JP2002126950A - ワイヤ放電加工用電極線の製造方法 - Google Patents
ワイヤ放電加工用電極線の製造方法Info
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Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 安価でかつ容易に被覆層に形成されるβ相ま
たはγ相のＺｎ量を高くすること、さらにγ単相を安定
的に形成することが可能とする新たな手法の提供。 【解決手段】 ＺｎまたはＺｎ合金めっきを施したＣｕ
またはＣｕ合金製の芯線を、２００〜４５４℃の範囲で
熱処理し、高Ｚｎ量のβ相またはγ相のＣｕ−Ｚｎ合金
を芯線表面に形成する。
たはγ相のＺｎ量を高くすること、さらにγ単相を安定
的に形成することが可能とする新たな手法の提供。 【解決手段】 ＺｎまたはＺｎ合金めっきを施したＣｕ
またはＣｕ合金製の芯線を、２００〜４５４℃の範囲で
熱処理し、高Ｚｎ量のβ相またはγ相のＣｕ−Ｚｎ合金
を芯線表面に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はワイヤ放電加工用電
極線の製造方法に関する。
極線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤ放電加工は、走行する電極線と被
加工物との間で放電を生じさせ、発生する熱によって溶
融切断する加工方法である。難切削性の材料でも自由な
形状かつ高精度の加工ができるという特長があり、近
年、金型加工を中心にその応用は多方面に広がりつつあ
る。
加工物との間で放電を生じさせ、発生する熱によって溶
融切断する加工方法である。難切削性の材料でも自由な
形状かつ高精度の加工ができるという特長があり、近
年、金型加工を中心にその応用は多方面に広がりつつあ
る。
【０００３】代表的なワイヤ放電加工用電極線として
は、６５〜６０重量％Ｃｕ−３５〜４０重量％Ｚｎ組成
のいわゆる黄銅電極線がある。種々の報告にあるよう
に、Ｚｎには放電特性を向上させる効果があり、電極線
組成中のＺｎ量を増やすことによって加工速度向上を図
ることができる。ただしＺｎ量が４０重量％を超える
と、導電性低下の影響が大きくなり、加工速度向上が頭
打ちとなる。また多量のβ相形成によって冷間伸線が困
難になる等の問題も生じる。これらの理由から上記組成
の黄銅電極線が最もよく使用されている。
は、６５〜６０重量％Ｃｕ−３５〜４０重量％Ｚｎ組成
のいわゆる黄銅電極線がある。種々の報告にあるよう
に、Ｚｎには放電特性を向上させる効果があり、電極線
組成中のＺｎ量を増やすことによって加工速度向上を図
ることができる。ただしＺｎ量が４０重量％を超える
と、導電性低下の影響が大きくなり、加工速度向上が頭
打ちとなる。また多量のβ相形成によって冷間伸線が困
難になる等の問題も生じる。これらの理由から上記組成
の黄銅電極線が最もよく使用されている。
【０００４】最近、大幅に加工速度を向上させた新しい
ワイヤ放電加工用電極線が提案され、少量ながらも使用
され始めている。このワイヤ放電加工用電極線はＣｕま
たは高強度高導電性のＣｕ合金芯線表面に厚さ数μｍ〜
数十μｍの高Ｚｎ量Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層を形成した電
極線である。ちなみに、この被覆層はＺｎめっきと熱処
理で形成される。このような層構造をとることによって
高導電性と高放電特性が両立され、黄銅電極線に比べ高
速な加工が可能となっている。
ワイヤ放電加工用電極線が提案され、少量ながらも使用
され始めている。このワイヤ放電加工用電極線はＣｕま
たは高強度高導電性のＣｕ合金芯線表面に厚さ数μｍ〜
数十μｍの高Ｚｎ量Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層を形成した電
極線である。ちなみに、この被覆層はＺｎめっきと熱処
理で形成される。このような層構造をとることによって
高導電性と高放電特性が両立され、黄銅電極線に比べ高
速な加工が可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の被覆電極線の製
造工程では、被覆層を形成するために５００〜７００℃
