JP6238938B2

JP6238938B2 - 放電加工用電極線の製造方法

Info

Publication number: JP6238938B2
Application number: JP2015158360A
Authority: JP
Inventors: 張國大
Original assignee: 元祥金屬工業股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2035-08-10
Also published as: JP2017035753A

Description

本発明は、放電加工用電極線に関するものであり、さらに詳しくは、放電加工のために用いられ、切断しても粉落ちせずに環境保護に寄与でき、かつ製造において一回の金属プレス加工で完成され、製造工程を有効に簡略化することができ、その不良率を低減することが可能な金属合金線材に関するものである。

第１種の従来の加工電極線は、図３に示すように、米国特許ＵＳ第８０６７６８９号公報によれば、その金属合金線は、α（Ａｌｐｈａ）相の銅金属線１２には、まず、１層の黄銅塗布層１８に対して亜鉛めっき処理を施し、かつ表面にも電気めっき層１５を形成させ、α（Ａｌｐｈａ）相の銅金属線１２を亜鉛めっきしてなる固体合金である。β（Ｂｅｔａ）相の銅金属線１２は、銅金属線に亜鉛めっき法で塗布されると共に、表面を引抜加工した後、再び熱処理を施してから、銅−亜鉛固溶体１８で電気めっきした後、再び熱処理してなる固体合金は、γ（Ｇａｍｍａ）相で、かつ表面に電気めっき層１５をめっきした金属合金線となる。ただ上記の如く従来技術の金属合金線の銅−亜鉛二元共晶合金上に、いずれも銅合金を亜鉛めっきしてなるβ（Ｂｅｔａ）相であるため、銅金属線１２の第１工程である溶融亜鉛めっきを施してβ（Ｂｅｔａ）相を生成した後、再び銅金属線１２の第２工程である電気めっきを施すめっき層を生成してから熱処理を施す必要があり、γ（Ｇａｍｍａ）相を達成するために、二次電気めっき及び熱処理のプロセスを行う必要がある。銅芯は速く切断することができるが、精密度が制御し難く、粗度が好ましくなく、製作コストが高く、不良率が高く、プロセス時間が長く、かつその金属合金線は、ワークを切削する際、表面にめっきした電気めっき層１５に摩耗、粉落ちが容易に生じて汚染することになり、環境保護性を有しなくなるという問題がある。

また、第２種の従来の加工電極線は図４、図５に示すように、米国特許ＵＳ第６４４７９３０号公報において、当該電極線３は、単層または多層の芯３１と、銅または銅−亜鉛合金から構成される均一なα（Ａｌｐｈａ）相の基体を有する１個の外層（α（Ａｌｐｈａ）−Ｍｓ、α（Ａｌｐｈａ）相の黄銅芯心）と、亜鉛または亜鉛合金から構成される１個のシース層η（Ｅｔａ）−Ｚｎとを有する。そのうち、シース層３２は、拡散出現温度以下の１つの温度より低い時に芯に「塗布」されることが最適であり、外シース層は、α（Ａｌｐｈａ）、β（Ｂｅｔａ）、γ（Ｇａｍｍａ）またはε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）から構成され、再び黄銅芯体３１に塗布を施して亜鉛めっきし、それにより、電食性能と放電性能がさらに改善される。ただその電極線３は、依然として黄銅である芯体３１に、再び亜鉛または銅−亜鉛合金から構成される１個のシース層３２で塗布され、技術上、溶融亜鉛めっき法で銅金属線に塗布され、上記のように開示した従来技術の製造技術も同様である。その結果、製造過程にも、及びワークを製成するために行う切削にも、依然として上記のように二次製造工程（α（Ａｌｐｈａ）＋Ｚｎ→β（Ｂｅｔａ）、β（Ｂｅｔａ）＋Ｚｎ→γ（Ｇａｍｍａ））の必要があり、高コスト及び電極線を形成する金属材の精密度が制御し難く、粗度が好ましくない欠陥が存在する。

