DE112019006427T5

DE112019006427T5 - Wolframdraht und sägedraht

Info

Publication number: DE112019006427T5
Application number: DE112019006427.4T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Kanazawa; Yoshihiro Iguchi; Naoki Kohyama; Atsushi Shimada; Kenshi Tsuji; Yui Nakai
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-09-16
Also published as: TW202024348A; CN113195760A; JP7223967B2; JP2020105548A; TW202204645A; WO2020137255A1; TWI813836B; US20220098708A1; CN113957311A; TWI814101B

Abstract

Ein Wolframdraht enthält Wolfram oder eine Wolframlegierung. Die durchschnittliche Breite von Oberflächenkristallkörnern in einer Richtung senkrecht zu einer Achse des Wolframdrahts beträgt höchstens 76 nm. Der Wolframdraht weist eine Zugfestigkeit von mindestens 4800 MPa und einen Durchmesser von höchstens 100 µm auf.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wolframdraht und einen Sägedraht.
[Stand der Technik]
Medizinische Nadeln, die einen Wolframlegierungsdraht mit einer hohen Zugfestigkeit mit einem erhöhten Legierungsanteil in Bezug auf Wolfram umfassen, sind herkömmlich bekannt (vgl. z.B. das Patentdokument (PTL) 1). PTL 1 offenbart, dass ein Wolframlegierungsdraht mit einem Durchmesser von 0,10 mm eine maximale Zugfestigkeit von 4459,0 N/mm² (= MPa) aufweist.
[Dokumentenliste]
[Patentdokumente]
[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2014-169499
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Wolfram, das einen geringen Durchmesser und eine höhere Zugfestigkeit als die Zugfestigkeit von Wolfram von herkömmlichen Techniken aufweist, war für eine effektive Verwendung in verschiedenen Bereichen, wie z.B. Sägedrähten, Siebdrucknetzen, usw., zusätzlich zu medizinischen Nadeln erforderlich. Wolfram ist chemisch stabiler und weist einen höheren Elastizitätsmodul und einen höheren Schmelzpunkt auf als ein Pianodraht, der die größte Festigkeit als Metalldraht aufweist. Ein solches Wolfram weist ein großes industrielles bzw. gewerbliches Potenzial auf.
Im Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wolframdraht und einen Sägedraht bereitzustellen, die jeweils eine höhere Zugfestigkeit als eine allgemeine Zugfestigkeit eines Pianodrahts sowie einen kleineren Durchmesser aufweisen.
[Lösung des Problems]
Zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe enthält ein Wolframdraht gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung Wolfram oder eine Wolframlegierung. In dem Wolframdraht beträgt die durchschnittliche Breite von Oberflächenkristallkörnern in einer Richtung senkrecht zu einer Achse des Wolframdrahts höchstens 76 nm, die Zugfestigkeit des Wolframdrahts beträgt mindestens 4800 MPa und der Durchmesser des Wolframdrahts beträgt höchstens 100 µm.
Darüber hinaus enthält ein Wolframdraht gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung Wolfram oder eine Wolframlegierung. In dem Wolframdraht beträgt die durchschnittliche Kristallkorngröße in einem Querschnitt senkrecht zu einer Achse des Wolframdrahts höchstens 0,16 µm, die durchschnittliche Kristallkorngröße in dem Querschnitt ist in einem Randabschnitt um mindestens 5 % kleiner als in einem Zentrumsabschnitt, wobei der Randabschnitt außerhalb des Zentrumsabschnitts in dem Querschnitt vorliegt, die Zugfestigkeit des Wolframdrahts beträgt mindestens 4800 MPa und der Durchmesser des Wolframdrahts beträgt höchstens 100 µm.
Darüber hinaus umfasst ein Sägedraht gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung den vorstehend beschriebenen Wolframdraht.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung eines Wolframdrahts und eines Sägedrahts, die jeweils eine höhere Zugfestigkeit als eine allgemeine Zugfestigkeit eines Pianodrahts sowie einen kleineren Durchmesser aufweisen.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Wolframdraht gemäß einer Ausführungsform zeigt.
[2A] 2A ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht einer Oberfläche eines Wolframdrahts mit einer Zugfestigkeit von 4320 MPa gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
[2B] 2B ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht einer Oberfläche eines Wolframdrahts mit einer Zugfestigkeit von 4800 MPa gemäß dem Arbeitsbeispiel 1 zeigt.
[2C] 2C ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht einer Oberfläche eines Wolframdrahts mit einer Zugfestigkeit von 5040 MPa gemäß dem Arbeitsbeispiel 2 zeigt.
[2D] 2D ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht einer Oberfläche eines Wolframdrahts mit einer Zugfestigkeit von 5430 MPa gemäß dem Arbeitsbeispiel 3 zeigt.
[2E] 2E ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht einer Oberfläche eines Wolframdrahts (mit einem Reinheitsgrad von 4800 MPa) mit einer Zugfestigkeit von 4800 MPa gemäß dem Arbeitsbeispiel 4 zeigt.
[3] 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit und einer durchschnittlichen Breite von Oberflächenkristallkörnern eines Wolframdrahts zeigt.
[4A] 4A ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts des Wolframdrahts mit einer Zugfestigkeit von 4800 MPa gemäß dem Arbeitsbeispiel 1 zeigt.
[4B] 4B ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts des Wolframdrahts mit einer Zugfestigkeit von 5040 MPa gemäß dem Arbeitsbeispiel 2 zeigt.
[4C] 4C ist ein Diagramm, das eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts des Wolframdrahts mit einer Zugfestigkeit von 5430 MPa gemäß dem Arbeitsbeispiel 3 zeigt.
[5] 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit und einer durchschnittlichen Kristallkorngröße in dem Querschnitt eines Wolframdrahts zeigt.
[6] 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit und einer Sekundärrekristallisationstemperatur eines Wolframdrahts zeigt.
[7] 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren des Wolframdrahts gemäß der Ausführungsform zeigt.
[8] 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schneidvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Nachstehend wird ein Wolframdraht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die nachstehend beschriebene Ausführungsform ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zahlenwerte, Formen, Materialien, Strukturkomponenten, die Anordnung und Verbindung der Strukturkomponenten, usw., die in der folgenden Ausführungsform beschrieben sind, sind lediglich Beispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Ferner sind von den Strukturkomponenten in der folgenden Ausführungsform Komponenten, die nicht in den unabhängigen Ansprüchen angegeben sind, wobei jeder davon das breiteste Konzept der vorliegenden Erfindung angibt, lediglich als frei wählbare Strukturkomponenten beschrieben.
Darüber hinaus ist jedes Diagramm ein schematisches Diagramm und nicht notwendigerweise strikt dargestellt. Folglich sind z.B. die Maßstäbe der Zeichnungen nicht notwendigerweise genau. In den Zeichnungen weisen im Wesentlichen die gleichen Strukturkomponenten die gleichen Bezugszeichen auf und eine redundante Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Darüber hinaus werden ein Begriff wie z.B. „senkrecht“ oder „identisch“, der eine Beziehung zwischen den Komponenten darstellt, sowie ein Begriff wie z.B. „kreisförmig“, der eine Form darstellt, und Zahlenbereiche in der vorliegenden Beschreibung verwendet. Solche Begriffe und Bereiche stellen jeweils nicht nur eine strikte Bedeutung des Begriffs oder Bereichs dar, sondern implizieren, dass ein im Wesentlichen identischer Bereich, wie z.B. ein Bereich, der eine kleine Differenz, wie z.B. wenige Prozent, umfasst, in den Begriff oder Bereich einbezogen ist.
[Ausführungsform]
Wolframdraht
Zuerst wird ein Aufbau eines Wolframdrahts gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Die 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die 1 zeigt ein Beispiel, in dem der Wolframdraht 10 um ein Wickelkernmaterial gewickelt bzw. gewunden ist. Darüber hinaus zeigt die 1 schematisch eine teilweise vergrößerte Ansicht des Wolframdrahts 10.
