JP2002036113A - 希土類合金の切断方法および希土類合金磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤ切れを防止して長時間の連続運転を可
能にするとともに、切断速度を向上させた希土類合金の
切断方法を提供する。 【解決手段】 砥粒を固着させたワイヤと希土類合金と
の間に切削液を供給しながら希土類合金を切断する。２
５℃の表面張力が３３ｍＮ／ｍ〜４９ｍＮ／ｍにある切
削液を用いる。また、希土類合金の切断する際に生じた
合金スラッジを切削液内から磁力によって分離する。ス
ラッジを回収する領域において０．２７テスラ以上の磁
力を示すマグネットセパレータを用いる。切削液の温度
を制御することによって、ワイヤと希土類合金との間に
供給される切削液の表面張力を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希土類合金の切断
方法および切断装置に関する。より詳細には、ダイヤモ
ンド砥粒等の超砥粒を固着させたワイヤを用いて希土類
合金を切断する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリコンのインゴットから多
数のウェハを切り出すためにワイヤソーを用いてインゴ
ットを切断する技術が開発され、例えば特開平６−８２
３４号公報に開示されている。このような技術によれ
ば、走行するマルチワイヤに対して研削砥粒を含むスラ
リを供給しながらインゴットの切削・切断加工を実行
し、一定の厚さのウェハを多数枚同時に切り出すことが
可能になる。

【０００３】一方、希土類合金のインゴットを切断する
方法としては、従来から、例えば回転するスライシング
ブレードを用いてインゴットをスライスする技術が知ら
れている。しかし、スライシングブレードで切断する方
法によれば、切断刃の厚さはワイヤ径に比べて大きいた
め、どうしても削り代が多くなり、資源の有効利用がは
かれない。

【０００４】希土類合金は、例えば磁石材料として好適
に用いられている。磁石の用途は多様化し、各種の電子
機器にも広く使用されているため、ワイヤソーによって
希土類合金のインゴットから少ない削り代にて所定厚さ
のウェハを多数枚同時に作製することができれば、希土
類磁石の製造コストが大幅に低減される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実用的
なワイヤソー技術を用いて希土類合金を切断したとの報
告は未だに無い。発明者らの実験によれば、遊離砥粒型
ワイヤソーによる切断加工処理を希土類合金のインゴッ
トに対して実行しようとすると、ワイヤソー加工によっ
て発生した微粉・研削くず（きりこ若しくはスラッジ）
のためにスラリ循環パイプが極めて短時間で詰まってし
まう結果、ワイヤ上にスラリが供給されなくなり、ワイ
ヤ切れが生じてしまうということがわかった。この問題
を回避するためにスラリ全体を数時間ごとに完全に交換
すると、スラリ交換の都度ワイヤソーによる加工を中断
しなければならなくなるため、量産には適さず、実用化
が不可能になる。また、スラッジは切削溝内にもたまり
やすく、そのせいで切削抵抗が著しく増加し、ワイヤ切
れがいっそう生じやすくなることもわかった。更に、切
断加工処理中、スラッジはローラの溝にもたまりやす
く、ワイヤが巻き付けられているローラからワイヤが脱
溝するなど現象が頻発し、切断精度が著しく低下すると
いう問題のあることもわかった。これらの問題は、何れ
も、従来のワイヤソー技術によってシリコンやガラスの
インゴットを切断する際には現れなかったものである。

【０００６】また、砥粒をスラリ中に浮遊させたタイプ
の遊離砥粒型ワイヤソーによれば、切断加工時に砥粒が
転動するため、単位時間あたりの切削量（切断速度）の
向上が難しいという問題もあった。特に希土類合金はシ
リコンやガラスに比べて硬く、粘り気があり、切断しに
くい材料であるため、遊離砥粒型ワイヤソーを用いて希
土類合金を切断した場合には切断速度がかなり遅くな
る。

【０００７】特開平８−１２６９５３号公報は、固定砥
粒を有するワイヤを用い、水をクーラントとしてシリコ
ンインゴットを切断する技術を開示している。しかし、
この技術を希土類合金の切断に用いると、希土類合金の
スラッジは排出性が悪いため、遊離砥粒の場合と同様の
問題が生じる。

【０００８】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、ワイヤ切れを防止して長時間
の連続運転を可能にするとともに、切断速度を向上させ
ることができる希土類合金の切断方法を提供することに
ある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、上記希土類合
金の切断方法を用いた希土類合金磁石の製造方法、なら
びに当該希土類合金磁石を備えたボイスコイルモータを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の希土類合金の切
断方法は、砥粒を固着させたワイヤを用いる希土類合金
の切断方法であって、前記ワイヤと前記希土類合金との
間に、２５℃における表面張力が３３ｍＮ／ｍ〜４９ｍ
Ｎ／ｍの範囲内にある水系切削液を供給しながら前記希
土類合金を切断することを特徴とする。

【００１１】前記水系切削液として、グリコールを含む
ものを好適に用いることができる。

【００１２】あるいは、前記水系切削液として、合成潤
滑剤を含むものを用いることもできる。

【００１３】前記水系切削液は消泡剤を含んでもよい。
また、前記水系切削液はＰＨが９〜１１であることが好
ましい。前記水系切削液は防錆剤を含んでもよい。

【００１４】前記ワイヤとして、フェノール樹脂によっ
て固着させた砥粒を含むものを好適に用いることができ
る。砥粒としては、ダイヤモンド砥粒が好適に用いられ
る。

【００１５】前記水系切削液の温度を制御する工程を包
含することが好ましい。

【００１６】前記希土類合金を切断する際に生じた前記
希土類合金のスラッジを含む水系切削液を回収する工程
と、前記水系切削液の温度を制御する前に、前記回収さ
れた水系切削液からスラッジを除去する工程とをさらに
包含することが好ましい。

【００１７】前記水系切削液の温度を制御する工程は、
スラッジが除去された一部の水系切削液の温度を調節す
る工程と、前記温度が調節された一部の水系切削液と温
度が調節されていない残りの水系切削液とを混合する工
程とを包含し、前記混合された水系切削液を前記ワイヤ
と前記希土類合金との間に供給するようにしてもよい。

【００１８】前記希土類合金を切断する際に生じた前記
希土類合金のスラッジを前記水系切削液内から磁力によ
って分離するようにしてもよい。

【００１９】前記スラッジを回収する領域において０．
２７テスラ以上の磁力を示すマグネットセパレータを用
いることが好ましい。

【００２０】前記の希土類合金の切断方法は、外周にリ
ング状の複数の溝が所定のピッチで形成され、回転可能
に支持された複数のローラと、前記ローラを回転させな
がら前記ローラの前記溝に巻き付けた前記ワイヤを走行
させる駆動手段とを備えたワイヤソー装置を用いて、好
適に実行することができる。

【００２１】前記ワイヤに対して、上方から下方に向か
って前記希土類合金を降下させながら前記希土類合金を
切断することが好ましい。

【００２２】前記希土類合金を複数のブロックに分割し
た状態で保持し、前記水系切削液の供給の少なくとも一
部を前記複数のブロックの間隙を介して行うようにして
もよい。あるいは、前記切削液の供給を、切削液槽の開
口部から供給される前記切削液中に前記ワイヤを走行さ
せることによって行ってもよい。

【００２３】本発明による希土類合金板の製造方法は、
希土類合金のインゴットを作製する工程と、上述の希土
類合金の切断方法を用いて前記希土類合金のインゴット
から複数の希土類合金板を分離する工程とを包含するこ
とを特徴とする。

【００２４】本発明による希土類合金磁石の製造方法
は、希土類磁石合金粉末から焼結体を作製する工程と、
上述の希土類合金の切断方法を用いて前記焼結体から複
数の希土類合金磁石を分離する工程とを包含することを
特徴とする。

【００２５】本発明によるボイスコイルモータは、前記
希土類合金磁石の製造方法によって作製された希土類合
金磁石を備えていることを特徴とする。

【００２６】前記希土類合金磁石の厚さは、０．５〜
３．０ｍｍの範囲にあってもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】本願発明者は、切断速度を向上さ
せる目的のため、砥粒を固着させたワイヤを用いて希土
類合金を切断した。砥粒がワイヤに固定されることによ
って切削時における砥粒の転がりを阻止できるため、切
断速度が向上する。この方法による場合、砥粒を浮遊さ
せるためのスラリが不要になるが、スラッジを切削部か
ら洗い流す（排出する）ためには、切削液を切断加工部
分に十分に供給する必要がある。本発明者の実験によれ
ば、切削液として水（水道水）を用いた場合、希土類合
金のスラッジが切削溝内にたまりやすく、そのせいで切
削抵抗が著しく増加し、ワイヤ切れが生じやすくなるこ
とがわかった。このような現象は、前述のように遊離砥
粒型の場合にも見られたものである。しかし、砥粒を固
着させたワイヤを用いる場合、切断対象である希土類合
金から単位時間に削り取られるスラッジの量が多くなる
ため、切削抵抗の増大は、より大きな問題となる。

