(57)【要約】【課題】砥粒の保持力を十分に確保しながらも、安定的かつ良好な加工精度を得ることができ、しかも生産性にも優れた固定砥粒ワイヤーソーを提供する。【解決手段】高強度で導電性を有する芯線２の外周面に対し、ダイヤモンド砥粒４を、電着により生成された金属メッキ層３で単粒固着させた固定砥粒ワイヤーソー１において、上記ダイヤモンド砥粒を、その砥粒本体４ａの表面に対し導電性粒子４ｂを点状に多数分散させて被着させることにより形成し、それにより、上記金属メッキ層を、上記芯線の外周面及び上記ダイヤモンド砥粒の基部４ｃを被覆すると共に、該砥粒の刃先部４ｄを露出させるように生成させた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度で導電性を有する芯線の外周面に対し、ダイヤモンド砥粒を金属メッキ層で単粒固着させた固定砥粒ワイヤーソーであって、
上記ダイヤモンド砥粒が、その砥粒本体の表面に対し、導電性粒子を多数の点状に分散させて被着させて成るもので、
上記金属メッキ層が、電着により、上記芯線の外周面及び上記ダイヤモンド砥粒の基部を被覆すると共に該ダイヤモンド砥粒の刃先部を露出させた状態で生成されている、
ことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー。
【請求項２】
上記金属メッキ層が、上記芯線の外周面上においては、略均一な厚さに形成されていて、上記砥粒の周囲においては、該砥粒の表面に沿って盛り上がる隆起部を形成しており、該隆起部によって、該砥粒の基部が被覆されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の固定砥粒ワイヤーソー
【請求項３】
全ダイヤモンド砥粒数に占める刃先部が露出したダイヤモンド砥粒数の割合が１０％以上である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定砥粒ワイヤーソー。
【請求項４】
上記砥粒本体の全表面積に占める上記導電性粒子の被着面積の割合が、１％以上５０％以下である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
【請求項５】
上記砥粒本体の平均粒径が、上記導電性粒子の平均粒子径の３倍以上である、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
【請求項６】
上記芯線の径が０．０８ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であって、
上記砥粒本体の平均粒径が５０μm以下で、かつ上記導電性粒子の平均粒子径が１０μm以下である、
ことを特徴とする請求項５に記載の固定砥粒ワイヤーソー。
【請求項７】
上記金属メッキ層の厚さが、上記砥粒本体の平均粒径の３０％以上５０％以下である、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
【請求項８】
上記導電性粒子が、周期律表における１Ｂ、４Ａ、５Ａ、６Ａ及び８族の遷移金属、並びに、それらの炭化物、窒化物及び合金の中から選択される一種又は複数種を含んで成るものである、
ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
【請求項９】
上記金属メッキ層と上記導電性粒子とが共に同じ金属材料を含んで成る、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大口径のシリコン、サファイア、炭化珪素、セラミックス材料、磁性材料等の硬脆材料をスライシング加工することに適した固定砥粒ワイヤーソーの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン、サファイア、磁性材料等の硬脆材料をスライシング加工するための固定砥粒ワイヤーソーの一種として、ピアノ線等の導電性を有する金属芯線の外周面に対し、ダイヤモンド等から成る砥粒を、電着による金属メッキ層によって固着させた電着ワイヤーソーが従来から知られている。
