DE69924438T2

DE69924438T2 - Verfahren zum Schneiden eines gesinterten Magneten aus Seltenerdlegierungen und Anwendung dieses Verfahrens zum Herstellen von Magneten aus Seltenerdlegierungen

Info

Publication number: DE69924438T2
Application number: DE69924438T
Authority: DE
Inventors: Masanori Osaka-shi Chikuba; Hazime Takatsuki-shi Ishida
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: EP0983831A3; US6505394B2; KR20000022567A; US6381830B1; EP0983831A2; US20010042299A1; CN1118837C; DE69924438D1; TW383249B; CN1246397A; EP0983831B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden einer Seltenerdlegierung und betrifft die Herstellung von Seltenerdlegierungs-Magneten.
Ein Verfahren zum Schneiden eines Rohblocks aus Silizium mit einer Drahtsäge, um den Rohblock in eine große Anzahl von Wafers aufzuschneiden, ist in der offengelegten japanischen Veröffentlichung Nr. 6-8234 offenbart. Gemäß eines solchen Verfahrens kann eine große Anzahl von Wafers bzw. Scheiben, die alle eine konstante Dicke aufweisen, gleichzeitig von einem Rohblock durch Schneiden des Rohblocks mit einem Mehrfach-Draht aufgeschnitten werden, der während eine Aufschlämmung, die Schleifkörnchen enthält, dazu hinzugefügt wird, läuft.
Andererseits gemäß einem bekannten Verfahren wird ein Rohblock einer Seltenerdlegierung beispielsweise durch Verwendung einer rotierenden Dicingklinge aufgeschnitten. Ein solches Verfahren, das eine Dicingklinge verwendet, benötigt eine unerwünscht hohe Schneidtoleranz, da die Schneidkante einer Dicingklinge dicker ist, als die eines Drahtes. Deshalb kann ein solches Verfahren einen Beitrag zu einer effizienten Nutzung von wertvollen Ressourcen nicht leisten. Eine Seltenerdlegierung ist beispielsweise für den Gebrauch für Magnetmaterial verwendbar. Ein Magnet hat eine große Vielzahl von Anwendungen gefunden und wird jetzt unter anderem für unterschiedliche elektronische Vorrichtungen verwendet. Unter Umständen wie diesen ist es sehr erwünscht, die Herstellungskosten per Seltenerdmagnet zu reduzieren. Und die Kosten würden beträchtlich reduziert werden, wenn eine große Anzahl von Wafers gleichzeitig von einem Seltenerdlegierungsrohblock produziert werden könnten, so dass eine Schneidtoleranz mittels einer Drahtsäge reduziert werden kann und dass jeder Wafer eine konstante Dicke aufweist.
Aus der EP-A-959478 ist ein Herstellungsverfahren für dünne Magnetscheiben, die unmittelbar aus einer Legierungsschmelze hergestellt werden, bekannt. Gemäß des konventionellen Verfahrens wird eine Schmelze mit einer spezifischen Zusammensetzung, die 6 Atom-% oder weniger eines Seltenerdmetalls und 15-30 Atom-% Bor enthält und ununterbrochen auf eine sich drehende Kühlwalze oder Kühlwalzen gegossen, so dass die Magneten eine kristalline Struktur aufweisen. Die konventionell hergestellten dünnen Magnetscheiben haben eine Dicke von 70-500 μm.
Es wurde jedoch noch nie von einem erfolgreichen Schneiden einer Seltenerdlegierung gemäß eines praxisbezogenen Drahtsägeverfahrens, berichtet. Die gegenwärtigen Erfinder haben probeweise einen Seltenerdlegierungsrohblock mittels einer Drahtsäge geschnitten. Demzufolge haben wir herausgefunden, dass aufgrund der Verstopfung eines Aufschlämmungs-Zuführrohres mit feinem Pulver und Schleiftrümmern (d. h. Schleifstaub oder Schlamm), welche aus dem Drahtsägevorgang resultieren, innerhalb einer kurzen Zeit danach keine Aufschlämmung zu dem Draht zugeführt werden konnte und der Draht schließlich abknickte. Wenn die Aufschlämmung alle paar Stunden ganz ersetzt wäre, um dieses Problem zu meiden, hätte der Drahtsägevorgang jedes Mal, wenn die Aufschlämmung ersetzt wird, für einige Zeit aufgeschoben werden müssen. Somit ist eine solche Bearbeitung für eine Massenherstellung nicht geeignet und es ist im Prinzip unmöglich, eine solche Bearbeitung in die Praxis umzusetzen. Wir haben auch beobachtet, dass, aufgrund dessen dass der Schlamm einfach in einer Schneidrille deponierte, erhöhte sich der Schnittwiderstand bemerkenswert und deshalb war die Wahrscheinlichkeit noch höher, dass der Draht abknickt. Ferner hat sich herausgestellt, dass sich die Schneidgenauigkeit beträchtlich verschlechtert hatte, aufgrund dessen, dass unterschiedliche unerwünschte Bedienungsfehler sich häufig während des Schneidvorgangs ereigneten. Beispielsweise hat sich der Draht oft von den Walzen, um welche der Draht gewickelt war, gelöst, weil es auch wahrscheinlich war, dass der Schlamm sich in den Rillen der Walzen deponierte. Keiner dieser Probleme wurde je während dem Schneiden eines Rohblocks aus Silizium oder Glas gemäß einem konventionellen Drahtsägeverfahren beobachtet.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Schneiden einer Seltenerdlegierung mittels einer Drahtsäge, um eine lange Zeit ununterbrochene Bedienung durch Verhinderung von Drahtabknicken sicherzustellen und durch drastische Reduzierung der Anzahl der Momente, indem die Aufschlämmung ersetzt werden muss, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Einsatz des Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdlegierungsmagneten bereitzustellen.
Die obige Hauptaufgabe wird mit dem Anmeldungsgegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Magnetseparator verwendet, um ein magnetisches Feld von 0,3 Tesla oder mehr in einem Bereich in dem der Schlamm wiedererlangt wird, zu erzeugen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt die Laufgeschwindigkeit des Drahtes in einem Bereich von 420 bis 760 Meter pro Minute.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Drahtsägemaschine benutzt. Die Drahtsägemaschine enthält: eine Vielzahl von rotierbar angebrachten Walzen, eine Vielzahl von ringförmigen Rillen, die an dem äußeren Umfang von jeder Walze unter einem vorbestimmten Abstand geformt sind; und Antriebseinrichtungen zum Rotieren der Walzen und zum Antreiben des um die Rillen der Walzen gewickelten Drahts.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche des äußeren Umfangs jeder Walze mit Urethanestergummi beschichtet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Tiefe der Rillen von jeder Walze 0,3 mm oder mehr.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Seltenerdlegierung geschnitten, während sie auf den angetriebenen Draht abgesenkt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels wird die Seltenerdlegierung, nachdem die Seltenerdlegierung in eine Vielzahl von Blöcken geteilt worden ist, und wenigstens ein Teil der Aufschlämmung über einen Zwischenraum zwischen den Blöcken zugeführt wird, angehalten.
Ein Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Seltenerdlegierungs-Magneten ist in Anspruch 4 definiert.
In einer Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke des Seltenerdlegierungsmagneten in einem Bereich von 0,5 bis 3,0 mm.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang zum Formen eines Nd-Fe-B-Permanentmagneten zeigt.
