KR101313024B1 - Wire cutting tool using carbon fiber and method of fabricating the same - Google Patents

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KR101313024B1
KR101313024B1 KR1020120111672A KR20120111672A KR101313024B1 KR 101313024 B1 KR101313024 B1 KR 101313024B1 KR 1020120111672 A KR1020120111672 A KR 1020120111672A KR 20120111672 A KR20120111672 A KR 20120111672A KR 101313024 B1 KR101313024 B1 KR 101313024B1
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wire
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carbon fiber
coating layer
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성낙주
백동철
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이화다이아몬드공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A wire cutting tool using carbon fiber and a manufacturing method thereof are provided to prevent a base material from getting wet by plating solution as a base material in which a conductive coating layer made of metal elements in the wire cutting tool is formed is provided. CONSTITUTION: A wire cutting tool using carbon fiber comprises a base material (100), a conductive coating layer, a wetting layer, and a plurality of grinding particles. Each diameter of carbon fiber (101) is 5-7 um and the diameter of the base material in a wire shape is 200-500 um. The conductive coating layer improves the electric conduction of the base material in a wire shape and prevents the base material from getting wet.

Description

카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 및 그 제조 방법{Wire cutting tool using carbon fiber and method of fabricating the same}Wire cutting tool using carbon fiber and its manufacturing method {Wire cutting tool using carbon fiber and method of fabricating the same}

본 발명은 사파이어 기판, 석재, 벽돌, 콘크리트, 아스팔트와 같은 취성이 있는 피삭재를 절단하거나 연마하는데 사용되는 와이어 절삭 공구 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 인장 강도가 우수한 모재를 제공하여 연마 입자의 탈착률을 감소시키는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a wire cutting tool used to cut or polish brittle workpieces such as sapphire substrate, stone, brick, concrete, asphalt, and more particularly, to provide a base material having excellent tensile strength and polishing. The present invention relates to a wire cutting tool using a carbon fiber for reducing the desorption rate of particles and a method of manufacturing the same.

반도체 재료로 사용되는 실리콘, 갈륨-비소 사파이어 잉곳 또는 유리 등과 같은 경질 취성재료(硬質 脆性材料)의 절단에 사용되는 종래의 와이어 절삭 공구로는 다이아몬드 입자가 고착된 원판상 블레이드 톱, 유리분말 등의 절단용 슬러리를 절단부에 공급하면서 다수개의 와이어를 절단면에 통과시키는 멀티와이어 톱 및 피아노선 등의 와이어 표면에 다이아몬드 입자를 전착(電着)시킨 다이아몬드 전착 와이어 등이 알려져 있다.Conventional wire cutting tools used for cutting hard brittle materials such as silicon, gallium-arsenic sapphire ingots or glass, which are used as semiconductor materials, include disk blade saws, glass powders, etc. BACKGROUND ART Diamond electrodeposited wires, in which diamond particles are electrodeposited on wire surfaces such as multi-wire saws and piano wires that allow a plurality of wires to pass through a cutting surface while supplying a cutting slurry to a cutting part, are known.

일반적으로 철이나 철합금으로 이루어진 와이어는 반도체 웨이퍼용 잉곳이나 세라믹을 비롯한 초경합금 등의 절단시 평탄한 절단면을 갖도록 하면서 동시에 여러 매를 절단할 수 있음에 따라 상기와 같은 경질재료의 절단에 널리 사용되고 있다. In general, a wire made of iron or iron alloy is widely used for cutting hard materials as it can cut several sheets at the same time while having a flat cutting surface when cutting a cemented carbide such as a semiconductor wafer ingot or ceramic.

한편, 종래의 와이어 절삭 공구로 사용되는 와이어는 연삭 과정 중 작용하게 되는 높은 장력에 견딜 수 있도록 경강선재나 피아노 선재와 같이 절단력이 높은 고 탄소강 선재가 주로 사용되고 있으며, 최근에는 소우 와이어의 극세물 고강도화의 추세에 따라 타이어 보강재로 사용되는 고품질의 스틸 타이어 코드용 선재가 사용되고 있기도 하다. 그리고, 연삭 과정 중 소우 와이어와 피절단체 사이에는 심한 마찰열이 발생되기 때문에 소우 와이어는 내열성과 열전도성이 우수한, 즉 냉각성능이 우수하면서도 내마모성이 뛰어난 재질 특성이 요구되는 바, 이러한 특성을 갖춘 소재 와이어로서는 주로 탄소함량이 0.60∼0.80％ 범위의 고탄소 강선이 사용된다.On the other hand, the wire used as a conventional wire cutting tool is a high carbon steel wire having a high cutting force, such as hard steel wire or piano wire, so as to withstand the high tension that is acting during the grinding process, and in recent years the high-strength material of the saw wire In line with the trend, wire rods for high-quality steel tire cords, which are used as tire reinforcements, are being used. In addition, since the frictional heat is generated between the saw wire and the cut body during the grinding process, the saw wire is required to have excellent heat resistance and thermal conductivity, that is, excellent cooling performance and excellent wear resistance. As the carbon dioxide, a high carbon steel wire having a carbon content of 0.60 to 0.80% is mainly used.

