JP2001246545A

JP2001246545A - 希土類合金の切断方法および切断装置

Info

Publication number: JP2001246545A
Application number: JP2000362705A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ishida; 一石田
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】切断面の平坦度を高めつつ、ローラの摩耗を
抑制して長時間の連続運転を可能にした希土類合金の切
断方法を提供する。【解決手段】エステル系ウレタンゴムから形成された
ローラを用いて駆動されるワイヤに１９．６Ｎ以上３
９．２Ｎ以下の張力を与えながら、砥粒が分散されたス
ラリをワイヤと被加工物との間に供給しつつ、希土類合
金を切断する。或いはワイヤと被加工物との間に供給さ
れるスラリの温度を予め設定した範囲内に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソーによる
希土類合金の切断方法、希土類合金板の製造方法および
希土類合金磁石の製造方法、ならびに当該希土類合金磁
石を備えたボイスコイルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリコンのインゴットから多
数のウェハを切り出すためにワイヤソーを用いてインゴ
ットを切断する技術が開発され、例えば特開平６−８２
３４号公報に開示されている。このような技術によれ
ば、走行するマルチワイヤに対して研削砥粒を含むスラ
リを供給しながらインゴットの切削・切断加工を実行
し、一定の厚さのウェハを多数枚同時に切り出すことが
可能になる（遊離砥粒型ワイヤソー）。

【０００３】一方、希土類合金のインゴットを切断する
方法としては、従来から、例えば回転するスライシング
ブレードを用いてインゴットをスライスする技術が知ら
れている。しかし、スライシングブレードで切断する方
法によれば、切断刃の厚さはワイヤ径に比べて厚くなる
ため、どうしても切り代（削り代）が多くなり、資源の
有効利用がはかれない。

【０００４】希土類合金は、例えば磁石材料として好適
に用いられている。磁石の用途は多様化し、各種の電子
機器にも広く使用されているため、ワイヤソーによって
希土類合金のインゴットから少ない切り代にて所定厚さ
のウェハを多数枚同時に作製することができれば、希土
類磁石の製造コストが大幅に低減される。

【０００５】特に、希土類磁石の用途として重要なボイ
スコイルモータの小型化が進展しており、これに用いら
れる希土類磁石の厚さは従来に比較して著しく薄くなっ
てきている。従って、ボイスコイルモータに使用される
希土類磁石を製造するには、切り代が小さいワイヤソー
を用いることが有利である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実用的
なワイヤソー技術を用いて希土類合金を切断したとの報
告は未だに無い。発明者らの実験によれば、遊離砥粒型
ワイヤソーによる切断加工処理を希土類合金のインゴッ
トに対して実行しようとすると、ワイヤソー加工によっ
て発生した微粉・研削くず（きりこ若しくはスラッジ）
のためにスラリ循環パイプが極めて短時間で詰まってし
まう結果、ワイヤ上にスラリが供給されなくなり、ワイ
ヤ切れが生じてしまうということがわかった。この問題
を回避するためにスラリ全体を数時間ごとに完全に交換
すると、スラリ交換の都度ワイヤソーによる加工を中断
しなければならなくなるため、量産には適さず、実用化
が不可能になる。

【０００７】また、スラッジは切削溝内にもたまりやす
く、そのせいで切削抵抗が著しく増加し、ワイヤ切れが
いっそう生じやすくなることもわかった。スラッジはス
ラリの粘度を一定の値まで低下させれば切削溝から排出
しやすくなるが、スラリ粘度が低くなると、砥粒がワイ
ヤ上に乗らなくなるため、硬くて切断しにくい希土類合
金を効率的に切断できないこともわかり、スラリの粘度
管理が必要であることも判明した。

【０００８】更に、切断加工処理中、スラッジはローラ
の溝にもたまりやすく、ワイヤが巻き付けられているロ
ーラからワイヤが脱溝するなど現象が頻発し、切断精度
が著しく低下するという問題のあることもわかった。こ
れらの問題は、何れも、従来のワイヤソー技術によって
シリコンやガラスのインゴットを切断する際には現れな
かったものである。

【０００９】また、一般に希土類合金は硬い正方晶相と
粘りのある希土類リッチ相とを含むため、シリコンに比
較して切断加工されにくく、希土類合金をワイヤソーで
切断しようとすると、ワイヤに与える張力を相対的に大
きくする必要がある。しかし、ワイヤ張力を大きくする
と、ワイヤを駆動するローラに負担がかかり、ローラの
摩耗が発生する。特に、凝集性のある希土類合金のスラ
ッジがローラ溝に入り込むと、ワイヤによるローラ摩耗
をいっそう激しく進行させてしまう。

【００１０】一方、ワイヤ張力を小さくすると、ローラ
摩耗は抑制されるが、ワーク切断面の平坦度が低下して
しまうため、切断精度が低下して実用に適さなくなる。

【００１１】更に、ローラを金属製材料から構成するこ
とも検討してみたが、ワイヤとローラ表面との間で滑り
が発生したため、金属製ローラは採用できないことがわ
かった。

【００１２】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、ローラ摩耗を抑制して長時間
の連続運転を可能にするとともに、切断面の平坦度を向
上させることができる希土類合金の切断方法および希土
類合金の切断装置を提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、上記希土類合
金の切断方法を用いた希土類合金磁石の製造方法、なら
びに当該希土類合金磁石を備えたボイスコイルモータを
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による希土類合金
の切断方法は、砥粒が分散されたスラリをワイヤと被加
工物との間に供給しながら前記被加工物を切断する希土
類合金の切断方法であって、少なくともワイヤ接触面が
有機高分子材料（ゴムやエラストマを含む）から構成さ
れている駆動部材を用いて前記ワイヤを駆動し、前記ワ
イヤに１４．７Ｎ以上３９．２Ｎ以下の張力を付与しな
がら切断を実行する。

【００１５】或いは、本発明による希土類合金の切断方
法は、砥粒が分散されたスラリをワイヤと被加工物との
間に供給しながら前記被加工物を切断する希土類合金の
切断方法であって、少なくともワイヤ接触面が有機高分
子材料から構成されている駆動部材を用いて前記ワイヤ
を駆動し、前記スラリの温度を予め設定した範囲内に制
御することを特徴とする。

【００１６】ある好ましい実施形態において、前記被加
工物を切断する際に生じたスラッジを含むスラリを回収
し、前記スラリからスラッジを除去する工程と、前記ス
ラッジが除去されたスラリに対して温度制御を行う工程
とを包含する。

【００１７】ある好ましい実施形態において、前記被加
工物は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石（ＲはＹを含む
希土類元素）である。

【００１８】好ましくは、前記スラリの２５℃における
粘度が９２から１７５［ミリパスカル秒］までの範囲内
にある。

【００１９】好ましくは、マグネットセパレータを用い
前記スラリからスラッジを集める。

【００２０】好ましくは、前記マグネットセパレータ
は、前記スラッジを集める領域において０．３テスラ以
上の磁力を発生する。

【００２１】好ましくは、前記ワイヤに対して、上方か
ら下方に向かって前記希土類合金を降下させながら前記
希土類合金を切断する。

【００２２】好ましくは、前記希土類合金を複数のブロ
ックに分割した状態で保持し、前記スラリの供給の少な
くとも一部を前記複数のブロックの間隙を介して行うこ
とを特徴とする。

【００２３】ある好ましい実施形態において、前記ワイ
ヤ上に前記スラリを供給する手段は、前記被加工物に対
してワイヤ走行方向の反対側に配置されている。

【００２４】ある好ましい実施形態において、前記駆動
部材は、エステル系ウレタンゴムから形成されたローラ
である。

【００２５】本発明による希土類合金板の製造方法は、
希土類合金のインゴットを作製する工程と、上記何れか
の希土類合金の切断方法を用いて前記希土類合金のイン
ゴットから複数の希土類合金板を分離する工程とを包含
する。