程度の温度範囲で熱処理が行われている（以下、従来熱
処理方法と呼ぶこととする。なお特開平３−１３８３４
１では４５４〜９０２℃とされている。）。この温度範
囲はＺｎの融点４１９．５８℃よりかなり高いため、芯
線およびＺｎめっき層からＣｕ，Ｚｎの相互拡散が急速
に進む。
造工程では、被覆層を形成するために５００〜７００℃
程度の温度範囲で熱処理が行われている（以下、従来熱
処理方法と呼ぶこととする。なお特開平３−１３８３４
１では４５４〜９０２℃とされている。）。この温度範
囲はＺｎの融点４１９．５８℃よりかなり高いため、芯
線およびＺｎめっき層からＣｕ，Ｚｎの相互拡散が急速
に進む。
【０００６】Ｃｕ−Ｚｎ二元系平衡状態図によれば、Ｚ
ｎ中へＣｕが拡散していくと、Ｚｎ相はＣｕ量の増加に
応じてη相→ε相→γ相→β相の順に変化していく。こ
れらの相のうち、従来熱処理方法で製造された被覆電極
線は、被覆層として５５重量％Ｃｕ−４５重量％Ｚｎ程
度の組成のβ（β‘）相を有するものである。
ｎ中へＣｕが拡散していくと、Ｚｎ相はＣｕ量の増加に
応じてη相→ε相→γ相→β相の順に変化していく。こ
れらの相のうち、従来熱処理方法で製造された被覆電極
線は、被覆層として５５重量％Ｃｕ−４５重量％Ｚｎ程
度の組成のβ（β‘）相を有するものである。
【０００７】β（β‘）相は組成幅をもつ金属間化合物
であり、５００℃ではおよそ５５〜５０重量％Ｃｕ−４
５〜５０重量％Ｚｎ、７００℃ではやや広く、およそ５
８〜４７重量％Ｃｕ−４２〜５３重量％Ｚｎである。従
来熱処理方法で形成されるβ（β‘）相の５５重量％Ｃ
ｕ−４５重量％Ｚｎという組成は、β（β‘）相として
許される組成幅においてはＺｎ量の低い組成となってい
る。前述の通り、被覆層のＺｎ量は、多いほうが加工速
度は高くなることから、加工速度を高めるためのワイヤ
放電加工用電極線の被覆層としては、５５重量％Ｃｕ−
４５重量％Ｚｎ程度の被覆層は最適組成であるとは言い
難い。
であり、５００℃ではおよそ５５〜５０重量％Ｃｕ−４
５〜５０重量％Ｚｎ、７００℃ではやや広く、およそ５
８〜４７重量％Ｃｕ−４２〜５３重量％Ｚｎである。従
来熱処理方法で形成されるβ（β‘）相の５５重量％Ｃ
ｕ−４５重量％Ｚｎという組成は、β（β‘）相として
許される組成幅においてはＺｎ量の低い組成となってい
る。前述の通り、被覆層のＺｎ量は、多いほうが加工速
度は高くなることから、加工速度を高めるためのワイヤ
放電加工用電極線の被覆層としては、５５重量％Ｃｕ−
４５重量％Ｚｎ程度の被覆層は最適組成であるとは言い
難い。
【０００８】またγ相はβ相よりＺｎ量が１０重量％程
度多く、それを被覆層とした被覆電極線の加工速度は著
しく速くなる。しかし従来熱処理方法で製造された被覆
電極線には、γ単相を被覆層として加工速度を向上させ
た電極線はない。この理由としていくつか考えられる
が、一つには従来熱処理方法では、所望の厚さのγ相単
相を精度よく、安定して得ることが難しいといったこと
が挙げられる。５００℃以上の熱処理ではγ相形成速度
が速く、ごく短時間でγ相の形成が終了してしまう。加
えてγ相はβ相に転換していってしまう。このため、工
業的生産のためには制御が難しい。それに対してβ相の
形成は遅く、従来熱処理方法での制御も容易である。こ
のため、従来熱処理方法の場合、被覆層をβ相にせざる
を得ないものと考えられる。
度多く、それを被覆層とした被覆電極線の加工速度は著
しく速くなる。しかし従来熱処理方法で製造された被覆
電極線には、γ単相を被覆層として加工速度を向上させ
た電極線はない。この理由としていくつか考えられる
が、一つには従来熱処理方法では、所望の厚さのγ相単
相を精度よく、安定して得ることが難しいといったこと
が挙げられる。５００℃以上の熱処理ではγ相形成速度
が速く、ごく短時間でγ相の形成が終了してしまう。加
えてγ相はβ相に転換していってしまう。このため、工
業的生産のためには制御が難しい。それに対してβ相の
形成は遅く、従来熱処理方法での制御も容易である。こ
のため、従来熱処理方法の場合、被覆層をβ相にせざる
を得ないものと考えられる。
【０００９】また、このような５００〜７００℃といっ
た高温では激しくＺｎ蒸気が発生するという問題があ
る。さらに、コイル状のワイヤを熱処理するとワイヤ同
