JP2015093306A - 線材の伸線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤモンド製のダイスに対して、粒径が数百ｎｍ程度の微細な潤滑粒子を含有する潤滑液を供給しながら線材の伸線をおこなう際に、潤滑に関与する潤滑粒子の割合を向上させる。【解決手段】本発明の線材の伸線方法は、平均結晶粒径が１００〜１０００ｎｍのダイヤモンド粒子が互いに直接接合された構造のダイヤモンドからなり、その引き抜き孔１１ａの面に平均深さが１００〜１０００ｎｍの窪み１１ｂを有するダイス１０を準備する工程と、平均粒径が１００〜５０００ｎｍの潤滑粒子ｇを含有する潤滑液を前記ダイス１０に対して供給しつつ線材ｗを前記引き抜き孔１１ａに通して伸線する工程と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、ダイヤモンド製のダイスと潤滑液を用いた線材の伸線方法に関する。

線材を伸線する際に用いられるダイスとして、ダイヤモンド製のダイスが知られている。一般的なダイヤモンド製のダイスは、粒径数〜数十μｍ程度のダイヤモンド粒子をコバルト金属などのバインダを用いて焼結したものであるが、耐熱性に劣り、高温化において強度が低下しやすく、ダイスからのダイヤモンド粒子の欠落現象が発生するなどの欠点がある。これは、ダイヤモンド粒子間にバインダが介在していることが原因だと考えられている。

そこで、特許文献１のように、粒径数〜数十μｍ程度のダイヤモンド粒子を、バインダを用いて焼結したのちに、そのバインダを適宜方法により除去したダイスを作製する試みもなされている。このようにバインダが除去されていることから、上記したような高温化における強度の低下等の問題は一定程度解消されている。

しかし、特許文献１のダイスでは、いったんダイヤモンド粒子をバインダにより結合した後に、そのバインダを除去しているため、バインダが過去存在した箇所に比較的大きな空隙が形成されることになる。これに対応して、ダイスに設けられた引き抜き孔の面にも、空隙の大きさに比例する深さが数〜数十μｍ程度の比較的大きな窪みが形成されることになる。

湿式伸線の場合、ダイスに潤滑粒子を含む潤滑液を供給しながら引き抜き孔に線材を通して伸線がおこなわれるが、一般に潤滑液中の潤滑粒子の粒径が小さいほど、精密な加工が可能となる。しかし図３のように、特許文献１の従来のダイス２０では、引き抜き孔２１の面に深さが数〜数十μｍ程度の比較的大きな窪み２２が形成されているため、たとえば潤滑粒子ｇの粒径が数百ｎｍ程度の潤滑液を使用した場合には、このような微細な潤滑粒子ｇのうち一定量が引き抜き孔２１の窪み２２の奥へと入り込んでしまう。その結果、伸線の際に潤滑粒子ｇのうちの窪み２２の奥に入り込んだ一定量が線材に接触せず、潤滑にまったく関与することがないため無駄が多い。

ダイヤモンド製のダイス２０を形成する際にバインダを用い、そのバインダを除去する際に空隙が必然的に形成される以上は、引き抜き孔２１の面の窪み２２の深さを一定以上に小さくすることはできない。したがって、伸線の際に精密な加工を企図して上述のような粒径が数百ｎｍ程度の潤滑粒子ｇの潤滑剤を用いた場合には、一定量が必ず窪み２２の奥に入り込んでしまうため、潤滑の効率が悪い問題がある。

特開２００６−１６７７３２号公報

そこで本発明の解決すべき課題は、ダイヤモンド製のダイスに対して、粒径が数百ｎｍ程度の微細な潤滑粒子を含有する潤滑液を供給しながら線材の伸線をおこなう際に、潤滑に関与する潤滑粒子の割合を向上させることである。

上記した課題を解決するため、本発明の伸線方法では、平均結晶粒径が１００〜１０００ｎｍのダイヤモンド粒子が互いに直接接合された構造のダイヤモンドからなり、その引き抜き孔の面に平均深さが１００〜１，０００ｎｍの窪みを有するダイスを準備する工程と、平均粒径が１００〜５０００ｎｍの潤滑粒子を含有する潤滑液を前記ダイスに対して供給しつつ線材を前記引き抜き孔に通して伸線する工程と、を含むものとしたのである。

ダイスの各窪みに潤滑液の各潤滑粒子がほぼ１つずつはまり込み、ほぼすべても潤滑粒子が線材に接触して潤滑に関与することになるため、潤滑の効率が向上する。

湿式伸線装置の模式図である。 実施形態のダイスの（ａ）は全体縦断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大模式図である。 従来のダイスの縦断要部拡大模式図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態の伸線方法は、平均結晶粒径が１００〜１０００ｎｍのダイヤモンド粒子が互いに直接接合された構造のダイヤモンドからなり、その引き抜き孔の面に平均深さが１００〜１，０００ｎｍの窪みを有するダイスを準備する工程と、平均粒径が１００〜５０００ｎｍの潤滑粒子を含有する潤滑液を前記ダイスに対して供給しつつ線材を前記引き抜き孔に通して伸線する工程と、を含むものである。
バインダを用いることなくダイヤモンド粒子を互いに直接結合して形成されるダイヤモンドからダイスを形成することで、ダイスの引き抜き孔の面に形成される窪みの平均深さを１００〜１０００ｎｍに抑えることができる。したがって伸線の際に精密な加工を企図して平均粒径を１００〜５０００ｎｍの潤滑粒子を含有する潤滑液を用いた場合には、潤滑液中の潤滑粒子の平均粒径がダイスの窪みの平均深さとほぼ等しいかやや大きくなる。このためダイスの各窪みに潤滑液の各潤滑粒子がほぼ１つずつはまり込み、ほぼすべての潤滑粒子が線材に接触して潤滑に関与することになるため、潤滑の効率が向上する。

