特許 5920691 ソーワイヤー用の高強度金属細線とその製造方法、並びに該金属細線を用いたソーワイヤー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5920691

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】ソーワイヤー用の高強度金属細線とその製造方法、並びに該金属細線を用いたソーワイヤー

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20160428BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20160428BHJP

   C21D 8/06 20060101ALI20160428BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20160428BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20160428BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 302Z

   C22C38/58

   C21D8/06 B

   B28D5/04 C

   B24B27/06 H

   H01L21/304 611W

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-153312(P2011-153312)

(22)【出願日】2011年6月22日

(65)【公開番号】特開2013-7113(P2013-7113A)

(43)【公開日】2013年1月10日

【審査請求日】2014年6月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231556

【氏名又は名称】日本精線株式会社

(72)【発明者】

【氏名】西田 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】谷本 好則

(72)【発明者】

【氏名】松岡 裕行

【審査官】 松本 陶子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３７２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０４２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９０５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０４１６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９６３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

Ｂ２４Ｂ ２７／０６

Ｂ２８Ｄ ５／０４

Ｃ２１Ｄ ８／０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脆性材料の切断に用いられるソーワイヤーのための金属細線で、
質量％で、
Ｃ： ０．０５〜０．１５％
Ｓｉ：０を超え２．０％以下
Ｍｎ：０を超え３．０％以下
Ｎｉ：５．５〜９．５％
Ｃｒ：１５．０〜１９．０％を含み、又は更にＮ：０．０１〜０．３０％を含むとともに、
次式▲１▼のＨ値が１．５〜６．２で、残部Ｆｅ及び不可避不純物により構成された、等価線径ｄが０．７ｍｍ以下のオーステナイト系ステンレス鋼細線でなり、
そのマトリックス中に容積比で６５〜９７％の加工誘起マルテンサイトと残部がオーステナイトを備えるとともに、０．２％耐力（σ_０．２）が２０００〜２８００ＭＰａの高弾性特性であることを特徴とするソーワイヤー用の高強度金属細線。
Ｈ＝（Ｍｎ＋Ｎｉ）／１２．６（Ｃ＋Ｎ）・・・・▲１▼

【請求項2】

更に下記（ａ）（ｂ）（ｃ）の各グループのいずれか１種以上を第三元素として含有するものである請求項１に記載の前記ソーワイヤー用の高強度金属細線。
（ａ）： Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒの各々０．０１〜０．３０％のいずれか１種以上、
（ｂ）： Ｖ：０．０５〜０．５％
（ｃ）： Ｍｏ：０．１〜２．０％又はＣｕ：０．１５〜０．８％のいずれか１種以上

【請求項3】

前記Ｎｉが６．０％以上８．０％未満で、かつ前記Ｈ値が２．５〜５．８である請求項１又は２に記載の前記ソーワイヤー用の高強金属細線。

【請求項4】

そのヤング率が１６８〜２２０ＫＮ／ｍｍ２で、前記０．２％耐力（σ０．２）とその引張破断までの引張強さ（σＢ）との関係で示される耐力比（Ａ＝（σ０．２／σＢ）×１００）が７２〜８５％を備える請求項１〜３のいずれかに記載の前記ソーワイヤー用の高強度金属細線。

【請求項5】

前記等価線径ｄが０．１〜０．３ｍｍで、その表面上に、Ｎｉ、Ｃｕ、真鍮のいずれかの金属メッキ層を備えるものである請求項４に記載のソーワイヤー用の高強度金属細線。

【請求項6】

前記金属細線は、その一端をその線径ｄの１０倍を曲率半径とする把持具に挟持して、その他端側を１８０°の繰返し曲げ試験をした時の、破断に至る曲げ回数が６００回以上の特性を有するものである請求項１〜５のいずれかに記載のソーワイヤー用の高強度金属細線。
但し、その曲げ回数は曲げ角度９０°分を１回とする。

【請求項7】

脆性材料の切断に使用するソーワイヤーの為の高強度金属細線の製造方法であって、
ア）質量％で、
Ｃ： ０．０５〜０．１５％
Ｓｉ：０を超え２．０％以下
Ｍｎ：０を超え３．０％以下
Ｎｉ：５．５〜９．５％
Ｃｒ：１５．０〜１９．０％を含み、又は更にＮ：０．０１〜０．３０％を含むとともに、次式▲１▼のＨ値が１．２〜６．２で、残部Ｆｅ及び不可避不純物でなるオーステナイト系ステンレス鋼の素線材を準備する準備段階と、
イ）該素線材を、室温以下の加工温度で、かつ加工率８５％以上の冷間伸線加工によって、０．７ｍｍ以下の等価線径ｄを持つ硬質ステンレス鋼細線に加工する冷間伸線加工の段階と、
ウ）この伸線加工に続いて、３００〜６００℃の温度範囲でかつその加熱温度（℃）と加熱時間（ｓｅｃ．）との下式▲２▼の（Ｂ）値が４５〜６０の条件で加熱処理する低温加熱処理の段階を備え、
エ）前記伸線加工と低温加熱処理によって、そのマトリックス中に容積比で６５〜９７％の加工誘起マルテンサイトと残部がオーステナイトを備えるとともに、０．２％耐力が２０００〜２８００ＭＰａの高弾性特性を得ることを特徴とする
オ）ソーワイヤー用高強度金属細線の製造方法。
▲１▼Ｈ＝（Ｍｎ＋Ｎｉ）／１２．６（Ｃ＋Ｎ）
▲２▼熱処理条件値（Ｂ）＝｛加熱温度（℃）×加熱時間（ｓｅｃ）｝^１／２＋１／｛０．７８√線径ｄ（ｍｍ）｝

【請求項8】

前記金属細線は、更に下記（ａ）（ｂ）（ｃ）の各グループのいずれか１種以上を第三元素として含有するものである請求項７に記載の前記ソーワイヤー用高強度金属細線の製造方法。
（ａ）： Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒの各々０．０１〜０．３０％のいずれか１種以上、
（ｂ）： Ｖ：０．０５〜０．５％
（ｃ）： Ｍｏ：０．１〜２．０％又はＣｕ：０．１５〜０．８％のいずれか１種以上

【請求項9】

請求項１〜６のいずれかに記載の前記金属細線と、表面に５０００〜５００００個／ｍの分布密度で固着された微細砥粒を備え、スプールに所定ピッチで巻回されてなることを特徴とするソーワイヤー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は半導体用シリコンやセラミック、サファイアなどの無機性材料、高磁性用材料として用いられるネオジム合金などの希土類金属のように、硬質かつ高脆性の種々材料の切断加工に使用され、切断効率に優れ高寿命化を提供するソーワイヤー用の高強度金属細線、その製造方法並びにその金属細線を用いたソーワイヤーに関する。