士が接合されてしまうため、一般には、ある程度の長さ
の炉心管内にリールを用いてワイヤを一定速度で流し、
炉外で巻き取る方式がとられる。ただし、この方式の連
続炉（以下、連続炉と呼ぶことにする。）は高価である
ため設備投資が高くつく。また数１００ｍから数１００
０ｍにおよぶワイヤを数ｍ／分程度の速度で炉内を走ら
せて熱処理するため、ランニングコストも高いものとな
る。
た高温では激しくＺｎ蒸気が発生するという問題があ
る。さらに、コイル状のワイヤを熱処理するとワイヤ同
士が接合されてしまうため、一般には、ある程度の長さ
の炉心管内にリールを用いてワイヤを一定速度で流し、
炉外で巻き取る方式がとられる。ただし、この方式の連
続炉（以下、連続炉と呼ぶことにする。）は高価である
ため設備投資が高くつく。また数１００ｍから数１００
０ｍにおよぶワイヤを数ｍ／分程度の速度で炉内を走ら
せて熱処理するため、ランニングコストも高いものとな
る。
【００１０】本発明は上記問題がなく、安価でかつ容易
に被覆層に形成されるβ相またはγ相のＺｎ量を高くす
ること、さらにγ単相を安定的に形成することが可能と
する新たな手法の提供を目的とする。
に被覆層に形成されるβ相またはγ相のＺｎ量を高くす
ること、さらにγ単相を安定的に形成することが可能と
する新たな手法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、ＺｎまたはＺｎ合金めっきを施したＣｕまたはＣ
ｕ合金製の芯線を、２００〜４５４℃の範囲で熱処理
し、高Ｚｎ量のβ相またはγ相のＣｕ−Ｚｎ合金を芯線
表面に形成することを特徴とするワイヤ放電加工用電極
線の製造方法である。
明は、ＺｎまたはＺｎ合金めっきを施したＣｕまたはＣ
ｕ合金製の芯線を、２００〜４５４℃の範囲で熱処理
し、高Ｚｎ量のβ相またはγ相のＣｕ−Ｚｎ合金を芯線
表面に形成することを特徴とするワイヤ放電加工用電極
線の製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明では、従来熱処理方法より
低い温度範囲２００〜４５４℃での熱処理方法を提案す
る。この熱処理方法を利用すれば、同じβ（β‘）相で
も、従来熱処理方法で形成されたものより数％Ｚｎ量を
高くすることが可能となる。また従来熱処理方法では安
定的に得ることのできないγ相を得ることができる。
低い温度範囲２００〜４５４℃での熱処理方法を提案す
る。この熱処理方法を利用すれば、同じβ（β‘）相で
も、従来熱処理方法で形成されたものより数％Ｚｎ量を
高くすることが可能となる。また従来熱処理方法では安
定的に得ることのできないγ相を得ることができる。
【００１３】図１のＣｕ−Ｚｎ二元系平衡状態図におい
て、β（β‘）相の４５４℃より高温側と低温側を比較
すると、低温側では、組成範囲における最低のＺｎ量が
高く、かつ組成範囲も狭くなっていることがわかる。こ
のことから、４５４℃以下の熱処理を施すことで、従来
熱処理方法の場合以上に、β（β‘）相のＺｎ量を高く
することが可能であることが理解される。このような理
由から熱処理温度範囲の上限を４５４℃と定めている。
て、β（β‘）相の４５４℃より高温側と低温側を比較
すると、低温側では、組成範囲における最低のＺｎ量が
高く、かつ組成範囲も狭くなっていることがわかる。こ
のことから、４５４℃以下の熱処理を施すことで、従来
熱処理方法の場合以上に、β（β‘）相のＺｎ量を高く
することが可能であることが理解される。このような理
由から熱処理温度範囲の上限を４５４℃と定めている。
【００１４】また４５４℃以下、特にＺｎの融点（４１
９．５８℃）以下では、従来熱処理温度範囲５００〜７
００℃と比較して、Ｃｕ、Ｚｎの拡散速度が非常に低く
なる。そのためγ相は、その形成直後にすぐβ相に変化
するといった従来熱処理方法で起こる現象が起こりにく
くなり、安定的に存在できるようになる。また形成され
たγ相において、熱処理温度が低温であるほどＺｎ量が
高くなる傾向が、β相の場合と同様にみられる。
９．５８℃）以下では、従来熱処理温度範囲５００〜７
００℃と比較して、Ｃｕ、Ｚｎの拡散速度が非常に低く
なる。そのためγ相は、その形成直後にすぐβ相に変化
するといった従来熱処理方法で起こる現象が起こりにく
くなり、安定的に存在できるようになる。また形成され
