固定砥粒ワイヤの製造方法
【課題】メッキ液中にレベリング剤を添加することなく、砥粒のワイヤ本体への固着強度の向上及び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を提供する。
【解決手段】砥粒群を含むメッキ液中において対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して砥粒群を含むメッキ層を前記ワイヤ本体に電着させる正電解処理工程と、前記正電解処理工程の後にメッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理工程とを含む。
【解決手段】砥粒群を含むメッキ液中において対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して砥粒群を含むメッキ層を前記ワイヤ本体に電着させる正電解処理工程と、前記正電解処理工程の後にメッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理工程とを含む。
【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、砥粒群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、砥粒群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、これらの大きさ及び形状の異なる複数の砥粒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、砥粒群を含むメッキ液中において対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して砥粒群を含むメッキ層を前記ワイヤ本体に電着させる正電解処理工程と、前記正電解処理工程の後にメッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理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、前記逆電解処理工程は、前記ワイヤ本体及び前記電極部材間を流れる電流がパルス電流となるように逆電解電圧を印可するものとされる。
【００１４】
より好ましくは、前記パルス電流の周波数は１０Ｈｚ以上で且つ１２００Ｈｚ以下、さらに好ましくは、５０Ｈｚ以上で且つ１０００Ｈｚ以下とされる。
【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対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して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、その後に、メッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させたので、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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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、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正電解処理工程後の状態を示す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おける逆電解処理工程後の状態を示す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関し行った実験に使用した装置の模式図である。
【図６】図６は、前記実験装置を用いて製造した逆電解前の固定砥粒ワイヤの模式断面図である。
【図７】図７は、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対してパルス電流による逆電解処理を行った際の前記パルス電流の波形を示すグラフである。
【図８】図８(a)〜(d)は、それぞれ、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、周波数５Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ及び５０Ｈｚのパルス電流が流れるように逆電解処理を行った実施例１〜４を電子顕微鏡で観察した写真である。
【図９】図９(a)〜(d)は、それぞれ、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、周波数８０Ｈｚ、１００Ｈｚ、４００Ｈｚ及び７００Ｈｚのパルス電流が流れるように逆電解処理を行った実施例５〜８を電子顕微鏡で観察した写真である。
【図１０】図１０(a)〜(d)は、それぞれ、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、周波数１０００Ｈｚ、１２００Ｈｚ、１４００Ｈｚ及び１７５０Ｈｚのパルス電流が流れるように逆電解処理を行った実施例９〜１２を電子顕微鏡で観察した写真である。
【図１１】図１１は、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して直流電流による逆電解処理を行った際の前記直流電流の波形を示すグラフである。
【図１２】図１２は、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、直流電流が流れるように逆電解処理を行った実施例１３を電子顕微鏡で観察した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、正電解電圧槽３０内に収容された砥粒群を含むメッキ液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電圧を印可して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正電解処理工程（図２(a)参照）と、前記正電解処理工程の後にメッキ液中において対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可することで、前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理工程（図２(b)参照）とを含んでいる。
【００２１】
