JP3948166B2

JP3948166B2 - 放電加工用電極線

Info

Publication number: JP3948166B2
Application number: JP19566399A
Authority: JP
Inventors: 洋光黒田; 幸一田村; 正義青山; 秀雄河野; 隆裕佐藤; 勝憲沢畠
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2001018123A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電加工用電極線に係り、特に、外径が0.07ｍｍ以下で、被覆型の放電加工用電極線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に使用されている放電加工用電極線（以下、電極線と示す）としては、Ｚｎ濃度が３２〜３６ｗｔ％であるＣｕ−３５Ｚｎ合金単体からなるＣｕ−３５Ｚｎ合金線（６５／３５黄銅線）がある。
【０００３】
ところで、一般に、放電加工時における電極線は２００〜４００℃にまで昇温するといわれており、高温の熱負荷がかかる。また、放電加工時、電極線には加工速度・加工精度向上のための張力も負荷されている。このため、電極線においては、高温引張強度が高いことが要求されている。
【０００４】
上述した黄銅線は、室温での引張強度は銅線の約２倍もあるものの、３００℃前後の高温での引張強度は、銅線よりも僅かに高い程度である。このため、黄銅線からなる電極線において、生産性を向上すべく、負荷する張力を高めて加工速度を上げると、断線が生じてしまう。
【０００５】
近年、生産性向上の観点から、電極線の加工速度の向上が望まれており、例えば、Ｃｕ−2.0 wt％Ｓｎ、Ｃｕ−0.3 wt％Ｓｎ、Ｃｕ−13wt％Ｚｎ、Ｃｕ−0.6 wt％Ａｇ、Ｃｕ−4.0 wt％Ｚｎ−0.3 wt％ＳｎからなるＣｕ合金線を心線とし、この心線の外周に高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金被覆層を設けた被覆型の電極線が提案されている。
【０００６】
また、加工精度向上の観点から、電極線の更なる細径化、特に外径が0.07ｍｍ以下の極細電極線が望まれており、例えば、高温強度が高いＷ又はＭｏ単体からなる単線（Ｗ線、Ｍｏ線）や、最近では、鋼線からなる心線の外周にＣｕ−Ｚｎ合金被覆層を設けた複合線（黄銅被鋼線）が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した被覆型の電極線は、心線として引張強度が高いＣｕ合金を用いているものの、引張強度が十分ではないと共に、引張強度を高めた分、導電率が低下している。
【０００８】
また、上述したＷ線又はＭｏ線或いは黄銅被鋼線といった従来の極細電極線は、高温引張強度を優先しているため、常温又は低温における伸線加工性が良好でないといった問題、または導電率が低く放電特性などが良好でないといった問題を有していた。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題を解決し、外径が0.07ｍｍ以下であり、高温引張強度が高く、伸線加工性が良好で、高い導電率を有した放電加工用電極線を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、外径が0.07ｍｍ以下の放電加工用電極線において、Ｃｕ−0.15〜0.25wt％Ｓｎ−0.15〜0.25wt％Ｉｎ合金又はＣｕ−0.02〜0.2 wt％Ｚｒ合金からなる心線の外周に、電極線の外径Ｄに対する層厚ｔの比（ｔ／Ｄ）が０．１〜０．２の範囲で、α相の単相組織からなるＣｕ−Ｚｎ合金の被覆層を設けたものである。
【００１１】
請求項２の発明は、上記Ｃｕ−Ｚｎ合金のＺｎ濃度が３２〜３８ｗｔ％である請求項１に記載の放電加工用電極線である。
【００１２】
請求項３の発明は、上記被覆層の外周にＺｎ層を設けた請求項１乃至請求項２いずれかに記載の放電加工用電極線である。
【００１３】
上記数値範囲を限定した理由を以下に述べる。
【００１４】
心線材料をＣｕ合金としたのは、真直性に優れ、加工機に対する取り扱いが容易であるためである。特に、Ｃｕ合金として、Ｃｕ−0.15〜0.25wt％Ｓｎ−0.15〜0.25wt％Ｉｎ合金又はＣｕ−0.02〜0.2 wt％Ｚｒ合金を選択したのは、導電率、引張強度、および耐熱性に優れているためである。
【００１５】