【００２８】また、切削液として水を用いて希土類合金
を切断した場合、固定砥粒を有するワイヤの摩耗が激し
く、ワイヤの切削能力が短時間の間に低下する結果、切
断速度が大きく低下することがわかった。希土類合金は
硬くて粘り気が高い材料であるため、切断時においてワ
イヤと希土類合金との間で生じる摩擦が大きい。切削液
として水を用いて希土類合金を切断する場合は、この摩
擦を十分に低減することができないものと考えられる。
このことも、希土類合金よりも切断が容易であるシリコ
ンやガラスのインゴットを切断する際には、大きな問題
にはなっていなかった。

【００２９】また、凝集したスラッジがワイヤソー装置
内の切削液循環パイプ内で切削液の循環を阻害すると、
それによって切削液循環パイプが詰まるため、切削液の
交換を頻繁に行わない限り長時間の連続運転を実施する
ことが不可能になる。スラッジの沈殿・凝集は、希土類
合金を構成する鉄および希土類元素の比重が大きいため
に生じると考えられる。ワイヤソーを用いてシリコンや
石英ガラスのインゴットを切断した場合は、スラッジは
切削液によって速やかに洗い流され、スラッジの沈殿・
凝集はほとんど生じず、そのことに起因する大きな問題
は今まで特に発生していなかった。

【００３０】本発明者は、切削液として水を用いる代わ
りに、所定範囲の表面張力を有する水系切削液を用いる
ことによって、切削抵抗を低減できることを見出した。
後述するように、水系切削液の２５℃における表面張力
は３３ｍＮ／ｍ〜４９ｍＮ／ｍの範囲内にあることが望
ましい。上記の範囲内の表面張力を有する水系切削液
は、水に比べて、ダイヤモンド系砥粒を含む切削端に対
する浸透性（濡れ性またはなじみ）が優れるので、切削
部（希土類合金と切削端とが接触し、希土類合金が切削
される部分）に水系切削液が効率よく浸透するためと考
えられる。なお、切削液の表面張力は、よく知られてい
るデュヌイ表面張力計を用いて測定される。また、水系
切削液は、水を主成分とするので、一般的に切削油（典
型的に鉱物油を含む）に比べて比熱が大きいので、冷却
効率に優れる。さらに、切削液の廃棄処理によって自然
環境に悪影響を及ぼすことを防止することができる利点
もある。

【００３１】２５℃の表面張力を用いて、本発明の切削
方法で用いられる水系切削液を特定したが、実際に使用
する際の水系切削液の温度は、２５℃に限られない。但
し、本発明の効果を得るためには、１５℃〜３５℃の範
囲内に温度制御された水系切削液を用いることが好まし
い。例えば、切削液を循環させて使用する場合、初期に
は室温程度の比較的低い温度で供給される切削液の温度
は、ワイヤと希土類合金との間で発生する摩擦熱を切削
液が吸収することによって段々と上昇する。切削液を循
環させて使用するうちに、切削液の温度は約５０℃を上
回り得る。よく知られているように、液体の表面張力は
温度に依存するので、実際に使用する水系切削液の温度
が上記の温度範囲からあまり外れると、水系切削液の表
面張力が上記の数値範囲から外れた状態と良く似た状態
となり、切削効率が低下する。

【００３２】水系切削液の表面張力は、添加する、グリ
コール（グリコール誘導体を含む）、界面活性剤の種類
や量を調整することによって、上記の範囲内に容易に調
整することができる。これらに代えて、いわゆる「シン
セティック（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）」と呼ばれる合成潤
滑剤を水に添加することによって、上記範囲の表面張力
を得ることもできる。これらを混合して用いることもで
きる。

【００３３】切削液として水を用いた場合には、以下の
理由で上述の不具合が発生したものと考えられる。

【００３４】ワイヤによって希土類合金に形成される切
削溝の幅は狭い（例えば、０．３ｍｍ以下）ので、切削
溝に直接切削液を供給することが困難であり、切削液は
ワイヤに対して供給され、ワイヤに付着させた状態で切
削溝内に供給される。このような方法で供給される切削
液のワイヤに対する濡れ性が低いと、ワイヤから脱離し
やすくなり、十分な量が切削溝内に供給されなくなり、
切削液の効果が低下する。さらに、切削液の切削端への
浸透性も低下する。

【００３５】すなわち、切削溝内に十分な量の切削液が
供給されず、切削端への浸透性が低いと、切削抵抗は増
加し、切削効率が低下し、ワイヤ切れが発生する可能性
が高くなり、さらには希土類磁石の切断面の加工精度が
低下するという問題も生じる。また、スラッジの排出性
も低下し、比重の大きい希土類合金のスラッジは、切削
溝から排出されにくくなり、その結果、溝内にたまった
スラッジによって切削抵抗が増加する。希土類合金のス
ラッジはシリコンなどのスラッジに比べて硬いため、ス
ラッジが排出されない場合には切削抵抗が著しく増加す
ることになる。また、ワイヤを十分に冷却することがで
きず、ワイヤの温度が異常上昇し、ワイヤの異常摩耗
や、砥粒（典型的にはダイヤモンド系砥粒）の異常脱粒
が生じ、切削効率や加工精度が低下する。

【００３６】上記範囲の表面張力を有する水系切削液
は、ワイヤ（および希土類合金）に対して適度な濡れ性
を有し、狭い切削溝に十分に供給される。また、切削液
を循環させて使用する場合において、切削液の温度を調
整することによって、長時間にわたって連続運転を行っ
たときにも、切削液を所定範囲の温度に維持できるとと
もに、切削液の表面張力を常に所望の範囲内に制御する
ことができる。これにより、切削抵抗の増加を防いで効
率的に精度良く希土類合金を切断することが可能にな
る。なお、切削液の潤滑性や粘度（動粘度）も切削性能
に影響するため、切削液の好ましい表面張力の範囲は、
用いる切削液の種類によって多少異なり得る。

【００３７】なお、切削液の粘度は、スラッジの排出性
に特に影響する。水系切削液の動粘度は、切削油に比べ
て一般に低く、グリコール系以外の水系切削液の動粘度
は、温度によらずほぼ１ｍｍ^２／ｓであるが、グリコー
ルを含む切削液の動粘度は比較的高く、且つ、温度依存
性も大きい。動粘度が６７ｍｍ^２／ｓを超えると、上記
範囲の表面張力を有していても、切削溝に十分に供給さ
れ難くなることがあるので、ワイヤと希土類合金との間
に供給される切削液の動粘度は、６７ｍｍ^２／ｓ以下で
あることが好ましい。勿論この場合にも、切削液の温度
は、１５℃から３５℃の範囲内にあることが好ましい。
さらに、切削液の温度は、２０℃から２５℃の範囲内に
あることが好ましい。

【００３８】また、水系切削液は、比較的粘度が低いの
で、切削によって生成したスラッジから磁石を用いて希
土類合金屑を容易に分別することが可能で、水系切削液
を再利用することができる。例えば、水系切削液を循環
使用する場合、切削液の循環パイプ内での詰まりを防止
するとともに、切削液の頻繁な交換をほとんど不要と
し、連続運転時間を従来技術に比較して著しく改善する
ことができる。また、水系切削液の廃棄処理によって自
然環境に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
なお、希土類合金が水系切削液に曝される時間は、比較
的短いので、その間の酸化によって希土類合金の特性が
劣化することはない。

【００３９】ワイヤの走行速度は速い（例えば、数百メ
ータ／分〜数千メータ／分）ので、水系切削液が発泡
し、冷却効率が低下することがある。消泡剤を含む水系
切削液を用いることによって、水系切削液の発泡による
冷却効率の低下を抑制することができる。さらに、ＰＨ
が９〜１１の範囲内にある水系切削液を用いることによ
って、希土類合金の腐食を抑制することができる。ま
た、防錆剤を含む水系切削液を用いることによって、希
土類合金の酸化を抑制することができる。これらは、希
土類合金の種類や加工条件等を考慮して、適宜調整すれ
ばよい。

【００４０】（実施形態）以下、本発明による希土類合
金板の製造方法の実施形態を説明する。本実施形態で
は、希土類合金としてネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）お
よびホウ素（Ｂ）を主成分とする三元系の化合物Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ、またはＮｄ−Ｆｅ−ＢのＮｄの一部をＤｙ
（ジスプロシウム）で置換し、Ｆｅの一部をＣｏ（コバ
ルト）で置換したものを用いる。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂは、最
大エネルギー積が３２０ｋＪ／ｍ^３を超える強力なネオ
ジム磁石材料として知られている。

【００４１】図１のフローチャートを参照しながら、Ｎ
ｄ−Ｆｅ−Ｂのインゴットを作製する方法を簡単に説明
する。なお、磁石材料としての希土類合金を作製する方
法は、例えば米国特許第４，７７０，７２３号明細書に
詳細に開示されている。