Der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Wolfram (W) oder eine Wolframlegierung. Der Wolframgehalt des Wolframdrahts 10 beträgt beispielsweise mindestens 90 Gew.-%. Der Wolframgehalt kann mindestens 95 Gew.-%, mindestens 99 Gew.-% oder mindestens 99,9 Gew.-% betragen. Es sollte beachtet werden, dass der Wolframgehalt das Verhältnis des Gewichts von Wolfram zu dem Gesamtgewicht des Wolframdrahts 10 ist. Das Gleiche gilt für den Gehalt anderer Metallelemente, usw., wie z.B. Rhenium (Re) und Kalium (K), die später beschrieben werden.
Die Wolframlegierung ist beispielsweise eine Legierung, die Rhenium und Wolfram enthält, nämlich eine ReW-Legierung. Mit zunehmendem Rheniumgehalt kann die Festigkeit des Wolframdrahts 10 erhöht werden. Ein übermäßig hoher Rheniumgehalt verschlechtert jedoch die Bearbeitbarkeit des Wolframdrahts 10, was es schwierig macht, den Wolframdraht 10 dünner zu machen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Rheniumgehalt des Wolframdrahts 10 mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 10 Gew.-%. Beispielsweise kann der Rheniumgehalt mindestens 0,5 Gew.-% und höchstens 5 Gew.-% betragen. Ein Beispiel für den Rheniumgehalt beträgt 1 Gew.-%, jedoch kann der Rheniumgehalt 3 Gew.-% betragen. Es sollte beachtet werden, dass der Rheniumgehalt höher als 10 Gew.-% sein kann.
Der Wolframdraht 10 weist einen Durchmesser von weniger als oder gleich 100 µm auf. Beispielsweise kann der Durchmesser des Wolframdrahts 10 60 µm oder weniger betragen oder kann 40 µm oder weniger betragen. Der Durchmesser des Wolframdrahts 10 kann 30 µm oder weniger betragen oder kann 20 µm oder weniger betragen. Der Durchmesser des Wolframdrahts 10 kann beispielsweise 10 µm betragen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser des Wolframdrahts 10 konstant. Der Durchmesser des Wolframdrahts 10 muss jedoch nicht notwendigerweise vollständig konstant sein und kann sich an verschiedenen Abschnitten entlang der Achse um einen bestimmten Prozentsatz, wie z.B. 1 %, unterscheiden. Wie es in der 1 gezeigt ist, weist der Wolframdraht 10 beispielsweise eine kreisförmige Querschnittsform in dem Querschnitt orthogonal zur Achse P auf. Die Querschnittsform des Wolframdrahts 10 kann ein Quadrat, ein Rechteck, ein Oval oder dergleichen sein.
Der Wolframdraht 10, der Wolfram oder eine Wolframlegierung enthält, weist eine Zugfestigkeit von mindestens 4800 MPa auf. Die Zugfestigkeit des Wolframdrahts 10 kann mindestens 5000 MPa betragen oder kann mindestens 5300 MPa betragen. Die Zugfestigkeit des Wolframdrahts 10 kann durch geeignetes Einstellen (i) eines Durchmessers, (ii) mindestens eines von einer durchschnittlichen Breite von Oberflächenkristallkörnern oder einer durchschnittlichen Kristallkorngröße, und (iii) eines Wolframgehalts auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Wolframdraht 10 mit einer Zugfestigkeit von etwa 5500 MPa bereitgestellt werden.
Darüber hinaus beträgt ein Elastizitätsmodul des Wolframdrahts 10 mindestens 350 GPa und höchstens 450 GPa. Dabei ist der Elastizitätsmodul ein Längs-Elastizitätsmodul. Der Elastizitätsmodul von Pianodraht liegt im Allgemeinen in einem Bereich von 150 GPa bis 250 GPa. Mit anderen Worten, der Wolframdraht 10 weist einen Elastizitätsmodul auf, der etwa doppelt so hoch ist wie derjenige von Pianodraht.
Da er einen Elastizitätsmodul von mehr als oder gleich 350 GPa aufweist, ist der Wolframdraht 10 verformungsbeständig. Anders ausgedrückt ist es weniger wahrscheinlich, dass sich der Wolframdraht 10 dehnt. Ferner kann der Wolframdraht 10, da er einen Elastizitätsmodul von weniger als oder gleich 450 GPa aufweist, umgeformt werden, wenn eine Kraft mit einer bestimmten Stärke ausgeübt wird. Insbesondere da der Wolframdraht 10 gebogen werden kann, wenn der Wolframdraht 10 als Sägedraht verwendet wird, ist es beispielsweise möglich, den Sägedraht einfach in einer Schleife über eine Führungsrolle oder dergleichen zu führen.
Der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist mindestens eine von drei Eigenschaften in Bezug auf die Kristallinität auf. Nachstehend werden die Eigenschaften der Kristallinität detailliert beschrieben.
Breite eines Oberflächenkristallkorns
Zuerst wird die Breite eines Oberflächenkristallkorns des Wolframdrahts 10 beschrieben.
Ein Oberflächenkristallkorn ist ein Kristallkorn aus Wolfram oder einer Wolframlegierung auf der Oberfläche 20 des Wolframdrahts 10. In dem Wolframdraht 10 ist die Breite eines Oberflächenkristallkorns in einer Richtung senkrecht zur Achse P weniger als oder gleich 76 nm. Die Breite eines Oberflächenkristallkorns in der Richtung senkrecht zur Achse P bezieht sich auf eine Länge entlang der Richtung senkrecht zur Achse P.
Nachstehend ist eine Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit und einer Breite eines Oberflächenkristallkorns von Proben einer Mehrzahl von Wolframdrähten, die durch die Erfinder hergestellt worden sind, beschrieben.
Die 2A bis 2E sind Diagramme, die jeweils die vergrößerten Ansichten der Oberfläche des Wolframdrahts gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 und von Arbeitsbeispielen 1 bis 4 zeigen. Die Wolframdrähte gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 und den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 enthalten jeweils eine Rhenium-Wolfram-Legierung, die 1 Gew.-% Rhenium umfasst. Der Wolframdraht gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 enthält 99,9 Gew.-% Wolfram.
Die Zugfestigkeit des Wolframdrahts gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 beträgt 4320 MPa. Die Zugfestigkeiten der Wolframdrähte gemäß den Arbeitsbeispielen 1, 2 und 3 betragen 4800 MPa, 5040 MPa bzw. 5430 MPa. Die Zugfestigkeit des Wolframdrahts gemäß dem Arbeitsbeispiel 4 beträgt 4800 MPa. Es sollte beachtet werden, dass in jedem des Vergleichsbeispiels 1 und der Arbeitsbeispiele 1 bis 4 der Durchmesser des Wolframdrahts 50 µm beträgt.
Die Wolframdrähte gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 4 sind Proben der Wolframdrähte, die unter Verwendung eines Herstellungsverfahrens hergestellt worden sind, das später beschrieben wird. Ferner ist der Wolframdraht gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 eine Probe, die durch Warmziehen auf einen Durchmesser von 50 µm dünner gemacht wird (Schritt S16 in der 7), ohne in dem Herstellungsverfahren, das später beschrieben wird, ein Ziehen bei Raumtemperatur durchzuführen (Schritt S20 in der 7). Das Gleiche gilt für die Vergleichsbeispiele 2 und 3, die später beschrieben werden.
Die 2A bis 2E zeigen jeweils eine teilweise vergrößerte Ansicht der Oberfläche 20 des Wolframdrahts 10, der in der 1 gezeigt ist. Jedes der Diagramme zeigt ein Rasterelektronenmikroskop (SEM)-Bild der Oberfläche 20 der Probe des Wolframdrahts 10. In jedem der Diagramme stellt ein Bereich mit einer einheitlichen Dichte (Farbe) ein einzelnes Kristallkorn dar. Die seitliche Richtung in der Figur von jeder der Zeichnungen ist eine Richtung parallel zur Achse P und das Oberflächenkristallkorn erstreckt sich länglich in einer Richtung entlang der Achse P.
In jedem der Diagramme ist die durchgezogene Linie L in der Mitte eine Gerade, die sich in einer Richtung senkrecht zur Achse P erstreckt. Die durchschnittliche Breite der Oberflächenkristallkörner wird durch Zählen einer Gesamtzahl von Grenzen zwischen Kristallkörnern (d.h., Korngrenzen) entlang der durchgezogenen Linie L innerhalb des Bereichs, der in jedem der Diagramme angegeben ist, berechnet. Insbesondere wird die durchschnittliche Breite der Oberflächenkristallkörner durch Dividieren der Länge eines Zählbereichs, d.h., der vertikalen Länge von jedem der Diagramme, durch die Anzahl, die sich durch Addieren von 1 zur Gesamtzahl von Korngrenzen ergibt, berechnet. Es sollte beachtet werden, dass in jedem der Diagramme eine Mehrzahl von kurzen Linien senkrecht zur durchgezogenen Linie L jeweils eine Korngrenze angibt.