また、Ｃｕ−Ｚｎ合金の被覆層のＺｎ濃度を３２〜３８ｗｔ％の範囲に限定したのは、この範囲において、Ｃｕ−Ｚｎ合金をα相の単相組織とすることができるためである。このα相の範囲内では、引張強さ及び硬さがＺｎ濃度の増加につれて増大するものの、冷間加工を行うのに十分な伸び（５０％以上）を有している。したがって、伸線加工等による製造が容易となる。ここで、Ｚｎ濃度は、汎用品として知られているＣｕ−３５Ｚｎ合金（６５／３５黄銅）のＺｎ濃度範囲である３２〜３６ｗｔ％が好ましい。このＣｕ−３５Ｚｎ合金は、勿論α相の単相組織からなり、冷間加工が容易に可能であると共に、汎用品であるため、市場での入手性および経済性の点でも優れている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の放電加工用電極線の横断面図を図１に示す。
【００１８】
図１に示すように、本発明の電極線１は、外径が0.07ｍｍ以下であり、Ｃｕ−0.15〜0.25wt％Ｓｎ−0.15〜0.25wt％Ｉｎ合金（又はＣｕ−0.02〜0.2 wt％Ｚｒ合金）からなる心線２の外周に、電極線の外径Ｄに対する層厚ｔの比（ｔ／Ｄ）が０．１〜０．２の範囲で、Ｃｕ−Ｚｎ合金の被覆層、特に、α相の単相組織からなるＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３を設けたものである。
【００１９】
電極線１の外径Ｄに対して被覆層３の層厚ｔがあまり薄くなると、電極線１の引張強度が低下して放電加工時に断線が生じ易くなるため、ｔ／Ｄは０．１以上とし、逆に、被覆層３の層厚ｔがあまり厚くなると、電極線１の導電率が低下して放電特性が悪化するため、ｔ／Ｄは０．２以下としている。
【００２０】
被覆型の電極線において、心線を構成するＣｕ合金の引張強度と導電率との間には、引張強度を向上させると、導電率が低下してしまうという関係がある。そこで、電極線１の心線２においては、引張強度と導電率との兼ね合いを図ったものであり、高い引張強度と高い導電率を兼ね備えている。
【００２１】
心線２が高導電率を有していることから、電極線１の放電特性、熱伝導性が良好となり、電極線１の加工速度を速くすることができると共に、放電加工時における電極線１の温度上昇を抑制することができる。また、心線２は熱伝導性が良好であることと相俟って、耐熱性も良好であることから、電極線１の温度が上昇した時（放電加工時）の引張強度低下の度合いが小さく、かつ、心線２の引張り強度自体も高いため、加工電流を増加させても電極線１の断線頻度が少ない。
【００２２】
また、電極線１のＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３は、α相の単相組織からなるＣｕ−Ｚｎ合金であるため、α相とβ相との混合組織或いはβ相の単相組織からなるＣｕ−Ｚｎ合金よりも、導電率および引張強度は劣るものの、常温又は低温における絞り率（伸び率）が大きい。ここで、心線２はＣｕ合金であることから常温又は低温における加工性は良好であり、かつ、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層３の常温又は低温における加工性も良好であることから、電極線１は冷間加工による製造が可能となる。
【００２３】
すなわち、本発明によれば、心線２の外周に、ｔ／Ｄが０．１〜０．２の範囲でＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３を被覆することで、高温引張り強度が高く、かつ、従来の極細電極線よりも大幅に導電率が高い極細の電極線１を得ることができる。
このため、従来の極細電極線よりも、速い加工速度で放電加工を行うことができると共に放電加工に伴う断線の頻度が少なく、かつ、加工精度も良好である。
【００２４】
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
本実施の形態の放電加工用電極線の横断面図を図２に示す。尚、図１と同様の部材には同じ符号を付している。
【００２６】
図２に示すように、本実施の形態の電極線１１は、外径が0.07ｍｍ以下であり、Ｃｕ−0.15〜0.25wt％Ｓｎ−0.15〜0.25wt％Ｉｎ合金（又はＣｕ−0.02〜0.2 wt％Ｚｒ合金）からなる心線２の外周に、電極線の外径Ｄに対する層厚ｔの比（ｔ／Ｄ）が０．１〜０．２の範囲で、Ｃｕ−Ｚｎ合金の被覆層、特に、α相の単相組織からなるＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３を設け、そのＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３の外周にＺｎ層４を設けたものである。
【００２７】
Ｚｎ層４の層厚は特に限定するものではない。しかし、電極線１１の製造工程の最後に熱処理を施すことで、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層３のＣｕ−Ｚｎ中にＺｎ層４のＺｎが固溶し、電極線１１の最外周部にα相とβ相との混合組織或いはβ相の単相組織からなるＣｕ−Ｚｎ合金被覆層５が形成される。ここで、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層５は、Ｚｎ含有量が約４３ｗｔ％の時、その引張強さが最大となる。