第３種の従来技術は図６、図７に示すように、欧州特許ＥＰ第０７３３４３１号公報において、当該電極線４は、単層または多層の芯４１と、銅または銅−亜鉛合金から構成される均一なα（Ａｌｐｈａ）相の基体を有する１個の外層（α（Ａｌｐｈａ）−Ｍｓ、α（Ａｌｐｈａ）相の黄銅芯心）と、亜鉛または亜鉛合金から構成される１個のシース層η（Ｅｔａ）−Ｚｎとを有する。その電極線４は、依然として黄銅である芯体４１に、再び亜鉛または銅−亜鉛合金から構成される１個のシース層４２で塗布され、技術上、溶融亜鉛めっき法で銅金属線に塗布され、上記のように開示した従来技術の製造技術も同様である。
その結果、製造過程にも、及びワークを製成するために行う切削にも、依然として上記のように二次製造工程（α（Ａｌｐｈａ）＋Ｚｎ→β（Ｂｅｔａ）、β（Ｂｅｔａ）＋Ｚｎ→γ（Ｇａｍｍａ））の必要があり、高コスト及び電極線を形成する金属材の精密度が制御し難く、粗度が好ましくない欠陥が存在し、かかる欠陥の改善された電極線の開発が切望されてきた。

米国特許ＵＳ第８０６７６８９号公報米国特許ＵＳ第６４４７９３０号公報欧州特許ＥＰ第０７３３４３１号公報

従って、本発明の課題は、前記に二次製造工程を要することなく、一回の加工工程のみで表面に電気めっき層を形成させることができ、切削による微塵発生を抑制した放電加工用電極線を提供することにある。

そこで、本発明者は、本発明の課題を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、全β（Ｂｅｔａ）相の合金体を利用し、その金属核に対して直接亜鉛メッキし、低温熱処理に供すると共に、低温熱処理時間を延長することにより、γ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を含有する固体合金が形成し、金属プレス加工により金属合金線が得られる点に着目し、本発明に想到した。
かくして、請求項１に係る発明によれば、
放電加工用電極線であって、

該放電加工用電極線が、銅６０％と亜鉛４０％とを混合溶解して熱凝固を経て、銅−亜鉛二元共晶を液相から固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体に溶融凝固させてなり、前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体の金属核を亜鉛めっきした後、直接に低温熱処理時間を延長するように制御することにより、γ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を生成させることにより、β（Ｂｅｔａ）晶相に相互溶解が生じて表面に電気層が形成される固体合金からなり、少なくともγ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を含む金属合金線を生成させてなることを特徴とする放電加工用電極線
が提供される。
また、請求項２に係る発明によれば、銅と亜鉛の含量比が６０：４０である場合において、前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体は、熱凝固を経て、平衡相によって二元共晶固体合金に対してγ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を含んで存在し、そして低温熱処理時間を延長するように制御することにより形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線
が提供される。
請求項３に係る発明によれば、
前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体の銅−亜鉛二元共晶は、熱凝固を経てなり、溶点が９０３℃〜９００℃であることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線

が提供される。請求項４に係る発明によれば、
前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体に対して亜鉛めっきした後、直接に反応温度を低温２５０℃以下に制御する低温熱処理を施してなることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線
が提供される。
請求項５に係る発明によれば、
前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体からη（Ｅｔａ）相を生成する反応温度を４２０℃以下に制御し、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相を生成する反応温度を６００℃以下に制御し、γ（Ｇａｍｍａ）相を生成する反応温度を８３５℃以下に制御してなることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線

