CN110328420B

CN110328420B - 一种电极丝及其制备方法

Info

Publication number: CN110328420B
Application number: CN201910592092.XA
Authority: CN
Inventors: 梁志宁; 万林辉; 吴桐; 林火根; 胡美俊
Original assignee: Ningbo Bode High Tech Ltd By Share Ltd
Current assignee: Ningbo Bowei Alloy Precision Fine Wire Co.,Ltd.
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2039-07-02
Also published as: CN110328420A

Abstract

本发明申请公开了一种电极丝，包括电极丝芯材和设置在芯材表面的环状构造，所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成，所述连接桥的内表面贴合在所述芯材的外表面上；所述芯材、弧状片体和连接桥的材料均为铜锌合金，且所述弧状片体和连接桥的材料中均包含M，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素。上述电极丝直线度高、抗磨性好。本发明申请还公开了一种电极丝的制备方法。

Description

一种电极丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及电极丝技术领域，具体涉及一种电极丝及其制备方法。

背景技术

众所周知，慢走丝电火花线切割加工所用的电极丝通常缠绕在线轴上，以便于存储和运输；使用时，缠绕着的电极丝从线轴上一圈一圈地抽离出来。由于电极丝具有一定的硬度，而且线轴上相邻丝线排布紧密、没有间隙，容易挤压变形，所以抽离出来的电极丝呈现弯曲状态，无法马上完全恢复直线状态。虽然传统黄铜丝的直线度比较好，即传统黄铜丝从线轴上抽离出来能够较快地恢复直线，但传统黄铜丝的力学性能、电学性能和电火花加工效果都远不及近年来新开发的镀层丝，所以在慢走丝电火花线切割加工的实际应用中已经逐步淘汰了传统黄铜丝，取而代之的是各种各样不同结构、不同组分的镀层电极丝。

通常情况下，现有技术的电极丝材料都是从较大直径规格

的母材拉伸至所需的最终直径

成品，电极丝经过极限加工率的塑性变形，材料抗拉强度由原来母材450～550MPa提升至成品900～1100MPa，虽然电极丝机械性能得到大幅度提升，但是材料同时也受到较大的变形抗力，使得电极丝直线度在内应力作用下变得非常弯曲，难以恢复直线状态，行业内技术人员会把这种现象表述为镀层电极丝的记忆效应差。这样缠绕在线轴上的镀层丝一般保存六个月后，从线轴上抽离时就变得非常弯曲，很难恢复到原来出厂时的直线度，甚至有的刚刚从生产线上取下来的产品，直线度本身就很差，这样会大大延长机床的自动穿丝时间，降低机床的生产效率，有的穿不进去还需要人工干预，手动辅助穿丝，这不仅增加了人力成本，同时还增加了电极丝的断丝机率，并降低机床的加工精度。也就是说，镀层丝虽然在力学性能、电学性能、切割效率和精度等方面都有不同程度的提升，但同时带来的一大缺陷是直线度有所降低。

另一方面，因为电火花线切割要放电，放电过程中电火花对电极丝有强烈的冲击作用，所以加工时瞬间放电就会产生急热，为了防止持续高温使电极丝熔化断线，此时需要马上停止放电，同时采用高压冲水或冷却液或工作液对慢走丝线切割加工的电极丝进行排屑，使得电极丝和工件急剧冷却下来。由于电极丝受到上述放电冲击和高压冲水，所以电极丝在加工过程中很不稳定、容易波动、引起较大振幅，为了提高加工稳定性，在电极丝上方设有张紧装置，张紧装置对电极丝施加的张力起到自动调节作用，电极丝的直线度与张紧装置的自动调节作用相互影响。

