(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒群を含むメッキ液を用いてワイヤ本体にメッキ層を電着させることで前記ワイヤ本体に砥粒が固着されてなる固定砥粒ワイヤを製造する方法であって、
前記メッキ液中において電極部材及び前記ワイヤ本体を対向配置させた状態で前記電極部材が陽極となり且つ前記ワイヤ本体が陰極となるような正電解パルス電圧を印可し、その後に、前記電極部材が陰極となり且つ前記ワイヤ本体が陽極となるような逆電解パルス電圧を印可する処理を一周期とする反転パルス電圧の印可を繰り返すことで、前記砥粒群の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出した状態で前記砥粒群を含む前記メッキ層を前記ワイヤ本体に電着させるパルスメッキ工程と、
前記パルスメッキ工程の後に、メッキ液が収容された後メッキ槽内において電極部材と前記砥粒群を含むメッキ層が電着された前記ワイヤ本体とを対向させた状態で、前記電極部材が陽極となり且つ前記ワイヤ本体が陰極となるように正電解電圧を印可することによって前記ワイヤ本体のうち前記砥粒の頂部が露出されている部分以外にメッキ層を析出させる後メッキ工程とを含むことを特徴とする固定砥粒ワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記砥粒は、前記メッキ液に包含されている段階においては前記メッキ液に包含されている金属の一部又は全部と同一金属によってコーティング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の製造方法。
【請求項３】
前記正電解パルス電圧の電位差をＶ（Ｎ）とした場合に、前記逆電解パルス電圧の電位差Ｖ（Ｒ）はＶ（Ｒ）＝２〜８×Ｖ（Ｎ）とされ、
前記反転パルス電圧の周期をＴとした場合に、前記正電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｎ）はＴ（Ｎ）＝０．７〜０．９×Ｔで且つ前記逆電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｒ）はＴ（Ｒ）＝０．０５〜０．２×Ｔとされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定砥粒ワイヤの製造方法。
【請求項４】
前記反転パルス電圧の周波数は１０Ｈｚ〜３ＫＨｚであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の固定砥粒ワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解メッキによって砥粒をワイヤに固着させる固定砥粒ワイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンやセラミック等の硬質材料の切断等に用いられる固定砥粒ワイヤの製造方法として、ワイヤ本体の表面に電解メッキによって砥粒を固着させる方法が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
詳しくは、前記特許文献１には、砥粒を含有するメッキ液が収容されたメッキ槽内において電極板及びワイヤ本体を対向配置させる工程と、前記電極板が陽極となり且つ前記ワイヤ本体が陰極となるように電圧を印可させて、前記ワイヤ本体の表面に前記砥粒を含んだ状態のメッキ層を析出させる工程とを含む固定砥粒ワイヤの製造方法において、前記メッキ液中にレベリング剤を含有させることが開示されている。
【０００４】
前記特許文献１に記載の製造方法は、砥粒を含有するメッキ液にレベリング剤を含めることにより、砥粒の固着強度を向上させつつ砥粒による切削性能又は切断性能を向上させ得る固定砥粒ワイヤを製造できるとされている。
【０００５】
即ち、前記メッキ液中の前記レベリング剤は、陽極として作用する前記電極板に近接する部分、即ち、前記砥粒の頂点近傍に優先的に吸着される。その結果、前記砥粒の頂点近傍におけるメッキ層の成長速度が前記砥粒のうち前記電極板から離間された基端側部分（前記砥粒のうち前記ワイヤ本体に近接する部分）におけるメッキ層の成長速度よりも遅くなる。従って、前記砥粒の基端側部分に比較的厚く析出されるメッキ層によって前記砥粒の固着強度を向上させつつ前記砥粒の頂点近傍のメッキ層を薄くして前記砥粒による切削性能又は切断性能を向上させ得るとされている。
【０００６】
しかしながら、前記メッキ液中に前記レベリング剤を加えることで前記砥粒の頂点近傍に析出されるメッキ層の層厚を薄くできる反面、前記砥粒の頂点近傍には前記レベリング剤が吸着されることになるからこのレベリング剤によって前記砥粒による切削性能又は切断性能が悪化するという問題が生じ得る。
