlung verwendete Oberflächenmodifizierungsmittel der Oberfläche der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen zwecks Stabilisierung eine positive Polarität verleihen. Bevorzugt eingesetzte Oberflächenmodifizierungsmittel sind jene, welche ein Tensid ausgewählt aus aminhaltigen Tensiden, nichtionischen Tensiden und kationischen Tensiden enthalten. Unter diesen Tensiden ist die Verwendung eines einen Aminoalkohol enthaltenden nichtionischen Tensids bevorzugt. Ein solches Oberflächenmodifizierungsmittel kann der Oberfläche der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen wirksam eine positive Ladung verleihen, indem das Oberflächenmodifizierungsmittel für einen vorbestimmten Zeitraum mit den Feststoffteilchen in Kontakt gebracht wird, und kann den Zustand der Oberfläche der eine positive Polarität aufweisenden Feststoffteilchen stabilisieren. Wie vorstehend beschrieben, werden die oberflächenmodifizierten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen für den Gebrauch in einer Nickelplattierungslösung suspendiert. Hierdurch wird die Verteilung der Feststoffteilchen auf der Oberfläche und die Haftung der Feststoffteilchen an die Oberfläche des Drahts während der Elektroplattierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts gefördert, so dass eine Menge der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen auf dem mit Feststoffteilchen behafteten Draht haftet, welche proportional zur Menge der in der Plattierungslösung enthaltenen, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen ist.
Die vorstehend beschriebene Oberflächenmodifizierungsbehandlung der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen kann unter Anwendung eines optimalen Verfahrens durchgeführt werden, das in geeigneter Weise aus einem Verfahren, welches das Eintauchen der Feststoffteilchen in das Oberflächenbehandlungsmittel vorsieht, einem Verfahren, welches das Aufsprühen des Oberflächenbehandlungsmittels auf die Oberfläche der Feststoffteilchen vorsieht, und dergleichen ausgewählt ist. Sofern das Eintauchverfahren angewendet wird, werden die Feststoffteilchen in einen das Oberflächenmodifizierungsmittel enthaltenden Behandlungsbehälter eingebracht und unter Rühren für einen vorbestimmten Zeitraum in dieses eingetaucht. Nachdem die Behandlung über einen vorbestimmten Zeitraum beendet ist, werden die Feststoffteilchen abgetrennt, aus dem Behandlungsbehälter entnommen, mit Wasser gewaschen, und getrocknet.
Unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen der Menge an Nickel und jener der auf der Oberfläche des Drahts gleichzeitig abgeschiedenen Feststoffteilchen kann der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung eine beliebige Menge der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen hinzugefügt werden. So beträgt der Gehalt an Feststoffteilchen im Rahmen der Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts für eine Anwendung in Drahtsägen beispielswiese bevorzugt etwa 0.1 g/l bis 40 g/l. Bei einem Gehalt von weniger als 0.1 g/l an Feststoffteilchen kann die resultierende Drahtsäge kein ausgezeichnetes Schneidverhalten erzielen. Andererseits ist auch ein Gehalt von mehr als 40 g/l an Feststoffteilchen nicht bevorzugt, da sich ein Überschuss an Feststoffteilchen an die Oberfläche des Drahts haftet, was zu Problemen hinsichtlich einer gleichmäßigen Haftung der Feststoffteilchen an die Oberfläche des Drahts führt.
Unter Einsatz der Nickelplattierungslösung, welche zumindest oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen sowie ein als Dispergiermittel fungierendes Polyamin enthält, als eine Nickelkomponente enthaltende Plattierungslösung wird auf der Oberfläche eines Drahts eine elektroplattierte, die Feststoffteilchen in dispergierter Form enthaltende Nickelschicht gebildet. Hierdurch kann auf der Oberfläche des Drahts eine elektroplattierte Nickelschicht gebildet werden, in welcher die Feststoffteilchen gleichmäßig verteilt sind, während gleichzeitig eine Aggregation der Feststoffteilchen vermieden wird. Dementsprechend kann das Schneidverhalten bei Verwendung des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts in Drahtsägen signifikant verbessert werden.
Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird der in dem Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung verwendete Draht beschrieben, und werden sodann die Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Draht: bei dem in dem Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung verwendeten Draht kann es sich um einen beliebigen Draht handeln, dessen Oberfläche elektroplattiert werden kann und welcher eine vorbestimmte Festigkeit aufweist. Ein solcher Draht kann ohne jegliche Einschränkung verwendet werden, und kann entsprechend der jeweiligen Anwendung in geeigneter Weise ausgewählt werden. Beispiele für einen solchen Draht umfassen Stahldrähte wie beispielsweise Klavierdrähte, Wolframdrähte, Molybdändrähte, sowie Drähte aus rostfreiem Stahl.
