WO2021117617A1 - 金属線 - Google Patents

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WO2021117617A1
WO2021117617A1 PCT/JP2020/045159 JP2020045159W WO2021117617A1 WO 2021117617 A1 WO2021117617 A1 WO 2021117617A1 JP 2020045159 W JP2020045159 W JP 2020045159W WO 2021117617 A1 WO2021117617 A1 WO 2021117617A1
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metal wire
metal
tungsten
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昌紀 笠原
直樹 神山
友博 金沢
健史 辻
嘉之 北
篤司 嶋田
勇気 笹川
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0607—Wires

Definitions

  • the present invention relates to a metal wire.
  • Patent Document 1 discloses that a rhenium-tungsten alloy wire is used as a medical needle.
  • Metal wires such as rhenium-tungsten alloy wires are generally wrapped around bobbins and stored before being processed as medical needles. As the storage period becomes longer, the surface of the metal wire is oxidized and the metal wires are fixed to each other (see, for example, Non-Patent Document 1). Therefore, when the metal wire is pulled out from the bobbin, stress is generated in the metal wire, and the wire is liable to be broken or broken.
  • an object of the present invention is to provide a metal wire in which wire shaving and disconnection are unlikely to occur.
  • the metal wire according to one aspect of the present invention is a metal wire which is a tungsten wire or a tungsten alloy wire, and the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire is 1 g of the metal wire. Medium 2.0 ⁇ g or less.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of the oxide film formed on the surface of the metal wire according to the embodiment and the number of days of leaving the metal wire for each amount of alkali metal present on the surface.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the oxide film formed on the surface of the metal wire according to the embodiment and the amount of alkali metal present on the surface for each number of days left for the metal wire.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing a metal wire according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for measuring the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a metal wire according to an embodiment and a metal mesh woven using the metal wire.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coiling process of the filament coil using the metal wire according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a metal wire rewinding device according to the embodiment.
  • each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each figure. Further, in each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or simplified.
  • the metal wire according to this embodiment is a tungsten wire or a tungsten alloy wire. That is, the metal wire is a metal wire containing tungsten (W) as a main component.
  • the content of tungsten contained in the metal wire is, for example, 90 wt% or more.
  • the content is the ratio of the mass of the metal element (for example, tungsten) to the mass of the metal wire.
  • the content of tungsten may be 95 wt% or more, 99 wt% or more, or 99.9 wt% or more.
  • the tungsten wire is a pure tungsten wire made of pure tungsten or a doped tungsten wire obtained by doping tungsten with an element other than tungsten.
  • pure tungsten means that the content of tungsten is 99.95 wt% or more. Pure tungsten wire contains unavoidable impurities.
  • the element doped into the doped tungsten wire is, for example, potassium (K), but may be thorium (Th) or cerium (Ce).
  • the potassium content is, for example, 0.01 wt% or less. At this time, the potassium content may be 0.003 wt% or more. Moreover, the content of potassium may be 0.005 wt% or more or less.
  • the dope element for example, potassium
  • the dope element exists at the grain boundaries of tungsten. That is, the majority of the doping elements are inside the metal wire. Therefore, in the method for measuring the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire (details will be described later), the amount of the doping element can be substantially ignored.
  • Tungsten alloy wire is a metal wire made of an alloy of tungsten and a metal element.
  • the metal element used in the alloy with tungsten (hereinafter, referred to as an alloy element) is, for example, rhenium (Re).
  • the alloying element may be ruthenium (Ru), osmium (Os) or iridium (Ir).
  • the tungsten alloy wire may contain only one type of alloying element, or may contain two or more types of alloying elements.
  • the content of the alloying element in the tungsten alloy wire is, for example, 0.1 wt% or more and 10 wt% or less.
  • the content of the alloying element may be 0.5 wt% or more and 5 wt% or less.
  • the content of the alloying element is 1 wt%, but may be 3 wt%.
  • Alkali metal is present on the surface of the metal wire.
  • the alkali metal is, for example, sodium (Na) or potassium. Although details will be described later, the alkali metal is a residual element contained in the solution used in the production of the metal wire.
  • the alkali metal existing on the surface of the metal wire is a factor of oxidation of the surface of the metal wire.
  • the amount of alkali metal present on the surface is not more than a predetermined value, oxidation of the surface of the metal wire is suppressed.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire is 2.0 ⁇ g or less in 1 g of the metal wire.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire may be 1.0 ⁇ g or less in 1 g of the metal wire.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire may be 0.5 ⁇ g or less in 1 g of the metal wire.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wires is small. However, it is difficult to make it completely zero. That is, the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire is larger than 0.0 ⁇ g in 1 g of the metal wire.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire may be 0.1 ⁇ g or more in 1 g of the metal wire.
  • the wire diameter of the metal wire is, for example, 40 ⁇ m or less.
  • the wire diameter may be 30 ⁇ m or less, or 20 ⁇ m or less.
  • the wire diameter of the metal wire may be 15 ⁇ m or less, or 13 ⁇ m or less.
  • the wire diameter of the metal wire may be 10 ⁇ m or less.
  • the wire diameter of the metal wire may be as small as the processing limit.
  • the lower limit of the wire diameter of the metal wire may be 5 ⁇ m.
  • the surface of a metal wire containing tungsten as a main component is oxidized when stored in air, and an oxide film of tungsten is formed on the surface.
  • the metal wire is generally wrapped around a bobbin or the like and stored, but at this time, the surfaces of the metal wire are in close contact with each other. Therefore, when the oxide film is formed on the surface, the surfaces of the metal wires are fixed to each other.
  • the wires are fixed to each other by oxidation to the extent that the metal wire cannot be pulled out.
  • the inventors of the present application investigated the factors that cause the oxidation of metal wires and the means for suppressing the oxidation. As a result, it was found that the alkali metal remaining on the surface is likely to be a factor of oxidation.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of the oxide film formed on the surface of the metal wire according to the present embodiment and the number of days of leaving the metal wire for each amount of alkali metal present on the surface.
  • the horizontal axis represents the number of days that the metal wire is left in a room temperature environment (25 ° C.) when the manufacturing date of the metal wire is the 0th day.
  • the vertical axis represents the film thickness of the oxide film of the metal wire. The film thickness of the oxide film of the metal wire was measured by cutting the metal wire in a cross section orthogonal to the line axis direction and checking the vicinity of the surface with an electron microscope.
  • Comparative Example, Example 1, Example 2 and Example 3 shown in FIG. 1 differ in the amount of alkali metal present on the surface in 1 g of the metal wire.
  • the amounts of alkali metals present on the surface in 1 g of the metal wire are 4.0 ⁇ g, 2.0 ⁇ g, 1.0 ⁇ g and 0, respectively. It is 5.5 ⁇ g.
  • the parameters other than the amount of alkali metal present on the surface are the same as each other.
  • the wire diameter of each of Comparative Examples and Examples 1 to 3 is 16 ⁇ m.
