CN101439429B - 慢走丝电火花腐蚀加工用电极线及其制备方法 - Google Patents

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CN101439429B CN2008101632357A CN200810163235A CN101439429B CN 101439429 B CN101439429 B CN 101439429B CN 2008101632357 A CN2008101632357 A CN 2008101632357A CN 200810163235 A CN200810163235 A CN 200810163235A CN 101439429 B CN101439429 B CN 101439429B
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Abstract

本发明公开了一种慢走丝电火花腐蚀加工用电极线及其制备方法,电极线由以下重量百分比的成分组成:Cu51%~59.5%,Zn40%~48%,M10.1%~4.0%,M20.002%~0.2%,其它为由原材料带入的不可避免的杂质;其中,M1为选自Mn、Sn、Al、Mg中的任意两种金属,且该两种金属在电极线中的含量范围均为0.05%~2.0%,M2为选自Zr、La、Ce、B、Fe中的任意两种元素,且该两种元素在电极线中的含量范围均为0.001%~0.1%。其制备方式采用了一种能细化电极线微观组织的激冷方法。具有制备工艺简单、产品成本低且有效增大了电极线的电火花腐蚀加工速度的特点,具有很强的市场竞争力。

Description

慢走丝电火花腐蚀加工用电极线及其制备方法
技术领域
本发明涉及慢走丝电火花腐蚀加工用电极线及其制备方法,具体讲是一种低铜慢走丝电极线及其制备方法。
背景技术
电火花腐蚀加工又称放电加工或电火花加工,其原理是利用两极间(电极线与工件之间)脉冲放电时的瞬间高温产生的腐蚀现象,按照一定轨迹对工件进行加工,如图1所示。电火花腐蚀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。
对于电火花腐蚀加工用电极线,人们希望其有快速的加工速度、简单的制造工艺、低廉的价格等特性。现有的电火花腐蚀加工用电极线可分为两大类,即快走丝电火花腐蚀加工用电极线和慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。现有技术即公知的快走丝电火花腐蚀加工用电极线有钼丝、钨丝、钨钼丝等;经快走丝电极线加工的工件,其精度、光洁度都比较差。当对加工零件的精度、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,快走丝电火花腐蚀加工不能满足其使用要求。
现有技术的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线有裸黄铜线、镀锌黄铜线、镀锌钢丝、表面层为β’相的黄铜线(又称为β线)、表面层为γ相的黄铜线(又称为γ线)等。对于慢走丝电火花腐蚀加工用电极线,其加工速度取决于锌的含量。公知的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线中,普遍采用在表面镀锌、在表面形成锌含量较高的β’相或γ相等方法来提高其锌含量,从而提高其加工速度。这种通过表面镀锌或表面形成β’相或γ相的方法虽然能增加锌含量、提高加工速度,但会增加慢走丝电火花腐蚀加工用电极线的制造工序和生产成本,从而降低其市场竞争力。比如如下的中国专利即对此类电极线有所公开:CN200520061757.8公开的“慢走丝线切割机放电用的电极线结构”、CN01242648.2公开的“慢走丝线切割机放电用的电极线结构”、CN200720178410.0公开的“放电加工用电极线”、CN200510007544.1公开的“电线放电加工用电极线”、CN98801082.8公开的“放电加工用多孔性电极线及其制造方法”等。
目前对于慢走丝电火花腐蚀加工用电极线的制备方法,一般采取两步法实现:首先制备铜锌线或铜包钢线等做为芯线,其次在芯线外表面上镀一层一定厚度的锌,但存在制备工艺复杂、工序繁多、生产设备昂贵等问题,使其生产成本增大。如能在保持综合性能不下降的前提下,降低裸黄铜线的铜含量、增大其锌含量,且简化其生产工艺,则可以在降低原材料成本的同时又提高了电火花腐蚀加工的速度,使其具有更强的市场竞争力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种慢走丝电火花腐蚀加工用电极线,以期在增大电极线的电火花腐蚀加工速度的同时,降低其原材料成本、提升其市场竞争力。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:本发明慢走丝电火花腐蚀加工用电极线,其特征在于它由以下重量百分比的成分组成:Cu 51%~59.5%,Zn 40%~48%,M1 0.1%~4.0%,M2 0.002%~0.2%,其它为由原材料带入的不可避免的杂质;其中,M1为选自Mn、Sn、Al、Mg中的任意两种金属,且该两种金属在电极线中的含量范围均为0.05%~2.0%,M2为选自Zr、La、Ce、B、Fe中的任意两种元素,且该两种元素在电极线中的含量范围均为0.001%~0.1%。
所述杂质含量之和≤0.3%,且其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%。
本发明慢走丝电火花腐蚀加工用电极线的制备方法,其特征在于它是一种能细化电极线微观组织的激冷方法,具体制备步骤为:在工频感应熔炼炉中按成分组成加料,并使其熔化,熔化温度为1100~1180℃,保温时间为15~30分钟;然后将熔融的金属溶液导入到水平连铸炉内,采用水平连铸方法制备合金线坯,连铸温度为1100~1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1400~1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(在拉伸生产线上给合金材料拉伸后得到的合金线材通强电流进行退火),以及成品前的去应力退火,制成直径为