【００２６】本発明による希土類合金磁石の製造方法
は、希土類合金粉末を成形および焼結することによっ
て、希土類合金磁石を作製する工程と、上記何れかの希
土類合金の切断方法を用いて前記希土類合金磁石から複
数の磁石を分離する工程とを包含する。

【００２７】本発明によるボイスコイルモータは、上記
希土類合金磁石の製造方法によって作製された希土類合
金磁石を備えている。

【００２８】ある好ましい実施形態において、前記希土
類合金磁石の厚さが０．５〜３．０ｍｍの範囲にある。

【００２９】本発明による希土類合金切断装置は、砥粒
が分散されたスラリをワイヤと被加工物との間に供給し
ながら前記被加工物を切断する希土類合金切断装置であ
って、前記ワイヤと前記被加工物との間に前記スラリを
供給する手段と、少なくともワイヤ接触面が有機高分子
材料から構成され、前記ワイヤを駆動する駆動部材と、
前記ワイヤに１４．７Ｎ以上３９．２Ｎ以下の張力を付
与する手段とを備えている。

【００３０】或いは、本発明による希土類合金切断装置
は、砥粒が分散されたスラリをワイヤと被加工物との間
に供給しながら前記被加工物を切断する希土類合金切断
装置であって、前記ワイヤと前記被加工物との間に前記
スラリを供給する手段と、少なくともワイヤ接触面が有
機高分子材料から構成され、前記ワイヤを駆動する駆動
部材と、前記スラリの温度を検知する温度検知器と、前
記スラリを冷却し、前記スラリの温度を予め設定された
範囲内に制御する冷却器とを備えている。

【００３１】ある好ましい実施形態において、前記希土
類合金切断装置は、前記スラリを加熱する手段を備えて
いる。

【００３２】好ましくは、前記希土類合金切断装置は、
前記希土類合金の切断する際に生じた前記希土類合金の
スラッジを前記スラリから磁力によって分離するマグネ
ットセパレータを備えている。

【００３３】好ましくは、前記マグネットセパレータは
前記スラッジを除去する領域において０．３テスラ以上
の磁力を発生する。

【００３４】好ましくは、前記スラリは２５℃における
粘度が９２から１７５［ミリパスカル秒］の範囲内にあ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】本願発明者は、ワイヤソーによっ
て希土類合金を切断加工すると、加工に際して生じる希
土類合金のスラッジがスラリ内で速やかに沈殿し、短時
間で凝集してしまうことを見いだし、このことがワイヤ
ソーによる希土類合金の切断の実用化を阻む大きな要因
になっていると考えた。凝集したスラッジがワイヤソー
装置内のスラリ循環パイプ内でスラリの循環を阻害する
と、それによってスラリ循環パイプが詰まるため、スラ
リ交換を頻繁に行わない限り長時間の連続運転を実施す
ることが不可能になる。

【００３６】スラッジの沈殿・凝集は、希土類合金を構
成する希土類元素や鉄の比重がスラリの分散媒（例え
ば、オイル）の比重よりも大きいために生じると考えら
れる。スラリに用いる分散媒としては、分散媒よりも比
重の大きな砥粒を分散させる目的から比較的高い粘度を
持つものが選択されている。砥粒として通常使用される
ＳｉＣ、ダイヤモンド、およびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）
等の比重は約３〜４の範囲にあり、一方、ワイヤソーに
よってシリコンや石英ガラスを切断した場合に生じるス
ラッジの比重も３〜４程度である。このため、ワイヤソ
ー技術を用いてシリコンや石英ガラスのインゴットを切
断した場合は、スラッジは砥粒と同様にスラリ中に均一
に分散しやすく、スラッジの沈殿・凝集はほとんど生じ
ないため、そのことに起因する大きな問題は今まで特に
発生していなかったものと考えられる。

【００３７】スラリの粘度を向上させれば、希土類合金
のスラッジをスラリ中に均一に分散させやすくなるた
め、上記のスラッジ凝集問題は解決されるように思われ
る。しかしながら、発明者の実験によると、スラリの粘
度を高くしても、ワイヤが切断してしまうなどの問題が
生じることがわかった。これは、シリコンなどに比較し
て希土類合金の切削抵抗が著しく高いことに原因がある
と考えられる。そこで、本願発明者はあえてスラリの粘
度を従来よりも低下させることによって、スラッジの洗
浄性または排出効率を向上させ、それによって切削抵抗
を低減するとともに、分散しにくく磁石に引きつけられ
るという希土類合金スラッジの性質に着目し、スラッジ
を磁力でスラリから分離・除去することにした。そうす
ることによって、循環パイプ内での詰まりを防止すると
ともに、スラリの頻繁な交換をほとんど不要とし、連続
運転時間を従来技術に比較して著しく改善することを可
能にした。

【００３８】なお、磁力によって合金スラッジを吸引す
る際、スラッジはスラリ中のオイルなどの粘性によって
強い抵抗を受けるが、本発明では粘性の低いスラリを使
用するとともに強い磁力をもつ磁石を利用するため、ス
ラッジの分離を充分実用的に実行できる。

【００３９】更に、本発明では、ワイヤに加える張力を
１４．７Ｎ以上３９．２Ｎ以下の範囲に調整することに
よって、ワイヤによるローラの摩耗を防止しながら、切
断面の平坦度を高く維持して希土類合金を薄くスライス
できるようにした。

【００４０】また、本発明では、スラリの温度を予め設
定した範囲（例えば２５℃以上３０℃以下）に制御し、
スラリの温度が切断加工によって生じた熱などによって
変動することを抑えることにしている。切断加工運転に
伴ってスラリ温度が上昇すると、スラリの粘度が室温時
の値から変化し、スラッジの分散性／排出性が劣化して
しまうからである。本発明では、スラリ温度を制御する
ことによって、このような問題を解決し、高い加工精度
を長期にわたって安定的に実現することを可能にしてい
る。

【００４１】（実施形態）以下、本発明による希土類合
金板の製造方法の実施形態を説明する。本実施形態で
は、希土類合金としてネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）お
よびボロン（Ｂ）を主成分とする三元系の化合物Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ、またはＮｄ−Ｆｅ−ＢのＮｄの一部をＤｙ
（ジスプロシウム）で置換し、Ｆｅの一部をＣｏ（コバ
ルト）で置換したものを用いる。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
は、最大エネルギー積が３２０ｋＪ／ｍ ³を超える強力
な希土類磁石として知られている。

【００４２】図１のフローチャートを参照しながら、Ｎ
ｄ−Ｆｅ−Ｂのインゴットを作成する方法を簡単に説明
する。なお、磁石材料としての希土類合金の組成、製造
方法は、米国特許第４，７７０，７２３号明細書または
米国特許第４，７９２，３６８号明細書などに詳細に開
示されている。

【００４３】まず、図１のステップＳ１で原料を所定の
成分比に正確に秤量した後、ステップＳ２で真空または
アルゴンガス雰囲気の高周波溶解炉にて原料を溶解す
る。溶解した原料を水冷の鋳型に鋳込み、所定の組成の
原料合金を形成する。ステップＳ３で原料合金を粉砕
し、平均粒径３〜４μｍ程度の微粉末を作製する。ステ
ップＳ４で微粉末を金型に入れ、磁界中でプレス成形す
る。このとき必要に応じて微粉末を潤滑剤と混合してか
らプレス成形を行う。次に、ステップＳ５で約１０００
〜１２００℃程度の焼結工程を行えばネオジム磁石素材
を作製することができる。この後、ステップＳ６で磁石
の保磁力を向上させるために約６００℃での時効処理を
実行し、希土類合金インゴットの作製を完了する。イン
ゴットのサイズは、例えば３０ｍｍ×５０ｍｍ×６０ｍ
ｍである。

【００４４】ステップＳ７では希土類合金インゴットの
切断加工を行い、インゴットから切断した複数の薄板
（基板またはウェハと称される場合がある）を形成す
る。ステップＳ８以降の説明を行う前に、以下において
希土類合金のインゴットを本発明によるワイヤソー技術
によって切断加工する方法を詳細に説明する。

