JP5516420B2 - ソーワイヤー及びソーワイヤーの製造方法 - Google Patents
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Description
(実施例1)
真鍮が被覆(Cu:Zn=2:1(mol比)、厚み約50nm)された直径160μmの鋼線(引張強度:3450MPa)に、厚み50nmの下層Tiメッキ及び厚み3μmの上層Niメッキを施した平均粒径35μmの複層被覆ダイヤモンド砥粒を、Feが0.05質量%及びNiが0.05質量%添加されたSn-Ag系半田により固着したソーワイヤーを試作した。以下に、その製造方法を述べる。
Cuが被覆(厚み約50nm)された直径160μmの鋼線(引張強度:3450MPa)に、厚み50nmの下層Crメッキ及び厚み3μmの上層Niメッキを施した平均粒径35μmの複層被覆ダイヤモンド砥粒をNiが0.05質量%添加されたSn-Ag-Cu系半田により固着したソーワイヤーを試作した。以下に、その製造方法を述べる。
真鍮が被覆(Cu:Zn=2:1(mol比)、厚み約50nm)された直径180μmの鋼線(引張強度:3300MPa)に、厚み50nmの下層Tiメッキ及び厚み4μmの上層Niメッキを施した平均粒径40μmの複層被覆ダイヤモンド砥粒を、Feを0.05質量%添加したSn-Ag-Cu系半田により固着したソーワイヤーを試作した。以下に、その製造方法を述べる。
実施例1〜実施例3に準じて、表1のように種々の条件でソーワイヤーを作製し、切断性能を比較した。表1に各条件で作製したソーワイヤーの製造条件及び性能を示す。また、各実施例で得られたソーワイヤーの組織は、砥粒の周辺に1〜2μm厚さのNiメッキの金属層が見られ、その周囲を1〜2μmの厚さでSn-Ni系の金属間化合物が分布していた。No.4-25では、SnBaO3の分散が見られた。また、No.4-27ではSn-B系の金属間化合物が見られた。さらにN0.4-28ではNiMoO4が砥粒の周辺部で見られた。なお、砥粒の脱落状況については、上記切断性能評価後のワイヤー表面を観察し、砥粒の残存状態を以下の基準で評価し、△以上を実用に耐えるとした。
△ : 明らかに脱落箇所が確認できる、× : 全体に脱落が進んでいる。
真鍮が被覆(Cu:Zn=2:1(mol比)、厚み約50nm)された直径160μmの鋼線(引張強度:3450MPa)に、厚み50nmの下層Tiメッキ及び厚み3μmの上層Niメッキを施した平均粒径35μmの複層被覆ダイヤモンド砥粒をSn-Zn-Bi系半田により固着したソーワイヤーを試作した。以下に、その製造方法を述べる。
銅が被覆(厚み:約50nm)された直径180μmの鋼線(引張強度:3300MPa)に、厚み50nmの下層Tiメッキ及び厚み4μmの上層Niメッキを施した平均粒径30μmの複層被覆ダイヤモンド砥粒をSn-Zn系半田により固着したソーワイヤーを試作した。以下に、その製造方法を述べる。
実施例5及び実施例6に準じて、表2のように種々の条件でソーワイヤーを作製し、他の半田材料を用いたソーワイヤーとの切断性能を比較した。表2に各ソーワイヤーの製造条件を示す。また、表3に各ソーワイヤーの製造条件(つづき)及び評価結果を示す。No.7-8、No.7-16〜17、No.7-19〜21、No.7-37、No.7-40〜42を除く各ソーワイヤーでは、砥粒の周辺に1〜2μm厚さのNiメッキの金属層が見られ、その周囲を1μm程度の厚さでSn-Ni-Zn系の金属間化合物が分布していた。No.7-30ではBaSnO3で示される金属間化合物が、砥粒の周囲に見られたとともに、No.7-31ではPt-Sn-Ni系の金属間化合物も見られた。さらに、No.7-6では、Sn-Ni-In系の金属間化合物が確認された。No.7-8およびNo.7-37では、ダイヤモンドの周辺に1〜2μm厚さのCuメッキの金属層が見られ、その周囲を2〜3μm程度の厚さでSn-Cu-Zn系の金属間化合物が分布していた。また、特許第400866号の実施例3記載の製法と類似の方法により試作したソーワイヤー(No.7-20)の切断性能を比較した。さらに、市販のダイヤモンドNi電着ワイヤー(No.7-24)についても、比較例として切断性能を比較した。なお、砥粒の脱落状況については、上記切断性能評価後のワイヤー表面を観察し、砥粒の残存状態を以下の基準で評価し、△以上を実用に耐えるとした。