  • each of Comparative Examples and Examples 1 to 3 is a doped tungsten wire doped with 60 ppm of potassium.
  • the surface oxidation progressed and the film thickness of the oxide film increased as the number of days left to stand increased.
  • the film thickness of the oxide film after 12 months of Examples 1 to 3 is the increase in the film thickness of Comparative Examples after 12 months and the film thickness of Examples 1 to 3 up to the 6th month. It is an estimated value based on the degree.
  • Alkali metal exists as a hydroxide on the surface of the metal wire.
  • Alkali metal hydroxides are hygroscopic. Therefore, when an alkali metal (specifically, a hydroxide thereof) is present on the surface of the metal wire, the alkali metal easily absorbs moisture in the air. Therefore, moisture easily adheres to the surface of the metal wire, and the adhered moisture reacts with tungsten to form an oxide of tungsten on the surface. As the amount of the alkali metal increases, the amount of water absorbed also increases, so that the oxide of tungsten is easily formed and the film thickness of the oxide film becomes large.
  • the film thickness of the oxide film when the metal wires were fixed to each other was 20 nm or more. Specifically, when the film thickness of the oxide film is 20 nm or more, the metal wires are fixed to each other, the frequency of wire shaving and disconnection increases, and a decrease in yield is induced. When the film thickness of the oxide film was less than 20 nm, the wire was hardly broken or broken.
  • the film thickness of the oxide film exceeded 20 nm, and the metal wire was fixed. That is, it can be said that the product life of the comparative example is 6 months or less.
  • the film thickness of the oxide film is 10 nm or less after 6 months have passed. Therefore, it is estimated that the film thickness of the oxide film is 20 nm or less even after 12 months have passed, and it can be seen that the oxide film can be stored more than twice as much as the comparative example without causing the metal wire to stick. That is, in Examples 1 to 3, the product life can be extended by two times or more as compared with Comparative Examples.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the oxide film formed on the surface of the metal wire according to the present embodiment and the amount of alkali metal present on the surface for each number of days left for the metal wire.
  • the horizontal axis represents the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire.
  • the vertical axis represents the film thickness of the oxide film of the metal wire.
  • FIG. 2 shows a graph drawn using the same data as the graph of FIG. Therefore, in the graph with a storage period of 12 months, the plots of the amount of alkali metal of 0.5 ⁇ g, 1.0 ⁇ g and 2.0 ⁇ g are estimates.
  • the amount of alkali metal in 1 g of the metal wire is 4.0 ⁇ g (comparative example)
  • the amount of alkali metal is doubled as compared with the case of 2.0 ⁇ g (Example 1).
  • the thickness of the oxide film has doubled at each elapsed time after 3 months, 6 months, and 12 months.
  • the amount of alkali metal in 1 g of the metal wire is 1.0 ⁇ g (Example 2)
  • the amount of alkali metal is halved as compared with the case of 2.0 ⁇ g (Example 1).
  • the thickness of the oxide film is less than half. That is, by reducing the amount of alkali metal in 1 g of the metal wire to 1.0 ⁇ g or less, surface oxidation can be further suppressed.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire As described above, by reducing the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire to 2.0 ⁇ g or less, oxidation of the surface of the metal wire can be suppressed, and adhesion between the surfaces can be suppressed. By setting the amount of the alkali metal to 1.0 ⁇ g or less, it is possible to further suppress the adhesion between the surfaces.
  • the doped tungsten wire doped with potassium was shown, but the case where the doping element is other than potassium, the case of the pure tungsten wire, and the case of the tungsten alloy wire are all cases.
  • the same tendency can be obtained in. This is because, in each case, tungsten is contained as a main component, so that an oxide film with tungsten is formed on the surface. That is, in any of the doped tungsten wire other than potassium, the pure tungsten wire, and the tungsten alloy wire, the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire is 2.0 ⁇ g (or 1.0 ⁇ g or 0.5 ⁇ g) in 1 g of the metal wire. ) It may be as follows.
  • the formation of the oxide film is suppressed as in the case of the potassium-doped tungsten wire, so that the metal wires are suppressed from sticking to each other. Therefore, a dope tungsten wire, a pure tungsten wire, and a tungsten alloy wire, which are less likely to cause wire slack and disconnection, are realized.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing a metal wire according to the present embodiment.
  • a tungsten or tungsten alloy ingot is prepared (S10). Specifically, an aggregate of pure tungsten powder, an aggregate of doped tungsten powder, or an aggregate of tungsten powder and alloy metal powder (for example, rhenium powder) is prepared. An ingot is produced by pressing and sintering (sintering) the powder aggregate.
  • the average particle size of each powder is, for example, in the range of 3 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less.
  • the produced ingot is subjected to aging processing (S11). Specifically, a wire-shaped tungsten wire or a tungsten alloy wire is formed by forging, compressing and stretching the ingot from the surroundings. In addition, you may perform rolling processing instead of aging processing.
  • an ingot having a diameter of about 15 mm or more and about 25 mm or less is formed into a tungsten wire or a tungsten alloy wire having a wire diameter of about 3 mm.
  • the annealing treatment in the process during the aging process the workability in the subsequent process is ensured.
  • an annealing treatment at 2400 ° C. is carried out in a range of 8 mm or more and 10 mm or less in diameter.
  • a tungsten wire or a tungsten alloy wire (S12). Specifically, first, a tungsten wire or a tungsten alloy wire is heated to form an oxide layer on the surface. For example, the tungsten wire or the tungsten alloy wire is directly heated using a burner or the like at a heating temperature of 900 ° C. By forming the oxide layer on the surface, it is possible to suppress the occurrence of disconnection in the subsequent drawing process.
  • the tungsten wire is heated and drawn using one drawing die. That is, the drawing (thinning) of the tungsten wire is performed while heating. The heating wire drawing is repeated while exchanging the wire drawing die.
  • the cross-sectional reduction rate of the tungsten wire by one heating wire drawing using one wire drawing die is, for example, 10% or more and 40% or less.
  • a lubricant in which graphite is dispersed in water may be used.
  • a wire drawing die having a smaller hole diameter than the wire drawing die used in the immediately preceding heating wire drawing is used. Further, as the number of repetitions increases, the heating temperature is lowered. That is, in the heating wire drawing using a small wire drawing die, the heating temperature is lowered as compared with the heating wire drawing using a large wire drawing die.
  • electrolysis may be performed in the middle of the repetition of heating and drawing.
  • the wire drawing dies used are carbide dies up to a wire diameter of 0.38 mm, sintered diamond dies in the wire diameter range of 0.38 mm to 0.18 mm, and single crystals in the wire diameter range of 0.18 mm to 0.010 mm. Use a diamond die.
  • the surface treatment is, for example, electrolytic polishing. Specifically, a voltage is applied between the tungsten wire and the counter electrode in a state where the drawn tungsten wire or the tungsten alloy wire and the counter electrode are immersed in the electrolytic solution.