なお、図１中符号３５はメッキ液１０のリザーブタンクであり、ポンプ４０を介して前記正電解電圧槽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。
なお、前記逆電解処理工程は、前記電極部材及び前記ワイヤ本体への電圧印可方向が異なる点を除き、前記正電解処理工程におけるメッキ装置と同一装置を用いて行われる。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る製造方法によれば、正電解電圧の印可によって前記砥粒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（図２(a)参照）、その後に、逆電解電圧の印可によって前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させており（図２(b)参照）、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】
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して前記ワイヤ本体５の表面に前記砥粒群を含むメッキ層１１を析出させる正電解処理工程においては、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】
つまり、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】
ここで、正電解電圧の印可によって砥粒を含むメッキ層をワイヤ本体に析出させる際に、前記メッキ層を形成するメッキ液中に予めレベリング剤を添加しておくことで、前記砥粒の頂上部分のメッキ層を薄く、又は、無くすることが従来から提案されている。
【００２６】
詳しくは、前記メッキ液中のレベリング剤は、正電解処理の際に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ることができるとされている。
【００２７】
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。従って、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。
【００２８】
又、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。
通常、前記メッキ液中に含まれる砥粒群は、平均粒径によって特定されるが、その大きさ及び形状は互いに対して異なっている。
従って、大きさ及び形状が異なる複数の砥粒に対して有効なレベリング効果を得ることは困難である。
【００２９】
さらに、ワイヤ本体の表面に析出されたメッキ層から砥粒を露出させる他の方法として、正電解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が提案されている。
【００３０】
しかしながら、この従来方法では、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。
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
これらの従来技術に対し、本実施の形態に係る前記製造方法は、前述の通り、正電解処理工程の後に、逆電解電圧を印可することで前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させている。
【００３５】
この逆電解電圧の印可によって、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の基端側部分については前記メッキ層１１によって前記ワイヤ本体５に強固に固着された状態を維持しつつ、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。
【００３６】
特に、本実施の形態においては、前記メッキ液１０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。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もない。
【００３７】
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。
【００３８】
この点に関しても、逆電解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を剥離させている本実施の形態においては、大きさ及び形状の異なる複数の砥粒１５に対して、固着強度を向上させつつ、切削性能の向上を有効に図ることができる。
【００３９】
又、逆電解電圧を印可すると、前記砥粒１５の頂上部分のメッキ層１１を優先的に剥離させることできるので、種々の大きさの砥粒１５に対してワイヤ本体５への固着強度を十分に維持しつつ、頂部を有効に露出させることができる。
例えば、前記砥粒群として平均粒子径１５μｍのダイヤモンド粒子群を用いる場合において、本実施の形態に係る方法によれば、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
前記製造方法は、前述の通り、正電解電圧を印可することで前記砥粒群を含むメッキ層１１を前記ワイヤ本体５に電着させる正電解処理工程と、前記正電解処理工程の後に逆電解電圧を印可すること前記メッキ層１１中の少なくとも一部の砥粒１５の頂部が露出するように前記メッキ層１１を剥離させる逆電解処理工程とを含むが、前記正電解処理工程及び前記逆電解処理工程に先だって、好ましくは、前処理工程を含むことができる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
前記正電解処理工程は、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正電解電圧を印可するように構成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
前記逆電解処理工程は、メッキ液が収容された逆電解槽３０’中で対向配置された電極部材及びワイヤ本体に逆電解電圧を印可するように構成されている。
【００４９】
図４に示すように、前記製造方法は、前記逆電解処理工程の後に、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。
【００５０】
なお、前記逆電解処理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。
【００５１】