具体而言，首先电极丝的直线度会直接影响张力张紧装置的自动调节作用，即影响张力的波动情况，如果电极丝的直线度越好，那么张紧装置的张力波动就越小；但如果电极丝的直线度越差，那么张紧装置施加给电极丝的张力就会越不稳定，波动、振幅也会越大，比如现有技术张紧装置的波动范围是50N/mm²，如果一个电极丝抽离出来弯弯曲曲，那么张力张紧装置的波动就会更大。反过来，张力张紧装置的波动情况也会影响电极丝的直线度，如果张紧装置的张力波动越小，那么电极丝的直线度也就越好。但如果电极丝的张力过大，电极丝超过弹性变形的限度，由于电蚀造成的丝损耗和电磁力的作用，加上放电时产生急热、急冷变换的影响，很容易发生疲劳而造成断丝；如果电极丝的张紧力过小，尤其在切割较厚的工件时，由于电极丝的跨距较大，电极丝在加工过程中受放电压力的作用而弯曲变形，结果使电极丝切割轨迹落后并偏离工件轮廓，从而造成工件形状与尺寸误差过大的缺陷，比如切割较厚的圆柱体工件会出现腰鼓的形状，严重时电极丝快速运转容易跳出导轮槽而发生断丝现象。总体而言，电极丝的直线度与张紧装置的张力调节作用是密切相关的，电极丝要通过张力张紧装置来实现较高的直线度，而现有技术张紧装置的波动范围是很大的，造成电极丝直线度差、容易断丝。

综上，现有技术的镀层电极丝的直线度有待提高。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种直线度高、抗磨性好的电极丝。

本发明对上述技术问题的技术解决方案如下：一种电极丝，包括电极丝芯材和设置在芯材表面的环状构造，所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成，所述连接桥的内表面贴合在所述芯材的外表面上；所述芯材、弧状片体和连接桥的材料均为铜锌合金，且所述弧状片体和连接桥的材料中均包含M，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素。

本发明电极丝与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

本发明提供的电极丝的芯材表面设置有环状构造，并且所述环状构造由多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成。上述结构一方面能够改善产品缠绕质量，这是因为不规则的弧状片体使得电极丝在线轴上往复缠绕时，一排一排相邻丝线之间能够拥有足够的间隙空间，排布宽松，减少电极丝产品相互之间接触，防止出现挤压变形，当电极丝从线轴上抽离时能够迅速恢复至良好的直线度，保证自动穿丝的顺畅，节省了机床自动穿丝时间，最大限度地提高机床的生产效率；而且不需要人工辅助穿丝，节省人力成本，降低电极丝的断丝几率，并提高机床的加工精度。另一方面连接桥把弧状片体紧紧连接成一个整体，能够缓解表层环状构造中金属元素的消耗，使电极丝在放电时均匀稳定地消耗，减少了切割时不均匀不连续的放电腐蚀和磨损，并且解决了传统电极丝在使用过程中出现的掉粉问题，从而具有很高的抗磨效果。

更为重要的是，电极丝芯材表面的环状构造材料中添加了具有记忆效应的合金元素M，经过大量实验证明，添加Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素能够显著提升镀层电极丝的直线度性能。这是因为上述金属元素所构成的材料内部发生了热弹性马氏体相变，材料在受到一定应力时会诱发形成马氏体，相应地产生应变，应力去除后马氏体立即逆变为母相，应变恢复。因此所述的电极丝合金材料经马氏体相变后形状发生改变，但经过加热逆变后对母相原来形状有记忆效应，会自动恢复母相的原来形状，从而具有良好的变形恢复能力。本发明提供的电极丝通过采用Cu-Zn以及添加的M金属元素形成具有良好记忆效应的合金层，并且在产品缠绕前进行瞬间加热和急冷加工工艺，完全释放了原来的加工内应力，并且获得稳定的热弹性马氏体相，显著提升了产品直线度性能。因而，当电极丝从线轴上抽离，同时通过机床穿丝系统的专用退火轮进行二次加热时，就立即恢复至最佳的直线度，确保一次性快速地穿过工件，实现切割放电加工。

综上，本发明提供的电极丝具有良好的直线度，无论刚从生产线上出来的产品具有非常好的直线度，还是保存了六个月至十二个月的产品从线轴上抽离出来也能立即恢复到原来出厂时的直线度；而且电极丝具有很高的抗磨效果。

优选地，每个弧状片体的内表面部分或全部贴合在相连的连接桥的部分外表面上。具体而言，一些弧状片体的内表面部分贴合在相连的连接桥的部分外表面上，即连接桥的端部沿芯材外表面周向插入到一些弧状片体的内部；另一些弧状片体的内表面全部贴合在相连的连接桥的部分外表面上。也可以理解为，每个连接桥外表面的一部分与相连的弧状片体的内表面部分或全部贴合，另一部分裸露在外。