2A ist eine Vorderansicht von Blöcken eines Rohblocks, die an einer Arbeitsplatte gesichert sind; und
2B ist eine Seitenansicht davon.
3A ist eine perspektivische Ansicht, die den Hauptabschnitt einer Drahtsägemaschine zeigt, die vorzugsweise in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung benutzt wird; und
3B ist eine Vorderansicht davon.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Aufschlämmungs-Zirkulationssystem der Drahtsägemaschine zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Magnetseparator zeigt, der für die Drahtsägemaschine bereitgestellt ist.
6A ist eine Schnittansicht entlang der Längsachse einer Hauptwalze; und
6B ist eine Schnittansicht entlang der Längsachse, die ein Teil einer zylindrischen Hülse vergrößert darstellt, die für den äußeren Umfang der Hauptwalze bereitgestellt ist.
7 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen der Biegung und der Geschwindigkeit eines Drahts zeigt.
8 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen der Biegung eines Drahts und die Viskosität der Aufschlämmung zeigt.
9 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit und der Planheit einer Schnittfläche des Werks zeigt.
10 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen der Anzahl von Drahtabknicken und die Tiefe der Rillen einer Hauptwalze zeigt.
11 ist ein Graph, der zeigt, wie das spezifische Gewicht einer Aufschlämmung mit der Drahtsägezeit, variiert.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Die gegenwärtigen Erfinder haben herausgefunden, dass wenn eine Seltenerdlegierung mit einer Drahtsäge geschnitten wurde, sich der Schlamm der Seltenerdlegierung schnell in der Aufschlämmung abgesetzt und sich innerhalb einer kurzen Zeit angehäuft hat, was ölartige Aufschlämmung während der Bearbeitung zur Folge hatte. Basierend auf diesem Ergebnis, betrachteten wir dieses Phänomen als hauptsächlichen Faktor, der dafür verantwortlich ist, dass das Schneiden einer Seltenerdlegierung mit einer Drahtsäge nicht in die Praxis umgesetzt werden konnte. Wenn der angehäufte Schlamm die Zirkulation der Aufschlämmung in einem Aufschlämmungs-Zirkulationsrohr einer Drahtsägemaschine verhindert, dann wird das Aufschlämmungs-Zirkulationsrohr verstopft. Dementsprechend ist es unmöglich, ein langzeitiges kontinuierliches Verfahren durchzuführen, es sei denn, die Aufschlämmung wird häufig ersetzt.
Die Absetzung und Anhäufung des Schlamms beruht wahrscheinlich darauf, dass das Atomgewicht eines Seltenerdenelements als eine Komponente einer Seltenerdlegierung relativ hoch ist und weil das spezifische Gewicht des Schlamms größer ist als das des in der Aufschlämmung vorhandenen Öls. Öl, das eine Viskosität so hoch wie ungefähr 90 mPa·s (bei 25°C) hat, ist als das Öl für die Aufschlämmung ausgewählt, so dass die schleifenden Körnchen, die ein höheres spezifisches Gewicht als das Öl haben, gut in der Aufschlämmung dispergiert sind. Das spezifische Gewicht von SiC, Diamant und Aluminiumoxid (Al₂O₃), diese werden gewöhnlich als schleifende Körnchen benutzt, ist in einem approximativen Bereich von ungefähr 3 bis ungefähr 4. Das spezifische Gewicht von Schlamm, das durch das Schneiden von Silizium oder Quarzglas mittels einer Drahtsäge verursacht ist, ist auch ungefähr 3 bis ungefähr 4. Dementsprechend, wenn ein Rohblock aus Silizium oder Quarzglas, gemäß eines Drahtsägeverfahrens geschnitten wird, ist es wahrscheinlich, dass der Schlamm, wie auch die schleifenden Körnchen gleichmäßig in der Aufschlämmung dispergieren und kaum abgesetzt werden oder sich anhäufen. Deshalb hat sich aufgrund einer solchen Absetzung oder Anhäufung noch nie ein ernsthaftes Problem herausgestellt.
Es scheint, dass das Problem von Schlammanhäufung durch die Erhöhung der Viskosität der Aufschlämmung gelöst wird, weil in solch einem Fall der Schlamm einer Seltenerdlegierung einfacher und gleichmäßiger in dem Öl dispergiert werden kann. Jedoch haben wir basierend auf experimentellen Ergebnissen bestätigt, dass unterschiedliche Probleme, wie Reißen des Drahts immer noch eintreffen können, auch wenn die Viskosität der Aufschlämmung höher gesetzt war. Der Grund dafür ist wahrscheinlich, dass der Schnittwiderstand einer Seltenerdlegierung viel größer ist, als der von beispielsweise Silizium. In Anbetracht dieser Fakten haben die gegenwärtigen Erfinder absichtlich die Viskosität der Aufschlämmung auf einen niedrigeren Wert als den einer konventionellen gesetzt, dadurch hat man die Reinigungseigenschaften oder die Ausströmungseffizienz des Schlamms erhöht und den Schnittwiderstand der Seltenerdlegierung reduziert. Und wir haben uns entschieden, den Schlamm von der Aufschlämmung mittels eines magnetischen Feldes zu separieren und zu beseitigen, in Anbetracht der Eigenschaften des Schlamms einer Seltenerdlegierung. Insbesondere ist es schwierig, den Schlamm zu dispergieren, aber es ist einfach, ihn mit einem Magneten anzuziehen. Indem man diese Maßnahme trifft, kann Verstopfung an der Innenseite eines Zirkulationsrohrs eliminiert werden, die Aufschlämmung muss nicht mehr so oft ersetzt werden und die Schneidmaschine kann einen viel längeren Zeitraum im Vergleich zu dem Stand der Technik kontinuierlich bedient werden.
Es ist festgestellt worden, dass, wenn der Legierungsschlamm von dem magnetischen Feld angezogen wird, der Schlamm manchmal, abhängig von der Viskosität des Öls, starken Widerstand erhält. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Viskosität des benutzten Öles niedrig eingestellt und ein Magnet, der ein starkes magnetisches Feld generiert, wird eingesetzt. Dadurch kann der Schlamm genügend und brauchbar separiert werden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zuerst wird ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen von Seltenerdlegierungsplatten gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführung kann eine ternäre Seltenerdlegierungszusammensetzung Nd-Fe-B, die hauptsächlich aus Neodym (Nd), Eisen (Fe) und Bor (B) zusammengesetzt ist, benutzt werden. Alternativ kann eine Seltenerdlegierungszusammensetzung, in welcher Dy (Dysprosium) und Co (Kobalt) jeweils für einen Teil von Nd und Fe in Nd-Fe-B substituiert sind, verwendet werden. Nd-Fe-B ist bekannt als ein Material für einen sehr starken Neodymmagneten mit einem maximalen Energieprodukt von mehr als 320 kJ/m³.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Rohblocks aus Nd-Fe-B wird kurz in Bezug auf das in 1 abgebildete Flussdiagramm beschrieben. Für mehr detaillierte Information über ein Verfahren zum Bereitstellen einer Seltenerdlegierung für ein Magnetmaterial, siehe beispielsweise US-Patent Nr. 4,770,723.