Der Draht, d. h. das Kernmaterial des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts, kann ohne Einschränkung im Wesentlichen jeden beliebigen Durchmesser aufweisen, und kann entsprechend der jeweiligen Anwendung in geeigneter Weise ausgewählt werden. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die meisten Anwendungen des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts eine Verwendung als ”Drahtsäge” vorsehen, beträgt der Durchmesser des Drahts allerdings vorzugsweise 0.02 mm bis 3.0 mm. In dem als Drahtsäge fungierenden, mit Feststoffteilchen behafteten Draht ist ein Durchmesser von weniger als 0.02 mm nicht bevorzugt, da ein solcher Durchmesser tendenziell zu Problemen bezüglich einer wirksamen Haftung der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen an die Oberfläche des Drahts führt. Andererseits hängt die Obergrenze des Durchmessers des Drahts von der jeweiligen Anwendung ab, und wird als provisorischer Richtwert bestimmt. So beträgt die Obergrenze in einem zum Schneiden von Siliziumwafern verwendeten, mit Feststoffteilchen behafteten Draht beispielsweise 0.8 mm. Unter dem Gesichtspunkt der Genauigkeit beim Schneiden von Objekten ist ein Drahtdurchmesser von mehr als 0.8 mm indessen nicht bevorzugt, da zum Schneiden von Objekten nicht immer eine aus einem Draht mit einem solchen Durchmesser bestehende Drahtsäge von Nöten ist und diese somit ihre Notwendigkeit verliert. Bei der Verwendung des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts zum Schneiden von Siliziumwafern für Solarzellen trifft die Verwendung eines Drahts mit einem Durchmesser von 0.06 mm bis 0.23 mm am besten die Bedürfnisse des Markts. Die Obergrenze des Drahtdurchmessers bei einem zum Schneiden von Bauelementen, wie beispielsweise von Stahlbeton und Stahl für Bauelemente, verwendeten, mit Feststoffteilchen behafteten Drahts beträgt 3.0 mm. Bei einem Drahtdurchmesser von mehr als 3.0 mm weist der Draht keine Flexibilität mehr auf, und ist daher schwer zu handhaben.
Zunächst wird die Oberfläche des in dem mit Feststoffteilchen behafteten Draht der vorliegenden Erfindung verwendeten Drahts vorzugsweise entfettet und gereinigt. Hierbei kann ohne jegliche Einschränkung ein beliebiges Entfettungsverfahren, wie beispielsweise das Eintauchen in eine Säure, eine Entfettung mit einem Lösungsmittel, eine Entfettung mit einem Emulgator, und eine Entfettung mit Alkali, angewendet werden. Sofern erforderlich, kann darüber hinaus eine elektrochemische Entfettung vorgenommen werden.
Zusätzlich wird in dem Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Draht verwendet, dessen Oberfläche mit einer anorganischen Schutzschicht versehen ist. Die auf der Oberfläche des Drahts vorliegende anorganische Schutzschicht kann die Bildung von Mikrorissen auf der Oberfläche des Drahts während des Prozesses und bei Abtrennung verhindern, und kann eine Korrosion des Drahts verhindern. Darüber hinaus können einige Arten von anorganischen Schutzschichten auch den nachfolgend beschriebenen Haftungszustand der Feststoffteilchen stabilisieren. Für die anorganische Schutzschicht können Nickel, Nickellegierungen (Ni-Co, Ni-Sn, Ni-Zn), Cu, Kupferlegierungen (Cu-Zn, Cu-Sn) verwendet werden. Unter Berücksichtigung des Korrosionsschutzverhaltens und der Haftungsstabilität der Feststoffteilchen ist die Verwendung von Nickel oder einer Nickellegierung als optimal anzusehen. Die aus Nickel oder aus einer Nickellegierung bestehende anorganische Schutzschicht wird vorzugsweise mittels eines sogenannten ”Vorplattierungsverfahrens” gebildet. Dieses Vorplattierungsverfahren nutzt eine Elektrolytlösung mit niedriger Ionenkonzentration, um bei hoher Stromdichte und in kurzer Zeit eine Plattierung durchzuführen und eine dünne Plattierungsschicht mit einer Dicke von 1.0 μm oder weniger auszubilden. Obwohl die Plattierung unter Verwendung eines einfachen DC-Stroms durchgeführt werden kann, wird als Stromzufuhrverfahren hierbei vorzugsweise ein ”Pulsplattierungsverfahren” angewendet, welches das wiederholte Einstellen eines elektrisch leitenden Zustands und eines stromfreien Zustands vorsieht, um eine auf die Verwendung hoher Stromdichten zurückzuführende Qualitätsminderung zu vermeiden. Sofern eine Pulsplattierung zum Einsatz gelangt, kann der Puls ohne jegliche Einschränkung eine beliebige Wellenform aufweisen, wie beispielsweise eine Rechteckwellenform oder eine Dreieckwellenform. Es kann ohne Einschränkung jedes beliebige Gleichrichtsystem zum Einsatz gelangen, wobei ein Halbwellengleichrichter oder ein Vollwellengleichrichter verwendet werden können. Die Bedingungen, wie beispielsweise eine Frequenz von 200 Hz bis 2000 Hz, eine relative Einschaltdauer (an: 20, aus: 80) und eine Stromdichte von 3 A/dm² bis 10 A/dm², können übernommen werden.
Typische Badzusammensetzungen, welche im Rahmen einer Vorplattierung zum Einsatz gelangen, sind nachfolgend zur Sicherheit aufgeführt. Im Rahmen einer Nickel-Vorplattierung können beispielsweise Sulfaminsäure-basierte Nickelplattierungsbäder und Watts-Bäder, wie sie nachfolgend beschrieben sind, zum Einsatz gelangen. Im Rahmen einer Kupfercyanid-Vorplattierung kann eine Elektrolytlösung zum Einsatz gelangen, welche 20 g/l bis 35 g/l an Kupfercyanid, 37 g/l bis 60 g/l an Natriumcyanid, 3 g/l bis 5 g/l an Kaliumhydroxid, und 10 g/l bis 20 g/l an Rochelle-Salz enthält. Im Rahmen einer Kupferpyrophosphat-Vorplattierung kann eine Elektrolytlösung zum Einsatz gelangen, welche 16 g/l an Kupferpyrophosphat, 120 g/l an Kaliumpyrophosphat, und 10 g/l an Kaliumoxalat enthält.
