KR100806371B1 - Fixed abrasive-grain wire - Google Patents
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Abstract
연마입자를 와이어에 고착한 고정 연마입자 와이어로서, 그 고착력이 우수한 고정 연마입자 와이어를 제공한다. 와이어에 대하여 탈지공정, 산세공정, 수세공정 및 전기도금공정을 순차적으로 실시함으로써 연마입자를 전기도금 와이어에 고착한다. 전기도금공정의 도금액의 성분으로서 니켈 함유 유기산 또는 니켈 함유 무기산과 레벨링제와 연마입자를 갖는다.The fixed abrasive grain wire which fixed the abrasive grain to the wire is provided, and the fixed abrasive grain wire excellent in the fixing force is provided. The degreasing step, the pickling step, the washing step, and the electroplating step are sequentially performed on the wire to fix the abrasive particles to the electroplating wire. As a component of the plating liquid of an electroplating process, it has a nickel containing organic acid or a nickel containing inorganic acid, a leveling agent, and abrasive grains.
고정, 연마입자, 와이어, 전기도금 Fixed, abrasive grain, wire, electroplating
Description
본 발명은 고정 연마입자(砥粒) 와이어(wire)에 관한 것으로, 특히 실리콘, 석영, 세라믹 등의 경질 재료의 절단, 슬라이스(slice), 내면 연마, 다이스, 잉곳(ingot) 절출(切出)용으로 이용되는, 연마입자를 와이어에 고착한 고정 연마입자 와이어에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to fixed abrasive wires, and in particular, cutting, slice, internal polishing, dies, and ingot cutting of hard materials such as silicon, quartz, and ceramics. The fixed abrasive grain wire which fixed the abrasive grain to the wire used for the application is related.
일예로서, 고정 연마입자 와이어를 사용하는 와이어 톱(wire saw)은 텐션(tension)을 부여한 가는 와이어 열(列)을 주행(走行)시키고 이 와이어 열에 연마입자을 함유하는 슬러리 형상의 연마재를 취부(吹付) 하면서 피절삭물(예를 들어, 실리콘 잉곳)을 와이어 열로 눌러 유리(遊離) 연마입자의 연마작용에 의해 피절삭물을 웨이퍼 형상으로 절단하는 장치이고, 동시에 복수장의 웨이퍼를 얻는 것이 가능하므로 다중절단법이라고도 불려지고 있다. 도 14에, 일예로서 단결정 실리콘의 가공에 사용되는 와이어 톱 장치의 개략 구성도를 나타낸다.As an example, a wire saw using a fixed abrasive grain wire travels through a thin wire row provided with a tension and mounts a slurry-like abrasive containing abrasive grains in the wire row. Is a device that cuts a workpiece into a wafer shape by pressing glass workpieces (for example, silicon ingots) with a row of wires and polishing glass abrasive particles, and at the same time, a plurality of wafers can be obtained. It is also called the cutting method. 14, the schematic block diagram of the wire saw apparatus used for the processing of single crystal silicon as an example is shown.
도 14를 간단하게 설명하면, 풀림 보빈(41)으로부터 공급된 와이어(42)는 와이어를 가이드하기 위한 다수의 가이드 롤러(43)를 거쳐 다수의 홈(溝)을 갖는 복 수의 그룹 롤러(44)에 있어서 소정 피치(pitch)의 와이어 열을 형성하고, 이 와이어 열에 대하여 피드 유닛(45)에 의해 피절삭물(46)을 누르면서 노즐(47)로부터 와이어 열을 향하여 슬러리 형상의 유리 연마입자를 취부(吹付) 함으로써 피절삭물(46)을 웨이퍼 형상으로 절단하고, 이 후 와이어 열은 다수의 가이드 롤러(48)를 거쳐 권취(卷取) 보빈(49)에 권취된다. 와이어(42)는 그룹 롤러(44)에 부설(付設)된 구동 모터(50)의 구동력에 의해 주행되지만, 이 때 댄서(dancer) 롤러(51),(52)의 움직임 정보가 공급 보빈(41) 및 권취 보빈(49)의 회전에 피드백(feedback) 되고, 일정(一定) 텐션이 유지된다. 통상적으로, 와이어(42)는 그 재료로서의 유효 이용과 절단면 거칠음 개선 등 품질면에서의 요청으로 일정(一定) 쌍방향 주행 또는 일방향 주행을 하면서 전진하고 최종적으로 권취 보빈(49)에 권취된다.14, the
상기 슬러리 형상의 유리 연마입자로서는 일반적으로, 탄화규소 연마입자를 유제(油劑)로 분산시킨 것이 이용되는 경우가 많다. 유제는 광유계(鑛油系)의 것이 이용되고 있지만, 세정(洗淨)에 유기 용제를 필요로 하는 등 환경상의 문제 때문에 글리콜(glycol) 계 용제를 베이스(base)로 한 수용성 용제로의 전환이 진행되고 있다. 이와 같은 유리 연마입자를 이용한 와이어 톱의 특징은 (1) 피절삭물 전체를 한번에 절단하는 방식이기 때문에 절단속도가 크게 되어도 대량으로 처리할 수 있고, (2) 공구가 와이어이기 때문에 대구경 피절삭물의 절단이 비교적 용이하고, (3) 유리 연마입자의 연마작용을 이용하는 절단임에 더하여 공구가 가는 와이어이기 때문에 얇은 웨이퍼의 절단이 가능하다는 특징을 갖고 있지만, 슬러리 형상의 유리 연마입자를 이용하기 때문에 이 연마입자가 작업대 상에 비산(飛散)하고, 건 조하여 작업환경이 오염되는 단점이 있음과 아울러 폐액처리, 절단된 웨이퍼의 세정이 필요한 등의 단점을 갖고 있다.Generally as the slurry-shaped glass abrasive particles, those in which silicon carbide abrasive particles are dispersed in an oil agent are often used. Mineral oils are used as mineral oils. However, due to environmental problems, such as organic solvents are required for cleaning, conversion to glycol-based water-soluble solvents is used. This is going on. The characteristics of the wire saw using such glass abrasive particles are (1) cutting all the workpieces at once, so that even if the cutting speed increases, the wire saw can be processed in large quantities. Although it is relatively easy to cut, and (3) the cutting uses the grinding action of the glass abrasive particles, it is characterized by cutting thin wafers because of the thin wire of the tool. In addition to the disadvantages that the abrasive particles are scattered on the work table and dried, contaminating the working environment, and also have disadvantages such as waste liquid treatment and cleaning of the cut wafer.