Die Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit und einer durchschnittlichen Breite der Oberflächenkristallkörner, die auf der Basis des Ergebnisses der Zählung der Gesamtzahl von Korngrenzen berechnet worden ist. [Tabelle 1]

	Zugfestigkeit [MPa]	Anzahl der Korngrenzen	Durchschnittliche Breite der Oberflächenkristallkörner [nm]
Verqleichsbeisoiel 1	4320	16	100
Arbeitsbeispiel 1	4800	21	76
Arbeitsbeispiel 2	5040	25	65
Arbeitsbeispiel 3	5430	28	56
Arbeitsbeispiel 4	4800	24	67

Die 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit und einer durchschnittlichen Breite der Oberflächenkristallkörner des Wolframdrahts 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In der 3 stellt die horizontale Achse eine durchschnittliche Breite [nm] von Oberflächenkristallkörnern dar und die vertikale Achse stellt eine Zugfestigkeit [MPa] dar.
Wie es in der Tabelle 1 und der 3 gezeigt ist, gibt es eine negative Korrelation zwischen der durchschnittlichen Breite von Oberflächenkristallkörnern und der Zugfestigkeit. Mit anderen Worten, wenn die durchschnittliche Breite des Oberflächenkristallkorns abnimmt, nimmt die Zugfestigkeit zu. In dem Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Breite von Oberflächenkristallkörnern weniger als oder gleich 76 nm. Dadurch wird ein Wolframdraht mit einer hohen Zugfestigkeit von mindestens 4800 MPa bereitgestellt. Darüber hinaus kann beispielsweise durch Einstellen einer durchschnittlichen Breite der Oberflächenkristallkörner auf höchstens 56 nm ein Wolframdraht mit einer hohen Zugfestigkeit von mindestens 5430 MPa bereitgestellt werden.
Wenn das Arbeitsbeispiel 4, in dem der Wolframdraht einen hohen Gehalt von Wolfram aufweist, und das Arbeitsbeispiel 1, in dem der Wolframdraht eine Rhenium-Wolfram-Legierung enthält, verglichen werden, ist die durchschnittliche Breite der Oberflächenkristallkörner von Arbeitsbeispiel 1 größer als die durchschnittliche Breite der Oberflächenkristallkörner von Arbeitsbeispiel 4, um die gleiche Zugfestigkeit bereitzustellen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Kristallkorn einer Rhenium-Wolfram-Legierung eine höhere Festigkeit aufweist als ein Kristallkorn aus reinem Wolfram. Mit anderen Worten, durch Erhöhen des Rheniumgehalts kann die Zugfestigkeit selbst dann auf mehr als 4800 MPa erhöht werden, wenn die Breite eines Oberflächenkristallkorns größer als 76 nm ist. Demgemäß muss die durchschnittliche Breite der Oberflächenkristallkörner nicht notwendigerweise kleiner als oder gleich 76 nm sein. Beispielsweise nimmt mit zunehmendem Rheniumgehalt die Breite eines Oberflächenkristallkorns des Wolframdrahts 10 mit einer Zugfestigkeit von 4800 MPa zu.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Wolframdraht, der Wolfram oder eine Wolframlegierung enthält, und die durchschnittliche Breite der Oberflächenkristallkörner in der Richtung senkrecht zur Achse P des Wolframdrahts 10 beträgt höchstens 76 nm.
Gemäß diesem Aufbau kann ein Wolframdraht 10 mit einer hohen Zugfestigkeit bereitgestellt werden.
Darüber hinaus beträgt beispielsweise der Wolframgehalt des Wolframdrahts 10 mindestens 90 Gew.-%.
Gemäß diesem Aufbau kann selbst in dem Fall, bei dem der Wolframdraht 10 eine Wolframlegierung enthält, der Rheniumgehalt beispielsweise auf weniger als 10 Gew.-% eingestellt werden. Als Ergebnis kann die Bearbeitbarkeit des Wolframdrahts 10 verbessert werden.
Durchschnittliche Kristallkorngröße
Als nächstes wird die durchschnittliche Kristallkorngröße des Wolframdrahts 10 beschrieben.
Die durchschnittliche Kristallkorngröße ist ein Zahlenwert, der auf der Basis der Anzahl von Kristallen pro Einheitsfläche im Querschnitt 30 des Wolframdrahts 10 berechnet wird. Mit abnehmendem Wert der durchschnittlichen Kristallkorngröße wird die Größe jedes Kristalls vermindert; d.h., die Anzahl von Kristallen nimmt zu.
Die durchschnittliche Kristallkorngröße wird durch eine Durchschnittsbildung von Kristallkorngrößen in einer Mehrzahl von Zielbereichen berechnet. Die Kristallkorngröße kann beispielsweise durch das planimetrische Verfahren gemessen werden, wobei das Ziel ein Bereich mit einer Fläche von 600 nm × 600 nm im Querschnitt 30 ist. Insbesondere wird die Kristallkorngröße unter Verwendung des nachstehenden Ausdrucks (1) berechnet. $Kristallkorngr \ddot{o} ß e = (Zielbereich / Anzahl von Kristallen) (1 / 2)$
Es sollte beachtet werden, dass in dem Ausdruck (1) „X ^ (1/2)“ die Quadratwurzel von X darstellt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Kristallkorngröße des Wolframdrahts 10 im Querschnitt 30 höchstens 0,16 µm. Darüber hinaus sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Querschnitt 30, der senkrecht zur Achse P des Wolframdrahts 10 ist, wie es in der 1 gezeigt ist, die durchschnittliche Kristallkorngröße im Zentrumsabschnitt 31 und die durchschnittliche Kristallkorngröße im Randabschnitt 32 voneinander verschieden. Insbesondere ist die durchschnittliche Kristallkorngröße im Randabschnitt 32 um mindestens 5 % kleiner als die durchschnittliche Kristallkorngröße im Zentrumsabschnitt 31.
Beispielsweise ist der Zentrumsabschnitt 31 ein vorgegebener Bereich, durch den die Achse P verläuft. In dem in der 1 gezeigten Beispiel verläuft die Achse P durch die Mitte des Zentrumsabschnitts 31. Der Randabschnitt 32 ist ein Abschnitt, der sich auswärts von dem Zentrumsabschnitt 31 befindet. Beispielsweise befindet sich der Randabschnitt 32 im Querschnitt 30 des Wolframdrahts 10 näher an der Oberfläche 20 als es der Mittelpunkt der Radius-Verbindungsachse P (d.h., der Mitte) und ein Punkt auf der Oberfläche 20 sind.
Nachstehend wird eine Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der durchschnittlichen Kristallkorngröße von Proben einer Mehrzahl der Wolframdrähte beschrieben, die durch die Erfinder hergestellt worden sind.
Die Zugfestigkeiten der Wolframdrähte gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 und den Arbeitsbeispielen 1, 2 und 3, die nachstehend beschrieben sind, betragen 4320 MPa, 4800 MPa, 5040 MPa bzw. 5430 MPa, die äquivalent zu dem Fall sind, der in 2A bis 2D gezeigt ist. Darüber hinaus werden als Vergleichsbeispiele 2 und 3 die durchschnittlichen Kristallkorngrößen auch für Wolframdrähte berechnet, die Zugfestigkeiten von 3800 MPa bzw. 4000 MPa aufweisen.
Die 4A bis 4C sind Diagramme, die jeweils vergrößerte Ansichten des Querschnitts 30 des Wolframdrahts 10 gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 zeigen. In jedem der Diagramme zeigt (a) ein SEM-Bild des Randabschnitts 32 des Querschnitts 30 einer Probe des Wolframdrahts 10 und (b) zeigt ein SEM-Bild des Zentrumsabschnitts 31. Jedes der Diagramme zeigt in jedem von (a) und (b) auch fünf Zielbereiche, wobei jeder davon ein Quadrat von 600 nm × 600 nm ist und durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, und das Ergebnis des Zählens der Anzahl von Kristallen, die in jeden der Zielbereiche einbezogen sind, ist angrenzend an einen entsprechenden der Zielbereiche angegeben. Es sollte beachtet werden, dass beim Zählen der Anzahl von Kristallen ein Kristall, der vollständig innerhalb des Zielbereichs liegt, als ein Kristall gezählt wird, und ein Kristall, der mindestens teilweise außerhalb des Zielbereichs liegt, als die Hälfte eines Kristalls gezählt wird.
Die durchschnittliche Kristallkorngröße von jedem des Zentrumsabschnitts 31 und des Randabschnitts 32 wird durch eine Durchschnittsbildung der Kristallkorngröße erhalten, die in jedem der fünf Zielbereiche berechnet wird. Die durchschnittliche Kristallkorngröße des Querschnitts 30 als Ganzes wird beispielsweise durch eine Durchschnittsbildung der Kristallkorngrößen von insgesamt 10 Zielbereichen, einschließlich die Zielbereiche des Zentrumsabschnitts 31 und des Randabschnitts 32, erhalten.

Die Tabelle 2 zeigt eine Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der durchschnittlichen Kristallkorngröße des Querschnitts 30 als Ganzes. [Tabelle 2]

	Zugfestigkeit [MPa]	Durchschnittliche Kristallkorngröße [µm]
Vergleichsbeispiel 1	3800	0,247
Vergleichsbeispiel 2	4000	0,203
Vergleichsbeispiel 3	4320	0,178
Arbeitsbeispiel 1	4800	0,155
Arbeitsbeispiel 2	5040	0,150
Arbeitsbeispiel 3	5430	0,146

Die 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der durchschnittlichen Kristallkorngröße des Querschnitts 30 des Wolframdrahts 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In der 5 stellt die horizontale Achse die durchschnittliche Kristallkorngröße [µm] im Querschnitt 30 dar und die vertikale Achse stellt eine Zugfestigkeit [MPa] dar.
Wie es in der Tabelle 2 und der 5 gezeigt ist, nimmt die Zugfestigkeit mit abnehmender durchschnittlicher Kristallkorngröße zu. Insbesondere nimmt die Zugfestigkeit signifikant zu, wenn die durchschnittliche Kristallkorngröße unter 0,20 µm fällt, und die Zugfestigkeit nimmt noch signifikanter zu, wenn die durchschnittliche Kristallkorngröße 0,16 µm erreicht oder darunter liegt. In dem Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Kristallkorngröße im Querschnitt 30 höchstens 0,160 µm. Dadurch wird ein Wolframdraht mit einer hohen Zugfestigkeit von mindestens 4800 MPa bereitgestellt. Darüber hinaus kann beispielsweise durch Einstellen der durchschnittlichen Breite von Oberflächenkristallkörnern auf höchstens 0,146 µm ein Wolframdraht mit einer hohen Zugfestigkeit von mindestens 5430 MPa bereitgestellt werden.