【００４５】図２（ａ）および（ｂ）を参照する。ま
ず、上述の方法で作製した複数のインゴット２０を例え
ばエポキシ樹脂系の２液性接着剤２２にて相互に接着
し、複数のブロック２４ａ〜２４ｃとして組み立てた状
態で鉄製のワークプレート２６に固定する。ワークプレ
ート２６と各ブロック２４ａ〜２４ｃとの間の接着もま
た接着剤２２によって達成される。より詳細には、ワー
クプレート２６と各ブロック２４ａ〜２４ｃとの間に
は、ダミーとして機能する炭素製ベースプレート２８が
配置され、この炭素製ベースプレート２８も接着剤２２
を介してワークプレート２６および各ブロック２４ａ〜
２４ｃに接着されている。炭素製ベースプレート２８
は、ブロック２４ａ〜２４ｃの切断加工が終了した後、
ワークプレート２６の下降動作が停止するまでワイヤソ
ーによる切断加工を受け、ワークプレート２６を保護す
るというダミーとしての役割を担っている。

【００４６】本実施形態では、図２（ａ）の矢印Ａで示
される方向（以下「ワイヤ走行方向」と称する）に沿っ
て計測した各ブロック２４ａ〜２４ｃのサイズが１００
ｍｍ程度になるように各ブロックの大きさを設計してい
る。本実施形態では、ひとつのインゴット２０について
ワイヤ走行方向に沿って計測したサイズが約５０ｍｍで
あるため、２つのインゴット２０をワイヤ走行方向に沿
って配列したものを重ね合わせることによって、上記ブ
ロック２４ａ〜２４ｃの各々を構成するようにしてい
る。

【００４７】ワークプレート２６に固定された複数のイ
ンゴット２０を全体として「ワーク」と称するが、この
ワークを複数のブロックに分割することによって、次の
ような利点が生まれる。

【００４８】一塊りのワークについて、ワイヤ走行方向
サイズ（切削溝の長さ）がスラリの引き込み量を越えて
大きくなりすぎると、ワークの切断加工部分のうちスラ
リ供給が不十分になる領域が発生し、このことによって
ワイヤ断線の生じるおそれがある。しかし、本実施形態
のワークは適当なサイズのブロック２４ａ〜２４ｃに分
割されているため、ブロック２４ａ〜２４ｃの隙間にス
ラリを供給することが可能になり、スラリ供給不足の問
題を解消できる。また、ブロックの隙間をワイヤが通過
したときにスラッジを切削溝から排出することもできる
ため、切断効率も向上する。

【００４９】ブロック２４ａ〜２４ｃの隙間にスラリを
供給するため、本実施形態では、２本のスラリ供給ノズ
ル２９をワークプレート２６の上部に配置しており、ス
リット状吹き出し口２９ａを介してスラリ供給ノズル２
９内から新鮮なスラリを下方向に噴射するようにしてい
る。スラリ供給ノズル２９は、後述するスラリ供給タン
クからスラッジを含まない新鮮なスラリまたはスラッジ
の除去されたスラリを受け取る。スラリ供給ノズル２９
は、例えば二重管式の構造を持ち、スリット２９ａの幅
は長手方向に変化し、均一なスラリ供給を実現するよう
に設計されている。スラリ供給ノズル２９として使用可
能なスラリ供給手段の構造は、例えば特開平７−１９５
３５８号公報に開示されている。

【００５０】本実施形態では上述のようにワークを複数
のブロックに分割しているが、各ブロック２４ａ〜２４
ｃの各々についてのワイヤ走行方向サイズをどの程度の
大きさに設定すべきかは、スラリの粘度やワイヤ走行速
度によっても変化する。また、各インゴット２０の大き
さによって、ひとつのブロックを構成するインゴット２
０の数や配置も変化する。これらを考慮して、適宜最適
なサイズのブロックにワークを分割すればよい。また、
本実施形態では、ワークプレート２６の上側にスラリ供
給ノズル２９を設けているがワークプレート２６の下側
でブロック間にスラリを供給するようにしてもよい。

【００５１】次に、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照
しながら、本実施形態で好適に使用されるワイヤソー装
置の主要部３０を説明する。このワイヤソー装置には、
一本のワイヤ３２が何重にも巻き付けられる３つのメイ
ンローラ３４ａ〜３４ｃが備えつけられている。このう
ち、二つのメインローラ３４ａおよび３４ｂは、ワイヤ
ソー装置によって回動自在に支持されているが、モータ
などの駆動手段には直接的に接続されておらず、従動ロ
ーラとして機能する。これに対して、メインローラ３４
ｃは不図示の駆動源例えばモータに接続されており、こ
の駆動源によって所望の回転力を受け、設定速度で回転
することができる。メインローラ３４ｃはワイヤ３２を
介して二つのメインローラ３４ａおよび３４ｂに回転力
を伝達するため、駆動ローラとして機能する。

【００５２】ワイヤ３２は、メインローラ３４ａ〜３４
ｃの回転に応じて案内され、所定速度（例えば６００〜
１０００ｍ／分）で往復走行しながら不図示のリールか
ら他の不図示のリールに巻きとられていく。なお、ワイ
ヤの走行は往復動作に限られず、一方向に向かうもので
あってもよい。

【００５３】図４（ａ）および図４（ｂ）を参照しなが
ら、メインローラ３４ａ〜３４ｃの構成を説明する。各
ローラ３４ａ〜３４ｃの表面にはスリーブ６２が設けら
れている。スリーブ６２の外周面（メインローラ３４ａ
〜３４ｃの外周表面）には、複数のＶ溝６４が等間隔で
形成されており、一本のワイヤ３２が多数の溝内にはめ
込まれるようにして各ローラに巻き付けられる。ワイヤ
３２の配列ピッチ（ワイヤ列の間隔）は、この溝のピッ
チによって規定される。本実施形態では、このピッチを
約２．０ｍｍに設定している。このピッチは切断加工に
よって切り出すべき薄板の厚さに応じて設定されるた
め、適宜適切なピッチを持った多溝ローラ３４ａ〜３４
ｃを選択して使用することになる。なお、スリーブ６２
は円柱状のホルダ６０の外周面に固着し、ホルダ６０と
一体的に回転することができる。上記図３（ａ）および
図３（ｂ）では、メインローラ３４ａ〜３４ｃの多数の
溝６４に一本のワイヤ３２が巻き掛けられた状態を示し
ている。

【００５４】本実施形態では、ローラの表面部分（スリ
ーブ６２）は、有機高分子材料であるエステル系のウレ
タンゴム（硬質エラストマ）から形成されている。従来
のシリコンインゴットをワイヤソーで切断する装置の場
合、溝の加工精度を高くしやすいエーテル系のウレタン
ゴムが使用されている。本願発明者の実験によると、エ
ーテル系のウレタンゴムからなるスリーブは、本実施形
態で使用するようなスラリに対して著しく膨潤しやす
く、ローラの耐摩耗性を低下させてしまう。そのため、
約１０時間の連続運転で使用不能となり、到底実用には
耐えない。本実施形態で好適に使用され得るスラリの場
合、相対的に低い濃度の界面活性剤や分散剤が使用され
ているため、シリコンインゴットのワイヤソー切断に使
用されるスラリに対して膨潤しにくいエーテル系のウレ
タンゴムについても、膨潤の問題が生じやすくなるもの
と考えられる。高硬度のエステル系ウレタンゴムは比較
的に高価ではあるが、本実施形態で用いるようなスラリ
を用いて長時間の連続運転を可能にするためには、その
使用が望ましい。エステル系ウレタンゴムを用いてメイ
ンローラを作製した場合、膨潤の問題もほとんどなく、
長時間の連続運転が可能になる。また、金属製ローラに
おいて発生しやすい脱溝の心配も無くなる。

