JP2010201542A - ダイヤモンドワイヤーソー、ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属製芯線10の外表面11がめっき層20で被覆されると共に、該めっき層20にダイヤモンド砥粒30が分散保持されてなるダイヤモンドワイヤーソーであって、前記めっき層20及び前記ダイヤモンド砥粒30とからなるダイヤモンドワイヤーソーの外表面全体を、金属薄膜40で被覆してあることを特徴とするダイヤモンドワイヤーソーである。
【選択図】 図2
Description
そのようなものとして、下記特許文献1〜3がある。
下記特許文献1は、ワイヤーソー及びその製造方法に関する発明で、超砥粒がワイヤーに強固に固着して脱落することがなく、太さが一定で高い切断精度が得られるワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献2は、ワイヤーソーの製造方法及び製造装置に関する発明で、低密度の砥粒分布にした電着ワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献3は、ワイヤーソーおよびその製造方法に関する発明で、加工能率が高く且つ断線し難く、しかも製造効率が高いワイヤーソーが開示されている。
また上記特許文献2、3に示すワイヤーソーでは、砥粒表面に金属を被覆した被覆砥粒を用いることで、メッキ層で物理的に砥粒が保持されるだけでなく、化学的にも保持されるというメリットがある。しかし砥粒の保持性は向上するものの、何れも砥粒を被覆する金属層厚が厚く、使用時に切れ味が損なわれるという問題があった。
このめっき層20は、ニッケル(Ni)で構成されている。もちろんニッケル(Ni)に限定するものではなく、ダイヤモンドワイヤーソーのめっき層を構成する金属若しくは合金として通常用いるものであれば如何なるものであってもよいが、後述するように、金属薄膜40と熱処理工程を経て合金を構成すると共に、化学的結合を形成するものであることが望ましい。
なお一層好適には、25%〜80%であることが望ましく、更に好適には、30%〜70%であることが望ましい。
なお平均粒径が1μm未満では砥粒が小さ過ぎるので、加工能率が低下し、60μmを超えると砥粒が脱落し易くなる。
なお一層好適には、下限は2μm以上、更に好適には3μm以上であり、上限は50μm以下であることが望ましい。
また切り粉の逃げる空間が十分な大きさで確保されるので、ガラスや水晶のような目詰まりの生じ易い材料の場合にも、目詰まりが抑制されて加工能率が一層高められる。
なお被覆率は、一層好適には、1%〜25%、更に好適には5%〜25%であることが望ましい。
このような構成とすることで、金属製芯線10の外表面11にめっき層20で分散保持されたダイヤモンド砥粒30を一層強固に保持させることができる。よってダイヤモンド砥粒30の保持性が高いダイヤモンドワイヤーソー1とすることができる。
なお金属薄膜40の厚みは、より好適には、0.01μm〜0.1μmであることが望ましい。
なお脱脂槽70に蓄えられる水溶液は、脱脂槽に通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
なお酸洗槽80に蓄えられる水溶液は、酸洗槽に通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
またカチオン系界面活性剤としては、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等を用いることができる。
この金属薄膜形成装置400は、図3において詳しくは図示していないが、ダイヤモンド砥粒30が分散された状態でめっきされた金属製芯線10の外表面全体にスパッタリング法により金属薄膜40を形成する装置である。
このように金属薄膜被覆工程により、ダイヤモンド砥粒電着工程によってダイヤモンド砥粒30が分散された状態でめっきされた金属製芯線10の外表面全体を、更に金属薄膜40で被覆することで、金属製芯線10の外表面11にめっき層20で分散保持されたダイヤモンド砥粒30を一層強固に保持させることができる。よってダイヤモンド砥粒30の保持性が高いダイヤモンドワイヤーソー1とすることができる。
なお金属薄膜40の厚みは、より好適には、0.01μm〜0.1μmであることが望ましい。
この熱処理工程を行うことで、以下の効果を得ることができる。