当該電着ワイヤーソーは、砥粒の保持力が大きく脱粒しにくいという利点を有するが、砥粒の保持力を確保するためにメッキ層を厚くする必要性があり、その結果、メッキ層表面からの砥粒突出し量が小さくなることから、スライシング加工の際にワークがメッキ層表面に当ってメッキが剥離し易く寿命が短いという問題点があった。また、上述のようにメッキ層を厚くする必要性があるため、製造工程でのメッキ処理に長時間を要し生産性に劣るという問題点もあった。
【０００３】
そこで、近年においては、特許文献１に開示されるように、砥粒として、砥粒表面がＮｉ、Ｔｉ、Ｃｕ等の金属層で被覆された被覆砥粒を用いることが試みられている。このような被覆砥粒を用いたワイヤーソーにおいては、砥粒表面全体が金属層で被覆されていることから、メッキ層が被覆砥粒の全体を覆うように生成され、しかも金属層により砥粒表面とメッキ層との濡れ性が向上するため、より薄いメッキ層でより高い砥粒保持力を確保することが可能となり、製造工程におけるメッキ処理時間を短縮することができるという利点がある。
しかしながら、このような被覆砥粒を用いたワイヤーソーにおいては、全ての被覆砥粒について、それらの表面全体が、芯線の外周面上と同程度の厚さのメッキ層で覆われることから、スライシング加工の際、このメッキ層が削り取られて砥粒の表面が露出するまでに時間を要する。そのため、その間にワイヤーソーとワークとの間で滑りが発生して十分な切れ味を確保することがでず、結果として、加工精度（厚み精度、そり精度等）のバラツキが多くなり、後工程の研磨加工等での処理時間が長くなるという問題点がある。
【０００４】
このような問題点を解決するために、特許文献２においては、砥粒表面全体が金属層で被覆されて成る被覆砥粒を、電着によるメッキ処理で芯線の外周面に固定し、その後に、砥粒全体を覆って生成されたメッキ層の一部を除去して被覆砥粒の一部を露出させる固定砥粒ワイヤーソーの製造方法が提案されている。
しかしながら、このような製造方法においては、メッキ層の一部を除去して被覆砥粒の一部を露出させる後工程を必要するため、生産性が低下してしまう。また、特許文献２においては、当該後工程でメッキ層の一部を除去する方法として、ドレッシングストーンを用いた機械的方法と薬液を用いた化学的方法が示されているが、当該機械的方法では、各砥粒のメッキ層の一部をそれぞれ均一に除去することが非常に困難であるばかりでなく、ドレッシングストーンも頻繁に交換する必要性があるためコスト高になる。さらに、当該化学的方法では、芯線の外周面に生成されたメッキ層までもが薄くなってしまうため、砥粒保持力の低下に至るという問題点がある。
【特許文献１】特開２００６−１８１６９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解消するために為されたもので、その技術的課題は、砥粒の保持力を十分に確保しながらも、安定的かつ良好な加工精度を得ることができ、しかも生産性にも優れた固定砥粒ワイヤーソーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーは、高強度で導電性を有する芯線の外周面に対し、ダイヤモンド砥粒を金属メッキ層で単粒固着させた固定砥粒ワイヤーソーであって、上記ダイヤモンド砥粒が、その砥粒本体の表面に対し、導電性粒子を多数の点状に分散させて被着させて成るもので、上記金属メッキ層が、電着により、上記芯線の外周面及び上記ダイヤモンド砥粒の基部を被覆すると共に該ダイヤモンド砥粒の刃先部を露出させた状態で生成されていることを特徴としている。
具体的には、上記金属メッキ層が、上記芯線の外周面上においては、略均一な厚さに形成されていて、上記砥粒の周囲においては、該砥粒の表面に沿って盛り上がる隆起部を形成しており、該隆起部によって、該砥粒の基部が被覆されている。
【０００７】