【００５５】本実施形態のメインローラ３４ａ〜３４ｃ
には、０．３ｍｍ以上の深さを有するＶ溝６４を形成し
ている。従来のシリコンインゴットを切断加工する場合
には、溝深さがせいぜい０．２ｍｍ程度に設定されてい
たが、そのような浅い溝を持つメインローラを採用して
希土類合金のような粘り性のあるインゴットを加工しよ
うとすると、ワイヤのたわみが大きいため、しばしば脱
溝が発生し、隣接ワイヤ間の相互接触によってワイヤが
断線してしまう。これに対して、溝深さを０．３ｍｍ以
上にすると、このような問題は解決される。

【００５６】なお、ローラ表面部分が硬すぎるとワイヤ
がローラ表面に対して滑りやすくなるため、ローラの摩
耗量が増える場合がある。この点、エステル系ウレタン
ゴムは適度の硬さを発揮するため、ローラ摩耗抑制に優
れた効果を発揮する。

【００５７】ワイヤは、例えば硬鋼線（ピアノ線）から
形成され、その太さは０．０６〜０．２５ｍｍ程度のも
のが使用される。なお、ワイヤは、Ｎｉ−ＣｒやＦｅ−
Ｎｉ等の合金、ＷやＭｏ等の高融点金属、またはナイロ
ン繊維を束ねたものから形成されていても良い。また、
砥粒として、ＳｉＣ、ダイヤモンド、アルミナ（Ａｌ２
Ｏ３）や、Ｂ、Ｃ、ＣＢＮ(Cubic Boron Nitride)等の
非磁性の材料を用いることができる。

【００５８】再び図３（ａ）および図３（ｂ）を参照す
る。切断加工処理に際して、ワークは走行するワイヤ３
２のうちメインローラ３４ａとメインローラ３４ｂとの
間に張り渡された部分に押しあてられる。本実施形態で
は、スラリを少なくとも３カ所からワイヤ３２上に供給
することができ、そのうち２カ所からのスラリ供給は、
ワークプレート２６の上部に配置したスラリ供給ノズル
２９を用いブロックの隙間を利用して行う。残り一カ所
からのスラリ供給は、図３（ｂ）においてワークの左側
（ワイヤ走行方向Ａの上流側）からノズル３６ａを用い
て行う。スラリの供給は、これらのノズル２９および３
６ａに加えて、ワイヤ走行方向Ａの下流側に設けたノズ
ル３６ｂを用いて行っている。

【００５９】なお、本実施形態の場合、ワイヤ上にスラ
リを供給する手段（ここではスラリ供給ノズル２９、ノ
ズル３６ａ、およびノズル３６ｂの各々におけるスラリ
吹き出し口）が、ブロック２４ａ〜２４ｃに対してワイ
ヤ走行方向側（上流側）およびワイヤ走行方向の反対側
（下流側）の両方に配置されている。これらのノズルか
ら吹き出されたスラリの一部によってローラは洗浄さ
れ、また、ワイヤ上のスラッジもローラに到達する前に
その一部が洗い流されるため、ローラ摩耗が抑制され
る。

【００６０】本実施形態では、用いるスラリの２５℃に
おける粘度が９２から１７５［ミリパスカル秒（ｍＰａ
・ｓｅｃ）］の範囲内になるようにスラリの成分を調整
している。スラリに用いる分散媒としてのオイルは、主
成分として精製鉱油を含むほか、エステル（２５〜３５
％）、防錆添加剤（１％以下）、極圧添加剤（１％以
下）を含有している。なお、スラリの分散媒としては、
グリコール系水溶液などのオイル以外の材料を使用する
こともできる。

【００６１】このように粘度の低いスラリを使用してい
るため、希土類合金に形成される切削溝内で生じたスラ
ッジは、速やかに切削溝の外部へ流れだし（高い排出効
率）、切削加工領域から排除される。換言すれば、洗浄
性が良い。このため、切削溝内のスラッジがワイヤの走
行を強く妨げることもなく、切削抵抗増加によるワイヤ
切れの問題を解決できる。また、粘性の低いスラリを使
用しているため、走行するワイヤによってメインローラ
にまで運ばれるスラッジの量も低減され、メインローラ
上の溝内にスラッジがたまるという現象も抑制できる。
この結果、ワイヤ切れが防止され、また、ワーク切断終
了後にワークからワイヤを簡単にはずすことができると
いう利点もある。更に、このような粘度の低いスラリの
使用によって、切削部を冷却し、ワイヤのワークへの
「くいつき」を改善し、切削効率を向上させるという効
果が得られる。

【００６２】図３（ｂ）を参照する。ワークプレート２
６はワークの切断加工処理に際し、不図示の駆動装置に
よって所定の速度（例えば０．３〜１．０ｍｍ／分）で
下方向へ矢印Ｄに沿って動かされ、ワークプレート２６
に固定されたワークを、水平横方向（矢印Ａ方向）に走
行するワイヤ３２に押しつける。ワークとワイヤ３２と
の間に充分な量のスラリを供給することによってワーク
とワイヤ３２との間からスラッジを排出し、それによっ
てワークを連続的に切削することができる。ワークプレ
ート２６の降下速度を速くすると、切断効率は向上する
ことが多いが、切削抵抗が上昇するためワイヤ３２の波
打ち現象が発生し、ワーク切断面の平坦度が悪くなるお
それがある。ワーク切断面の平坦度劣化は、あとの工程
での研磨作業に要する時間を増大させたり、不良品の発
生確率を増加させる。従って、ワークの降下速度、つま
りワークの切断速度を適切な範囲内に設定する必要が生
じる。

【００６３】ワークの降下によって、一定ピッチで配列
されたワイヤ３２がマルチワイヤソーとしてワークを研
削し、それに伴って多数の加工溝（切削溝）をワークに
同時形成しながらその溝深さを増大させ、切断加工を進
行させることになる。加工溝が各インゴットを完全に横
切ったときに、そのインゴットの切断加工が達成され、
ワイヤ列のピッチおよびワイヤの太さによって決まる厚
さの多数のウェハが同時に切り出される。全てのインゴ
ット２０の切断が完了した後、前述の駆動装置によって
ワークプレート２６は矢印Ｄに沿って上昇させられる。
その後、各ブロックがワークプレート２６から分離され
るとともに、切断されたウェハが各ブロックから分離さ
れることになる。

【００６４】本実施形態では、切断加工時におけるワイ
ヤ張力を１４．７Ｎ以上３９．２Ｎ以下に調整する。こ
の範囲を超えてワイヤ張力を増大させると、ワーク切断
面の平坦度は向上するが、いっそうローラ摩耗が激しく
なる。一方、ワイヤ張力を１４．７Ｎよりも小さくしす
ぎると、ワーク切断面の平坦度が低下してしまう。ワイ
ヤ張力を上記範囲に設定することが好ましい理由につい
ては、図１２を参照しながら後述する。

【００６５】本実施形態では、ワイヤ３２の上方からワ
ークを降下させながら切断加工を実行するため、切断加
工を受けたインゴット２０は接着剤によってなおもワー
クプレート２６に結合した状態のまま、ワークプレート
２６ともに下降してゆく。このように切断加工を受けた
インゴット２０はワイヤの下方に位置するため、ワーク
の切断加工済み部分がワーク本体から分離・脱落したと
しても、その脱落部分は回収ドレイン３７（図５参照）
によって回収され、脱落部分がワイヤ３２と再度接触す
るおそれはない。そのため、切断加工済みの合金板は高
い品質状態で次の工程に回されることになる。

【００６６】また、ワイヤ３２の上方からワークを降下
させながら切断加工を実行する場合は、ワークの切削に
よって発生した比重の大きなスラッジが切削溝内にたま
ることがなく、重力によって速やかに排出されやすいと
いう利点がある。このことは、切断後、ワークをワイヤ
から外す際にワイヤに生じる負荷を軽減し、ローラの摩
耗抑制にも寄与することとなる。

