CN105328287A - 一种慢走丝电火花线切割电极丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种慢走丝电火花线切割电极丝及其制备方法，包括芯材和包覆在芯材的镀层，所述芯材由导电炭黑、镍、铬、锰、钼、钴、锆、硅、铜、Ce、硼、P、S、铁制备而成；所述镀层由以下质量百分比的原料制备而成：锌70.5～92％、Cu？2.5～17％、镍0.01～2％、铬0.01～3％、硅0.04～0.08%、钴0.01～0.2%、硼0.01～0.2%、含氟类添加剂2.5～3.5％、余量为不可避免的杂质。本发明提高了金属丝在加工液中的耐蚀性，显著的改善了其切削性能，特别降低了加工后的表面粗糙度，所得的金属丝具有稳定的抗拉强度，同时切割速度快、切割质量好。
Description
技术领域
本发明涉及电极丝制备领域，具体涉及一种慢走丝电火花线切割电极丝及其制备方法。
背景技术
电火花加工的原理是在一定介质中，基于工具和工件(正、负电极)质之间脉冲性火花放电的电腐蚀现象俩蚀除多余的金属，从而达到对零件的尺寸、形状及表面质量等预定的加工要求。电火花切割加工主要用于模具制造，在样板、凸轮、成形刀具、精密细小零件和特殊材料的加工中也得到日益广泛的应用。此外，在试制电机、电器等产品时，可直接用线切割加工某些零件，省去制造冲压模具的时间，缩短试制周期。电火花切割加工具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、加工成本低等突出优点。
对于电火花线切割加工用电极丝，理想的是其具有加工速度快，抗拉强度高、韧性强、导电好、价格低廉等特性。现有技术的慢走丝电火花线切割电极丝有黄铜丝、镀锌黄铜丝、镀锌铜丝等。现有技术中的慢走丝电火花线切割电极丝中，普遍采用表面镀锌来提高加工速度。但是当对零件加工的精度、光洁度要求较高时，比如精密模具、精密仪器的零部件、表面质量要求高的零件等，现有技术中的电火花切割电极丝的性能，难以同时兼顾速度和质量要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种慢走丝电火花线切割电极丝及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种慢走丝电火花线切割电极丝，包括芯材和包覆在芯材的镀层，所述芯材由以下质量百分比的原料制备而成：导电炭黑3.2～4.8%、镍2～5%、铬11～17%、锰0.02～0.04%、钼2.1～2.7%、钴1.2～1.9%、锆0.06～0.08%、硅0.04～0.08%、铜0.8～1.4%、Ce0.007～0.009%、硼0.001～0.007%、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁；
所述镀层由以下质量百分比的原料制备而成：
锌70.5～92％、Cu2.5～17％、镍0.01～2％、铬0.01～3％、硅0.04～0.08%、钴0.01～0.2%、硼0.01～0.2%、含氟类添加剂2.5～3.5％、余量为不可避免的杂质。
优选地，所述含氟类添加剂的分子量为1000—10000，可以为液体或固体形态存在。
优选地，所述含氟类添加剂为含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂。
优选地，所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。
本发明还提供了一种慢走丝电火花线切割电极丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、取两个真空感应熔炼炉，在内壁上分别涂抹高辐射能涂料，晾干后备用；
S2、取导电炭黑3.2～4.8%、镍2～5%、铬11～17%、锰0.02～0.04%、钼2.1～2.7%、钴1.2～1.9%、锆0.06～0.08%、硅0.04～0.08%、铜0.8～1.4%、Ce0.007～0.009%、硼0.001～0.007%、P≤0.03、S≤0.03、铁余量置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的金属液A；
取锌70.5～92％、Cu2.5～17％、镍0.01～2％、铬0.01～3％、硅0.04～0.08%、钴0.01～0.2%、硼0.01～0.2%、含氟类添加剂2.5～3.5％置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的混合液B;
S3、将熔融的金属液A导入连铸设备内，加入适量金属钝化剂，制备金属合金线坯；
S4、将合金线坯经冷却拉伸和在线退火，以及成品前的去应力退火制成直径为0.21～0.27mm的电极丝；
S5、250℃温度条件下，将所得的混合液B通过低温分子束外延法在所得的电极丝上生长厚度为10～50nm的镀层。
优选地，所述步骤S1中的熔化温度为1300～1500℃，保温时间为1～3小时。
优选地，所述步骤S3的连铸温度为1100～1300℃，水压为0.5～1.5MPa，冷却水进水温度为7～33℃，连铸速度为1200～1400mm/min。
优选地，所述步骤S4中在线退火温度为560～720℃，退火时间为15～55秒，成品前的去应力退火温度为210～270℃，退火时间为15～25秒。
本发明具有以下有益效果：
高了金属丝在加工液中的耐蚀性，显著的改善了其切削性能，特别降低了加工后的表面粗糙度，所得的金属丝具有稳定的抗拉强度，同时切割速度快、切割质量好。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
S1、取两个真空感应熔炼炉，在内壁上分别涂抹高辐射能涂料，晾干后备用；
S2、取导电炭黑3.2%、镍5%、铬7%、锰0.04%、钼2.7%、钴1.9%、锆0.08%、硅0.08%、铜1.4%、Ce0.0.009%、硼0.007%、P0.03、S0.03、铁余量置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的金属液A；
取锌70.5％、Cu17％、镍2％、铬3％、硅0.08%、钴0.2%、硼0.2%、含氟类添加剂3.5％置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的混合液B;熔化温度为1300℃，保温时间为1小时；
S3、将熔融的金属液A导入连铸设备内，加入适量金属钝化剂，制备金属合金线坯；连铸温度为1100℃，水压为1.5MPa，冷却水进水温度为7℃，连铸速度为1400mm/min；
S4、将合金线坯经冷却拉伸和在线退火，以及成品前的去应力退火制成直径为0.21mm的电极丝；在线退火温度为560℃，退火时间为15秒，成品前的去应力退火温度为210℃，退火时间为15秒；
