JP4497768B2

JP4497768B2 - 固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物

Info

Publication number: JP4497768B2
Application number: JP2001270657A
Authority: JP
Inventors: 健三横山; 茂樹上森; 培雄五藤; 章宮地; 禎彦近藤
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd; Yushiro Inc
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: JP2003082335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類磁石の切断に用いられる固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物に関し、更に詳しくは希土類磁石の切断加工性に優れる固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
希土類磁石は高い磁気特性を有する優れた磁性材料として注目されている。従来より、この希土類磁石を切断するために、外周刃砥石、内周刃砥石、遊離砥粒を用いたバンドソーあるいはワイヤソーが使用されてきた。外周刃砥石及び内周刃砥石による切断では被削材の大型化への対応が難しく、また作業効率の面からも満足のいくものではなかった。また、バンドソーやワイヤソーによる切断では、砥粒が被削材や工作機械に付着し作業環境を低下させる問題や、付着した砥粒を洗浄する工程が必要になる等の問題点があった。
これらの問題に対し、金属線や非金属線に電着やレジンボンドを用いて砥粒を固定させた固定砥粒ワイヤソーが開発され（特開２００１−５４８５０号公報参照）、作業環境の改善や洗浄工程の簡略化等の効果が見られている。しかしながら、固定砥粒ワイヤソーに使用される加工液としてはこれまで軽油（砥粒加工学会誌，Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１０，１９９９年、砥粒加工学会学術講演会講演論文集，１９９６年，ｐ３８９、砥粒加工学会学術講演会講演論文集，２０００年，ｐ２８５）、水道水（砥粒加工学会誌，Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．８，１９９９年、砥粒加工学会学術講演会講演論文集，１９９７年，ｐ３６９）、遊離砥粒の分散ベース（砥粒加工学会学術講演会講演論文集，１９９７年，ｐ３６９）等が試みられているがいずれも十分な成果を収めるに至っていない。また、近年では引火性の問題や作業環境の改善、加工後の洗浄工程の簡略化及び廃液処理等の点から加工液の水溶性化が進められており、固定砥粒ワイヤソーに使用される加工液についても水溶性の加工液の開発が求められていた。更に、希土類磁石の場合には、例えばネオジウム磁石では錆やすく高温に弱い、サマリウム・コバルト磁石は機械強度が弱く割れやすい等の性質があり、これらの特性を考慮した加工液の開発が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記観点に鑑みてなされたものであり、固定砥粒ワイヤソーによる希土類磁石の切断加工性に優れる水溶性加工液組成物を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、固定砥粒ワイヤソーによる磁性材料、特に希土類磁石の切断加工用の水溶性加工液組成物に要求される因子について鋭意研究を重ねた結果、加工液の組成が加工性能に大きく影響することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物は、希土類磁石（ネオジウム磁石、サマリウム・コバルト磁石等）の切断に用いられる固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物であって、（Ａ）グリコール類１〜５０重量部、（Ｂ）カルボン酸１〜３０重量部、（Ｃ）水に溶解して塩基性を示す化合物１〜３０重量部、及び（Ｄ）水１〜７０重量部を含有してなり［但し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の合計は１００重量部である。］、上記（Ａ）グリコール類が、ポリエチレングリコール、又は、ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコール共重合物であり、且つ、その分子量が３０００〜１００００であり、上記（Ｂ）カルボン酸の炭素数が８〜２２であることを特徴とする。
この「（Ｂ）及び（Ｃ）を含有する」の意味は、（ａ）カルボン酸と塩基性剤とを配合する場合、及び（ｂ）カルボン酸と塩基性剤とから形成される塩を配合する場合、更には（ｃ）この塩と、カルボン酸又は塩基性剤とを配合する場合の全てを含む意味である。尚、この（ａ）の場合は、少なくとも反応して生成する塩を含み、各成分が等当量でない場合は過剰の一方の成分（カルボン酸又は塩基性剤）を含むこととなる。更には、上記「（Ｂ）及び（Ｃ）を含有する」の意味としては、この組成物中に水を含む場合は、上記の各成分（化合物）、即ち塩基性塩、カルボン酸及び／又は塩基性剤が、所定のイオン及び対イオンとなって組成物中に存在する場合も含む意味に広く用いる。