优选地，所述连接桥的端面与弧状片体的部分端面贴合。具体而言，一些连接桥的端面与相连的弧状片体的全部端面共平面，另一些连接桥的端部伸入到弧状片体的内部。

在环状构造中，连接桥与弧状片体有以上多种连接方式，连接桥形成Cu、Zn、M元素的浓度渐变多相复合结构，能够对弧状片体和芯材起到很好地过渡和连接作用。这种具有多相复合密排结构的连接桥把弧状片体紧紧地连接成一个整体，能够缓解表层金属元素的消耗，使电极丝在放电时均匀稳定地消耗，减少了切割时不均匀不连续的放电腐蚀和磨损，并且解决了传统电极丝在使用过程中出现的掉粉问题，从而具有很高的抗磨效果。

优选地，每个弧状片体的弧长为1.09～65.42μm，径向厚度为0.15～16μm，轴向宽度为0.2～30.8μm。由于弧状片体不规则，且形状满足上述尺寸范围，这样的电极丝具有良好的直线度，所以能够有效地调节慢走丝线切割机的张力张紧装置。也就是说，上述尺寸范围的弧状片体促使电极丝具有良好的直线度，进而减小张紧装置的张力波动，能够将张紧装置的波动范围控制在10N/mm²，反过来，小幅度波动的张紧装置也会促使电极丝的直线度保持长久。这样大大保证了电极丝张力的稳定性，大大减小了电极丝的断丝机率，显著提高机床的加工精度。

优选地，所述弧状片体的材料由如下质量百分数的成分组成：Zn 59.8～69.8％，M0.01～3.0％，其余为Cu和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；M中每种元素的含量范围均为0.005～1.5wt％。上述材料的弧状片体材料中添加了具有记忆效应的M合金元素，使弧状片体材料内部发生热弹性马氏体相变，有利于电极丝形状记忆的恢复能力，经过大量实验证明，添加Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素能够显著提升镀层电极丝的记忆能力，进而提高其直线度。

优选地，所述连接桥的材料由如下质量百分数的成分组成：Cu 51.1～61.0％，M0.001～0.1％，其余为Zn和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；M中每种元素的含量范围均为0.0005～0.05wt％。上述材料的连接桥材料中添加了具有记忆效应的M合金元素，使连接桥材料内部发生热弹性马氏体相变，有利于电极丝形状记忆的恢复能力，经过大量实验证明，添加Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素能够显著提升镀层电极丝的记忆能力，进而提高其直线度。

优选地，所述芯材材料由如下质量百分数的成分组成：Cu 59～65wt％，其余为Zn和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.5wt％。上述材料的芯材本身导电性能良好，电火花加工放电时电极丝的损耗小，造型容易，并且加工稳定、效率高，而且Cu、Zn材料来源丰富、价格便宜。

优选地，所述电极丝通过如下制备方法制成：

1)制备芯材所需的直径为0.6～1.4mm的母线；

2)将母线依次进行除油、酸洗、水洗和电镀，在母线表面形成厚度为2～20μm的锌镀层；电镀时采用的电镀液的主盐元素组成为Zn 80～90wt％，M 0.02～6.0wt％，其余为Cu和不可避免的杂质元素，且不可避免的杂质元素含量之和≤0.3wt％；其中M为选自Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素，且每种元素的含量范围均为0.01～3wt％；

3)将步骤2)得到的线坯以300～1200m/min的拉伸速度进行拉伸，得到直径为0.3～0.7mm的线坯；

4)将步骤3)得到的线坯进行接触式在线扩散退火和预拉伸处理；

5)将步骤4)得到的线坯进行连拉连退加工，得到直径为0.15～0.35mm的电极丝。

进一步优选地，所述步骤2)中电镀电流为1500～3000A，电镀电压为150～220V；所述步骤4)加工率为60～95％，拉伸速度为50～200m/min，退火电压为30～80V，退火电流为20～100A；所述步骤5)中拉伸速度为500～1500m/min，退火电压为2～10V，退火电流为0.5～10A。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种电极丝的制备方法，制得的电极丝直线度高、抗磨性好。

上述技术问题的技术解决方案如下：一种电极丝的制备方法，包括以下步骤：

1)制备芯材所需的直径为0.6～1.4mm的母线；

2)将母线依次进行除油、酸洗、水洗和电镀，在母线表面形成厚度为2～20μm的锌镀层；电镀时采用的电镀液的主盐组成为Zn 80～90wt％，M 0.02～6.0wt％，其余为Cu和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；其中M为选自Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素，且每种元素的含量范围均为0.01～3wt％；