Erstens in Schritt S1, gezeigt in 1, werden Rohmaterialien nach einem vorbestimmten Verhältnis von Molteilchen genau eingeteilt. Dann, in Schritt S2, werden die Rohmaterialien in einem Hochfrequenzschmelzofen in einer Vakuum- oder in einer Argongasumgebung geschmolzen. Die geschmolzenen Rohmaterialien werden in eine wassergekühlte Form gegossen, wodurch eine Rohmateriallegierung nach dem vorbestimmten Verhältnis vorbereitet wird. Als nächstes in Schritt S3 wird die Rohmateriallegierung pulverisiert, um ein feines Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von ungefähr 3 bis ungefähr 4 μm bereitzustellen. Anschließend, in Schritt S4, wird das feine Pulver in eine Gesenkanordnung eingeführt und Druckverdichtung in einem magnetischen Feld unterworfen. Während dieses Verfahrensschrittes wird die Verdichtung, nachdem das feine Pulver mit einem Verkrustungsadditiv, wenn notwendig, gemischt worden ist, durchgeführt. Danach in Schritt S5, wird ein Ausgangsmaterial aus einem Neodymmagnet gebildet, indem ein Sinterverfahren bei ungefähr 1000°C bis 1200°C durchgeführt wird. Danach, in Schritt S6, wird eine Alterungsbehandlung bei ungefähr 600°C ausge führt, um die Koerzitivkraft des Magneten zu erhöhen. Ein Rohblock einer Seltenerdlegierung kann in dieser Art und Weise bereitgestellt werden. Die Abmessungen des Rohblocks sind beispielsweise 30 mm × 50 mm × 60 mm.
In Schritt S7 wird der Rohblock der Seltenerdlegierung geschnitten und bearbeitet, wobei der Rohblock in eine Vielzahl von dünnen Scheiben geschnitten wird (diese Scheiben werden manchmal "Substrat" und manchmal "Wafers" genannt). Bevor die Schritte von Schritt S8 und vorwärts beschrieben werden, wird ein Verfahren zum Schneiden des Rohblocks einer Seltenerdlegierung, gemäß des Drahtsägeverfahrens der vorliegenden Erfindung, nachfolgend detailliert beschrieben.
Es wird auf 2A und 2B verwiesen. Erstens werden eine Vielzahl von Rohblöcken 20, die gemäß dem vorerwähnten beschriebenen Verfahren produziert sind, mittels eines Klebstoffs 22, der beispielsweise aus einem Epoxidharz gebildet ist, aneinander gehaftet. Und die Rohblöcke 20 werden, nachdem diese Rohblöcke aufeinandergestapelt worden sind, um eine Vielzahl von Blöcken 24a bis 24c zu bilden, an einer eisenhaltigen Arbeitsplatte 26 gesichert. Die Arbeitsplatte 26 und die Blöcke 24a bis 24c sind auch mittels des Klebstoffs 22 aneinander gehaftet. Um genauer zu sein, wird eine aus Kohlenstoff gebildete Grundplatte 28 als Attrappe zwischen der Arbeitsplatte 26 und jedem der Blöcke 24a bis 24c platziert. Die Kohlenstoffgrundplatten 28 sind ebenfalls an der Arbeitsplatte 26 und den Blöcken 24a bis 24c mittels des Klebstoffs 22 gehaftet. Die Kohlenstoffgrundplatten 28 werden mit einer Drahtsäge, nachdem die Blöcke 24a bis 24c geschnitten worden sind und bis die Arbeitsplatte 26 nicht mehr absinkt, geschnitten. Das heißt, die Grundplatten 28 dienen als Attrappen zum Schutz der Arbeitsplatte 26.
In dieser Ausführung ist die Größe von jedem der Blöcke 24a bis 24c auf ungefähr 100 mm bestimmt, wenn in die durch den Pfeil A in 2A angedeutete Richtung gemessen wird (nachstehend wird diese Richtung eine "Drahtlaufrichtung" genannt). Da die Größe von jedem Rohblock 20, gemessen in der Drahtlaufrichtung, ungefähr 50 mm in dieser Ausführung beträgt, ist jeder von den Blöcken 24a bis 24c durch Aufstapeln von ein Paar von Rohblöcken 20, die Seite an Seite in der Drahtlaufrichtung angeordnet sind, gebildet.
Ferner werden die Rohblöcke 20, die an der Arbeitsplatte 26 gesichert sind, gemeinsam als "Werk" ("Work") in dieser Beschreibung bezeichnet. Durch Teilung dieses Werks in mehrere Blöcke können die folgenden Wirkungen erreicht werden.
Wenn die Größe der Anhäufungen von Werken in die Drahtlaufrichtung so groß ist, dass die maximale Distanz, die die Aufschlämmung erreichen kann, überschritten wird, dann kann die Aufschlämmung nicht genügend an einige Bereiche des zu schneidenden Werks geliefert werden. Demzufolge kann ein Draht abknicken. Da jedoch das Werk dieser Ausführung in Blöcke 24a bis 24c mit einer geeigneten Größe aufgeteilt ist, kann die Aufschlämmung zwischen den Zwischenräumen der Blöcke 24a bis 24c zugeführt werden und deshalb kann das Problem einer ungenügenden Aufschlämmungszufuhr gelöst werden. In dieser Ausführung sind zwei Aufschlämmungs-Zuführrohre 29 auf der Arbeitsplatte 26 angeordnet, um die Aufschlämmung in die Zwischenräume zwischen den Blöcken 24a bis 24c zuzuführen. Und eine Aufschlämmung, die frische schleifende Körnchen enthält, wird von den Aufschlämmungs-Zuführrohren 29 und durch schlitzgeformte Düsen 29a nach unten gespritzt. Die Aufschlämmungs-Zuführrohre 29 empfangen von einem Aufschlämmungs-Zuführbehälter (wird später beschrieben) frische Aufschlämmung, die keinen Schlamm oder Aufschlämmung, von der Schlamm entfernt worden ist, enthält. Die Aufschlämmungs-Zuführrohre 29 haben beispielsweise einen Doppelrohraufbau. Und die Breite von jedem der Schlitze 29a unter den Rohren 29 ändert sich in der Längsrichtung und ist konzipiert, um die Aufschlämmung gleichmäßig zuzuführen. Eine beispielhafte Anordnung einer Aufschlämmungs-Zuführeinrichtung, die als Aufschlämmungs-Zuführrohre 29 geeignet ist, ist beispielsweise in der japanischen offengelegten Veröffentlichung Nr. 7-195358 offenbart.
In dieser Ausführung wird das Werk in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt. Die Größe von jedem der Blöcke 24a bis 24c, wenn in Richtung der Drahtlaufrichtung gemessen wird, ist jedoch mit der Viskosität der Aufschlämmung und der Drahtlaufgeschwindigkeit veränderlich. Die Anzahl und Anordnung der Rohblöcke 20, die einen Block bilden, sind auch mit Rücksicht auf die Größe von jedem Rohblock 20 veränderlich. Dementsprechend sollte mit Rücksicht auf diese Faktoren das Werk in geeignete Blöcke mit einer optimalen Größe aufgeteilt werden.
Als nächstes wird der Hauptabschnitt 30 der Drahtsägemaschine, die vorzugsweise in dieser Ausführung benutzt wird, in Bezug auf 3A und 3B beschrieben. Diese Drahtsägemaschine enthält drei Hauptwalzen 34a bis 34c, um welche ein einzelner Draht 32 mehrmals gewickelt werden kann. Unter diesen Walzen sind zwei Walzen 34a und 34b rotierbar durch die Drahtsägemaschine gestützt, sind aber nicht direkt mit irgendeiner Antriebseinrichtung, wie einen Motor, verbunden. Somit funktionieren diese Walzen als gekoppelte Antriebswalzen. Im Gegensatz dazu ist die andere Hauptwalze 34c mit einer Drehmaschine, wie beispielsweise einem Motor (nicht dargestellt), verbunden. Sie erhält erwünschte Rotationskraft von der Drehmaschine und kann bei einer bestimmten Geschwindigkeit rotiert werden. Die Hauptwalze 34c kann die Rotationskraft über den Draht 32 zu den anderen zwei Hauptwalzen 34a und 34b übertragen und funktioniert deshalb als Antriebswalze.