  • the electrolytic solution used for electrolytic polishing is a solution containing an alkali metal element.
  • the electrolytic solution is an aqueous solution of potassium hydroxide, an aqueous solution of sodium hydroxide, or the like.
  • the surface of the tungsten wire or the tungsten alloy wire is cleaned (S14).
  • the residue of the surface treatment (S13) existing on the surface of the tungsten wire or the tungsten alloy wire is washed away.
  • the tungsten wire or the tungsten alloy wire is washed by immersing the surface-treated tungsten wire or the tungsten alloy wire in the washing water for a predetermined period of time.
  • the washing water may be an acidic solution as well as pure water.
  • the washing water may be a solution containing hypochlorous acid, a solution containing acetic acid, or a solution containing hydrochloric acid.
  • the washing water is, for example, pure water containing bubbles, microbubbles, or nanobubbles (hereinafter referred to as bubble water).
  • Microbubbles or nanobubbles can be generated in pure water by microbubbles or nanobubble generators. Compared to pure water containing neither microbubbles nor nanobubbles, bubble water has higher detergency. Therefore, the amount of residue on the surface of the tungsten wire or the tungsten alloy wire can be reduced.
  • the amount of alkali metal remaining on the surface of the metal wire can be adjusted. Specifically, by increasing the amount of bubbles, the detergency can be increased and the amount of alkali metal remaining on the surface can be reduced.
  • Examples 1 to 3 shown in FIG. 1 are metal wires obtained by increasing the amount of bubbles in this order.
  • a comparative example is a metal wire obtained by cleaning using pure water containing no bubbles as cleaning water. In Comparative Examples and Examples 1 to 3, only the cleaning (S14) is different from each other, and the steps other than the cleaning are metal wires manufactured through the same steps.
  • the surface treatment (S13) does not have to be electrolytic polishing.
  • the surface treatment may be a boiling treatment using a solution containing an alkali metal element.
  • the solution used for the boiling treatment is, for example, an aqueous potassium hydroxide solution or an aqueous sodium hydroxide solution, similarly to the electrolytic solution.
  • ultrasonic cleaning may be performed.
  • the surface-treated tungsten wire or tungsten alloy wire may be immersed in the cleaning water generated by the ultrasonic generator (hereinafter referred to as ultrasonic cleaning water).
  • ultrasonic cleaning water the cleaning water generated by the ultrasonic generator
  • the detergency can be increased and the amount of alkali metal remaining on the surface can be reduced.
  • Bubble water or ultrasonic cleaning water used for cleaning is collected and reused. That is, bubble water or ultrasonic cleaning water may be circulated. Alternatively, the bubble water or the ultrasonic cleaning water may be used as a so-called flowing water without being recovered. Since the free-flowing washing water does not contain the residue that has fallen from the surface due to washing, the washing power can be enhanced as compared with the circulating washing water. That is, the amount of alkali metal present on the surface of the tungsten wire or the tungsten alloy wire after cleaning can be further reduced.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for measuring the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire according to the present embodiment.
  • the metal wire to be measured is prepared (S20). Specifically, by cutting the metal wire to a predetermined length, the cut metal wire is prepared as a measurement target. Measure and record the mass of the metal wire to be measured.
  • the mass of the metal wire to be measured is not particularly limited, but by setting it to, for example, about 5 g, the measurement can be easily and accurately performed.
  • the container is, for example, a polyethylene bag. Pure water is, for example, 5 cc.
  • the air inside the bag is evacuated as much as possible and then sealed.
  • the liquid in the container is collected (S23). Specifically, 1 cc of the liquid in the container is collected with a syringe with a needle, and the solid mixed in the liquid is removed by filtering (S24).
  • ion chromatography is performed on the filtered liquid of 0.25 cc (S25).
  • an analyzer for performing ion chromatography for example, an ion chromatography analyzer ICS-1100 manufactured by DIONEX is used.
  • the cation exchange column a Dionex IonPac CS12A column manufactured by Thermo Scientific is used.
  • Y is the amount of alkali metal obtained based on the peak area of the chart [unit: ⁇ g].
  • Va is the amount of pure water [unit: cc] prepared in step S21.
  • Vb is the amount [unit: cc] of the solution filtered in step S24.
  • Z is the mass [unit: g] of the metal wire to be measured measured in step S20.
  • the amount of alkali metal on the surface of the metal wire can be measured.
  • the doping element for example, potassium
  • the doping element is present at the grain boundaries. That is, since most of the dope element is present inside the metal wire, it can be considered that the dope element is not dissolved in pure water in the heating step in step S22. The liquid collected in step S23 can be ignored as it is substantially free of doping elements.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the metal wire 1 according to the present embodiment and the metal mesh 10 woven using the metal wire 1.
  • the manufactured metal wire 1 is generally wound around a bobbin (spool) 2 and stored.
  • the metal wire 1 is unwound from the bobbin 2 and used.
  • the metal mesh 10 can be manufactured by weaving using the metal wire 1 for at least one of the weft yarn and the warp yarn.
  • the metal mesh 10 is an example of a tungsten product provided with the metal wire 1, and is, for example, a screen mesh used for screen printing.
  • the metal wire 1 is used as a wire rod for the screen mesh.
  • the metal mesh 10 may be used not only for the screen mesh but also for clothes such as gloves, socks, and outerwear.
  • the metal wire 1 may be used for a saw wire, a medical device member (for example, a catheter), a stranded wire, a rope, or the like.
  • the metal wire 1 may be used for a wire, filament, or the like for electric discharge machining.
  • the metal wire 1 may be used as a single wire, or a plurality of metal wires 1 may be twisted or bundled and used. It can be used for various tungsten products that take advantage of the characteristics of tungsten such as high melting point and high hardness.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coiling process of the filament coil using the metal wire 1 according to the present embodiment.
  • the filament coil is formed, for example, by using a tungsten wire 21 and a molybdenum wire 22 as core wires and covering the circumference thereof with a metal wire 1.
  • a metal wire 1 which is a tungsten wire having a wire diameter of 20 ⁇ m is unwound at a rotation speed of 20,000 rpm.
  • the metal wire 1 By rotating the metal wire 1 at high speed by the shaft motor, the metal wire 1 is unwound by centrifugal force and is wound around the outer peripheral surface of the core wire.
  • the metal wire 1 is wound around the outer peripheral surface of the core wire at equal intervals.
  • the metal wire 1 As described above, the oxidation of the surface is suppressed, so that the occurrence of wire shaving and disconnection of the wire can be suppressed.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the rewinding device 30 of the metal wire 1 according to the present embodiment.
  • the rewinding device 30 rewinds the metal wire 1 wound around the bobbin 2 to the bobbin 3.
  • the rewinding device 30 may be an electrodeposition device that performs electrodeposition as well as rewinding. That is, the metal wire 1 unwound from the bobbin 2 may be electrodeposited and then wound around the bobbin 3.
  • the electrodeposition treatment is performed, for example, in order to attach abrasive grains to the surface when the metal wire 1 is used as the saw wire.