なお、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーにおいては、上記金属メッキ層が、必ずしも全てのダイヤモンド砥粒の刃先部を露出させた状態で生成されている必要性はなく、少なくとも一部のダイヤモンド砥粒の刃先部を露出させた状態で生成されていれば良い。そのとき、全ダイヤモンド砥粒数に占める刃先部が露出したダイヤモンド砥粒数の割合は１０％以上であることが望ましい。
そして、当該固定砥粒ワイヤーソーにおいては、上記砥粒本体の全表面積に占める上記導電性粒子の被着面積の割合が、１％以上５０％以下であることが望ましい。また、上記砥粒本体の平均粒径が上記導電性粒子の平均粒子径の３倍以上であることが望ましく、具体的には、上記芯線の径が０．０８ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であって、上記砥粒本体の平均粒径が５０μm以下で、かつ上記導電性粒子の平均粒子径が１０μm以下であることが望ましい。さらに、上記金属メッキ層の厚さが、上記砥粒本体の平均粒径の３０％以上５０％以下であることが望ましい。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態においては、上記導電性粒子が、周期律表における１Ｂ、４Ａ、５Ａ、６Ａ及び８族の遷移金属、並びに、それらの炭化物、窒化物及び合金の中から選択される一種又は複数種を含んで成るものである。また、上記金属メッキ層と上記導電性粒子とが共に同じ金属材料を含んで成っている。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーによれば、上記ダイヤモンド砥粒が、その砥粒本体の表面に対し、導電性粒子を多数の点状に分散させて被着させて成るものであることから、電着によるメッキ処理を施しても、芯線の外周面と比較して砥粒表面にはメッキ層が生成され難く、メッキ層は砥粒の基部側から徐々に砥粒の刃先部に向けて生成されていく。また同時に、被着された上記導電性粒子により砥粒表面とメッキ層との濡れ性が向上することから、より薄いメッキ層でより高い砥粒保持力を確保することが可能である。そのため、メッキ処理において、砥粒保持力を十分に確保することができる厚さにメッキ層を生成させても、砥粒の刃先部にはメッキ層が生成されず該刃先部を露出させた状態とすることができる。
したがって、砥粒の保持力を十分に確保しながらも、加工開始直後からワイヤーソーとワークとの間で発生する滑りを抑制して十分な切れ味を確保することができ、結果として、ワークの安定的かつ良好な加工精度を実現することができる。しかも、砥粒の刃先部を露出させるにあたり、別途の工程を必要としないため、生産性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づき、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーの実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー１は、主として、大口径のシリコン、サファイア、炭化珪素、セラミックス材料、磁性材料等の硬脆材料から成るワークをスライシング加工するのに使用されるもので、図１及び図２に示すように、高強度で導電性を有する芯線２と、電着によるメッキ処理により該芯線２の外周面全体を被覆するように生成された金属メッキ層３と、該金属メッキ層３を結合材として上記芯線２の外周面上に固着された多数のダイヤモンド砥粒４とにより構成されている。
【００１１】
そして、上記ダイヤモンド砥粒４は、ダイヤモンドから成る砥粒本体４ａと、その表面に多数の点状に分散させて付着させた導電性粒子４ｂとから成っており、上記金属メッキ層３が、該ダイヤモンド砥粒４の基部４ｃを被覆して保持すると共に、該砥粒４の刃先部４ｄを露出させた状態で生成されている。