이러한 상기의 고 탄소강 선재를 사용하는 취성재료 절단용 공구에 관한 기술은 일본국 특허공보 소62-260006호, 한국공개특허 제10-2011-0075625호, 한국공개특허 제10-2003-0053772호 및 한국공개특허 제10-2003-0054729호 등과 같은 여러 특허에 이미 공지되어 있다. Such a technique for cutting brittle materials using the high carbon steel wire is disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-260006, Korean Patent Publication No. 10-2011-0075625, Korean Patent Publication No. 10-2003-0053772 and It is already known in several patents such as Korean Patent Publication No. 10-2003-0054729.

그러나, 종래의 고 탄소강 선재를 사용하는 취성재료 절단용 공구에서는 여러가지 단점들이 나타나고 있으며, 그 중 일본국 특허공보 소62-260006호에는 피아노 선재의 표면을 열처리하여 연한 페라이트 조직으로 변환시킨 상태에서 그 표면에 다이아몬드 입자를 물리적으로 박아넣은 다이아몬드 전착 와이어가 개시되어 있는바, 이는 와이어 표면에 흠(크랙이나 스크래치)이 많아 절단작업중에 단선이 발생하기 쉬워서 실제사용상에 문제가 많은 것으로 알려지고 있다. However, there are various disadvantages in the conventional brittle material cutting tool using high carbon steel wire. Among them, Japanese Patent Publication No. 62-260006 discloses that the surface of the piano wire is heat-treated and converted into a soft ferrite structure. A diamond electrodeposition wire in which diamond particles are physically embedded in a surface has been disclosed, which is known to have many defects (cracks or scratches) on the surface of the wire, which is likely to cause breakage during cutting, and thus has many problems in practical use.

또한, 상기 형태의 다이아몬드 전착 와이어는 비교적 손쉽게 제작이 가능하고 직경이 큰 피삭재의 절단도 가능하다는 장점을 지니고 있긴 하나, 절단 중에 슬러리 막힘 현상이 발생하게 되어 8인치 이상의 잉곳을 절단하는 때에는 절단 도중에 와이어의 파단이 일어나거나 도금층의 박리 및 다이아몬드 입자의 탈락이 발생되어 절단흔적이 크고 거칠은 절단면이 형성되어 절단후 피삭재인 실리콘 웨이퍼의 연마에 많은 시간이 소요되는 등의 문제점이 있다.In addition, the diamond electrodeposition wire of the above type has the advantage of being relatively easy to manufacture and cutting of large diameter workpieces, but slurry clogging occurs during cutting, so when cutting ingots larger than 8 inches, the wire is cut during cutting. There occurs a problem such as a breakage of the plating layer or peeling of the diamond layer and dropping of the diamond particles to form a large cutting traces and a rough cut surface takes a long time to polish the silicon wafer as a workpiece after cutting.

이에 더하여 최근에는 피삭재가 대형화 추세를 취하고 있음에 따라 현재 피삭재의 직경이 12인치로 변화되어 사용되고 있고 앞으로 12인치 이상이 예상되고 있는 실정이어서 이에 부합하는 종래의 고 탄소강의 와이어에는 한계가 따르게 된다.
In addition, in recent years, as the size of the workpiece has been enlarged, the diameter of the workpiece has been changed to 12 inches and is being used, and more than 12 inches are expected in the future.

따라서, 당 기술 분야에서는 점차적으로 피삭재가 대형화 추세를 취하고 있음에 따라 이에 부합하는 절단용 공구에 대한 새로운 기술이 요구되고 있다.
Therefore, in the technical field, as the workpiece material is gradually increasing in size, a new technology for a cutting tool corresponding thereto is required.

본 발명은 복수의 카본 파이버로 구성된 모재를 구비한 와이어 절삭 공구를 제공하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절단 공구 및 그 제조 방법에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a wire cutting tool using a carbon fiber and a method of manufacturing the same, which provide a wire cutting tool having a base material composed of a plurality of carbon fibers.

또한, 본 발명은 표면에 코팅층이 형성된 모재를 제공하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절단 공구 및 그 제조 방법에 그 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention has another object to a wire cutting tool and a method of manufacturing the same using a carbon fiber to provide a base material with a coating layer formed on the surface.

본 발명은 와이어 형태의 모재; 상기 와이어 형태의 모재의 표면에 형성되는 전착층; 및 상기 전착층를 매개로 상기 와이어 형태의 모재에 부착되는 다수의 연마 입자;를 포함하고, 상기 와이어 형태의 모재는 복수의 카본 파이버(carbon fiber)로 구성된 것을 특징으로 한다. The present invention is a base material in the form of a wire; Electrodeposition layer formed on the surface of the base material of the wire form; And a plurality of abrasive particles attached to the base material in the form of a wire through the electrodeposition layer, wherein the base material in the form of a wire is composed of a plurality of carbon fibers.

상기 와이어 형태의 모재는 인장 강도가 3800 내지 6000MPa이고, The wire base material has a tensile strength of 3800 to 6000 MPa,

상기 와이어 형태의 모재의 직경은 200 내지 500㎛이고, The diameter of the base material of the wire form is 200 to 500㎛,

상기 와이어 형태의 모재의 표면에 전도성 코팅층이 형성되고, Conductive coating layer is formed on the surface of the base material of the wire form,

상기 코팅층은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고, The coating layer includes at least one metal element selected from nickel, cobalt, manganese, iron, tin and titanium,

상기 코팅층은 0.1 내지 0.5㎛ 두께로 형성되고, The coating layer is formed to a thickness of 0.1 to 0.5㎛,

상기 복수의 카본 파이버 각각의 직경은 5 내지 7㎛이고, The diameter of each of the plurality of carbon fibers is 5 to 7㎛,

상기 전착층은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고, The electrodeposition layer includes at least one metal element selected from nickel, zinc, iron, silver, cobalt, platinum, copper, chromium and tungsten,

상기 다수의 연마 입자는 다이아몬드 입자, 입방체 질화 붕소 입자, 탄화 규소, 탄화 티탄 및 세라믹 연마 입자 중 어느 하나이다. The plurality of abrasive particles are any one of diamond particles, cubic boron nitride particles, silicon carbide, titanium carbide and ceramic abrasive particles.