【００４２】まず、図１のステップＳ１で原料を所定の
成分比に正確に秤量した後、ステップＳ２で真空または
アルゴンガス雰囲気の高周波溶解炉にて原料を溶解す
る。溶解した原料を水冷の鋳型に鋳込み、所定の組成の
原料合金を形成する。ステップＳ３で原料合金を粉砕
し、平均粒径３〜４μｍ程度の微粉末を作製する。ステ
ップＳ４で微粉末を金型に入れ、磁界中でプレス成形す
る。このとき必要に応じて微粉末を潤滑剤と混合してか
らプレス成形を行う。次に、ステップＳ５で約１０００
〜１２００℃程度の焼結工程を行えばネオジム磁石素材
を作製することができる。この後、ステップＳ６で磁石
の保磁力を向上させるために約６００℃での時効処理を
実行し、希土類合金インゴットの作製を完了する。イン
ゴットのサイズは、例えば３０ｍｍ×５０ｍｍ×６０ｍ
ｍである。

【００４３】ステップＳ７では希土類合金インゴットの
切断加工を行い、インゴットから切断した複数の薄板
（基板またはウェハと称される場合がある）を形成す
る。ステップＳ８以降の説明を行う前に、以下において
希土類合金のインゴットを本発明によるワイヤソー技術
によって切断加工する方法を詳細に説明する。

【００４４】図２（ａ）および（ｂ）を参照する。ま
ず、上述の方法で作製した複数のインゴット２０を例え
ばエポキシ樹脂からなる接着剤２２にて相互に固着し、
複数のブロック２４ａ〜２４ｃとして組み立てた状態で
鉄製のワークプレート２６に固定する。ワークプレート
２６と各ブロック２４ａ〜２４ｃとの間の固着もまた接
着剤２２によって達成される。より詳細には、ワークプ
レート２６と各ブロック２４ａ〜２４ｃとの間には、ダ
ミーとして機能する炭素製ベースプレート２８が配置さ
れ、この炭素製ベースプレート２８も接着剤２２を介し
てワークプレート２６および各ブロック２４ａ〜２４ｃ
に固着されている。炭素製ベースプレート２８は、ブロ
ック２４ａ〜２４ｃの切断加工が終了した後、ワークプ
レート２６の下降動作が停止するまでワイヤソーによる
切断加工を受け、ワークプレート２６を保護するという
ダミーとしての役割を担っている。

【００４５】本実施形態では、図２（ａ）の矢印Ａで示
される方向（以下「ワイヤ走行方向」と称する）に沿っ
て計測した各ブロック２４ａ〜２４ｃのサイズが１００
ｍｍ程度になるように各ブロックの大きさを設計してい
る。本実施形態では、ひとつのインゴット２０について
ワイヤ走行方向に沿って計測したサイズが約５０ｍｍで
あるため、２つのインゴット２０をワイヤ走行方向に沿
って配列したものを重ね合わせることによって、上記ブ
ロック２４ａ〜２４ｃの各々を構成するようにしてい
る。

【００４６】ワークプレート２６に固定された複数のイ
ンゴット２０を全体として「ワーク」と称するが、この
ワークを複数のブロックに分割することによって、次の
ような利点が生まれる。

【００４７】一塊りのワークについて、ワイヤ走行方向
サイズ（切削溝の長さ）が切削液の引き込み量を越えて
大きくなりすぎると、ワークの切断加工部分のうち切削
液供給が不十分になる領域が発生し、このことによって
ワイヤ断線の生じるおそれがある。しかし、本実施形態
のワークは適当なサイズのブロック２４ａ〜２４ｃに分
割されているため、ブロック２４ａ〜２４ｃの隙間に切
削液を供給することが可能になり、切削液供給不足の問
題を解消できる。また、これにより、砥粒間にたまった
スラッジを洗い流すこともできるため、切断効率も向上
する。

【００４８】ブロック２４ａ〜２４ｃの隙間に切削液を
供給するため、本実施形態では、２本の切削液供給パイ
プ２９をワークプレート２８の上部に配置しており、ス
リット状ノズル２９ａを介して切削液供給パイプ２９内
から新鮮な切削液を下方向に噴射するようにしている。
切削液供給パイプ２９は、後述する切削液供給タンクか
らスラッジを含まない新鮮な切削液またはスラッジの除
去された切削液を受け取る。切削液供給パイプ２９は、
例えば二重管式の構造を持ち、下方のスリット２９ａの
幅は長手方向に変化し、均一な切削液供給を実現するよ
うに設計されている。

【００４９】本実施形態では上述のようにワークを複数
のブロックに分割しているが、各ブロック２４ａ〜２４
ｃの各々についてのワイヤ走行方向サイズをどの程度の
大きさに設定すべきかは、切削液の表面張力やワイヤ走
行速度によっても変化する。また、各インゴット２０の
大きさによって、ひとつのブロックを構成するインゴッ
ト２０の数や配置も変化する。これらを考慮して、適宜
最適なサイズのブロックにワークを分割すればよい。ま
た、本実施形態では、ワークプレート２６の上側に切削
液供給パイプ２９を設けているがワークプレート２６の
下側でブロック間に切削液を供給するようにしてもよ
い。

【００５０】次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照しなが
ら、本実施形態で好適に使用されるワイヤソー装置の主
要部３０を説明する。このワイヤソー装置には、一本の
ワイヤ３２が何重にも巻き付けられる３つのメインロー
ラ３４ａ〜３４ｃが備えつけられている。このうち、二
つのメインローラ３４ａおよび３４ｂは、ワイヤソー装
置によって回動自在に支持されているが、モータなどの
駆動手段には直接的に接続されておらず、従動ローラと
して機能する。これに対して、メインローラ３４ｃは不
図示の駆動源例えばモータに接続されており、この駆動
源によって所望の回転力を受け、設定速度で回転するこ
とができる。メインローラ３４ｃはワイヤ３２を介して
二つのメインローラ３４ａおよび３４ｂに回転力を伝達
するため、駆動ローラとして機能する。

【００５１】ワイヤ３２は、メインローラ３４ａ〜３４
ｃの回転に応じて数キログラム重の張力を受けながら案
内され、所定速度（例えば６００〜１０００ｍ／分）で
往復走行しながら不図示のリールから他の不図示のリー
ルに巻きとられていく。

【００５２】メインローラ３４ａ〜３４ｃの外周表面に
は、複数の溝が等間隔で形成されており、一本のワイヤ
３２が多数の溝内にはめ込まれるようにして各ローラに
巻き付けられる。ワイヤ３２の配列ピッチ（ワイヤ列の
間隔）は、この溝のピッチによって規定される。本実施
形態では、このピッチを約２．０ｍｍに設定している。
このピッチは切断加工によって切り出すべき薄板の厚さ
に応じて設定されるため、適宜適切なピッチを持った多
溝ローラ３４ａ〜３４ｃを選択して使用することにな
る。

【００５３】ワイヤ３２は、例えば硬鋼線（ピアノ線）
から形成され、その太さは０．０６〜０．２５ｍｍ程度
のものが使用される。ワイヤの断面構成を図６に示す。
図６からわかるように、本実施形態で用いるワイヤ芯線
６１の表面には粒径が３０〜６０μmのダイヤモンド砥
粒６２が樹脂膜６３によって固着されている。樹脂膜６
３は例えばフェノール樹脂などから形成され、その膜厚
は例えば３０〜６０μｍである。固着された状態にある
砥粒６２どうしの間隔は、砥粒６２の直径の約２〜４倍
であることが好ましい。また樹脂膜６３に代えて、Ｎｉ
等の金属膜でダイヤモンド砥粒６２を固定することもで
きる。

【００５４】なお、ワイヤ芯線６１は、Ｎｉ−ＣｒやＦ
ｅ−Ｎｉ等の合金、ＷやＭｏ等の高融点金属、またはナ
イロン繊維を束ねたものから形成されていても良い。ま
た、砥粒の材料はダイヤモンドに限定されず、ＳｉＣ、
Ｂ、Ｃ、ＣＢＮ(Cubic BoronNitride)等であってもよ
い。

【００５５】切断加工処理に際して、ワークは走行する
ワイヤ３２のうちメインローラ３４ａとメインローラ３
４ｂとの間に張り渡された部分に押しあてられる。本実
施形態では、切削液を少なくとも３カ所からワイヤ３２
上に供給することができ、そのうち２カ所からの切削液
供給は、ワークプレート２６の上部に配置したパイプ２
９およびスリット状ノズル２９ａを用いブロックの隙間
を利用して行う。残り一カ所からの切削液供給は、図３
Ｂにおいてワークの左側からノズル３６を用いて行う。
切削液の供給は、これらのノズル２９ａおよび３６に加
えて、他のノズルを用い、例えば図３Ｂにおいてワーク
の右側の位置から付加的に行ってもよい。

