KR100357695B1 - 와이어전극및스파크침식프로세스용와이어전극의제조방법 - Google Patents

Abstract

동/아연합금으로 구성되는 코어를 가진 와이어 전극을 제조하며, 소정의 보호층을 제조하기 위하여, 보호층은 확산이 발생하지 않는 온도에서 코어에 고정시킨다.

그 다음, 와이어 전극을 초당 10℃이상의 가열속도에서 가열시키고 간단하게 500℃이상의 온도에서 소둔시키며, 초당 10℃이상의 냉각속도에서 대단히 신속하게 다시 냉각시킨다.

Description

와이어 전극 및 스파크 침식 프로세스용 와이어 전극의 제조방법

이 발명은 단층(single layer)또는 다층코어(multi-layer core), 알파상프랙션(alpha phase fraction)이 우수한 동/아연합금 또는 동으로 구성되는 외층(outer layer)및 아연 또는 아연합금으로 구성되는 보호층(sheath layer)을 가진 와이어 전극 및 와이어 전극, 특히 스파크 침식 프로세스(spark erosion process)용 와이어 전극의 제조방법에 관한 것이다.

스파크 침식 프로세스용 와이어 전극은 일반적으로 양질의 전기전도체로 되어야 할 필요가 있는 고강도 코어(high-strength core)로 제조된다.

이와같은 타입의 와이어 전극의 절삭능력을 향상시키기 위하여, 일반적으로 아연 또는 아연합금으로 구성된 보호층(sheath layer)을 이들의 와이어 전극에 코팅하였다.

순수아연코팅을 구성한 와이어 전극으로서, 극히 우수한 절삭능력을 얻었다.

그러나, 길이가 긴 가공품이 절삭될때 이들 전극의 절삭력은 감소된다.

이와같은 이유는 보호층의 순수아연이 신속하게 증발되어 극히 짧은 단시간내에 소모되기 때문이다.

따라서, 와이어 전극은 코어재를 절삭하게 되어 전체적으로 볼때 절삭능력을 감소시킨다.

길이가 긴 가공품에 대하여 테스트를 한 결과, 보호층의 아연이 합금의 한성분일 경우 더 우수한 절삭능력이 얻어진다는 것을 나타내었다.

여기서, 균일 베타 황동(homogeneous beta brass)으로부터 보호층의 제조가 효과적인 것을 확인하였다.

이와같은 타입의 전극은 길이가 긴 가공품의 경우에도 절삭능력이 극히 우수하다.

그러나, 이와같은 전극은 비교적 제조하는데 코스트가 고가인 결점이 있다.

이 경우, 한편으로는 코어의 정밀한 합금조성을 유지시킬 필요가 있으며, 또 다른 한편으로는 평형상태에서 달성하기 위하여 고온에서 장시간애 걸쳐 확산(diffusion)을 실시해야할 필요가 있다.

그 다음으로 이와같은 상태를 신속한 냉각에 의해 고정시킬 필요가 있다.

여기서 이와같은 공지의 방법으로 보호층의 상프랙션(phase fractions)을 정밀하게 조절하는 것은 극히 어렵다.

베타 황동(beta brass)이외에 보호층의 알파 및/ 또는 감마 황동의 존재에 의해 제조 프로세스의 약간의 편차를 초래한다.

따라서, 이 발명에 의한 하나의 목적은 순수 베타상(pure beta phase)으로 구성되어 있는 보호층을 가진 와이어 전극보다 더 우수한 절삭능력을 갖도록 할 수 있게 위에서 설명한 타입의 와이어 전극을 제공하는데 있으며, 이 발명에 의한 또다른 목적은 균일 감마 또는 이프실런 황동으로 구성되는 보호층을 효과적으로 제조하는 와이어 전극의 제조방법을 제공하는데 있다.

이 발명의 제조방법의 목적은 본 발명의 특징에 의해 달성되며, 와이어 전극은 아래에 나타낸 특징에 의해 구성된다.

외측 보호층은 감마 또는 이프실런상으로 구성된다.

불활성 경질상(inert hard phases)을 감마 또는 이프실런상으로 삽입(intercalate)시키는 것이 바람직하며, 침식재의 침식 와이어의 침식 또는 방전행동을 더 향상시키는 효과를 준다.

적합할 경우 불활성 경질재를 첨가한 순수감마상의 선택으로 절삭행동에 있어서 베타상보다 더 효과적인 것으로 확인되었다.

종래의 방법, 즉 장시간 확산방법에 의해 순수형태의 이와같은 감마상을 제조할 수 없다.

일반적으로, 알파, 베타 및/ 또는 감마상의 프랙션을 가진 혼합구조(mixed structure)가 얻어진다.

이 발명은 고온가열 및 높은 냉각속도와, 비교적 짧은 유지시간(holdingtime)에 의해 발생한 가장 짧은 확산시간으로 비균형(non-equilibrium)상태로 사용하는 감마 또는 이프실런 황동에서 균일 보호층을 제조하는 방법을 제공한다.

이프실런 황동이 1차적으로, 감마 황동이 그 다음으로 생성되어, 보호층의 감마 황동은 베타 황동보다 성장속도(growth rate)가 상당히 다른것을 기대이상으로 확인하였다.

베타 황동은 이 발명에 의한 짧은 확산시간에서 조금도 생성되지 않아 감마상의 성장 프랙션만을 확인하였다.

베타상은 실제로 검출 제한범위(detection limit)아래에 있게 되어 코어영역에 대하여 전체의 보호층에 걸쳐 형성되고 감마상의 범위로 정하는 극히 작은 차이로만 나타낸다.