ここで、本実施の形態に係る製造方法について行った実験結果について説明する。
図５に実験装置の模式図を示す。
【００５２】
本実験においては、図５に示すように、電解槽１３０内に、砥粒として作用する，無電解Ｎｉ−Ｐメッキが施された平均粒子径１０〜２０μｍのダイヤモンド粒子１１５（下記図６参照）を含むスルファミン酸メッキ液１１０を収容させ、このメッキ液中において電極部材１２０と線径０．１２ｍｍのピアノ線（JIS記号：SWRS82A-S）１０５とを対向配置させた。
【００５３】
なお、図５中の符号１０６は前記ピアノ線１０５の自由端部に連結されたステンレスナットであり、前記ピアノ線１０５の撓みを防止して前記電極部材１２０及び前記ピアノ線１０５の平行性を担保する為に備えられる。
又、符号１０７は前記電解槽１３０内に設置された攪拌子であり、前記メッキ液中の砥粒濃度の均一化を図る為に備えられる。
【００５４】
この状態で、前記電極部材１２０が陽極となり且つ前記ピアノ線１０５が陰極となるように電源１０１によって電圧を印可して、前記ピアノ線１０５の表面に厚さ５〜６μｍのメッキ層１１１（下記図６参照）を設けた。
【００５５】
図６に、前記メッキ層１１１が設けられたピアノ線１０５の模式断面図を示す。
図６に示すように、本実験においては、前記メッキ層１１１は、前記ピアノ線１０５の脱脂及び水洗を行った後に前記ピアノ線１０５の表面に設けられるスルファミン酸基本浴による下地メッキ層１１１ａと、前記下地メッキ層１１１ａの表面に設けられた砥粒付きメッキ層１１１ｂであって、前記Ｎｉ−Ｐメッキ付きダイヤモンド粒子１１５を含むスルファミン酸基本浴による砥粒付きメッキ層１１１ｂと、前記砥粒付きメッキ層１１１ｂの表面に設けられたスルファミン酸基本浴による後メッキ層１１１ｃとを含んでいる。
なお、本実験においては、Ｎｉ−Ｐメッキ付きダイヤモンド粒子１１５は、ダイヤモンド粒子及びＮｉ−Ｐメッキの重量比を７：３とした。
【００５６】
このようにして形成された逆電解前の固定砥粒ワイヤ（前記Ｎｉ−Ｐメッキ付きダイヤモンド１１５を含む厚さ５〜６μｍの前記メッキ層１１１が前記ピアノ線１０５の表面に析出された固定砥粒ワイヤ）に対して、パルス電流による逆電解処理を行った。
【００５７】
具体的には、前記電極部材１２０を陰極とし且つ前記ピアノ線１０５を陽極とした状態で、電流密度２０Ａ／ｄｍ２のパルス電流（図７参照）が、周波数５Ｈｚ（実施例１）、１０Ｈｚ（実施例２）、２０Ｈｚ（実施例３）、５０Ｈｚ（実施例４）、８０Ｈｚ（実施例５）、１００Ｈｚ（実施例６）、４００Ｈｚ（実施例７）、７００Ｈｚ（実施例８）、１０００Ｈｚ（実施例９）、１２００Ｈｚ（実施例１０）、１４００Ｈｚ（実施例１１）及び１７５０Ｈｚ（実施例１２）の条件で流れるように、逆電解電圧を印可した。
【００５８】
なお、前記各実施例１〜１２においては、図７に示すように、パルス電流のデューティ比を０．３（１周期のうち３０％の時間だけ前記電流密度の電流を流し、残りの７０％は通電停止）とした。
【００５９】
また、前記各実施例１〜１２における逆電解処理の仕事量（電流密度×時間）が一定（２６０Ａ・ｓ／ｄｍ２）となるように、逆電解処理の時間を設定した。
即ち、各実施例１〜１２において、前記電流密度のパルス電流が流れる時間の合計が１３秒となるように、逆電解処理の時間を設定した。
【００６０】
前記実施例１〜１２の結果を電子走査顕微鏡（日本電子製 JEOL 型番：JSM-6363LA）を用いて倍率１５００〜３０００倍で観察した。
実施例１〜４の結果を図８(a)〜(d)にそれぞれ示す。
実施例５〜８の結果を図９(a)〜(d)にそれぞれ示す。
実施例９〜１２の結果を図１０(a)〜(d)にそれぞれ示す。
【００６１】
さらに、実施例１３として、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して直流電流による逆電解処理を行った。
詳しくは、図１１に示すように、前記実施例１〜１２と逆電解処理の条件を一致させる為に、前記直流電流の電流密度を２０Ａ／ｄｍ２とし且つ仕事量が２６０Ａ・ｓ／ｄｍ２となるように通電時間を１３ｓとした。
【００６２】
前記実施例１３の結果を前記電子走査顕微鏡（日本電子製 JEOL 型番：JSM-6363LA）を用いて倍率３０００倍で観察した結果を図１２に示す。
【００６３】
直流電流による逆電解処理の場合には、図１２から、前記砥粒の回りのメッキ層が全体的に略均一に薄くなっていることが確認された。
【００６４】
これに対し、パルス電流による逆電解処理の場合には、図８〜図１０から、前記砥粒の回りのメッキ層が局所的に薄くなっていることが確認された。
これは、パルス電流による逆電解処理によれば、前記砥粒の前記メッキ層に対する固着強度を維持しつつ、前記砥粒による切削性能を向上させ得ることを意味している。
【００６５】
又、パルス電流の周波数が１０Ｈｚ（実施例２）〜１２００Ｈｚ（実施例１１）の範囲では、前記砥粒の前記メッキ層に対する固着強度を実質的に損なうこと無く、前記砥粒の一部を確実に露出させ得ることが確認された。
より好ましくは、パルス電流の周波数を５０Ｈｚ（実施例４）〜１０００Ｈｚ（実施例９）とすれば、前記砥粒の露出領域を広げ得ることが確認された。
【符号の説明】
【００６６】
５ ワイヤ本体
１０ メッキ液
１１ メッキ層
１５ 砥粒
２０ 電極部材
【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、砥粒群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、砥粒群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、これらの大きさ及び形状の異なる複数の砥粒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、砥粒群を含むメッキ液中において対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して砥粒群を含むメッキ層を前記ワイヤ本体に電着させる正電解処理工程と、前記正電解処理工程の後にメッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理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、前記逆電解処理工程は、前記ワイヤ本体及び前記電極部材間を流れる電流がパルス電流となるように逆電解電圧を印可するものとされる。
【００１４】
より好ましくは、前記パルス電流の周波数は１０Ｈｚ以上で且つ１２００Ｈｚ以下、さらに好ましくは、５０Ｈｚ以上で且つ１０００Ｈｚ以下とされる。