  • the metal wire 1 is a tungsten wire for saw wire
  • the metal wire 1 having a wire diameter of 40 ⁇ m is unwound from the bobbin 2 at a maximum linear speed of 800 m / min at the time of rewinding or electrodeposition.
  • the metal wire 1 according to the present embodiment as described above, the oxidation of the surface is suppressed, so that the occurrence of wire shaving and disconnection can be suppressed. It is also possible to suppress the occurrence of a jump in the wire position when used as a saw wire.
  • the metal wire according to the present embodiment is a metal wire which is a tungsten wire or a tungsten alloy wire, and the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire is 2.0 ⁇ g or less in 1 g of the metal wire. Is.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire is 1.0 ⁇ g or less in 1 g of the metal wire.
  • the amount of alkali metal present on the surface of the metal wire is 0.5 ⁇ g or less in 1 g of the metal wire.
  • the wire diameter of the metal wire is 40 ⁇ m or less. Further, for example, the wire diameter of the metal wire may be 13 ⁇ m or less.
  • Tungsten ultrafine wires with a wire diameter of 40 ⁇ m or less have high tensile strength and can be used for various purposes.
  • a metal wire may be used as a wire rod of a saw wire.
  • the wire is less likely to be loosened or broken, so that the electrodeposition processing can be uniformly performed on the surface of the metal wire.
  • a metal wire may be used as a wire rod for a screen mesh.
  • the metal wire is wound around the bobbin and stored, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of metal wires may be bundled and stored.
  • the metal wire may be stored in an environment where it can stick to other metal wires or other objects. Even if it is not stored for a long period of time, it is possible to suppress the generation of an oxide film during use, for example, when it is used in an environment where it can come into contact with moisture. Can be suppressed.

Abstract

金属線は、タングステン線又はタングステン合金線である金属線であって、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中２．０μｇ以下である。

Description

金属線
　本発明は、金属線に関する。
　従来、高融点及び高硬度などの特徴を有するタングステンを用いた製品が知られている。例えば、特許文献１には、レニウムタングステン合金線を医療用針として用いることが開示されている。
国際公開第２０１０／１００８０８号
「タングステン・モリブデン技術資料」、改定第３版、日本、タングステン・モリブデン工業会、平成２１年２月２５日、ｐ．１１６
　レニウムタングステン合金線などの金属線は、医療用針として加工される前には、一般的にはボビンなどに巻きつけられて保管されることが多い。保管期間が長くなるにつれて金属線の表面の酸化が進み、金属線同士が固着する（例えば、非特許文献１を参照）。このため、ボビンから金属線を引き出す際に金属線に応力が生じ、ワイヤーの線グセ又は断線が発生しやすくなる。
　そこで、本発明は、ワイヤーの線グセ及び断線が発生しにくい金属線を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る金属線は、タングステン線又はタングステン合金線である金属線であって、前記金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、前記金属線１ｇ中２．０μｇ以下である。
　本発明によれば、ワイヤーの線グセ及び断線が発生しにくい金属線を提供することができる。
図１は、実施の形態に係る金属線の表面に形成される酸化膜の膜厚と金属線の放置日数との関係を、表面に存在するアルカリ金属の量毎に示すグラフである。 図２は、実施の形態に係る金属線の表面に形成される酸化膜の膜厚と表面に存在するアルカリ金属の量との関係を、金属線の放置日数毎に示すグラフである。 図３は、実施の形態に係る金属線の製造方法を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態に係る金属線の表面に存在するアルカリ金属の量の測定方法を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態に係る金属線と、当該金属線を用いて製織された金属メッシュとを示す斜視図である。 図６は、実施の形態に係る金属線を用いたフィラメントコイルのコイリング加工処理を示す模式図である。 図７は、実施の形態に係る金属線の巻き替え装置を示す斜視図である。
　以下では、本発明の実施の形態に係る金属線について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態）
　［金属線］
　まず、実施の形態に係る金属線の構成について説明する。
　本実施の形態に係る金属線は、タングステン線又はタングステン合金線である。つまり、金属線は、タングステン（Ｗ）を主成分として含む金属線である。金属線に含まれるタングステンの含有量は、例えば９０ｗｔ％以上である。ここで、含有量は、金属線の質量に対する金属元素（例えばタングステン）の質量の割合である。タングステンの含有量は、９５ｗｔ％以上であってもよく、９９ｗｔ％以上であってもよく、９９．９ｗｔ％以上であってもよい。
　タングステン線は、純タングステンからなる純タングステン線、又は、タングステンにタングステン以外の元素がドープされたドープタングステン線である。なお、本明細書において、純タングステンとは、タングステンの含有量が９９．９５ｗｔ％以上であることを意味する。純タングステン線には、不可避的な不純物が含まれている。