따라서, 상기 단점을 해소하는 수단으로서, 와이어에 다이아몬드 연마입자 등을 열경화성 수지 바인더(binder) 또는 광경화성 수지 바인더로 부착시키고, 이 수지를 열경화 또는 광경화시킴으로써 고정 연마입자를 부착시킨 와이어가 제안되어 있다. 그러나, 수지로 연마입자를 부착시키는 방법은 그 고착력이 충분하지 않기 때문에 와이어의 심한 왕복운동으로 피절삭물을 웨이퍼 형상으로 절단하는 과정에서 절단과 동반하는 마찰동작에 의해 연마입자가 탈락할 가능성이 있다. Therefore, as a means of resolving the above disadvantages, a wire having diamond abrasive particles or the like attached to the wire with a thermosetting resin binder or a photocurable resin binder and having the fixed abrasive particles attached thereto by thermosetting or photocuring the resin is proposed. It is. However, in the method of attaching abrasive particles with resin, since the fixing force is not sufficient, there is a possibility that the abrasive particles may fall out due to the friction action accompanying the cutting in the process of cutting the workpiece into wafer shape due to the severe reciprocation of the wire. There is this.
따라서, 상기 유리 연마입자 와이어 톱와 수지로 연마입자을 와이어에 부착시킨 와이어 톱의 문제점을 해결하기 위해, 연마입자를 전해법(電解法)으로 와이어에 고착시키는 연마입자 전착(電着) 와이어 톱이 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 제안되어 있다.Accordingly, in order to solve the problem of the glass abrasive particle wire saw and the wire saw in which the abrasive particles are attached to the wire with a resin, the abrasive grain electrodeposition wire saw for fixing the abrasive particles to the wire by an electrolytic method is patented. Documents 1 to 3 are proposed.
특허문헌 1에는 도 15에 도시된 바와 같이, 와이어 또는 리본 소재(61)에 굵은 다이아몬드 연마입자(62)를 전착한 제1 전착층(63)과, 제1 전착층(63) 상에 상기 연마입자에 비하여 상당히 가는 다이아몬드 연마입자(64)를 전착한 제2 전착층(65)을 갖는 다이아몬드 전착 와이어 또는 리본이 개시되어 있다.In Patent Document 1, as shown in FIG. 15, the polishing is performed on the
특허문헌 2에는 도 16에 도시된 바와 같이, 와이어(71)의 표면에 연마입자(72)를 착상시키는 전해도금층(73)과, 전해도금층(73)의 외측에 연마입자(72)의 착상상태를 강화하는 무전해도금층(74)을 덧붙인 연마입자 피복 와이어가 개시되어 있다.In
특허문헌 3에는 도 17에 도시된 바와 같이, 와이어(81)의 표면에 연질 도금층(82)이 피복되고, 연질 도금층(82) 상에 경질 도금층(83)이 더 피복되고, 양 도금층에 의해 초연마입자(84)가 고착된 와이어 톱이며, 초연마입자(84)의 내단(85)이 연질 도금층(82) 내측에 있고, 초연마입자(84)의 외단(86)이 경질 도금층(83) 외측에 노출되어 동일 원통면 상에 있는 와이어 톱이 개시되어 있다.In
특허문헌 1: 특개소 63-22275호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-22275
특허문헌 2: 특개평 9-1455호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1455
특허문헌 3: 특개평 9-150314호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-150314
도 15 내지 도 17에 도시된 연마입자 전착 와이어에서 연마입자의 도금층에 대한 고착력은 수지로 연마입자를 와이어에 부착시킨 것보다 우수하지만, 와이어 톱에 있어서 와이어의 심한 왕복 운동으로 피절삭물을 웨이퍼 형상으로 절단하는 과정에서 절단과 동반하여 발생하는 마찰력은 매우 크므로 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이 연마입자의 두부(頭部)가 도금층으로부터 노출되어 있는 와이어의 연마입자 고착력은 충분히 실사용에 견디어낼 수 있는 정도가 아니고 비교적 단기간 내에 연마입자가 탈락하는 것이 본 발명자에 의해 확인되었다.In the abrasive grain electrodeposition wire shown in Figs. 15 to 17, the adhesion of the abrasive grains to the plated layer is superior to that of the abrasive grains attached to the wire with a resin, but in the wire saw the workpiece is subjected to severe reciprocating motion of the wire. Since the frictional force generated with the cutting in the process of cutting into the wafer shape is very large, as shown in FIGS. 15 to 17, the abrasive grain fixing force of the wire in which the head of the abrasive grain is exposed from the plating layer is sufficiently sufficient. It has been confirmed by the present inventors that the abrasive grains fall out within a relatively short period of time without being able to withstand actual use.
따라서, 본 발명자는 연마입자(다이아몬드)를 도금층과 동일한 금속성분(니켈)으로 피복하여 이루어지는 Ni 피복 다이아몬드 연마입자를 전해법으로 와이어에 고착시킨 연마입자 전착 와이어를 제조하였다. 그 결과, 도 18에 도시된 바와 같은 외형의 연마입자 전착 와이어를 얻었다. 도 18에 있어서, 돌기부분(91)의 내측에 다이아몬드 연마입자가 존재하고 있다. 하지만, 이 연마입자 전착 와이어는 후술하는 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부(91)에 이르는 부분이 내측을 향하여 오목한 요부(凹部)로 이루어져 있으므로 이 요부에 응력 집중이 발생하고, 이 경우도 연마입자의 도금층에 대한 고착력은 실사용에 견디어낼 수 있는 레벨이 아니고 비교적 단기간 내에 연마입자가 탈락하는 것이 본 발명자에 의해 확인되었다.Accordingly, the present inventor has produced an abrasive grain electrodeposition wire in which Ni-coated diamond abrasive grains formed by coating abrasive grains (diamonds) with the same metal component (nickel) as the plating layer are fixed to the wire by an electrolytic method. As a result, an abrasive grain electrodeposition wire having an external appearance as shown in FIG. 18 was obtained. In FIG. 18, diamond abrasive grains exist inside the
본 발명은 종래 기술이 갖는 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 연마입자를 와이어에 고착한 고정 연마입자 와이어이며 그 고착력이 우수한 고정 연마입자 와이어를 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an object thereof is to provide a fixed abrasive grain wire having a fixed abrasive grain adhered to the wire with excellent abrasive force.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 고정 연마입자 와이어는, 와이어의 표면에 복수개의 연마입자를 내장한 금속 도금층이 피복되고, 금속 도금층 표면은 연마입자를 내장하는 곡면 형상의 돌기부가 대략 평탄부로부터 돌출하는 것과 같은 형상을 갖고, 대략 평탄부 표면에 대한 곡면 형상의 돌기부의 높이를 H로 한 경우, (1/3)H의 높이에서부터 대략 평탄부 표면에 이를 때까지 곡면 형상의 돌기부의 수평방향의 단면적이 증가하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the fixed abrasive grain wire of the present invention is coated with a metal plating layer containing a plurality of abrasive particles on the surface of the wire, the surface of the metal plating layer is a roughly flat portion of the curved projections containing the abrasive particles When the height of the curved projections with respect to the surface of the flat portion is set to H, and the height of the curved projections is approximately from the height of (1/3) H to the approximately flat surface, It is characterized in that the cross-sectional area of the direction increases.