Figure G2008101632357D00021
0.10~
Figure G2008101632357D00022
0.30mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。
所述在线退火电流为500~550安培、在线退火温度为620~680℃,相应的退火时间为1.8秒,以使合金材料线坯经过拉伸后得到的线材发生完全再结晶,利于后续拉伸加工。
成品前的最后一次退火采用高周波退火方式,所述的成品前去应力退火温度为180℃,相应的退火时间为2秒,以消除最终电极线成品的加工应力。
本发明与现有技术的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线及其制备方法相比,具有以下显著优点和有益效果:
1、本发明的电极线,其铜含量降低、锌含量增高,在降低原材料成本的同时提高了慢走丝电火花腐蚀加工用电极线的加工速度,提升了其市场竞争力。
2、本发明的电极线加入了M1与M2元素(统称M元素),M元素的加入可以细化该低铜慢走丝电火花腐蚀加工用电极线的微观组织、提高线坯致密度且起固溶强化的作用、改善其冷加工性能且提高其综合力学性能和导电率,避免了当黄铜电极线中的铜含量降低到60wt.%以下、锌含量升高到40wt.%以上时,电极线微观组织中的β’相增多、冷加工性能降低所导致的很难通过冷拉伸方式加工成0.10~
Figure G2008101632357D00032
0.30mm细丝的问题。
3、本发明的电极线线坯的制备方法采取激冷方法(即增大冷却水的进水水压和流量,迅速带走水平连铸时放出的热量),增大了过冷度,细化了线坯的组织,从而提高其冷加工性能,避免了由于电极线的铜含量降低、锌含量增大所导致的β’相增多,从而导致线坯的冷加工性能降低的问题。
4、本发明所采取的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线的制备方法,具有制备步骤少、生产设备简单、投资少等优点。
附图说明
图1为慢走丝电火花腐蚀加工示意图(其中各数字代表的意思为:1-电极线;2-被加工工件)。
具体实施方式
以下结合实施例与比较例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
按以下重量配制合金:Cu:47.440公斤;Zn:32.036公斤;Mn:0.400公斤;Mg:0.08公斤;La:0.032公斤;Zr:0.016公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火[本实施例的在线退火是在拉伸生产线上给合金材料拉伸后得到的合金线材通强电流进行退火,在线退火电流为500~550安培,退火温度:650℃,退火时间:1.8秒。]及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00033
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:59.300%;Mn:0.230%;Mg:0.100%;La:0.040%;Zr:0.020%;杂质:0.194%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例2
按以下重量配制合金:Cu:46.799公斤;Zn:32.596公斤;Al:0.153公斤;Mn:0.407公斤;La:0.026公斤;Ce:0.023公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00041
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:58.499%;Al:0.191%;Mn:0.509%;La:0.032%;Ce:0.029%;杂质:0.199%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例3
按以下重量配制合金:Cu:45.826公斤;Zn:32.621公斤;Sn:0.048公斤;Mg:0.855公斤;Ce:0.017公斤;Cu-B中间合金(B含量为2%):0.640公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉,采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:连铸温度为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00042
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:58.066%;Sn:0.060%;Mg:1.068%;Ce:0.021%;B:0.016%;杂质:0.192%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例4
按以下重量配制合金:Cu:44.583公斤;Zn:32.908公斤;Mn:0.492公斤;Al:0.065公斤;Fe:0.078公斤;Cu-B中间合金(B含量为2%):1.880公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉,采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:连铸温度为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00051
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:58.031%;Mn:0.615%;Al:0.081%;Fe:0.097%;B:0.047%;杂质:0.195%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例5