Eine Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der durchschnittlichen Kristallkorngröße von jedem des Zentrumsabschnitts 31 und des Randabschnitts 32 ist in der Tabelle 3 angegeben. [Tabelle 3]

	Zugfestigkeit [MPa]	Durchschnittliche Kristallkorngröße des Randabschnitts [µm]	Durchschnittliche Kristallkorngröße des Zentrumsabschnitts [µm]	Randabschnitt/ Zentrumsabschnitt [%]
Arbeitsbeispiel 1	4800	0,155	0,173	90
Arbeitsbeispiel 2	5040	0,150	0,172	87
Arbeitsbeispiel 3	5430	0,146	0,162	90

Wie es in der Tabelle 3 gezeigt ist, ist in dem Wolframdraht 10 gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 die durchschnittliche Kristallkorngröße des Randabschnitts 32 um mindestens 5 % kleiner als die durchschnittliche Kristallkorngröße des Zentrumsabschnitts 31. Beispielsweise ist in dem Wolframdraht 10 gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 die durchschnittliche Kristallkorngröße des Randabschnitts 32 um mindestens 10 % kleiner als die durchschnittliche Kristallkorngröße des Zentrumsabschnitts 31. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde eine solche Differenz von mindestens 5 % nicht festgestellt. Beispielsweise betrug im Vergleichsbeispiel 3 die durchschnittliche Kristallkorngröße des Randabschnitts 32 0,178 µm und die durchschnittliche Kristallkorngröße des Zentrumsabschnitts 31 betrug 0,173 µm. Dies bedeutet, dass im Vergleichsbeispiel 3 die durchschnittliche Kristallkorngröße des Randabschnitts 32 lediglich etwa 3 % kleiner ist als die durchschnittliche Kristallkorngröße des Zentrumsabschnitts 31
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Wolframdraht, der Wolfram oder eine Wolframlegierung enthält und eine durchschnittliche Kristallkorngröße von höchstens 0,16 µm im Querschnitt senkrecht zur Achse P des Wolframdrahts 10 aufweist. Die durchschnittliche Kristallkorngröße des Randabschnitts 32 außerhalb des Zentrumsabschnitts 31 im Querschnitt 30 ist um mindestens 5 % kleiner als die durchschnittliche Kristallkorngröße des Zentrumsabschnitts 31 im Querschnitt 30.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist in dem Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Kristallkorn von Wolfram in dem Randabschnitt 32 kleiner als im Zentrumsabschnitt 31 des Querschnitts 30. Die kleineren Kristallkörner des Wolframdrahts 10 können die Zugfestigkeit des Wolframdrahts 10 erhöhen. Mit anderen Worten, es kann ein Wolframdraht 10 mit einer hohen Zugfestigkeit bereitgestellt werden.
Sekundärrekristallisationstemperatur
Als nächstes wird eine Sekundärrekristallisationstemperatur des Wolframdrahts 10 beschrieben.
Der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst kleine Primärrekristallisationskörner als Ergebnis dessen, dass er durch das später beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt worden ist. Wenn der Wolframdraht 10 bei einer hohen Temperatur erwärmt wird, werden die Primärrekristallisationskörner erneut rekristallisiert. Als Ergebnis werden große Sekundärrekristallisationskörner gebildet. Die Temperatur bei der Bildung der Sekundärrekristallisationskörner ist die Sekundärrekristallisationstemperatur. Die Sekundärrekristallisationstemperatur des Wolframdrahts 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt mindestens 2200 Grad Celsius.
Nachstehend wird eine Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Sekundärrekristallisationstemperatur von Proben einer Mehrzahl von Wolframdrähten beschrieben, die durch die Erfinder hergestellt worden sind.
Die 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Sekundärrekristallisationstemperatur eines Wolframdrahts zeigt. Die 6 zeigt ein SEM-Bild der Oberfläche 20 des Wolframdrahts von jedem des Vergleichsbeispiels 1 und des Arbeitsbeispiels 1, nachdem der Wolframdraht einer Wärmebehandlung unterzogen worden ist. Die Temperaturen bei der Wärmebehandlung betrugen 2200 Grad Celsius und 2300 Grad Celsius. Dabei wurde die Wärmebehandlung durchgeführt, während Elektrizität durch den Wolframdraht geleitet wurde.
Wie es in der 6 gezeigt ist, wird im Vergleichsbeispiel 1 bestätigt, dass ein Sekundärrekristallisationskorn, das größer ist als ein Primärrekristallisationskorn, in einem Abschnitt des Wolframdrahts 10 als Ergebnis der Wärmebehandlung bei 2200 Grad Celsius erzeugt worden ist. Wenn die Wärmebehandlung bei 2300 Grad Celsius durchgeführt wird, werden die Sekundärrekristallisationskörner in nahezu dem gesamten Abschnitt des Wolframdrahts 10 erzeugt.
Ferner wird im Arbeitsbeispiel 1 bestätigt, dass die Sekundärrekristallisation des Wolframdrahts 10 durch die Wärmebehandlung bei 2200 Grad Celsius nicht stattgefunden hat und dass die Primärrekristallisationskörner in nahezu dem gesamten Abschnitt des Wolframdrahts 10 erzeugt worden sind. Wenn die Wärmebehandlung bei 2300 Grad Celsius durchgeführt wird, wird bestätigt, dass die Sekundärrekristallisationskörner in einem Abschnitt des Wolframdrahts 10 erzeugt worden sind.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Wolframdraht, der Wolfram oder eine Wolframlegierung enthält, und die Sekundärrekristallisationstemperatur des Wolframdrahts beträgt mindestens 2200 Grad Celsius. Darüber hinaus kann beispielsweise die Sekundärrekristallisationstemperatur des Wolframdrahts 10 weniger als 2300 Grad Celsius betragen.
Gemäß diesem Aufbau kann ein Wolframdraht 10 mit einer hohen Zugfestigkeit bereitgestellt werden. Darüber hinaus nimmt die Zugfestigkeit ab, wenn ein Sekundärrekristallisationskorn erzeugt wird. Da die Sekundärrekristallisationstemperatur des Wolframdrahts 10 mindestens 2200 Grad Celsius beträgt, kann der Wolframdraht 10 selbst in einer Hochtemperaturumgebung von mindestens 2200 Grad Celsius und höchstens der Sekundärrekristallisationstemperatur eine hohe Zugfestigkeit beibehalten. Demgemäß wird eine Verwendung des Wolframdrahts 10 in verschiedenen Hochtemperaturumgebungen erwartet.
Verfahren zur Herstellung des Wolframdrahts
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Wolframdrahts 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben. Die 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Wolframdrahts 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Wie es in der 7 gezeigt ist, wird zuerst ein Wolframblock hergestellt (S10). Insbesondere wird ein Wolframblock durch Herstellen einer Aggregation eines Wolframpulvers und Pressen und Sintern der Aggregation des Wolframpulvers hergestellt.
Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn ein Wolframdraht 10, der eine Wolframlegierung enthält, hergestellt wird, ein Gemisch, das durch Mischen eines Wolframpulvers und eines Metallpulvers (beispielsweise eines Rheniumpulvers) in einem vorgegebenen Verhältnis resultiert, anstelle der Aggregation eines Wolframpulvers hergestellt wird. Der durchschnittliche Korndurchmesser eines Wolframpulvers und eines Rheniumpulvers liegt beispielsweise im Bereich von mindestens 3 µm bis höchstens 4 µm, ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Als nächstes wird eine Gesenkschmiedeverarbeitung auf den hergestellten Wolframblock angewandt (S12). Insbesondere wird der Wolfram block ausgehend von dessen Umfang pressgeschmiedet und gestreckt, so dass ein Wolframdraht mit einer Drahtform erhalten wird. Anstelle der Gesenkschmiedeverarbeitung kann der Wolframblock einer Walzverarbeitung unterzogen werden. Beispielsweise wird ein Wolframblock mit einem Durchmesser von etwa 15 mm durch wiederholtes Anwenden der Gesenkschmiedeverarbeitung auf den Wolframblock zu einem Wolframdraht mit einem Durchmesser von etwa 3 mm geformt. Während der Gesenkschmiedeverarbeitung wird ein Glühen durchgeführt, um eine Bearbeitbarkeit in den nachfolgenden Verfahren sicherzustellen. Beispielsweise wird ein Glühen bei 2400 Grad Celsius in einem Durchmesserbereich von mindestens 8 mm bis höchstens 10 mm durchgeführt. Um eine Zugfestigkeit durch Kristallkornfeinung sicherzustellen, wird ein Glühen jedoch nicht in der Gesenkschmiedeverarbeitung mit einem Durchmesser von weniger als 8 mm durchgeführt.
Als nächstes wird der Wolframdraht vor dem Warmziehen bei 900 Grad Celsius erwärmt (S14).
Insbesondere wird der Wolframdraht direkt durch einen Brenner oder dergleichen erwärmt. Eine Oxidschicht wird auf der Oberfläche des Wolframdrahts durch Erwärmen des Wolframdrahts gebildet, so dass ein Drahtbruch während der Verarbeitung in dem nachfolgenden Warmziehen verhindert wird.
Als nächstes wird ein Warmziehen durchgeführt (S16). Insbesondere wird ein Ziehen des Wolframdrahts, nämlich ein Drahtziehverfahren (Dünnermachen) des Wolframdrahts, unter Verwendung eines einzelnen Drahtzieheisens durchgeführt, während ein Erwärmen durchgeführt wird. Die Erwärmungstemperatur beträgt beispielsweise 1000 Grad Celsius. Die Bearbeitbarkeit eines Wolframdrahts wird erhöht, wenn die Erwärmungstemperatur zunimmt, und folglich kann ein Ziehen einfach durchgeführt werden. Die Verminderung der Fläche des Wolframdrahts durch ein Ziehen unter Verwendung eines einzelnen Drahtzieheisens beträgt beispielsweise mindestens 10 % und höchstens 40 %. In der Ziehverarbeitung kann ein Schmiermittel, das in Wasser dispergierten Graphit umfasst, verwendet werden.
Nach der Ziehverarbeitung kann ein elektrolytisches Polieren zum Glätten der Oberfläche des Wolframdrahts durchgeführt werden. Das elektrolytische Polieren wird beispielsweise als Ergebnis der Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen einem Wolframdraht und einer Gegenelektrode in einem Zustand durchgeführt, bei dem der Wolframdraht und die Gegenelektrode in einen Elektrolyten, wie z.B. wässriges Natriumhydroxid, eingetaucht sind.
Das Warmziehen (S16) wird wiederholt durchgeführt, bevor ein Wolframdraht mit einem gewünschten Durchmesser erhalten wird (Nein in S18). Dabei ist der gewünschte Durchmesser ein Durchmesser auf der Stufe unmittelbar vor dem Durchführen der letzten Ziehverarbeitung (S20) und beträgt beispielsweise höchstens 250 µm.
Bei der Wiederholung des Warmziehens wird ein Drahtzieheisen mit einem kleineren Lochdurchmesser als ein Lochdurchmesser eines Drahtzieheisens verwendet, das in dem unmittelbar vorhergehenden Ziehen verwendet wird. Darüber hinaus wird beim Wiederholen des Warmziehens der Wolframdraht bei einer Erwärmungstemperatur erwärmt, die niedriger ist als eine Erwärmungstemperatur des unmittelbar vorhergehenden Ziehens. Beispielsweise ist die Erwärmungstemperatur bei der Ziehverarbeitung unmittelbar vor der letzten Ziehverarbeitung niedriger als jedwede der vorhergehenden Erwärmungstemperaturen und beträgt beispielsweise 400 Grad Celsius, was zur Feinung von Kristallkörnern beiträgt. Es sollte beachtet werden, dass die Erwärmungstemperatur beim Warmziehen so eingestellt wird, dass die Menge des Oxids, das an der Oberfläche des Wolframdrahts haftet, beispielsweise in einem Bereich von mindestens 0,8 Gew.-% bis höchstens 1,6 Gew.-% des Wolframdrahts liegt. Bei der Wiederholung des Warmziehens kann ein elektrolytisches Polieren weggelassen werden.
Wenn ein Wolframdraht mit einem gewünschten Durchmesser erhalten wird und die nächste Ziehverarbeitung die letzte Ziehverarbeitung ist (Ja in S18), wird ein Ziehen bei Raumtemperatur durchgeführt (S20). Insbesondere wird ein Wolframdraht ohne Erwärmen gezogen, wodurch eine weitere Feinung von Kristallkörnern erreicht wird. Darüber hinaus erzielt das Ziehen bei Raumtemperatur einen vorteilhaften Effekt des Ausrichtens von Kristallorientierungen in einer Verarbeitungsachsenrichtung (insbesondere einer Richtung parallel zur Achse P). Die Raumtemperatur ist beispielsweise eine Temperatur in einem Bereich von mindestens 0 Grad Celsius bis höchstens 50 Grad Celsius und beträgt beispielsweise 30 Grad Celsius. Insbesondere wird der Wolframdraht unter Verwendung einer Mehrzahl von Drahtzieheisen mit verschiedenen Lochdurchmessern gezogen. Beim Ziehen bei Raumtemperatur wird ein flüssiges Schmiermittel, wie z.B. ein wasserlösliches Schmiermittel, verwendet. Da ein Erwärmen beim Ziehen bei Raumtemperatur nicht durchgeführt wird, wird eine Flüssigkeitsverdampfung verhindert. Demgemäß kann eine ausreichende Funktion als Schmiermittel ausgeübt werden. Im Gegensatz zum Warmziehen bei 600 Grad Celsius oder höher, welches das herkömmliche Wolframdraht-Verarbeitungsverfahren ist, das herkömmlich durchgeführt wird, wird der Wolframdraht nicht erwärmt und wird verarbeitet, während er mit dem flüssigen Schmiermittel gekühlt wird. Als Ergebnis können eine dynamische Rückstellung und eine dynamische Rekristallisation gehemmt werden, es kann ein Beitrag zur Feinung von Kristallkörnern ohne Drahtbruch geleistet werden und eine hohe Zugfestigkeit kann erreicht werden.