이 방법에 의해, 종래의 확산풀림(diffusion annealing)의 경우 알파, 베타 및 감마상의 중첩(juxaposition)을 나타내는 와이어 전극에서도 순수 이프실런 또는 감마상을 생성할 수 있다.

실시예 1 :

코어 : CuZn 5;1.0mm에서 30㎛ 갈바나이징(galvanizing);

인발(drawing) 1.0∼0.40mm;

풀림(annealing) : 200°k/s에서 가열

풀림온도 = 600℃

냉각속도 = 300°k/sec;

인발(drawing) 0.40∼0.25mm

실시예 2 :

코어 : CuZn 5;1.2mm에서 30㎛ 갈바나이징(galvanizing);

인발(drawing) 1.2∼0.60mm;

풀림(annealing) : 40°k/s에서 가열

풀림온도 = 800℃

냉각속도 = 60°k/sec;

인발(drawing) 0.60∼0.25mm

이 발명을 첨부도면에 따라 아래에 설명한다.

제 2 도는 출발물질을 나타낸다.

이 출발물질은 알파 황동 코어(core)와 아연(에타 아연) 보호층(sheath layer)으로 구성되어 있다.

가열을 실시한 후와 가급적 최단유지시간후에 이프실런 아연층이 코어와 보호층 사이의 영역에 생성된다(제 3 도).

풀림시간이 증가할때 에타아연층은 이프실런 아연층으로 변형되어 확산이 증가한다(제 4 도).

제 4 도에서는 폭이 좁은 협소층(narrow layer), 특히 감마 황동층이 코어와 이프실런 아연층사이의 전이영역(transitional region)에서 생성되는 것을 동시에 볼 수 있다.

연속적인 풀림시간동안 감마 황동층은 팽창되어 이프실런 아연층은 확산 프로세스에 의해 감마 황동층으로 변형된다(제 5 도).

협소한 베타 황동층은 감마 황동층과 알파 황동코어 사이의 전이영역에서 상당히 낮은 성장속도로 생성한다(제 6 도).

제 7 도는 보호층이 감마 황동층으로 변형되는 순간(moment)을 나타낸다.

여기서, 베타 황동 보호층은 제 6 도에 나타낸 단계(stage)에 대하여 코어와 감마 황동 보호층사이의 전이영역에서 약간 더 크게 성장되었음을 나타낸다.

최종적으로, 제 7 도는 타임시스(time sequence)의 종료를 나타내며, 여기서 η-아연층이 크게 분해되며(decompose), 베타 결정이 팽창되어 코어의 주위에 엷은 층을 형성한다.

이 발명에 의한 이프실런, 감마 또는 베타 보호층의 구성은 바람직한 소정의 보호층을 제조할때 확산프로세스를 실시한후 확산프로세스를 차단시켜 비평형(non-equilibrium)상태를 고정시키며, 비평형상태를 사용하는데 있다.

이 상태에 도달될때 구조는 신속한 냉각에 의해 고정시킬 필요가 있다.

제 1 도는 이 발명에 대한 침식와이어(eroding wire) 단면도.

제 2 도는 제 1 도에 대한 보호층(sheath layer)및 코어의 확대도.

제 3 도내지 제 7 도는 각각 풀림시간(annealing time)에 의해 생성되는 에지영역(edge Zone)층 단면도.

Claims (12)

1. 단층 또는 다층코어, 알파상 프랙션(alpha phase fraction)이 우수한 동 또는 동/아연합금으로 구성된 외층(outer layer)및 아연 또는 아연합금으로 구성되는 보호층(sheath layer)을 가진 와이어 전극, 특히 스파크 침식 프로세스용 와이어 전극의 제조방법에 있어서,

   보호층은 화산이 발생되는 온도이하의 온도에서 코어상에 코팅하고,

   와이어 전극은 최소한 초(second)당 10℃의 가열속도에서 소둔시키며, 풀림온도는 500℃이상이나, 800℃를 초과하지 않도록 하며,

   풀림시간은 생성되는 보호층 두께와 상(phase)에 따라 선택하고, 10∼300초의 범위이며,

   와이어 전극은 초(second)당 10℃이상의 냉각속도로 냉각시킴을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   와이어 전극은 냉각전, 냉각시 및 냉각후에 최종직경으로 인발(drawing)시킴을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   와이어 전극은 풀림(annealing)전에 형성시킴을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   풀림시간을 선택하여 감마상으로 구성되는 보호층을 생성함을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   풀림시간을 선택하여 주로 이프실런상으로 구성되는 보호층을 형성함을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   풀림시간을 선택하여 이프실런상과 감마상으로 구성되는 보호층을 형성함을 특징으로 하는 와이어 전극의 제조방법.
7. 제 1 항에 의해 제조되는 와이어 전극.
8. 하나 또는 그 이상의 층으로 구성되는 코어(core), 주로 알파상으로 구성되는 동 또는 동/아연합금으로 구성되는 외층 및 아연합금으로 구성되는 보호층에 의해 커버된 코어를 가진 스파크 침식용 와이어 전극에 있어서,

   동/아연합금이 주로 균일감마상(homogeneous gamma phase)으로 구성됨을 특징으로 하는 와이어 전극.
9. 보호층이 감마상으로만 구성되는 제 1 항의 와이어 전극.
10. 제 8 항에 있어서,

    경질의 불활성상이 보호층에 첨가됨을 특징으로 하는 와이어 전극.
11. 제 10 항에 있어서,

    불활성상은 다이아몬드, 보로니트라이드(boronitride), 세라믹(전도성) 또는 그라파이트로 구성됨을 특징으로 하는 와이어 전극.
12. 제 8 항에 있어서,

    그라파이트를 보호층에 첨가시킴을 특징으로 하는 와이어 전극.