たγ相において、熱処理温度が低温であるほどＺｎ量が
高くなる傾向が、β相の場合と同様にみられる。
【００１５】一般に融点の１／２以下では拡散速度が遅
くなるという傾向がみられる。本発明の場合において
も、Ｚｎの融点４１９．５８℃の１／２より低い２００
℃未満では拡散が十分に起こらない。したがってβ相ま
たはγ相形成が実質的に進行しない。このような理由か
ら熱処理温度範囲の下限を２００℃と定めている。
くなるという傾向がみられる。本発明の場合において
も、Ｚｎの融点４１９．５８℃の１／２より低い２００
℃未満では拡散が十分に起こらない。したがってβ相ま
たはγ相形成が実質的に進行しない。このような理由か
ら熱処理温度範囲の下限を２００℃と定めている。
【００１６】
【実施例】次に実施例を用いて本発明をさらに説明す
る。
る。
【００１７】（実施例１〜６）熱間押出によって作製し
た直径８ｍｍの８０重量％Ｃｕ−２０重量％Ｚｎ線を、
冷間伸線および熱処理を繰り返し施して直径０．８ｍｍ
の芯線を作製した。次に、この芯線表面に溶融亜鉛めっ
き法によって厚さ約２５μｍのＺｎめっき層を形成し
た。続いてめっき後の電極線をコイル状に巻き取り、そ
のまま一般的なバッチ式熱処理炉（以下、バッチ炉と呼
ぶことにする。）に入れ、表１の各条件で大気熱処理し
て拡散層を形成した。熱処理終了後、大気中に取り出し
て放冷し、再び冷間伸線および熱処理を繰り返し施し、
最終的に直径０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を
得た。作製した直径０．２５ｍｍの電極線横断面を光学
顕微鏡で観察した結果、最終的に存在する被覆層の厚さ
は３０〜４０μｍとなっていた。表１に各熱処理温度で
形成された被覆層中の各相のＺｎ量分析値をあわせて示
した。
た直径８ｍｍの８０重量％Ｃｕ−２０重量％Ｚｎ線を、
冷間伸線および熱処理を繰り返し施して直径０．８ｍｍ
の芯線を作製した。次に、この芯線表面に溶融亜鉛めっ
き法によって厚さ約２５μｍのＺｎめっき層を形成し
た。続いてめっき後の電極線をコイル状に巻き取り、そ
のまま一般的なバッチ式熱処理炉（以下、バッチ炉と呼
ぶことにする。）に入れ、表１の各条件で大気熱処理し
て拡散層を形成した。熱処理終了後、大気中に取り出し
て放冷し、再び冷間伸線および熱処理を繰り返し施し、
最終的に直径０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を
得た。作製した直径０．２５ｍｍの電極線横断面を光学
顕微鏡で観察した結果、最終的に存在する被覆層の厚さ
は３０〜４０μｍとなっていた。表１に各熱処理温度で
形成された被覆層中の各相のＺｎ量分析値をあわせて示
した。
【００１８】（従来例１〜４）拡散層を得るための熱処
理を、表１の従来例１〜４に示した条件にて、連続炉を
用いて行った。直径０．８ｍｍの芯線を作製するまでの
工程および拡散層形成してから直径０．２５ｍｍの電極
線を作製するまでの工程は実施例１〜６と同様である。
作製した直径０．２５ｍｍの電極線横断面を光学顕微鏡
で観察した結果、最終的に存在する被覆層の厚さは３０
〜４０μｍとなっていた。表１に各熱処理温度で形成さ
れた被覆層中の各相のＺｎ量分析値をあわせて示した。
理を、表１の従来例１〜４に示した条件にて、連続炉を
用いて行った。直径０．８ｍｍの芯線を作製するまでの
工程および拡散層形成してから直径０．２５ｍｍの電極
線を作製するまでの工程は実施例１〜６と同様である。
作製した直径０．２５ｍｍの電極線横断面を光学顕微鏡
で観察した結果、最終的に存在する被覆層の厚さは３０
〜４０μｍとなっていた。表１に各熱処理温度で形成さ
れた被覆層中の各相のＺｎ量分析値をあわせて示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の結果より、β（β‘）相またはγ相
中のＺｎ量は熱処理温度が低いほど高くなることがわか
る。さらにγ単相は２００〜４５０℃の温度範囲でのみ
形成されている。なお表１のＺｎ量を測定した被覆層の
それぞれの相は、ほぼ一様の組成であった。
中のＺｎ量は熱処理温度が低いほど高くなることがわか
る。さらにγ単相は２００〜４５０℃の温度範囲でのみ
形成されている。なお表１のＺｎ量を測定した被覆層の