또한, 본 발명의 고정 연마입자 와이어는, 와이어의 표면에 복수개의 연마입자를 내장한 금속 도금층이 피복되고, 금속 도금층 표면은 연마입자를 내장하는 곡면 형상의 돌기부가 대략 평탄부로부터 돌기하는 것과 같은 형상을 갖고, 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부에 이르는 부분에는 내측을 향하여 오목한 요부가 없고 또한 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부에 이르는 부분에서의 접선이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fixed abrasive grain wire of the present invention is coated with a metal plating layer containing a plurality of abrasive particles on the surface of the wire, and the surface of the metal plating layer is such that a curved projection having the abrasive grains protrudes from a substantially flat portion. It has a shape, and the part from the substantially flat part to the curved protrusion part has no concave recessed inward, and the tangent at the part from the substantially flat part to the curved protrusion part is continuously changed.
또한, 연마입자의 정점(頂点)보다 상부에 있는 도금 피막의 두께가 이론치보다도 얇은 것을 특징으로 한다.In addition, the thickness of the plated film on the upper side of the abrasive grains is thinner than the theoretical value.
연마입자로서, 미리 금속 도금층을 구성하는 금속의 일부 또는 전부와 동일한 금속이 피복된 것을 이용하는 것이 바람직하다.As the abrasive particles, it is preferable to use those coated with the same metal as some or all of the metal constituting the metal plating layer in advance.
청구항 제1항의 고정 연마입자 와이어는, 와이어의 표면에 피복한 금속 도금층에 복수개의 연마입자가 내장되고, 금속 도금층 표면은 연마입자를 내장하는 곡면 형상의 돌기부가 대략 평탄부로부터 돌출하는 것과 같은 형상을 갖고, 대략 평탄부 표면에 대한 곡면 형상의 돌기부의 높이를 H로 한 경우, (1/3)H의 높이에서부터 대략 평탄부 표면에 이를 때까지 곡면 형상의 돌기부의 수평방향의 단면적이 증가하므로 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부에 이르는 부분에 응력 집중이 발생하기 어렵고, 피절삭물을 절단하는 과정에 있어서 절단과 동반하여 발생하는 큰 마찰력이 와이어에 부하되더라도 연마입자는 탈락하기 어려워진다. 이와 같은 돌기부의 수량은 많은 편이 바람직하지만 적어도 돌기부 전체의 80% 이상이 상기 특징을 갖는 것이 바람직하다.The fixed abrasive grain wire of claim 1 has a shape in which a plurality of abrasive grains are embedded in a metal plating layer coated on the surface of the wire, and the surface of the metal plating layer has a shape such that a curved protrusion protruding from the abrasive grains protrudes from a substantially flat portion. When the height of the curved projections with respect to the surface of the substantially flat portion is set to H, the cross-sectional area in the horizontal direction of the curved projections increases from the height of (1/3) H to the approximately flat surface. Stress concentration hardly occurs in a portion from the substantially flat portion to the curved protrusion portion, and the abrasive grains are hard to fall off even when a large friction force generated along with the cutting is applied to the wire in the process of cutting the workpiece. It is preferable that the quantity of such a protrusion part is large, but it is preferable that at least 80% or more of the whole protrusion part has the said characteristic.
청구항 제2항의 고정 연마입자 와이어는, 와이어의 표면에 피복한 금속 도금층에 복수개의 연마입자가 내장되고, 금속 도금층 표면은 연마입자를 내장하는 곡면 형상의 돌기부가 대략 평탄부로부터 돌출하는 것과 같은 형상을 갖고, 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부에 이르는 부분에는 내측을 향하여 오목한 요부가 없고, 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부에 이르는 부분에서의 접선이 연속적으로 변화하므로 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부에 이르는 부분에 응력 집중이 발생하기 어렵고, 피절삭물을 절단하는 과정에 있어서 절단과 동반하여 발생하는 큰 마찰력이 와이어에 부하되더라도 연마입자는 탈락하기 어려워진다. 이와 같은 돌기부의 수량은 많은 편이 바람직하지만 적어도 돌기부 전체의 80% 이상이 상기 특징을 갖는 것이 바람직하다.The fixed abrasive grain wire of
청구항 제3항의 고정 연마입자 와이어는, 연마입자의 정점보다 상부에 있는 도금 피막의 두께가 이론치보다도 얇은 것을 특징으로 하므로 상대적으로 연마입자를 도금 피막에 고착시키기 위하여 유효하게 기여하는 저변부분의 도금 피막의 두께는 두꺼우므로 도금 피막에 의한 연마입자의 고착력이 커진다.The fixed abrasive grain wire of
도 1은 레벨링제(leveler)에 의한 도금 피막 표면의 평활화작용을 설명하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the smoothing operation | movement of the plating film surface by a leveler.
도 2는 일반적인 전기 도금에서의 도금 피막의 성장 상태를 설명하는 도면이다.It is a figure explaining the growth state of the plating film in general electroplating.
도 3은 전기 도금의 도금욕에 레벨링제를 함유하는 경우의 도금 피막의 성장 상태를 설명하는 도면이고, 연마입자에는 미리 도금 금속과 동일한 금속이 피복되어 있는 경우를 도시한다.FIG. 3 is a view for explaining a growth state of a plating film in the case of containing a leveling agent in a plating bath of electroplating, and shows the case where the abrasive grain is coated with the same metal as the plating metal in advance.
도 4는 전기 도금의 도금욕에 레벨링제를 함유하는 경우의 도금 피막의 성장 상태를 설명하는 도면이고, 연마입자에는 미리 도금 금속과 동일한 금속이 피복되지 않은 경우를 도시한다.FIG. 4 is a diagram illustrating a growth state of a plating film in the case of containing a leveling agent in a plating bath of electroplating, and shows a case where the abrasive grains are not previously coated with the same metal as the plating metal.
도 5는 본 발명의 고정 연마입자 와이어를 제조하기에 적합한 장치의 개략 구성도이다.5 is a schematic structural diagram of an apparatus suitable for producing the fixed abrasive grain wire of the present invention.
도 6a는 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 표면 일부를 확대한 사진(2200배),Figure 6a is an enlarged photograph (2200 times) of a part of the surface of the fixed abrasive grain wire of the present invention,
도 6b는 다른 고정 연마입자 와이어의 표면 일부를 확대하여 도시한 모식도,Figure 6b is a schematic diagram showing an enlarged portion of the surface of the other fixed abrasive wire,
도 6c는 또 다른 고정 연마입자 와이어의 표면 일부를 확대하여 도시한 모식도이다.Figure 6c is an enlarged schematic view showing a portion of the surface of another fixed abrasive wire.
도 7a는 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 길이방향의 일부 표면부분을 도시한 모식도이고, 도 7b는 도 7a의 X-X선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 7A is a schematic view showing some surface portions in the longitudinal direction of the fixed abrasive grain wire of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line X-X of FIG. 7A.
도 8은 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 슬라이싱 작업 전의 표면 사진(200배)이다.8 is a surface photograph (200 times) before slicing of the fixed abrasive grain wire of the present invention.
도 9는 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 슬라이싱 작업 후의 표면 사진(250배)이다.9 is a photograph of the surface (250 times) after the slicing operation of the fixed abrasive grain wire of the present invention.