上記（Ａ）グリコール類の分子量が３０００〜６０００であるものとすることができる。
上記（Ｃ）水に溶解して塩基性を示す化合物は、アルカノールアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれる少なくとも１種であるものとすることができる。
本組成物は更に（Ｅ）硫黄系化合物を含有し、この（Ｅ）硫黄系化合物の含有量が本組成物１００重量部に対して０．１〜１０．０重量部であるものとすることができる。
また、本組成物を水で１０倍に希釈した際のｐＨが７．５〜９．５であるものとすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を更に詳しく説明する。
上記「（Ａ）グリコール類」としては、ポリエチレングリコール、又は、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合物を用いる。上記（Ａ）グリコール類の分子量は３０００〜１００００、より好ましくは３０００〜６０００である。分子量が低すぎると加工性能に寄与せず、高すぎると加工液の粘度が高くなり実用に適さない。上記グリコール類のうち、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合物が好ましい。
本組成物中の上記（Ａ）グリコール類の含有量は、上記４つの成分の合計を１００重量部とした場合、１〜５０重量部であり、好ましくは５〜４５重量部、より好ましくは１０〜４０重量部である。１重量部未満では加工性能に寄与せず、一方、５０重量部を超えると加工性能が低下する。
【０００６】
上記「（Ｂ）カルボン酸」としては、炭素数が８〜２２の化合物を用い、更には１０〜２０であるものが好ましい。例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸及びステアリン酸等の直鎖飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸等の直鎖不飽和脂肪酸、イソノナン酸及びイソステアリン酸等の分岐脂肪酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸及びリシノール酸等のヒドロキシ脂肪酸、シクロヘキサン酸及び４−メチルシクロヘキサン酸等の環状カルボン酸、安息香酸及びｔ−ブチル安息香酸等の芳香族カルボン酸等が挙げられる。これらのうち、オレイン酸及びドデカン酸が好ましい。また、これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。尚、炭素数が８未満のカルボン酸は、加工性能に寄与しない恐れがあり、２２を超えるものは加工時に気泡が多く発生し実用に適さない。
本組成物中の上記（Ｂ）カルボン酸の含有量は、上記４つの合計を１００重量部とした場合、１〜３０重量部であり、好ましくは２〜２５重量部、より好ましくは５〜２０重量部である。１重量部未満では潤滑性が不足し、十分な加工性能が得られず、一方、３０重量部を超えると加工時に気泡が多く発生し、加工性に劣る。
【０００７】
上記「（Ｃ）水に溶解して塩基性を示す化合物」（以下、「塩基性剤」という。）としては特に限定されず、例えば、アルカノールアミン、アルキルアミン、アンモニア及びアルカリ金属元素を含有する化合物等が挙げられる。これらのうちアルカノールアミンが好ましい。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン及びＮ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン等が挙げられる。これらのうち、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン及びＮ−ブチルエタノールアミンが好ましい。また、これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記アルキルアミンとしては、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミン及びジプロピルアミン等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記アルカリ金属元素を含有する化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウム等が挙げられる。これらのうち、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムが好ましい。また、これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０００８】
本組成物中の上記（Ｃ）塩基性剤の含有量は、上記４つの成分の合計を１００重量部とした場合、１〜３０重量部であり、好ましくは２〜２８重量部、より好ましくは５〜２５重量部である。１重量部未満では錆が発生しやすく、３０重量部を超えると加工液組成物と被削材とが反応して発熱することがあり好ましくない。