【０００７】
又、前記特許文献１にも記載されているように、前記レベリング剤は、種類によって機能に差異が存在する。従って、ある特定の大きさ及び形状の砥粒に対して適切なレベリング効果を奏するレベリング剤であっても、これとは異なる大きさ及び形状の砥粒に対して有効にレベリング効果を奏するとは限らない。
【０００８】
前記メッキ液中に含有される砥粒群は、それぞれ、固有の大きさ及び形状を有する複数の砥粒を含んでいる。従って、この砥粒群に対してレベリング剤によって効果的なレベリング効果を得ることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４５３８０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、砥粒群を含有するメッキ液を用いた電解メッキによって砥粒がワイヤ本体に固着されてなる固定砥粒ワイヤを製造する方法であって、前記メッキ液中にレベリング剤を添加することなく、前記砥粒の前記ワイヤ本体への固着強度の向上及び前記砥粒による切削性能又は切断性能の向上を同時に図り得る固定砥粒ワイヤの製造方法の提供を、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成する為に、砥粒群を含むメッキ液を用いてワイヤ本体にメッキ層を電着させることで前記ワイヤ本体に砥粒が固着されてなる固定砥粒ワイヤを製造する方法であって、前記メッキ液中において電極部材及び前記ワイヤ本体を対向配置させた状態で前記電極部材が陽極となり且つ前記ワイヤ本体が陰極となるような正電解パルス電圧を印可し、その後に、前記電極部材が陰極となり且つ前記ワイヤ本体が陽極となるような逆電解パルス電圧を印可する処理を一周期とする反転パルス電圧の印可を繰り返すことで、前記砥粒群の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出した状態で前記砥粒群を含む前記メッキ層を前記ワイヤ本体に電着させるパルスメッキ工程と、前記パルスメッキ工程の後に、メッキ液が収容された後メッキ槽内において電極部材と前記砥粒群を含むメッキ層が電着された前記ワイヤ本体とを対向させた状態で、前記電極部材が陽極となり且つ前記ワイヤ本体が陰極となるように正電解電圧を印可することによって前記ワイヤ本体のうち前記砥粒の頂部が露出されている部分以外にメッキ層を析出させる後メッキ工程とを含む固定砥粒ワイヤの製造方法を提供する。
【００１２】
好ましくは、前記砥粒は、前記メッキ液に包含されている段階においては前記メッキ液に包含されている金属の一部又は全部と同一金属によってコーティングされているものとされる。
【００１３】
好ましくは、前記正電解パルス電圧の電位差をＶ（Ｎ）とした場合に、前記逆電解パルス電圧の電位差Ｖ（Ｒ）はＶ（Ｒ）＝２〜８×Ｖ（Ｎ）とされ、前記反転パルス電圧の周期をＴとした場合に、前記正電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｎ）はＴ（Ｎ）＝０．７〜０．９×Ｔで且つ前記逆電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｒ）はＴ（Ｒ）＝０．０５〜０．２×Ｔとされる。
【００１４】
好ましくは、前記反転パルス電圧の周波数は１０Ｈｚ〜３ＫＨｚとされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る固定砥粒ワイヤの製造方法によれば、砥粒群を含むメッキ液中においてワイヤ本体と対向配置された電極部材が陽極となり且つ前記ワイヤ本体が陰極となるような正電解パルス電圧を印可し、その後に、前記電極部材が陰極となり且つ前記ワイヤ本体が陽極となるような逆電解パルス電圧を印可する処理を一周期とする反転パルス電圧の印可を繰り返すことで、前記砥粒群の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出した状態で前記砥粒群を含むメッキ層を前記ワイヤ本体に電着させるパルスメッキ工程を含むように構成したので、前記砥粒の前記ワイヤ本体への固着強度の向上を図りつつ、前記砥粒による切削性能又は切断性能の向上を図ることができる。
【００１６】
特に、前記メッキ液中にレベリング剤を添加すること無く前記効果を得ることができるので、前記レベリング剤に起因する砥粒の切削性能又は切断性能の悪化を招くことが無く、さらに、種々の粒径及び形状の砥粒を含む砥粒群に対して有効に前記効果を奏することができる。