なお、図２中の５は、上記砥粒４を芯線２の外周面に対し仮固着させるための接着材であって、該芯線２の外周面上に、略均一に分布させて多数の点状に塗着されている。すなわち、上記砥粒４は、芯線２の外周面に対し、当該接着材５により仮固着された上で、上記金属メッキ層３により本固着されている。
【００１２】
さらに具体的に説明すると、上記芯線２は、高強度の金属線材、好ましくはピアノ線から成っており、断面略円形で長さ方向全体に亘って略均一な横断面を有している。ここで、当該芯線２は、単一材から成るものに限られず、例えば、線材の外周面全体に導電性被覆を施して、該線材に導電性を付与したものであっても良い。また、当該芯線２の太さ（径）は、当該芯線２がピアノ線である場合、０．０８ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲であることが望ましい。当該太さが、０．０８ｍｍよりも細いと、ワイヤーソー１の十分な強度を確保することができなくなり、０．２０ｍｍよりも太いと、ワークの加工にあたって必要とされる切断代が大きくなって、材料の無駄が多くなる。
【００１３】
また、上記金属メッキ層３は、好ましくは、内層側に配された第１層３ａと、外層側に配されて該第１層３ａとは互いに硬度が異なる第２層３ｂとの２層により形成されていて、これら各層３ａ，３ｂは共にＮｉを含んで成っている。そして、図２示すように、該金属メッキ層３は、上記芯線２の外周面上においては、全体的に略均一な厚さｔに形成され、その一方で、上記砥粒４の周囲においては、その上記基部４ｃを覆うように、該芯線２の外周面上のメッキ層表面から砥粒４の表面に沿って盛り上がった隆起部３ｃを形成している。
【００１４】
ここで、当該金属メッキ層３の各層３ａ，３ｂは、Ｎｉを含んで成るものに限らずＴｉ等の他の金属材料を含んで成るものであっても良い。ただし、本実施形態のように、上記各層３ａ，３ｂが共に同じ金属材料を含んで成っていると、各層３ａ，３ｂ間の濡れ性が向上して、それらの結合力が増すため望ましい。また、上記金属メッキ層３の層数も２層に限らず、単層又は３層以上であっても良い。特に当該金属メッキ層３が複数層である場合には、必要に応じて、各層の硬度を、例えば最内層から最外層に向けて小さくなるように調整したり、各層の厚さを、互いに略等しくしたり異ならせたりすることが可能である。
なお、当該金属メッキ層３の厚さｔは、好ましくは砥粒本体４ａの平均粒径の３０％以上５０％以下の範囲であり、より好ましくは４０％である。当該厚さｔが、３０％よりも薄いと砥粒４の保持力を十分に確保することができず、５０％よりも厚いと砥粒４の金属メッキ層３表面からの突出し量ｈを十分に確保することができなくなる。
【００１５】
さらに、上記多数の砥粒４は、上記芯線２の外周面に対し、略均一に分布させた状態で上記金属メッキ層３により、それぞれ単粒状態（単層状態）にて固着されている。そして、該砥粒４においては、従来のように、砥粒本体４ａの表面全体が導電性の被覆層で覆われておらず、導電性粒子４ｂが、砥粒本体４ａの表面全体に略均一に分散させた状態で多数の点状に被着されている。
そうすることにより、電着によるメッキ処理を施す際に、上記芯線２の外周面と比較して砥粒４の表面には金属メッキ層３が生成され難く、当該メッキ層３は、砥粒４の周囲においては上記隆起部３ｃのように、砥粒４の基部４ｃ側から徐々に砥粒４の刃先部４ｄに向けて生成されていく。そのため、メッキ処理において、砥粒４の保持力を十分に確保することができる厚さｔに金属メッキ層３を生成させても、砥粒４の刃先部４ｄには金属メッキ層３が生成されず、該刃先部４ｄを露出させた状態とすることができる。
【００１６】
ただし、上記金属メッキ層３は、必ずしも全ての砥粒の刃先部を露出させた状態で生成されている必要性はなく、少なくとも一部の砥粒４の刃先部４ｄを露出させた状態で生成されていれば足りる。具体的には、全砥粒数に占める刃先部４ｄが露出した砥粒数の割合は、１０％以上であることが望ましい。その割合が１０％よりも小さいと、ワイヤーソー１とワークとの間で発生する滑りを十分に抑制することができず、当初から十分な切れ味を確保することができなくなる虞がある。