【００５６】さらに、特に粘度の低い切削液を用いる場
合や、ワイヤ３２の走行速度が速い（例えば１０００ｍ
／分以上）場合のように、ワイヤ３２に切削液を供給し
難い場合には、図３Ｂに示すように、ワイヤ３２を切削
液槽３８開口部から溢れて供給される切削液中を走行さ
せることによって、ワイヤ３２に切削液をより確実に供
給することができる（例えば、特開平１１−１９８０２
０号公報参照）。

【００５７】本実施形態では、ワークとワイヤとの間
に、表面張力が３３ｍＮ／ｍ〜４９ｍＮ／ｍの範囲内の
水系切削液を供給する。ワークに形成される切削溝の幅
は典型的には約０．３ｍｍ以下と非常に狭く、切削溝に
切削液を直接的に供給することは困難である。このた
め、ワイヤに対して切削液を供給し、これをワイヤによ
って溝内に引き込ませ、その後、溝外へと排出させてい
る。このようにして供給される表面張力が３３ｍＮ／ｍ
よりも低いか、あるいは４９ｍＮ／ｍよりも高いと、ワ
イヤに対する濡れ性が悪く、十分な量の切削液が溝内に
供給されず、比重が大きい希土類合金から形成されるス
ラッジは切削溝から排出され難くなり、その結果、切削
抵抗が上昇する。また、十分な量の切削液が切削溝内に
供給されないと、ワイヤと希土類合金との間で十分な潤
滑性が得られず（切れ味が低下する）、切断面の面粗度
や寸法精度が悪くなる。また、切削端の摩擦係数が適正
な範囲にコントロールされず、その結果、砥粒の異常摩
耗が起こり、ワイヤの摩耗性が高くなるという問題も生
じる。その結果、切断効率が大きく低下するとともに、
ワイヤの寿命が短くなる。

【００５８】これに対し、上記範囲内の表面張力を有す
る水系切削液を使用すれば、十分な量の切削液が溝内に
供給されるので、希土類合金の切削溝内で生じたスラッ
ジ（すなわち、比重の大きい希土類合金粉末（例えば、
ネオジム合金の比重は約７．５））は、速やかに切削溝
の外部へ流れだし（高い排出効率）、切削加工領域から
排除される。このため、切削溝内にたまったスラッジが
ワイヤの走行を強く妨げることもなく、切削抵抗増加に
よるワイヤ切れや切断効率低下の問題を解決できる。ま
た、切削端における摩擦係数も適正な範囲にコントロー
ルされる。さらに、水系切削液は、切削油に比べて比熱
が高いので、冷却効率にも優れ、摩擦による温度の異常
上昇を効率的に抑制・防止することができる。また、水
系切削液は比較的粘性が低いので、走行するワイヤによ
ってメインローラにまで運ばれるスラッジの量も低減さ
れ、メインローラ上の溝内にスラッジがたまるという現
象も抑制できる。この結果、ワイヤ切れが防止され、ま
た、ワーク切断終了後にワークからワイヤを簡単にはず
すことができるという利点もある。

【００５９】水系切削液としては、例えば、グリコール
系切削液（ユシロ化学工業株式会社製：ＷＬ−２）を用
いることができる。用いるグリコールの種類や分子量に
よって、水への添加量を調整することによって、所望の
表面張力の水系切削液を調製することができる。

【００６０】また、水に界面活性剤を添加した切削液を
用いることもできる。界面活性剤としては、アニオン系
として、脂肪酸石鹸やナフテン酸石鹸等の脂肪酸誘導
体、又は長鎖アルコール硫酸エステルや動植物油の硫酸
化油等の硫酸エステル型、又は石油スルホン酸塩等のス
ルホン酸型、非イオン系として、ポリオキシエチレンア
ルキルフェニルエーテルやポリオキシエチレンモノ脂肪
酸エステル等のポリオキシエチレン系、ソルビタンモノ
脂肪酸エステル等の多価アルコール系、又は脂肪酸ジエ
タノールアミド等のアルキロールアミド系を用いること
ができる。具体的には、ケミカルソリューションタイプ
のＪＰ−０４９７Ｎ（カストロール社製）を水に２重量
％程度添加することによって、表面張力を好適な範囲内
に調整することができる。

【００６１】さらに、水に合成潤滑剤を添加した切削液
を用いることもできる。シンセティックタイプ合成潤滑
剤としては、シンセティック・ソリューションタイプ、
シンセティック・エマルションタイプおよびシンセティ
ックソリュブルタイプを用いることができ、そのなかで
も、シンセティック・ソリューションタイプが好まし
く、具体的には、シンタイロ９９５４（カストロール社
製）や＃８７０（ユシロ化学工業社製）を挙げることが
できる。いずれも、水に２重量％程度添加することによ
って、表面張力を好適な範囲内に調整することができ
る。

【００６２】また、切削液に錆止め剤を含有させること
で、希土類合金の腐食を防止することができる。ここ
で、ＰＨは９〜１１とすることが好ましい。錆止め剤と
しては、有機系として、オレイン酸塩や安息香酸塩等の
カルボン酸塩、又はトリエタノールアミン等のアミン
類、無機系として、りん酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸
塩、タングステン酸塩、又は炭酸塩を用いることができ
る。

【００６３】また、非鉄金属防食剤としては、例えばベ
ンズトリアゾール等の窒素化合物を、防腐剤としては、
ヘキサハイドロトリアジン等のホルムアルデヒド供与体
を用いることができる。

【００６４】また消泡剤としては、シリコーンエマルジ
ョンを用いることができる。消泡剤を含有させること
で、切削液の泡立ちを少なくし、切削液の切削溝への浸
透性が改善され、冷却効果が高まり、ワイヤ３２の温度
の異常上昇や異常摩耗が起こりにくくなる。

【００６５】このような水系切削液は不水溶性切削液
（油）に比べ環境を汚染し難い。また、水系切削液は、
発煙、引火の危険性が少なく安全であり、オイルミスト
を発生させないことから、水系切削液を用いれば作業環
境を改善することができる。さらに、スラッジを除去す
ることが容易であるため、水系切削液は再使用（循環使
用）に適した材料でもある。

【００６６】図３Ｂを参照する。ワークプレート２６は
ワークの切断加工処理に際し、不図示の駆動装置によっ
て所定の速度（例えば０．５〜１．０ｍｍ／分）で下方
向へ矢印Ｄに沿って動かされ、ワークプレート２６に固
定されたワークを、水平横方向（矢印Ａ方向）に走行す
るワイヤ３２に押しつける。ワークとワイヤ３２との間
に充分な量の切削液を供給することによってワークとワ
イヤ３２との間からスラッジを排出し、それによってワ
ークを連続的に切削することができる。ワークプレート
２６の降下速度を速くすると、切断効率は向上するが、
切削抵抗が上昇するためワイヤ３２の波打ち現象が発生
し、ワーク切断面の平面度が悪くなるおそれがある。ワ
ーク切断面の平面度劣化は、あとの工程での研磨作業に
要する時間を増大させたり、不良品の発生確率を増加さ
せる。従って、ワークの降下速度、つまりワークの切断
速度を適切な範囲内に設定する必要が生じる。

【００６７】ワークの降下によって、一定ピッチで配列
されたワイヤ３２がマルチワイヤソーとしてワークを研
削し、それに伴って多数の加工溝（切削溝）をワークに
同時形成しながらその溝深さを増大させ、切断加工を進
行させることになる。加工溝が各インゴットを完全に横
切ったときに、そのインゴットの切断加工が達成され、
ワイヤ列のピッチおよびワイヤの太さによって決まる厚
さの多数のウェハが同時に切り出される。全てのインゴ
ット２０の切断が完了した後、前述の駆動装置によって
ワークプレート２６は矢印Ｄに沿って上昇させられる。
その後、各ブロックがワークプレート２６から分離され
るとともに、切断されたウェハが各ブロックから分離さ
れることになる。

【００６８】本実施形態では、ワイヤ３２の上方からワ
ークを降下させながら切断加工を実行するため、切断加
工を受けたインゴット２０は接着剤によってなおもワー
クプレート２６に結合した状態のまま、ワークプレート
２６ともに下降してゆく。このように切断加工を受けた
インゴット２０はワイヤの下方に位置するため、ワーク
の切断加工済み部分がワーク本体から分離・脱落したと
しても、その脱落部分がワイヤ３２と再度接触するおそ
れはない。そのため、切断加工済みの合金板は高い品質
状態で次の工程に回されることになる。

【００６９】次に、図４を参照しながら、ワイヤソー装
置４０の切削液循環システムの概略構成を説明する。図
４に模式的に示すように、装置４０内にはワイヤソー装
置の主要部３０に切削液を供給するとともに、加工によ
り形成されたスラッジを含む使用済み切削液を回収する
ための切削液循環システムが設けられている。