In dem Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung werden die nachfolgenden Schritte a und b durchgeführt, um eine elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht auf der Oberfläche eines Drahts bzw. eine plattierte Nickelüberzugsschicht zu erzeugen. Nachfolgend werden diese Schritte der Reihe nach beschrieben.
Schritt a: wie in Einzelheiten vorstehend beschrieben wurde, wird in diesem Schritt der Draht durch Abscheiden von Nickel auf der Oberfläche des Drahts mittels Elektroplattierung unter Einsatz der ein Polyamin als Dispergiermittel und oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen enthaltenden Nickelplattierungslösung einer Komposit-Plattierung unterzogen, und werden gleichzeitig die eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen auf dem Draht fixiert, um eine elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht auf der Oberfläche des Drahts auszubilden.
Das Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung kann gleichzeitig Nickel und Feststoffteilchen auf der Oberfläche des Drahts abscheiden, indem eine Plattierungslösung unter typischen Plattierungsbedingungen zum Einsatz gebracht wird, wobei die Plattierungslösung durch Suspendieren der oberflächenmodifizierten, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen in der ein Polyamin als Dispergiermittel enthaltenden Nickelplattierungslösung hergestellt wird. Hierbei werden bevorzugt 10 bis 100, stärker bevorzugt 20 bis 50 Feststoffteilchen pro 500 μm Länge des Drahts auf dem Draht abgeschieden. Weniger als 10 Feststoffteilchen pro 500 μm Länge des Drahts sind nicht bevorzugt, da sich hierdurch das Schneidverhalten des Drahts verschlechtert. Andererseits sind auch mehr als 100 Feststoffteilchen nicht bevorzugt, da der Abstand zwischen haftenden Feststoffteilchen selbst in Fällen, in welchen die gleichmäßig dispergierten Feststoffteilchen auf der Oberfläche des Drahts abgeschieden werden können, so gering ist, dass die Feststoffteilchen während der Handhabung der Drahtsäge einfach abfallen, wodurch zu schneidende Objekte zur Ausbildung rauer Schnittflächen tendieren. Auf diese Weise kann eine elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht ausgebildet werden, in welcher die eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen bei lediglich geringer Aggregation auf der Oberfläche des Drahts dispergiert sind.
Schritt b: in diesem Schritt wird auf der Oberfläche der in Schritt a erhaltenen elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht weiterhin eine plattierte Nickelüberzugsschicht ausgebildet, und zwar auf der auf der Oberfläche des Drahts gebildeten elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht. Unter dem Gesichtspunkt der Produktionsrate handelt es sich bei einem hierin bevorzugt angewendeten Nickelplattierungsverfahren um Elektroplattierung. Die in Schritt b verwendete Plattierungslösung besteht bevorzugt aus einer reines Nickel enthaltenden Plattierungslösung oder einer eine Nickellegierung (nickelbasierte Legierung wie beispielsweise Nickel-Phosphor, Nickel-Kobalt, oder Nickel-Zink) enthaltenden Plattierungslösung. Allerdings ist die in Schritt b verwendete Plattierungslösung nicht auf letztere beschränkt. Wie im Einzelnen in ”Nickelplattierungslösung” beschrieben ist, kann ein handelsübliches Nickelplattierungsbad verwendet werden, oder kann ein vom Fachmann hergestelltes Watts-Bad oder Sulfaminsäurebad verwendet werden.
Der Draht, auf welchem die elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht ausgebildet ist, wird bei einer Lösungstemperatur von 30°C bis 60°C in die Nickelplattierungslösung eingetaucht, um den Draht unter Ausbildung einer Kathode zu polarisieren, und um auf der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht eine plattierte Nickelüberzugsschicht mit gewünschter Dicke auszubilden. Man beachte, dass eine Lösungstemperatur der Nickelplattierungslösung von weniger als 30°C nicht bevorzugt ist, da sich die Menge des in der Plattierungslösung enthaltenen gesättigten Nickels tendenziell verringert, wodurch die Plattierungsrate und somit die industrielle Produktivität abnimmt, und da sich die Glätte der Oberfläche der gebildeten plattierten Nickelüberzugsschicht tendenziell verringert. Andererseits ist auch eine Lösungstemperatur der Nickelplattierungslösung von mehr als 60°C nicht bevorzugt, da sich in diesem Fall die Nutzung von Rohren aus Vinylchlorid problematisch gestaltet, was zu einer signifikanten Einschränkung bezüglich der als Komponenten für die Produktionsanlage verwendeten Materialien führt. Darüber hinaus erhöht sich die Verdampfungsrate der feuchten Bestandteile in der Plattierungslösung, wodurch sich Schwankungen in der Zusammensetzung der Plattierungslösung erhöhen, was zu Problemen während der Durchführung der Plattierung führt. Es bestehen keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der anderen Plattierungsbedingungen, insbesondere solange eine sanfte Nickelplattierung ermöglicht wird.