△:明らかに脱落箇所が確認できる、×:全体に脱落が進んでいる。
金属ワイヤーとしての直径140μmの鋼線(引張強度:3450MPa)の表面に、高融点金属層(下層)としてCu-Zn合金(Cu70%)を厚み約1.0μm被覆し、被覆砥粒として厚み3μmのNiメッキを施した平均粒径25μmの被覆ダイヤモンド砥粒を、低融点金属としてのAlが2.0質量%添加されたZn系半田により固着したソーワイヤーを試作した。以下に、その製造方法を述べる。
上記ソーワイヤー表面に、高融点金属層として0.1μmのNi電解めっきを施したもの、ならびに0.05μmのNi-B無電解めっきを行ったものを、200℃に再加熱して、低融点金属層(Zn層)と拡散させた。界面には、拡散層、NiとAlの金属間化合物層(合金相)が確認された。
2 金属ワイヤー
3 低融点金属層
4 高融点金属層
5 砥粒
Claims (32)
- 砥粒が金属ワイヤーに固着部により固着された固定砥粒式ソーワイヤーであって、前記固着部が、Zn系又はSn系の低融点金属を含む低融点金属層と、前記低融点金属より融点の高い高融点金属で構成される1以上の高融点金属層とを有し、前記低融点金属層中に少なくとも前記高融点金属の析出物が存在し、前記1以上の高融点金属層のうち少なくとも1層は、前記金属ワイヤーと前記低融点金属層との間に形成される内層であることを特徴とするソーワイヤー。
- 前記高融点金属層は、前記内層の他、前記低融点金属層の表面に形成される外層、及び/又は、前記低融点金属層の中間に形成される中間層であることを特徴とする請求項1に記載のソーワイヤー。
- 前記砥粒が、Niの被覆層を有する砥粒であって、前記低融点金属が、Agを0.5〜5.0質量%含むSn系半田であり、前記低融点金属層中の前記高融点金属がSnを含む金属間化合物であることを特徴とする請求項1に記載のソーワイヤー。
- 前記Agを0.5〜5.0質量%含むSn系半田が、1〜2μmの厚さを有する板状又は直径1〜2μmの紐状の少なくとも一方のAg3Sn系金属間化合物が分散した組織を有することを特徴とする請求項3に記載のソーワイヤー。
- 前記Agを0.5〜5.0質量%含むSn系半田中にFeを0.01〜0.5質量%、Niを0.01〜0.5質量%含むことを特徴とする請求項3又は4に記載のソーワイヤー。
- 前記砥粒が、下層にTi又はCr、上層にNiの複層被覆層を有することを特徴とする請求項3に記載のソーワイヤー。
- 前記Snを含む金属間化合物が、前記砥粒の周囲に少なくとも存在することを特徴とする請求項3又は6に記載のソーワイヤー。
- SnとNiとを含む金属間化合物が、前記砥粒の周囲に金属間化合物層として存在することを特徴とする請求項2又は6に記載のソーワイヤー。
- SnとNiを含む金属間化合物が、Ni3Sn4、Ni3Sn2及びSn(1-x-y)NixCuy(ここで、0.1≦x≦0.7、0.01≦y≦0.5)のうち1種又は2種以上であることを特徴とする請求項8に記載のソーワイヤー。
- 前記低融点金属が、SnとZnを含む半田であって、前記低融点金属層中の前記高融点金属が、Sn又はZnを含む金属間化合物であることを特徴とする請求項1に記載のソーワイヤー。
- 前記半田中のZnの含有量が1〜35質量%であることを特徴とする請求項10に記載のソーワイヤー。