【００７０】この装置４０の場合、ワークの切断加工に
際して、切削液供給タンク４２から第１の循環パイプ４
４を介して、図３Ａおよび図３Ｂに示すワークプレート
２６上の切削液供給パイプ２９およびノズル３６、また
は図３Ｃの切削液槽３８に切削液が供給される。このと
き、ポンプＰ１が用いられる。切断加工のために用いら
れた切削液は、加工部分およびその周辺から滴下し、下
方に位置する回収ドレイン３７およびその下方に設けら
れている加工機ドレイン３７’によって受け取られるよ
うになっている。切削液は回収ドレイン３７および加工
機ドレイン３７’から第２の循環パイプ４６を介して分
離漕５４に運ばれ、そこで、後述するマグネットセパレ
ータ５０によるスラッジ分離処理を受けたのち回収タン
ク４８にためられる。このスラッジ分離処理によって切
断加工前の状態に近い状態に戻った切削液は、第３の循
環パイプ４９を介して切削液供給タンク４２に送られ
る。このときは中継ポンプＰ２が用いられる。第３の循
環パイプ４９の途中にはフィルタＦが挿入されており、
フィルタＦは、マグネットセパレータ５０によって除去
されなかったスラッジを除去することができる。フィル
タＦとしては袋状のバッグフィルタが好適に用いられ
る。

【００７１】なお、切削液供給タンク４２は、フィルタ
Ｆを透過し得た微細なスラッジを沈殿させることができ
る。このため、第１の循環パイプ４４を介して主要部３
０に送られる切削液中に残存しているスラッジの量を更
に低減することが可能である。このとき、マグネットセ
パレータ５０によって微細なスラッジは磁化されている
ので凝集し、沈殿しやすくなっている。

【００７２】このように本実施形態では、切削液の供給
および回収を循環的に実行しながら、スラッジの分離除
去（フィルタリング）を効率的に実行するため、切削液
交換作業の間隔が著しく延び、切断加工処理を長時間に
わたって連続的に続けることが可能になる。なお、切削
液の表面張力を所望の範囲内に維持するために、適当な
時間間隔で、水または新しい切削液を補給してもよい。
この場合、定期的に切削液の表面張力を実測し、表面張
力が設定範囲内から外れる場合に、随時水または新しい
切削液を装置内（例えば、切削液供給タンク４２）に補
給するようにしてもよい。このような切削液の部分的な
補給は、切断加工処理を中断することなく行える点で切
削油の全量的交換と大きく異なっている。

【００７３】次に、図５を参照しながらマグネットセパ
レータ５０を説明する。このマグネットセパレータ５０
は、スラッジを含む使用済み切削液（ダーティ液）５２
を貯えた分離槽５４から、磁力を用いてスラッジを分離
することができる。分離槽５４には分離壁５４ａが設け
られている。この分離壁５４ａは、大きなスラッジを分
離槽５４に沈降させる機能を持つ。ダーティ液５２中に
浮遊し、ダーティ液５２とともに分離壁５４ａを乗り越
えることができた細かいスラッジは、以下に詳述する方
法によって磁気的に分離されることになる。

【００７４】マグネットセパレータ５０は、内側に強力
な磁石が配置されたドラム５６と、ドラム５６の外周面
の一部に密着しながら回転する絞りローラ５７とを備え
ている。ドラム５６は固定軸を中心に回転可能に支持さ
れながら、分離槽５４内で切削液５２に部分的に接触す
るように配置されている。絞りローラ５７は、耐油性ゴ
ムなどから形成されており、ドラム５６の外周面に対し
てバネの付勢力によって圧接される。ドラム５６が不図
示のモータによって矢印の方向に回転すると、その回転
が絞りローラ５７に摩擦力を与え、絞りローラ５７を回
転駆動させる。

【００７５】回転するドラム５６の外周面には、切削液
５２中に浮遊するスラッジがドラム５６内の磁石によっ
て吸着する。ドラム５６の外周面に吸着したスラッジは
ドラム５６の回転に伴って切削液５２内から取り除か
れ、ドラム５６と絞りローラ５７との間を通過する。ス
ラッジは、やがてスクレイパ５８によってドラム５６の
表面から掻き取られ、スラッジボックス５９内に集めら
れる。このようにしてスラッジが除去された切削液はド
ラム５６の長手方向における端部からパイプ６０によっ
て回収タンク４８に運ばれる。このようなマグネットセ
パレータ５０として使用可能なスラッジ除去手段の構造
は、例えば実公昭６３−２３９６２号公報に開示されて
いる。のちに説明する発明者の実験によると、切削液中
の希土類合金のスラッジをドラム５６の表面に引き寄せ
るには、切削液５２内におけるドラム５６の外周面（ス
ラッジ回収面）での磁力を０．２７テスラ以上にするこ
とが好ましく、０．３テスラ以上にすることが更に好ま
しい。粘度の低い水系切削液を使用したことによって、
マグネットセパレータ５０による希土類合金スラッジの
回収を容易にするという利点をも得ることができる。切
削液５２中に形成された磁界中を移動するスラッジの受
ける粘性抵抗が低減されるため、多くのスラッジを効率
よく回収することが可能になるからである。

【００７６】このようなセパレータを用いて効率的にス
ラッジを除去すれば、循環使用される切削液に含まれる
スラッジの濃度を低く維持することができ、切削液とと
もに切削端に供給されるスラッジを少なくすることがで
きるので、ワーク切断面でワイヤの受ける切断負荷を長
期間にわたって充分に小さいレベルに保つことができ
る。

【００７７】以下、図７および図８を参照しながら、温
度調節機を備えた別形態の切削液循環システム７０の構
成を説明する。なお、上記図４および図５に示した循環
システムに対して同様の構成を有する部分については同
様の参照符号を付している。以下には、上記図４および
図５に示した循環システムとは異なる構成を有する部分
について主に説明する。

【００７８】図７に示す切削液循環システム７０では、
ワークの切断加工に際して、浄化装置７２から第１の循
環パイプ７６を介して、ワイヤソー装置の主要部３０に
切削液が供給される。一方、主要部３０に設けられた回
収ドレイン３７および加工機ドレイン３７’によって受
け取られたダーティ液は、第２の循環パイプ７８を介し
て浄化装置７２に運ばれ、そこで、前述のマグネットセ
パレータ５０およびバッグフィルタ８４によるスラッジ
分離処理を受けたのち回収タンク４８（分離槽８２およ
び温度調節槽９２）にためられる。

【００７９】主要部３０において、ワイヤと希土類磁石
との間で発生する摩擦熱を吸収することによって、循環
システム７０を循環する切削液の温度は全体的に上昇す
る。切削液の温度が上昇すると、切削液の表面張力に起
因する切削液の切削溝への供給不足と、冷却効率の低下
とにより、切断における切削抵抗が増加してしまう。こ
れに対し、循環システム７０では、浄化装置７２に接続
された温度調節機７４を用いて、循環使用される切削液
の温度を所定の温度範囲内に維持することができる。温
度調節機７４としては、熱交換器等を備えた公知の温度
調節機（例えば特公平８−２５１２５号公報に記載の温
度制御装置など）を使用することができ、好ましくは、
温度調節機７４は冷却機能と加熱機能との両方を備えて
いる。

【００８０】温度調節機７４は、例えば、切削液の温度
が所定値を超えて上昇した場合に作動するように制御さ
れており、主要部３０に供給される切削液の温度を所定
範囲内に制御することができる。このように切削液の温
度調節を行えば、ワイヤと希土類磁石との間に供給され
る切削液の表面張力を適切な範囲内に維持し、切削抵抗
を増加させることがないので、切削液の交換を行わずと
も希土類磁石の切断を連続して行うことができる。

【００８１】次に、図８を参照しながら浄化装置７２の
構成を説明する。この浄化装置７２は、前述のマグネッ
トセパレータ５０および分離槽８２を備える分離部８０
と、温度調節槽９２を備える温度調節部９０とから構成
されている。分離槽８２と温度調節槽９２とは隔壁８８
によって隔てられており、隔壁８８は、切削液が槽間を
自由に移動することを阻止する。隔壁８８の上部におい
て、連通部８８ａ（図８に示す形態においては、各槽８
２および９２の側壁の高さよりも低い高さを有する隔壁
部分上方の隙間）が形成されており、切削液は、連通部
８８ａを通って槽間を移動することができる。すなわ
ち、分離槽８２と温度調節槽９２とは、各槽の上部の位
置においてのみ流体が移動できるように、連通可能に接
続されている。

【００８２】分離部８０において、ワイヤソー装置から
運ばれたダーティ液は、マグネットセパレータ５０およ
びバッグフィルタ８４に供給される。マグネットセパレ
ータ５０は大量の切削液を短時間に処理する能力を有
し、比較的大きいスラッジを除去するのに適している。
一方、バッグフィルタは比較的小さいスラッジを除去す
るのに適している。各分離装置（マグネットセパレータ
５０およびバッグフィルタ８４）の処理能力や、切削液
に含まれるスラッジの大きさ、量などに応じて、各分離
装置への切削液の供給割合を適切に設定すれば、スラッ
ジを効率良く分離させることが可能である。マグネット
セパレータ５０およびバッグフィルタ８４への切削液の
供給割合は、例えば８：２に設定される。ただし、分離
装置の形態はこれに限られず、例えば、マグネットセパ
レータ５０を出た切削液の一部をバッグフィルタ８４で
濾過する形態であってもよい。