Die in Schritt b gebildete plattierte Nickelüberzugsschicht ist auf der äußeren Oberfläche der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht angeordnet, wodurch sie sich auf der äußersten Schicht des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts befindet. Dementsprechend kann die plattierte Nickelüberzugsschicht ein Abfallen der in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht enthaltenen Feststoffteilchen wirksam verhindern. Die plattierte Nickelüberzugsschicht besitzt vorzugsweise eine Dicke von 0.1 μm bis 40 μm. Eine plattierte Nickelüberzugsschicht mit einer Dicke von weniger als 0.1 μm kann ein Abfallen der in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht enthaltenen Feststoffteilchen, welches während der Handhabung des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts oder während eines Schneidvorgangs auftritt, nicht wirksam verhindern. Sofern eine plattierte Nickelüberzugsschicht mit einer Dicke von mehr als 40 μm mittels Elektroplattierung gebildet wird, konzentriert sich der Strom an den Spitzen jener Diamantpartikel, auf welchen Nickel ungleichmäßig abgeschieden worden ist, so dass sich die Dicke der Plattierung an den Spitzen der Diamantpartikel erhöht. Unter der Annahme, dass der mit Feststoffteilchen behaftete Draht als Drahtsäge verwendet wird, liegen die Spitzen der eine solche erhöhte Dicke der Plattierung aufweisenden Diamantpartikel unmittelbar nach Beginn des Einsatzes der diese Diamantpartikel enthaltenden Drahtsäge kaum frei, wodurch sich das anfängliche Schneidverhalten verschlechtert. Dieser Fall ist nicht bevorzugt.
Darüber hinaus weist die plattierte Nickelüberzugsschicht stärker bevorzugt eine Dicke von 2 μm bis 4 μm auf. Die plattierte Nickelüberzugsschicht weist bevorzugt eine Dicke von 0.1 μm bis 40 μm auf. Eine plattierte Nickelüberzugsschicht mit einer Dicke von 2 μm kann ein Abfallen der in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht enthaltenen Feststoffteilchen während der Handhabung des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts oder während eines Schneidvorgangs nahezu vollständig verhindern. Dieser Effekt einer Verhinderung des Abfallens der in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht enthaltenen Feststoffteilchen erfährt bereits in einer plattierten Nickelüberzugsschicht mit einer Dicke von mehr als 4 μm eine Sättigung. So besteht die Tendenz, dass sich der Strom einfach an den Spitzen der Diamantpartikel konzentriert, was zu einer schwierigen Handhabung des Verfahrens führt.
Es wird nunmehr das Verfahren zur Bestimmung der Dicke der plattierten Nickelüberzugsschicht beschrieben. Wie schematisch in 1 dargestellt ist, können bei direkter Betrachtung des Querschnitts eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts 1 mit einem Metallographen eindeutig ein Draht 2, eine anorganische Schutzschicht (Vorplattierungsschicht) 3, eine elektroplattierte, Feststoffteilchen 4 enthaltende Nickelschicht 5, und eine plattierte Nickelüberzugsschicht 6 beobachtet werden. Hierbei wird die Dicke der plattierten Nickelüberzugsschicht 6 an Stellen der plattierten Nickelüberzugsschicht 6 bestimmt, an welchen keine Feststoffteilchen 4 vorhanden sind.
Ausführungsform eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts
Als nächstes wird eine Ausführungsform des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dem mit Feststoffteilchen behafteten Draht der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen mit Feststoffteilchen behafteten Draht, welcher mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung unter Einsatz der Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Im Einzelnen ist der mit Feststoffteilchen behaftete Draht der vorliegenden Erfindung mit einer ”elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht”, in welcher ”oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen” auf der äußeren Umfangsfläche des Drahts dispergiert sind, sowie einer ”plattierten Nickelüberzugsschicht” auf der Oberfläche der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht versehen. Nachfolgend werden die ”elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht” und die ”plattierte Nickelüberzugsschicht” beschrieben.
Elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht: die elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht steht in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Drahts und bedeckt diese somit, wobei die eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen in der elektroplattierten Nickelschicht dispergiert und in deren Innerem enthalten sind. Die Nickelkomponente spielt nämlich eine Rolle als Bindemittel zum Fixieren der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen auf der Oberfläche des Drahts. Die in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht enthaltene Nickelkomponente fungiert nicht nur als einfache Oberflächenbeschichtung, sondern zeigt auch eine ausgezeichnete Benetzbarkeit und chemische Affinität für den Draht. Aus diesem Grund weist die auf der Oberfläche des Drahts mittels Elektrolyse ausgebildete elektroplattierte Nickelschicht eine ausgezeichnete Haftung auf.
Wie im Einzelnen in ”Ausführungsform einer Nickelplattierungslösung” beschrieben ist, können als Kernmaterial der in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht enthaltenen, eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen beispielsweise Partikel von Ceroxid, Siliziumoxid (wie beispielsweise Quarz und Kieselglas), Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Zirkoniumoxid, Diamant und Teflon (eingetragene Marke) verwendet werden. Darüber hinaus besteht die auf der Oberfläche der Feststoffteilchen gebildete anorganische Deckschicht aus einer Metallkomponente, wobei diese entsprechend der jeweiligen Anwendung des unter Einsatz der Nickelplattierungslösung hergestellten, mit Feststoffteilchen behafteten Drahts in geeigneter Weise ausgewählt werden kann. Im Einzelnen werden als eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen, welche in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung enthalten sind, vorzugsweise eine oder zwei oder mehr ausgewählt aus Diamantpartikeln mit einer Palladiumdeckschicht, Diamantpartikeln mit einer Nickeldeckschicht, und Diamantpartikeln mit einer Titandeckschicht verwendet.