도 10은 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 긁힘 시험 방법을 설명하는 도면이다.10 is a view for explaining the scratch test method of the fixed abrasive grain wire of the present invention.
도 11은 종래의 연마입자 전착 와이어의 긁힘 시험 방법을 설명하는 도면이다.It is a figure explaining the scratch test method of the conventional abrasive grain electrodeposition wire.
도 12는 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 긁힘 시험 후의 표면 사진(370 배)이다.12 is a photograph of the surface (370 times) after the scratch test of the fixed abrasive grain wire of the present invention.
도 13은 종래의 연마입자 전착 와이어의 긁힘 시험 후의 표면 사진(350배)이다.13 is a photograph of the surface of the conventional abrasive grain electrodeposition wire after the scratch test (350 times).
도 14는 일반적인 와이어 톱 장치의 개략 구성도이다.14 is a schematic configuration diagram of a general wire saw device.
도 15는 종래의 연마입자 전착 와이어의 단면을 도시한 도면이다.15 is a view showing a cross section of a conventional abrasive grain electrodeposition wire.
도 16은 종래의 다른 연마입자 전착 와이어의 단면을 도시한 도면이다.16 is a view showing a cross section of another conventional abrasive grain electrodeposition wire.
도 17은 종래의 또 다른 연마입자 전착 와이어의 단면을 도시한 도면이다.17 is a view showing a cross section of another conventional abrasive grain electrodeposition wire.
도 18은 종래의 연마입자 전착 와이어의 표면을 확대한 사진(2700배)이다.18 is an enlarged photograph (2700 times) of the surface of a conventional abrasive grain electrodeposition wire.
<부호의 설명><Description of the code>
1: 양극1: anode
2: 목적 금속2: purpose metal
3: 고전류부3: high current part
4: 첨가제4: additive
5: 저전류부5: low current
6: 도금 피막6: plating film
7: 평활 레벨7: smoothing level
10: 양극10: anode
11: 연마입자11: abrasive grain
12: 고전류부12: high current portion
13: 도금 피막13: plating film
14: 저전류부14: low current portion
15: 정점부15: vertex
16: 저변부분16: bottom part
17: 연마입자17: abrasive grain
21: 송출기21: discharge machine
22: 강제(鋼製) 와이어22: steel wire
23: 알칼리 탈지조(脫脂槽)23: alkali degreasing tank
24: 산세조(酸洗槽)24: Sansejo
25: 수세조(水洗槽)25: washing tank
26: 전처리조(前處理槽)26: pretreatment tank
27: 도금조27: plating bath
28: 수세조28: flush
29: 권취기29: winder
30: 곡면 형상의 돌기부30: curved projection
31: 대략 평탄부31: approximately flat
32: 곡면 형상의 돌기부32: curved projection
34a: 요부34a: main part
34b: 요부34b: main part
35: 와이어35: wire
36: 연마입자36: abrasive grain
37: 니켈 도금층37: nickel plating layer
38: 곡면 형상의 돌기부38: curved projection
39: 대략 평탄부39: approximately flat part
41: 풀림 보빈41: unwind bobbin
42: 와이어42: wire
43: 가이드 롤러43: guide roller
44: 그룹 롤러 44: group roller
45: 가이드 유닛45: guide unit
46: 피절삭물46: workpiece
47: 노즐47: nozzle
48: 가이드 롤러48: guide roller
49: 권취 보빈49: winding bobbin
50: 구동 모터50: drive motor
51: 댄서 롤러51: dancer roller
52: 댄서 롤러52: dancer roller
본 발명의 고정 연마입자 와이어에 이용하는 와이어는, 전기 도금이 가능하고 강도와 탄성율이 가이드 롤러와 그룹 롤러 사이의 장력에 견디는 것이면 특별히 제한은 없고, 이와 같은 와이어로서는 예를 들면 긴 길이의 피아노 선 등의 강선 (鋼線), 텅스텐선, 몰리브덴선 등의 금속 와이어를 열거할 수 있다.The wire used for the fixed abrasive grain wire of the present invention is not particularly limited as long as it can be electroplated and the strength and elastic modulus withstand the tension between the guide roller and the group roller, and as such a wire, for example, a piano wire of a long length, etc. And metal wires such as steel wires, tungsten wires, and molybdenum wires.
본 발명에 사용하는 와이어의 직경은, 피절삭물의 형상 및 특성에 따라 적절히 선택할 수 있고, 통상적으로는 0.01~0.5㎜ 정도가 채용되는 것이 많지만, 0.1㎜ 이하의 세선이거나, 0.1㎜를 초과하는 두꺼운 선이어도 본 발명의 효과는 동일하다.The diameter of the wire used for this invention can be suitably selected according to the shape and the characteristic of a to-be-cut, Usually, about 0.01-0.5 mm is employ | adopted, Usually, it is a thin wire of 0.1 mm or less, or thick exceeding 0.1 mm. Even if it is a wire, the effect of this invention is the same.
전기 도금에 앞서 와이어의 표면을 탈지하고 세정하는 것이 바람직하다. 탈지방법에는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 산침지(酸浸漬), 용제 탈지, 유화제 탈지, 알칼리 탈지 등에 의해 실행할 수 있고, 더욱이 필요에 따라 전해 탈지에 의해 마무리할 수 있다.It is desirable to degrease and clean the surface of the wire prior to electroplating. There is no restriction | limiting in particular in the degreasing method, For example, it can carry out by acid immersion, solvent degreasing, emulsifier degreasing, alkali degreasing, etc., and can finish by electrolytic degreasing as needed.
알칼리 탈지한 와이어는, 산세조(酸洗槽)를 통과시킴으로써 중화하는 것이 바람직하고, 이 산의 종류로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 황산, 염산 또는 질산을 이용하는 것이 바람직하다.The alkali-degreased wire is preferably neutralized by passing through an pickling bath, and there is no particular limitation on the kind of the acid, and for example, sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid is preferably used.
산세조를 통과시킨 와이어는, 수세조(水洗槽)를 통과시킴으로써 수세하는 것이 바람직하다.It is preferable to wash the wire which passed the pickling tank by washing it with a water washing tank.
전기 도금 전에 와이어에 전처리를 실시하는 것이 바람직하다. 전처리는 도금층의 밀착성을 향상시키기 위한 처리이고, 전처리로서는 예를 들면 스트라이크 도금을 실행할 수 있지만 이에 한정되지 아니 한다.It is preferable to pretreat the wire before electroplating. The pretreatment is a treatment for improving the adhesion of the plating layer, and as the pretreatment, for example, strike plating can be performed, but is not limited thereto.