また、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層５は、Ｚｎ含有量が３８〜５０ｗｔ％の時、Ｚｎ含有量が多いほどその導電率が高くなる。このため、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層５中のＺｎ含有量が３８〜４８ｗｔ％（好ましくは３９〜４７ｗｔ％）となるようにＺｎ層４の層厚を調節することが望ましく、層厚０．１〜５．０μｍが特に望ましい。
【００２８】
尚、本実施の形態の電極線１１の製造工程数が、図１に示した本発明の電極線１の場合より多くなるということ以外、本実施の形態の電極線１１は、本発明の電極線１と同様の作用効果を発揮する。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
Ｃｕ−0.19wt％Ｓｎ−0.20wt％Ｉｎからなる外径７．１ｍｍの心線を、Ｃｕ−３５wt％Ｚｎからなり、外径１０ｍｍ、管厚１．２ｍｍのＣｕ−Ｚｎ合金管内に挿入して複合管を形成する。なお、Ｃｕ−Ｚｎ合金管としては、通常の押出を利用して作製したものを用いる。
【００３０】
この複合管に伸線加工を施してφ７．９ｍｍの複合線に形成した後、軟化のための熱処理を施す。最後に、複合線に伸線加工を施して、φ０．０７ｍｍ、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚８．８μｍの電極線を作製する。
【００３１】
（実施例２）
Ｃｕ−0.16wt％Ｚｒからなる外径７．１ｍｍの心線を用いる以外は、実施例１と同様にして、φ０．０７ｍｍ、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚８．８μｍの電極線を作製する。
【００３２】
（比較例１）
外径７．１ｍｍの鋼線を心線に用いる以外は、基本的に実施例１と同様にして、φ０．０７ｍｍ、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚８．８μｍの電極線を作製する。なお、この時、鋼線からなる心線は、伸線性が良好でないことがわかり、電極線の製造作業は困難なものであった。
【００３３】
実施例１，２および比較例１の電極線における心線の諸元を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
次に、実施例１，２および比較例１の電極線における放電加工評価、平均面粗度（μｍ）の評価を行った。その評価結果を同じく表１に示す。
【００３６】
放電加工評価は、放電加工試験機（ソディック製、ＡＰ−２００）を用いて板厚１０ｍｍの被加工物（ＪＩＳＫＤ−２０）を加工した時の放電加工速度を測定したものである。尚、加工速度は、比較例１の加工速度を１．００とした時の相対比である。また、平均面粗度は、被加工物の加工面における平均表面粗さ（凹凸の平均深さ）である。
【００３７】
この結果、実施例１，２の電極線においては、比較例１の電極線と比較して、加工速度がそれぞれ１２％、１０％も上昇していた。また、比較例１の電極線の平均面粗度が０．７０μｍであったのに対して、実施例１，２の電極線の平均面粗度は０．５９μｍ、０．６０μｍであり、平均面粗度が約１５％も小さくなっており、加工面がより平滑になっている。
【００３８】
すなわち、本発明の電極線である実施例１，２の電極線においては、従来の極細電極線である比較例１の電極線と比較して、放電加工速度および放電加工精度が向上するという優れた効果を認めることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、従来の極細電極線よりも、速い加工速度で放電加工を行うことができると共に、加工精度が良好な放電加工用電極線が得られるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電加工用電極線１の横断面図である。
【図２】他の実施の形態の放電加工用電極線１１の横断面図である。
【符号の説明】
１，１１電極線（放電加工用電極線）
２心線
３Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層（被覆層）
４Ｚｎ層
Ｄ電極線の外径
ｔ被覆層の層厚

Claims

外径が0.07ｍｍ以下の放電加工用電極線において、Ｃｕ−0.15〜0.25wt％Ｓｎ−0.15〜0.25wt％Ｉｎ合金又はＣｕ−0.02〜0.2 wt％Ｚｒ合金からなる心線の外周に、電極線の外径Ｄに対する層厚ｔの比（ｔ／Ｄ）が０．１〜０．２の範囲で、α相の単相組織からなるＣｕ−Ｚｎ合金の被覆層を設けたことを特徴とする放電加工用電極線。
上記Ｃｕ−Ｚｎ合金のＺｎ濃度が３２〜３８ｗｔ％である請求項１に記載の放電加工用電極線。
上記被覆層の外周にＺｎ層を設けた請求項１乃至請求項２いずれかに記載の放電加工用電極線。