Wie vorstehend im Einzelnen beschrieben ist, wird die ”elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht” des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts der vorliegenden Erfindung mittels Elektroplattierung unter Einsatz der Nickelplattierungslösung gebildet, welche oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen sowie ein als Dispergiermittel fungierendes Polyamin umfasst. Aus diesem Grund lagern sich die auf der Oberfläche des Drahts befindlichen Feststoffteilchen kaum zusammen und werden in einem Zustand, in welchem die Feststoffteilchen mit höherer Gleichmäßigkeit als herkömmliche Feststoffteilchen dispergiert sind, an die elektroplattierte Nickelschicht fixiert. Dementsprechend kann das Schneidverhalten einer Drahtsäge, welche aus dem mit Feststoffteilchen behafteten Draht erzeugt worden ist, signifikant verbessert werden.
Insbesondere haften in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht vorzugsweise 10 bis 100 der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen (Partikelgröße: 0.01 μm bis 100 μm) pro 500 μm Länge des Drahts auf dem Draht. Bei Einsatz einer solchen elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht, in welcher 10 bis 100 der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen pro 500 μm Länge des Drahts auf dem Draht haften, kann eine elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht ausgebildet werden, in der Feststoffteilchen in geeigneter Weise und ohne Aggregation dispergiert sind. Dementsprechend fallen die Feststoffteilchen von einer Drahtsäge, welche eine solche elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht umfasst, kaum ab, wodurch ein gutes Schneidverhalten aufrechterhalten werden kann.
Plattierte Nickelüberzugsschicht: die plattierte Nickelüberzugsschicht ist auf der Oberfläche der vorstehend beschriebenen, die Feststoffteilchen enthaltenden elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht angeordnet, und bildet hierbei die äußerste Schicht des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts. Aus diesem Grund hat die plattierte Nickelüberzugsschicht die Funktion, ein Abfallen der in der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht enthaltenen Feststoffteilchen zu vermeiden.
Die ”plattierte Nickelüberzugsschicht” wird hierbei vorzugsweise durch Prozessieren einer reines Nickel enthaltenden Plattierungslösung oder einer eine Nickellegierung (nickelbasierte Legierung wie beispielsweise Nickel-Phosphor, Nickel-Kobalt, oder Nickel-Zink) enthaltenden Plattierungslösung gebildet, wie in ”Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts” vorstehend beschrieben ist. Die in der ”plattierten Nickelüberzugsschicht” enthaltene Nickelkomponente fungiert nicht nur als einfacher Oberflächenbeschichtung, sondern zeigt auch eine ausgezeichnete Benetzbarkeit für die ”elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht”, und bildet selbst dann problemlos einen dünnen, gleichmäßigen Überzugsfilm, wenn die darunterliegende Schicht auf die Feststoffteilchen zurückzuführende Vertiefungen und Vorsprünge aufweist.
Durch die Verwendung des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts, welcher mit der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht, in der die eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen auf der Oberfläche des Drahts verteilt sind, sowie der plattierten Nickelüberzugsschicht auf deren Oberfläche versehen ist, kann ein Abfallen der an den Draht haftenden Feststoffteilchen wirksam verhindert werden. Auf diese Weise kann ein mit Feststoffteilchen behafteter Draht erhalten werden, welcher ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aufweist und für lange Zeit nutzbar ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen im Einzelnen beschrieben. Dies sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die vorliegende Erfindung auf die nachfolgenden Beispiele beschränkt ist.
Beispiel 1
Draht: in Beispiel 1 wurde als Draht ein von Japan Fine Steel Co., Ltd. hergestellter Stahldraht mit einem Durchmesser von 0.35 mm verwendet. Vor der Bildung der elektroplattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht im nachfolgend beschriebenen Schritt c wurde der Draht einer Entfettungsvorbehandlung unterzogen, gefolgt von einem Eintauchen in 10%-ige Schwefelsaure. Anschließend wurde die Oberfläche des Drahts einer Nickel-Vorplattierungsbehandlung unterzogen, um eine anorganische Schutzschicht mit einer Dicke von 0.5 μm auszubilden. Die Nickel-Vorplattierungsbehandlung wurde hierbei unter Einsatz einer Elektrolytlösung, welche 240 g/l an Nickelchlorid und 125 g/l an Chlorwasserstoffsäure enthielt, einem Pulsstrom mit kurzer Wellenform, Pulselektrolysebedingungen bei einer Frequenz von 1000 Hz, einer relativen Einschaltdauer (an: 20, aus: 80), und einer Stromdichte von 2.5 A/dm² durchgeführt. Der Draht wurde auch in den anderen Beispielen und im Vergleichsbeispiel verwendet.
Eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen: in Beispiel 1 wurden als Feststoffteilchen Diamantpartikel mit einer Partikelgröße im Bereich von 30 μm bis 40 μm (mittlere Partikelgröße: 35 μm) verwendet. Auf den Oberflächen der Diamantpartikel wurde eine anorganische Deckschicht ausgebildet. In Beispiel 1 wurde die anorganische Deckschicht mittels eines Verfahrens ausgebildet, welches das Abscheiden von Palladium und Zinn auf den Oberflächen der Diamantpartikel unter Einsatz einer einen kolloidalen Palladium-Zinn-Katalysator als Hauptkomponente enthaltenden Lösung vorsah. Im Einzelnen wurde in Beispiel 1 eine auf 40°C befindliche, 0.1 g/l an Palladium und 2 g/l an Zinn enthaltende Lösung verwendet. Die Diamantpartikel wurden für 10 Minuten in diese Lösung eingetaucht, und wurden sodann aus der Lösung entnommen. Danach wurden die Diamantpartikel mit Wasser gewaschen. Anschließend wurden die Diamantpartikel für 10 Minuten in 50 g/l Schwefelsäure eingetaucht. Auf diese Weise wurde auf den Oberflächen der Diamantpartikel eine Palladiumdeckschicht ausgebildet, wobei ”eine Palladiumdeckschicht aufweisende Diamantpartikel” erhalten wurden. Die ”eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel” besaßen eine Partikelgröße im Bereich von 30 μm bis 40 μm (mittlere Partikelgröße: 35 μm).