전처리에 이어 와이어 표면에 전기 도금을 실행하는 방법에 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 와이어에 음극을 접속하고 도금액에 양극을 접속하여 전기 도금을 실행함으로써 와이어 표면에 도금층을 형성할 수 있다. 본 발명의 고정 연마입 자 와이어를 제조하는 데에는 예를 들면 니켈 함유 유기산 또는 니켈 함유 무기산과 연마입자를 함유하는 도금액을 사용할 수 있다. 특별히 한정되지 아니 하지만, 니켈 함유 유기산으로서는 설파민산니켈계 도금액을 이용할 수 있다.Although there is no restriction | limiting in particular in the method of performing electroplating on the wire surface following pretreatment, For example, a plating layer can be formed in the wire surface by connecting an anode to a wire, connecting an anode to a plating liquid, and performing electroplating. In preparing the fixed abrasive grain wire of the present invention, for example, a plating liquid containing nickel-containing organic acid or nickel-containing inorganic acid and abrasive particles can be used. Although it does not specifically limit, A nickel sulfamate type plating liquid can be used as a nickel containing organic acid.
연마입자로서는 미리 도금층을 구성하는 금속의 일부 또는 전부와 동일한 금속이 피복된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 연마입자와 도금층의 친밀감이 좋아지고, 연마입자의 고착력이 높아지는 효과를 기대할 수 있기 때문이다. 연마입자로서는 특별히 한정되지 아니 하지만 직경이 100㎛ 이하의 다이아몬드 연마입자를 이용할 수 있다.As abrasive grains, it is preferable to use those coated with the same metal as some or all of the metal constituting the plating layer in advance. This is because the intimacy between the abrasive grains and the plating layer is improved, and the adhesion force of the abrasive grains is increased. The abrasive particles are not particularly limited, but diamond abrasive particles having a diameter of 100 μm or less can be used.
더욱이, 도금액은 레벨링제를 함유하는 것이 바람직하다. 다음에 설명하는 바와 같이, 연마입자를 도금층에 고착하는 힘이 증가함과 아울러 절삭작업 개시 후 빠르게 연마입자에 의한 소정의 절삭력이 발휘되고, 더욱이 절삭 때에 발생하는 절삭 부스러기가 와이어 표면에 체류하기 어려워지는 효과를 기대할 수 있다.Moreover, it is preferable that a plating liquid contains a leveling agent. As described below, the force of adhering the abrasive grains to the plating layer increases, the predetermined cutting force by the abrasive grains is exerted quickly after the start of the cutting operation, and the cutting chips generated at the time of cutting hardly stay on the wire surface. You can expect a losing effect.
(레벨링제에 의한 도금 피막의 평활화)(Smoothing of the plating film by the leveling agent)
레벨링제는 도금 피막의 평활화를 촉진하고, 광택을 부여하기 위하여 첨가되는 것이므로 다음에 설명하는 바와 같은 구성으로 도금 피막 표면의 평활화를 도모할 수 있다.Since the leveling agent is added to promote the smoothing of the plating film and impart glossiness, the surface of the plating film can be smoothed with the configuration described below.
전기 도금 방법의 개략도인 도 1에 도시된 바와 같이, 도금액에 레벨링제를 함유하고 있는 경우, 1을 양극, 2는 도금이 실시되는 목적 금속(음극)으로 한 경우, 양극(1)으로부터 가까운 지점에 있는 목적 금속(2)의 표면의 고전류부(3)에 레벨링제와 같은 첨가제(4)가 우선적으로 흡착된다. 그 결과, 첨가제(4)가 흡착된 목적 금속(2)의 표면은 이 첨가제(4)가 저항이 되므로 목적 금속(2)의 표면의 고전류부(3)와 표면에서부터 오목하게 내측으로 들어간 지점이며 양극(1)으로부터 먼 지점에 있는 저전류부(5)의 전위가 역전하고, 저전류부(5)의 도금 피막(6)의 성장속도가 고전류부(3)보다 빨라지고, 최종적으로 도금 피막(6)이 평활한 레벨(7)을 형성할 때까지 그 구조에 따라 도금 피막(6)은 형성된다.As shown in Fig. 1, which is a schematic diagram of the electroplating method, when the plating liquid contains a leveling agent, 1 is the anode, and 2 is the target metal (cathode) to which plating is performed, a point close to the anode 1 An
(레벨링제에 의한 도금 피막의 연마입자 고착력 향상과 연마입자의 절삭력 조기 발휘와 절삭 부스러기의 체류 방지)(Improvement of Adhesion of Abrasive Particles in Plating Film by Leveling Agent, Early Cutting Force of Abrasive Particles, and Prevention of Retention of Cutting Debris)
도금액에 레벨링제를 함유함으로써 이 레벨링제의 작용을 정교하게 이용하여 다음에 설명하는 바와 같은 구성으로 도금 피막에 대한 고착력이 우수하고, 탈락하기 어려운 연마입자를 형성할 수 있다.By containing the leveling agent in the plating liquid, the action of the leveling agent can be precisely used to form abrasive grains excellent in adhesion to the plated film and hardly falling off with the configuration described below.
통상의 전기 도금에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 도금 금속과 동일한 금속이 피복된 연마입자(1)를 전해법으로 목적 금속(2)에 고착시킨 경우 음극(10)으로부터 가까운 지점에 있는 목적 금속(2)의 표면의 고전류부(12)의 도금 피막(13)의 성장속도는 양극(10)으로부터 먼 지점에 있는 저전류부(14)의 도금 피막의 성장속도보다 빠르다. 하지만, 전기 도금 때의 도금액 내에 레벨링제를 함유함으로써 도 1에 기초하여 설명한 바와 같이, 고전류부(12)보다 저전류부(14)의 도금 피막의 성장속도가 빨라진다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 양극(10)에 가까운 연마입자(11)의 정점부(15)의 도금 피막의 성장은 억제되고, 연마입자(11)를 도금 피막(13)에 고착시키기 위하여 유효하게 기여하는 저변부분(16)의 도금 피막(13)의 성장이 촉진되고, 도금 피막(13)에 의한 연마입자(11)의 고착력은 커진다.In the conventional electroplating, as shown in FIG. 2, in the case where the abrasive particles 1 coated with the same metal as the plated metal are adhered to the
그런데, 실제로 절삭작업을 실행하는 것은 연마입자(11)이고, 도금 피막(13)은 이 연마입자(11)가 절삭작업 중에 탈락하지 않도록 고정하는 작용을 완수하는 것이므로 도 3에 도시된 바와 같이 연마입자(11)보다 상측에 있으며 절삭작업에 기여하지 않는 부분의 도금 피막(13)의 양이 저변부분(16)보다 적으면 이 도금 피막은 절삭 개시 후의 비교적 이른 시간에서 떨어져 연마입자(11)의 두부가 노출하므로 절삭작업 후, 빠르게 연마입자(11)가 본래 갖는 능력이 발휘된다.By the way, the actual cutting operation is carried out by the