　ドープタングステン線にドープされる元素（以下、ドープ元素と記載）は、例えばカリウム（Ｋ）であるが、トリウム（Ｔｈ）又はセリウム（Ｃｅ）であってもよい。カリウムの含有量は、例えば０．０１ｗｔ％以下である。このとき、カリウムの含有量は、０．００３ｗｔ％以上であってもよい。また、カリウムの含有量は、０．００５ｗｔ％以上又は以下であってもよい。
　ドープ元素（例えばカリウム）は、タングステンの結晶粒界に存在する。つまり、ドープ元素の大多数は、金属線の内部に存在する。このため、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量の測定方法（詳細については後述する）においては、ドープ元素の量は実質的に無視することが可能である。
　タングステン合金線は、タングステンと金属元素との合金からなる金属線である。タングステンとの合金に用いられる金属元素（以下、合金元素と記載）は、例えばレニウム（Ｒｅ）である。あるいは、合金元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）又はイリジウム（Ｉｒ）であってもよい。タングステン合金線は、１種類のみの合金元素を含んでもよく、２種類以上の合金元素を含んでもよい。タングステン合金線における合金元素の含有量は、例えば０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である。あるいは、合金元素の含有量は、０．５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であってもよい。一例として、合金元素の含有量は、１ｗｔ％であるが、３ｗｔ％であってもよい。
　金属線の表面には、アルカリ金属が存在している。アルカリ金属は、例えばナトリウム（Ｎａ）又はカリウムである。詳細については後述するが、アルカリ金属は、金属線の製造時に用いた溶液に含まれていた残留元素である。
　詳細については後述するが、金属線の表面に存在するアルカリ金属が、金属線表面の酸化の要因になっていることが本願発明者らの検討によって判明した。本実施の形態に係る金属線では、表面に存在するアルカリ金属の量が所定値以下であるので、金属線表面の酸化が抑制されている。
　具体的には、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中２．０μｇ以下である。金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中１．０μｇ以下であってもよい。金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中０．５μｇ以下であってもよい。
　金属線同士の酸化の抑制と言う観点からは、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は少ない程好ましい。しかしながら、完全に０にすることは困難である。つまり、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中０．０μｇより大きい。例えば、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中０．１μｇ以上であってもよい。
　金属線の線径は、例えば４０μｍ以下である。線径は、３０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよい。例えば、金属線の線径は、１５μｍ以下であってもよく、１３μｍ以下であってもよい。金属線の線径は、１０μｍ以下であってもよい。金属線の線径は、加工限界まで小さくてもよい。例えば、金属線の線径の下限値は５μｍであってもよい。
　線径が小さくなる程、互いに固着した金属線を取り外す際に金属線に発生する応力によるワイヤーの線グセ及び断線が発生しやすくなる。したがって、線径が小さい金属線程、固着が抑制されることがより期待される。
　［アルカリ金属の量と金属線同士の固着との関係］
　続いて、本実施の形態に係る金属線の表面に存在するアルカリ金属の量と金属線同士の固着との関係について説明する。
　タングステンを主成分として含む金属線は、空気中に保管された場合に表面が酸化され、表面にタングステンの酸化膜が形成される。金属線は、一般的にはボビンなどに巻きつけられて保管されるが、このとき金属線の表面同士が密接した状態になっている。このため、表面に酸化膜が形成された場合に、金属線の表面同士が固着する。非特許文献１にも記載されているように、線径が１０μｍ程度の極細線の場合には、金属線の引き出しが不能になる程度に酸化によって線同士が固着する。
　本願発明者らは、金属線の酸化が発生する要因とその酸化を抑制する手段とについて検討を行った。その結果、表面に残留するアルカリ金属が酸化の要因である可能性が高いことが判明した。
　図１は、本実施の形態に係る金属線の表面に形成される酸化膜の膜厚と金属線の放置日数との関係を、表面に存在するアルカリ金属の量毎に示すグラフである。図１において横軸は、金属線の製造日を０日目とした場合の室温環境（２５℃）での金属線の放置日数を表している。縦軸は、金属線の酸化膜の膜厚を表している。金属線の酸化膜の膜厚は、金属線を線軸方向に直交する断面で切断し、表面近傍を電子顕微鏡で確認することにより測定した。
　図１に示される比較例、実施例１、実施例２及び実施例３はそれぞれ、金属線１ｇ中に、表面に存在するアルカリ金属の量が異なっている。具体的には、比較例、実施例１、実施例２及び実施例３はそれぞれ、金属線１ｇ中に、表面に存在するアルカリ金属の量が４．０μｇ、２．０μｇ、１．０μｇ、０．５μｇである。比較例及び実施例１～３は、表面に存在するアルカリ金属の量以外のパラメータは、互いに同じである。例えば、比較例及び実施例１～３の各々の線径は、１６μｍである。また、比較例及び実施例１～３の各々は、６０ｐｐｍのカリウムがドープされたドープタングステン線である。
　なお、比較例及び実施例１～３の製造方法については、図３を用いて後で説明する。また、表面に存在するアルカリ金属の量の測定方法については、図４を用いて後で説明する。
　図１に示されるように、比較例及び実施例１～３は、放置日数が長くなる程、表面の酸化が進み、酸化膜の膜厚が大きくなっている。なお、実施例１～３の１２ヶ月経過時点での酸化膜の膜厚は、比較例の１２ヶ月経過時点の膜厚と実施例１～３の各々の６ヶ月目までの膜厚の増加の程度とに基づいた推測値である。
　比較例と実施例１～３とを比較して分かるように、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量が少ない程、酸化膜が形成されにくくなっている。これは、以下のような原理に基づくものと推測される。
　アルカリ金属は、金属線の表面に水酸化物として存在する。アルカリ金属の水酸化物は、吸湿性を有する。したがって、金属線の表面にアルカリ金属（具体的には、その水酸化物）が存在している場合、当該アルカリ金属が空気中の水分を吸収しやすくなる。このため、金属線の表面に水分が付着しやすくなり、付着した水分とタングステンとが反応することにより、表面にタングステンの酸化物が形成される。アルカリ金属の量が多くなる程、吸収する水分量も多くなるので、タングステンの酸化物が形成されやすくなって、酸化膜の膜厚が大きくなる。
　金属線同士の固着が起きたときの酸化膜の膜厚を測定すると、２０ｎｍ以上であった。具体的には、酸化膜の膜厚が２０ｎｍ以上になると金属線同士の固着が起こり、ワイヤーの線グセ及び断線が発生する頻度が高くなり、歩留まりの低下が誘発された。酸化膜の膜厚が２０ｎｍ未満であれば、ワイヤーの線グセ及び断線はほとんど発生しなかった。
　比較例では、保管期間が６ヶ月を超えると酸化膜の膜厚が２０ｎｍを超えており、金属線の固着が発生した。つまり、比較例の製品寿命は、６ヶ月以下であると言える。一方で、実施例１～３では、６ヶ月経過時点で酸化膜の膜厚が１０ｎｍ以下である。このため、１２ヶ月経過時点においても、酸化膜の膜厚が２０ｎｍ以下であると推測され、比較例よりも２倍以上、金属線の固着を発生させることなく、保管可能であることが分かる。つまり、実施例１～３は、比較例よりも製品寿命を２倍以上長くすることができる。