【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対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して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、その後に、メッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させたので、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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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、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正電解処理工程後の状態を示す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おける逆電解処理工程後の状態を示す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関し行った実験に使用した装置の模式図である。
【図６】図６は、前記実験装置を用いて製造した逆電解前の固定砥粒ワイヤの模式断面図である。
【図７】図７は、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対してパルス電流による逆電解処理を行った際の前記パルス電流の波形を示すグラフである。
【図８】図８(a)〜(d)は、それぞれ、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、周波数５Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ及び５０Ｈｚのパルス電流が流れるように逆電解処理を行った実施例１〜４を電子顕微鏡で観察した写真である。
【図９】図９(a)〜(d)は、それぞれ、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、周波数８０Ｈｚ、１００Ｈｚ、４００Ｈｚ及び７００Ｈｚのパルス電流が流れるように逆電解処理を行った実施例５〜８を電子顕微鏡で観察した写真である。
【図１０】図１０(a)〜(d)は、それぞれ、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、周波数１０００Ｈｚ、１２００Ｈｚ、１４００Ｈｚ及び１７５０Ｈｚのパルス電流が流れるように逆電解処理を行った実施例９〜１２を電子顕微鏡で観察した写真である。
【図１１】図１１は、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して直流電流による逆電解処理を行った際の前記直流電流の波形を示すグラフである。
【図１２】図１２は、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して、直流電流が流れるように逆電解処理を行った実施例１３を電子顕微鏡で観察した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、正電解電圧槽３０内に収容された砥粒群を含むメッキ液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電圧を印可して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正電解処理工程（図２(a)参照）と、前記正電解処理工程の後にメッキ液中において対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可することで、前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理工程（図２(b)参照）とを含んでいる。
【００２１】
なお、図１中符号３５はメッキ液１０のリザーブタンクであり、ポンプ４０を介して前記正電解電圧槽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。
なお、前記逆電解処理工程は、前記電極部材及び前記ワイヤ本体への電圧印可方向が異なる点を除き、前記正電解処理工程におけるメッキ装置と同一装置を用いて行われる。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る製造方法によれば、正電解電圧の印可によって前記砥粒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（図２(a)参照）、その後に、逆電解電圧の印可によって前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させており（図２(b)参照）、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】
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して前記ワイヤ本体５の表面に前記砥粒群を含むメッキ層１１を析出させる正電解処理工程においては、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】
つまり、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】
ここで、正電解電圧の印可によって砥粒を含むメッキ層をワイヤ本体に析出させる際に、前記メッキ層を形成するメッキ液中に予めレベリング剤を添加しておくことで、前記砥粒の頂上部分のメッキ層を薄く、又は、無くすることが従来から提案されている。
【００２６】
詳しくは、前記メッキ液中のレベリング剤は、正電解処理の際に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ることができるとされている。
【００２７】
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。従って、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。
【００２８】
又、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。
通常、前記メッキ液中に含まれる砥粒群は、平均粒径によって特定されるが、その大きさ及び形状は互いに対して異なっている。