Schließlich wird ein elektrolytisches Polieren mit dem Wolframdraht mit einem gewünschten Durchmesser durchgeführt, der durch das Ziehen bei Raumtemperatur erhalten wird (S22). Das elektrolytische Polieren wird beispielsweise als Ergebnis der Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen einem Wolframdraht und einer Gegenelektrode in einem Zustand durchgeführt, bei dem der Wolframdraht und die Gegenelektrode in einen Elektrolyten, wie z.B. wässriges Natriumhydroxid, eingetaucht sind.
Durch die vorstehend beschriebenen Vorgänge wird der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt. Durch die vorstehend beschriebenen Vorgänge weist der Wolframdraht 10 unmittelbar nach der Herstellung eine Länge von beispielsweise mindestens 50 km auf und ist folglich industriell verfügbar. Der Wolframdraht 10 wird gemäß dem Aspekt, in dem der Wolframdraht 10 verwendet werden soll, zu einer geeigneten Länge geschnitten und kann auch in der Form einer Nadel oder eines Stabs verwendet werden. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Wolframdraht 10, der in verschiedenen Bereichen, wie z.B. medizinischen Nadeln, Sägedrähten, Siebdrucknetzen, usw., verwendet werden soll, einer industriellen Massenproduktion unterzogen werden.
Wolframdrähte 10 gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 4 sind Wolframdrähte, die durch die vorstehend beschriebenen Vorgänge hergestellt werden. Die Unterschiede bei der Zugfestigkeit zwischen den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 können beispielsweise durch Vermindern einer Glühtemperatur des Glühens, das während der Gesenkschmiedeverarbeitung mit einem Wolframstab mit einem Durchmesser in einem Bereich von mindestens 8 mm bis höchstens 10 mm durchgeführt wird, bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Zugfestigkeit als Ergebnis des Verminderns der Glühtemperatur um 200 Grad Celsius in Bezug auf eine normale Glühtemperatur um 3 % verbessert werden. In der gleichen Weise wie vorstehend kann die Zugfestigkeit als Ergebnis des Verminderns der Glühtemperatur um 400 Grad Celsius um 5 % verbessert werden. Darüber hinaus kann die Zugfestigkeit durch Beginnen des Ziehens bei Raumtemperatur (S20) mit einem größeren Durchmesser weiter verbessert werden. Die vorstehend beschriebenen Verfahren und die Kombination dieser Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Wolframdrahts mit einer höheren Zugfestigkeit (beispielsweise das Arbeitsbeispiel 3).
Jeder der Vorgänge, die in dem Verfahren zur Herstellung des Wolframdrahts 10 angegeben sind, wird beispielsweise als In-line-Verfahren durchgeführt. Insbesondere ist die Mehrzahl von Drahtzieheisen, die im Schritt S16 verwendet werden, in einer Herstellungsanlage in absteigender Reihenfolge der Lochdurchmesser angeordnet. Eine Heizvorrichtung, wie z.B. ein Brenner, ist zwischen den jeweiligen Drahtzieheisen angeordnet. Darüber hinaus kann zwischen den jeweiligen Drahtzieheisen eine elektrolytische Poliervorrichtung angeordnet sein. Die Mehrzahl von Drahtzieheisen, die in dem Schritt S20 verwendet werden, sind in absteigender Reihenfolge der Lochdurchmesser auf der stromabwärtigen Seite (d.h., der Seite des nachfolgenden Vorgangs) der Drahtzieheisen angeordnet, die im Schritt S16 verwendet werden, und die elektrolytische Poliervorrichtung ist auf der stromabwärtigen Seite des Drahtzieheisens mit dem kleinsten Lochdurchmesser angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass jeder der Vorgänge individuell durchgeführt werden kann.
Sägedraht
Der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise als Sägedraht 2 der Schneidvorrichtung 1 verwendet werden, der einen Gegenstand, wie z.B. einen Siliziumblock oder Beton, schneidet, wie es in der 8 gezeigt ist. Die 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schneidvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Wie es in der 8 gezeigt ist, ist die Schneidvorrichtung 1 eine Mehrdrahtsäge, die den Sägedraht 2 umfasst. Die Schneidvorrichtung 1 erzeugt durch Schneiden des Blocks 50 in dünne Scheiben beispielsweise Wafer. Der Block 50 ist z.B. ein Siliziumblock, der einkristallines Silizium umfasst. Insbesondere erzeugt die Schneidvorrichtung 1 gleichzeitig eine Mehrzahl von Siliziumwafern durch Schneiden des Blocks 50 unter Verwendung einer Mehrzahl von Sägedrähten 2.
Es sollte beachtet werden, dass der Block 50 ein Siliziumblock ist, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann ein Block, der eine andere Substanz, wie z.B. Siliziumcarbid oder Saphir, umfasst, eingesetzt werden. Alternativ kann ein Gegenstand, der durch die Schneidvorrichtung 1 geschnitten werden soll, Beton, Glas, usw., sein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Sägedraht 2 den Wolframdraht 10. Insbesondere ist der Sägedraht 2 einfach der Wolframdraht 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Alternativ kann der Sägedraht 2 den Wolframdraht 10 und eine Mehrzahl von abrasiven Teilchen, die in eine Oberfläche des Wolframdrahts 10 einbezogen sind, umfassen.
Wie es in der 8 gezeigt ist, umfasst die Schneidvorrichtung 1 ferner zwei Führungsrollen 3, einen Blockhalter 4 und eine Spannungsaufhebevorrichtung 5.
Ein einzelner Sägedraht 2 wird mehrfach schleifenförmig über und zwischen zwei Führungsrollen 3 geführt. Hier wird für eine einfache Erläuterung eine Schleife des Sägedrahts 2 als ein Sägedraht 2 betrachtet und es wird davon ausgegangen, dass eine Mehrzahl von Sägedrähten 2 schleifenförmig über und zwischen zwei Führungsrollen 3 geführt wird. Anders ausgedrückt bildet die Mehrzahl von Sägedrähten 2 einen einzelnen kontinuierlichen Sägedraht 2. Es sollte beachtet werden, dass die Mehrzahl von Sägedrähten 2 eine Mehrzahl von Sägedrähten sein kann, die voneinander getrennt sind.
Jede der zwei Führungsrollen 3 dreht sich in einem Zustand, bei dem die Mehrzahl von Sägedrähten 2 mit einer vorgegebenen Spannung gerade gespannt sind, und dadurch wird bewirkt, dass sich die Mehrzahl von Sägedrähten 2 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht. Die Mehrzahl von Sägedrähten 2 ist parallel zueinander angeordnet und gleich beabstandet. Insbesondere ist jede der zwei Führungsrollen 3 mit Rillen versehen, die in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, so dass die Sägedrähte 2 hineinpassen. Die Abstände zwischen den Rillen werden gemäß der Dicke der Wafer festgelegt, die abgeschnitten werden sollen. Die Breite der Rille ist im Wesentlichen mit dem Durchmesser φ des Sägedrahts 2 identisch.