　図２は、本実施の形態に係る金属線の表面に形成される酸化膜の膜厚と表面に存在するアルカリ金属の量との関係を、金属線の放置日数毎に示すグラフである。図２において横軸は、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量を表している。縦軸は、金属線の酸化膜の膜厚を表している。図２は、図１のグラフと同じデータを用いて描かれたグラフを示している。したがって、保管期間が１２ヶ月のグラフにおいて、アルカリ金属の量が０．５μｇ、１．０μｇ及び２．０μｇのプロットは推測値である。
　図２に示されるように、金属線１ｇ中のアルカリ金属の量が４．０μｇの場合（比較例）は、２．０μｇの場合（実施例１）に対してアルカリ金属の量が２倍になっており、３ヶ月後、６ヶ月後及び１２ヶ月後の各経過時点において、酸化膜の膜厚も約２倍になっている。その一方で、金属線１ｇ中のアルカリ金属の量が１．０μｇの場合（実施例２）は、２．０μｇの場合（実施例１）に対してアルカリ金属の量が半分になっているが、３ヶ月後、６ヶ月後及び１２ヶ月後の各経過時点において、酸化膜の膜厚は半分未満になっている。つまり、金属線１ｇ中のアルカリ金属の量を１．０μｇ以下にすることで、表面の酸化をより一層抑制することができている。
　以上のように、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量を２．０μｇ以下にすることにより、金属線の表面の酸化を抑制することができ、表面同士の固着を抑制することができる。アルカリ金属の量を１．０μｇ以下にすることで、より一層、表面同士の固着を抑制することができる。
　なお、上記比較例及び実施例１～３では、カリウムがドープされたドープタングステン線について示したが、ドープ元素がカリウム以外である場合、純タングステン線の場合、タングステン合金線の場合のいずれの場合においても、同様の傾向が得られる。なぜならば、いずれの場合においても主成分としてタングステンを含んでいるので、表面にタングステンとの酸化膜が形成されるためである。つまり、カリウム以外のドープタングステン線、純タングステン線及びタングステン合金線のいずれにおいても、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量が、金属線１ｇ中２．０μｇ（又は１．０μｇ若しくは０．５μｇ）以下であればよい。これにより、カリウムのドープタングステン線と同様に、酸化膜の形成が抑制されることで、金属線同士の固着が抑制される。よって、ワイヤーの線グセ及び断線が発生しにくいドープタングステン線、純タングステン線及びタングステン合金線が実現される。
　［製造方法］
　次に、本実施の形態に係る金属線の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る金属線の製造方法を示すフローチャートである。
　図３に示されるように、まず、タングステン又はタングステン合金のインゴットを準備する（Ｓ１０）。具体的には、純タングステン粉末の集合物、若しくは、ドープタングステン粉末の集合物、又は、タングステン粉末と合金金属の粉末（例えばレニウム粉末）との集合物を準備する。粉末の集合物に対して、プレス及び焼結（シンター）を行うことで、インゴットを作製する。各粉末の平均粒径は、例えば３μｍ以上４μｍ以下の範囲である。
　次に、作製したインゴットに対してスエージング加工を行う（Ｓ１１）。具体的には、インゴットを周囲から鍛造圧縮して伸展させることで、ワイヤー状のタングステン線又はタングステン合金線を成形する。なお、スエージング加工の代わりに、圧延加工を行ってもよい。
　例えば、スエージング加工を繰り返し行うことで、直径が約１５ｍｍ以上約２５ｍｍ以下のインゴットを、線径が約３ｍｍのタングステン線又はタングステン合金線に成形する。スエージング加工の途中の工程においてアニール処理を実施することにより、以降の処理における加工性を確保する。例えば、径が８ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲で、２４００℃のアニール処理を実施する。
　次に、タングステン線又はタングステン合金線の線引きを行う（Ｓ１２）。具体的には、まずタングステン線又はタングステン合金線を加熱し、表面に酸化物層を形成する。例えば、９００℃の加熱温度で、バーナーなどを用いて直接的にタングステン線又はタングステン合金線を加熱する。表面に酸化物層が形成されることにより、以降の線引き工程中での断線の発生を抑制することができる。
　線引き工程（Ｓ１２）では、１つの伸線ダイスを用いたタングステン線の加熱線引きを行う。すなわち、タングステン線の伸線（細線化）を加熱しながら行う。加熱線引きは、伸線ダイスを交換しながら繰り返し行われる。１つの伸線ダイスを用いた１回の加熱線引きによるタングステン線の断面減少率は、例えば１０％以上４０％以下である。加熱線引きでは、黒鉛を水に分散させた潤滑剤を用いてもよい。
　加熱線引きの繰り返しにおいては、直前の加熱線引きで用いた伸線ダイスよりも孔径が小さい伸線ダイスが用いられる。また、繰り返し回数が多くなる程、加熱温度を低下させる。すなわち、小さい伸線ダイスを用いた加熱線引きでは、大きい伸線ダイスを用いた加熱線引きよりも加熱温度を低くする。なお、加熱線引きの繰り返しの途中段階で電解が行われてもよい。使用する伸線ダイスとしては、線径０．３８ｍｍまでは超硬ダイス、線径０．３８ｍｍから０．１８ｍｍの範囲は焼結ダイヤモンドダイス、線径０．１８ｍｍから０．０１０ｍｍの範囲では単結晶ダイヤモンドダイスを用いる。
　線引き工程の後、タングステン線又はタングステン合金線の表面処理を行う（Ｓ１３）。表面処理は、例えば電解研磨である。具体的には、線引き後のタングステン線又はタングステン合金線と対向電極とを電解液に浸した状態で、タングステン線と対向電極との間に電圧を印加する。電解研磨に用いられる電解液は、アルカリ金属元素を含む溶液である。例えば、電解液は、水酸化カリウム水溶液又は水酸化ナトリウム水溶液などである。電解研磨によって、タングステン線又はタングステン合金線の表面が研磨されることにより、表面に付着した酸化物及び黒鉛などを除去することができる。
　表面処理の後、タングステン線又はタングステン合金線の表面を洗浄する（Ｓ１４）。表面の洗浄を行うことで、タングステン線又はタングステン合金線の表面に存在する、表面処理（Ｓ１３）の残留物を流し落とす。具体的には、表面処理後のタングステン線又はタングステン合金線を洗浄水に所定期間浸すことにより、タングステン線又はタングステン合金線の洗浄が行われる。
　洗浄水は、純水だけでなく酸性の溶液でもよい。例えば、洗浄水は、次亜塩素酸を含む溶液、酢酸を含む溶液、又は、塩酸を含む溶液であってもよい。
　洗浄水は、例えば、バブル又はマイクロバブル又はナノバブルを含む純水（以下、バブル水と記載）である。マイクロバブル又はナノバブルは、マイクロバブル又はナノバブル発生器によって純水中に発生させることができる。マイクロバブル及びナノバブルのいずれも含まない純水に比べて、バブル水は洗浄力が高い。このため、タングステン線又はタングステン合金線の表面の残留物の量を減らすことができる。
　バブルの強度（具体的には、バブル水の単位体積当たりのバブルの量）を調整することで、金属線の表面に残留するアルカリ金属の量を調整することができる。具体的には、バブルの量を多くすることで洗浄力が高くなり、表面に残留するアルカリ金属の量を少なくすることができる。例えば、図１に示される実施例１～３は、この順でバブルの量を多くすることにより得られた金属線である。なお、比較例は、バブルを含まない純水を洗浄水として用いて洗浄を行うことにより得られた金属線である。比較例及び実施例１～３は、洗浄（Ｓ１４）のみが互いに異なっており、洗浄以外の工程は、互いに同じ工程を経て製造された金属線である。
　以上の工程を経て、表面のアルカリ金属の量が十分に低減されたタングステン線又はタングステン合金線である金属線を製造することができる。
　なお、表面処理（Ｓ１３）は、電解研磨でなくてもよい。例えば、表面処理は、アルカリ金属元素を含む溶液を用いた煮沸処理であってもよい。煮沸処理に用いられる溶液は、電解液と同様に、例えば、水酸化カリウム水溶液又は水酸化ナトリウム水溶液である。
　また、洗浄（Ｓ１４）では、超音波洗浄が行われてもよい。具体的には、超音波発生器によって超音波を発生させた洗浄水（以下、超音波洗浄水）に、表面処理後のタングステン線又はタングステン合金線を浸してもよい。例えば、超音波の振動数又は振幅を大きくすることにより、洗浄力が高くなり、表面に残留するアルカリ金属の量を少なくすることができる。