【０００９】
上記（Ｄ）水は、上記３つの成分の残部として配合されるものであり、その含有量は、上記４つの成分の合計を１００重量部とした場合、１〜７０重量部であり、好ましくは５〜６５重量部、より好ましくは１０〜６０重量部、更に好ましくは２０〜６０重量部である。１重量部未満では組成物の粘度が著しく高くなり、一方、７０重量部を超えると有効成分濃度が低下し、十分な加工性能が得られず好ましくない。
【００１０】
本組成物は、更に（Ｅ）硫黄系化合物を含有するものとすることができる。上記（Ｅ）硫黄系化合物としては特に限定されないが、例えば、硫化脂肪酸あるいはその塩、メルカプト脂肪酸あるいはその塩、チオカルボン酸あるいはその塩、ポリスルフィドのα、ωジカルボン酸あるいはその塩、メルカプトアルコール等が挙げられる。これらのうち、硫化脂肪酸あるいはその塩、ジチオプロピオン酸あるいはその塩が好ましい。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記硫化脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪酸の硫化物が挙げられる。この脂肪酸は炭素数が８〜２２であるものが好ましい。上記メルカプト脂肪酸としては、チオグリコール酸、１２−メルカプトステアリン酸等が挙げられる。上記チオカルボン酸としては、チオ安息香酸、ジチオ安息香酸等が挙げられる。ポリスルフィドのα、ωジカルボン酸としては、ジチオプロピオン酸、ジチオオクチル酸等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの化合物は、アルカノールアミン、アルキルアミン、アンモニア、無機アルカリ化合物とから形成される塩として添加してもよいし、また、酸の状態で添加し、組成物中に存在する上記（Ｃ）塩基性剤と組成物中で塩を形成させてもよい。
上記メルカプトアルコールとしては、メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプトイソブタノール等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１１】
上記（Ｅ）硫黄系化合物の含有量は、組成物全体を１００重量部とした場合、０．１〜１０重量部であり、好ましくは０．２〜８重量部、より好ましくは０．３〜６重量部である。０．１重量部未満では硫黄系化合物の効果が発揮されず、１０重量部を超えると被削材を腐食するため好ましくない。
【００１２】
本組成物は、水で１０倍に希釈した際のｐＨが好ましくは７．５〜９．５、より好ましくは７．８〜９．３、更に好ましくは８．０〜９．０である。この範囲に調整することにより、希土類磁石の錆及び腐食を抑えることができる。上記ｐＨが７．５未満では被削材が発錆しやすく、一方、９．５を超えると組成物を構成する成分と被削材とが化学反応して発熱することがあり好ましくない。
【００１３】
本発明の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物には、上記成分以外に、希土類磁石に対して腐食、変色等の悪影響を及ぼさないもの、あるいは、混合後の系の安定性に影響を及ぼさないものであれば、加工性能を低下させない範囲でそのような添加剤を添加することができる。例えば、消泡剤及び酸化防止剤等を添加することができる。
【００１４】
本発明の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物は、希土類磁石を切断加工する際に、そのまま用いてもよいし、水で適当な濃度に希釈して用いてもよい。水で希釈する場合の純分は好ましくは０．１〜５０重量％、より好ましくは０．５〜３０重量％、更に好ましくは１〜１５重量％である。
【００１５】
本発明の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物を用いて希土類磁石を以下の実施例において示す条件で切断加工すると、その切断速度を好ましくは２４ｍｍ／ｈ以上、より好ましくは２４〜５０ｍｍ／ｈ、更に好ましくは２７〜４８ｍｍ／ｈ、特に好ましくは３０〜４５ｍｍ／ｈとすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物について、実施例及び比較例を挙げて、詳細に説明する。
１．固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物の調製
表１及び表２に示す配合割合の加工液組成物を調製した（試験例１〜１３）。単位は重量部である。尚、表１において用いた成分は以下の通りである。
（１）ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコール共重合物；ユシロ化学社製、平均分子量３０００。
（２）ポリエチレングリコール；三洋化成社製、商品名「ＰＥＧ６０００Ｓ」、平均分子量６０００。
（３）ポリオキシエチレン；住友精化社製、商品名「ＰＥＯ８」、平均分子量１００００００。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【表２】