従って、大きさ及び形状が異なる複数の砥粒に対して有効なレベリング効果を得ることは困難である。
【００２９】
さらに、ワイヤ本体の表面に析出されたメッキ層から砥粒を露出させる他の方法として、正電解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が提案されている。
【００３０】
しかしながら、この従来方法では、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。
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
これらの従来技術に対し、本実施の形態に係る前記製造方法は、前述の通り、正電解処理工程の後に、逆電解電圧を印可することで前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させている。
【００３５】
この逆電解電圧の印可によって、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の基端側部分については前記メッキ層１１によって前記ワイヤ本体５に強固に固着された状態を維持しつつ、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。
【００３６】
特に、本実施の形態においては、前記メッキ液１０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。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もない。
【００３７】
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。
【００３８】
この点に関しても、逆電解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を剥離させている本実施の形態においては、大きさ及び形状の異なる複数の砥粒１５に対して、固着強度を向上させつつ、切削性能の向上を有効に図ることができる。
【００３９】
又、逆電解電圧を印可すると、前記砥粒１５の頂上部分のメッキ層１１を優先的に剥離させることできるので、種々の大きさの砥粒１５に対してワイヤ本体５への固着強度を十分に維持しつつ、頂部を有効に露出させることができる。
例えば、前記砥粒群として平均粒子径１５μｍのダイヤモンド粒子群を用いる場合において、本実施の形態に係る方法によれば、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
前記製造方法は、前述の通り、正電解電圧を印可することで前記砥粒群を含むメッキ層１１を前記ワイヤ本体５に電着させる正電解処理工程と、前記正電解処理工程の後に逆電解電圧を印可すること前記メッキ層１１中の少なくとも一部の砥粒１５の頂部が露出するように前記メッキ層１１を剥離させる逆電解処理工程とを含むが、前記正電解処理工程及び前記逆電解処理工程に先だって、好ましくは、前処理工程を含むことができる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
前記正電解処理工程は、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正電解電圧を印可するように構成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
前記逆電解処理工程は、メッキ液が収容された逆電解槽３０’中で対向配置された電極部材及びワイヤ本体に逆電解電圧を印可するように構成されている。
【００４９】
図４に示すように、前記製造方法は、前記逆電解処理工程の後に、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。
【００５０】
なお、前記逆電解処理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。
【００５１】
ここで、本実施の形態に係る製造方法について行った実験結果について説明する。
図５に実験装置の模式図を示す。
【００５２】
本実験においては、図５に示すように、電解槽１３０内に、砥粒として作用する，無電解Ｎｉ−Ｐメッキが施された平均粒子径１０〜２０μｍのダイヤモンド粒子１１５（下記図６参照）を含むスルファミン酸メッキ液１１０を収容させ、このメッキ液中において電極部材１２０と線径０．１２ｍｍのピアノ線（JIS記号：SWRS82A-S）１０５とを対向配置させた。
【００５３】
なお、図５中の符号１０６は前記ピアノ線１０５の自由端部に連結されたステンレスナットであり、前記ピアノ線１０５の撓みを防止して前記電極部材１２０及び前記ピアノ線１０５の平行性を担保する為に備えられる。
又、符号１０７は前記電解槽１３０内に設置された攪拌子であり、前記メッキ液中の砥粒濃度の均一化を図る為に備えられる。
【００５４】
この状態で、前記電極部材１２０が陽極となり且つ前記ピアノ線１０５が陰極となるように電源１０１によって電圧を印可して、前記ピアノ線１０５の表面に厚さ５〜６μｍのメッキ層１１１（下記図６参照）を設けた。
【００５５】
図６に、前記メッキ層１１１が設けられたピアノ線１０５の模式断面図を示す。
図６に示すように、本実験においては、前記メッキ層１１１は、前記ピアノ線１０５の脱脂及び水洗を行った後に前記ピアノ線１０５の表面に設けられるスルファミン酸基本浴による下地メッキ層１１１ａと、前記下地メッキ層１１１ａの表面に設けられた砥粒付きメッキ層１１１ｂであって、前記Ｎｉ−Ｐメッキ付きダイヤモンド粒子１１５を含むスルファミン酸基本浴による砥粒付きメッキ層１１１ｂと、前記砥粒付きメッキ層１１１ｂの表面に設けられたスルファミン酸基本浴による後メッキ層１１１ｃとを含んでいる。
なお、本実験においては、Ｎｉ−Ｐメッキ付きダイヤモンド粒子１１５は、ダイヤモンド粒子及びＮｉ−Ｐメッキの重量比を７：３とした。
【００５６】
このようにして形成された逆電解前の固定砥粒ワイヤ（前記Ｎｉ−Ｐメッキ付きダイヤモンド１１５を含む厚さ５〜６μｍの前記メッキ層１１１が前記ピアノ線１０５の表面に析出された固定砥粒ワイヤ）に対して、パルス電流による逆電解処理を行った。
【００５７】
具体的には、前記電極部材１２０を陰極とし且つ前記ピアノ線１０５を陽極とした状態で、電流密度２０Ａ／ｄｍ２のパルス電流（図７参照）が、周波数５Ｈｚ（実施例１）、１０Ｈｚ（実施例２）、２０Ｈｚ（実施例３）、５０Ｈｚ（実施例４）、８０Ｈｚ（実施例５）、１００Ｈｚ（実施例６）、４００Ｈｚ（実施例７）、７００Ｈｚ（実施例８）、１０００Ｈｚ（実施例９）、１２００Ｈｚ（実施例１０）、１４００Ｈｚ（実施例１１）及び１７５０Ｈｚ（実施例１２）の条件で流れるように、逆電解電圧を印可した。