【００６７】更に、ワークがワイヤ３２を上方から押圧
する構成では、ワイヤ３２を張るローラとワイヤ３２と
の接触部分の長さが増大する方向にワイヤ３２がたわむ
ことになる。その結果、ローラとワイヤ３２との接触面
積が増加するので、ワイヤ３２の滑りが発生しにくくな
るとともに、ローラに対するワイヤ３２の押圧力（単位
接触面積あたりの押圧力）が低下する。ワイヤ３２の押
圧力が低下することは、ワイヤ３２によるローラの摩耗
を防止するうえで効果的である。

【００６８】次に、図５を参照しながら、ワイヤソー装
置４０のスラリ循環システムの概略構成を説明する。図
５に模式的に示すように、装置４０内にはワイヤソー装
置の主要部３０にスラリを供給するとともに、加工によ
り形成されたスラッジを含む使用済みスラリを回収する
ためのスラリ循環システムが設けられている。

【００６９】この装置４０の場合、ワークの切断加工に
際して、スラリ供給タンク４２から第１の循環パイプ４
４を介して、図３（ａ）および（ｂ）に示すワークプレ
ート２６上のスラリ供給パイプ２９およびノズル３６ａ
および３６ｂにスラリが供給される。このとき、ポンプ
Ｐ１が用いられる。切断加工のために用いられたスラリ
は、加工部分およびその周辺から滴下し、下方に位置す
る回収ドレイン３７によって受け取られるようになって
いる。スラリは回収ドレイン３７から第２の循環パイプ
４６を介して分離槽に運ばれ、そこで、後述するマグネ
ットセパレータ５０によるスラッジ分離処理を受けたの
ち回収タンク４８にためられる。このスラッジ分離処理
によって切断加工前の状態に近い状態に戻ったスラリ
は、第３の循環パイプ４９を介してスラリ供給タンク４
２に送られる。このときは中継ポンプＰ２が用いられ
る。第３の循環パイプ４９の途中にはフィルタＦが挿入
されており、フィルタＦは、マグネットセパレータ５０
によって除去されなかったスラッジを除去することがで
きる。フィルタＦとしては袋状のバッグフィルタが好適
に用いられる。

【００７０】なお、スラリ供給タンク４２は、フィルタ
Ｆを透過し得た微細なスラッジを沈殿させることができ
る。このため、第１の循環パイプ４４を介して主要部３
０に送られるスラリ中に残存しているスラッジの量を更
に低減させることが可能である。なお、このとき、マグ
ネットセパレータによって微細なスラッジは磁化されて
いるので凝集し、沈殿しやすくなっていると考えられ
る。

【００７１】このように本実施形態では、スラリの供給
および回収を循環的に実行しながら、スラッジの分離除
去を効率的に実行するため、スラリ交換作業の時間間隔
が著しく延び、切断加工処理を長時間にわたって連続的
に続けることが可能になる。スラリ循環システムにおい
て、１００リットル〜３００リットル程度の量のスラリ
を循環させることができる。なお、スラリ粘度を所望の
範囲内に維持するには、適当な時間間隔で新しいスラリ
を補給することが好ましい。この場合、定期的にスラリ
粘度を実測し、スラリ粘度が設定範囲内から外れる場合
に随時新しいスラリを装置内（例えば、スラリ供給タン
ク４２）に補給するようにしてもよい。このようなスラ
リの部分的な補給は、切断加工処理を中断することなく
行える点でスラリの全面的交換と大きく異なっている。

【００７２】更に、本実施形態では、図５に示すよう
に、スラリ供給タンク４２において、温度センサ４７ａ
と冷却装置４７ｂとを取りつけている。この温度センサ
４７ａによって検知されたスラリ温度が予め設定された
温度（例えば３０℃）を超えると、冷却装置４７ｂが稼
動し、スラリ供給タンク４２内のスラリを冷却するよう
に動作する。なお、切断加工部分におけるスラリ温度を
適切な範囲に制御するという観点から、スラリ温度の検
知位置としては、例えばノズル３６ａ，３６ｂとマグネ
ットセパレータ５０との間の位置など、加工部（または
スラリ供給部）に近い位置が好ましい。

【００７３】また、加工部から排出された時点における
スラリの温度を測定するための追加の温度センサを設
け、２箇所で測定したスラリ温度に基づいてスラリの冷
却動作を制御するようにしてもよい。このようにすれ
ば、循環するスラリ全体の温度をより正確に検知するこ
とができるので、冷却装置４７ｂによるスラリの冷やし
過ぎなどを防いで、適切な温度範囲内に制御されたスラ
リをより安定して加工部に供給することが可能になる。

【００７４】温度センサ４７ａの出力は、不図示の制御
装置に出力され、その制御装置において、予め入力され
ていた設定温度の大きさと検知温度の大きさとが比較さ
れる。この比較結果に基づいて、制御装置は冷却装置４
７ｂの動作を調節する。

【００７５】図示するように、冷却装置４７ｂは、スラ
リタンク４２の外側に配置され、バイパスパイプを介し
てスラリタンク４２内のスラリを冷却装置（熱交換器）
との間で循環させるように設けられていても良い。この
ようにすれば、温度調節されたスラリが直接ワイヤソー
装置の主要部に送られることがなく、スラリタンク４２
内のスラリの平均温度を緩やかに低下させることができ
る。従って、ワイヤソー装置の主要部に供給されるスラ
リの温度が急激に変化することを防止することができ
る。このように安定した温度でスラリを供給することが
できれば、ワーク加工部に供給されるスラリの粘度が急
激に変化することがないので、安定した切削を行うこと
ができる。

【００７６】なお、冷却装置４７ｂの構成としては、そ
の内部をスラリが流れるパイプの外周面において、熱交
換媒体として冷却水を流すことができるような構成を採
用することができる。パイプ内のスラリは、パイプを介
して冷却水によって冷却され、これにより、スラリの温
度が低下する。この場合、スラリの温度の調節は、冷却
水の流量および／または冷却水の温度を制御することに
よって実現される。

【００７７】本実施形態では、後述するスラッジ除去処
理を経たスラリに対して温度調節を行っている。このよ
うにすることにより、冷却装置（熱交換器）においてス
ラッジの沈澱が生じることが防止され、スラリを効率良
く確実に冷却することが可能である。

【００７８】通常、スラリは切断加工によって生じた熱
やポンプの熱などによって加熱されるため、スラリ温度
は室温以上、例えば６０℃程度に上昇する場合もある。
しかし、本実施形態では、上記の温度センサ４７ａと冷
却装置４７ｂの組み合わせによって、スラリ温度を例え
ば３０℃程度に維持することができるため、スラリ温度
の変動が抑制され、所望のスラリ粘度が長期間に渡って
維持されることになる。本実施形態では、ワイヤに対し
てワークを上から押し当てることによって、ワークの切
断を行っており、スラリはワイヤに付着した状態で切削
溝内（すなわち加工部）に運ばれる。このような場合、
スラリの温度を調節し、その粘度を所定の範囲内に制御
することによって、ワイヤにスラリを付着させた状態
で、十分な量のスラリを確実に切削溝内に供給すること
ができる。

【００７９】なお、室温が低い場合は、運転開始時点に
おけるスラリ温度が加工時の定常温度（例えば３０℃）
に比較して低くなりすぎることがある。そのような場合
は、実際の切断加工を開始する前に、スラリを循環させ
る動作を実行すれば、スラリの循環のために駆動するポ
ンプなどによって加熱され、スラリ温度は上記定常動作
温度に近いレベルにまで上昇する。このようにする場合
は、例えば前述の温度センサによってスラリ温度が所望
の温度範囲内に達したことを確認した後、実際の切断加
工を実行すれば良い。