按以下重量配制合金:Cu:46.174公斤;Zn:33.062公斤;Mn:0.402公斤;Sn:0.101公斤;Cu-B中间合金(B含量为2%):0.240公斤;Fe:0.026公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉,采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:连铸温度为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00052
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:58.012%;Mn:0.502%;Sn:0.126%;B:0.006%;Fe:0.032%;杂质:0.196%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例6
按以下重量配制合金:Cu:37.576公斤;Zn:35.670公斤;Sn:1.416公斤;Al:1.484公斤;Zr:0.060公斤;Cu-B中间合金(B含量为2%):3.800公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00061
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:51.624%;Sn:1.770%;Al:1.855%;Zr:0.075%;B:0.095%;杂质:0.201%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢作为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例7
按以下重量配制合金:Cu:36.935公斤;Zn:38.389公斤;Al:0.476公斤;Mg:0.168公斤;La:0.079公斤;Cu-B中间合金(B含量为2%):3.960公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00062
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:51.019%;Al:0.594%;Mg:0.209%;La:0.098%;B:0.099%;杂质:0.198%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例8
按以下重量配制合金:Cu:42.412公斤;Zn:34.257公斤;Mn:1.585公斤;Sn:1.595公斤;Zr:0.078公斤;Ce:0.079公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:53.015%;Mn:1.981%;Sn:1.993%;Zr:0.097%;Ce:0.098%;杂质:0.201%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例9
按以下重量配制合金:Cu:44.822公斤;Zn:32.608公斤;Sn:1.281公斤;Mg:1.279公斤;Zr:0.009公斤;Fe:0.007公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00072
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:56.027%;Sn:1.601%;Mg:1.598%;Zr:0.011%;Fe:0.009%;杂质:0.198%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例10
按以下重量配制合金:Cu:45.204公斤;Zn:33.417公斤;Mg:0.043公斤;Mn:0.041公斤;Cu-B中间合金(B含量为2%):1.280公斤;Zr:0.023公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00081
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:58.072%;Mg:0.053%;Mn:0.051%;B:0.032%;Zr:0.028%;杂质:0.195%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi ≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
实施例11
按以下重量配制合金:Cu:44.809公斤;Zn:34.028公斤;Al:0.633公斤;Sn:0.534公斤;La:0.0009公斤;Ce:0.0009公斤。将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉内,然后采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火(退火温度:650℃,退火时间:1.8秒)及成品前的去应力退火(退火温度:180℃,退火时间:2秒)制成
Figure G2008101632357D00082
0.25mm的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。电极线成品的化学成分为:Cu:56.012%;Al:0.791%;Sn:0.667%;La:0.001%;Ce:0.001%;杂质:0.199%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。
在微机自动控制万能电子拉伸仪上测试其综合力学性能,采用惠斯通电桥法测试其导电率,以45号钢做为工件测试所制备的电极线的电火花加工速度,所测试的数据如表1所示。
比较例1
按以下重量配制合金:Cu:47.105公斤;Zn:32.898公斤,且不添加M元素制备水平连铸线坯。
将所配制的混合料放入工频感应熔炼炉中使其熔化,熔化温度为1180℃,保温时间为30分钟;连续熔化三炉金属液体并逐一将其导入水平连铸炉,采用水平连铸方法制备合金线坯,水平连铸工艺如下:将连铸温度设为1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1500mm/min。水平连铸所制线坯的化学成分为:Cu:58.876%;杂质:0.182%,其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%;Zn:余量。对所制线坯进行拉伸加工,则发生多次脆断,无法制成φ0.25mm的电极线,因此在表1中没有列出其综合力学性能、导电率、电火花加工速度的数据。