【背景技術】

【0002】

ソーワイヤー（ワイヤー工具とも言う）による切断作業は、従来から、例えば半導体用のシリコンウエハーやＬＥＤ用途におけるサファイアをはじめ、セラミックや石材のように、硬質で脆性特性の大きい難加工材の切断加工により行われている。その切断機構は図７に示すように、例えばピアノ線等の金属製細線材ＷによるソーワイヤーをワークロールＲ間に所定幅のピッチ間隔で掛け渡し、高速走行させることで被加工物Ｇを物理的に切断する加工方法であり、その方式として、切断の為のダイヤモンド等の硬質微細砥粒Ｐを適宜供給しながら切断する方式の遊離砥粒型と、該砥粒Ｐを予め前記金属細線材Ｗの表面に所定の分布密度で固着しておく砥粒固定型の２種類のソーワイヤーが採用されている。

【0003】

その中で、特に後者の砥粒固定型ソーワイヤーは作業性や切断効率に優れ、主流になりつつあるが、より高強度で砥粒脱落を改善する種々工夫がなされつつある。また、この切断作業は前記シリコンやサファイアなど比較的高価な被加工物Ｇへの応用が拡大し、しかも最近ではその形状も大型化しつつあることから、該ソーワイヤーには、その切断作業中の断線がなく、かつその切断幅が極力狭くなるように、その線径は例えば０．１〜０．５ｍｍ程度でかつ硬質・高強度な金属細線が望まれている。

【0004】

すなわち、切断作業中のソーワイヤーの断線は、機械停止とともに再度複雑な掛け渡しを要するばかりでなく、被加工物Ｇの断線前後の切断面に段差等の状態変化をもたらし平滑性が阻害され、修復困難な場合は該被加工物の廃棄に至ることとなる。したがって、該ソーワイヤーには、切断効率とともに長寿命化という要求特性が必要である。

【0005】

また、これらソーワイヤーの新たな用途例として、例えば強力磁石用の金属材料であるネオジム合金などの希土類合金、例えばＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石（合金）の切断用として取り組みがされている。一例として、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびホウ素（Ｂ）を主成分とするＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ金属間化合物からなる硬い主相（鉄リッチ相）と、Ｎｄリッチな粘りのある粒界相とを有する希土類焼結合金で、強力磁石用として通称ネオジム磁石で知られている。

【0006】

このネオジム磁石は、例えば所定組成の合金粉末をブロック状に熱間押出成形して加圧焼結で製造されるもので、その硬度はＨＲｃ７５以上の極めて硬質かつ高脆性特性を有することから、通常の機械加工が困難であり、前記ソーワイヤーによる切断加工が多用されつつある。

【先行技術文献】

【0007】

【特許文献1】 特開平７−９６４５４号公報

【特許文献2】 特開平１０−１３８１１４号公報

【特許文献3】 特開２００７−２０３３９３号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、前記特許文献１によるワイヤー工具は、その芯材として高Ｃのピアノ線など硬鋼線で構成されるもので、強度特性には優れるものの疲労特性が満足し難く、また耐食性も低いことから、長寿命化は得られ難い。すなわち、前記ピアノ線は、冷間伸線前のパテンティグ処理で発生したパーライト組織を加工硬化することによって高強度化するもので、ばねなどのような用途には好適するものの、本件ソーワイヤーのようにロール間を連続走行させ、常に大きな張力負荷状態で被加工物を押圧しながら切断するソーワイヤーとしては、疲労じみや効率切断加工が得られ難く、十分とは言い難い。

【0009】

また、ピアノ線は前記金属組織によって周囲環境の影響を受け易く、例えば砥粒固定型ソーワイヤーとしてその後に行われるニッケルメッキ処理で懸念される水素ガスの吸蔵による水素脆化の危険性や、切断時に供給される液状クーラントによる耐食性への影響も懸念され、その改善が求められている。

【0010】

他方、特許文献２が開示するアモルファス合金線や特許文献３のＣｏ基合金線を芯材とするものでは、細径化の加工性や表面Ｎｉメッキとの密着性、材料価格の影響もあって十分な普及には至っていない。特に前記アモルファス合金線の強度特性は前記ピアノ線以上に低靭性であることから、本発明が対象とするような高強度・高寿命化を満足するソーワイヤーには供し難いものである。

【0011】

また、前記ソーワイヤーによる切断作業では、ソーワイヤーＳは、例えば図８に示すように被切断物Ｗを２つのワークロールＲ間に配置し、その太さも０．２ｍｍ程度の細線であることから、同図に見られるように撓みｈが発生して被切断物Ｗの強固な押し付けができず、結果的に切断効率を低下されることとなっている。このように、前記芯材にはこのような過酷な使用状態に耐え得る高強度化と、適度に弾性、靭性に優れ疲労破断を抑制する特性が望まれている。

【0012】

更にこれら特性は、例えば固着砥粒を含む表面全体を覆う前記Ｎｉメッキの金属被覆材を、切断作業の立上げの早期段階で摩滅させて、内部砥粒の露出を早めることにも寄与し、そうした観点からも芯線の特性改善によって、ドレッシング処理などの前処理を省略し得るような高強度、かつ断線などのないソーワイヤーが求められている。

【0013】

そこで本発明は、このような従来品の課題を解決し、細線でありながらも高強度化と適度の弾性特性によって疲労破断を抑制して長寿命化を図り、また耐食性向上をもたらし得るソーワイヤー用の高強度金属細線、その製造方法並びに該金属細線を用いたソーワイヤーの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

すなわち、本願請求項１に係る発明は、脆性材料の切断に用いられるソーワイヤーのための金属細線で、質量％で、
Ｃ： ０．０５〜０．１５％
Ｓｉ：０を超え２．０％以下
Ｍｎ：０を超え３．０％以下
Ｎｉ：５．５〜９．５％
Ｃｒ：１５．０〜１９．０％を含み、又は更にＮ：０．０１〜０．３０％を含むとともに、
次式▲１▼のＨ値が１．５〜６．２で、残部Ｆｅ及び不可避不純物により構成された、等価線径ｄが０．７ｍｍ以下のオーステナイト系ステンレス鋼の細線でなり、
そのマトリックス中に容積比で６５〜９７％の加工誘起マルテンサイトと残部がオーステナイトを備えるとともに、０．２％耐力（σ_０．２）が２０００〜２８００ＭＰａの高弾性特性であることを特徴とするソーワイヤー用の高強度金属細線である。
Ｈ＝（Ｍｎ＋Ｎｉ）／１２．６（Ｃ＋Ｎ）・・・・▲１▼

【0015】

また請求項２に係る発明は、更に下記（ａ）（ｂ）（ｃ）の各グループのいずれか１種以上を第三元素として含有するものであることを特徴とする。
（ａ）： Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒの各々０．０１〜０．３０％のいずれか１種以上、
（ｂ）： Ｖ：０．０５〜０．５％
（ｃ）： Ｍｏ：０．１〜２．０％又はＣｕ：０．１５〜０．８％のいずれか１種以上

【0016】

更に請求項３に係る発明は、前記Ｎｉが６．０％以上８．０％未満で、かつ前記Ｈ値が２５〜５．８であること、請求項４に係る発明は、そのヤング率が１６８〜２２０ＫＮ／ｍｍ^２で、前記０．２％耐力（σ_０．２）とその引張破断までの引張強さ（σ_Ｂ）との関係で示される耐力比（Ａ＝（σ_０．２／σ_Ｂ）×１００）が７２〜８５％を備えること、請求項５に係る発明は、前記等価線径ｄが０．１〜０．３ｍｍで、その表面上に、Ｎｉ、Ｃｕ、真鍮のいずれかの金属メッキ層を備えること、請求項６に係る発明は、前記金属細線は、その一端をその線径ｄの１０倍を曲率半径とする把持具に挟持して、その他端側を１８０°の繰返し曲げ試験をした時の、破断に至る曲げ回数が６００回以上の特性を有すること、を各々特徴とする前記ソーワイヤー用の高強度金属細線である。
但し、その曲げ回数は曲げ角度９０°分を１回とする。