【００１７】
上記導電性粒子４ｂは、好ましくは周期律表における１Ｂ、４Ａ、５Ａ、６Ａ及び８族の遷移金属、並びに、それらの炭化物、窒化物及び合金の中から選択される一種又は複数種を含んで成るもので、より好ましくは上記金属メッキ層３と同じ金属材料、具体的にはＮｉを含んで成っている。特に該導電性粒子４ｂと上記金属メッキ層３の各層３ａ，３ｂとが共に同じ金属材料を含んで成っていると、相互間の濡れ性がより向上するため、より大きい砥粒の保持力を確保することができて望ましい。
また、上記砥粒本体４ａの全表面積に占める上記導電性粒子４ｂの被着面積の割合は、好ましくは１％以上５０％以下である。当該割合が、１％よりも小さいと砥粒４の保持力を確保するために金属メッキ層３を厚くする必要性があり、砥粒４の金属メッキ層３表面からの突出し量ｈを十分に確保することができなくなる。一方、当該割合が、５０％よりも大きいと、メッキ処理をした際に、全砥粒数のうち９０％を超える数の砥粒について、それらの表面全体に金属メッキ層が生成される虞があり、しかも、その厚さも厚くなってしまう虞がある。
【００１８】
さらに、上記砥粒本体４ａの平均粒径が上記導電性粒子４ｂの平均粒子径の３倍以上であって、具体的には、上記芯線２の径が０．０８ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲である場合、該砥粒本体４ａの平均粒径が５０μm以下で、かつ上記導電性粒子４ｂの平均粒子径が１０μm以下であることが望ましい。砥粒本体４ａの平均粒径が上記導電性粒子４ｂの平均粒子径の３倍より小さいと、砥粒本体４ａ及び導電性粒子４ｂの界面の反応時に、それらの接触表面積に対して導電性粒子４ｂが大きすぎるため、相互の物理的な固着力が低下して、砥粒本体４ａから導電性粒子４ｂが脱落してしまう虞がある。また、たとえ導電性粒子４ｂが砥粒本体４ａの表面に固着したとしても、該砥粒本体４ａの全表面積に占める上記導電性粒子４ｂの被着面積の割合が５０％よりも大きくなってしまい、結果として、ワイヤーソー１の切れ味が損なわれる虞がある。
【００１９】
なお、上記砥粒４を製造するにあたっては、例えば、特開平３−２４５８３５号や特開平３−７５３０２号記載の方法等を利用することができる。
そこで、導電性粒子４ｂである金属粒子としてＮｉ粒子を使用した場合を例にとって、当該砥粒４の製造方法を概略的に説明すると、まず、気相法によりＮｉの超微粒子が含まれる気体流を生成させる。そして、該気体流の中に裸のダイヤモンド砥粒すなわち上記砥粒本体４ａを供給し、該砥粒と上記Ｎｉ粒子とを流動状態において互いに接触させることにより、Ｎｉ粒子を、該砥粒の表面に対し、略均一に分布する多数の点状に付着させると共に固着させる。その結果、上記ダイヤモンド砥粒４を得ることができる。
【００２０】
このように、上記ワイヤーソー１においては、導電性粒子４ｂが、砥粒４の表面全体に略均一に分布させた状態で多数の点状に被着されていて、当該砥粒４の基部４ｃが、上記金属メッキ層３内に埋設され上記隆起部３ｃによりその周囲を被覆・保持されている。そのため、当該砥粒４は、金属メッキ層３による部分的な保持と、導電性粒子４ｂと金属メッキ層４との間の濡れ性との相乗効果により、砥粒４の十分な保持力（固着力）を確保しつつも、金属メッキ層３をより薄くすることが可能となり、結果として、砥粒４の当該金属メッキ層３表面からの突出し量ｈを十分に確保することができる。
【００２１】
しかも、全砥粒のうち少なくとも一部の砥粒４において、該金属メッキ層３が上記刃先部４ｄを露出させた状態で生成されているため、ワイヤーソー１とワークとの間で発生する滑りを抑制して十分な切れ味を確保することが可能となり、安定的かつ良好な加工精度を得ることができる。また、たとえ、一部の砥粒が、その表面全体を金属メッキ層で被覆されたとしても、それらの刃先部に生成された金属メッキ層の厚さは十分に薄いため、ワークの加工開始後、速やかに該金属メッキ層が除去されて刃先部が露出し、滑りの抑制ひいては切れ味の確保に寄与する。