又、ドレッシング処理又は研磨処理によって前記砥粒群の少なくとも一部の砥粒を露出させる場合に比して、砥粒の脱落を有効に防止しつつより多くの砥粒を前記メッキ層から露出させることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る固定砥粒ワイヤの製造方法によれば、前記パルスメッキ工程の後に、メッキ液が収容された後メッキ槽内において電極部材と前記砥粒群を含むメッキ層が電着された前記ワイヤ本体とを対向させた状態で、前記電極部材が陽極となり且つ前記ワイヤ本体が陰極となるように正電解電圧を印可することによって前記ワイヤ本体のうち前記砥粒の頂部が露出されている部分以外にメッキ層を析出させる後メッキ工程を有しているので、前記砥粒の頂部の露出状態を維持しつつ前記砥粒の固着強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る固定砥粒ワイヤの製造方法に用いられるメッキ槽の模式図である。
【図２】図２(a)は、従来のメッキ処理によって製造された固定砥粒ワイヤの部分模式断面図である。  図２(b)は、本発明の一実施の形態に係る固定砥粒ワイヤの製造方法によって製造された固定砥粒ワイヤの部分模式断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態に係る固定砥粒ワイヤの製造方法において使用される砥粒群の一例の粒径分布図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に係る固定砥粒ワイヤの製造方法における工程模式図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係る固定砥粒ワイヤの製造方法におけるメッキ工程で用いられる反転パルス電圧の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る固定砥粒ワイヤの製造方法の好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
前記固定砥粒ワイヤは、ダイヤモンド等の砥粒が銅メッキされた炭素鋼等のワイヤ本体に固着されてなるものであり、シリコンやセラミック等の硬質材料の切断又は切削に好適に使用される。
本実施の形態に係る固定砥粒ワイヤの製造方法は、砥粒群を含むメッキ液からなるメッキ層をワイヤ本体に電着させることで前記砥粒群を前記ワイヤ本体に固着させるものである。
【００２１】
図１に、本実施の形態に係る製造方法に用いられるメッキ装置の模式図を示す。
前記製造方法は、図１に示すように、砥粒群が含有されたメッキ液１０中において電極部材２０及びワイヤ本体５を対向配置させた状態で前記電極部材２０が陽極となり且つ前記ワイヤ本体５が陰極となるような正電解パルス電圧を印可し、その後に、前記電極部材２０が陰極となり且つ前記ワイヤ本体５が陽極となるような逆電解パルス電圧を印可する処理を一周期とする反転パルス電圧の印可を繰り返すことによって、前記砥粒群を形成する砥粒１５（下記図２(b)参照）を含んだ状態でメッキ層１１（下記図２(b)参照）を前記ワイヤ本体５の表面に析出させるように構成されている。
なお、図１中の符号３０は、前記メッキ液１０を収容した状態で前記電極部材２０及び前記ワイヤ本体５が対向配置されるメッキ槽である。
又、符号３５はメッキ液１０のリザーブタンクであり、ポンプ４０を介して前記メッキ槽３０及び前記リザーブタンク３５の間で前記メッキ液１０が循環されるようになっている。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る製造方法によれば、反転パルス電圧の印可を繰り返すことで前記砥粒１５を含む前記メッキ層１１を前記ワイヤ本体５の表面に析出させており、従って、前記砥粒１５の前記ワイヤ本体５への固着強度を向上させつつ、前記砥粒１５による切削性能又は切断性能を向上させることができる。
この点に関し、詳述する。
【００２３】
通常のメッキ処理においては、前記電極部材２０が必ず陽極となり且つ前記ワイヤ本体５が必ず陰極となるように電圧を印可して、前記ワイヤ本体５の表面にメッキ層１１を析出させる。
この場合、前記メッキ層１１の析出速度は、陽極として作用する前記電極部材２０に近い領域ほど速くなる。
【００２４】
従って、前記砥粒１５の前記ワイヤ本体５への固着強度を十分に得るような層厚のメッキ層を形成すると、図２(a)に示すように、前記砥粒群における各砥粒１５の頂上部分のメッキ層１１の層厚が厚くなる。
前記固定砥粒ワイヤにおける切削作用又は切断作用は前記複数の砥粒１５によって奏される為、前記複数の砥粒１５の頂上部分に層厚の前記メッキ層１１が積層されていると、前記砥粒１５による切削能力又は切断能力が悪化する。
【００２５】
これに対し、本実施の形態に係る前記製造方法においては、反転パルス電圧の印可を繰り返すことで、前記砥粒１５を含んだ前記メッキ層１１を前記ワイヤ本体５の表面に析出させている。