또한, 본 발명은 복수의 카본 파이버(carbon fiber)로 구성된 와이어 형태의 모재를 마련하는 단계; 상기 복수의 카본 파이버 표면에 다수의 연마 입자를 배열하는 단계; 및 상기 와이어 형태의 모재 표면에 전착층를 형성하여 상기 다수의 연마 입자를 상기 와이어 형태의 모재 표면에 부착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention comprises the steps of providing a base material in the form of a wire consisting of a plurality of carbon fibers (carbon fiber); Arranging a plurality of abrasive particles on the surfaces of the plurality of carbon fibers; And forming an electrodeposition layer on the surface of the base material in the form of wire to attach the plurality of abrasive particles to the surface of the base material in the form of wire.

상기 와이어 형태의 모재는 인장 강도가 3800 내지 6000MPa이고, The wire base material has a tensile strength of 3800 to 6000 MPa,

상기 와이어 형태의 모재는 200 내지 500㎛의 직경을 갖고, The base material in the form of a wire has a diameter of 200 to 500㎛,

상기 모재에 대해서 탈지 및 산세 단계를 더 수행하고, Degreasing and pickling steps are further performed on the base material,

상기 복수의 카본 파이버 각각은 5 내지 7㎛의 직경을 갖고, Each of the plurality of carbon fibers has a diameter of 5 to 7㎛,

상기 전착층은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고, The electrodeposition layer includes at least one metal element selected from nickel, zinc, iron, silver, cobalt, platinum, copper, chromium and tungsten,

상기 다수의 연마 입자는 다이아몬드 입자, 입방체 질화 붕소 입자, 탄화 규소, 탄화 티탄 및 세라믹 연마 입자 중 어느 하나이고, The plurality of abrasive particles are any one of diamond particles, cubic boron nitride particles, silicon carbide, titanium carbide and ceramic abrasive particles,

상기 와이어 형태의 모재의 표면에 전도성 코팅층을 형성하고, Forming a conductive coating layer on the surface of the base material of the wire form,

상기 코팅층은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고, The coating layer includes at least one metal element selected from nickel, cobalt, manganese, iron, tin and titanium,

상기 코팅층은 0.1 내지 0.5㎛ 두께로 형성한다.
The coating layer is formed to a thickness of 0.1 to 0.5㎛.

본 발명은 와이어 절삭 공구에 복수의 카본 파이버로 구성된 모재를 제공함으로써, 반도체 웨이퍼용 잉곳, 세라믹 및 초경합금과 같은 경질재료의 절단에 적합한 모재, 특히 기존의 고 탄소강 와이어를 사용하는 모재 대비 우수한 인장력을 갖는 모재를 구비한 와이어 절삭 공구를 제공하게 되어 피삭재의 대면적화에 따른 와이어 절삭 공구로서 유용하게 활용될 수 있는 효과를 가지게 된다. The present invention provides a base material composed of a plurality of carbon fibers in a wire cutting tool, thereby providing excellent tensile strength compared to a base material suitable for cutting hard materials such as ingots, ceramics, and cemented carbides for semiconductor wafers, in particular, a base material using a conventional high carbon steel wire. It is to provide a wire cutting tool having a base material having an effect that can be usefully utilized as a wire cutting tool according to the large area of the workpiece.

또한, 본 발명은 와이어 절삭 공구에 금속원소로 이루어진 전도성 코팅층이 형성된 모재를 제공함으로써, 전기전도도 및 절단 성능이 우수한 모재가 구비된 와이어 절삭 공구를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 도금액에 의한 모재의 젖음성 현상을 방지할 수 있는 효과를 가지게 된다.
In addition, the present invention provides a base material having a conductive coating layer made of a metal element on the wire cutting tool, thereby obtaining a wire cutting tool having a base material having excellent electrical conductivity and cutting performance, and also preventing the wettability of the base material due to the plating solution. It will have a preventable effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모재를 설명하기 위한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 전착 장치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a wire cutting tool using a carbon fiber according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the base material according to an embodiment of the present invention.
3a and 3b are views for explaining a wire cutting tool manufacturing method using a carbon fiber according to the present invention.
4a and 4b show a diamond tool electrodeposition apparatus according to the invention;
5 is a view for explaining a wire cutting tool using a carbon fiber according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 및 그 제조 방법에 대한 바람직한 실시의 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an example of a preferred embodiment for a wire cutting tool and a manufacturing method using the carbon fiber of the present invention.

본 발명은 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 복수의 카본 파이버로 구성된 와이어 형태의 모재 표면에 전착층를 매개로 다수의 연마 입자가 부착된 와이어 절삭 공구를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a wire cutting tool using a carbon fiber and a method for manufacturing the same, characterized by providing a wire cutting tool having a plurality of abrasive particles attached to a surface of a base material of a wire form composed of a plurality of carbon fibers via an electrodeposition layer. do.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a wire cutting tool using a carbon fiber according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구는 소정의 길이를 갖는 모재(100), 상기 모재(100)의 표면에 배열된 다수의 연마 입자와 상기 모재(100)에 다수의 연마 입자(110)를 결합 지지하는 전착층(120)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a wire cutting tool using a carbon fiber according to an embodiment of the present invention includes a base material 100 having a predetermined length, a plurality of abrasive particles arranged on a surface of the base material 100, and the base material 100. It is composed of an electrodeposition layer 120 for holding and supporting a plurality of abrasive particles (110).