Es sollte beachtet werden, dass die Schneidvorrichtung 1 drei oder mehr Führungsrollen 3 umfassen kann. Die Sägedrähte 2 können schleifenförmig über und zwischen den drei oder mehr Führungsrollen 3 geführt sein.
Der Blockhalter 4 hält den Block 50, der ein zu schneidender Gegenstand ist. Der Blockhalter 4 drückt den Block 50 durch die Sägedrähte 2 und dadurch wird der Block 50 durch die Sägedrähte 2 geschnitten.
Die Spannungsaufhebevorrichtung 5 ist eine Vorrichtung, die eine Spannung aufhebt, die auf den Sägedraht 2 ausgeübt wird. Die Spannungsaufhebevorrichtung 5 ist beispielsweise ein elastischer Körper, wie z.B. eine Schrauben- oder Tellerfeder. Wie es in der 8 gezeigt ist, ist ein Ende der Spannungsaufhebevorrichtung 5, die beispielsweise eine Schraubenfeder ist, mit der Führungsrolle 3 verbunden, und das andere Ende ist an einer vorgegebenen Wandoberfläche angebracht. Die Spannungsaufhebevorrichtung 5 kann die Spannung, die auf den Sägedraht 2 ausgeübt wird, durch Einstellen der Position der Führungsrolle 3 aufheben.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl dies in dem Diagramm nicht gezeigt ist, die Schneidvorrichtung 1 eine Schneidvorrichtung des Typs mit freien abrasiven Teilchen sein kann und eine Zuführungsvorrichtung umfassen kann, die den Sägedrähten 2 eine Aufschlämmung zuführt. Die Aufschlämmung ist ein Schneidfluid, wie z.B. ein Kühlmittel, das darin dispergierte abrasive Teilchen umfasst. Die abrasiven Teilchen, die in die Aufschlämmung einbezogen sind, haften an dem Sägedraht 2 und dadurch kann der Block 50 leicht geschnitten werden.
Der Sägedraht 2, der den Wolframdraht 10 mit einer hohen Zugfestigkeit umfasst, kann mit einer starken Spannung schleifenförmig über und zwischen Führungsrollen 3 geführt werden. Demgemäß werden Schwingungen des Sägedrahts 2, die während des Vorgangs des Schneidens des Blocks 50 verursacht werden, verhindert und folglich kann der Schnittverlust des Blocks 50 vermindert werden.
Es sollte beachtet werden, dass der Wolframdraht 10 auch als Metallnetz, wie z.B. ein Siebnetz zum Siebdrucken, verwendet werden kann. Beispielsweise umfasst ein Siebnetz eine Mehrzahl der Wolframdrähte 10, die als Kett- und Schussgarne gewebt sind.
Darüber hinaus kann der Wolframdraht 10 auch als medizinische Nadel oder Prüfnadel verwendet werden. Ferner kann der Wolframdraht 10 beispielsweise auch als Verstärkungsdraht für eine elastische Komponente, wie z.B. einen Reifen, ein Förderband oder einen Katheter, verwendet werden. Beispielsweise umfasst ein Reifen eine Mehrzahl der Wolframdrähte 10, die in Schichten gebündelt sind, als Gürtel- oder Reifenunterbaulage.
Sonstiges
Obwohl der Wolframdraht und der Sägedraht gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis der vorstehend beschriebenen Ausführungsform soweit beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt.
Beispielsweise muss das Metall, das in der Wolframlegierung enthalten ist, nicht Rhenium sein. Die Wolframlegierung kann eine Legierung aus Wolfram und einem Metall mindestens eines Typs sein, der von Wolfram verschieden ist. Das von Wolfram verschiedene Metall ist beispielsweise ein Übergangsmetall, wie z.B. Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) oder Osmium (Os). Der Gehalt des von Wolfram verschiedenen Metalls beträgt beispielsweise mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 10 Gew.-%, ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann der Gehalt des von Wolfram verschiedenen Metalls auch kleiner als 0,1 Gew.-% sein oder kann größer als 10 Gew.-% sein. Das Gleiche gilt für Rhenium.
Darüber hinaus kann beispielsweise der Wolframdraht 10 Wolfram enthalten, das mit Kalium (K) dotiert ist. Kalium liegt in dem Wolframdraht 10 in den Korngrenzen von Wolfram vor. Der Wolframgehalt des Wolframdrahts 10 beträgt beispielsweise mindestens 99 Gew.-%.
Der Kaliumgehalt des Wolframdrahts 10 beträgt höchstens 0,01 Gew.-%, ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann der Kaliumgehalt des Wolframdrahts 10 mindestens 0,005 Gew.-% und höchstens 0,010 Gew.-% betragen.
Der Durchmesser, der Elastizitätsmodul und die Zugfestigkeit des Wolframdrahts, der Kalium-dotiertes Wolfram enthält (d.h., ein Kalium-dotierter Wolframdraht), sind zu denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform äquivalent. Darüber hinaus ist mindestens eines der durchschnittlichen Breite der Oberflächenkristallkörner, der durchschnittlichen Kristallkorngröße oder der Sekundärrekristallisationstemperatur ebenfalls zu denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform äquivalent. Die Kristallkorngröße ist in dem Querschnitt senkrecht zur Achse P des Kalium-dotierten Wolframdrahts in dem Randabschnitt 32 um mindestens 5 % größer als im Zentrumsabschnitt 31.
Da der Wolframdraht eine geringe Menge Kalium enthält, wird das Kristallkornwachstum in der radialen Richtung des Wolframdrahts verhindert, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Mit anderen Worten, da die Breite der Oberflächenkristallkörner vermindert werden kann, kann die Zugfestigkeit erhöht werden.
Der Kalium-dotierte Wolframdraht kann durch ein Herstellungsverfahren, das zu dem Herstellungsverfahren der Ausführungsform äquivalent ist, unter Verwendung eines dotierten Wolframpulvers, das mit Kalium dotiert ist, anstelle eines Wolframpulvers hergestellt werden.
Darüber hinaus kann beispielsweise die Oberfläche des Wolframdrahts 10 durch einen Oxidfilm, einen Nitridfilm oder dergleichen beschichtet sein.
Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung auch andere Formen, in denen verschiedene Modifizierungen, die für einen Fachmann ersichtlich sind, auf die Ausführungsform angewandt werden, oder Formen umfasst, in denen Strukturkomponenten und Funktionen in der Ausführungsform innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung beliebig kombiniert sind.
Bezugszeichenliste