さらに、上記ワイヤーソー１においては、その構成上の特徴を利用して、芯線２の外周面に金属メッキ層３を生成する工程にて、砥粒４の刃先部４ｄを露出させた状態とすることができるため、従来のように、刃先部４ｄを露出させるための後工程を設ける必要性が無く、生産性にも優れている。
【００２２】
図３に基づき、上記固定砥粒ワイヤーソー１の製造方法について説明する。
まず、図中左方向から供給された芯線２は、図示しない酸洗浄、アルカリ洗浄、水洗浄工程を通過して、陰極ｍに接続した金属製陰極電極に接触給電させ、接着材塗布装置６により該芯線２の外周面上に多数の点状接着材をほぼ均等に付着させて上記接着部５を形成する。続いて、砥粒吹付装置７において、上記点状の接着部５に対し、砥粒本体４ａの表面に多数の導電性粒子４ｂが被着されて成る上記ダイヤモンド砥粒４を、単粒状態で付着させて仮固着させる。そのとき、該砥粒４は接着部５に単粒にしか付着しないため余分な砥粒が芯線２に付着することがない。
【００２３】
次に、砥粒４が外周面に仮固着された芯線２は、陽極に接続した金属板が電解メッキ液中に浸水設置された第一電解メッキ槽８中を通過する。そうすることで、芯線２の外周面全体、及び砥粒４における基部４ｃの周囲にメッキ金属が析出して上記第１層３ａが形成され、該砥粒３が、その基部４ｃを第１層３ａにより覆われた状態で芯線２に固着される。ここで、上記第一電解メッキ槽８中の電解メッキ液は、例えば、スルファミン酸ニッケル、ホウ酸、塩化ニッケル及び添加剤から成っている。
【００２４】
続いて、砥粒４が第１層３ａにより固着された芯線２は、陰極ｍ、酸処理槽９を通過し次の第二電解メッキ槽１０中へと導かれる。そうすることで、上記芯線２の第１層３ａの表面全体、及び砥粒４における基部４ｃの周囲にさらにメッキ金属が析出して上記第２層３ｂが形成され、その結果、該砥粒４が、その基部４ｃを上記２層３ａ，３ｂから成る金属メッキ層３の隆起部３ｃにより被覆・保持された状態となり、芯線２に対してさらに強固に固着される。
【００２５】
ここで、上記酸処理槽９は、上記第１層３ａと第２層３ｂとの密着性を向上させるためのもので、該酸処理槽９で用いる液体としては、塩化ニッケル、塩酸等からなる混合液体が挙げられるが、特にそれに限定されるものではない。また、本実施形態においては、第二電解メッキ槽１０中の電解メッキ液は、第一電解メッキ槽８中のものと基本的には同様の組成から成るが、金属メッキ層３の各層３ａ，３ｂの硬度を調整するため、両メッキ槽８，１０において、電流密度、温度、添加剤の量等を異ならせる等、ワイヤーソー１の用途に応じて最適なメッキ処理条件が選択される。なお、両メッキ槽８，１０において、電解メッキ液の組成そのものを異ならせても良いのはもちろんであるが、互いに上記導電性粒子４ｂと同じ金属を含んでいる方が、相互の濡れ性が向上して、金属メッキ層３における各層３ａ，３ｂ間の結合力及び砥粒保持力が増すため望ましい。
【００２６】
そしてその後、外周面に砥粒４が金属メッキ層３により本固着された芯線２を水洗槽１１にて水洗し、巻き取り部１２でボビンに巻き取ることによって、上記ワイヤーソー１を得ることができる。
なお、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー、及びその製造方法は、上記の実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えることが可能である。
【実施例】
【００２７】
以下に本発明に係る実施例を詳細に説明する。ここでは、本発明に係る実施例としての、導電性粒子４ｂを砥粒本体４ａの表面に略均一に分散させて被着させたダイヤモンド砥粒４を用いて成る固定砥粒ワイヤーソー１と、比較例としての、砥粒本体の表面全体を導電性材料で被覆したダイヤモンド砥粒を用いて成る固定砥粒ワイヤーソーとを使用して性能比較を実施した。なお、切断評価ではφ２インチのサファイアをそれぞれ切断加工し、切断性能の比較を行った。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２８】