【0017】

また製造方法に関する請求項７の発明は、脆性材料の切断に使用するソーワイヤーの為の高強度金属細線の製造方法であって、
ア）質量％で、
Ｃ： ０．０５〜０．１５％
Ｓｉ：０を超え２．０％以下
Ｍｎ：０を超え３．０％以下
Ｎｉ：５．５〜９．５％
Ｃｒ：１５．０〜１９．０％を含み、又は更にＮ：０．０１〜０．３０％を含むとともに、次式▲１▼のＨ値が１．２〜６．２で、残部Ｆｅ及び不可避不純物でなるオーステナイト系ステンレス鋼の素線材を準備する準備段階と、
イ）該素線材を、室温以下の加工温度で、かつ加工率８５％以上の冷間伸線加工によって、０．７ｍｍ以下の等価線径ｄを持つ硬質ステンレス鋼細線に加工する冷間伸線加工の段階と、
ウ）この伸線加工に続いて、３００〜６００℃の温度範囲でかつその加熱温度（℃）と加熱時間（ｓｅｃ．）との下式▲２▼の（Ｂ）値が４５〜６０の条件で加熱処理する低温加熱処理の段階を備え、
エ）前記伸線加工と低温加熱処理によって、そのマトリックス中に容積比で６５〜９７％の加工誘起マルテンサイトと残部がオーステナイトを有し、かつ０．２％耐力が２０００〜２８００ＭＰａの高弾性特性を得ることを特徴とする製造方法である。
▲１▼Ｈ＝（Ｍｎ＋Ｎｉ）／１２．６（Ｃ＋Ｎ）
▲２▼熱処理条件値（Ｂ）＝｛加熱温度（℃）×加熱時間（ｓｅｃ）｝^１／２＋１／｛０．７８√線径ｄ（ｍｍ）｝

【0018】

そして、請求項８に係る発明は、前記金属細線は、更に下記（ａ）（ｂ）（ｃ）の各グループのいずれか１種以上を第三元素として含有するものであることを特徴とする前記ソーワイヤー用高強度金属細線の製造方法である。
（ａ）： Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒの各々０．０１〜０．３０％のいずれか１種以上、
（ｂ）： Ｖ：０．０５〜０．５％
（ｃ）： Ｍｏ：０．１〜２．０％又はＣｕ：０．１５〜０．８％のいずれか１種以上

【0019】

更に請求項９に係る発明は、これら前記いずれかに記載の前記金属細線を用いたソーワイヤーに関し、該金属細線とその表面に５０００〜５００００個／ｍの分布密度で固着された微細砥粒を備え、スプールに所定ピッチで巻回されてなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

このように本願請求項１の発明によれば、その高強度金属細線として、０．０５〜０．１５％の高Ｃとその他構成元素との関係を示す前記Ｈ値を１．２〜６．２とする特定組成のオーステナイト系ステンレス鋼で構成することで、そのマトリックス内に大幅に増加した加工誘起マルテンサイト相を形成するとともに、０．２％耐力を極限状態に高めた２０００〜２８００ＭＰａの高弾性特性を達成しており、これによってソーワイヤーとして高負荷状態で使用する場合にも、高い張力付加や高速走行を伴う過酷な使用状態に適応でき、耐疲労特性の向上と長寿命化がもたらされる。

【0021】

また、その金属細線は前記組成のオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、耐食性に優れる為、これをソーワイヤーとして例えば腐食性のクーラント溶液を供給しながら切断したり、その後の保管時に懸念される表面腐食の問題を抑制し、腐食不純物の付着や変色による被切断面の表面欠点が解消できるなど、良好な切断製品の提供に寄与する。

【0022】

また請求項２乃至６の各発明では、ソーワイヤー用としての種々特性を向上し、切断効率や作業性を向上し得るソーワイヤーとして有効である。

【0023】

製造方法に関する請求項７，８の発明によれば、より高強度でかつ加工歪を解除して組織的に安定化したソーワイヤー用の金属細線が得られ、その金属細線はそのまま遊離砥粒型のソーワイヤーとして用いられる他、請求項９に記載のような、表面に微細砥粒を予め固着しておく砥粒固定型のソーワイヤーとして操作性、作業性を高め切断効率の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】 発明の一形態として、前記砥粒固定型のソーワイヤーを示す正面図である。

【図2】 その拡大横断面図である。

【図3】 その芯材に用いられるステンレス鋼細線の応力−歪特性を示す線図の一例である。

【図4】 構成組成と加工誘起マルテンサイト量との関係を記す線図の一例である。

【図5】 金属細線の縦断面の顕微鏡組織写真である。

【図6】 伸線加工での加工誘起マルテンサイトに及ぼす加工温度の影響を示す線図の一例である。

【図7】 ソーワイヤーによる切断状態を示す概要図である。

【図8】 ワークロール間に掛け渡したソーワイヤーのたわみ状態を説明す

【図9】 金属細線の繰り返し曲げ試験の方法を示す説明図である。

【図10】 熱処理条件に伴う強度と捻回特性の変化を示す線図の一例である。

【符号の説明】

【0025】

１ ソーワイヤー
２ 金属細線（芯材）
３ 被覆材（金属メッキ層）
４ 砥粒

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の詳細な説明として、本形態では砥粒固定型ソーワイヤーに用いる場合を中心に、その製造方法とともに説明する。

【0027】

図１は、前記砥粒固定型のソーワイヤー１の一部を剥離し拡大した正面図で、図２はその横断面を示している。同図１，２において、ソーワイヤー１は、長尺の金属細線（ステンレス鋼細線）２Ａでなる芯材２と、該芯材２の表面に一様な分布状態で固着した切断加工用の微細砥粒４を備え、本形態では、該砥粒４は前記芯材２の表面上に形成した金属メッキ層３を介した電着方法による間接的なものを示している。

【0028】

芯材２は、本発明では以下詳述する特定組成のオーステナイト系ステンレス鋼線で構成するとともに、後述の加工方法の採用によって、そのマトリックス内に容積比で６５〜９７％の大幅に増量した加工誘起マルテンサイトと残部がオーステナイトを備え、かつ０．２％耐力が２２００〜２８００ＭＰａの高弾性特性を備えるものとしている。

【0029】

その寸法及び形状は、被加工物の種類、大きさ、作業条件などに応じて種々任意に設定可能である。例えば被加工物がシリコンやサファイヤ，セラミックなど高価材料の切断作業に用いるものでは、線径（ｄ）０．７ｍｍ以下、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ程度の断面円形な単一の細線材によるものが好適する。しかしこれに限るものではなく、必要ならば例えば楕円や四角線などの非円形形状の異形細線や、これを捻り加工した捻線、さらにこれら複数の細線同士を撚り合わせた撚線で用いることもできる。なお本発明は、このような非円形細線を含むことから、その線径表示には、その任意横断面から求められる算出上の等価線径ｄで示すことができる。