【００８３】マグネットセパレータ５０によってスラッ
ジが除去された切削液は、ドラム５６の長手方向におけ
る端部からパイプ８５によって分離槽８２に運ばれる。
また、バッグフィルタ８４によってスラッジが除去され
た切削液は、パイプ８６によって分離槽８２に運ばれ
る。分離槽８２の容積は、例えば約２００Ｌに設定され
ている。

【００８４】パイプ８５および８６の開口から分離槽８
２に流れ込んだ切削液は、隔壁８８によって一時的に分
離槽８２に滞留し、温度調節槽９２に直接に流れこむこ
とがない。したがって、マグネットセパレータ５０やバ
ッグフィルタ８４で除去しきれなかったスラッジを分離
槽８２において沈降させることができる。その結果、分
離槽８２における切削液の上澄み部分のみが隔壁８８を
超えて温度調節槽９２に流入する。

【００８５】分離槽８２で沈降したスラッジは、スラッ
ジ吸収ポンプ８７によってマグネットセパレータ５０に
戻される。これにより、分離槽８２内のスラッジの量を
低減させることができ、かつ、このようなスラッジを再
度マグネットセパレータ５０によって分離させる機会を
得ることができる。このようにすれば、浄化装置７２の
スラッジ除去性能を向上させることができる。

【００８６】なお、切削液の液面近くにスラッジが舞い
上がることを防止しつつスラッジ吸収ポンプ８７の吸入
口の近傍においてスラッジを沈降させるために、図８に
示すように隔壁８８に傾斜部を設けてスラッジを集めた
り、パイプ８５および８６の開口の位置を設定したりす
ることが望ましい。

【００８７】分離槽８２おいて形成された切削液の上澄
み部分は、連通部８８ａを通って温度調節槽９２に移動
する。温度調節槽９２の容積は、例えば４００Ｌに設定
されている。温度調節槽９２に供給される切削液は、ス
ラッジをほとんど含んでいない。

【００８８】このようにして温度調節槽９２にためられ
た切削液は、ポンプＰ３を用いて温度調節機７４（図７
参照）に送られ、温度が下げられた後、再び温度調節槽
９２に戻される。切削液を温度調節機７４に送る前に、
分離部８０においてスラッジの除去を行うようにしてい
るので、温度調節機７４においてスラッジがパイプ内に
溜まることなどによって熱交換効率が低下することがな
く、切削液の温度調節を効果的に行うことができる。

【００８９】本実施形態では、温度調節槽９２内の切削
液の温度が所定の温度以上になったときに、ポンプＰ３
および温度調節機７４を作動させ、その後、温度調節槽
９２内の切削液の温度が所定の温度以下になったとき
に、ポンプＰ３および温度調節機７４を停止させてい
る。従って、温度調節機７４には、温度調節槽９２に収
容された切削液の全てが送られるわけではなく、所定の
期間において切削液の一部が送られる。温度調節されて
戻された一部の切削液と温度調節槽９２内の残りの切削
液とは、攪拌機９４によって混合（攪拌）され、これに
より、温度調節槽９２内の切削液の温度が均一化され
る。このようにすれば、温度調節した切削液を直接ワイ
ヤソー装置の主要部に送る場合に比べて、ワイヤソー装
置の主要部に供給される切削液の温度が急激に変化する
ことが防止される。ワイヤソー装置の主要部に安定した
温度で切削液を供給することができれば、切削液の表面
張力などが大きく変化しないため、ワイヤソー装置は安
定した切削を行うことができる。このようにして、本実
施形態では、温度調節機７４を効果的に動作させなが
ら、温度調節槽９２内の切削液の温度を所定の温度範囲
に維持することができる。

【００９０】一方、室温などの影響によって切削液の温
度が低下し、切削液の表面張力が所定の範囲を超えて大
きくなる場合がある。この場合、切削液が切削溝に十分
に供給され難くなり、スラッジの排出性が低下し、切断
抵抗が増加する。また、マグネットセパレータによるス
ラッジ除去能力の低下も生じ得る。さらに、切削端での
摩擦係数が上昇し、砥粒の摩耗が激しくなる。このよう
なときには、温度調節機７２を用いて切削液の温度を上
昇させ、切削液の表面張力を低下させることが有利であ
る。

【００９１】また、グリコールを含む切削液は、動粘度
が比較的高く、且つ、動粘度の温度依存性も大きい。動
粘度が６７ｍｍ^２／ｓを超えると、上記範囲の表面張力
を有していても、切削溝に十分に供給され難くなること
があるので、ワイヤと希土類合金との間に供給される切
削液の動粘度は、６７ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ま
しい。従って、グリコールを含む切削液を用いる場合に
は、表面張力が上記範囲にあるとともに、動粘度が６７
ｍｍ^２／ｓ以下となるように、温度を制御することが好
ましい。

【００９２】温度調節槽９２において温度制御された切
削液は、ポンプＰ４によってワイヤソー装置の主要部３
０（図７）へと送られる。ワイヤと希土類磁石との間に
供給される切削液の温度は、好ましくは１５℃〜３５℃
となるように制御され、さらに好ましくは２０℃〜２５
℃に制御される。

【００９３】上述の実施形態では、切削液の供給および
回収を循環的に実行しながら、スラッジの分離除去を効
率的に実行するとともに、切削液の温度制御を行うこと
によって切削液の表面張力を適切な範囲に維持する。こ
のようにすれば、切削溝からスラッジを適切に排出し、
切削抵抗を低いレベルに維持することによって、切断効
率を高め、切断面の精度を高くすることができる。従っ
て、切削液の交換作業の間隔が著しく延び、切断加工処
理を長時間にわたって連続的に続けることが可能にな
る。

【００９４】次に、図９および図１０を参照しながら、
グリコール含有水系切削液を用いた場合における、切断
性能に対する表面張力の影響について説明する。

【００９５】図９は、後述する図１０に示す実験を行っ
た試験機（評価機）１０の構成を示す。試験機１０は、
外周面に切断用ワイヤ１２が巻回され、回転軸が駆動モ
ータ（不図示）に接続された巻きドラム１０２と、巻き
ドラム１０２から、被切断物（ワーク）１４を切断する
切断部１０４を介して再び巻きドラム１０２へとワイヤ
１２を案内する複数のプーリ１０６と、切断部１０４に
おいて、ワイヤ１２に向かって被切断物１４を直線的に
移動させる（押し当てる）ことができる移動装置１０８
とを備えている。また、ワイヤ１２の経路の途中には、
テンション調節装置１１０が設けられている。テンショ
ン調節装置１１０は、ワイヤ１２が巻き掛けられた可動
プーリ１１２に外側への付勢力Ｆを与えることによって
ワイヤ１２に張力を付与し、これにより、ワイヤ１２の
弛みを防止することができる。さらにテンション調節装
置１１０は、ワーク１４の押し当てなどによってワイヤ
１２に所定以上の張力が働く場合には、上記付勢力Ｆに
対抗して可動プーリ１１２が内側に移動することできる
ように構成されている。これにより、ワイヤ１２に加え
られる張力を緩和しながら、ワイヤ１２がワーク１４に
対して与える応力を平衡に保つ（すなわち、ワーク１４
に対して一定圧力でワイヤの押し当てを行う）ことがで
きる。ワイヤ１２として、芯線径０．１８ｍｍφ、仕上
がり径０．２４ｍｍφ、破断荷重７〜８．５ｋｇｆ、砥
粒径４０〜６０μｍ、フェノール樹脂被膜厚さ３０μｍ
〜６０μｍを用いた。

【００９６】切断部１０４のワイヤ１２’の上方には、
切削液供給ノズル１１４が設けられており、ノズル１１
４からワイヤ１２’へ切削液が滴下または噴射される。
ワイヤ１２’に供給された切削液は循環使用されずに廃
棄されており、従ってワイヤ１２’に供給される切削液
の温度は、ほぼ一定に保たれている。

【００９７】この試験機１０を用いて、グリコール含有
水系切削液をノズル１１４からワイヤ１２’に滴下さ
せ、切断性能を測定した。なお、巻きドラム１０２の回
転方向を定期的に反転させることによって、ワイヤ１
２’を線速２００ｍ／ｍｉｎで双方向移動させた。ま
た、付勢力Ｆおよび移動装置１０８の移動速度を適切に
設定することによって、ワイヤ１２’に対しワーク１４
を定圧４Ｎで押し当て、定圧荷重にて切断を行った。な
お、ワーク１４は、ブロック状の希土類焼結磁石から形
成している。