2: Sägedraht
10: Wolframdraht
30: Querschnitt
31: Zentrumsabschnitt
32: Randabschnitt

Claims

Wolframdraht, der Wolfram oder eine Wolframlegierung enthält, wobei die durchschnittliche Breite von Oberflächenkristallkörnern in einer Richtung senkrecht zu einer Achse des Wolframdrahts höchstens 76 nm beträgt, die Zugfestigkeit des Wolframdrahts mindestens 4800 MPa beträgt und der Durchmesser des Wolframdrahts höchstens 100 µm beträgt.
Wolframdraht, der Wolfram oder eine Wolframlegierung enthält, wobei die durchschnittliche Kristallkorngröße in einem Querschnitt senkrecht zu einer Achse des Wolframdrahts höchstens 0,16 µm beträgt, die durchschnittliche Kristallkorngröße in dem Querschnitt in einem Randabschnitt um mindestens 5 % geringer ist als in einem Zentrumsabschnitt, wobei der Randabschnitt außerhalb des Zentrumsabschnitts in dem Querschnitt vorliegt, die Zugfestigkeit des Wolframdrahts mindestens 4800 MPa beträgt und der Durchmesser des Wolframdrahts höchstens 100 µm beträgt.
Wolframdraht nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sekundärrekristallisationstemperatur des Wolframdrahts mindestens 2200 Grad Celsius beträgt.
Wolframdraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wolframgehalt des Wolframdrahts mindestens 90 Gew.-% beträgt.
Sägedraht, der den Wolframdraht nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.