【0030】

そして、その線径ｄが前記０．７ｍｍを超えるような必要以上に太径化したものでは、高価な被加工物の切断幅が広がって歩留低下の要因になり、また柔軟性も減少して断線の危険性も高まる。また通常のソーワイヤーでは、その下限は０．０５ｍｍ程度が限界とされ、より好ましい線径は０．１〜０．３ｍｍ程度のものが多用される。しかし、これら金属細線の線径や形状は、あくまでもこれをソーワイヤーとして所定張力の付加や高速走行に耐え得ることを前提とする関係によるもので、本質事項とするものではない。

【0031】

本発明に係る前記金属細線（芯材２）は、その強度特性として２０００〜２８００Ｍｐａの極めて高弾性な０．２％耐力を備えるものとしており、その弾性特性は、以下説明で特定される成分組成と所定の加工処理によって、その鋼マトリックス中に生成する加工誘起マルテンサイトを高めることで達成される。

【0032】

その成分組成は、次の組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼で構成される。
質量％で、Ｃ： ０．０５〜０．１５％、Ｓｉ：０を超え２．０％以下、Ｍｎ：０を超え３．０％以下、Ｎｉ：６．０〜９．５、Ｃｒ：１６．０〜１９．０を含み、又は更にＮ：０．００１〜０．２５％を含むとともに、次式▲１▼のＨ値を１．２〜６．２に調整され、残部Ｆｅ及び不可避不純物でなる高Ｃのオーステナイト系ステンレス鋼でなる。
Ｈ＝（Ｍｎ＋Ｎｉ）／１２．６（Ｃ＋Ｎ）・・・・・・・▲１▼

【0033】

この組成によれば、前記Ｃ及びＮなどの侵入型元素によって基地強化を図り、同時に前記Ｈ値を１．５〜６．０に調整することで、加工硬化によって加工誘起マルテンサイトを容積比で６５％以上に高めることができ、高弾性特性の前記０．２％耐力を備えるものなる。

【0034】

該耐力は、その金属細線の弾性領域を示すもので、通常は０．２％の歪みにおける強度特性として示される。すなわち、その領域内では永久変形が生じない弾性特性を有することから、この耐力が高いものほど、より大きな張力付加が可能となる。その為、被加工物を強く押し付けた切断加工が可能で、またそれによってカールなどの線ぐせが発生し難いソーワイヤーが提供できる。しかし、必要以上に高い耐力特性は、その製造歩留を低下してコストアップや靭性低下にも繋がる。こうしたことから、その特性は前記２０００〜２８００ＭＰａ、より好ましくは２２００〜２６００ＭＰａに設定される。

【0035】

ここで、前記金属細線のステンレス鋼における各組成含有量の設定理由を説明する。
［Ｃ：０．０５〜０．１５％］
Ｃは、Ｎとともにオーステナイトの形成元素で、加工に伴う強度及び弾性特性の向上をもたらす。その効果は、０．０５％以上の添加で顕著となるが、０．１５％を超える程多量の添加は、その結晶粒界に有害な炭化物を生成して耐食性低下をもたらす。したがって、より好ましくは０．０６〜０．１３％とする。

【0036】

［Ｓｉ： ０を超え２．０％以下］
Ｓｉは、脱酸剤として添加され、その含有によって強度、弾性限及び耐酸化性が向上する。しかし多量に添加すると、逆に靭性が低下するという問題がある為、その上限を２．０％としており、より好ましくは０．３％〜１．６％とする。

【0037】

［Ｍｎ：０を超え３．０％以下］
Ｍｎは、Ｓｉと同様に精錬時の脱酸剤として使用されるが、オーステナイト系ステンレス鋼では、オーステナイト相（γ）の相安定性に寄与する。またＭｎは、高価なＮｉの使用を抑えるとともに、Ｎ元素の固溶限を高める効果があるが、多量の含有は芯材の強度上昇を抑え、材料価格の上昇をもたらす。その為、その上限を３．０％としており、より好ましくは０．２〜１．８％が望まれる。

【0038】

［Ｎｉ：５．５〜９．５％］
Ｎｉは、オーステナイト系ステンレス鋼の基本元素の１つで、オーステナイトの安定化を図るとともに、耐食性向上に不可欠な元素である。また、Ｎｉは、加工に伴うマルテンサイトの生成を抑え、多量のＮ固溶量を高めて非磁性をもたらす効果を有する。このような観点から、少なくとも５．５％以上とする。しかし、Ｎｉは非常に高価で、多量の添加は剛性を低下させるためその上限を９．５％としており、好ましくは６．０％以上８．０％未満とする。

【0039】

［Ｃｒ：１５．０〜１９．０％］
Ｃｒも前記Ｎｉと同様にステンレス鋼の基本元素で、耐食性を向上をもたらす上で１５．０％以上の含有を必要とし、他方多量のＣｒは、前記Ｃ，Ｎとの化合物を形成したり靭性が低下する為、その上限を１９．０％としており、好ましくは１７．０〜１８．５％とする。

【0040】

［Ｎ：０．０１〜０．３０％］
Ｎは、Ｃと同様にオーステナイトの形成元素で、また侵入型でもあることから固溶によって強度向上，特に結晶粒の微細化や窒素化合物を形成して降伏応力を高め、剛性率アップをもたらす効果がある。しかし本発明では、該Ｎの添加は必須ではなく、こうした作用効果の必要性に応じて添加される。その場合の添加量は、例えば０．０１％以上で上限は０．３０％に設定される。特に０．３０％を超えるほど多量に添加したものでは、マトリックス中に多量の窒素化合物を生成させて特性低下や加工性に影響を及ぼすとともにコスト上昇の要因ともなる。したがって、より好ましくは０．０３〜０．２５％である。

【0041】

金属細線２は、これら元素を基本組成とするオーステナイト系ステンレス鋼で、更に前記式▲１▼によるＨ値を１．２〜６．２とすることで、加工に伴い生成する前記加工誘起マルテンサイトを高め、かつ弾性特性の向上を可能にしている。

【0042】

該Ｈ値は、オーステナイト系ステンレス鋼の中で、オーステナイトを安定化して耐食性を向上するＭｎとＮｉの合計値と、前記侵入型元素として強度及び結晶微細化をもたらし機械的特性を向上するＣ，Ｎとの関係を発明者の試験結果から導いており、図４に見られるように、このＨ値が６．２を超えるものでは、強加工してもソーワイヤーに必要な前記強度特性の為のマルテンサイトの生成は得られ難く、逆に１．２未満のものでは十分な耐食性が得られないことを示す。特に１．５〜５．０、更に２．５〜４．５の範囲にあるものでは、強度の伸線加工にもよく順応して伸線加工性に優れ、弾性特性と耐食性を共に満足するより好ましいことが解る。