- 前記半田の組成がSn-Zn-Xで示され、XがBi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In、及びAgのうち一種又は二種以上、Xの含有量が0.5〜5質量%であることを特徴とする請求項11に記載のソーワイヤー。
- 前記砥粒が、Ni又はCuの被覆層を有することを特徴とする請求項10に記載のソーワイヤー。
- 前記砥粒が、下層にTi又はCr、上層にNi又はCuの複層被覆層を有することを特徴とする請求項10又は13に記載のソーワイヤー。
- 前記Sn又はZnを含む金属間化合物が、前記砥粒の周囲に少なくとも存在することを特徴とする請求項10又は13に記載のソーワイヤー。
- 前記Sn又はZnを含む金属間化合物が、Ni-Sn系、Ni-Zn系、Ni-Sn-Zn系、Cu-Sn系、Cu-Sn-Zn系、及びCu-Zn系のうち1種又は2種以上の金属間化合物であることを特徴とする請求項10又は13に記載のソーワイヤー。
- 前記高融点金属層を構成する前記高融点金属の融点が700℃以上であることを特徴とする請求項1に記載のソーワイヤー。
- 前記高融点金属層が前記低融点金属層に対し外側にも形成されていることを特徴とする請求項17に記載のソーワイヤー。
- 前記高融点金属層を構成する前記高融点金属と前記低融点金属層を構成する前記低融点金属が拡散することにより、前記低融点金属層内に前記低融点金属と前記高融点金属との合金相が形成されていることを特徴とする請求項17又は18に記載のソーワイヤー。
- 前記高融点金属層を構成する前記高融点金属がNiまたはNi合金もしくはCuまたはCu合金であることを特徴とする請求項17又は18に記載のソーワイヤー。
- 前記砥粒が、Niの被覆層を有することを特徴とする請求項17に記載のソーワイヤー。
- 前記低融点金属層が、溶融めっきにより形成されていることを特徴とする請求項17又は18に記載のソーワイヤー。
- 前記低融点金属層を構成する前記低融点金属が、Zn-Al合金であることを特徴とする請求項17又は18に記載のソーワイヤー。
- 前記砥粒が、ダイヤモンド砥粒であることを特徴とする請求項1、2、3、10、17のいずれか1項に記載のソーワイヤー。
- 前記金属ワイヤーは鋼線であることを特徴とする請求項1、2、3、10,17のいずれか1項に記載のソーワイヤー。
- 前記金属ワイヤーの表面にZn、真鍮、又はCuメッキ層があることを特徴とする請求項25に記載のソーワイヤー。
- 金属ワイヤーに複数個の砥粒が固着された固定砥粒式ソーワイヤーを製造するソーワイヤーの製造方法において、
前記金属ワイヤーを第1高融点金属層で被覆し、
低融点金属を溶融してなる溶融金属浴中に前記砥粒を混合し、前記溶融金属浴中に前記金属ワイヤーを浸漬して当該金属ワイヤーを略鉛直方向に連続的に引き出すことにより、前記金属ワイヤーに前記砥粒を固着することを特徴とするソーワイヤーの製造方法。 - 前記溶融金属浴を振動もしくは回転させながら、前記金属ワイヤーを連続的に引き出すことを特徴とする請求項27に記載のソーワイヤーの製造方法。
- 前記低融点金属がSnまたはSn合金もしくはZnまたはZn合金であることを特徴とする請求項27又は28に記載のソーワイヤーの製造方法。
- 前記砥粒が前記低融点金属で固着された後に、第2高融点金属層を表面に形成することを特徴とする請求項27に記載のソーワイヤーの製造方法。
- 前記第1及び第2高融点金属層を形成した後、200℃以上600℃以下の温度で熱処理することにより、低融点金属層を構成する前記低融点金属と前記第1及び第2高融点金属層を構成する高融点金属との拡散層を形成することを特徴とする請求項30に記載のソーワイヤーの製造方法。
- 前記第1及び第2高融点金属層を構成する高融点金属がNiまたはNi合金もしくはCuまたはCu合金であることを特徴とする請求項30に記載のソーワイヤーの製造方法。
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