　洗浄に用いられたバブル水又は超音波洗浄水は回収され、再利用される。つまり、バブル水又は超音波洗浄水は循環されていてもよい。あるいは、バブル水又は超音波洗浄水は、回収されることなく、いわゆるかけ流しで用いられてもよい。かけ流しの洗浄水には、洗浄によって表面から落ちた残留物が含まれないので、循環する洗浄水よりも洗浄力を高めることができる。つまり、洗浄後のタングステン線又はタングステン合金線の表面に存在するアルカリ金属の量をより一層少なくすることができる。
　［アルカリ金属の測定方法］
　続いて、本実施の形態に係る金属線の表面に存在するアルカリ金属の測定方法について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る金属線の表面に存在するアルカリ金属の量の測定方法を示すフローチャートである。
　図４に示されるように、まず、測定対象の金属線を準備する（Ｓ２０）。具体的には、金属線を所定の長さに切断することで、切断後の金属線を測定対象として準備する。測定対象の金属線の質量を測定し、記録する。なお、測定対象の金属線の質量は特に限定されないが、例えば５ｇ程度とすることで、測定を容易、かつ、精度良く行うことができる。
　次に、測定対象の金属線と純水とを容器に入れて密閉する（Ｓ２１）。容器は、例えば、ポリエチレン製の袋である。純水は、例えば５ｃｃである。次の工程の昇温時に袋が破裂しないように、袋内の空気を可能な限り抜いた上で密閉する。
　次に、容器を加熱する（Ｓ２２）。具体的には、測定対象の金属線と純水とが入れられて密閉された袋を、沸騰水の中で６０分間加熱（湯煎加熱）する。これにより、測定対象の金属線の表面に残留していたアルカリ金属の水酸化物は、袋内の純水に溶解する。
　加熱を止めて室温（例えば、２５℃）まで冷却した後、容器内の液体を採取する（Ｓ２３）。具体的には、容器内の液体１ｃｃを針付シリンジで採取し、フィルタ処理によって液体に混入した固体を除去する（Ｓ２４）。
　次に、フィルタ処理した液体０．２５ｃｃに対してイオンクロマトグラフィを行う（Ｓ２５）。イオンクロマトグラフィを行う分析装置として、例えば、ＤＩＯＮＥＸ社製のイオンクロマトグラフィ分析装置ＩＣＳ－１１００を用いる。陽イオン交換カラムとして、Ｔｈｅｒｍｏ　Ｓｃｉｅｎｆｉｃ製のＤｉｏｎｅｘ　ＩｏｎＰａｃ　ＣＳ１２Ａカラムを用いる。
　次に、フィルタ処理した溶液中のアルカリ金属の量を算出する（Ｓ２６）。具体的には、イオンクロマトグラフィによって得られたチャートのピーク面積と、標準液に対するイオンクロマトグラフィによって得られたチャートのピークの面積とを比較することにより、採取してフィルタ処理した溶液中のアルカリ金属の量を算出する。フィルタ処理した溶液中のアルカリ金属の量に溶液比（＝準備した純水量／フィルタ処理した溶液量）を乗じた結果を、ステップＳ２０で測定した質量で割ることにより、金属線１ｇ中の金属線の表面に存在するアルカリ金属の量が算出される。つまり、金属線１ｇ中の金属線の表面に存在するアルカリ金属の量Ｘ［単位：μｇ］は、以下の式（１）に基づいて算出される。
　（１）　Ｘ＝Ｙ×（Ｖａ÷Ｖｂ）÷Ｚ
　なお、Ｙは、チャートのピーク面積に基づいて得られるアルカリ金属の量［単位：μｇ］である。Ｖａは、ステップＳ２１で準備した純水の量［単位：ｃｃ］である。Ｖｂは、ステップＳ２４でフィルタ処理した溶液の量［単位：ｃｃ］である。Ｚは、ステップＳ２０で測定した測定対象の金属線の質量［単位：ｇ］である。
　標準液としては、例えば、関東化学株式会社製のＣａｔ．Ｎｏ．０７１９７－９６　Ｃａｔｉｏｎ　Ｍｉｘｅｄ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎを用いる。なお、イオンクロマトグラフィに用いる分析装置、カラム及び標準液については、特に限定されない。
　以上の工程を経て、金属線の表面のアルカリ金属の量を測定することができる。
　なお、ドープタングステン線では、上述したように、ドープ元素（例えばカリウム）は、結晶粒界に存在する。つまり、ドープ元素の大部分は金属線の内部に存在するため、ステップＳ２２における加熱工程では、ドープ元素は純水中に溶解しないとみなすことができる。ステップＳ２３において採取された液体にはドープ元素は実質的に含まれていないものとして無視することが可能である。
　［金属線の使用例］
　続いて、本実施の形態に係る金属線の使用例について説明する。
　本実施の形態に係る金属線は、様々な用途に利用可能である。図５は、本実施の形態に係る金属線１と、金属線１を用いて製織された金属メッシュ１０とを示す斜視図である。
　図５に示されるように、製造された金属線１は、一般的に、ボビン（スプール）２に巻き付けられて保管される。金属線１を用いて所望の金属製品を製造する場合、ボビン２から金属線１を巻き出して用いられる。
　例えば、金属線１をヨコ糸及びタテ糸の少なくとも一方に用いて製織することにより、金属メッシュ１０を製造することができる。金属メッシュ１０は、金属線１を備えるタングステン製品の一例であり、例えば、スクリーン印刷に用いられるスクリーンメッシュである。このように、金属線１は、スクリーンメッシュ用の線材として用いられる。なお、金属メッシュ１０は、スクリーンメッシュだけでなく、例えば、手袋、靴下、上着などの衣服に利用されてもよい。
　金属線１は、表面に酸化膜が形成されにくいので、ボビン２からの取り出し時、並びに、製織時のワイヤーの線グセ及び断線の発生を抑制することができる。また、スクリーンメッシュとして使用された場合にも、断線の発生を抑制することができる。
　また、金属線１は、ソーワイヤー、医療機器部材（例えば、カテーテル）、撚り線又はロープなどに用いられてもよい。あるいは、金属線１は、放電加工用のワイヤー、フィラメントなどに用いられてもよい。金属線１は、単線として利用されてもよく、複数の金属線１が撚り合わされて、又は、束ねられて用いられてもよい。高融点及び高硬度などのタングステンの特徴を生かした各種タングステン製品に利用することができる。
　図６は、本実施の形態に係る金属線１を用いたフィラメントコイルのコイリング加工処理を示す模式図である。フィラメントコイルは、例えば、タングステン線２１とモリブデン線２２とを芯線として、その周りを金属線１でカバーリングすることにより形成される。例えば、線径が２０μｍのタングステン線である金属線１を、回転数２万ｒｐｍで巻き出す。軸モータによって高速に回転させることで、遠心力によって金属線１が巻き出されるとともに、芯線の外周表面に巻き付けられる。芯線を一定の速度で軸方向に移動させることにより、金属線１が等間隔で芯線の外周表面に巻き付けられる。
　この巻き出しの際、タングステン表面が酸化していると固着が発生し、ワイヤーの線グセ又は断線が発生する。本実施の形態に係る金属線１によれば、上述した通り、表面の酸化が抑制されているので、ワイヤーの線グセ及び断線の発生を抑制することができる。
　図７は、本実施の形態に係る金属線１の巻き替え装置３０を示す斜視図である。巻き替え装置３０は、ボビン２に巻き付けられている金属線１を、ボビン３に巻き替える。なお、巻き替え装置３０は、巻き替えだけでなく、電着を行う電着装置であってもよい。つまり、ボビン２から巻き出した金属線１に対して電着処理を行った後、ボビン３に巻き取ってもよい。電着処理は、例えば、ソーワイヤーとして金属線１を用いる場合に、表面に砥粒を付着させるために行われる。
　例えば、金属線１がソーワイヤー用タングステン線の場合、線径が４０μｍの金属線１が、巻き替え時又は電着時、最大８００ｍ／分の線速でボビン２から巻き出される。巻き出しの際、タングステン表面が酸化していると固着が発生し、ワイヤーの線グセ又は断線が発生する。また、線グセが発生するとソーワイヤーのワークローラで隣のワイヤーポジションにジャンプすることが起こりやすくなる。これに対して、本実施の形態に係る金属線１によれば、上述した通り、表面の酸化が抑制されているので、ワイヤーの線グセ及び断線の発生を抑制することができる。ソーワイヤーとしての使用時におけるワイヤーポジションのジャンプの発生も抑制することができる。
　［効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る金属線は、タングステン線又はタングステン合金線である金属線であって、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中２．０μｇ以下である。