まず、図３に示す製造工程において、芯線径０．１８ｍｍのピアノ線と、平均粒径２５．３μmの裸のダイヤモンドから成る砥粒本体の表面に、平均粒子径０．４μmのＮｉ粒子（例えばＪＦＥミネラル株式会社製  商品名  ＮＦＰ４０１）を多数略均一に分散させて被着させたダイヤモンド砥粒とを用い、本実施例に係る固定砥粒ワイヤーソーを製作した。ここで、上記砥粒本体の全表面積に占める上記Ｎｉ粒子の被着面積の割合は約２０％であった。また、巻き取り部でボビンに巻かれる線速を３ｍ／ｍｉｎ以上にして製造効率を高めている。砥粒を芯線の表面に仮固着させる接着剤には、アクリルゴム１５％とノルマルヘキサン８５％の溶液を用いた。そして、第一電解メッキ槽においては、メッキ液として、スルファミン酸ニッケル５００ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／ｌ、添加剤（例えば、日本化学産業株式会社製  商品名ＮＳＦ−E）１ｍｌ／ｌを含んでｐＨ４．０に調整された水溶液を用い、液温５０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２でニッケルメッキを施して上記金属メッキ層の第１層を形成した。一方、第二電解メッキ槽においては、メッキ液として、スルファミン酸ニッケル５００ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／ｌを含んでｐＨ４．０に調整された水溶液（すなわち、上記第一電解メッキ槽のメッキ液にいて添加剤を含んでいないもの）を用い、液温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２でニッケルメッキを施して上記金属メッキ層の第２層を形成し、これら２層から成る金属メッキ層により砥粒を芯線に対して本固着させた。
【００２９】
そして、その結果、平均ワイヤー線径が２３０μm、金属メッキ層の平均総膜厚が８．５μmで、平均砥粒数が０．１８ｍｍ２あたり２５個の２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーが得られた。なお、全砥粒数に占める刃先部が露出した砥粒数の割合は約３０％であった。図４及び図５に、ここで得られたワイヤーソーの表面の状態を撮影した写真を示す。特に図４の○で囲った砥粒及び図５の砥粒の状態から、本実施例に係る固定砥粒ワイヤーソーおいては、上記金属メッキ層が、砥粒の基部周囲に複数の隆起部を形成して該基部を被覆した状態、かつ該砥粒の刃先部を露出させた状態で生成されていることが見て取れる。また、図５において、砥粒の露出した刃先部分に被着された多数の点状の粒子が、上記導電性粒子（Ｎｉ粒子）である。
【００３０】
一方、上記比較例に係る固定砥粒ワイヤーソーは、図３に示す製造工程において、芯線径０．１８ｍｍのピアノ線と、平均粒径２５．３μmで表面全体にＴｉＣの導電性被覆が施されたダイヤモンド砥粒とを用い、以下、上記の他の各条件については上記実施例と同一にして製作され、その結果、平均ワイヤー線径が２３０μm、金属メッキ層の平均総膜厚が８．５μmで、平均砥粒数が０．１８ｍｍ２あたり２５個の２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーが得られた。図６に、ここで得られたワイヤーソーの表面の状態を撮影した写真を示す。本比較例に係る固定砥粒ワイヤーソーにおいては、全ての砥粒の表面全体が、析出した上記金属メッキ層により被覆されていることが見て取れる。
【００３１】