【００８０】次に、図６を参照しながらマグネットセパ
レータ５０を説明する。このマグネットセパレータ５０
は、スラッジを含む使用済みスラリ（ダーティ液）５２
を貯えた分離槽５４から、磁力を用いてスラッジを分離
することができる。分離槽５４には分離壁５４ａが設け
られている。この分離壁５４ａは、比較的大きなスラッ
ジを除去する機能を持つ。ダーティ液５２中に浮遊し、
ダーティ液５２とともに分離壁５４ａを乗り越えること
ができた細かいスラッジは、以下に詳述する方法によっ
て磁気的に分離されることになる。

【００８１】マグネットセパレータ５０は、内側に強力
な磁石（永久磁石または電磁石）が配置されたドラム５
６と、ドラム５６の外周面の一部に密着しながら回転す
る絞りローラ５７とを備えている。ドラム５６は固定軸
を中心に回転可能に支持されながら、分離槽５４内でス
ラリ５２に部分的に接触するように配置されている。絞
りローラ５７は、耐油性ゴムなどから形成されており、
ドラム５６の外周面に対してバネの付勢力によって圧接
される。ドラム５６が不図示のモータによって矢印の方
向に回転すると、その回転が絞りローラ５７に摩擦力を
与え、絞りローラ５７を回転駆動させる。

【００８２】回転するドラム５６の外周面には、スラリ
５２中に浮遊するスラッジがドラム５６内の磁石によっ
て吸着する。ドラム５６の外周面に吸着したスラッジは
ドラム５６の回転に伴ってスラリ５２内から取り除か
れ、ドラム５６と絞りローラ５７との間を通過する。ス
ラッジは、やがてスクレイパ５８によってドラム５６の
表面から掻き取られ、スラッジボックス５９内に集めら
れる。このようにしてスラッジが除去されたスラリはド
ラム５６の長手方向における端部からパイプ６０によっ
て回収タンク４８に運ばれる。このようなマグネットセ
パレータ５０として使用可能なスラッジ除去手段の構造
は、例えば実公昭６３−２３９６２号公報に開示されて
いる。のちに説明する発明者の実験によると、スラリ中
の希土類合金をドラム５６の表面に引き寄せるには、ス
ラリ５２内におけるドラム５６の外周面（スラッジ回収
面）での磁力を０．２７テスラ以上にすることが好まし
く、０．３テスラ以上にすることが更に好ましい。スラ
リの粘度を低減したことは、マグネットセパレータ５０
による希土類合金スラッジの回収を容易にするという利
点をも生む。スラリ５２中に形成された磁界中を移動す
るスラッジの受ける粘性抵抗が低減されるため、多くの
スラッジを効率よく回収することが可能になるからであ
る。

【００８３】このようなセパレータを用いて効率的にス
ラッジを除去すれば、スラリの粘度を低く維持すること
ができ、ワーク切断面でワイヤの受ける切断負荷を長期
間にわたって充分に小さいレベルに保つことができる。

【００８４】次に、図７から図１２を参照しながら、ワ
イヤ速度、スラリ粘度、およびワーク切断速度などの詳
細を説明する。

【００８５】図７は、ワイヤ（直径０．１８ｍｍφ）の
たわみ量とワイヤ速度（ワイヤ巻き取り速度または走行
速度）との関係を示している。なお、ワイヤ速度以外の
切削条件は変更していない。ワークの降下速度は、１５
〜２５ｍｍ／時間（ｍｍ／ｈｒ）の範囲内でほぼ一定に
維持して実験を行った。なお、ワークの降下速度が１５
〜３０ｍｍ／時間の範囲内では、図７の結果と同様の結
果が得られている。また、スラリとしては、２５℃にお
ける粘度が１１０ｍＰａ・ｓｅｃのものを使用した。

【００８６】ワイヤによるワーク切断がスムーズに進行
しない場合、ワイヤのたわみ量は増大する。このため、
ワイヤのたわみ量が大きいということは、ワークの切削
抵抗が大きく、ワーク切断の効率が悪いことを意味し、
逆にワイヤのたわみ量が小さいということは、ワーク切
断の効率が良いことを意味している。図７から、ワイヤ
速度が４２０〜７６０ｍ／分の範囲内にあるとき、たわ
み量が８ｍｍ以下に抑えられる一方、ワイヤ速度が４２
０〜７６０ｍ／分の範囲の外側にあるとき、急激にたわ
み量が増大することがわかる。ワイヤ速度を上昇させる
と、切断刃先量（砥粒がワイヤにのって希土類合金を切
断・切削する量）はある程度上昇するが、ワイヤ速度を
上昇させ過ぎると、ワイヤ上に充分な量のスラリが乗ら
なくなるため、切断刃先量が実質的に低下してしまう。
なお、ワイヤ速度が５００〜６７０ｍ／分の範囲内にあ
るとき、たわみ量は最小レベルに落ち着いている。この
ことから、ワイヤ速度は４２０〜７６０ｍ／分の範囲内
に設定されることが好ましく、５００〜６７０ｍ／分の
範囲内にあることが更に好ましい。

【００８７】図８は、ワイヤのたわみ量とスラリ粘度と
の関係を示している。図８からわかるように、２５℃に
おけるスラリ粘度が９２から１７５［ミリパスカル秒］
の範囲内にあるとき、たわみ量が１４ｍｍ以下となり、
切断効率が良い。特に２５℃におけるスラリ粘度が１１
０から１５０［ミリパスカル秒］の範囲内にあるときた
わみ量が８ｍｍ以下となるため、切断効率は更に好まし
いレベルに達する。スラリ粘度が高い場合、希土類合金
スラッジがワークの切削溝内にたまりやすくなるため、
切削抵抗が増加し、切断効率が低下する。その結果、ワ
イヤのたわみ量が上昇してしまうことになる。これらの
ことから、２５℃におけるスラリ粘度は９２から１７５
［ミリパスカル秒］の範囲内に設定することが好まし
く、１１０〜１５０［ミリパスカル秒］の範囲内にする
ことが更に好ましい。

【００８８】図９は、ワークの切断速度とワーク切断面
の平面度との関係を示している。切断速度は、ワークま
たはワークプレートの降下速度に相当する。図９からわ
かるようにワークの切断速度が増加すると、それに伴っ
てワーク切断面の平面度が劣化してゆく。平面度が０．
０３０ｍｍを超えると、あとの研磨工程に要する時間を
考慮した場合の全体としての作業効率が低下する。その
ため、平面度は０．０３０ｍｍ以下になることが好まし
く、ワーク切断速度も加工面の平面度が０．０３０ｍｍ
以下になるように調整されることが好ましい。そのため
には、本実施形態の場合、ワーク切断速度を２９ｍｍ／
時間以下に設定することが好ましいことがわかる。

【００８９】図１０は、ワイヤの断線回数とメインロー
ラの溝深さとの関係を示している。溝深さが０．３ｍｍ
以上になると断線回数は急激に減少している。メインロ
ーラの溝深さが０．５ｍｍ以上になると、断線の可能性
は著しく低減される。溝深さが０．６ｍｍ以上の場合、
断線はほとんど生じなくなる。このため、溝深さは０．
３ｍｍ以上であることが実用上必要であり、０．５ｍｍ
以上であることが好ましい。更に好ましい溝深さは０．
６ｍｍ以上である。なお、図示されていないが、溝深さ
が０．３ｍｍよりも浅い場合、断線回数は１５回／月よ
り多くなる。

【００９０】図１１は、スラリの比重がワイヤソー加工
時間に応じてどのように変化するかを示すグラフであ
る。スラリにおける希土類合金のスラッジ濃度が上昇す
ると、スラリの比重は増加する。このことに着目して、
スラッジ濃度が装置運転時間によってどのように増加し
て行くかを検討した。なお、スラリとしては、２５℃に
おける粘度が１１０ｍＰａ・ｓｅｃのものを使用した。
図１１には、マグネットセパレータを用いない場合（未
処理）、磁力がドラム表面で０．１テスラとなるマグネ
ットセパレータを用いた場合、および磁力が０．３テス
ラとなるマグネットセパレータを用いた場合についての
データが示されている。この図からわかるように、磁力
がドラム表面で０．３テスラの場合は、スラリの比重が
実質的に一定レベル（約１．５）に維持される。このこ
とは、スラッジの回収分離が充分に達成されていること
と、その結果、スラリの全面交換を実行しなくても長期
間の連続運転が可能になることを意味している。なお、
磁力が０．１テスラ以下の場合は、マグネットセパレー
タを用いなかった場合と同様に、加工時間が約４時間の
ときワイヤ断線が発生した。