더욱이, 도금 피막(13)의 형상으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 목적 금속(2)에 가까운 저변부분(16)의 도금 피막(13)을 두껍게 하여 요부를 없앰으로써 도 2의 것에 비하여 절삭 때에 생성하는 절삭 부스러기가 목적 금속(2)의 표면에 체류하기 어려워지는 효과도 기대할 수 있다.Further, as the shape of the
연마입자(11)의 정점부(15)의 도금 피막의 성장이 억제되고, 저변부분(16)의 도금 피막의 성장이 촉진되는 효과는 도 4에 도시된 바와 같이, 미리 도금 금속과 동일한 금속이 피복되지 않은 연마입자(17)을 전해법으로 목적 금속(2)에 고착시키는 경우에서도 상기 설명과 동일한 원리로 기대할 수 있고, 연마입자(17)의 정점부(15)의 도금 피막(13)의 두께는 얇고, 저변부분(16)의 도금 피막(13)의 두께는 두꺼워진다.The growth of the plating film of the apex 15 of the
레벨링제는 도금 피막의 평활화를 촉진하고, 광택을 부여하는 것이다. 상기와 같이, 도금액 내에 첨가되었던 레벨링제는 목적 금속(2)의 표면에 금속 이온과 함께 석출(析出)되므로 음극 전위를 저하시키는 물질은 적당한 조건 하에서 레벨링제로서 작용한다. 레벨링제의 종류에 따라 그 기능에 차이가 있기 때문에 복수 종 류의 레벨링제를 병용함으로써 복잡한 형상의 물품에도 균일한 레벨링 효과를 얻는 것이 가능해진다. 레벨링제로서는 일반적으로 제1종 광택제라고 부르는 물질과, 제2종 광택제라고 부르는 물질이 있다. 제1종 광택제를 사용하면 바탕의 광택과 동일한 것과 같은 광택을 얻기 쉬운 특징이 있고, 제2종 광택제는 광택향상 효과는 우수하는 한편 단독으로 사용하면 도금 피막이 약해지거나 도금 피막의 밀착불량을 일으킨다. 따라서, 제1종 광택제와 제2종 광택제를 병용하는 것이 바람직하다.The leveling agent promotes the smoothing of the plating film and imparts gloss. As described above, the leveling agent added in the plating liquid precipitates together with the metal ions on the surface of the
제1종 광택제는 =C-SO2-의 구조를 갖는 유기화합물이고, 예를 들어 1,5-나프탈린디설폰산나트륨, 1,3,6 나프탈린트리설폰산나트륨, 사카린 등을 들 수 있다.The first kind of gloss agent is an organic compound having a structure of = C-SO 2- , and examples thereof include 1,5-naphthalindisulfonate sodium, 1,3,6 sodium naphthalintrisulfonic acid, and saccharin. .
제2종 광택제로서는 C=O(각종 알데히드), C=C(젤라틴), C≡C(2부틴-1, 4디올), C=N(키날딘, 피리듐화합물), C≡N(에틸렌시안히드린), N-C=S(티오 요소), N=N(아조 염료) 등의 구조를 갖는 유기화합물을 사용할 수 있다.
상기한 본 발명의 효과를 발휘하기 위해서는 제1종 광택제는 도금액 내에 1~50밀리리터/리터 함유하고, 제2종 광택제는 도금액 내에 1~150밀리리터/리터 함유하고 제1종 광택제 대 제2종 광택제의 중량 비율은 1(전자) 대 2~5(후자)로 하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above-described effects of the present invention, a type 1 varnish contains 1 to 50 milliliters / liter in the plating solution, a
전기 도금을 실시한 와이어는 수세조를 통과시킴으로써 수세하는 것이 바람직하다.It is preferable to wash with water the electroplated wire through a water washing tank.
더욱이, 전기 도금을 실시한 후의 와이어에는 드레싱(연삭)을 실시하여 와이어 톱용 와이어로서 적정한 표면 형태로 만드는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to apply dressing (grinding) to the wire after electroplating, and to make it into a suitable surface form as a wire for wire saws.
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 아니 하고 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경과 수정이 가능하다.Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples and can be appropriately changed and modified without departing from the technical scope of the present invention.
(1)전기 도금에 의한 고정 연마입자 와이어의 제조(1) production of fixed abrasive grain wire by electroplating
도 5에 도시된 바와 같은 개략 구성의 도금 장치에 의해 고정 연마입자 와이어를 제조하였다. 즉, 송출기(21)로부터 직경 160㎛의 강제 와이어(22)를 송출하고, 이 강제 와이어(22)를 알칼리 탈지조(pH가 11인 알칼리 탈지제)(23)에서 알칼리 탈지하고, 산세조(pH가 1인 황산)(24)에서 산세하고, 수세조(25)에서 수세하고, 전처리조(설파민산니켈ㆍ4수화물이 600g/리터, pH가 4.2인 욕 조성)(26)에서 전처리하고, 강제 와이어(22)의 표면에 도금조(27)에서 두께 7㎛의 니켈도금을 실시하였다. 도금조(27)의 도금욕의 조성은 설파민산니켈ㆍ4수화물이 600g/리터, 염화니켈ㆍ6수화물이 55g/리터, pH 완충제로서의 붕산이 30g/리터, 제1종 광택제(사칼린)가 15밀리리터/리터, 제2종 광택제(2부틴-1, 4디올)가 50밀리리터/리터, 니켈을 미리 피복하여 이루어지는 입경이 15~25㎛인 다이아몬드 연마입자(피복 니켈의 두께가 0.1~1.0㎛)를 10g/리터 함유하고, 도금 조건은 pH가 3.0이고, 온도가 55℃이고 전류밀도가 45A/dm2이었다. 또한 이때의 전류효율은 90%이었다.The fixed abrasive grain wire was produced by the plating apparatus of the schematic structure as shown in FIG. In other words, the forced wire 22 having a diameter of 160 µm is sent out from the
이후, 니켈도금 피막을 형성한 강제 와이어(22)를 수세조(28)에서 수세한 후 니켈도금 피막 내에 다이아몬드 연마입자를 고착한 강제 와이어(22)를 권취기(29) 에 권취하였다.Thereafter, the steel wire 22 on which the nickel plated film was formed was washed with water in the
(2)고정 연마입자 와이어의 표면(2) surface of fixed abrasive grain wire
도 6a는 이상과 같이 하여 얻은 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 표면 일부를 확대한 사진(2200배)이고, 다이아몬드 연마입자를 내장하는 곡면 형상의 돌기부(30)와 그 외의 대략 평탄부로 이루어지고 곡면 형상의 돌기부(30)는 대략 평탄부로부터 돌출하는 것과 같은 형상이다. 큰 둥근 표시를 띠며 이루어지는, 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부(30)에 이르는 부분에는 내측을 향하여 오목한 요부가 없고, 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부(30)에 이르는 부분에서의 접선이 연속적으로 변화한다.6A is an enlarged photograph (2200 times) of a part of the surface of the fixed abrasive grain wire of the present invention obtained as described above, and is composed of a
한편, 도 6b에 도시된 다른 고정 연마입자 와이어의 표면에는 대략 평탄부(31)에서부터 곡면 형상의 돌기부(32)에 이르는 부분에 내측을 향하여 오목한 요부(34a)가 있고, 도 6c에 도시된 다른 고정 연마입자 와이어의 표면에는 대략 평탄부(31)에서부터 곡면 형상의 돌기부(33)에 이르는 부분에 내측을 향하여 오목한 요부(34b)가 있고, 이들 요부(34a, 34b)에 응력 집중이 발생하기 쉽다.On the other hand, on the surface of the other fixed abrasive grain wire shown in FIG. 6B, there is a recessed