Die resultierenden ”eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel” wurden unter Einsatz eines Oberflächenmodifizierungsmittels oder einer Lösung, welche ein einen Aminoalkohol enthaltendes nichtionisches Tensid enthielt, oberflächenmodifiziert. Bei dem verwendeten Oberflächenmodifizierungsmittel handelte es sich hierbei um eine Lösung, welche 5 Masse-% an 2-Aminoethanol (primäres Amin) und 1 Masse-% eines nichtionischen Tensids enthielt und einen pH von 10 aufwies. Im Rahmen der Oberflächenmodifizierungsbehandlung wurden die ”eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel” in das auf einer Lösungstemperatur von etwa 30°C befindliche Oberflächenmodifizierungsmittel eingebracht und für 10 Minuten in dieses eingetaucht. Danach wurden die ”eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel” mit Wasser gewaschen, wobei ”oberflächenmodifizierte, eine Palladiumdeckschicht aufweisende Diamantpartikel” erhalten wurden. Eine Palladiumdeckschicht aufweisende Diamantpartikel, welche derselben Modifizierungsbehandlung unterzogen worden waren, wurden auch im nachfolgend beschriebenen Beispiel 2, Beispiel 3, und im Vergleichsbeispiel verwendet.
Schritt a: in Schritt a wurden die eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel in die Nickelelektroplattierungslösung eingebracht, wobei eine ”Diamantpartikel enthaltende Nickelelektroplattierungslösung” erhalten wurde, in welcher 0.2 g/l an eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikeln suspendiert waren. Bei der verwendeten, Diamantpartikel enthaltenden Nickelelektroplattierungslösung handelte es sich um eine Nickelsulfamat-Plattierungslösung, welche 400 g/l an Nickelsulfamat-Tetrahydrat, 2 g/l an Nickelchlorid-Heptahydrat, 1 mg/l an Polyethylenimin (zahlenmittleres Molekulargewicht: 70.000), und 35 g/l an Borsäure enthielt und einen pH von 4.0 aufwies.
Die Elektrolyse wurde für 30 Minuten bei einer Lösungstemperatur der Diamantpartikel enthaltenden Nickelelektroplattierungslösung von 65°C und einer Stromdichte von 7.8 A/dm² durchgeführt, wobei die Oberfläche des entfetteten Drahts und die darauf gebildete anorganische Schutzschicht einer Komposit-Plattierung unterzogen wurden und sich eine ”elektroplattierte, Diamantpartikel enthaltende Nickelschicht”, in welcher die eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel dispergiert waren, bildete. Die ”elektroplattierte, Diamantpartikel enthaltende Nickelschicht” besaß eine umgerechnete Dicke von 6.2 μm.
Schritt b: in Schritt b wurde als Plattierungslösung ein Nickelsulfamat-Plattierungsbad verwendet, welches 450 g/l an Nickelsulfamat-Tetrahydrat, 3 g/l an Nickelchlorid-Heptahydrat, und 40 g/l an Borsäure enthielt und einen pH von 4.0 aufwies. Die Elektrolyse wurde für 15 Minuten bei einer Lösungstemperatur der Nickelplattierungslösung von 65°C und einer Stromdichte von 8.7 A/dm² durchgeführt, wobei sich eine ”plattierte Nickelüberzugsschicht” mit einer umgerechneten Dicke von 10.5 μm auf der Oberfläche der gemäß Schritt a auf der Oberfläche des Drahts angeordneten elektroplattierten, Diamantpartikel enthaltenden Nickelschicht bildete und hierdurch ein ”mit Diamantpartikeln behafteter Draht” erzeugt wurde.
Eine 200-fach vergrößerte Lichtbildaufnahme des in Beispiel 1 erzeugten, mit Diamantpartikeln behafteten Drahts ist in 2 dargestellt. In dem mit Diamantpartikeln behafteten Draht gemäß Beispiel 1 betrugen der Endwert des Außendurchmessers nach der Plattierung und der den Aggregationszustand von Diamant anzeigende Drahtdurchmesser-Überwachungswert 446.9 μm. Darüber hinaus hafteten im Mittel 32.5 der eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel pro 500 μm Länge des Drahts auf dem mit Diamantpartikeln behafteten Draht.
Beispiel 2
In Beispiel 2 wurde unter Anwendung der gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ein mit Diamantpartikeln behafteter Draht hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass sich die Konzentration an Polyethylenimin (zahlenmittleres Molekulargewicht: 70.000) in Schritt a von jener des Beispiels 1 unterschied. Nachfolgend werden ausschließlich jene Bedingungen von Schritt a beschrieben, welche sich von jenen des Beispiels 1 unterschieden.