【００９１】図１２は、ワーク切断面のうねり（平坦
度）およびローラ摩耗がワイヤ張力にどのように依存す
るかを示すグラフである。図において、黒四角および実
線で示すグラフはワーク切断面の平坦度を表し、黒ひし
形および破線で示すグラフはローラ摩耗を表す。また、
グラフの左側縦軸がワーク切断面の平坦度を示し、右側
縦軸がローラ摩耗の程度を示している。なお、「平坦
度」の値が小さい程、切断面のうねりが少なく、平坦で
ある。ここで、「ローラ摩耗」とは、ワイヤがローラ表
面のＶ溝の底部を削り、断面がＹ字型の深い溝を形成す
ることによって生じる、ローラ外周面（ワイヤとの接触
面）の摩耗のことを指す。ここでは、ローラ摩耗の程度
を、所定時間経過後におけるＶ溝の底部から更に深く形
成された溝の深さで表現する。なお、図１２のデータの
詳細を下記の表１に示す。

【００９２】

【表１】

【００９３】実験は、２５℃における粘度が約１００
［ミリパスカル秒］のスラリをワイヤに供給しながら実
行した。ワイヤは６４０ｍ／分の速度で一方向に走行さ
せた。用いたワイヤの芯線径０．１８ｍｍφであった。
用いたローラの直径は１７０ｍｍで、表面部分（ワイヤ
接触面）はエステル系ウレタンゴムから形成されてい
る。ローラ表面部分に形成されたＶ溝の深さは０．３ｍ
ｍ、溝の幅は０．２ｍｍである。ワークは定圧荷重にて
ワイヤに押し付けられ、切削加工を受ける。スラリに分
散した砥粒はＳｉＣから形成されており、その平均粒径
は２０〜２８μｍであった。また、スラリの分散媒とし
てはオイルを用い、スラリ中におけるオイルと砥粒の重
量比は、オイル：砥粒＝１：１．１だった。

【００９４】なお、実験機としては、株式会社日平トヤ
マ製のワイヤソーマシン（ＭＷＭ−４４４型）を用い
た。実験に際して、ワイヤはパーマネントウェイトによ
って張力を与えられて、ローラに巻かれていた。ワイヤ
張力は、図３（ｂ）に示すメインローラ３４ｃと貯線部
との間でワイヤをガイドしているガイドローラの一軸に
ロードセルを設けて測定した。

【００９５】図１２のグラフから次のことがわかる。

【００９６】まず、ワイヤ張力を増加させると、ワーク
切断面の平坦度は向上するが、ローラ摩耗の程度が進
む。ローラ摩耗が進展すると、ワイヤがＹ字型の深い溝
によって強い抵抗力を受け、断線するおそれが強まる。
ローラ摩耗は、ワイヤとロールとの間で滑りが生じたと
きに発生し、進行する。実験によれば、ローラ摩耗が４
μｍを超えると、切断の連続運転が著しく困難になる。
このため、ワイヤ張力は３９．２Ｎ以下にすることが好
ましい。

【００９７】一方、ワイヤ張力を小さくしすぎると、ワ
ーク切断面の平坦度が２０μｍを超えるため、ボイスコ
イルモータなどに使用することが困難となる。従って、
ワイヤ張力は１４．７Ｎ以上にすることが好ましい。

【００９８】以上のことから、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼
結磁石（ＲはＹを含む希土類元素）のように硬くて若干
粘りのある希土類合金を切断する場合は、ワイヤ張力を
１４．７Ｎ以上３９．２Ｎ以下の範囲に調整することが
好ましいといえる。なお、ワーク切断面の平坦度を更に
向上させ、かつ、ローラ摩耗を更に抑制するという観点
から、ワイヤ張力の更に好ましい範囲は、１９．６Ｎ以
上３４．３Ｎ以下である。

【００９９】次に、スラリの温度制御を行わなかった場
合および温度制御を行った場合について、切断加工精度
の差異を評価した。温度制御を行わなかった場合、連続
運転時間の経過に伴ってスラリの温度は上昇し、ついに
は６０℃にも達した。その結果、スラリの粘度が好まし
い範囲から逸脱し、砥粒の被加工物に対する「くいつ
き」が悪くなって切削効率が低下するとともに、スラッ
ジの排出性も低下してしまった。また、砥粒のワイヤに
対する付着、すなわち砥粒のワイヤへの乗りが悪くなっ
た。これらのため、ワイヤのたわみが約１５ｍｍにな
り、ワーク切断面の平面度が低下するともに、切断され
たワークの平行度も悪化した。スラリ温度の上昇が更に
進めば、ワイヤのたわみは更に大きくなり、切断精度が
著しく低下するものと考えられる。

【０１００】これに対し、前述の温度センサおよび冷却
装置を用いてスラリ温度を約３０℃に制御した場合は、
ワイヤのたわみ量が５〜１０ｍｍの間で細かく動き、大
きく上昇することはなかった。その結果、ワーク切断面
の平面度なども良く、高い切断加工精度が長期間維持さ
れた。

【０１０１】なお、上記の温度制御の有無による加工精
度の評価は、基本的に図１２の実験について説明した条
件と同様の条件のもとで、ワイヤ張力を２４．５Ｎ、ワ
ーク降下速度を０．３ｍｍ／分にして実行した。この実
験において、スラリ温度の検知は第２の循環パイプ４６
の部分で行った。上記実験結果からわかるように、室温
で適切な粘度範囲にあるスラリを用い、しかもマグネッ
トセパレータによって希土類合金のスラッジをスラリか
ら除去するようにしても、スラリ温度の制御を実行しな
い場合は、連続運転中に加工精度が低下するおそれがあ
る。

【０１０２】再び、図１を参照する。上記方法を用いて
切断加工した希土類合金板のそれぞれに対して研磨によ
る仕上げ加工を行い、寸法と形状を整えた後、長期的な
信頼性を向上させるため、ステップＳ８で合金板に表面
処理を施す。ステップＳ９で着磁工程を実行した後、検
査工程を経てネオジム永久磁石が完成する。

【０１０３】以上説明してきたように、上記希土類合金
板品の切断方法によれば、切削抵抗が大きく、スラッジ
が凝集しやすい希土類合金のワークを切断する場合で
も、切断面の平坦度を高め、かつローラ摩耗を抑制でき
るため、ワイヤソーの連続運転を実現し、優れた製造歩
留まりを達成することが可能になる。

【０１０４】なお、被加工対象として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ
の希土類合金磁石材料を用いた実施形態を説明してき
た。これは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石などのＲ−Ｔ−
（Ｍ）−Ｂ系焼結磁石（ＲはＹを含む希土類元素、Ｔは
鉄または鉄の一部がコバルトによって置換されたもの、
Ｍは添加元素、Ｂはホウ素である）が、硬い正方晶相
（Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ相）と、粘りの強いＲリッチ相とを含む材
料であるため、ワイヤソーでは特に切断しにくく、本発
明の効果が最も顕著に発揮される被加工物であると考え
たためである。しかし、切削抵抗が大きく、スラッジが
凝集しやすいという性質は他の希土類合金全にも共通す
るため、本発明は他の希土類合金を被加工物として用い
ても上記実施形態について述べた効果と同様の効果を得
ることができる。

【０１０５】上述の方法を用いて作製した希土類合金磁
石は、外周刃を用いて希土類合金インゴットを切断する
場合に比較して切断代が少なく、薄型の磁石（例えば、
厚さ０．５〜３．０ｍｍ）を製造するのに適している。
近年、ボイスコイルモータに使用される希土類磁石は益
々薄くなってきているため、本発明の方法を用いて製造
した上記の薄い希土類合金磁石をボイスコイルモータに
取り付ければ、高い性能を持つ小型ボイスコイルモータ
を提供することができる。