Der Draht 32 wird während er eine Spannung von einigen Kilogramm Gewicht, gemäß der Rotation der Hauptwalzen 34a bis 34c empfängt, geführt. Und der Draht 32 wird aus einer Spule (nicht dargestellt) herausgelassen und auf eine andere Spule (ebenfalls nicht dargestellt) gewickelt, während er mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in eine angegebene Richtung (angedeutet mittels Pfeilen A, B und C in 3B) geführt wird. Der äußere Durchmesser der Hauptwalzen 34a bis 34c ist ungefähr 170 mm und die axiale Länge davon ist ungefähr 360 mm in dieser Ausführung.
An der äußeren Oberfläche von jeder der Hauptwalzen 34a, 34b, 34c sind eine Vielzahl von Rillen mit gleichmäßigen Abständen, wie nachfolgend beschrieben, geformt und der einzelne Draht 32 ist um jede Walze gewickelt, so dass er mit diesen Rillen in Eingriff ist. Der angeordnete Abstand des Drahts 32 (d. h., ein Zwischenraum zwischen angrenzenden Linien des Drahts) ist durch den Abstand der Rillen definiert. In dieser Ausführung liegt dieser Abstand bei ungefähr 2,0 mm. Dieser Abstand entspricht der Dicke einer dünnen Platte, die von einem Rohblock durch Schneiden abgeschnitten wird und deshalb werden Walzen 34a bis 34c mit mehreren Rillen, die einen geeigneten Abstand haben, benutzt. Der Draht 32 ist aus einem hartgezogenen Stahldraht hergestellt (beispielsweise Klavierdraht) und die Dicke davon liegt in einem Bereich von ungefähr 0,06 mm bis ungefähr 0,25 mm.
Während des Schneidvorgangs wird das Werk gegen einen Teil des laufenden Drahts 32 gepresst, welcher zwischen den Hauptwalzen 34a und 34b gespannt ist. In dieser Ausführung kann die Aufschlämmung von mindestens drei Punkten zu dem Draht 32 zugeführt werden, zwei davon entsprechen den Rohren 29 und den schlitzförmigen Düsen 29a, welche in und über der Arbeitsplatte 26, um die Aufschlämmung zwischen den Zwischenräumen der Blöcke zuzuführen, angeordnet sind. Der andere Aufschlämmungszuführpunkt ist eine Düse 36, die auf der linken Seite des Werks in 3B angeordnet ist. Die Aufschlämmung muss nicht nur von diesen Düsen 29a und 36, sondern kann wahlweise auch von anderen Düsen hinzugeführt werden. Beispielsweise kann die Aufschlämmung zusätzlich auch von der rechten Seite des Werks in 3B zugeführt werden.
In dieser Ausführung sind die Komponenten der Aufschlämmung so vorbereitet, so dass die Viskosität der daraus resultierenden Aufschlämmung bei 25°C in einem Bereich von 92 bis 175 Millipascal pro Sekunde (mPa·s) liegt. Insbesondere wurde Öl PS-L-30, hergestellt von Palace Chemicals, Co., Ltd. benutzt. Dieses Öl enthält nicht nur gereinigtes Erdöl (92,0 %) als eine Hauptkomponente, sondern auch ein anorganisches Verdickungsmittel (3,0 %), ein nichtionisierenden Tensid (2,2 %), einen Korrosionsverhüter (0,4 %) und einen Dispersant (2,5 %).
Auf diese Weise wird in dieser Ausführung ein Öl mit niedriger Viskosität benutzt. Somit fließt der Schlamm, produziert innerhalb einer Schneidrille, die in einem Rohblock einer Seltenerdlegierung gebildet wird, zügig aus der Schneidrille heraus (d. h., der Ausströmungswirkungsgrad ist hoch) und kann von dem Bereich, der dem Schneidverfahren unterworfen ist, entfernt werden. Dementsprechend ist der innerhalb der geschnittenen Rille abgesetzte Schlamm keine große Störung für die arbeitenden Drähte und das Problem des Drahtabknickens, aufgrund der Erhöhung des Schnittwiderstandes kann gelöst werden. Ferner, da die Viskosität der verwendeten Aufschlämmung niedrig ist, kann die Menge des Schlamms, der von dem arbeitenden Draht zu den Hauptwalzen transportiert wird, reduziert werden. Demzufolge kann die Absetzung des Schlamms innerhalb der Rillen der Hauptwalzen auch unterdrückt werden. Ferner, da die Viskosität der Aufschlämmung niedrig ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Zirkulationsrohr und die Düsenöffnungen verstopft werden, geringer. Demzufolge kann das Abknicken des Drahts verhindert werden und der Draht kann einfach aus dem Werk, nachdem es ge schnitten worden ist, entfernt werden. Es hat sich gezeigt, dass je niedriger die Viskosität der Aufschlämmung ist, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Aufschlämmung von dem laufenden Draht abtropft. Da jedoch aufgrund der Aufteilung des Werks in eine Vielzahl von Blöcken eine genügende Menge von Aufschlämmung zu dem Draht und der Schnittfläche des Werks zugeführt werden kann, können keine ernsthaften Probleme entstehen.
Es wird erneut auf 3B verwiesen. Während des Werkschneidvorgangs wird die Arbeitsplatte 26 entlang Pfeil D mittels eines Antriebs (nicht dargestellt) bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit nach unten bewegt, so dass das an der Arbeitsplatte 26 gesicherte Werk gegen den horizontal laufenden Draht 32 gepresst wird. Indem eine genügende Menge von Aufschlämmung zwischen dem Werk und dem Draht 32 zugeführt wird, werden die in der Aufschlämmung enthaltenen schleifenden Körnchen zwischen das Werk und den Draht 32 transportiert, wodurch das Werk geschnitten wird. Wenn die Arbeitsplatte 26 mit einer höheren Geschwindigkeit abgesenkt wird, kann der Schneidwirkungsgrad verbessert werden. Da dies auch zu Erhöhung des Schnittwiderstandes führen wird, ist es wahrscheinlich, dass der Draht 32 schwenkt und dadurch kann sich die Planheit der Schnittfläche des Werks verringern. Wenn sich die Planheit der Schnittfläche des Werks verringert, dann erhöht sich die Zeit zum Durchführen von Glanzschleifen in einem nachfolgenden Verfahrensschritt oder es werden prozentual gesehen mehr defekte Produkte gebildet. Demzufolge ist es wichtig, die Absenkungsgeschwindigkeit oder die Schnittgeschwindigkeit des Werks innerhalb eines geeigneten Bereichs einzustellen. Dieser Punkt wird detaillierter in Bezug auf 9 nachfolgend beschrieben.