【0043】

金属細線２Ａは、こうした前記基本組成のオーステナイト系ステンレス鋼の細線で構成され、残部Ｆｅと若干の不可避不純物を許容する。また、本発明では、前記組成に加えて、更に次のＡ，Ｂ，Ｃのいずれかグループの１以上を第三元素として含有するステンレス鋼線として構成することも好ましい。

【0044】

［Ａ：Ｎｂ、Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒのいずれか１種以上を各々０．０１〜０．３０％］
Ｎｂ、Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒは、鋼線の熱処理後のオーステナイト相を安定的に微細化させて、靭性向上を可能にする。その効果は、前記各いずれか１種又は２種以上を各々０．０１％以上の含有で発揮され、逆に０．３０％を超える程含有しても、その効果は飽和して、かえってコストアップとなり普及の妨げになる。またこの場合、それら添加元素の合計量は０．６％以下が好ましく、特に、Ｎｂ及びＡｌは、更に熱間加工性を向上するとともに、その内部に微細な化合物粒子を析出硬化させることで高強度化することもでき、そのいずれか一方又は双方の有用性は大きいものである。

【0045】

［Ｂ：Ｖ：０．１０〜０．５％］
Ｖは、前記ＡｌやＮｂなどと同様に微細な炭・窒化物を形成し、オーステナイト結晶粒を安定的な微細化させ靭性の向上をもたらもので、０．１０％以上の添加は好ましい。しかし、０．５％を超えてもその効果は飽和することから、その上限は０．５％に設定される。

【0046】

［Ｃ：Ｍｏ：０．２〜２．０％又はＣｕ：０．１５〜０．８％のいずれか１種以上］
Ｍｏは耐食性を向上し、０．２％以上の添加を許容する。しかし、２．０％を超えるものでは弾性率が減少することから、上限を２．０％とする。より好ましくは０．２５〜０．７０％とする。 また、Ｃｕはその添加によって加工硬化は抑制されるものの、弾性特性の改善に寄与することから、その分量を０．１５〜０．８％とする。

【0047】

このように調整された金属細線２Ａは、残部Ｆｅ及び若干のＰ，Ｓ，Ｏ，Ｈ等の不可避不純物を許容し、各々０．０２％以下の含有、合計でも例えば０．５％以下に設定される。特にＨは水素脆性を防ぐ観点から、５ＰＰＭ以下であることが好ましい。

【0048】

また金属細線は、その基地マトリックス中に容積比で６５〜９７％の加工誘起マルテンサイトと残部がオーステナイトを備え、その縦断面の顕微鏡写真の一例を図５に示している。この組織写真に見られるように、その金属組織は極めて微細なフィラメント状の繊維組織が該細線の長手方向に沿って伸びた状態で密集しており、結晶構造が、加工硬化によって誘起される前記加工誘起マルテンサイトが６５％以上に高めることで、結果的に前記耐力値を可能としている。

【0049】

すなわち、その分量が６５％未満のものでは、安定した高強度の弾性特性は得られ難く、また本発明に係る前記組成のものでは、オーステナイト系ステンレス鋼でなるものであることから、その分量を９７％を超える程高めることは困難であり、より好ましい前記マルテンサイト量は８０〜９５％である。このように金属細線１は、結晶格子がｂｃｃ構造の前記マルテンサイトと残部がｆｃｃ構造のオーステナイトが混在したものとなる。

【0050】

また前記マルテンサイトは、該ステンレス鋼の加工硬化によって結晶格子の変態で生ずるもので、一般的にオーステナイト系ステンレス鋼は他の種類のステンレス鋼に比してマルテンサイト変態しやすいものとされている。しかしその生成は、成分組成や加工条件によって大きく異なることとされ、特に前記▲１▼式のＨ値を１．５〜６．２にしたもの、また後述するようにその伸線加工の加工温度を極力低くすることで、マルテンサイトの生成を促進させることも有効である。

【0051】

該マルテンサイト量の測定は、例えば励磁コイルに高周波電流を通電して磁界を形成して、その磁界で測定線材に発生した渦電流を検出する磁気的方法、例えば直流磁化測定装置を用いた飽和磁束密度によるものが利用し易い。他の方法としては、Ｘ線回析によるピーク強度を求めるＸ線方法など種々の公知方法が採用でき、それらの具体的内容は例えば「鐵と鋼」：日本鐵鋼協會々誌６７（１３），Ｓ１１６３，１９８１−０９−１０に見ることができる。また、前記０．２％耐力についても、例えばＪＩＳ−Ｚ２２４１「金属材料引張試験方法」による応力−歪み線図の一例を図３に示すように、負荷応力と歪が比例的に変化する弾性領域からその増加率がやや減少する変形域とのポイントＥ１及びＥ１’点における応力値として示され、算出することができる。

【0052】

金属材料はこのように、弾性域では負荷応力と歪は比例的に変化することから、その領域内では塑性変形は起こらないものとされており、その領域の応力をより高めることが有効である。これに対して、変形域では実質的に塑性変形してもはや元の形状には回復せず、やがては破断点Ｅ０，Ｅ０’で耐え切れずに断線することとなる。

【0053】

図３には、その応力−歪み線図の一例として、製造方法が異なる三種類の金属細線によるものを示しており、一つは冷間伸線加工によって強加工しただけのもの、他方はそれを更に低温熱処理して特性向上したもので、該熱処理によって前記耐力が向上し、実質的に前記２０００〜２８００ＭＰａの高弾性特性を備えるものとしている。すなわちこの図に見られるように、後者熱処理を付加することでその特性が大きく向上し、また、その引張強さ（σ_Ｂ）との関係（σ_０．２／σ_Ｂ）×１００で示される耐力比（Ａ）も例えば７２〜８５％と好ましいことがわかる。

【0054】

特に、前記耐力比が７２％未満のものでは塑性変形を生じやすく、それに伴って疲労破断しやすい。またこれを再使用する場合にも、線の掛け渡しセット作業を困難にして作業性を低下させることとなる。逆に８５％を超える高弾性化するには複雑な製造処理が必要で、技術的にも達成し難い。また、同図に見られるように弾性比例域の歪量（Ｅ１）が破断までの全歪量（Ｅ０）の４５％以上、好ましくは５０〜８０％の弾性比αを備えることも好ましく、該αは、（Ｅ１／Ｅ０）×１００から求め得る。

【0055】

このような金属細線２Ａを得るには、例えば前記所定組成に調整したオーステナイト系ステンレス鋼の素線材を準備する段階と、これを加工率８５％以上、好ましくは９０〜９７％の強加工で冷間伸線加工して目的の最終仕上げ線径に細径化する冷間伸線加工の段階と、さらにこれを温度３００〜６００℃での所定温度条件で加熱処理する低温加熱処理（テンパー処理）の段階で達成される。その温度は、好ましくは３５０〜５５０℃、更に好ましくは３８０〜５００℃とする。