ここで、前記反転パルス電圧は、前述の通り、前記電極部材２０が陽極となり且つ前記ワイヤ本体５が陰極となるような正電解パルス電圧と、前記電極部材２０が陰極となり且つ前記ワイヤ本体５が陽極となるような逆電解パルス電圧とを含んでいる。
【００２６】
即ち、正電解パルス電圧の印可によって前記ワイヤ本体５に表面に前記砥粒１５を含む前記メッキ層１１を析出させる一方で、前記逆電解パルス電圧の印可によって前記メッキ層１１の剥離を行うようになっている。この際、前記メッキ層１１のうち前記電極部材２０に近接する部分、即ち、前記複数の砥粒１５の頂上部分に積層された部分が優先的に剥離される。
従って、図２(b)に示すように、前記砥粒群を形成する複数の砥粒１５の基端側部分は前記メッキ層１１によって前記ワイヤ本体５に強固に固着されつつ、前記砥粒群における少なくとも一部の砥粒１５の頂上部分を露出させて前記砥粒１５による切削能力又は切断能力を向上させることができる。
【００２７】
特に、本実施の形態においては、前述の通り、逆電解パルス電圧の印可によって前記砥粒群のうちの少なくとも一部の砥粒１５の頂上部分のメッキ層１１を剥離させており、前記メッキ液１０中にレベリング剤を添加する必要がない。
従って、前記レベリング剤が前記砥粒１５に付着することに起因する切削能力又は切断能力の低下を招くことがない。
【００２８】
さらに、前記レベリング剤は、種類によって機能に差異が存在する。つまり、ある特定の大きさ及び形状の砥粒に対して適切なレベリング効果を得る為には、それ専用のレベリング剤を用いる必要がある。
しかしながら、前記メッキ液中に含有される砥粒群は、それぞれ固有の大きさ及び形状を有する複数の砥粒１５を含んでいる。従って、ある特定のレベリング剤によって、異なる大きさ及び形状の複数の砥粒１５を含む砥粒群に対して有効にレベリング効果を得ることは困難である。
【００２９】
これに対し、本実施の形態においては、前述の通り、逆電解パルス電圧の印可によって前記砥粒群のうちの少なくとも一部の砥粒１５の頂上部分のメッキ層１１を剥離させている。従って、大きさ及び形状の異なる複数の砥粒１５の固着強度を向上させつつ、これらによる切削性能の向上を有効に図ることができる。
【００３０】
又、通常のメッキ処理によって砥粒群を含むメッキ層をワイヤ本体の表面に析出させた後に、ドレッシング処理又は研磨処理によって前記砥粒群の少なくとも一部を露出させることも可能であるが、この方法では、前記砥粒群における２０％程度の砥粒しか露出させることができない。
【００３１】
この点に関し、前記砥粒群として、レーザー回析散乱法による平均粒子径１５μｍのダイヤモンド粒子群を用いる場合を例に説明する。
図３に、前記ダイヤモンド粒子群の粒径分布図を示す。
【００３２】
図３に示すように、平均粒子径１５μｍのダイヤモンド粒子群は、粒子径１５μｍのダイヤモンド粒子を最も多く含むものの、粒子径１０μｍ以下の粒子から粒子径２０μｍ以上の粒子を含んでいる。
【００３３】
このような種々の粒子径の粒子を含むダイヤモンド粒子群に対して例えば粒子径１５μｍの粒子が露出する程度に研磨処理を行ったとすると、粒子径が１５μｍより大きな粒子にとっては過研磨状態となる。
【００３４】
つまり、研磨処理によってダイヤモンド粒子を露出させる場合には、比較的粒子径の大きな粒子が脱落しないように研磨量を設定する必要があり、例えば、粒子群全体の約２０％に相当する粒子径１７．５μｍ以上のダイヤモンド粒子しか露出させることができないことになる。
【００３５】
これに対し、本実施の形態においては、逆電解パルス電圧の印可によってダイヤモンド粒子の頂上部分のメッキ層を優先的に剥離させるので、ダイヤモンド粒子群のワイヤ本体への固着強度を十分に維持しつつ、平均粒子径１５μｍのダイヤモンド粒子群のうちの半分以上の粒子、例えば、粒子径約１３μｍ以上のダイヤモンド粒子を露出させることができる。これは粒子群全体の約７０％に相当する。
【００３６】
ここで、本実施の形態に係る製造方法の具体的な工程について説明する。
図４に、前記製造方法における工程模式図を示す。
【００３７】
図４に示すように、サプライ機１００から供給される長尺のワイヤ本体は下記各処理槽を通過して巻取り機２００によって巻き取られる。
前記ワイヤ本体は、例えば、銅メッキされた炭素鋼とされ、直径は０．１〜０．３ｍｍとされる。
【００３８】
前記製造方法は、前述の通り、反転パルス電圧の印可を繰り返すことで前記ワイヤ本体５に複数の砥粒１５を含むメッキ層１１を析出させるパルスメッキ工程を含むが、このパルスメッキ工程に先だって、好ましくは、前処理工程を含むことができる。
【００３９】
前記前処理工程には、図４に示すように、脱脂槽１１０を用いた脱脂工程及び水洗槽１２０を用いた水洗工程が含まれる。