Wenn das Werk abgesenkt wird, schleift der unter einem vorbestimmten Abstand umgewickelte Draht 32 das Werk als eine Mehrfachdrahtsäge, wodurch gleichzeitig eine Vielzahl von maschinell bearbeiteten Rillen (Schneidrillen) in dem Werk gebildet werden und die Tiefe der Rillen erhöht sich während des Bearbeitungsvorgangs. Und wenn die bearbeiteten Rillen komplett durch jeden Rohblock passiert sind, ist die Schneidbearbeitung des Rohblocks abgeschlossen. Demzufolge werden eine Vielzahl von Wafers gleichzeitig von dem Rohblock geschnitten, jede davon hat eine Dicke, die von dem Abstand der Drahtlinien und der Dicke des Drahts bestimmt ist. Nachdem alle Rohblöcke 20 geschnitten worden sind, wird die Arbeitsplatte 26 mittels dem Antrieb entlang des Pfeils D angehoben. Danach werden die jeweiligen Blöcke von der Arbeitsplatte 26 entfernt und dann werden die geschnittenen Wafers von jedem Block entfernt.
In dieser Ausführung wird der Schneidvorgang durchgeführt, während das Werk von oberhalb des Drahts 32 abgesenkt wird. Somit sind die Rohblöcke 20, die bereits geschnitten sind, immer noch mit dem Klebstoff 22 an der Arbeitsplatte 26 gebunden und werden mit der Arbeitsplatte 26 abgesenkt. Mit anderen Worten sind die bereits geschnittenen Rohblöcke 20 unter dem Draht 32 platziert. Demzufolge, auch wenn bereits abgeschnittene Abschnitte des Werks sich absondern oder von dem Werk herunterfallen, kommen solche Abschnitte nie wieder in Kontakt mit dem Draht 32. Somit werden die bereits geschnittenen Legierungsplatten zu dem nächsten Verfahrensschritt unter Beibehalt hoher Qualität weitergeleitet.
Als nächstes wird die schematische Anordnung eines Aufschlämmungs-Zirkulationssystems der Drahtsägemaschine 40 in Bezug auf 4 beschrieben. Wie schematisch in 4 gezeigt, enthält die Drahtsägemaschine 40 ein Aufschlämmungs-Zirkulationssystem zum Zuführen der Aufschlämmung zu dem Hauptabschnitt der Maschine 40 und zum Rückgewinnen der benutzten Aufschlämmung, die den aus der Bearbeitung resultierenden Schlamm enthält.
In dieser Maschine 40 wird die Aufschlämmung von einem Aufschlämmungs-Zuführbehälter 42 durch ein erstes Aufschlämmungs-Zirkulationsrohr 44 in die Aufschlämmungs-Zuführrohre 29 und der Düse 36, wie in 3B gezeigt, während des Schneidvorgangs des Werkes zugeführt. Die Aufschlämmung, welche für das Schneiden benutzt worden ist, tropft von dem bearbeiteten Teil und dessen Umgebung, so dass sie mittels eines Rückgewinnungsableitungskanals 37, der unter der Arbeitsplatte 26 platziert ist, aufgenommen wird. Dann wird die Aufschlämmung von dem Rückgewinnungsableitungskanal 37 durch ein zweites Aufschlämmungs-Zirkulationsrohr 46 in einen Rückgewinnungsbehälter 48 transportiert, wo die Aufschlämmung einem Schlammseparationsverfahren mittels eines Magnetseparators 50, welcher später beschrieben wird, unterworfen wird. Die Aufschlämmung, welche im Wesentlichen ihren Anfangszustand vor dem Schneidvorgang wiedergewonnen hat, wird durch ein drittes Zirkulationsrohr 49 in den Aufschlämmungs-Zuführbehälter 42 transportiert.
Während in dieser Ausführung die Zufuhr und Rückgewinnung der Aufschlämmung in einer zyklischen Art durchgeführt werden, wird die Separation und Entfernung (d. h. Filtrierung) der Aufschlämmung wirkungsvoll auf diese Weise durchgeführt. Demzufolge muss die Aufschlämmung mit wesentlich größeren Abständen ersetzt werden und der Schneidvorgang kann kontinuierlich für einen sehr langen Zeitraum durchgeführt werden. Es ist aber trotzdem schwierig, den Schlamm völlig zu separieren und zu entfernen. Somit erhöht sich der in der zu dem Draht 32 zugeführten Aufschlämmung Schlammgehalt schrittweise und die Viskosität der Aufschlämmung erhöht sich dementsprechend auch schrittweise. Somit wird neue Aufschlämmung in geeigneten Zeitabständen hinzugeführt, um die Viskosität der Aufschlämmung innerhalb eines erwünschten Bereichs zu halten. In solch einem Fall kann die aktuelle Viskosität der Aufschlämmung in gleichmäßigen Abständen gemessen werden und wenn die Viskosität der Aufschlämmung außerhalb eines definierten Bereichs liegt, dann kann neue Aufschlämmung zu der Maschine (z. B. der Aufschlämmungs-Zuführbehälter 42), wie erwünscht hinzugeführt werden. Eine derartige Teilhinzuführung der Aufschlämmung ist ganz anders als der konventionelle Ganzaustausch der Aufschlämmung, indem diese Zuführung ohne Einstellen des Schneidvorgangs durchgeführt werden kann.
Als nächstes wird ein Magnetseparator 50 in Bezug auf 5 beschrieben. Dieser Magnetseparator 50 erzeugt ein magnetisches Feld, um den Schlamm von der benutzten Aufschlämmung (schmutzigen Flüssigkeit) 52, die den Schlamm enthält und in einem Separationsspeicher 54 aufbewahrt ist, zu separieren. Der Separationsspeicher 54 ist mit einer Öffnung 54a versehen, welche mit der Innenseite des Rückgewinnungsbehälters 48, wie in 4 gezeigt, verbunden ist. Der Magnetseparator 50 enthält: eine Trommel 56, in welcher ein starker Magnet deponiert ist; und eine Klemmwalze 57, die rotiert, während sie engen Kontakt mit einem Teil eines äußeren Umfangs der Trommel 56 beibehält. Die Trommel 56 ist gestützt, um rotierbar um eine fixe Achse zu sein und um in Teilkontakt mit der Aufschlämmung 52 in den Separationsspeicher 54 zu sein. Die Klemmwalze 57 ist aus einem öldichten Gummi oder dergleichen gebildet und wird gegen den äußeren Umfang der Trommel 56, aufgrund der Erregerkraft einer Feder, gepresst. Wenn die Trommel 56 mittels eines Motors (nicht dargestellt) in die von dem Pfeil angedeutete Richtung rotiert wird, legt die Rotationsreibungskraft auf die Klemmwalze 57 auf und treibt somit die Klemmwalze 57 rotierend an.
Der Schlamm in der Aufschlämmung 52 wird von dem Magneten in der Trommel 56 angezogen und an dem äußeren Umfang der rotierenden Trommel 56 angebracht. Der an dem äußeren Umfang der Trommel 56 angebrachte Schlamm wird durch das Rotieren der Trommel 56 von der Aufschlämmung 52 entfernt und passiert dann zwischen der Trommel 56 und der Klemmwalze 57. Der Schlamm wird dann mittels eines Schabers von der Oberfläche der Trommel 56 abgeschabt und dann anschließend in einem Abfallkasten 59 gesammelt. Eine beispielhafte Anordnung von Einrichtungen zum Entfernen von Schlamm, die als der Magnetseparator 50 verwendbar sind, ist beispielsweise in der japanischen Geschmacksmusterveröffentlichung Nr.63-23962 veröffentlicht. Den Ergebnissen der von den gegenwärtigen Erfindern durchgeführten Experimente (werden später beschrieben) zufolge, wird das Magnetfeld an dem äußeren Umfang (Schlammrückgewinnungsfläche) der Trommel 56 in der Aufschlämmung 52 vorzugsweise auf 0,3 Tesla oder mehr eingestellt, um die Seltenerdlegierung in dem Öl zu der Oberfläche der Trommel 56 anzuziehen. Da die Viskosität der Aufschlämmung in dieser Ausführung niedrig ist, kann der Magnetseparator 50 vorteilhafterweise den Schlamm der Seltenerdlegierung auf einfache Weise rückgewinnen. Der Grund dafür ist, dass viel Schlamm effizienter zurückgewonnen werden kann, aufgrund der Reduzierung des dickflüssigen Schleifens, das an dem beweglichen Schlamm in einem magnetischen Feld, das in der Aufschlämmung 52 gebildet ist, angebracht wird.