In Beispiel 2 betrug die Konzentration an Polyethylenimin (zahlenmittleres Molekulargewicht: 70.000) in der in Schritt a verwendeten Nickelsulfamat-Plattierungslösung zwecks Anpassung der Nickelelektroplattierungslösung 5 mg/l. Die Bedingungen, wie beispielsweise die Temperatur der anderen Plattierungslösung, die Stromdichte und die Elektrolysedauer, waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Eine 200-fach vergrößerte Lichtbildaufnahme des in Beispiel 2 erzeugten, mit Diamantpartikeln behafteten Drahts ist in 3 dargestellt. Der mit Diamantpartikeln behaftete Draht gemäß Beispiel 2 wies einen Drahtdurchmesser-Überwachungswert von 435.3 μm auf. Darüber hinaus hafteten im Mittel 32.1 der eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel pro 500 μm Länge des Drahts auf dem mit Diamantpartikeln behafteten Draht.
Beispiel 3
In Beispiel 3 wurde unter Anwendung der gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ein mit Diamantpartikeln behafteter Draht hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass sich die Konzentration an Polyethylenimin (zahlenmittleres Molekulargewicht 70.000) in Schritt a von jener des Beispiels 1 unterschied. Nachfolgend werden ausschließlich jene Bedingungen von Schritt a beschrieben, welche sich von jenen des Beispiels 1 unterschieden.
In Beispiel 3 betrug die Konzentration an Polyethylenimin (zahlenmittleres Molekulargewicht: 70.000) in der in Schritt a verwendeten Nickelsulfamat-Plattierungslösung zwecks Anpassung der Nickelelektroplattierungslösung 10 mg/l. Die Bedingungen, wie beispielsweise die Temperatur der anderen Plattierungslösung, die Stromdichte und die Elektrolysedauer, waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Eine 200-fach vergrößerte Lichtbildaufnahme des in Beispiel 3 erzeugten, mit Diamantpartikeln behafteten Drahts ist in 4 dargestellt. Der mit Diamantpartikeln behaftete Draht gemäß Beispiel 3 wies einen Drahtdurchmesser-Überwachungswert von 415.6 μm auf. Darüber hinaus hafteten im Mittel 27.15 der eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel pro 500 μm Länge des Drahts auf dem mit Diamantpartikeln behafteten Draht.
Vergleichsbeispiel
Im Vergleichsbeispiel wurde unter Anwendung der gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 3 ein mit Diamantpartikeln behafteter Draht hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass sich lediglich die in Schritt a verwendete Nickelsulfamat-Plattierungslösung von jener der Beispiele 1 bis 3 unterschied. Nachfolgend werden ausschließlich jene Bedingungen von Schritt a beschrieben, welche sich von jenen der Beispiele 1 bis 3 unterschieden.
Im Vergleichsbeispiel enthielt die in Schritt a verwendete Nickelsulfamat-Plattierungslösung kein Polyethylenimin. Die Bedingungen, wie beispielsweise die Temperatur der anderen Plattierungslösung, die Stromdichte und die Elektrolysedauer, waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Eine 200-fach vergrößerte Lichtbildaufnahme des im Vergleichsbeispiel erzeugten, mit Diamantpartikeln behafteten Drahts ist in 5 dargestellt. Der mit Diamantpartikeln behaftete Draht gemäß dem Vergleichsbeispiel wies einen Drahtdurchmesser-Überwachungswert von 455.5 um auf. Darüber hinaus hafteten im Mittel 34 der eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel pro 500 μm Länge des Drahts auf dem mit Diamantpartikeln behafteten Draht.
Überlegungen auf Basis eines Vergleichs zwischen den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel

Um den Vergleich zwischen den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel zu vereinfachen, sind die Beobachtungsergebnisse für die erhaltenen, mit Diamantpartikeln behafteten Drähte in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Tabelle 1

Probe	Konzentration an Polyethylenimin (mg/l)	Drahtdurchmesser-Überwachungswert (μm)	mittlere Anzahl an Diamantpartikeln
Beispiel 1	1	446.9	32.5
Beispiel 2	5	435.3	32.1
Beispiel 3	10	415.6	27.15
Vergleichsbeispiel	0	455.5	34

Vergleicht man die Beispiele 1 bis 3, in welchen der Nickelelektroplattierungslösung in Schritt a Polyethylenimin hinzugefügt wurde, mit dem Vergleichsbeispiel, in welchem kein Polyethylenimin zugegeben wurde, so weist der ohne Zugabe von Polyethylenimin im Vergleichsbeispiel erzeugte Draht nach der Plattierung einen geringeren, den Aggregationszustand der Diamantpartikel anzeigenden Drahtdurchmesser-Überwachungswert, nämlich einen geringeren äußeren Drahtdurchmesser auf als jene der Beispiele 1 bis 3, während die mittlere Anzahl der eine Palladiumdeckschicht aufweisenden, an die Oberfläche des Drahts haftenden Diamantpartikel in den Beispielen und im Vergleichsbeispiel nahezu identisch ist. Hieraus lässt sich ableiten, dass sich die Aggregation der eine Palladiumdeckschicht aufweisenden Diamantpartikel auf dem mit Diamantpartikeln behafteten Draht verringert und sich die Dispergierbarkeit erhöht. Diese Tatsache lässt sich anhand der 2 bis 5 verifizieren, welche Lichtbildaufnahmen der Beispiele und des Vergleichsbeispiels zeigen.
Darüber hinaus ist aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 3 ersichtlich, dass sich der Drahtdurchmesser-Überwachungswert mit steigender Konzentration an Polyethylenimin in der in Schritt a verwendeten Nickelelektroplattierungslösung verringert. Hieraus lässt sich ableiten, dass sich der Effekt von Polyethylenimin als Dispergiermittel mit steigender Konzentration verstärkt.