그러나, 본 발명의 와이어 표면에는 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부(30)에 이르는 부분에는 34a 및 34b에 상당하는 내측을 향하여 오목한 요부가 없고, 대략 평탄부에서부터 곡면 형상의 돌기부(30)에 이르는 부분에서의 접선이 연속적으로 변화하므로 응력 집중이 발생하기 어려운 구조이다.However, the portion of the wire surface of the present invention that extends from the substantially flat portion to the
도 7a는 이상과 같이 하여 제조한 본 발명의 고정 연마입자 와이어의 길이방 향의 일부 표면부분을 측장기를 갖는 주사형 전자현미경으로 관찰한 결과를 도시한 모식도이다. 도 7a에 있어서, 와이어(35)의 표면에는 연마입자(36)를 내장한 니켈도금층(37)이 피복되고, 연마입자(36)를 내장하는 곡면 형상의 돌기부(38)는 대략 평탄부(39)로부터 돌출하는 것과 같은 형상이다. 대략 평탄부(39)의 표면에 대한 곡면 형상의 돌기부(38)의 높이를 H라고 한 경우, (1/3)H의 높이에서부터 대략 평탄부(39)의 표면에 이를 때까지의 곡면 형상의 돌기부(39)의 수평방향의 단면적(A)은 서서히 증가한다. 이와 같이 연마입자(36)를 니켈도금층(37)에 고착시키기 위하여 유효하게 기여하는 저변부분의 도금 피막의 두께가 두꺼우므로 연마입자(36)은 니켈도금층(도금 피막)(37)에 견고하게 고착된다. 도 7b는 도 7a의 X-X 선을 따라 절단한 단면도이다. 또한 도금 피막의 두께를 측정하는 데에는 측장기를 갖는 주사형 전자현미경 이외에 레이저식 현미경을 이용할 수도 있다.FIG. 7A is a schematic diagram showing a result of observing a part of the surface portion of the fixed abrasive grain wire of the present invention manufactured as described above with a scanning electron microscope having a side instrument. In FIG. 7A, the surface of the
(3)도금 피막의 두께(3) the thickness of the coating film
다음으로, 알칼리 탈지조(23)에서부터 수세조(28)까지의 각 조 조건을 상기와 동일하게 한 것(레벨링제 함유)과, 도금층(27)에서의 도금욕에 제1종 광택제(레벨링제)와 제2종 광택제(레벨링제)를 함유하지 않은 이외는 알칼리 탈지조(23)에서부터 수세조(28)까지의 각 조 조건을 상기와 동일하게 한 것에 대하여, 도 2에 도시된 연마입자(11) 상의 도금 피막(13)의 두께(t)가 이론적으로 8㎛로 되는 것과 같은 조건에서 복수개의 강제 와이어에 전기 도금을 실행한 결과, 전기 도금 후의 실제 두께(t)로서, 레벨링제를 함유하는 전기 도금을 실행한 와이어의 도금 피막 두께(t)는 이하의 표 1과 같이 되고, 레벨링제를 함유하지 않은 전기 도금을 실행한 와이어의 도금 피막 두께(t)는 이하의 표 2와 같이 되었다.Next, each condition of the tank from the
또한, 도금 피막의 두께(t) 측정은 「도시되지 않은 원통체의 내면에 이형제를 도포하고, 이 원통체에 열경화성 수지를 충전하고, 이어 이 열경화성 수지 내에 상기와 같이 하여 얻은 도금 피막을 갖는 와이어를 삽이하고, 소정의 온도 조건으로 가열하여 수지를 경화시킨 후, 와이어를 내장한 원통 형상의 열경화성 수지체를 원통체로부터 취출하고 원통 형상의 열경화성 수지체의 단면을 길이방향으로 깎아내어 도 2에 도시된 바와 같은 형상을 한 부분을 노출시키고, 측장기를 갖는 주사형 전자현미경으로 두께(t)를 측정한다.」라고 하는 방법으로 두께(t)를 측정하였다.In addition, the measurement of the thickness (t) of the plating film is "a wire which has a plating film obtained by applying a release agent to the inner surface of a cylindrical body (not shown), filling this cylindrical body with a thermosetting resin, and then in this thermosetting resin as described above. After inserting and heating the resin to a predetermined temperature condition to cure the resin, the cylindrical thermosetting resin body containing the wire was taken out from the cylindrical body, and the cross section of the cylindrical thermosetting resin body was scraped in the longitudinal direction, and FIG. 2. The thickness t was measured by exposing a portion having a shape as shown in Fig. 2 and measuring the thickness t with a scanning electron microscope having a measuring instrument.
표 1과 표 2를 비교하면 명백한 바와 같이, 레벨링제를 함유하는 전기 도금을 실행함으로써 연마입자(11) 상의 도금 피막(13)의 두께는 얇아짐을 알 수 있다.Comparing Table 1 and Table 2, it can be seen that the thickness of the plated
(4)고정 연마입자 와이어의 집중도(4) concentration of fixed abrasive grain wire
상기와 같이 하여 제조한 고정 연마입자 와이어의 집중도(고정 연마입자 와이어의 단위 길이 당 고착되어 있는 연마입자의 투영면적의 합계를 와이어의 표면적으로 나눈 수치)를 조사하였다. 즉, 와이어의 직경을 d, 길이를 L, 각 연마입자의 투영면적을 A1, A2, A3,...., An이라고 하면, 집중도는 다음 식으로 표시된다.The concentration of the fixed abrasive grain wire produced as described above (the numerical value obtained by dividing the total projected area of the abrasive grains fixed per unit length of the fixed abrasive grain wire divided by the surface area of the wire) was examined. That is, if the diameter of the wire is d, the length is L, and the projection areas of each abrasive grain are A1, A2, A3, ..., An, the concentration is expressed by the following equation.
본 실시예에 있어서, 와이어의 임의의 길이(365.5㎛) 내에는 주사형 전자현미경으로 관찰하면 177개의 다이아몬드 연마입자가 고착되어 있다. 연마입자는 실제로는 다양한 형상을 하고 있지만 계산 편의를 위하여 동등한 크기의 구체로 간주하고, 더욱이 구체를 원주 형상의 와이어에 투영하면 실제로는 타원으로 되지만 계산 편의를 위하여 원으로 간주하고, 동등한 직경(18㎛)의 177개 연마입자가 직경 160㎛이고 길이 365.5㎛인 와이어의 표면에 고착되어 있다고 하여 상기 식에 의해 집중도를 계산하면 25%가 되었다.In this embodiment, 177 diamond abrasive grains are fixed within an arbitrary length (365.5 mu m) of the wire when observed with a scanning electron microscope. Although the abrasive particles are actually of various shapes, they are regarded as spheres of equal size for convenience of calculation, and moreover, if the spheres are projected onto a circumferential wire, they are actually elliptical but are regarded as circles for the convenience of calculation. 177 abrasive grains having a diameter of 160 µm and being fixed to the surface of a wire having a length of 365.5 µm were 25% when the concentration was calculated by the above formula.