Wenn der Schlamm durch Verwendung eines solchen Separators effizient entfernt wird, dann kann die Viskosität der Aufschlämmung niedrig gehalten werden. Zusätzlich kann die Schnittkraft, die an dem Draht an der Schnittfläche des Werks aufgebracht wird, auf einen ausreichend niedrigen Niveau für einen langen Zeitraum gehalten werden.
Als nächstes wird die Konfiguration der Hauptwalzen 34a bis 34c in Bezug auf 6A und 6B beschrieben. 6A zeigt den axialen Querschnitt der Hauptwalzen 34a bis 34c. 6B ist eine axiale Querschnittsansicht in vergrößerter Darstellung, die einen Teil einer zylindrischen Buchse (cylindrical sleeve), bereitgestellt für den äußeren Umfang der Hauptwalzen 34a bis 34c, zeigt.
In dieser Ausführung ist die Buchse 62 aus Urethangummi gebildet. Wie in 6B gezeigt, sind ringförmige Rillen 64 an dem äußeren Umfang der Buchse 62 mit einem vorbestimmten Abstand bereitgestellt. Der Draht 32 ist im Eingriff mit den Rillen 64 und den Drahtlinien mit einem vorbestimmten Abstand gebildet worden. Die Buchse 62 haftet an dem äußeren Umfang eines zylindrischen Halters 60 und kann mit dem Halter 60 rotieren. Ein Paar von konkaven Abschnitten sind für beide Endflächen des Halters 60 bereitgestellt, welche von konvexen Abschnitten, die für die Drahtsägemaschine bereitgestellt sind, rotierbar unterstützt werden. 3A und 3B zeigen einen Zustand, in dem ein einzelner Draht 32 um eine Vielzahl von Rillen 64 der Hauptwalzen 34a bis 34c gewickelt ist.
Die Hauptwalzen 34a bis 34c dieser Ausführung sind durch das Material der Buchse 62 und der Tiefe der Rillen 64, die in der Buchse 62 gebildet sind, gekennzeichnet. Die Buchse 62, die in dieser Ausführung verwendet wird, ist aus esterbasierendem Urethangummi gebildet. In einer konventionellen Maschine zum Schneiden eines Siliziumrohblocks mit einer Drahtsäge ist die Buchse aus einem etherbasierenden Urethangummi gebildet, damit die Rillen mit größerer Genauigkeit geformt werden können. Wir haben jedoch, basierend auf Experimentergebnisse, bestätigt, dass eine aus einem etherbasierenden Urethangummi gebildete Buchse sehr wahrscheinlich im Hinblick auf das Aufschlämmungsöl, das in dieser Ausführung hauptsächlich aus dem verwendeten Erdöl zusammengesetzt ist, anschwillt und den Abriebwiderstand der Walzen ungünstig verringert. Demzufolge sind solche Buchsen nach nur ungefähr 10 Stunden kontinuierlicher Benutzung unbrauchbar und deshalb alles andere, als in der Praxis brauchbar. Das in dieser Ausführung bevorzugte Öl enthält eine relativ niedrige Konzentration eines Tensids oder Dispersants. Dementsprechend, auch wenn der etherbasierende Urethangummi nicht im Hinblick auf die Aufschlämmung, die zum Schneiden eines Siliziumrohblocks mit einer Drahtsäge verwendet wird aufschwillt, scheint es, dass der Gummi mit einem solchen Öl einfacher anschwillt. Esterbasierender Urethangummi mit hoher Härte ist relativ teuer. Nichtsdestotrotz sollte der Gummi verwendet werden, um eine langzeitige kontinuierliche Bearbeitung unter Verwendung des Öls dieser Ausführung zu ermöglichen. Wenn die Hauptwalzen mittels des esterbasierenden Urethangummis gebildet werden, dann weisen die Oberflächen der Walzen eine hohe Härte auf. Demzufolge kann die Maschine bis zu ungefähr 700 Stunden benutzt werden, ohne das Problem von Anschwellen zu verursachen.
In den Hauptwalzen 34a bis 34c in dieser Ausführung werden Rillen 64 mit einer Tiefe von 0,3 mm oder mehr gebildet. Wenn ein Siliziumrohblock mit einer konventionellen Maschine geschnitten wird, ist die Tiefe der Rillen höchstens ungefähr 0,2 mm. Wenn jedoch ein viskoser Rohblock, wie der aus einer Seltenerdlegierung mit Hauptwalzen, die flache Rillen aufweisen, bearbeitet wird, dann wird der Draht bis zu einem großen Winkel gebogen und löst sich oft von den Rillen. Demzufolge knickt der Draht ab, weil benachbarte Teile des Drahts miteinander in Kontakt treten. Im Gegensatz dazu, wenn die Tiefe der Rillen auf 0,3 mm oder mehr eingestellt wird, kann ein solches Problem beseitigt werden.
Als nächstes werden spezifische Parameter, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Drahts, die Viskosität der Aufschlämmung und die Bearbeitungsschnittgeschwindigkeit in Bezug auf 7 bis 11 beschrieben.
7 zeigt das Verhältnis zwischen der Biegung und der Geschwindigkeit (d. h. die Geschwindigkeit, bei welcher der Draht gewickelt oder angetrieben wird) des Drahts (Durchmesser: 0,18 mm ø). Die Experimente wurden unter Einstellung der Werkabsenkungsgeschwindigkeit auf einem im Wesentlichen konstanten Wert in dem Bereich von 15 mm/Std. bis 25 mm/Std. durchgeführt. Es wurde aber auch notiert, dass ähnliche Ergebnisse, wie die in 7 gezeigt, erhalten wurden, als die Werkabsenkungsgeschwindigkeit in einem Bereich von 15 mm/Std. bis 30 mm/Std. lag.
Wenn das Schneiden des Werks mit einem Draht nicht glatt abläuft, dann erhöht sich die Biegung des Drahts. Dies bedeutet, dass der Schnittwiderstand des Werks groß ist und dass das Werk nicht mit einem zufriedenstellenden Wirkungsgrad geschnitten werden kann. Anders ausgedrückt, wenn die Biegung des Drahts gering ist, dann kann das Werk mit einem hohen Wirkungsgrad geschnitten werden. Wie in 7 gezeigt, während die Drahtgeschwindigkeit innerhalb des Bereichs von 420 m/min bis 760 m/min ist, kann die Biegung auf 8 mm oder weniger unterdrückt werden. Andererseits wenn die Drahtgeschwindigkeit außerhalb des Bereichs von 420 m/min bis 760 m/min liegt, dann erhöht sich die Biegung schlagartig. Wenn die Drahtgeschwindigkeit erhöht wird, dann erhöht sich die Tiefe der Schneidkante (d. h. die Tiefe eines Teils der Seltenerdlegierung, die von den schleifenden Körnchen auf dem Draht geschnitten und geschliffen werden) zu einem bestimmten Niveau. Wenn jedoch die Drahtgeschwindigkeit zu sehr erhöht wird, kann eine ausreichende Menge von Aufschlämmung nicht auf dem Draht verbleiben und die Tiefe der Schneidkante wird beträchtlich verringert. Während die Drahtgeschwindigkeit in einem Bereich von 500 m/min bis 670 m/min ist, stellt sich die Biegung auf ein Minimumniveau ein. Somit wird die Drahtgeschwindigkeit vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 420 m/min bis 760 m/min eingestellt und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 500 m/min bis 670 m/min.