여기서, 상기 다수의 연마 입자(110)는 다이아몬드 입자, 입방체 질화 붕소 입자, 탄화 규소, 탄화 티탄 및 세라믹 연마 입자 중 어느 하나인 것이 바람직하다. Here, the plurality of abrasive particles 110 is preferably any one of diamond particles, cubic boron nitride particles, silicon carbide, titanium carbide and ceramic abrasive particles.

상기 전착층(120)은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하여 형성하되, 바람직하게는 상기 모재(100)의 구성 물질로 따라 그 물질을 다르게 하여 형성하도록 할 수 있다.The electrodeposition layer 120 is formed to include at least one metal element selected from nickel, zinc, iron, silver, cobalt, platinum, copper, chromium and tungsten, preferably according to the constituent material of the base material 100 The material can be formed differently.

본 발명에서와 같이 상기 모재(100)가 카본 파이버(101)로 형성되는 경우, 상기 카본 파이버(101)는 종래의 모재로 사용되는 고 탄소강에 비해 유연성을 가지고 있기 때문에 상기 모재(100)의 표면에 부착되는 전착층의 물질 또한 연성이 우수하거나, 부드러운 특성을 가지는 도금 물질로 구성되는 것이 바람직하도록 한다. When the base material 100 is formed of carbon fiber 101 as in the present invention, since the carbon fiber 101 has flexibility compared to high carbon steel used as a conventional base material, the surface of the base material 100 The material of the electrodeposition layer adhered to is also preferably composed of a plating material having excellent ductility or soft properties.

상기 모재(100)는 사파이어 잉곳 등 피삭재의 직경이 12인치에서도 유연성 및 인장과 같은 와이어 쏘우(wire saw)의 사용 상태를 견딜 수 있는 재료로 형성하되, 바람직하게 각각의 직경이 5 내지 7㎛인 복수의 카본 파이버(101)로 구성되며, 전체 직경이 200 내지 500㎛인 와이어 형태로 형성될 수 있다(도 2 참조). 이러한 상기 모재(100)는 800 내지 6000MPa의 높은 인장 강도를 가지게 된다. The base material 100 is formed of a material that can withstand the use state of the wire saw (flexible and tensile) even when the diameter of the workpiece, such as a sapphire ingot 12 inches, preferably 5 to 7㎛ each diameter It is composed of a plurality of carbon fibers 101, can be formed in the form of a wire having a total diameter of 200 to 500㎛ (see Figure 2). The base material 100 has a high tensile strength of 800 to 6000MPa.

만약, 상기 모재(100)를 구성하는 복수의 카본 파이버(101) 각각의 직경이 상기의 범위보다 얇은 두께로 형성하게 되면 와이어 모재의 절삭 공정 강도가 약해질 수 있게 되고, 반면, 상기 복수의 카본 파이버(101) 각각의 직경이 상기의 범위보다 두꺼운 두께로 형성하게 되면 잉곳 재료의 소실이 증가하는 문제점 및 와이어 모재로서의 적용에 대한 문제점이 발생할 수 있게 된다.If the diameter of each of the plurality of carbon fibers 101 constituting the base material 100 is formed to a thickness thinner than the above range, the cutting process strength of the wire base material may be weakened, whereas the plurality of carbon fibers If the diameter of each of the fibers 101 is formed to a thickness thicker than the above range, there is a problem that the loss of the ingot material increases and a problem for the application as a wire base material.

이렇듯, 본 발명에서는 모재(100)가 강도 및 탄성이 우수하고, 내열성 및 내충격성이 우수하여 부식될 우려가 없는 카본 파이버(101)로 구성됨에 따라 피삭재의 대면적화에 따른 절삭 부하로 인해 필요로 하는 우수한 인장력을 갖는 모재를 얻을 수 있게 된다.As such, in the present invention, since the base material 100 is made of carbon fiber 101 which is excellent in strength and elasticity, excellent in heat resistance and impact resistance and does not corrode, it is necessary due to the cutting load due to the large area of the workpiece. It is possible to obtain a base material having an excellent tensile force.

본 발명의 실시예에 따른 상기 모재(100)에 대한 특성을 아래의 표 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the characteristics of the base material 100 according to an embodiment of the present invention with reference to Table 1 below.

Yield
Yield
Tensile strength
Tensile strength
Tensile modulusTensile modulus ElongationElongation DensityDensity ElectricalElectrical (tex)(tex) (kgf/mm2)(kgf / mm2) (MPa)(MPa) (tf/mm2)(tf / mm2) (GPa)(GPa) (%)(%) g/cm3g / cm3 Res.(Ωcm)Res. (Ωcm) 6767 390390 38003800 2424 238238 1.61.6 1.781.78 1.6×10-31.6 × 10-3

상기의 표 1은 복수의 카본 파이버(101)로 구성된 모재(100)에 대한 특성을 나타낸 것으로, 하나의 실시예로서 본 발명에 따른 상기 모재(100)가 7.0㎛의 직경을 갖는 복수의 카본 파이버(101)가 1000개로 구성되는 경우, 이러한 복수의 카본 파이버(101)로 구성된 모재는 표 1에서와 같이 3800MPa의 높은 인장 강도와 238Gpa의 높은 인장 탄성을 갖게 되고, 우수한 도전성을 지니고 있음을 알 수 있다. Table 1 above shows the characteristics of the base material 100 composed of a plurality of carbon fibers 101. As an example, the base material 100 according to the present invention has a plurality of carbon fibers having a diameter of 7.0 μm. When (101) is composed of 1000, it can be seen that the base material composed of the plurality of carbon fibers 101 has a high tensile strength of 3800 MPa and a high tensile elasticity of 238 Gpa as shown in Table 1, and has excellent conductivity. have.