【0056】

また前記伸線加工では、その環境温度（加工温度）が室温以下になるように設定することが好ましい。図６は、参考としてごく一般的なＳＵＳ３０４ステンレス鋼線の冷間伸線加工における加工温度とそれによって誘起される加工誘起マルテンサイト量との関係を示す一例で、加工温度が低いものほど、生成されるマルテンサイト量が増加しており、この傾向は本発明に係る前記組成のステンレス鋼もほぼ同様である。特に本発明に係る金属細線の場合、その伸線加工は潤滑オイル中に浸漬した湿式伸線が採用されるものの、その場合、オイル温度は加工に伴う温度上昇や、季節的な違いから、高い場合には５０℃を超えることもあり、それに伴って生成マルテンサイト量は抑制されることから、本発明ではこの温度上昇を防ぐよう適宜冷却することで、例えば１０℃以下のサブゼロ加工とすることが推奨される。

【0057】

また前記低温熱処理は、前記伸線加工で生じた加工歪を解消して内部応力を抑制しながら、強度、特に耐力の弾性特性や捻回特性を高めキンクの発生を抑え、また伸線加工で生成したマルテンサイトがほぼそのまま維持できるなどの効果を齎す。この効果を砥粒固定型ソーワイヤーに利用すれば、例えば固着砥粒の着磁効果を促進することもできる。そのより最適な熱処理条件としては、前記加熱温度の範囲内で、かつ｛加熱時間（℃）×加熱時間（ｓｅｃ．）｝^１／２＋１／｛０．７８√線径ｄ（ｍｍ）｝によるＢ値が４５〜６０であり、より好ましくはＢ＝５０〜５８に設定することが望まれる。

【0058】

更にこのような熱処理は、例えばＡｒガスなど無酸化雰囲気中で０．１〜３０ｓｅｃ程度の短時間処理が可能な、ストランド方式の加熱処理によるものが採用される。その場合、例えば該線の０．２％耐力以下の逆張力（バックテンション）を付加した状態にして加熱処理することで、伸線加工で生じた線癖や加工歪を解消し、また５０／５００ｍｍ以下程度にまで高めた真直性を備えた芯材とすることも好ましい。真直性を高めた金属細線のソーワイヤーは、ワイヤーソー装置への複雑な掛け渡し作業を容易にする他、被切断面の平滑性を高める等の効果をもたらす。

【0059】

またソーワイヤー用の前記金属細線２Ａは、更にそのヤング率を１６８〜２２０ＫＮ／ｍｍ^２に高めることで、例えば図９に示すようにその一端をその線径ｄの１０倍を曲率半径とする把持具に挟持して、その他端側を１８０°の繰返し曲げ試験をした時の、破断に至る曲げ回数を、従来のピアノ線によるものと同等以上の６００回以上、特に８００〜１０００回程度の特性をもたらすものとなり好ましい。但し、その曲げ回数は、曲げ角度が９０°を１回とする

【0060】

こうした特性も前記製造方法によれば容易に達成可能であり、高疲労のソーワイヤーは、これを図７，８のようにワークローラーＲ間に掛け渡し、高速走行する際の疲労に対する抵抗を有することを意味し、結果的に長寿命のソーワイヤーが可能となる。また必要ならば、前記金属細線２Ａは、その表面に例えばＮｉ，Ｃｕあるいは真鍮などの種々金属メッキ層３を形成することも好ましく、そのメッキ厚さは例えば該線径ｄの１／６００〜１／２０００程度とし、その金属メッキ層３はその後処理される切断砥粒の固着剤として、また遊離砥粒型ソーワイヤーでは、砥粒の引き込みを促進する誘導手段として機能する。

【0061】

ソーワイヤーは、前記金属細線２Ａを所定のスプールに巻回されることでそのまま遊離砥粒型のソーワイヤーとして用いられる他、前記図１，２のようにその表面に研削用砥粒４を固着した砥粒固定型のソーワイヤー１として用いることができる。その巻回ピッチは適宜設定され得るが、高速走行時のワイヤーの繰り出しに影響を及ぼすことから、例えば８ｍｍ程度以下で実施するのが好ましい。

【0062】

該ソーワイヤー１は、こうして得られた前記芯材２に研削用砥粒４を所定の分布密度で固着しており、砥粒４には、例えば１０〜５０μｍ程度の微細な平均粒子径を有する粒子状のダイヤモンドやサファイヤ、ルビー、炭化ケイ素、ｃＢＮ（ボロンナイトライド）など硬質無機材料製の微細粒子が用いられる。 これら砥粒は、通常断面非円形な不定形角状乃至柱状をなす為、その平均粒子径は、例えば所定目開きを段階的に変化させた複数の積層ふるい網機で、分級される上下網体の網目を平均化した値の他、例えばマイクロトラック製（ＵＳＨＲＡ−２）レーザー回折散乱光による測定法によるもの、更には、任意に選定した複数の粒子を各々透過して、各粒子の最大径と最小径との平均値を更にその測定点数で除した母集団の平均値で示す方法で求めることもできる。

【0063】

また、前記ダイヤモンド粒子は、非常に硬質でその形状も鋭利な凸部を有する不定形形状であることから、例えばシリコンウエハー、ＬＥＤ用のサファイアなどの切断用として幅広い被切断材料に利用される。他方、前記ｃＢＮ砥粒は、特に熱的安定性に優れることから、例えばネオジムなど希土類合金のような硬質かつ高脆性の金属材料を切断するソーワイヤーに好適する。これら砥粒の分布量や分布状態については特に限定するものではなく、切断材料の種類、切断作業条件に応じて任意に設定される。

【0064】

この砥粒４の固着方法には、例えば前記芯材２の表面上に被覆結合材を介した間接固着法が好適する。結合材３は、例えば樹脂系の接着剤の他、例えばニッケルメッキ、銅メッキ、真鍮メッキなどの金属メッキ層３による電着メッキ処理が推奨される。特に前記金属メッキによるものでは、前記砥粒４を確実かつ強固に固着し、芯材２との密着性も向上する。

【0065】

またこれら金属メッキ層３による場合、その成膜厚さは例えば５〜３０μｍで均一になるように調整され、例えばストランド方式での連続電着メッキ方法が採用される。この場合、１回のメッキ処理で所定厚さにすることは非効率で、またメッキ状態もバラツキが大きくなって均一かつ良好なメッキ状態が得られ難く、通常は複数回に分けた積層メッキ法が好ましい。

【0066】

図１の形態では、このような積層メッキ法によるものとして、前記芯材２の伸線加工時の潤滑を兼ねた下地メッキ層３ａに、更に複数の第二金属メッキ層３ｂ，３ｂ・・を施こすことができる。その場合、前記砥粒４は、該第二金属メッキ層３ｂの製膜と同時に固着されるように、各メッキ浴中に各々所定濃度の前記砥粒を懸濁させて電着することで実施される。

【0067】

このような積層メッキ法によれば、各メッキ層を比較的薄く形成して良好なメッキ状態をもたらし、また下地メッキ層３ａはその後の前記伸線加工時のダイスによる強圧作用や、加工熱に伴う拡散現象によって芯材２との一体化が図れ、剥離等の問題を防ぐことができる。また、該下地メッキ３ａと前記第二金属メッキ３ｂを各々強化結合できる相性の良い金属（例えば同種金属）を選択することが好ましく、厚メッキでありながらも層剥離やクラック、ピンホールなどの生じ難い良好メッキ状態が可能となる。