8 zeigt ein Verhältnis zwischen der Biegung eines Drahts und der Viskosität der Aufschlämmung. Wie in 8 gezeigt, während die Viskosität der Aufschlämmung bei 25°C innerhalb des Bereichs von 92 mPa·s bis 175 mPa·s liegt, ist die Biegung 14 mm oder weniger und der Schneidwirkungsgrad ist zufriedenstellend. Insbesondere, während die Viskosität der Aufschlämmung bei 25°C in dem Bereich von 110 mPa·s bis 150 mPa·s liegt, ist die Biegung 8 mm oder weniger und der Schneidwirkungsgrad erreicht ein bevorzugteres Niveau. Wenn die Viskosität der Aufschlämmung hoch ist, ist es wahrscheinlich, dass sich der Schlamm der Seltenerdlegierung innerhalb der Schneidrillen des Werks deponiert. Demzufolge erhöht sich der Schnittwiderstand während sich der Schneidwirkungsgrad verringert. Somit tritt eine ungünstige Erhöhung der Biegung des Drahts ein. In Anbetracht dieser Faktoren wird die Viskosität der Aufschlämmung bei 25°C vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 92 mPa·s bis 175 mPa·s eingestellt, besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 110 mPa·s bis 150 mPa·s.
9 zeigt ein Verhältnis zwischen der Werkschnittgeschwindigkeit und der Planheit einer Schnittfläche des Werks. Die Schnittgeschwindigkeit entspricht der Absenkgeschwindigkeit des Werks oder der Arbeitsplatte. Wie in 9 gezeigt, während die Werkschnittgeschwindigkeit steigt, verschlechtert sich die Planheit der Schnittfläche des Werks. Wenn die Planheit 0,030 mm überschreitet, verschlechtert sich der Bearbeitungswirkungsgrad insgesamt im Hinblick auf die benötigte Zeit für den nachfolgenden Glanzschleifenverfahrensschritt. Demzufolge ist die Planheit vorzugsweise 0,030 mm oder weniger und die Werkschnittgeschwindigkeit ist auch vorzugsweise so eingestellt, dass die Planheit der bearbeiteten Fläche 0,030 mm oder weniger ist. Somit ist die Werkschnittgeschwindigkeit vorzugsweise 29 mm/Std. oder weniger in dieser Ausführung.
10 zeigt ein Verhältnis zwischen der Häufigkeit, wie oft der Draht abknickt und der Tiefe der Rillen einer Hauptwalze. Wie in 10 gezeigt, wenn die Tiefe der Rillen 0,3 mm oder mehr ist, ist die Anzahl von Drahtabknicken schlagartig verringert. Wenn die Tiefe der Rillen einer Hauptwalze 0,5 mm oder mehr ist, ist die Wahrscheinlichkeit von Drahtabknicken wesentlich niedriger. Und wenn die Tiefe der Rillen 0,6 mm oder mehr ist, tritt Abknicken sehr selten ein. Somit muss die Tiefe der Rillen 0,3 mm oder mehr in der Praxis sein und ist vorzugsweise 0,5 mm oder mehr und besonders bevorzugt 0,6 mm oder mehr. Obwohl nicht in 10 gezeigt, wenn die Tiefe der Rille weniger als 0,3 mm ist, knickt der Draht 15mal oder mehr pro Monat ab.
11 ist ein Graph, der zeigt, wie das spezifische Gewicht der Aufschlämmung mit der Drahtsägezeit variiert. Je höher die Konzentration des Seltenerdlegierungsschlamms in der Aufschlämmung ist, desto höher ist das spezifische Gewicht der Aufschlämmung. In Anbetracht dieses Phänomens haben wir analysiert, wie die Konzentration der Aufschlämmung sich in Bezug auf die Bearbeitungszeit der Maschine erhöht. In 11 sind Daten der folgenden drei Fälle abgebildet. Und zwar ist der Fall in dem der Magnetseparator nicht benutzt wird, mit
bezeichnet; ein Fall, in dem ein Magnetseparator ein Magneffeld von 0,1 Tesla auf die Oberfläche der Trommel anbringt, ist mit ⧫ bezeichnet; und ein Fall, wo ein Magnetseparator ein Magnetfeld von 0,3 Tesla auf der Oberfläche der Trommel anbringt, ist mit
bezeichnet. Wie aus 11 ersichtlich, wenn das auf der Oberfläche der Trommel angebrachte Magneffeld 0,3 Tesla ist, dann wird das spezifische Gewicht der Aufschlämmung auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau von ungefähr 1,5 gehalten. Dies bedeutet, dass der Schlamm genügend abgetrennt und rückgewonnen worden ist und deshalb kann eine langzeitige kontinuierliche Bearbeitung ohne das völlige Ersetzen der Aufschlämmung durchgeführt werden. Es hat sich herausgestellt, wenn die magnetische Feldstärke weniger als 1 Tesla ist, dann knickt der Draht ab, nachdem die Bearbeitung für vier Stunden durchgeführt ist, in derselben Art und Weise, wie wenn man keinen Magnetseparator benutzen würde.
Es wird erneut auf 1 Bezug genommen. Die Seltenerdlegierungsplatten, die in der oben beschriebenen Art und Weise geschnitten worden sind, werden durch Glanzschleifen fertig bearbeitet, um die Größe und Form zu justieren. Danach, in Schritt S8 werden diese Legierungsplatten einer Oberflächenbehandlung unterworfen, um die Langzeitzuverlässigkeit davon zu verbessern. Und in Schritt S9 wird ein Magneffeld, welches stark genug ist, um diese Legierungsplatten in permanenten Magneten umzuwandeln, auf diese Platten appliziert, welche danach ein Testverfahren unterzogen werden. Ein Neodympermanentmagnet wird auf diese Weise fertig gestellt.
Wie oben beschrieben, kann das Verfahren zum Herstellen von Seltenerdlegierungsplatten, gemäß der vorliegenden Erfindung, die vorliegenden zahlreichen Effekte erzielen:

1. Die Aufschlämmung kann von der Schnittfläche des Werks mit höherer Effizienz entfernt werden. Somit verringert sich der auf dem Draht applizierte Schnittwiderstand und langzeitiges dauerhaftes Schneiden wird realisiert.
2. Indem man verhindert, dass der Draht sich von den Rillen der Hauptwalzen löst, kann Drahtabknicken vermieden werden und die Planheit der Schnittfläche des Werks kann verbessert werden. Demzufolge kann die Fördermenge der Produkte erhöht werden.
3. Die Drahtsäge kann die Seltenerdlegierung mit optimiertem Wirkungsgrad schneiden.
4. Eine ausreichende Menge von Aufschlämmung kann passend zu der Schnittfläche des Werks hinzugeführt und auch wirkungsvoll davon entfernt werden.