【０１０６】

【発明の効果】本発明によれば、希土類合金に対してワ
イヤソーによる切断加工を実行しようとする場合におい
ても、ワイヤ切れやローラ摩耗の問題が解決され、しか
も長時間の連続運転が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石の作製手順を示すフロ
ーチャートである。

【図２】（ａ）はワークプレートに固定されたインゴッ
トブロックを示す正面図であり、（ｂ）はその側面図で
ある。

【図３】（ａ）は本発明の実施形態で好適に使用される
ワイヤソー装置の主要部を示す斜視図であり、（ｂ）は
その正面図である。

【図４】（ａ）はメインローラの軸方向断面であり、
（ｂ）はメインローラの外周部に設けられた円筒状スリ
ーブの一部分を拡大した軸方向断面図である。

【図５】前記ワイヤソー装置のスラリ循環システムを示
す概略構成図である。

【図６】前記ワイヤソー装置に備えつけられたマグネッ
トセパレータ装置を示す斜視図である。

【図７】ワイヤのたわみ量とワイヤ速度との関係を示す
グラフである。

【図８】ワイヤのたわみ量とスラリ粘度との関係を示す
グラフである。

【図９】ワークの切断速度とワーク切断面の平面度との
関係を示すグラフである。

【図１０】ワイヤの断線回数とメインローラの溝深さと
の関係を示すグラフである。

【図１１】スラリの比重がワイヤソー加工時間に応じて
どのように変化するかを示すグラフである。

【図１２】ワークのうねり（平坦度）およびローラ摩耗
がワイヤ張力にどのように依存するかを示すグラフであ
る。

【符号の説明】

２０希土類合金のインゴット２２接着剤２４ａ〜２４ｃインゴットのブロック（ワークブロ
ック）２６ワークプレート２８炭素製ベースプレート２９スラリ供給ノズル２９ａスリット状吹き出し口３０ワイヤソー装置の主要部３２ワイヤ３４ａ〜３４ｃメインローラ（多溝ローラ）３６ａ，３６ｂノズル３７スラリの回収ドレイン４０ワイヤソー装置４２スラリ供給タンク４４第１の循環パイプ４６第２の循環パイプ４８スラリ回収タンク４９第３の循環パイプ５０マグネットセパレータ５２スラッジを含む使用済みスラリ（ダーティ液）５４分離槽５４ａ分離槽に設けられた開口部５６ドラム５７絞りローラ５８スクレイパ５９スラッジボックス

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 15/03 Ｈ０２Ｋ 15/03 Ａ 33/00 33/00 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒が分散されたスラリをワイヤと被加
工物との間に供給しながら前記被加工物を切断する希土
類合金の切断方法であって、少なくともワイヤ接触面が有機高分子材料から構成され
ている駆動部材を用いて前記ワイヤを駆動し、前記ワイヤに１４．７Ｎ以上３９．２Ｎ以下の張力を付
与しながら切断を実行する希土類合金の切断方法。
【請求項２】砥粒が分散されたスラリをワイヤと被加
工物との間に供給しながら前記被加工物を切断する希土
類合金の切断方法であって、少なくともワイヤ接触面が有機高分子材料から構成され
ている駆動部材を用いて前記ワイヤを駆動し、前記スラリの温度を予め設定した範囲内に制御すること
を特徴とする希土類合金の切断方法。
【請求項３】前記被加工物を切断する際に生じたスラ
ッジを含むスラリを回収し、前記スラリからスラッジを
除去する工程と、前記スラッジが除去されたスラリに対して温度制御を行
う工程とを包含する請求項２に記載の希土類合金の切断
方法。
【請求項４】前記被加工物は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類
焼結磁石（ＲはＹを含む希土類元素）である請求項１か
ら３の何れかに記載の希土類合金の切断方法。
【請求項５】前記スラリの２５℃における粘度が９２
から１７５［ミリパスカル秒］までの範囲内にある請求
項１から４の何れかに記載の希土類合金の切断方法。
【請求項６】マグネットセパレータを用い、前記スラ
リからスラッジを集める請求項１から５の何れかに記載
の希土類合金の切断方法。
【請求項７】前記マグネットセパレータは、前記スラ
ッジを集める領域において０．３テスラ以上の磁力を発
生する請求項６に記載の希土類合金の切断方法。
【請求項８】前記ワイヤに対して、上方から下方に向
かって前記希土類合金を降下させながら前記希土類合金
を切断する請求項１から７の何れかに記載の希土類合金
の切断方法。
【請求項９】前記希土類合金を複数のブロックに分割
した状態で保持し、前記スラリの供給の少なくとも一部
を前記複数のブロックの間隙を介して行うことを特徴と
する請求項１から８の何れかに記載の希土類合金の切断
方法。
【請求項１０】前記ワイヤ上に前記スラリを供給する
手段は、前記被加工物に対してワイヤ走行方向の反対側
に配置されている請求項１から９の何れかに記載の希土
類合金の切断方法。
【請求項１１】前記駆動部材は、エステル系ウレタン
ゴムから形成されたローラである請求項１から１０の何
れかに記載の希土類合金の切断方法。
【請求項１２】希土類合金のインゴットを作製する工
程と、請求項１から１１の何れかに記載の希土類合金の切断方
法を用いて前記希土類合金のインゴットから複数の希土
類合金板を分離する工程と、を包含する希土類合金板の
製造方法。
【請求項１３】希土類合金粉末を成形および焼結する
ことによって、希土類合金磁石を作製する工程と、請求項１から１１の何れかに記載の希土類合金の切断方
法を用いて前記希土類合金磁石から複数の磁石を分離す
る工程と、を包含する希土類合金磁石の製造方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の希土類合金磁石の
製造方法によって作製された希土類合金磁石を備えてい
ることを特徴とするボイスコイルモータ。
【請求項１５】前記希土類合金磁石の厚さが０．５〜
３．０ｍｍの範囲にある請求項１４に記載のボイスコイ
ルモータ。
【請求項１６】砥粒が分散されたスラリをワイヤと被
加工物との間に供給しながら前記被加工物を切断する希
土類合金切断装置であって、前記ワイヤと前記被加工物との間に前記スラリを供給す
る手段と、少なくともワイヤ接触面が有機高分子材料から構成さ
れ、前記ワイヤを駆動する駆動部材と、前記ワイヤに１４．７Ｎ以上３９．２Ｎ以下の張力を付
与する手段とを備えていることを特徴とする希土類合金
切断装置。
【請求項１７】砥粒が分散されたスラリをワイヤと被
加工物との間に供給しながら前記被加工物を切断する希
土類合金切断装置であって、前記ワイヤと前記被加工物との間に前記スラリを供給す
る手段と、少なくともワイヤ接触面が有機高分子材料から構成さ
れ、前記ワイヤを駆動する駆動部材と、前記スラリの温度を検知する温度検知器と、前記スラリを冷却し、前記スラリの温度を予め設定され
た範囲内に制御する冷却器とを備えていることを特徴と
する希土類合金切断装置。
【請求項１８】前記スラリを加熱する手段を備えてい
る請求項１７に記載の希土類合金切断装置。
【請求項１９】前記希土類合金の切断する際に生じた
前記希土類合金のスラッジを前記スラリから磁力によっ
て分離するマグネットセパレータを備えていることを特
徴とする請求項１６から１８の何れかに記載の希土類合
金切断装置。
【請求項２０】前記マグネットセパレータは前記スラ
ッジを除去する領域において０．３テスラ以上の磁力を
発生する請求項１９に記載の希土類合金切断装置。
【請求項２１】前記スラリは２５℃における粘度が９
２から１７５［ミリパスカル秒］の範囲内にある請求項
１６から２０の何れかに記載の希土類合金切断装置。