【００５８】
なお、前記各実施例１〜１２においては、図７に示すように、パルス電流のデューティ比を０．３（１周期のうち３０％の時間だけ前記電流密度の電流を流し、残りの７０％は通電停止）とした。
【００５９】
また、前記各実施例１〜１２における逆電解処理の仕事量（電流密度×時間）が一定（２６０Ａ・ｓ／ｄｍ２）となるように、逆電解処理の時間を設定した。
即ち、各実施例１〜１２において、前記電流密度のパルス電流が流れる時間の合計が１３秒となるように、逆電解処理の時間を設定した。
【００６０】
前記実施例１〜１２の結果を電子走査顕微鏡（日本電子製 JEOL 型番：JSM-6363LA）を用いて倍率１５００〜３０００倍で観察した。
実施例１〜４の結果を図８(a)〜(d)にそれぞれ示す。
実施例５〜８の結果を図９(a)〜(d)にそれぞれ示す。
実施例９〜１２の結果を図１０(a)〜(d)にそれぞれ示す。
【００６１】
さらに、実施例１３として、前記逆電解前の固定砥粒ワイヤに対して直流電流による逆電解処理を行った。
詳しくは、図１１に示すように、前記実施例１〜１２と逆電解処理の条件を一致させる為に、前記直流電流の電流密度を２０Ａ／ｄｍ２とし且つ仕事量が２６０Ａ・ｓ／ｄｍ２となるように通電時間を１３ｓとした。
【００６２】
前記実施例１３の結果を前記電子走査顕微鏡（日本電子製 JEOL 型番：JSM-6363LA）を用いて倍率３０００倍で観察した結果を図１２に示す。
【００６３】
直流電流による逆電解処理の場合には、図１２から、前記砥粒の回りのメッキ層が全体的に略均一に薄くなっていることが確認された。
【００６４】
これに対し、パルス電流による逆電解処理の場合には、図８〜図１０から、前記砥粒の回りのメッキ層が局所的に薄くなっていることが確認された。
これは、パルス電流による逆電解処理によれば、前記砥粒の前記メッキ層に対する固着強度を維持しつつ、前記砥粒による切削性能を向上させ得ることを意味している。
【００６５】
又、パルス電流の周波数が１０Ｈｚ（実施例２）〜１２００Ｈｚ（実施例１１）の範囲では、前記砥粒の前記メッキ層に対する固着強度を実質的に損なうこと無く、前記砥粒の一部を確実に露出させ得ることが確認された。
より好ましくは、パルス電流の周波数を５０Ｈｚ（実施例４）〜１０００Ｈｚ（実施例９）とすれば、前記砥粒の露出領域を広げ得ることが確認された。
【符号の説明】
【００６６】
５ ワイヤ本体
１０ メッキ液
１１ メッキ層
１５ 砥粒
２０ 電極部材
【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、
砥粒群を含むメッキ液中において対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して砥粒群を含むメッキ層を前記ワイヤ本体に電着させる正電解処理工程と、
前記正電解処理工程の後にメッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理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】
前記逆電解処理工程は、前記ワイヤ本体及び前記電極部材間を流れる電流がパルス電流となるように逆電解電圧を印可す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】
前記パルス電流の周波数は１０Ｈｚ以上で且つ１２００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項３に記載の固定砥粒ワイヤの製造方法。
【請求項５】
前記パルス電流の周波数は５０Ｈｚ以上で且つ１０００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項４に記載の固定砥粒ワイヤの製造方法。
【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、
砥粒群を含むメッキ液中において対向配置された電極部材が陽極となり且つワイヤ本体が陰極となるような正電解電圧を印可して砥粒群を含むメッキ層を前記ワイヤ本体に電着させる正電解処理工程と、
前記正電解処理工程の後にメッキ液中で対向配置された電極部材が陰極となり且つワイヤ本体が陽極となるような逆電解電圧を印可して前記メッキ層中の少なくとも一部の砥粒の頂部が露出するように前記メッキ層を剥離させる逆電解処理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】
前記逆電解処理工程は、前記ワイヤ本体及び前記電極部材間を流れる電流がパルス電流となるように逆電解電圧を印可す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】
前記パルス電流の周波数は１０Ｈｚ以上で且つ１２００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項３に記載の固定砥粒ワイヤの製造方法。
【請求項５】
前記パルス電流の周波数は５０Ｈｚ以上で且つ１０００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項４に記載の固定砥粒ワイヤの製造方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図７】
【図１１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図２】
【図４】
【図７】
【図１１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１７６４８３（Ｐ２０１２−１７６４８３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７１１５０（Ｐ２０１１−２７１１５０）
【出願日】平成２３年１２月１２日（２０１１．１２．１２）
【出願人】（０００１７５７２２）サンコール株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１２日（２０１１．１２．１２）
【出願人】（０００１７５７２２）サンコール株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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