이처럼, 본 발명은 복수의 카본 파이버(101)로 구성된 모재(100)를 제공함에 따라 우수한 인장 강도를 지닌 모재를 얻을 수 있게 되어 피삭재가 대형화 추세를 취하고 있음에 따라 현재 피삭재의 직경이 12인치로 변화됨에도 불구하고 이에 부합하는 모재를 얻을 수 있게 되어 절단 성능이 우수한 와이어 절삭 공구를 제공하게 된다.As such, the present invention provides a base material having excellent tensile strength by providing a base material 100 composed of a plurality of carbon fibers 101, and thus, the diameter of the current workpiece is 12 inches as the workpiece is taking the trend of larger size. In spite of the change, it is possible to obtain a corresponding base material, thereby providing a wire cutting tool having excellent cutting performance.

통상, 사파이어 잉곳 등 피삭재의 대형화 추세로 인하여 현재 피삭재의 직경이 12인치로 변화됨에 따라 기존의 고 탄소강 와이어를 사용하는 모재로는 절삭 부하 발생으로 인하여 절삭 성능의 그 한계에 다다르게 되었으나, 본 발명에서는 우수한 인장 강도를 지닌 복수의 카본 파이버로 구성된 모재를 제공하는 것으로 피삭재의 직경이 12인치로 변화되는 추세에서 절삭 부하 발생 없이 우수한 절단 성능을 기대할 수 있는 와이어 절삭 공구를 얻도록 하였다. In general, as the diameter of the workpiece is changed to 12 inches due to the trend of larger size of the workpiece, such as sapphire ingot, the base material using the existing high carbon steel wire has reached its limit of cutting performance due to the generation of cutting load. By providing a base material composed of a plurality of carbon fibers having excellent tensile strength, the diameter of the workpiece is changed to 12 inches to obtain a wire cutting tool that can expect excellent cutting performance without generating a cutting load.

또한, 본 발명은 도전성이 우수한 카본 파이버로 구성된 모재를 와이어 절삭 공구에 사용함으로써, 모재의 전기전도성이 높아지기 때문에 종래의 도금 공정보다 인가전류를 상대적으로 낮춰 줄 수 있는 장점을 가지게 되어, 고전류에 발생할 수 있는 수소 이온 증가로 표면이 거칠어지는 상태 또는 버닝(burning)과 같은 도금 불량을 완화시켜 안정적인 와이어 절삭 공구 제조가 이루어질 것을 기대할 수 있게 된다.
In addition, the present invention has a merit that the applied current can be relatively lower than the conventional plating process by using a base material composed of carbon fibers having excellent conductivity in the wire cutting tool, thereby increasing the electrical conductivity of the base material, resulting in high currents. The increase in hydrogen ions can be expected to achieve a stable wire cutting tool manufacture by mitigating the surface roughness or plating failure such as burning (burning).

도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명에 따른 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법을 간략하게 설명하도록 한다. With reference to Figures 3a to 3c it will be briefly described a wire cutting tool manufacturing method using a carbon fiber according to the present invention.

도 3a를 참조하면, 제작하고자하는 형상으로 모재(100)를 준비한다. 상기 모재(100)는 피삭재의 직경이 12인치(inch)에서도 유연성 및 인장과 같은 와이어 쏘우의 사용 상태를 견딜 수 있는 재료로 형성하되, 3800 내지 6000MPa의 높은 인장 강도를 갖도록 5 내지 7㎛인 복수의 카본 파이버(101)로 구성되며, 직경이 200 내지 300㎛인 와이어 형태로 형성될 수 있다. Referring to Figure 3a, to prepare a base material 100 to the shape to be produced. The base material 100 is formed of a material that can withstand the use state of the wire saw, such as flexibility and tension even in the diameter of the workpiece 12 inches, a plurality of 5 to 7㎛ to have a high tensile strength of 3800 to 6000MPa It is composed of a carbon fiber 101, it may be formed in the form of a wire having a diameter of 200 to 300㎛.

이러한 상기 모재는 인장 강도 및 탄성이 우수하고, 내열성 및 내충격성이 우수하여 부식될 우려가 없는 복수의 카본 파이버(101)로 형성됨에 따라 본 발명에서는 피삭재의 대면적화에 따른 절삭 부하로 인해 필요로 하는 우수한 인장력을 갖는 모재를 제공할 수 있게 된다. Since the base material is formed of a plurality of carbon fibers 101 which are excellent in tensile strength and elasticity, and excellent in heat resistance and impact resistance and are not corroded, in the present invention, due to the cutting load due to the large area of the workpiece, It is possible to provide a base material having an excellent tensile force.