図１は、実施形態の線材の伸線方法に用いられる多段式の湿式伸線装置１を示す。湿式伸線装置１は、潤滑液が充填された液槽２と、液槽２に浸漬された左右一対でそれぞれ多段に形成されたキャプスタン３と、液槽２内で左右一対のキャプスタン３の間にあってキャプスタン３の各段に対応して上下に並列して配置された複数のダイス１０と、を備える。図中左方より湿式伸線装置１の液槽２内に供給された線材ｗは、左右のキャプスタン３の最上段から最下段にかけて左右交互に架け渡され、各段の間に配置されたダイス１０により段階的に伸線され、液槽２に付属するローラ２ａを通って図中右方へと巻き取られてゆく。

なお、図１のように湿式伸線装置１において最終ダイス１０ａが液槽２外に配置されている場合には、その最終ダイス１０ａに隣接してノズル４を設け、このノズル４から潤滑液を吐出して最終ダイス１０ａを潤滑液で浸すのが好ましい。これにより、最終ダイス１０ａでの伸線時に摩擦で線材ｗの温度が上昇することが抑制され、温度上昇により歪時効が進行して線材ｗの靱性が失われることが防止される。

ここで線材ｗの種類およびできあがったワイヤの線径は特に限定されるものではないが、ワイヤとしては細径のものを主に想定しており、フェライトとセメンタイトが交互に層状に積層されてなるパーライト鋼線を線径１５０μｍ以下に伸線することが例示できる。ワイヤの用途も特に限定されないが、ソーワイヤ、放電カット用ワイヤ、ビードワイヤが例示できる。線材ｗの加工度も特に限定されないが、９５％以上であることが例示できる。

図２（ａ）のように、実施形態の線材の伸線方法に用いられる各ダイス１０は、引き抜き孔１１ａが設けられたダイヤモンド製のダイス本体１１と、ダイス本体１１を中心に保持するホルダ１２と、を備える。ダイス本体１１のアプローチ角度、ダイスベアリング部の長さ、引き抜き孔の径、ダイスベアリング部の長さと引き抜き孔の径との比等は特に限定されない。図示のように、線材ｗはダイス１０の引き抜き孔１１ａを通過する際に、液槽２中の潤滑液で潤滑されつつ伸線されることになる。

図２（ｂ）のように、ダイス１０の引き抜き孔１１ａの面には、ダイヤモンドを構成するダイヤモンド粒子の粒径に比例して、深さが１００〜１０００ｎｍの微細な窪み１１ｂが多数分布している。このような窪み１１ｂは、特許文献１のようなダイス２０において、バインダを用いてダイヤモンド粒子を焼結し次いでバインダを除去することでバインダの跡にできる図３の窪み２２と比較して、非常に小さなものとなっている。なお、図２（ｂ）および図３は、説明の便宜のため窪み１１ｂ、２２を単純化して図示しているに過ぎず、現実の窪み１１ｂ、２２が図示したような形状、数、ダイス１０、２０に対する寸法比を有しているわけではない。

実施形態の線材の伸線方法においては、含有される潤滑粒子ｇの平均粒子径が１００〜５０００ｎｍの潤滑剤が使用される。このように液槽２中の潤滑粒子の平均粒子径が非常に小さい場合、精密な伸線加工を実現可能である。

加えて、潤滑剤中の潤滑粒子ｇの平均粒子径は、ダイス１０の引き抜き孔１１ａの面に分布する窪み１１ｂの平均深さとほぼ同じかやや大きいため、図２（ｂ）のように、各窪みに１１ｂに各潤滑粒子ｇがほぼ１つずつ、引き抜き孔１１ａの面からややはみ出した状態で収納されることになる。したがって、伸線の際にほぼすべての潤滑粒子ｇが線材ｗに接触して潤滑に寄与することになり、潤滑の効率が向上している。

たとえば実施形態では、線材の伸線方法におけるすべての伸線工程を、ダイス１０に潤滑液を供給してなる湿式伸線法としているが、一部を乾式伸線法としてもよい。また、実施形態では、すべてのダイス１０を上記のような寸法の窪みを有したダイヤモンド製としているが、最終ダイス１０ａのみに使用するなど、一部のダイス１０を上記ダイヤモンド以外の素材で形成してもよい。

１ 湿式伸線装置
２ 液槽
２ａ ローラ
３ キャプスタン
４ ノズル
１０ ダイス
１０ａ 最終ダイス
１１ ダイス本体
１１ａ 引き抜き孔
１１ｂ 窪み
１２ ホルダ
２０ 従来のダイス
２１ 引き抜き孔
２２ 窪み
ｇ 潤滑粒子
ｗ 線材

Claims (1)

1. 平均結晶粒径が１００〜１０００ｎｍのダイヤモンド粒子が互いに直接接合された構造のダイヤモンドからなり、その引き抜き孔の面に平均深さが１００〜１０００ｎｍの窪みを有するダイスを準備する工程と、
   平均粒径が１００〜５０００ｎｍの潤滑粒子を含有する潤滑液を前記ダイスに対して供給しつつ線材を前記引き抜き孔に通して伸線する工程と、を含む線材の伸線方法。

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