【００１９】
２．性能評価
各組成の加工液組成物を更に水で１０倍に希釈し、ｐＨを測定し、表１及び２に併記した。また、この希釈した加工液を用いて、縦４９ｍｍ、横４９ｍｍ、高さ３５ｍｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を被削材とし、マルチ切断機（タカトリ社製）を用いて、ワイヤ線速２００ｍ／ｍｉｎ、ワイヤ張力２．０ｋｇｆでＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を横方向に切断した。この時の切断速度を表１及び２に併記した。
【００２０】
３．実施例の効果
表１及び２より、試験例１１は、希釈前の水分が８０重量％と７０重量％を超える例であり、切断速度が小さい。試験例１２は、プロピレングリコールの含有量が７０重量％と多量である例であり、切断速度が小さい。試験例１３は、ドデカン酸及び塩基性剤の含有量がともに３５重量％と本発明の範囲外である例であり、加工性に劣っていた。一方、試験例１〜１０は試験例１１〜１３より優れている。試験例８は分子量が６２のエチレングリコールを用いた例であり、切断速度が２５ｍｍ／ｈと試験例１１〜１３に比べて優れている。また、試験例１０は炭素数が７のヘプタン酸を用いた例であり、切断速度が２４ｍｍ／ｈと試験例１１〜１３に比べて優れている。また、試験例１〜７はいずれも、切断速度が極めて大きく（３１〜４２ｍｍ／ｈ）、加工性も極めて優れていた。特に、試験例７は硫黄系化合物を含有する例であり、配合の類似する試験例１よりも４ｍｍ／ｈも大きな切断速度を示した。
【００２１】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、目的及び用途に応じて種々の態様とすることができる。即ち、前記実施例においては、上記に示す所定分子量の所定種類のグリコール類を用いているが、これ以外のグリコール類、又は７０〜１００，０００の範囲内であれば他の分子量を示すものであっても同様に優れる性能を示す。また、オレイン酸若しくはドデカン酸と、ジエタノールアミン又は水酸化カリウムとの所定量を配合しているが、所定量のこのアミン塩の形で配合することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物は、固定砥粒ワイヤソーによる希土類磁石の切断加工において切断速度が良好であり、加工液組成物として優れた性能を示す。
また、硫黄系化合物を含有する加工液組成物は、更に一層切断速度が大きく、加工性に優れる。
更に、水で１０倍に希釈した際のｐＨが７．５〜９．５である組成物の場合は、錆及び腐食を抑えることができ、且つ組成物を構成する成分と被削材とが化学反応して発熱することもない。

Claims

希土類磁石の切断に用いられる固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物であって、
（Ａ）グリコール類１〜５０重量部、（Ｂ）カルボン酸１〜３０重量部、（Ｃ）水に溶解して塩基性を示す化合物１〜３０重量部、及び（Ｄ）水１〜７０重量部を含有してなり［但し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の合計は１００重量部である。］、
上記（Ａ）グリコール類が、ポリエチレングリコール、又は、ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコール共重合物であり、且つ、その分子量が３０００〜１００００であり、
上記（Ｂ）カルボン酸の炭素数が８〜２２であることを特徴とする固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物。
上記（Ａ）グリコール類の分子量が３０００〜６０００である請求項１に記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物。
上記（Ａ）グリコール類がポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコール共重合物である請求項１又は２に記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物。
上記（Ｃ）水に溶解して塩基性を示す化合物がアルカノールアミン、アルキルアミン、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれる少なくとも１種である請求項１乃至３のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物。
更に（Ｅ）硫黄系化合物を含有し、該（Ｅ）硫黄系化合物の含有量が本組成物１００重量部に対して０．１〜１０．０重量部である請求項１乃至４のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物。
本組成物を水で１０倍に希釈した際のｐＨが７．５〜９．５である請求項１乃至５のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液組成物。