そこで、ここで得られたこれらワイヤーソーそれぞれについて、破断強度、捻回クラック数を測定した。またそれに加え、加工時の比較として、これらワイヤーソーをそれぞれ複数本平行に配して線速６００ｍ／ｍｉｎで往復運動させ、ワイヤー張力３５Ｎ、ワイヤーピッチ０．７ｍｍ、ワーク送り速度２０ｍｍ／ｈ、新線供給量４．２ｍ／ｍｉｎの条件下で、水溶性加工液を用いてサファイア（硬度約２０００Ｈｖ）を切断加工した。そして、その結果得られたワーク（サイズ：φ２インチ×長さ３０ｍｍ、切断枚数４２枚)についてそれぞれ、全枚数の厚みバラツキＴＴＶ５（中心とその周囲の９０度間隔の４点とから成る面内５点における、厚みの最大値と最小値との差）と、全枚数のそりＷＣＭ（面を加工開始部から加工終了部まで直径に沿って接触式表面粗さ測定器で測定して求めた最大値と最小値との差）とを測定し、これらＴＴＶ５及びＷＣＭの平均値を求めた。
ここで、破断強度とは、ワイヤーソーをチャック間距離１００ｍｍでチャックに固定し、２０ｍｍ／ｓの一定速度でワイヤーソーを引張り破断した時の最大点荷重のことであり、捻回クラック数とは、ワイヤーソーをチャック間距離１００ｍｍをチャックで固定し、５００ｇｆの荷重をワイヤーソーに強制的に与え、１０回捻った後、２０倍の光学顕微鏡で当該ワイヤーソーの金属メッキ層表面に現れたクラックの数を測定したものである。
【００３２】
以下の表１は、上記実施例に係る固定砥粒ワイヤーソーと、上記比較例に係る固定砥粒ワイヤーソーとの性能比較結果である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１から分かるように、本実施例は比較例に対して、厚みバラツキＴＴＶ５（平均値）については１４μm小さくすることができ、そりＷＣＭ（平均値）については４５．４μm小さくでき、加工精度を向上させることができた。
この結果は以下の理由によるものである。すなわち、比較例に係るワイヤーソーについては、全ての砥粒の刃先部において砥粒本体の表面全体が導電性材料と結合材としての金属メッキ層とにより覆われているため、ワークの加工開始部においてワークとワイヤーソーとの間で滑りが発生して切れ味が悪く、それにより、ワイヤーソーのぶれや加工方向のずれが発生し易い。そしてその結果、加工開始部におけるワークの厚さが薄くなって厚みのバラツキＴＴＶ５が大きくなると同時に、ワークの面のそりＷＣＭも大きくなる。それに対して、本実施例に係るワイヤーソーについては、全砥粒のうち約３０％の砥粒の刃先部において、砥粒本体の表面が導電性材料や金属メッキ層で覆われておらず露出しているため、ワークの加工開始部からワークとワイヤーソーとの間での滑りが抑制されて十分な切れ味が確保され、それにより、ワイヤーソーのぶれや加工方向のずれが抑制される。そしてその結果、加工開始部におけるワークの厚さが薄くならず、ワークの面のそりも抑制されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る固定砥粒ワイヤーソーを示す概略的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る固定砥粒ワイヤーソーにおける砥粒の固着状態を示す概略的な要部拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る固定砥粒ワイヤーソーの製造工程を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施例に係る固定砥粒ワイヤーソーを撮影した拡大写真である。
【図５】本発明の一実施例に係る固定砥粒ワイヤーソーにおける砥粒の状態を撮影した拡大写真である。
【図６】比較例に係る固定砥粒ワイヤーソーを撮影した拡大写真である。
【符号の説明】
【００３６】
１  固定砥粒ワイヤーソー
２  芯線
３  金属メッキ層
４  ダイヤモンド砥粒
４ａ  砥粒本体
４ｂ  導電性粒子
４ｃ  基部
４ｄ  刃先部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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