が提供される。請求項６に係る発明によれば、
β（Ｂｅｔａ）＋γ（Ｇａｍｍａ）の合金体に対して反応温度を５００−４００℃に制御する低温熱処理を施し、直接にγ（Ｇａｍｍａ）相の金属合金線に形成される銅−亜鉛合金材は、切断面粗度Ｒａ＜０．０５を有し、または反応温度を４００℃に制御する低温熱処理を施し、直接にε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相の金属合金線に形成される銅−亜鉛合金材は、切断面粗度Ｒａ＜０．０５を有し、あるいは反応温度を２５０℃に制御する低温熱処理を施し、直接にη（Ｅｔａ）相の金属合金線に形成される銅−亜鉛合金材は、切断面粗度Ｒａ＜０．１０を有することを特徴とする、請求項５に記載の放電加工用電極線
が提供される。

従って、前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体の金属合金線は、二次加工を要さずに一回の加工工程のみで線材の表面に電気めっきを施してめっき層を形成して完成されると共に、従来技術の金属合金線は、ワークの切削に表面にめっきした電気めっき層に粉落ちが容易に生じるという欠陥が改善されることから、環境保護に寄与できる効果と、製造工程を効果的に短縮することができる効果と、その不良率を低減することができる効果が達成される。

本発明の一実施形態に係る放電加工用電極線の金属合金材の断面図である。本発明の一実施形態に係る放電加工用電極線の銅と亜鉛の平衡相を示す説明図である。従来技術の放電加工用電極線の金属合金材の断面図一である。従来技術の放電加工用電極線の金属合金材の断面図二である。図４の金属合金材の局部拡大図である。従来技術の放電加工用電極線の金属合金材の断面図三である。図６の金属合金材の局部拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の内容を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る放電加工用電極線の金属合金材の断面図であり、図示のように、その放電加工用電極線は、銅６０％と亜鉛４０％とを混合溶解して液相（溶解温度９０９℃）から熱凝固（融点９０３℃〜９００℃）を経て、銅−亜鉛二元共晶を液相から固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体１０に溶融凝固させてなると共に、前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体１０の金属核を亜鉛めっきした後、直接に低温熱処理（反応温度を低温２５０℃以下に制御。）を施すことにより得られるものである。さらにかかる低温熱処理の処理時間を延長するように制御することにより、γ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を生成させ、β（Ｂｅｔａ）晶相に相互溶解が生じて表面に電気層が形成される固体合金を、少なくともγ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を含み、低表面粗度で、迅速に切断でき、粉落ちせず、及び付着力に優れる金属合金線１を生成させる。

図２は、本発明の銅と亜鉛の平衡相を示す図である。図示のように、その中、縦軸は温度（℃）を示し、上横軸は銅（Ｃｕ）の含量比を示し、下横軸は亜鉛（Ｚｎ）の含量比を示す。当該平衡相図において、銅及び亜鉛の２種の元素を選択した後、銅と亜鉛の含量比が６０：４０である時（図２の標示符号１０に示す斜線で標示された部分に位置する箇所）に、前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体１０を選択した後、前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体１０に対して低温熱処理を施し、平衡相によって二元共晶固体合金に対してγ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を含んで存在する。そして低温熱処理融点時間を延長するように制御し（反応温度を低温４２０℃以下に制御してη（Ｅｔａ）相を生成させ、または反応温度を低温６００℃以下に制御してε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相を生成させ、あるいは反応温度を低温８３５℃以下に制御してγ（Ｇａｍｍａ）相を生成させる。図２の標示符号１ａ，１ｂ，１ｃで標示された部分に位置する箇所のように、被加工物の表面粗度（Ｒａ）値は以下の表１に示す。