【００９８】切削液としては、表面張力の異なる種々の
グリコール含有水系切削液（ユシロ化学工業株式会社
製：ＷＬ−１〜ＷＬ−５）を約２５℃の温度で用いた。
用いた切削液の２５℃における表面張力は、３３．６ｍ
Ｎ／ｍ〜４８．９ｍＮ／ｍである。また、切削油（ユシ
ロ化学工業株式会社製：ＨＴ−９、２５℃の表面張力：
２９．６ｍＮ／ｍ）を参照試料とした。

【００９９】図１０は、試験機１０を用いて得られた、
切削液の表面張力［ｍＮ／ｍ］と、切れ味低下係数α
［％／単位対数時間］および切断性能定数γ［％］との
関係を示すグラフである。切断性能定数γは、切断初期
における切断性能（切れ味）を示すパラメータであり、
特にスラッジ排出性などに影響されるものと考えられ
る。切れ味低下係数αは、時間に関する切断性能の低下
率（α＜０）を表すパラメータであり、特にワイヤの摩
耗を示すものと考えられる。具体的は、切断性能定数γ
および切れ味低下係数αは、以下の式（１）を満足する
値である。

【０１００】Ｙ＝αｌｎ（ｔ）＋γ （１） 式（１）において、ｔは切断時間（ただし３分を１単位
とする）を表し、Ｙは切断性能比を表す。切断性能比Ｙ
は、上記切削油を用いた場合の初期切断性能を１００と
したときの切断性能として定義する。切断性能は、ワイ
ヤによって希土類合金に形成された切削溝の深さを測定
することによって決定している。なお、式（１）から、
切断性能定数γは３分後（ｔ＝１）の切断性能比（対切
削油）を表し、切れ味低下係数αは対数時間（ｌｎ
（ｔ））に対する切削性能の変化率を表していることが
わかる。

【０１０１】図１０のグラフからわかるように、２５℃
における表面張力が３３．６ｍＮ／ｍ〜４８．９ｍＮ／
ｍのグリコール含有水系切削液を用いた場合、切断性能
定数γは１００［％］未満であり、上記切削油を用いた
場合よりは切断性能が低い。しかし、各水溶性切削液の
切断性能定数γは７５［％］を上回っており、この程度
の切断性能が得られれば、比較的効率良く希土類合金の
切断を行うことが可能である。また、上記範囲の表面張
力を有するグリコール含有水系切削液を用いた場合、切
れ味低下係数αは−１６．５［％／単位対数時間］以上
であり、長時間連続して切断を行った場合にも切れ味が
それほど大きく低下しないことがわかる。この切れ味低
下係数αの値は、切削水（水道水）を用いた場合の切れ
味低下係数に比べれば十分に良好な値であった。

【０１０２】このようにグリコール含有の水系切削液を
用いる場合、特定の切削油を用いる場合に比べ、切削効
率は悪くなるが、その反面、オイルミストなどが発生し
ないため作業性が良くなるという利点が得られる。ま
た、水系切削液は環境を汚染し難く、この点では切削油
よりも水系切削液を用いるほうが望ましい。また、水系
切削液からはスラッジを除去することが比較的容易であ
るため、切削液を循環して使用する場合には、水系切削
液は切削油よりも好適な材料であり得る。

【０１０３】上述の結果および種々検討した結果から、
２５℃における表面張力が約３３ｍＮ／ｍ〜約４９ｍＮ
／ｍの水系切削液を用いることが好ましい。特に、２５
℃での表面張力が３５ｍＮ／ｍ〜４５ｍＮ／ｍの水系切
削液（例えば、ユシロ化学工業株式会社製：ＷＬ−２）
を用いることが好ましい。このような水系切削液を用い
れば、環境汚染などを引き起こすことなく、効率良く希
土類合金の切断を行うことが可能である。

【０１０４】図１１は、マグネットセパレータのスラッ
ジ回収面（スラッジ回収領域）における磁力とワーク切
断面の平面度との関係、およびマグネットセパレータの
スラッジ回収面（スラッジ回収領域）における磁力とス
ラッジ排出量（切削液から取り除かれるスラッジの１時
間あたりの量）との関係を示している。なお、図１１に
示すデータは、１ｋｇ／時間のスラッジがワーク切断面
から切削液中に取り込まれる条件のもとで得られた。こ
のときの磁力（表面磁束密度）は、ガウスメータおよび
プローブ（ともにベル社製）を用い、プローブをスラッ
ジ回収面に接触させて測定した。

【０１０５】図１１からわかるようにマグネットセパレ
ータの磁力が増加すると、それに伴ってスラッジ排出量
が増加し、ワーク切断面の平面度が向上してゆく。マグ
ネットセパレータによる切削液からのスラッジ排出量が
少ない場合、スラッジの回収分離が充分に達成されず、
スラッジ濃度が上昇する。このことは、ワイヤによる加
工が行われている部分に供給される切削液中のスラッジ
濃度を高めることにつながる。その結果、ワイヤに対す
る切削抵抗が増加し、ワイヤがたわむために、加工面の
平坦度が低下すると考えられる。なお、マグネットセパ
レータによって希土類合金スラッジを適切に除去すれ
ば、平面度が改善する以外にも、ワイヤ切削液の全量交
換を実行しなくても長期間の連続運転が可能になるとい
う効果が得られる。

【０１０６】ワーク切断面の平面度が１００μｍを超え
ると、あとの研磨工程に要する時間を考慮した場合の全
体としての作業効率が低下するため、平面度は１５μｍ
以下になることが好ましく、磁力も加工面の平面度が１
５μｍ以下になるように調整されることが好ましい。そ
のためには、マグネットセパレータのドラム表面におけ
る磁力を０．２７テスラ以上に設定することが好まし
く、０．３０テスラ以上にすることが更に好ましい。

【０１０７】再び、図１を参照する。上記方法を用いて
切断加工した希土類合金板のそれぞれに対して研磨によ
る仕上げ加工を行い、寸法と形状を整えた後、長期的な
信頼性を向上させるため、ステップＳ８で合金板に表面
処理を施す。ステップＳ９で着磁工程を実行した後、検
査工程を経てネオジム永久磁石が完成する。

【０１０８】（実施例１）図７に示したワイヤソー装置
を利用して、希土類合金の切断を行った。切削液として
は、ユシロ化学工業株式会社製のグリコール含有水系切
削液（ＷＬ−２）を使用した。温度調節機としては、関
東精機株式会社製の自動温度調節機（ＫＴＣ−３Ｂ）を
用いた。この装置は、冷却と加熱との両方の機能を有し
ている。

【０１０９】また、切断用ワイヤとしては、芯線径：
０．１８ｍｍ、フェノール樹脂の厚さ：２０μｍ、砥粒
材質：ダイヤモンド、砥粒径：４０〜６０μｍ、平均砥
粒間隔：１００μｍのワイヤを用いた。このワイヤを線
速８００ｍ／ｍｉｎで往復走行させ、新線供給量：２ｍ
／ｍｉｎ、ワイヤテンション：３０Ｎの条件で装置を動
作させた。被切削物としては、２０ｍｍ×４０ｍｍ×６
０ｍｍの希土類合金を７段積みして接着し、これを４０
ｍｍ／ｍｉｎの降下速度でワイヤに接触させた。上記条
件の下で、温度調節機を稼動させ、切削油の温度を２５
℃〜２８℃の範囲に維持しながら希土類合金の切断を実
行した。

【０１１０】希土類合金を１８０ｍｍまで切り込み、切
断面を観察したところ、面精度Ｒａは０．８μｍ以下、
Ｒｍａｘは７μｍ以下であり、平滑な面が形成された。
切断された希土類合金は、ボイスコイル用モータに使用
される磁石として要求される品質を満たしていた。ま
た、切断中、ワイヤのたわみ量は略一定に維持され、切
削抵抗の増加はなかった。

【０１１１】（比較例１）温度調節機を稼動しないこと
を除いて、上記実施例１と同様にして希土類合金の切断
を行った。グリコール含有水系切削液の温度は当初２０
℃であったが、切断が進むに連れて上昇し、５０℃以上
に達した。

【０１１２】希土類合金を１８０ｍｍまで切り込み、切
断面を観察したところ、後に切断した部分ほど面精度が
低下しており、切断面の面精度Ｒａは１．５μｍ以上、
Ｒｍａｘは１５μｍ以上であり、凹凸が大きい面が形成
された。切断された希土類合金は、ボイスコイル用モー
タに使用する磁石として要求される品質を満たしていな
かった。また、切断中、ワイヤのたわみ量は徐々に増加
し、切削抵抗の増加が認められた。