이어서, 상기 복수의 카본 파이버(101)로 구성된 모재(100)에 다수의 연마 입자를 부착시키기 전에 상기 모재 표면의 유기물 등을 제거하기 위한 탈지 과정을 수행하고, 이어서, 상기 모재 표면의 산화물 등을 제거하고 모재 표면의 활성화를 위한 산세 과정을 수행한다. 상기 모재(100)는 산세 과정을 통하여 그 표면에 요철이 발생하게 되고, 이러한 현상으로 인해 상기 모재(100)와 다수의 연마 입자 간의 밀착도는 높아지게 된다.
Subsequently, before attaching a plurality of abrasive particles to the base material 100 composed of the plurality of carbon fibers 101, a degreasing process for removing organic matters on the surface of the base material is performed. Remove and carry out a pickling process to activate the substrate surface. Unevenness is generated on the surface of the base material 100 through a pickling process, and the adhesion between the base material 100 and the plurality of abrasive particles is increased due to this phenomenon.

이어서, 상기 다수의 연마 입자(110), 바람직하게는, 다이아몬드 입자, 입방체 질화 붕소 입자, 탄화 규소, 탄화 티탄 및 세라믹 연마 입자 중 어느 하나로 이루어진 다수의 연마 입자(110)를 복수의 카본 파이버(101)로 구성된 모재(100) 표면에 배열시킨다. 예를 들어 상기 다수의 연마 입자(110)를 모재(100)의 표면에 배열시키는 공정은, 도 4a에서와 같이 다이아몬드 공구 전착 장치의 용기(300) 내에서 다수의 연마 입자(110)와 음극 사이의 기계적 충돌에 의해 상기 다수의 연마 입자(110)들이 상기 모재(100)에 도달하면서 모재(100)의 표면에 배열이 이루어지도록 할 수 있다.
Subsequently, the plurality of abrasive particles 110, preferably, the plurality of abrasive particles 110 made of any one of diamond particles, cubic boron nitride particles, silicon carbide, titanium carbide, and ceramic abrasive particles may be formed of a plurality of carbon fibers 101. ) Is arranged on the surface of the base material (100). For example, the process of arranging the plurality of abrasive particles 110 on the surface of the base material 100 may be performed between the plurality of abrasive particles 110 and the cathode in the container 300 of the diamond tool electrodeposition apparatus as shown in FIG. 4A. By the mechanical collision of the plurality of abrasive particles 110 to reach the base material 100 can be arranged on the surface of the base material 100.

도 3b를 참조하면, 상기 모재(100)와 다수의 연마 입자(110)의 부착 및 고정을 위하여 상기 모재(100) 표면에 전착층(120)을 형성하여 상기 다수의 연마 입자(110)를 상기 모재(100) 표면에 부착시킨다. 상기 전착층(120)은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 전도성 금속원소를 사용하되, 바람직하게는 상기 모재의 구성 물질로 따라 그 물질을 다르게 하여 형성하도록 할 수 있다. Referring to FIG. 3B, an electrodeposition layer 120 is formed on a surface of the base material 100 to attach and fix the base material 100 and the plurality of abrasive particles 110 to the plurality of abrasive particles 110. The base material 100 is attached to the surface. The electrodeposition layer 120 uses at least one conductive metal element selected from nickel, zinc, iron, silver, cobalt, platinum, copper, chromium, and tungsten, preferably different materials depending on the material of the base material. Can be formed.

본 발명에서와 같이 상기 모재(100)가 복수의 카본 파이버(101)로 형성되는 경우, 상기 카본 파이버(101)는 종래의 모재로 사용되는 고 탄소강에 비해 유연성을 가지고 있기 때문에 상기 모재의 표면에 부착되는 전착층의 물질 또한 연성이 우수하거나, 부드러운 특성을 가지는 도금 물질로 구성되는 것이 바람직하도록 한다. When the base material 100 is formed of a plurality of carbon fibers 101 as in the present invention, since the carbon fiber 101 has flexibility compared to high carbon steel used as a conventional base material, the surface of the base material The material of the electrodeposition layer to be attached is also preferably composed of a plating material having excellent ductility or soft properties.

예를 들어, 상기 전착층(120)를 형성하는 공정은, 도 4b에서와 같이 상기의 다이아몬드 공구 전착 장치의 용기(300) 내에서 세팅된 전압과 전류를 인가시키는 것, 즉, 도금을 하고자하는 금속을 음극(－)으로 하고, 전착시키고자 하는 금속을 양극(＋)으로 하여 상기 모재 표면에 전착층을 형성하는 것으로 상기 다수의 연마 입자(110)를 상기 모재(100) 표면에 부착시킬 수 있다. For example, the process of forming the electrodeposition layer 120, as shown in Figure 4b is to apply the voltage and current set in the vessel 300 of the diamond tool electrodeposition apparatus, that is to be plated By forming an electrodeposition layer on the surface of the base material using the metal as the cathode (−) and the metal to be electrodeposited as the anode (+), the plurality of abrasive particles 110 can be attached to the surface of the base material 100. have.

상기에 전술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 카본 파이버(직경이 5 내지 7㎛)로 구성되며, 3800 내지 6000MPa의 인장 강도를 갖는 모재(100)를 제공함으로써, 피삭재의 대면적화에 따른 절삭 부하로 인해 필요로 하는 우수한 인장력을 갖는 모재를 제공하게 되므로, 피삭재의 대면적화에 따른 모재로서 유용하게 활용될 수 있는 효과를 가진다.
As described above, the present invention is composed of a plurality of carbon fibers (5 to 7 ㎛ diameter), by providing a base material 100 having a tensile strength of 3800 to 6000MPa, cutting load according to the large area of the workpiece Because it provides a base material having excellent tensile strength required, has the effect that can be usefully used as a base material according to the large area of the workpiece.