　これにより、ワイヤーの線グセ及び断線の発生を抑制することができる。
　また、例えば、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中１．０μｇ以下である。
　これにより、ワイヤーの線グセ及び断線の発生を更に抑制することができる。
　また、例えば、金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、金属線１ｇ中０．５μｇ以下である。
　これにより、ワイヤーの線グセ及び断線の発生をより一層抑制することができる。
　また、例えば、金属線の線径は、４０μｍ以下である。また、例えば、金属線の線径は、１３μｍ以下であってもよい。
　このように、線径が小さいタングステン線である程、表面同士が固着した際にワイヤー線グセ又は断線が発生しやすくなるので、表面の酸化が発生しにくくなって固着が抑制されるという利点をより有効に利用することができる。なお、線径が４０μｍ以下のタングステンの極細線は引張強度が高く、様々な用途に利用可能である。
　また、例えば、金属線は、ソーワイヤーの線材として用いられてもよい。
　これにより、砥粒の電着加工時の巻き出しの際に、ワイヤーの線グセ及び断線が発生しにくくなるので、電着加工を金属線の表面に均一に行うことができる。また、ソーワイヤーとしての使用時におけるワイヤーポジションのジャンプの発生を抑制することができる。
　また、例えば、金属線は、スクリーンメッシュの線材として用いられてもよい。
　これにより、製織時及び使用時のいずれにおいても、ワイヤーの線グセ及び断線が発生しにくくなるので、スキージなどによる押し込みにも強く、スクリーン印刷の精度を高めることができる。
　（その他）
　以上、本発明に係る金属線について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記の実施の形態では、金属線がボビンに巻かれて保管される場合を想定したが、これに限らない。複数の金属線が束ねて保管されてもよい。あるいは、金属線は、他の金属線あるいは他の物体と固着しうる環境で保管されてもよい。なお、長期間の保管がされない場合であっても、例えば水分に触れうる環境で使用される場合など使用時における酸化膜の発生を抑制することができるので、使用中の断線及びワイヤーの線グセの発生を抑制することができる。
　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１　金属線
１０　金属メッシュ

Claims (12)

  1. 　タングステン線又はタングステン合金線である金属線であって、
    　前記金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、前記金属線１ｇ中２．０μｇ以下である
    　金属線。
  2. 　前記金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、前記金属線１ｇ中１．０μｇ以下である
    　請求項１に記載の金属線。
  3. 　前記金属線の表面に存在するアルカリ金属の量は、前記金属線１ｇ中０．５μｇ以下である
    　請求項１又は２に記載の金属線。
  4. 　前記金属線の線径は、４０μｍ以下である
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の金属線。
  5. 　前記金属線の線径は、１３μｍ以下である
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の金属線。
  6. 　前記金属線は、純タングステン線である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の金属線。
  7. 　前記金属線は、カリウム、トリウム又はセリウムであるドープ元素がドープされたタングステン線である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の金属線。
  8. 　前記ドープ元素の含有量は、前記金属線の質量の０．０１ｗｔ％以下である、
    　請求項７に記載の金属線。
  9. 　前記金属線は、レニウム、ルテニウム、オスミウム又はイリジウムである金属元素とタングステンとの合金からなるタングステン合金線である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の金属線。
  10. 　前記金属元素の含有量は、前記金属線の質量の０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である、
    　請求項９に記載の金属線。
  11. 　前記金属線は、ソーワイヤーの線材として用いられる
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の金属線。
  12. 　前記金属線は、スクリーンメッシュの線材として用いられる
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の金属線。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS639111A (ja) * 1986-06-30 1988-01-14 日本電気株式会社 電解コンデンサ
JPS6393847A (ja) * 1986-10-07 1988-04-25 Matsushita Electronics Corp タングステン線の製造方法
JPH03249156A (ja) * 1990-02-28 1991-11-07 Hitachi Ltd 電子管用金属線材の製造方法
JP2006016696A (ja) * 2005-09-07 2006-01-19 Toshiba Corp 二次加工用タングステン素材
JP2008155053A (ja) * 2008-03-24 2008-07-10 Asahi Intecc Co Ltd 医療用ガイドワイヤの製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050024829A (ko) * 2003-09-04 2005-03-11 진찬우 텅스텐 와이어의 세척방법 및 그 장치
CN101696980A (zh) * 2009-10-27 2010-04-21 北京大学 一种制备纳米钨探针针尖的方法
CN104975316A (zh) * 2014-04-02 2015-10-14 中国科学院海洋研究所 一种利用超疏水表面防止大气环境中因物质潮解所致腐蚀的方法
JP6876977B2 (ja) * 2017-04-17 2021-05-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 除電体
JP7223964B2 (ja) * 2017-05-10 2023-02-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ソーワイヤー及び切断装置
JP6288574B1 (ja) * 2017-11-09 2018-03-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ソーワイヤー及び切断装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS639111A (ja) * 1986-06-30 1988-01-14 日本電気株式会社 電解コンデンサ
JPS6393847A (ja) * 1986-10-07 1988-04-25 Matsushita Electronics Corp タングステン線の製造方法
JPH03249156A (ja) * 1990-02-28 1991-11-07 Hitachi Ltd 電子管用金属線材の製造方法
JP2006016696A (ja) * 2005-09-07 2006-01-19 Toshiba Corp 二次加工用タングステン素材
JP2008155053A (ja) * 2008-03-24 2008-07-10 Asahi Intecc Co Ltd 医療用ガイドワイヤの製造方法

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