β（Ｂｅｔａ）＋γ（Ｇａｍｍａ）の合金体に対して反応温度を５００−４００℃に制御する低温熱処理を施すことが好ましい場合、直接にγ（Ｇａｍｍａ）相の金属合金線１に形成される銅−亜鉛合金材１ａは、面粗度Ｒａ＜０．０５を有し、精密かつ迅速な切断が行われ、またはβ（Ｂｅｔａ）＋γ（Ｇａｍｍａ）の合金体に対して反応温度を４００℃に制御する低温熱処理を施すことが好ましい場合、直接にε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相の金属合金線１に形成される銅−亜鉛合金材１ｂは、面粗度Ｒａ＜０．０５を有し、一般的に精密な切断が行われる。あるいはβ（Ｂｅｔａ）＋γ（Ｇａｍｍａ）の合金体に対して反応温度を２５０℃に制御する低温熱処理を施すことが好ましい場合、直接にη（Ｅｔａ）相の金属合金線１に形成される銅−亜鉛合金材１ｃは、面粗度Ｒａ＜０．１０を有し、粉落ちせずに精密かつ迅速な切断が行われ、そして前記全β（Ｂｅｔａ）相の合金体１０を利用すれば、金属核に対して直接に亜鉛めっきして低温熱処理を施し、少なくともγ（Ｇａｍｍａ）、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）、η（Ｅｔａ）相を含む金属合金線１は、二次加工を要さずに一回の加工製造工程のみで線材の表面に電気めっきを施してめっき層を形成して完成されることから、α（Ａｌｐｈａ）相の銅芯体にβ（Ｂｅｔａ）相の表層を熱処理加工した後、再びγ（Ｇａｍｍａ）相の表層に二次加工熱処理する必要があるめっき層の伝統的な繁雑な製造工程である問題を解決すると共に、その加工表層にめっきした電気めっき層の粉落ち、粗度と精密度に好ましくない欠陥が改善されることから、環境保護に寄与できる効果と、製造工程を効果的に短縮することができる効果と、その不良率を低減することができる効果が達成され、及び低表面粗度で、迅速に切断でき、粉落ちせず、及び付着力に優れる効果が達成される。

なお、上記の説明は、あくまでも本発明の好適な実施例を示すものであって、本発明は、これらによって限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて行う等効果を生ずる発明及びバリエーションのいずれも、本発明の範囲内に含まれるべきである。

従来技術
１２：銅金属線
１５：電気めっき層
１８：銅−亜鉛固溶体
３：電極線
３１：芯体
３２：シース層
４：電極線
４１：芯体
４２：シース層

本発明
１０：合金体
１：金属合金線
１ａ，１ｂ，１ｃ：銅−亜鉛合金材

Claims

放電加工用電極線の製造方法であって、
銅６０％と亜鉛４０％とを混合溶解して熱凝固を経て、銅−亜鉛二元共晶を液相から固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体に溶融凝固させてなり、前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体に対して亜鉛めっきをした後、低温熱処理を施すことにより、前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体と亜鉛めっき層との境界にγ（Ｇａｍｍａ）相、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相、η（Ｅｔａ）相を生成させるように制御することにより、前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相と相互溶解が生じて前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体の外面に境界層が形成される固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体からなり、前記境界層には、少なくともγ（Ｇａｍｍａ）相、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相、η（Ｅｔａ）相を含む放電加工用電極線を生成させてなることを特徴とする放電加工用電極線の製造方法。
銅と亜鉛の含量比が６０：４０である場合において、前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体は、熱凝固を経て形成され、平衡相によって二元共晶の固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体と亜鉛めっき層との境界においてγ（Ｇａｍｍａ）相、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相、η（Ｅｔａ）相を含んで存在し、そして低温熱処理時間を制御することにより形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線の製造方法。
前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体の銅−亜鉛二元共晶は、熱凝固を経てなり、融点が９０３℃〜９００℃であることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線の製造方法。
前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体に対して亜鉛めっきした後、反応温度を２５０℃以下の低温に制御する低温熱処理を施してなることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線の製造方法。
前記固溶相の全β（Ｂｅｔａ）相の合金体と亜鉛めっき層とからη（Ｅｔａ）相を生成する反応温度を４２０℃以下に制御し、ε（Ｅｐｓｉｌｏｎ）相を生成する反応温度を６００℃以下に制御し、γ（Ｇａｍｍａ）相を生成する反応温度を８３５℃以下に制御してなることを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線の製造方法。