5. Der Schlamm kann wirkungsvoll von der Aufschlämmung entfernt werden. Somit kann die auf dem Draht an der Schnittfläche des Werks applizierte Schnittlast verringert werden und die Schnittgeschwindigkeit davon erhöht werden, auch wenn die Aufschlämmung nicht so oft ersetzt wird.
6. Auch wenn das Werk einbricht, verschlechtert sich die Qualität der Produkte nicht, weil die Produkte nicht in Kontakt mit dem Draht kommen.

In der obigen Beschreibung ist eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, indem es in einem Verfahren zum Herstellen von Seltenerdlegierungsplatten eingesetzt wurde. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung auf keinen Fall auf solche Ausführungen beschränkt. Beispielsweise ist das Schneidverfahren der vorliegenden Erfindung auch zum Herstellen von Seltenerdlegierungsprodukten und Teilen geeignet, die jede andere Form als Plattenform durch maschinelle Bearbeitung erhalten.
In der vorherigen Ausführung wurde ein Material für einen gesinterten Seltenerdlegierungsmagneten (d. h. Nd-Fe-B) als Gegenstand für die maschinelle Bearbeitung benutzt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch die gleichen Wirkungen erreichen, wie die in dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, auch wenn jede andere Seltenerdlegierung als ein zu bearbeitender Gegenstand benutzt wird. Der Grund ist, dass Seltenerdlegierungen gewöhnlich hohen Schnittwiderstand aufweisen und auf einfache Weise den Schlamm anhäufen lassen.
Wenn Seltenerdlegierungsmagneten, gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden, kann die Schneidtoleranz im Vergleich zum Schneiden eines Rohblocks einer Seltenerdlegierung mittels einer Umfangsschneidkante geringer gehalten werden. Somit ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von dünneren Magneten (die beispielsweise eine Dicke von 0,5 bis 3,0 mm aufweisen) geeignet. Vor kurzem hat man die Dicke eines Seltenerdmagneten, der für einen Schwingspulenmotor (voice coil motor) verwendet wurde, Jahr für Jahr reduziert. Wenn solch ein Dünn-Seltenerdlegierungsmagnet, hergestellt gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, an einem Schwingspulenmotor angebracht wird, kann ein hochleistungsabgespeckter Schwingspulenmotor bereitgestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Drahtabknicken verhindert werden und die Aufschlämmung muss wesentlich seltener ersetzt werden, auch wenn eine Seltenerdlegierung mit einer Drahtsäge geschnitten wird. Demzufolge kann die Maschine für einen wesentlich längeren Zeitraum kontinuierlich bedient werden.

Claims

Verfahren zum Schneiden eines Seltenerdlegierungs-Sintermagneten (20), der eine Nd-Fe-B-Verbindung enthält, das die folgenden Schritte umfasst: a) Zuführen von Aufschlämmung, die schleifende Körnchen enthält, aus einem Aufschlämmungs-Zuführbehälter auf einen Draht (32), wobei die Aufschlämmung als einen Hauptbestandteil Öl enthält, in dem die schleifenden Körnchen dispergiert sind; b) Bearbeiten des Seltenerdlegierungs-Sintermagneten mit den schleifenden Körnchen, die sich zwischen dem Draht (32) und dem Magneten (20) befinden, indem der Draht (32) an dem Magneten (20) entlanggezogen und an ihn gepresst wird, um eine Vielzahl von Seltenerdlegierungs-Platten zu erzeugen, die jeweils zwei Schnittflächen haben, die parallel zueinander sind; c) Entfernen von Schlamm des Seltenerdlegierungs-Sintermagneten (20) aus der Aufschlämmung (52) unter Verwendung eines Magnetfeldes, um die Viskosität der Aufschlämmung in einem Bereich zwischen 92 bis 175 mPa·s bei 25°C zu halten; und d) Transportieren der Aufschlämmung, die die schleifenden Körnchen enthält, aus der der Schlamm entfernt worden ist, so dass die Viskosität der Aufschlämmung in dem Bereich eingestellt ist, zu dem Aufschlämmungs-Zuführbehälter (42), wobei die Aufschlämmung, die die schleifenden Körnchen enthält, auf einem Weg (44, 46, 49) zirkuliert wird, der den Aufschlämmungs-Zuführbehälter (42) und eine Stelle (30) einschließt, an der die Bearbeitung durchgeführt wird, so dass der Bearbeitungsschritt kontinuierlich durchgeführt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Schritt des Zuführens frischer Aufschlämmung umfasst, in der der Schlamm des Seltenerdlegierungs-Sintermagneten (20) nicht enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bearbeitungsschritt b) ausgeführt wird, während der Magnet (20) auf den Draht (32) abgesenkt wird.
Einsatz des Verfahrens nach Anspruch 1 bei der Herstellung von Seltenerdlegierungs-Magneten, die eine Nd-Fe-B-Verbindung enthalten, der die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines Sinters (20) aus einem Seltenerd-Magnetlegierungspulver; und Abtrennen einer Vielzahl von Seltenerdlegierungs-Magneten von dem Sinter (20), wobei jeder der Magneten die Form einer Platte hat, wobei der Schritt des Abtrennens die folgenden Schritte umfasst: Zuführen von Aufschlämmung, die schleifende Körnchen enthält, aus einem Aufschlämmungs-Zuführbehälter (42) auf einen Draht (32), wobei die Aufschlämmung als einen Hauptbestandteil Öl enthält, in dem die schleifenden Körnchen dispergiert sind; Bearbeiten des Sinters mit den schleifenden Körnchen, die sich zwischen dem Draht (32) und dem Sinter (20) befinden, indem der Draht (32) an dem Sinter (20) entlanggezogen und an ihn gepresst wird, um die Magneten zu erzeugen, die jeweils zwei Schnittflächen haben, die parallel zueinander sind; Entfernen von Schlamm des Sinters (20) aus der Aufschlämmung (52) unter Verwendung eines Magnetfeldes, um die Viskosität der Aufschlämmung in einem Bereich zwischen 92 und 175 mPa·s bei 25°C zu halten; und Transportieren der Aufschlämmung, die die schleifenden Körnchen enthält, und aus der der Schlamm entfernt worden ist, so dass die Viskosität der Aufschläm mung in dem vorgegebenen Bereich eingestellt ist, zu dem Aufschlämmungs-Vorratsbehälter (42), wobei die Aufschlämmung, die die schleifenden Körnchen enthält, auf einem Weg (44, 46, 49) zirkuliert wird, der den Aufschlämmungsbehälter (42) und eine Stelle (30) einschließt, an der die Bearbeitung durchgeführt wird, so dass der Bearbeitungsschritt kontinuierlich durchgeführt werden kann.
Einsatz nach Anspruch 4, der des Weiteren einen Schritt des Zuführens frischer Aufschlämmung umfasst, in der der Schlamm des Seltenerdlegierungs-Sintermagneten nicht enthalten ist.
Einsatz nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Bearbeitungsschritt ausgeführt wird, während der Sinter (20) auf den Draht abgesenkt wird.
Einsatz nach Anspruch 6, wobei der Sinter (20) gehalten wird, nachdem der Sinter in eine Vielzahl von Blöcken (24a, 24b, 24c) geteilt worden ist, und wenigstens ein Teil der Aufschlämmung über einen Zwischenraum zwischen den Blöcken (24a, 24b, 24c) zugeführt wird.