Bei einer Verwendung der mit Feststoffteilchen behafteten Drähte gemäß den Beispielen und dem mit Feststoffteilchen behafteten Draht gemäß dem Vergleichsbeispiel als Drahtsäge stellt sich heraus, dass das Schneidverhalten des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts gemäß den Beispielen, welcher unter Einsatz einer Polyethylenimin enthaltenden Nickelelektroplattierungslösung in Schritt a hergestellt wurde, gegenüber jenem des mit Feststoffteilchen behafteten Drahts gemäß dem Vergleichsbeispiel aufgrund einer Erhöhung der Dispergierbarkeit der Feststoffteilchen signifikant besser ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Nickelplattierungslösung der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung einer elektroplattierten, dispergierte Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht auf der Oberfläche eines Drahts verwendet werden, wobei eine elektroplattierte Nickelschicht gebildet wird, in welcher die Feststoffteilchen mit höherer Gleichmäßigkeit dispergiert sind und eine Aggregation der an den Draht haftenden Feststoffteilchen vermieden wird. Auf diese Weise können kostengünstig Drahtsägen bereitgestellt werden, welche mit Feststoffteilchen behaftet sind und ein ausgezeichnetes Schneidverhalten aufweisen. Der mit Feststoffteilchen behaftete Draht kann leicht zerbrechliche Materialien, wie beispielsweise Blöcke von Siliziumeinkristallen, mit hoher Genauigkeit schneiden und ist daher für eine Verwendung in Herstellungsprozessen für Solarzellen und Siliziumwafer für Halbleiter geeignet. Darüber hinaus ist der mit Feststoffteilchen behaftete Draht der vorliegenden Erfindung aufgrund seines ausgezeichneten Polierverhaltens für eine Vielzahl von Anwendungen, wie beispielsweise für Feilen und Messerschleifer, geeignet, und kann in vielfältiger Art und Weise zum Schneiden oder Polieren angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1: mit Feststoffteilchen behafteter Draht
2: Draht
3: anorganische Schutzschicht (Vorplattierungsschicht)
4: Feststoffteilchen
5: elektroplattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht
6: plattierte Nickelüberzugsschicht

Claims

Nickelplattierungslösung zum Ausbilden einer elektroplattierten, dispergierte Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht auf der Oberfläche eines Drahts, wobei die Nickelplattierungslösung oberflächenmodifizierte, eine anorganische Deckschicht aufweisende Feststoffteilchen und ein als Dispergiermittel fungierendes Polyamin umfasst.
Nickelplattierungslösung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Polyamin um ein Polyethylenimin mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 800 bis 2.000.000 handelt.
Nickelplattierungslösung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Konzentration an Polyamin 1 mg/l bis 100 mg/l beträgt.
Nickelplattierungslösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen eine Oberfläche besitzen, welche zwecks Aufladung mit einem Oberflächenmodifizierungsmittel modifiziert worden ist.
Nickelplattierungslösung nach Anspruch 4, wobei das Oberflächenmodifizierungsmittel ein oder mehrere Tenside ausgewählt aus aminhaltigen Tensiden, nichtionischen Tensiden und kationischen Tensiden enthält.
Nickelplattierungslösung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Oberflächenmodifizierungsmittel einen Aminoalkohol und ein nichtionisches Tensid enthält.
Nickelplattierungslösung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Feststoffteilchen eine Partikelgröße von 0.01 μm bis 100 μm aufweisen.
Nickelplattierungslösung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei es sich bei den eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen um eine oder zwei oder mehr ausgewählt aus Diamantpartikeln mit einer Palladiumdeckschicht, Diamantpartikeln mit einer Nickeldeckschicht, und Diamantpartikeln mit einer Titandeckschicht handelt.
Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts, welcher an eine äußere Umfangsfläche des Drahts fixierte Feststoffteilchen umfasst, wobei das Verfahren Schritt a und Schritt b umfasst: Schritt a: ein Schritt, welcher das Durchführen einer Komposit-Plattierung durch Abscheiden von Nickel auf die Oberfläche des Drahts mittels Elektroplattierung unter Einsatz der Nickelplattierungslösung nach den Ansprüchen 1 bis 8 sowie das gleichzeitige Anhaften der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen vorsieht, um eine plattierte, Feststoffteilchen enthaltende Nickelschicht auf der Oberfläche des Drahts auszubilden; und Schritt b: ein Schritt, welcher das Ausbilden einer plattierten Nickelüberzugsschicht auf der auf der Oberfläche des Drahts gebildeten plattierten, Feststoffteilchen enthaltenden Nickelschicht vorsieht.
Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts nach Anspruch 9, wobei der Draht mit einer anorganischen Schutzschicht auf der Oberfläche des Drahts versehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Draht einen Durchmesser von 0.02 mm bis 3.0 mm aufweist.
Mit Feststoffteilchen behafteter Draht, welcher mittels des Verfahrens zur Herstellung eines mit Feststoffteilchen behafteten Drahts nach einem der Ansprüche 8 bis 11 erhalten worden ist.
Mit Feststoffteilchen behafteter Draht nach Anspruch 12, wobei 10 bis 100 der eine anorganische Deckschicht aufweisenden Feststoffteilchen mit einer Partikelgröße von 0.01 μm bis 100 μm pro 500 μm Länge des Drahts auf dem Draht haften.