それぞれの相は、ほぼ一様の組成であった。
【００２１】表１の実施例と従来例とを比較すると、本
発明の熱処理方法によれば、容易にＺｎ量の高い被覆層
を形成することが可能であることは明らかである。
発明の熱処理方法によれば、容易にＺｎ量の高い被覆層
を形成することが可能であることは明らかである。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の熱処理方法
を適用すれば、被覆層に形成されるβ相またはγ相のＺ
ｎ量を高くすること、さらにγ単相を安定的に形成する
ことが可能となる。したがって、従来熱処理方法によっ
て製造した被覆電極線と比較して、より高い加工速度が
得られるワイヤ放電加工用電極線の製造が可能となる。
を適用すれば、被覆層に形成されるβ相またはγ相のＺ
ｎ量を高くすること、さらにγ単相を安定的に形成する
ことが可能となる。したがって、従来熱処理方法によっ
て製造した被覆電極線と比較して、より高い加工速度が
得られるワイヤ放電加工用電極線の製造が可能となる。
【００２３】また本発明によって製造コストを著しく下
げることが可能となる。
げることが可能となる。
【００２４】また、本発明では、Ｚｎの融点前後の比較
的低温で熱処理を施すため、著しいＺｎ蒸気の発生はな
く、コイル状のワイヤの熱処理も可能なため、連続炉を
用いる必要はなく、通常のバッチ炉でよい。すなわち設
備投資は安く済む。また一度に大量に熱処理できるため
ランニングコストも低くなる。したがって本発明の熱処
理方法はコストという点でも、従来熱処理方法より有利
である。
的低温で熱処理を施すため、著しいＺｎ蒸気の発生はな
く、コイル状のワイヤの熱処理も可能なため、連続炉を
用いる必要はなく、通常のバッチ炉でよい。すなわち設
備投資は安く済む。また一度に大量に熱処理できるため
ランニングコストも低くなる。したがって本発明の熱処
理方法はコストという点でも、従来熱処理方法より有利
である。
【図１】 Ｃｕ−Ｚｎ二元系平衡状態図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３１Ｂ ６９１ ６９１Ｂ (72)発明者 佐藤 巌 兵庫県西宮市二見町12−７−202 Ｆターム(参考） 3C059 AA01 AB05 DA06 DB03 DC02 4K024 AA05 AA17 BA09 BC03 DB01
Claims (1)
- 【請求項１】 ＺｎまたはＺｎ合金めっきを施したＣ
ｕまたはＣｕ合金製の芯線を、２００〜４５４℃の範囲
で熱処理し、高Ｚｎ量のβ相またはγ相のＣｕ−Ｚｎ合
金を芯線表面に形成することを特徴とするワイヤ放電加
工用電極線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322501A JP2002126950A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | ワイヤ放電加工用電極線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322501A JP2002126950A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | ワイヤ放電加工用電極線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002126950A true JP2002126950A (ja) | 2002-05-08 |
Family
ID=18800375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000322501A Pending JP2002126950A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | ワイヤ放電加工用電極線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002126950A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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