JP6698682B2 - 金属合金固定層を有する固定砥粒ソーワイヤーの製造方法及びそれにより得られるワイヤー - Google Patents
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Description
a.最初の「固定工程」では、粒子は基材ワイヤーに暫定的に固定される。好ましくは、これは粒子がクラスターの中で互いに付着することなしに粒子の単一の層で行われる。この固定はソー切断用にワイヤーを適合させる目的には弱すぎるものの、2番目の「結合工程」時に粒子を少なくとも一時的にワイヤーに保持させるのに十分な強さである必要がある。
b.粒子が金属の「結合層」の更なる電解析出によって適切な位置に結合する2番目の「結合工程」。結合層は適切な場所に砥粒を保持する。
・熱溶融性金属の仮止め層の使用(米国特許出願公開第2012/167482号明細書、米国特許出願公開第2013/032129A号明細書);
・有機接着剤の使用(特開2010−120116号公報)
・ファンデルワールス力によって粒子を保持する中間層の使用(米国特許出願公開第2011/263187号明細書)
・無電解めっきによる固定(JP1271117A2)
・少なくとも部分的に金属で被覆された砥粒と金属コーティングの電解共析出による固定(例えば国際特許出願第2011/042931A1号パンフレット)
である。
本出願においては、固定工程は電解共析出めっきによる。
・粒子が基材の表面に達する前にクラスターを形成する傾向、又は基材自体の上でクラスターを形成する傾向があること、及び
・砥粒上の導電性コーティングが電解液に溶解すること、
である。
1つ目の問題は使用時にソーマークを生じさせる望ましくない大きな突出の原因になる。2つ目の問題は、経時的に導電性コーティングが溶解することにより粒子が電気的に不活性になることから砥粒析出速度が低下する原因になる。その結果、粒子は基材ワイヤーに固定されるその能力を失い、ワイヤー上の粒子の被覆範囲は徐々に減少する。
・台湾特許出願公開第2013/25780号明細書には、「何も入っていないめっき層2」、すなわち中にダイヤモンド砥粒を有さないめっき層を含む固定砥粒ソーワイヤーが記載されている。また、「厚い層」は、約70重量%のNiと30重量%のCoの組成の電着層である。何も入っていないめっき層と厚い層は、同じ全体組成を共有している。ダイヤモンド粒子を予め被覆することの示唆は存在しない。耐摩耗性を改善するため及び摩擦を低減するためにニッケル層にコバルトを添加することは公知である。
・韓国特許第101222061B1号明細書は、スパッタリングによってダイヤモンドをニッケル又はコバルト又は他の金属で部分的に被覆し(すなわち金属コーティングはリン又はホウ素を含まない)、その後これらを電解により金属ワイヤーに固定することにより仕上げることの課題に取り組んでいる。「仕上げ」とは、最初のストロークから切断を開始するために、析出金属のダイヤモンドの先端を剥離することによって使用のためにソーワイヤーを準備する行為である。ダイヤモンドは金属の「付着めっき層220」で最初に固定され、これは「固定めっき層」によって更に電解により厚くされる。
・韓国特許出願公開第20090026490A号明細書及び韓国特許出願公開第20090026498A号明細書には、ダイヤモンドで被覆されたソーワイヤーのための製造方法及び装置が記載されている。この方法は、ワイヤーを洗浄する工程(「洗浄槽120」)、その上に銅又はニッケルのストライク層を置く工程(浴「130」の中で)、その後浴「140」の中でダイヤモンド及びニッケルを共析出させる工程、更にその後浴「150」の中でニッケル層を厚くしてダイヤモンドの結合を増強する工程、並びにコバルト層の析出(浴「160」)で終了してワイヤーとソー切断されたピースとの間の摩擦を低減し、ワイヤーの耐摩耗性を向上させる工程、を含む。
・国際公開第2011/042931A1号パンフレットには、砥粒の金属プレコーティングの溶解及びそれに付随する経時的な粒子析出の喪失の問題が、銀より低いイオン化傾向を有する金属で粒子の外表面を被覆することによって解決される、製造方法及び得られる固定砥粒ソーワイヤーが記載されている。
・国際公開第2014/184457A1号パンフレットには、砥粒がニッケル−コバルト層に保持されており、これらが引き続き重ねて堆積されている、固定砥粒ソーワイヤーが記載されている。全ての層にはコバルトが含まれる。ワイヤーの製造方法も記載されている。
− 供給スプールからワイヤーを連続的に巻き出すことによって引き伸ばした金属基材ワイヤーを準備する。
− リン又はホウ素を有する第1の金属の合金コーティングで少なくとも部分的に被覆された砥粒を準備する。
− 前記金属基材ワイヤー上の金属固定層の中に砥粒を電解共析出させるために、砥粒及び第1の金属のイオンを含む固定化浴に金属基材ワイヤーを通過させる。これにより中間体ワイヤーが得られる;
− 金属結合層の中に前記砥粒を電解により結合させるために、1種以上の結合金属イオン種を含む1つ以上の浴に前記中間体ワイヤーを通過させ、最終的なワイヤーを得る;
− 最終的なワイヤーをワイヤーキャリアーに連続的に巻き取る。