한편, 도 5에서와 같이 본 발명에서는 상기 복수의 카본 파이버(101)로 구성된 모재(100)의 표면에 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 전도성 코팅층(130)을 더 형성할 수 있다. Meanwhile, in the present invention as shown in FIG. 5, the conductive coating layer including at least one metal element selected from nickel, cobalt, manganese, iron, tin, and titanium on the surface of the base material 100 formed of the plurality of carbon fibers 101. 130 may be further formed.

이처럼 상기 코팅층(130)이 더 형성된 모재를 제공하게 되는 본 발명은, 상기 모재(100)가 전기전도도가 우수한 카본 파이버(101)로 구성되어 있지만 상기 모재의 표면에 전기전도도가 우수한 코팅층(130)을 형성하는 것으로 모재의 전기전도도 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 장점을 가지게 된다.As described above, the present invention provides the base material in which the coating layer 130 is further formed, but the base material 100 is made of carbon fiber 101 having excellent electrical conductivity, but the coating layer 130 having excellent electrical conductivity on the surface of the base material. Forming has the advantage of further improving the electrical conductivity properties of the base material.

또한, 이러한 상기 코팅층(130)은 모재의 전기전도도 특성을 향상시키는 역할도 수행하게 되지만, 상기 모재(100)가 도금액으로 인한 젖음성이 발생하는 문제 또한 해결해주는 역할도 하게 된다. 즉, 도금액이 담겨져 있는 다이아몬드 전착 장치 내에 모재를 침지시키는 공정시 상기 모재(100)는 도금액에 들어가면서 젖음성이 발생하게 되는데, 본 발명에서와 같이 모재의 표면에 코팅층이 형성됨으로써, 상기 코팅층(130)으로 인하여 상기 도금액에 의한 모재의 젖음성 발생 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다. In addition, the coating layer 130 also serves to improve the electrical conductivity of the base material, but also serves to solve the problem that the base material 100 is wetted due to the plating liquid. That is, during the process of immersing the base material in the diamond electrodeposition apparatus containing a plating solution, the base material 100 is wetted while entering the plating solution. As in the present invention, a coating layer is formed on the surface of the base material, thereby forming the coating layer 130. Due to this, it is possible to prevent the phenomenon of occurrence of wettability of the base material by the plating solution.

게다가, 이와 같이 상기 코팅층(130)이 형성된 모재(100)를 형성하는 경우, 상기 모재(100)와 전착층(120) 간의 접착 특성을 더욱 향상시킬 수 있게 되는데, 그 이유는, 상기 모재(100) 상에 형성되는 상기 전착층(120)은 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 두께로 형성하게 되기 때문에, 상기 모재(100)와 상기 전착층(120) 간의 서로 이질적인 재료에 의한 스트레스로 인하여 상기 모재와 전착층 간의 접착 특성이 좋지 않은 경우가 발생할 수 있게 된다. In addition, when forming the base material 100 formed with the coating layer 130 in this way, it is possible to further improve the adhesive properties between the base material 100 and the electrodeposition layer 120, the reason, the base material 100 Since the electrodeposition layer 120 formed on the substrate is formed to have a thickness of several μm to several tens of μm, the base material and the electrodeposition layer may be formed due to stress caused by heterogeneous materials between the base material 100 and the electrodeposition layer 120. If the adhesive properties of the liver is not good can occur.

그러나, 본 발명에서와 같이 상기 모재와 전착층 사이에 얇은 두께를 갖는 코팅층, 바람직하게는 0.1 내지 0.5㎛ 두께를 갖는 코팅층(130)을 형성함으로써, 상기 코팅층(130)의 형성으로 인하여 이질적인 재료인 상기 모재와 전착층 간의 스트레스를 완화하는 버퍼링 작용을 하여 접착 특성을 높일 수 있게 되는 것이다.However, by forming a coating layer having a thin thickness, preferably 0.1 to 0.5 ㎛ thickness between the base material and the electrodeposition layer as in the present invention, the heterogeneous material due to the formation of the coating layer 130 By the buffering action to alleviate the stress between the base material and the electrodeposition layer will be able to increase the adhesive properties.

한편, 상기 코팅층(130)이 상기의 범위보다 얇은 두께로 형성하게 되면 전기전도도가 충분히 나오지 않은 문제점이 발생할 수 있고, 반면, 상기 코팅층(130)이 상기의 범위보다 두꺼운 두께로 형성하게 되면 스트레스로 인하여 접착 특성이 저하될 수 있는 문제점이 발생할 수 있게 된다.
On the other hand, if the coating layer 130 is formed to a thickness thinner than the above range may cause a problem that the electrical conductivity does not come out sufficiently, while on the other hand, if the coating layer 130 is formed to a thickness thicker than the above range to the stress Due to this problem may occur that the adhesive properties may be reduced.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. The scope of which is set forth in the appended claims.