又、前記ワイヤ本体５が予めメッキ等によってコーティングされている場合には、前記前処理工程には、さらに、コーティング剥離槽１３０を用いたコーティング剥離工程が含まれる。
【００４０】
さらに、前記前処理工程は、ストライクメッキ槽１４０におけるストライクメッキ工程を含むことができる。
前記ストライクメッキ工程は、前記メッキ層１１の析出に先立って前記ワイヤ本体５の表面に薄いメッキ層を形成するものであり、この薄いメッキ層によって前記砥粒１５を含む前記メッキ層１１の前記ワイヤ本体への密着性を向上させることができる。
【００４１】
前記パルスメッキ工程は、前述の通り、前記砥粒群を含む前記メッキ液１０中で前記電極部材２０及び前記ワイヤ本体５を対向配置させた状態で、前記正電解パルス電圧の印可及び前記逆電解パルス電圧の印可を一周期とする反転パルス電圧の印可を繰り返すように構成されている。
【００４２】
前記砥粒１５としては、例えば、ダイヤモンド粒子を用いることができ、前記メッキ液１０には、例えば、スルファミン酸ニッケルを用いることができる。
又、前記電極部材２０にはニッケルを用いることができる。
【００４３】
好ましくは、前記砥粒群の砥粒１５は、前記メッキ液１０に包含されている段階においては前記メッキ液１０に含まれる金属の一部又は全部と同一金属によってコーティングされているものとされる。
斯かる構成によれば、前記砥粒１５と前記メッキ層１１との固着強度を向上させることができる。
【００４４】
図５に前記反転パルス電圧の波形図を示す。
図５に示すように、好ましくは、正電解パルス電圧の電位差をＶ（Ｎ）とした場合に、逆電解パルス電圧の電位差Ｖ（Ｒ）はＶ（Ｒ）＝２〜８×Ｖ（Ｎ）とされ、反転パルス電圧の周期をＴとした場合に、正電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｎ）はＴ（Ｎ）＝０．７〜０．９×Ｔで且つ逆電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｒ）はＴ（Ｒ）＝０．０５〜０．２×Ｔとされる。
【００４５】
図示の形態においては、正電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｎ）はＴ（Ｎ）＝０．８×Ｔとされ且つ逆電解パルス電圧のパルス幅Ｔ（Ｒ）はＴ（Ｒ）＝０．１×Ｔとされており、正電解パルス電圧の印可及び逆電解パルス電圧の印可の間に０．１×Ｔのインターバルが設けられている。
【００４６】
反転パルス電圧の周波数は、好ましくは、１０Ｈｚ〜３ＫＨｚとされる。
【００４７】
図４に示すように、前記製造方法は、前記メッキ工程の後に、後処理を含むことができる。
前記後処理には、後メッキ槽１５０における後メッキ工程と、水洗槽１６０における水洗工程と、防錆槽１７０における防錆処理工程とが含まれる。
前記後メッキ工程は、前記砥粒１５の固着強度を向上させる為の工程であり、前記メッキ液１０が収容された前記後メッキ槽１５０内において前記電極部材２０及び前記ワイヤ本体５を対向させた状態で、前記電極部材２０が陽極となり且つ前記ワイヤ本体５が陰極となるように正電解電圧を印可することによってメッキ層を析出させるように構成される。
なお、前記パルスメッキ工程の後の状態においては、前記砥粒１５の頂部が露出されている為（即ち、前記砥粒１５の頂部のメッキ層１１やコーティングは剥離されている為）、前記後メッキ工程によっては前記砥粒１５の露出頂部にメッキ層は析出されない。
【００４８】
又、本実施の形態においては、前記ストライクメッキ工程の後に、直ちに前記パルスメッキ工程が行われているが、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
例えば、前記パルスメッキ工程における正電解パルス電圧及び逆電解パルス電圧の電圧値やパルス幅の設定に応じて、前記ストライクメッキ工程及び前記パルスメッキ工程の間に正電解メッキ工程を含めることも可能である。
即ち、前記パルスメッキ工程の終了段階において前記砥粒群における少なくとも一部の砥粒１５の頂部が露出されている限り、前記ストライクメッキ工程及び前記パルスメッキ工程の間に正電解メッキ工程を含めることも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
５        ワイヤ本体
１０      メッキ液
１１      メッキ層
１５      砥粒
２０      電極部材
【図１】
0005665558.tif 000002
【図２】
0005665558.tif 000003
【図３】
0005665558.tif 000004
【図４】
0005665558.tif 000005
【図５】
0005665558.tif 000006