【0068】

そのより好ましい積層メッキ構造として、例えば厚さ５μｍ以下程度の銅メッキを下地メッキ層３ａとし、その上に前記砥粒４を混在させたニッケルメッキでなる第二メッキ層３ｂ１、３ｂ２…とし、更にこれら砥粒４を含む全面を同種ニッケルメッキで被包する第三メッキ層（図示せず）で形成することができる。また特に、前記下地層の銅メッキによるものでは、前記芯材２である前記ステンレス鋼線との親和性に優れ、また柔軟でもあることからメッキ層の剥離が防止でき好適する。

【0069】

そうして砥粒４は、前記冷間伸線及び低温熱処理によって細径化され、特性向上した前記芯材２の全面にほぼ一様に分布し、その分布密度は、例えばソーワイヤーの長さ１ｍ当たり５，０００〜５０，０００個程度に設定される。また必要ならば、前記砥粒４は予めその表面を微薄厚さのＮｉ膜やＴｉＣ膜で被包した被覆砥粒として用い得る他、例えば特開平０９−２５４００８号公報が示すように芯材２の長手方向に沿って部分的に密度変化させたり、スパイラル状に分布させることで、例えば切断作業時の切断用クーラント液の排出性能を高めることも好ましい。

【0070】

以上、本発明の好ましい実施形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項の記載の範囲内で種々調整できるものであり、その具体的な実例を次の試験例に示す。

【試験例１】

【0071】

《芯材の作成》
本発明の比較試験として、表１に記載した１１種のステンレス鋼軟質線（線径０．８ｍｍ）素材を準備し、この軟質線に各々厚さ２μｍの下地軟質金属メッキを被覆して、この下地メッキ層を潤滑剤とする冷間伸線加工を行い、線径０．１８ｍｍの硬質細線を得た。この伸線加工はダイヤモンドダイスを液温５℃以下に冷却した潤滑オイル内に浸漬する湿式方式での伸線加工により、加工率９５％によるもので、表面状態は、表面粗さ（Ｒａ）０．０５〜０．１０μｍ程度の非常に光輝平滑なものであった。また各試料はいずれも下地メッキ層の剥離などは見られず良好なものであった。

【0072】

【表1】

【0073】

本発明に係る実施例材は、いづれも０．５〜０．１２％の高Ｃを含むオーステナイト系ステンレス鋼線によるものの他、更に若干のＮやＡｌ，Ｎｂ等の種々第三元素を添加したものを含み、ここでは前記 Ｈ値は２．７〜５．５程度に調整されている。

【0074】

次に、前記伸線加工された実施例材の各細線を、各々Ａｒ雰囲気に調整された温度４２０℃でのストランド方式により低温熱処理した。この熱処理は、前記加熱温度と加熱時間、及び線径との関係を示す、｛加熱時間（℃）×加熱時間（ｓｅｃ．）｝^１／２＋１／｛０．７８√線径ｄ（ｍｍ）｝のＢ値が５４．２の条件で行ったもので、得られた各処理線材の各特性を表２に示す。

【0075】

なお、本試験の比較例材には、前記実施例材Ａで低温熱処理前のもの（比較材ａ）、及び伸線加工後に低温処理したＳＵＳ３０４（比較材ｂ）と同ＳＵＳ３１６（比較材ｃ）、更に市販のソーワイヤーである、０．８％のＣを含むピアノ線（比較材ｄ）を用いたものを示している。また、Ｃｒ系のステンレス鋼線（ＳＵＳ４３０／参考比較材ｅ）も合わせて検討したが、そのものでは前記Ｈ値が０．８９と非常に小さく、到底所定強度は得られないことから断念した。

【0076】

【表2】

【0077】

表２には、得られた芯材の耐力及び耐力比、ヤング率などの機械的特性ととともに、前記直流磁化測定装置で求めた飽和磁束密度に基づく加工誘起マルテンサイト量、更に前記１８０°の繰り返し曲げ試験による曲げ回数等の結果を示している。

【0078】

前記耐力とヤング率はＪＩＳ−Ｚ２２４１による引張試験方法により、その応力−歪線図から、比例基準線ｙから乖離する実質的な比例域のポイント（Ｅ１）とし、またその破断までの全歪量（Ｅ０）との関係による前記計算式で算出した耐力比を求めている。この比率が大きいもの程、より広い弾性範囲を有するもので、実質的に２２００〜２５００ＭＰａの耐力と、８０％に及ぶ耐力比を備え、好ましいものであった。

【0079】

また、加工誘起マルテンサイト量は、前記直流磁化特性の測定装置による飽和磁束密度から求めたもので、更に繰り返し曲げ試験は、図９のように細線を標点間距離５０ｍｍにセットした保持具に保持して、その一方側を１８０°の繰り返し曲げしながら曲げ疲労によって断線するまでの曲げ回数で示している。この曲げ回数は、曲げ角度９０°分を１回とし、またその曲げ速度は、往復１８０°の１サイクルを４秒で行なったものであり、一方の固定側保持具１Ｃには、予め１．８ｍｍの曲率半径で円弧状に面取りしたものを用いた。

【0080】

この結果に見られるように、本試験ではその伸線加工を室温以下のサブゼロ状態での加工によって、そのマトリックス中に多量のマルテンサイトを生成させることができ、特にＮｉ量が８．０未満の実施例材Ａ，Ｆなどでは９０％を超える多量のマルテンサイトが形成されるものであった。そして、それに伴って０．２％耐力も２２００ＭＰａ以上の特性が得られ、繰り返し曲げに伴う疲労特性も従来品である比較材ｄを越える特性が得られるものとなった。

【0081】

特に実施例材Ａとその未熱処理品である比較材ａは、同一材料について低温焼き鈍し処理の有無による特性比較をしたものであるが、熱処理によって機械的特性が向上していることがわかる。また、比較的Ｎｉ量が多く、またＮを添加した実施例材Ｂについても、同様に高い耐力は備えるものの、曲げ疲労が若干減少したものとなっている。

【0082】

したがって、このように弾性比率を向上した芯材を用いたソーワイヤーでは、より広い弾性領域内でより高い張力負荷で掛け渡した使用ができる為、被切断物に対して弛み等を生じさせない高負荷の切断作業が可能であり、切断効率を高めることができる。特に、前記第三元素を添加した各実施例材についてもほぼ優位性が認められる。

【試験例２】

【0083】

《耐食性試験》
つぎに、前記各実施例材及び比較例材の耐食性を評価する為に、一旦その表面皮膜を除去した芯材について、各々ＪＩＳ−Ｇ０５７３による腐食試験を次の条件で行った。その測定結果を前記表２に併記している。
試験方法 試験溶液中での腐食減量の比較
試験溶液 ６５％硝酸溶液
試験条件 沸騰させた試験溶液中に４８時間浸漬
評価方法 ○良好 （腐食減量 １μｇ／ｍ２・Ｈ未満）
△やや良（腐食減量 １０μｇ／ｍ２・Ｈ未満）
×不可 （腐食減量 １０μｇ／ｍ２・Ｈ以上）

【0084】

この腐食試験によれば、各実施例材は比較的良好な耐食性を有し、比較例材ｄのピアノ線とは格段の優位性を有するものであった。したがって、仮に表面電着メッキ層を介して外界雰囲気が伝達されても、芯材自体の耐食性によってメッキ層剥離や発銹出現が防止できる。