100: 와이어 형태의 모재 101: 카본 파이버
110: 연마 입자 120: 전착층
130: 코팅층 300: 다이아몬드 공구 전착 장치의 용기100: base material in the form of wire 101: carbon fiber
110: abrasive grain 120: electrodeposition layer
130: coating layer 300: container of diamond tool electrodeposition apparatus

Claims (19)

복수의 카본 파이버(carbon fiber)로 형성된 와이어 형태의 모재;
상기 와이어 형태의 모재의 표면에 0.1 내지 0.5㎛ 두께로 형성된 전도성 코팅층;
도금법에 의하여 상기 전도성 코팅층의 표면에 형성되는 전착층; 및
상기 전착층를 매개로 상기 와이어 형태의 모재에 부착되는 다수의 연마 입자;를 포함하며,
상기 복수의 카본 파이버 각각의 직경은 5 내지 7㎛이고, 상기 와이어 형태의 모재의 직경은 200 내지 500㎛이며,
상기 전도성 코팅층은 상기 와이어 형태의 모재의 전기전도를 향상하고, 상기 와이어 형태의 모재의 젖음 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구.
A base material having a wire shape formed of a plurality of carbon fibers;
A conductive coating layer formed on the surface of the base material in the form of a wire in a thickness of 0.1 to 0.5 μm;
An electrodeposition layer formed on the surface of the conductive coating layer by a plating method; And
It includes; a plurality of abrasive particles attached to the base material of the wire form via the electrodeposition layer,
The diameter of each of the plurality of carbon fibers is 5 to 7㎛, the diameter of the base material of the wire form is 200 to 500㎛,
The conductive coating layer is a wire cutting tool using a carbon fiber, characterized in that to improve the electrical conductivity of the base material of the wire form, to prevent the occurrence of wet of the base material of the wire form.
제 1 항에 있어서,
상기 와이어 형태의 모재는 인장 강도가 3800 내지 6000MPa인 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구.
The method of claim 1,
The wire base material is a wire cutting tool using a carbon fiber having a tensile strength of 3800 to 6000MPa.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전도성 코팅층은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구.
The method of claim 1,
The conductive coating layer is a wire cutting tool using a carbon fiber containing at least one metal element selected from nickel, cobalt, manganese, iron, tin and titanium.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전착층은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구.
The method of claim 1,
The electrodeposition layer is a wire cutting tool using a carbon fiber containing at least one metal element selected from nickel, zinc, iron, silver, cobalt, platinum, copper, chromium and tungsten.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 연마 입자는 다이아몬드 입자, 입방체 질화 붕소 입자, 탄화 규소, 탄화 티탄 및 세라믹 연마 입자 중 어느 하나인 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구.
The method of claim 1,
And the plurality of abrasive particles are any one of diamond particles, cubic boron nitride particles, silicon carbide, titanium carbide, and ceramic abrasive particles.
복수의 카본 파이버(carbon fiber)로 형성된 와이어 형태의 모재를 마련하는 단계;
상기 와이어 형태의 모재의 표면에 0.1 내지 0.5㎛ 두께의 전도성 코팅층을 형성하는 단계;
상기 전도성 코팅층의 표면에 다수의 연마 입자를 배열하는 단계; 및
도금법에 의하여 상기 전도성 코팅층의 표면에 전착층를 형성하여 상기 다수의 연마 입자를 상기 와이어 형태의 모재 표면에 부착시키는 단계;를 포함하며,
상기 복수의 카본 파이버 각각의 직경은 5 내지 7㎛이고, 상기 와이어 형태의 모재의 직경은 200 내지 500㎛이며,
상기 전도성 코팅층은 상기 와이어 형태의 모재의 전기전도를 향상하고, 상기 와이어 형태의 모재의 젖음성 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법.
Providing a base material having a wire shape formed of a plurality of carbon fibers;
Forming a conductive coating layer having a thickness of about 0.1 μm to about 0.5 μm on a surface of the base material in the form of a wire;
Arranging a plurality of abrasive particles on the surface of the conductive coating layer; And
And forming an electrodeposition layer on the surface of the conductive coating layer by plating to attach the plurality of abrasive particles to the surface of the base material in the form of wire.
The diameter of each of the plurality of carbon fibers is 5 to 7㎛, the diameter of the base material of the wire form is 200 to 500㎛,
The conductive coating layer is a wire cutting tool manufacturing method using a carbon fiber, characterized in that to improve the electrical conductivity of the base material in the wire form, and prevent the wettability of the base material in the wire form.
제 10 항에 있어서,
상기 와이어 형태의 모재는 인장 강도가 3800 내지 6000MPa인 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The wire base material is a wire cutting tool manufacturing method using a carbon fiber having a tensile strength of 3800 to 6000MPa.
삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 모재에 대해서 탈지 및 산세 단계를 더 수행하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Method for producing a wire cutting tool using a carbon fiber to perform further degreasing and pickling step for the base material.
삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 전착층은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The electrodeposition layer is a wire cutting tool manufacturing method using a carbon fiber containing at least one metal element selected from nickel, zinc, iron, silver, cobalt, platinum, copper, chromium and tungsten.
제 10 항에 있어서,
상기 다수의 연마 입자는 다이아몬드 입자, 입방체 질화 붕소 입자, 탄화 규소, 탄화 티탄 및 세라믹 연마 입자 중 어느 하나인 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법.
11. The method of claim 10,
And said plurality of abrasive particles are any one of diamond particles, cubic boron nitride particles, silicon carbide, titanium carbide, and ceramic abrasive particles.
삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 전도성 코팅층은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 카본 파이버를 이용한 와이어 절삭 공구 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The conductive coating layer is a wire cutting tool manufacturing method using a carbon fiber containing at least one metal element selected from nickel, cobalt, manganese, iron, tin and titanium.
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