比较例2
比较例2选自专利号为U.S.No.4,686,153的美国专利。该专利公开了一种芯线外表面镀层的电火花加工用电极线的制备方法。镀层厚度为0.1~15μm,镀层中的平均锌含量介于10%~50%之间。其具体制备步骤如下:(1)取铜包钢线为芯线,芯线横截面中铜的占有比例为10%~70%;(2)在芯线外表面电镀或热镀一层厚度为0.1~15μm的锌;(3)加热镀锌的铜包钢线,使铜扩散至锌层中形成铜锌合金层,铜锌合金层中锌的浓度沿径向从里至外呈逐渐增大的梯度分布,铜锌合金层中锌的平均浓度介于10%~50%之间。虽然比较例2的镀层最大平均锌浓度超过了本发明电极线的锌浓度,其电火花加工速度好于本发明的电极线的加工速度,但其制备工艺复杂、工序繁多、生产设备昂贵,其生产成本高于本发明电极线的生产成本。
比较例3
比较例3选自中国专利,专利号为01242648.2。该专利公开了一种制备镀层电极线的制备技术。比较例3的制备工艺为:选用铜锌线做为芯线,线径为
Figure G2008101632357D00091
0.25mm,在其外表面镀上一层厚度为0.02mm的锌,其相关技术指标如表1所示。由于比较例3采取的是在铜锌线的外表面镀锌的方法,它的生产程序包括两个大的部分,即:制备直径为
Figure G2008101632357D00092
0.25mm的铜锌线,然后在其外表面上镀一层厚度为0.02mm的锌。与本发明的电极线及其制备技术相比,比较例3的生产过程多一道镀锌工序,其生产成本及设备成本比本发明的电极线的成本要高。
比较例4
比较例4选自中国专利,专利号为200510007544.1。该专利公开了一种平均锌含量在41%~44%范围内的电极线及其制备方法。在比较例4的电极线的组成成分中,只有铜、锌两种元素,没有其它第三组元成分。比较例4中电极线的制备方法如下:按照规定的比例对铜和锌进行混合铸造成锭,把铜锌合金锭热轧挤压成圆杆,然后分阶段地进行冷轧抽丝和退火处理,最后制成最终线径的电极线,电极线的晶体结构为α相和β’相的交替均匀配置。比较例4显示,由于其平均锌含量在41%~44%范围内,因此其冷加工的性能较差,比较例4在合金熔炼完成后采取热轧挤压成杆的方式避开由于β’相较多而导致的锭坯冷加工性能很差的问题。而在本发明中,不需热轧挤压成杆而可以通过直接水平连铸的方法制备线坯,采取添加元素M的方式改善水平连铸线坯的微观组织、增大水平连铸时的过冷度细化晶粒等方法增强线坯的冷加工性能,最后,水平连铸线坯可通过直接冷拉伸的加工方式制备线径为0.10mm~0.30mm的电极线。
与比较例4相比,本发明电极线的锌含量可以达到更高(锌含量最高可达到48%),且在冷拉伸加工的过程中不会出现断线的情况。此外,本发明的制备方法、工艺更简单,由于可以直接水平连铸生产冷拉伸性能很好的线坯,不需热轧挤压制备线坯,因此所需设备成本更低、生产效率更高、生产成本更低。
表1实施例与比较例的综合力学性能、导电率与电火花加工速度
Figure G2008101632357D00103
注:◎-优良;×-断线;
*-以实施例1的电火花加工速度为基准,实施例2、3、4、5、6、7、8、9、10、11的加工速度与其比值做为体现它们加工速度的性能参数
△-是以铜线的电火花加工速度为基准得出的比值,以该比值做为比较例2的加工速度的性能参数。
※-以锌含量为37.0%的二元铜锌合金电极线的切割速度为100%的比值。
以上实施例是对专利的说明和进一步解释,而不是对本发明的限制,在本发明的精神和权利保护范围内所做的任何修改,都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种慢走丝电火花腐蚀加工用电极线,其特征在于它由以下重量百分比的成分组成:Cu 51%~59.5%,Zn 40%~48%,M1 0.1%~4.0%,M2 0.002%~0.2%,其它为由原材料带入的不可避免的杂质;其中,M1为选自Mn、Sn、Al、Mg中的任意两种金属,且该两种金属在电极线中的含量范围均为0.05%~2.0%,M2为选自Zr、La、Ce、B、Fe中的任意两种元素,且该两种元素在电极线中的含量范围均为0.001%~0.1%。
2.根据权利要求1所述的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线,其特征在于所述杂质含量之和≤0.3%,且其中Pb≤0.10%、Sb≤0.05%、Bi≤0.02%、P≤0.01%。
3.一种权利要求1所述的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线的制备方法,其特征在于它是一种能细化电极线微观组织的激冷方法,具体制备步骤为:在工频感应熔炼炉中按成分组成加料,并使其熔化,熔化温度为1100~1180℃,保温时间为15~30分钟;然后将熔融的金属溶液导入到水平连铸炉内,采用水平连铸方法制备合金线坯,连铸温度为1100~1150℃,连铸时结晶器冷却水压为0.7~0.8MPa,冷却水进水温度≤32℃,进出水温差为7~8℃,连铸速度为1400~1500mm/min;然后将所制线坯经多道拉伸和在线退火,以及成品前的去应力退火,制成直径为
Figure FA20189172200810163235701C00011
的慢走丝电火花腐蚀加工用电极线。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于所述的在线退火温度为620~680℃,相应的退火时间为1.0~2.5秒,以使拉伸后得到的合金材料的线材发生完全再结晶,利于后续拉伸加工。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于所述的成品前的去应力退火的温度为160~250℃,相应的退火时间为1.0~3.0秒,以消除成品电极线中由于拉伸加工而导致的加工应力。
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