マイクロ電解液ジェット加工の研究

電解液ジェット加工は電解液のジェット噴流直下に電流密度の分布が集中することを利用して、ジェットの当たる部分のみを選択的にマスクレスで電解加工する方法である。ノズルの走査を制御することにより流体軸受の微細溝、マイクロレンズアレイなど、凹凸がミクロンオーダあるいはナノメータオーダの微細形状が安価なシステムで効率よく加工できる。本年度は以下に述べるように、微細ノズルによる微細加工、微細流路を持つ放電加工用電極の製作への応用、表面に微細な凹凸をもつワイヤソーの製作への応用、の3点について研究を行った。まず、市販の薬剤微量吐出ノズル(ノズル径50ミクロンと25ミクロン)を利用して、微細径の電解液ジェットを形成し、微細パターンの加工を行った。ノズルの詰まりが頻繁に生じたが、ノズルの直前にフィルターを設置することによりその問題を解決できた。そして、ノズル径50ミクロンの場合は溝幅70ミクロン、25ミクロンの場合は溝幅40ミクロンの微細パターンを加工できることが分かった。次に、電解液ジェット加工の応用として、微細溝を形成した銅板を拡散接合することにより、内郭に毛細血管のような微細な流路をもつ放電加工用の工具電極を製作した。その流路から加工液を噴出させることにより、深溝などの加工くずの排出が困難な場合にも安定して放電加工が行えることを実証した。また、もうひとつの応用として、シリコンインゴットのスライシングに使用するワイヤソー(直径0.1ミリ)に微細な凹凸を形成し、遊離砥粒を巻き込み易くすることによってワイヤソーの加工速度を向上させる研究に着手した。硝酸ナトリウム水溶液を用いた除去加工により、ワイヤ上に微細な窪みを形成できることを確認した。さらに、硫酸ニッケル水溶液を用いた付着加工によりワイヤ上に微細な突起を形成可能なことを明らかにした。

電解液ジェット加工は電解液のジェット噴流直下に電流密度の分布が集中することを利用して、ジェットの当たる部分のみを選択的にマスクレスで電解加工する方法である。ノズルの走査を制御することにより流体軸受の微細溝、マイクロレンズアレイなど、凹凸がミクロンオーダあるいはナノメータオーダの微細形状が安価なシステムで効率よく加工できる。本年度は以下に述べるように、微細ノズルによる微細加工、微細流路を持つ放電加工用電極の製作への応用、表面に微細な凹凸をもつワイヤソーの製作への応用、の3点について研究を行った。まず、市販の薬剤微量吐出ノズル(ノズル径50ミクロンと25ミクロン)を利用して、微細径の電解液ジェットを形成し、微細パターンの加工を行った。ノズルの詰まりが頻繁に生じたが、ノズルの直前にフィルターを設置することによりその問題を解決できた。そして、ノズル径50ミクロンの場合は溝幅70ミクロン、25ミクロンの場合は溝幅40ミクロンの微細パターンを加工できることが分かった。次に、電解液ジェット加工の応用として、微細溝を形成した銅板を拡散接合することにより、内郭に毛細血管のような微細な流路をもつ放電加工用の工具電極を製作した。その流路から加工液を噴出させることにより、深溝などの加工くずの排出が困難な場合にも安定して放電加工が行えることを実証した。また、もうひとつの応用として、シリコンインゴットのスライシングに使用するワイヤソー(直径0.1ミリ)に微細な凹凸を形成し、遊離砥粒を巻き込み易くすることによってワイヤソーの加工速度を向上させる研究に着手した。硝酸ナトリウム水溶液を用いた除去加工により、ワイヤ上に微細な窪みを形成できることを確認した。さらに、硫酸ニッケル水溶液を用いた付着加工によりワイヤ上に微細な突起を形成可能なことを明らかにした。