まず金属薄膜40を構成するアルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、タングステン(W)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)の何れの金属も熱処理工程を経ることで、めっき層20を構成するニッケル(Ni)と合金を形成する。
よって高い硬度を有するダイヤモンドワイヤーソー1とすることができる。従って使用時における断線を防止することができる。
よって高い硬度を有するダイヤモンドワイヤーソー1とすることができる。従って使用時に切れ味の良いダイヤモンドワイヤーソー1とすることができる。
なお熱処理工程の温度、時間等の熱処理条件は、金属製芯線10の材質及び金属薄膜40を構成する金属若しくは合金の種類により適宜設定する。
図3に示す工程により、ダイヤモンドワイヤーソー1を製造した。
直径0.14mmの長尺ピアノ線を、送り速度10m/minで連続的に脱脂槽70、酸洗槽80、水洗槽90に浸漬して脱脂処理を行った後、ニッケル浴を備えためっき槽100で電解めっき行うダイヤモンド砥粒電着工程を行った。
ここで、めっき槽100におけるニッケル浴の処方は、硫酸ニッケル6水和物240g/L、塩化ニッケル6水和物45g/L、ホウ酸30g/Lである。
このニッケル浴中にカチオン系界面活性剤溶液中で処理したダイヤモンド砥粒を1g/Lの濃度で投入した。ダイヤモンド砥粒30の平均粒径は、13.4μmであり、カチオン系界面活性剤としては、モノエタノールアミンとトリエタノールアミンの混合物を用いた。
まためっき条件は、浴温50℃、電流密度20A/dm2、時間90秒である。
これにより6μmのめっき厚を有するダイヤモンドワイヤーソーを得た。
そしてこのダイヤモンドワイヤーソーの外表面全体に対し、スパッタリング法によりチタン(Ti)を0.05μm厚で被覆した。
その後500℃、30秒で熱処理を行い、ダイヤモンドワイヤーソー1を得た。
10 金属製芯線
11 外表面
20 めっき層
21 外表面
30 ダイヤモンド砥粒
31 外表面
40 金属薄膜
50 ロール
51 ロール
60 プーリ
70 脱脂槽
80 酸洗槽
90 水洗槽
100 めっき槽
110 溶液
120 ニッケル陽極
200 水洗槽
300 電極
400 金属薄膜形成装置
500 熱処理装置
Claims (6)
- 金属製芯線の外表面がめっき層で被覆されると共に、該めっき層にダイヤモンド砥粒が分散保持されてなるダイヤモンドワイヤーソーであって、前記めっき層及び前記ダイヤモンド砥粒とからなるダイヤモンドワイヤーソーの外表面全体を、金属薄膜で被覆してあることを特徴とするダイヤモンドワイヤーソー。
- 金属薄膜の厚みは、0.001μm〜1μmであることを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンドワイヤーソー。
- 金属薄膜は、Al、Mo、Nb、Si、Ti、V、W、Y、Zrから選ばれる1の元素からなる金属若しくは2以上の元素からなる合金であることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンドワイヤーソー。
- ダイヤモンド砥粒の平均粒径は、1μm〜60μmであることを特徴とする請求1〜3の何れか1項に記載のダイヤモンドワイヤーソー。
- 金属製芯線の外表面におけるダイヤモンド砥粒の被覆率は、金属製芯線の外表面全体の面積の1%〜35%であることを特徴とする請求1〜4の何れか1項に記載のダイヤモンドワイヤーソー。
- 金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒が分散保持されたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法であって、前記金属製芯線を、ニッケルを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒を分散させてなるニッケル浴を用いて電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程と、前記ダイヤモンド砥粒電着工程によって、ダイヤモンド砥粒が分散された状態でめっきされた金属製芯線の外表面全体を更に金属薄膜で被覆する金属薄膜被覆工程と、前記金属薄膜被覆工程によって、ダイヤモンド砥粒が分散された状態でめっきされた金属製芯線の外表面全体が金属薄膜で被覆された状態で熱処理を行う熱処理工程とを有することを特徴とするダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
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