本発明は、固定化浴が第1の金属イオンとは異なる活性化金属イオンを更に含むという点で先行技術と区別される。活性化金属イオンは金属固定層中及び砥粒上に共析出する。
− 金属基材ワイヤーに固定されてその後浴から出たもの、及び;
− もはや電気的に活性でないもの、
を補うために砥粒は徐々に添加されることから、任意の活性な砥粒の被覆状態は100%と0%のすぐ上との間であろう。
a.リン又はホウ素を有する第1の金属の合金コーティングで少なくとも部分的に被覆されている砥粒。この具体的な事例においては、砥粒は、粉砕されて大きさで選択された12〜15μmのサイズ範囲の人工ダイヤモンド粒である。これらはニッケルリンコーティングで被覆され、ダイヤモンド重量に対するコーティングの割合は18重量%であった。ニッケル合金コーティング中のリンの濃度はコーティング全体に対して10重量%であった。固定化浴中のダイヤモンド粒子の濃度はワイヤー上に析出させたい粒子の量と相関する。
b.砥粒は、この場合はニッケルである第1の金属の金属イオンが予め入っている電解液の中に浮いているか浮かせられる。ニッケル析出浴の典型的な混合物は次の通りである:
Claims (14)
- − 引き伸ばした金属基材ワイヤーを連続的に巻き出す工程;
− リン又はホウ素を有する第1の金属の合金コーティングで少なくとも部分的に被覆された砥粒を準備する工程;
− 前記金属基材ワイヤー上の金属固定層の中に前記砥粒を電解共析出させるために、前記砥粒及び前記第1の金属のイオンを含む固定化浴に前記金属基材ワイヤーを通過させて、中間体ワイヤーを得る工程;
− 金属結合層の中に前記砥粒を電解によって結合させるために、1種以上の結合金属のイオンを含む1つ以上の浴に前記中間体ワイヤーを通過させて、最終的なワイヤーを得る工程;
− 前記最終的なワイヤーをワイヤーキャリアーに連続的に巻き取る工程;
を含む固定砥粒ソーワイヤーの製造方法であって、
前記固定化浴が活性化金属イオンを更に含み、前記活性化金属が前記第1の金属イオンとは異なり、前記活性化金属イオンが前記金属固定層の中及び前記砥粒の上に共析出し、前記活性化金属イオンは前記少なくとも部分的に被覆されている砥粒の表面を活性化するためのものであり、前記1種以上の結合金属イオンのそれぞれは前記活性化金属イオンとは異なることを特徴とする、方法。 - 前記1種以上の結合金属イオンが第1の金属イオンである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の金属イオンがニッケルである、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法。
- 活性化金属がコバルト、スズ、マンガン、及び鉄からなる群のうちの1つである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記活性化金属の濃度が前記固定化浴中の金属イオンの総数の0.5%より多く100%より少ない、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記中間体ワイヤー又は最終的なワイヤーの表面に存在する前記砥粒の量が、前記固定化浴中の前記活性化金属イオンの濃度を変化させることによって制御される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 金属基材ワイヤーと砥粒とを含む固定砥粒ソーワイヤーであって、前記砥粒はリン又はホウ素を有する第1の金属の合金コーティングで少なくとも部分的に被覆されており、前記砥粒は前記第1の金属を含む固定層によって前記金属基材ワイヤーに保持されており、前記固定層は前記砥粒と前記基材ワイヤーを被覆しており、前記固定層は結合金属又は結合金属合金の結合層によって更に被覆されており、前記固定層及び結合層は電解析出されており、
前記固定層が、前記第1の金属とは異なる活性化金属を更に含み、前記結合金属又は結合金属合金が実質的に前記活性化金属を含まないことを特徴とする、固定砥粒ソーワイヤー。 - 前記結合金属又は結合金属合金が前記第1の金属と同じである、請求項7に記載の固定砥粒ソーワイヤー。
- 前記第1の金属、前記結合金属、又は結合金属合金がニッケルである、請求項8に記載の固定砥粒ソーワイヤー。
- 前記活性化金属がコバルト、スズ、マンガン、及び鉄からなる群のうちの1つである、請求項7〜9のいずれか1項に記載の固定砥粒ソーワイヤー。
- 前記固定層の中の前記活性化金属の重量基準の濃度が前記固定層の金属の総重量の1〜90重量%である、請求項7〜10のいずれか1項に記載の固定砥粒ソーワイヤー。
- 前記固定層と前記結合層の合計の厚さが前記砥粒のメジアン径の25〜75%である、請求項7〜11のいずれか1項に記載の固定砥粒ソーワイヤー。
- 前記固定層の厚さが前記固定層と結合層の合計の厚さの40%未満である、請求項7〜12のいずれか1項に記載の固定砥粒ソーワイヤー。
- 前記活性化金属原子の70%超が、前記固定層と結合層の合計の厚さの30%の範囲内で、前記金属基材ワイヤーの近くに存在する、請求項7〜13のいずれか1項に記載の固定砥粒ソーワイヤー。
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