【試験例３】

【0085】

《ソーワイヤーの製造》
次に前記各実施例材及び比較例材の金属細線をソーワイヤーの芯材として、その表面に、平均粒径３０〜３５μｍのダイヤモンド砥粒を懸濁したＮｉメッキ槽内で電着処理を行った。前記細線のステンレス鋼製の各芯材には表面に前記Ｃｕ金属の下地メッキ層を、またピアノ線の比較例材Ｃにはブラスメッキを備えるもので、処理は、予め有機酸溶剤で予備洗浄して清浄化し、さらにスルファミン酸ニッケルによる電解メッキ法で第２層目のニッケルメッキによって、該メッキ液中のダイヤモンド砥粒を所定密度の分布状態で固着しており、その分布密度は何れもほぼ一様な２８，０００〜３２，０００個／ｍになるように調整され、また前記ニッケルメッキ層の皮膜厚さは１５〜２５μｍであった。

【0086】

こうしてメッキ処理したソーワイヤーについて、メッキ層の密着性についてキンク試験による剥離試験を行い、メッキ状態を確認した。キンク試験は、該ソーワイヤーをその線径の線材に巻きつけた時のメッキ表面の状態を拡大顕微鏡で観察もので、特に懸念されるような層剥離や亀裂等は見られず、良好なメッキ状態で、固着砥粒の脱落等はほとんど見られず、前記ニッケルメッキ層によって強固に固着していることが確認された。

【試験例４】

【0087】

《切断試験》
次に、こうして得られた各砥粒固定型のソーワイヤーについて、その切断性能を評価するために、図７のように市販ワイヤーソー切断装置に切断ピッチ（Ｔ）３ｍｍ間隔で掛け渡し、被切断物のサファイア製インゴット（直径６インチ×長さ１００ｍｍの棒）に対して、水溶性クーラントを供給しながら次の条件で切断試験を行った。
負荷張力 ２０〜４０Ｎ（目標３５Ｎ），
ソーワイヤーの走行速度 ８００ｍ／ｍｉｎ．
被切断物の送り速度 １０ｍｍ／Ｈ．

【0088】

この試験では、芯材の特性比較の観点から、負荷張力２０〜５０Ｎの条件設定で、被切断物の切断所要時間と断線有無で評価した。本発明に関わる前記実施例材のソーワイヤーは、前記被切断物を１２〜２４時間程度で切断完了し、断線などもなく寿命的にも十分な特性を有することが確認された。これは、従来型のピアノ線によるソーワイヤーに並ぶものであった。一方、比較材のａ〜ｃではステンレス鋼線を用いているものの、前者比較材ａでは繰り返し疲労による断線、また後者比較材ｂ．ｃでは強度不足による切断時間の増大などを伴い、いずれも前記実施材を超える特性は得られなかった。

【0089】

また、これら切断作業後のソーワイヤについて、湿度３０％の保管室内に１週間保管した後の表面観察をしたところ、本実施例材ソーワイヤーには特に腐食等の欠陥は認められなかったのに対し、特にピアノ線型ソーワイヤーでは面積率で約１０％程度の発銹が認められ、この点において本発明の有意性が確認された。

【試験例５】

【0090】

前記試験例１に用いた実施例材Ａのステンレス鋼軟質線０．６ｍｍについて、下地メッキとして厚さ２μｍのＮｉメッキを施し、これを前記と同様に室温以下の加工温度による冷間湿式伸線加工によって０．１６ｍｍに細径化した硬質細線を得た。その加工率は９０％で平均表面粗さ０．０８〜０．１３μｍを有するものであった。

【0091】

この伸線加工状態の硬質細線に対して、温度３５０〜５５０℃での低温加熱処理を、Ａｒ雰囲気のストランド加熱装置によって行い、その加熱温度、加熱時間及び線径の前記関係式による熱処理条件値（Ｂ）を３０〜８０の範囲内で変化させた時の前記機械的特性の変化を測定した。

【0092】

図１０はその結果として、前記０．２％耐力の弾性特性とその細線材を標点距離がその線径の２００倍の２点間で保持し、その一方側を一定速度でねじり処理した時の破断までの回数で示し、試験の詳細は例えばＡＳＴＭ−Ａ９３８，ＩＳＯ７８００によるねじり試験による。

【0093】

この結果から明らかなように、前記耐力は前記（Ｂ）値の増加に伴って上昇し、５５ポイントを境に低下している。一方、ねじり回数はほぼ比例的に上昇していることが見られ、前記４５〜６０の範囲が両特性に優れることが分かる。したがって、そうした条件で処理したものは高強度でかつ特性的に安定することから、高負荷や高速処理に好適するものであることが推測される。

【0094】

これは、前記条件値（Ｂ）が４５未満のものでは実質的な熱処理の効果は認められず、耐力の上昇幅が比較的少なく機械的特性が満足し難く、逆に、（Ｂ）値が６０を越えるものでは該金属細線は瞬時にその熱量を吸収して軟化状態となり、同様に十分な特性アップが得られなかったものと推測される。

【0095】

次にこうして処理した処理細線を用い、平均粒子径３０μｍのＣＢＮ砥粒を前記試験例と同様にＮｉの電着メッキ液中に懸濁した電着処理によって、平均分布密度２５，０００〜２８，０００個／ｍの分布密度で一様に固着したソーワイヤーを製作し、その切断性能を評価した。

【0096】

この評価試験では、被切断物としてネオジム粉末合金の押出し焼結ブロック（成形寸法 １０Ｗ×１８Ｔ×６０Ｌ：単位ｍｍ）を準備して、その１０本（合計切断幅：１００ｍｍ）を市販のワイヤーソー装置に並列配置して、図７のようにピッチ幅４ｍｍに掛け渡しセットし、その試験条件は次の通りである。

【0097】

負荷張力 ３５Ｎ設定
走行速度 ８００ｍ／ｍｉｎ．で２０ｓｅｃ．毎に逆転往復走行
（但し、新線の繰出し量は１０ｍ／ｍｉｎ．）
ワークの送り速度 ２５ｍｍ／ｈ

【0098】

切断試験の結果は良好であり、従来のピアノ線によるソーワイヤーより約５％の切削量向上が見られ、またその切断面も良好で、ソーワイヤーとして十分に使用可能であることが確認された。

【産業上の利用分野】

【0099】

本発明に係わるソーワイヤー並びにその製造方法は、前記高Ｃのオーステナイト系ステンレス鋼線で弾性特性に優れ、かつマルテンサイト量を増加することで、応力−歪特性の耐力を向上した高強度細線を用いることから、被切断物に対して剛性を付与した切断が図れ、長寿命の特性をもたらすことができる。またその応用範囲も、該金属細線をそのまま用いる遊離砥粒型のソーワイヤーとして用いる他、表面に予めダイヤモンドやＣＢＮなどの研削砥粒を固着しておく固定砥粒型のソーワイヤーに採用でき、被切断物として例えば、前記シリコンやサファイア、更には同様に硬質かつ高脆性材料である、ネオジウム合金等の希土類合金に対しても有効である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】