(5)고정 연마입자 와이어의 표면 경도(5) surface hardness of fixed abrasive grain wire
상기와 바와 같이 하여 제조한 고정 연마입자 와이어의 표면 경도를 약 0.1㎜ 이격한 5개소의 지점에 대하여 측정하면, 610HMV(0.1), 620HMV(0.1), 630HMV(0.1), 650HMV(0.1), 680HMV(0.1)가 얻어졌다. 또한, HMV는 마이크로 비커스(Micro Vickers) 경도를 말한다.When the surface hardness of the fixed abrasive grain wire produced as mentioned above was measured about five points spaced about 0.1 mm apart, 610HMV (0.1), 620HMV (0.1), 630HMV (0.1), 650HMV (0.1), 680HMV (0.1) was obtained. HMV also refers to Micro Vickers hardness.
(6)고정 연마입자 와이어에 의한 슬라이싱 작업(6) slicing by fixed abrasive grain wire
상기와 같이 하여 얻은 고정 연마입자 와이어를 이용하여 실제로 슬라이싱을 실행하였으므로 이 상세함에 대하여 설명한다. 와이어 톱의 배치는 도 14에 도시된 것과 동일하고, 절삭 대상(46)은 두께 15㎜ X 폭 125㎜ X 길이 450㎜의 평판 형상의 소다 글래스(soda glass)이고, 와이어(42)를 0.95㎜의 간격으로 25N의 장력으로 그룹 롤러(44)에 장설(張說)하여 와이어(42)에 대하여 노즐(47)로부터 수돗물을 산포하면서 절삭 대상인 소다 글래스(46)를 와이어(42)에 대하여 1.0㎜/분의 속도로 이송하면서 와이어(42)를 풀림 보빈(41)으로부터 권취 보빈(49)에 대하여 최대속도 800m/분, 평균속도 600m/분의 속도로 이송한 후 권취 보빈(49)으로부터 풀림 보빈(41)에 대하여 최대속도 800m/분, 평균속도 600m/분의 속도로 되감는 쌍방향 주행을 실행하면서 와이어(42)를 2m/분만큼 풀림 보빈(41)에서부터 권취 보빈(49)으로 전진시키는 방식으로 25분간 소다 글래스(46)를 절삭하였다.Since slicing was actually performed using the fixed abrasive grain wire obtained as mentioned above, this detail is demonstrated. The layout of the wire saw is the same as that shown in FIG. 14, the cutting
(7)슬라이싱 작업 전후의 고정 연마입자 와이어의 표면 상황(7) Surface condition of fixed abrasive grain wire before and after slicing
도 8은 상기 슬라이싱 작업 전의 고정 연마입자 와이어의 표면 사진(200배)이고 도 9는 상기 슬라이싱 작업 후의 고정 연마입자 와이어의 표면 사진(250배)이다. 도 8과 도 9에 있어서, 돌기하여 있는 부분의 직하에 다이아몬드 연마입자가 내장되어 있다. 도 8과 도 9를 비교하면 명백한 바와 같이, 슬라이싱 작업 후에 있어서도 다이아몬드 연마입자의 탈락과 박리가 발견되는 부분은 적고, 다이아몬드 연마입자는 견고하게 니켈 도금 피막에 고착되어 있음을 알 수 있다.8 is a photograph of the surface of the fixed abrasive grain wire (200 times) before the slicing operation, and FIG. 9 is a photograph of the surface of the fixed abrasive grain wire (250 times) after the slicing operation. 8 and 9, diamond abrasive grains are embedded directly under the protruding portion. As apparent from the comparison of Figs. 8 and 9, it is understood that even after the slicing operation, the dropping and peeling of the diamond abrasive grains is found to be small, and the diamond abrasive grains are firmly fixed to the nickel plated film.
(8)긁힘 시험 (8) scratch test
비교를 위하여, 도 10과 도 11에 도시된 바와 같은 개략구성의 장치를 이용하여 긁힘 시험을 실행하였다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 하여 제조한 본 발명의 고정 연마입자 와이어(40a)에 대하여 선단부가 예리한 부재(저탄소 강제의 자중 500g의 것)(40b)를 꼭 누르고 게다가 이 부재(40b) 상에 4500g 중량(W)을 탑재하고 좌측으로부터 우측을 향하여 예리한 부재(40b)를 1㎝/초의 속도로 누르는 긁힘 시험을 실행하였다. 그 결과, 이 긁힘 시험 전에는 도 8에 도시된 바와 같은 표면을 나타내고 있었던 것은 도 12에 도시된 바와 같은 표면으로 되었다. 도 8과 도 12에 있어서, 돌기하여 있는 부분의 직하에 다이아몬드 연마입자가 내장되어 있다. 도 8과 도 12를 비교하면 명백한 바와 같이, 긁힘 시험 후에 있어서도 다이아몬드 연마입자의 탈락과 박리가 발견되는 부분이 없고, 다이아몬드 연마입자는 견고히 니켈 도금 피막에 고착되어 있음을 알 수 있다.For comparison, a scratch test was performed using the apparatus of the schematic configuration as shown in FIGS. 10 and 11. That is, as shown in Fig. 10, against the fixed
다음으로, 비교를 위하여 도 11에 도시된 바와 같이 도 18에 도시된 바와 같은 표면을 갖는 연마입자 전착 와이어(40c)에 대하여 선단부가 예리한 부재(저탄소 강체의 자중 500g의 것)(40b)를 꼭 누르고 좌측에서 우측을 향하여 예리한 부재(40b)를 1㎝/초의 속도로 누르는 긁힘 시험을 실행하였다. 그 결과, 이 긁힘 시험 전에는 도 18에 도시된 바와 같은 표면을 나타내고 있었던 것은 도 13에 도시된 바와 같은 표면으로 되었다. 도 13과 도 18에 있어서, 돌기하여 있는 부분의 직하 에 다이아몬드 연마입자가 내장되어 있다. 도 13과 도 18을 비교하면 명백한 바와 같이 이 연마입자 전착 와이어는 와이어에 부하된 무게가 본 발명의 와이어의 긁힘 시험의 10%임에도 상관없고, 긁힘 시험 후에 다수의 다이아몬드 연마입자가 탈락함을 알 수 있다.Next, for comparison, a
(9)결론(9) Conclusion
이상과 같이 하여 본 발명에 의하면, 다이아몬드 연마입자를 견고하게 고착한 니켈 도금 피막을 갖는 고정 연마입자 와이어를 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to provide a fixed abrasive grain wire having a nickel plated film in which diamond abrasive grains are firmly fixed.
본 발명의 고정 연마입자 와이어는 실리콘, 석영, 세라믹 등의 경질 재료의 절단, 슬라이스, 내면 연마, 다이스, 잉곳 절출용으로 이용할 수 있다.The fixed abrasive grain wire of the present invention can be used for cutting, slicing, internal polishing, dice, and ingot cutting of hard materials such as silicon, quartz, and ceramics.
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