【０１１３】以上説明してきたように、上記希土類合金
板品の製造方法によれば、以下に示すような数多くの有
利な効果が得られる。

【０１１４】１．ワーク切断面からの切削液の排出効率
が向上するため、ワイヤの受ける切削抵抗が低減され、
長時間の連続切断作業が可能になる。

【０１１５】２．ワーク切断面の平面度を向上させるこ
とが可能になる。このため、製品の製造歩留まりが改善
される。

【０１１６】３．希土類合金に対するワイヤソー切断の
効率が最適化される。

【０１１７】４．切削液中のスラッジを効率的に除去で
きるため、切削液の交換を頻繁に実施しなくとも、ワー
ク切断面で受けるワイヤの切断負荷を低減し、それによ
って切断速度を向上させることが可能になる。

【０１１８】５．ワークの崩れが生じても、ワイヤとの
接触によって製品の品質が劣化することが防止される。

【０１１９】なお、希土類合金板の製造方法について本
発明の実施形態を説明してきたが、本発明はこれに限定
されるものではない。例えば、板状以外の加工形状をも
つ希土類合金製品・部品を作製するために、本発明の切
断方法を好適に用いることができる。

【０１２０】また、被加工対象して、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの
希土類合金磁石材料を用いた実施形態を説明したが、切
削抵抗が大きく、スラッジが凝集しやすいという性質は
希土類合金全体に共通するため、本発明は他の希土類合
金を被加工物として用いても上記実施形態について述べ
た効果と同様の効果を得ることができる。

【０１２１】上述の方法を用いて作製した希土類合金磁
石は、外周刃を用いて希土類合金インゴットを切断する
場合に比較して切断代が少なく、薄型の磁石（例えば、
厚さ０．５〜３．０ｍｍ）を製造するのに適している。
近年、ボイスコイルモータに使用される希土類磁石は益
々薄くなってきているため、本発明の方法を用いて製造
した上記の薄い希土類合金磁石をボイスコイルモータに
取り付ければ、高い性能を持つ小型ボイスコイルモータ
を提供することができる。

【０１２２】

【発明の効果】本発明によれば、希土類合金に対してワ
イヤソーによる切断加工を実行しようとする場合におい
ても、ワイヤ切れが防止され、必要な切削液の交換回数
も著しく低減される結果、長時間の連続運転が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石の作製手順を示すフロ
ーチャートである。

【図２】（ａ）はワークプレートに固定されたインゴッ
トブロックを示す正面図であり、（ｂ）はその側面図で
ある。

【図３Ａ】本発明の実施形態で好適に使用されるワイヤ
ソー装置の主要部を示す斜視図である。

【図３Ｂ】本発明の実施形態で好適に使用される前記ワ
イヤソー装置の主要部を示す正面図である。

【図３Ｃ】本発明の実施形態で好適に使用される他のワ
イヤソー装置の主要部を示す正面図である。

【図４】前記ワイヤソー装置の切削液循環システムを示
す概略構成図である。

【図５】前記ワイヤソー装置に備えつけられたマグネッ
トセパレータ装置を示す斜視図である。

【図６】ワイヤの断面図である。

【図７】図４とは別形態のワイヤソー装置の切削液循環
システムを示す概略構成図である。

【図８】図７に示す循環システムに備え付けられた浄化
装置を示す斜視図である。

【図９】グリコール含有水系切削液のと切断性能との関
係を調べるために用いた試験機である。

【図１０】グリコール含有水系切削液のと切断性能との
関係を示すグラフである。

【図１１】マグネットセパレータの磁力とワーク切断面
の平面度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２０ 希土類合金のインゴット ２２ 接着剤 ２４ａ〜２４ｃ インゴットのブロック（ワークブロ
ック） ２６ ワークプレート ２８ 炭素製ベースプレート ２９ 切削液供給パイプ ２９ａ スリット状ノズル ３０ ワイヤソー装置の主要部 ３２ ワイヤ ３４ａ〜３４ｃ メインローラ（多溝ローラ） ３６ ノズル ３７ スラリの回収ドレイン ３７’ 加工機ドレイン ３８ 切削液槽 ４０ ワイヤソー装置 ４２ 切削液供給タンク ４４ 第１の循環パイプ ４６ 第２の循環パイプ ４８ 切削液回収タンク ４９ 第３の循環パイプ ５０ マグネットセパレータ ５２ スラッジを含む使用済み切削液（ダーティ液） ５４ 分離漕 ５４ａ 分離漕に設けられた開口部 ５６ ドラム ５７ 絞りローラ ５８ スクレイパ ５９ スラッジボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C047 FF06 FF09 GG00 3C058 AA05 AC04 CA04 CB03 DA03 3C069 AA01 BA06 BB01 BB02 DA06 DA07 5E062 CC04 CD04

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥粒を固着させたワイヤを用いる希土類
   合金の切断方法であって、 前記ワイヤと前記希土類合金との間に、２５℃における
   表面張力が３３ｍＮ／ｍ〜４９ｍＮ／ｍの範囲内にある
   水系切削液を供給しながら前記希土類合金を切断するこ
   とを特徴とする希土類合金の切断方法。
2. 【請求項２】 前記水系切削液はグリコールを含む、請
   求項１に記載の希土類合金の切断方法。
3. 【請求項３】 前記水系切削液は合成潤滑剤を含む、請
   求項１に記載の希土類合金の切断方法。
4. 【請求項４】 前記水系切削液は消泡剤を含む、請求項
   １から３のいずれかに記載の希土類合金の切断方法。
5. 【請求項５】 前記水系切削液はＰＨが９〜１１であ
   る、請求項１から４のいずれかに記載の希土類合金の切
   断方法。
6. 【請求項６】 前記水系切削液は防錆剤を含む、請求項
   １から５のいずれかに記載の希土類合金の切断方法。
7. 【請求項７】 前記ワイヤは、フェノール樹脂によって
   固着させた砥粒を含む、請求項１から６のいずれかに記
   載の希土類合金の切断方法。
8. 【請求項８】 前記水系切削液の温度を制御する工程を
   包含する請求項１から７の何れかに記載の希土類合金の
   切断方法。
9. 【請求項９】 前記希土類合金を切断する際に生じた前
   記希土類合金のスラッジを含む水系切削液を回収する工
   程と、 前記水系切削液の温度を制御する前に、前記回収された
   水系切削液からスラッジを除去する工程とを包含する請
   求項９に記載の希土類合金の切断方法。
10. 【請求項１０】 前記水系切削液の温度を制御する工程
    は、スラッジが除去された一部の水系切削液の温度を調
    節する工程と、前記温度が調節された一部の水系切削液
    と温度が調節されていない残りの水系切削液とを混合す
    る工程とを包含し、前記混合された水系切削液を前記ワ
    イヤと前記希土類合金との間に供給することを特徴とす
    る請求項９に記載の希土類合金の切断方法。
11. 【請求項１１】 前記希土類合金を切断する際に生じた
    前記希土類合金のスラッジを前記水系切削液内から磁力
    によって分離することを特徴とする請求項１から１０の
    何れかに記載の希土類合金の切断方法。
12. 【請求項１２】 前記スラッジを回収する領域において
    ０．２７テスラ以上の磁力を示すマグネットセパレータ
    を用いることを特徴とする請求項１１に記載の希土類合
    金の切断方法。
13. 【請求項１３】 外周にリング状の複数の溝が所定のピ
    ッチで形成され、回転可能に支持された複数のローラ
    と、 前記ローラを回転させながら前記ローラの前記溝に巻き
    付けた前記ワイヤを走行させる駆動手段と、 を備えたワイヤソー装置を用いることを特徴とする請求
    項１から１２の何れかに記載の希土類合金の切断方法。
14. 【請求項１４】 前記ワイヤに対して、上方から下方に
    向かって前記希土類合金を降下させながら前記希土類合
    金を切断することを特徴とする請求項１３に記載の希土
    類合金の切断方法。
15. 【請求項１５】 前記希土類合金を複数のブロックに分
    割した状態で保持し、前記水系切削液の供給の少なくと
    も一部を前記複数のブロックの間隙を介して行うことを
    特徴とする請求項１４に記載の希土類合金の切断方法。
16. 【請求項１６】 前記切削液の供給を、切削液槽の開口
    部から供給される前記切削液中に前記ワイヤを走行させ
    ることによって行うことを特徴とする請求項１４に記載
    の希土類合金の切断方法。
17. 【請求項１７】 希土類合金のインゴットを作製する工
    程と、 請求項１から１６の何れかに記載の希土類合金の切断方
    法を用いて前記希土類合金のインゴットから複数の希土
    類合金板を分離する工程と、を包含することを特徴とす
    る希土類合金板の製造方法。
18. 【請求項１８】 希土類磁石合金粉末から焼結体を作製
    する工程と、 請求項１から１６の何れかに記載の希土類合金の切断方
    法を用いて前記焼結体から複数の希土類合金磁石を分離
    する工程と、を包含することを特徴とする希土類合金磁
    石の製造方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の希土類合金磁石の
    製造方法によって作製された希土類合金磁石を備えてい
    ることを特徴とするボイスコイルモータ。
20. 【請求項２０】 前記希土類合金磁石の厚さが０．５〜
    ３．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１９に
    記載のボイスコイルモータ。