S5、250℃温度条件下，将所得的混合液B通过低温分子束外延法在所得的电极丝上生长厚度为10nm的镀层。
实施例2
S1、取两个真空感应熔炼炉，在内壁上分别涂抹高辐射能涂料，晾干后备用；
S2、取导电炭黑4.8%、镍2%、铬11%、锰0.02%、钼2.1%、钴1.2%、锆0.06%、硅0.04%、铜0.8%、Ce0.007%、硼0.001%、P0.02、S0.02、铁余量置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的金属液A；
取锌92％、Cu2.5％、镍0.01％、铬0.01％、硅0.04%、钴0.01%、硼0.01%、含氟类添加剂2.5％置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的混合液B;熔化温度为1500℃，保温时间为3小时；
S3、将熔融的金属液A导入连铸设备内，加入适量金属钝化剂，制备金属合金线坯；连铸温度为1300℃，水压为0.5MPa，冷却水进水温度为33℃，连铸速度为1200mm/min；
S4、将合金线坯经冷却拉伸和在线退火，以及成品前的去应力退火制成直径为0.27mm的电极丝；在线退火温度为720℃，退火时间为55秒，成品前的去应力退火温度为270℃，退火时间为25秒
S5、250℃温度条件下，将所得的混合液B通过低温分子束外延法在所得的电极丝上生长厚度为50nm的镀层。
实施例3
S1、取两个真空感应熔炼炉，在内壁上分别涂抹高辐射能涂料，晾干后备用；
S2、取导电炭黑4%、镍3.5%、铬14%、锰0.03%、钼2.4%、钴1.55%、锆0.07%、硅0.06%、铜1.1%、Ce0.008%、硼0.004%、P0.025、S0.025、铁余量置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的金属液A；
取锌81.25％、Cu9.75％、镍1.005％、铬1.505％、硅0.06%、钴0.06%、硼0.105%、含氟类添加剂3％置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的混合液B;熔化温度为1400℃，保温时间为2小时；
S3、将熔融的金属液A导入连铸设备内，加入适量金属钝化剂，制备金属合金线坯；连铸温度为1400℃，水压为1MPa，冷却水进水温度为20℃，连铸速度为1300mm/min；
S4、将合金线坯经冷却拉伸和在线退火，以及成品前的去应力退火制成直径为0.24mm的电极丝；在线退火温度为640℃，退火时间为35秒，成品前的去应力退火温度为240℃，退火时间为20秒；
S5、250℃温度条件下，将所得的混合液B通过低温分子束外延法在所得的电极丝上生长厚度为30nm的镀层。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种慢走丝电火花线切割电极丝，包括芯材和包覆在芯材的镀层，其特征在于，所述芯材由以下质量百分比的原料制备而成：导电炭黑3.2～4.8%、镍2～5%、铬11～17%、锰0.02～0.04%、钼2.1～2.7%、钴1.2～1.9%、锆0.06～0.08%、硅0.04～0.08%、铜0.8～1.4%、Ce0.007～0.009%、硼0.001～0.007%、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁；
所述镀层由以下质量百分比的原料制备而成：
锌70.5～92％、Cu2.5～17％、镍0.01～2％、铬0.01～3％、硅0.04～0.08%、钴0.01～0.2%、硼0.01～0.2%、含氟类添加剂2.5～3.5％、余量为不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种慢走丝电火花线切割电极丝，其特征在于，所述含氟类添加剂的分子量为1000—10000，可以为液体或固体形态存在。
3.如权利要求2所述的一种慢走丝电火花线切割电极丝，其特征在于，所述含氟类添加剂为含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂。
4.如权利要求1所述的一种慢走丝电火花线切割电极丝，其特征在于，所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。
5.如权利要求1所述的一种慢走丝电火花线切割电极丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、取两个真空感应熔炼炉，在内壁上分别涂抹高辐射能涂料，晾干后备用；
S2、取导电炭黑3.2～4.8%、镍2～5%、铬11～17%、锰0.02～0.04%、钼2.1～2.7%、钴1.2～1.9%、锆0.06～0.08%、硅0.04～0.08%、铜0.8～1.4%、Ce0.007～0.009%、硼0.001～0.007%、P≤0.03、S≤0.03、铁余量置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的金属液A；
取锌70.5～92％、Cu2.5～17％、镍0.01～2％、铬0.01～3％、硅0.04～0.08%、钴0.01～0.2%、硼0.01～0.2%、含氟类添加剂2.5～3.5％置于步骤S1所得的一个真空感应熔炼炉内，加热，得到熔融的混合液B;
S3、将熔融的金属液A导入连铸设备内，加入适量金属钝化剂，制备金属合金线坯；
S4、将合金线坯经冷却拉伸和在线退火，以及成品前的去应力退火制成直径为0.21～0.27mm的电极丝；
S5、250℃温度条件下，将所得的混合液B通过低温分子束外延法在所得的电极丝上生长厚度为10～50nm的镀层。
6.如权利要求5所述的一种慢走丝电火花线切割电极丝的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的熔化温度为1300～1500℃，保温时间为1～3小时。
7.如权利要求5所述的一种慢走丝电火花线切割电极丝的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的连铸温度为1100～1300℃，水压为0.5～1.5MPa，冷却水进水温度为7～33℃，连铸速度为1200～1400mm/min。
8.如权利要求5所述的一种慢走丝电火花线切割电极丝的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中在线退火温度为560～720℃，退火时间为15～55秒，成品前的去应力退火温度为210～270℃，退火时间为15～25秒。
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