本发明电极丝的制备方法与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

上述方法步骤2)中电镀液的主盐组成包含具有记忆效应的合金元素M，即Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素，电镀后在母线表面形成了包含M元素的镀锌层，这为最终制得电极丝的环状构造结构和组成奠定了基础，制成的电极丝具有良好的记忆效应，且芯材表面具有环状构造结构，所以电极丝的直线度高。步骤3)～5)制备具有环状构造的电极丝的工艺方法跳出了本领域的常规技术手段，步骤3)只需要进行拉伸，不需要退火，操作简单，为之后的操作节省出时间。步骤4)采用特殊的接触式在线扩散和预拉伸处理技术，即线坯接触地通过导线轮并连续地进行扩散退火和预拉伸，中间没有停顿，由于这种接触和在线连续的加工方法，使得电极丝表层的环状构造与芯材之间、连接桥与弧状片体之间都能够形成稳定的密排构型化学键，所以这样连接桥能够将弧状片体紧紧连接成一个整体，而且环状构造在芯材表面的附着效果非常牢固，从而为接下来的步骤5)的连拉连退加工做好准备。步骤5)对步骤4)得到的线坯进行连拉连退加工，得到的本发明电极丝成品。

本发明提供的电极丝制备方法采用特殊的接触式在线扩散和预拉伸处理技术，使得电极丝表层的环状构造与芯材形成稳定的密排构型化学键，两者结合更加牢固可靠；而环状构造中的连接桥形成铜、锌、M元素的浓度梯度变化多相复合结构，起到很好的过渡和连接作用。这种特殊的环状构造是通过这种多相复合密排结构的连接桥把弧状片体紧紧连接成一个整体，可以缓解表层金属元素的消耗，使电极丝在放电时均匀稳定地消耗，减少了切割时不均匀不连续的放电腐蚀和磨损，并且解决了传统电极丝在使用过程中出现的掉粉问题，从而具有很高的抗磨效果。

优选地，所述步骤2)中电镀的电流为1500～3000A，电镀电压为150～220V。

优选地，所述步骤4)接触式在线扩散退火和预拉伸处理指线坯接触地通过导线轮并连续地进行扩散退火和预拉伸，加工率为60～95％，拉伸速度为50～200m/min，退火电压为30～80V，退火电流为20～100A。接触式指线坯接触地通过导线轮，产生退火或者扩散或者表面结构；在线指连续生产、中间没有停顿。

优选地，所述步骤5)连拉连退加工指连续地进行拉伸和去应力退火，其中拉伸速度为500～1500m/min，去应力退火的电压为2～10V，电流为0.5～10A。

优选地，所述电极丝成品的直径为(0.25±0.002)mm。

综上所述，本发明的有益效果如下：

1)本发明提供的电极丝具有良好的直线度，进而保证一次性快速地通过机床穿丝系统穿过工件，实现切割放电加工；而且这样大大保证了电极丝张力的稳定性，大大减少了电极丝的断丝机率，显著提高机床的加工精度。

2)通过设置在芯材表面的环状构造，改善产品缠绕质量，不规则的弧状片体使得排线之间拥有更多的间隙空间，减少产品相互之间接触和挤压变形，当产品从线轴上抽离时能够迅速恢复至良好的直线度，保证自动穿丝的顺畅，节省了机床自动穿丝时间，最大限度地提高机床的生产效率。

3)不规则的连接桥通过多相复合密排结构把不规则的弧状片体紧紧连接成一个整体，可以缓解表层金属元素的消耗，使电极丝在放电时均匀稳定地消耗，减少了切割时不均匀不连续的放电腐蚀和磨损，并且解决了传统电极丝在使用过程中出现的掉粉问题，从而具有很高的抗磨效果。

4)添加M合金元素使弧状片体和连接桥材料内部发生热弹性马氏体相变，有利于电极丝形状记忆的恢复能力，经过大量实验证明，添加M合金元素能够显著提升镀层电极丝的记忆能力，进而提高其直线度。

5)本发明提供的电极丝通过采用Cu-Zn以及添加的M金属元素形成具有良好记忆效应的合金层，并且在产品缠绕前进行瞬间加热和急冷加工工艺，完全释放了原来的加工内应力，并且获得稳定的热弹性马氏体相，显著提升了产品直线度性能；因而当电极丝从线轴上抽离，同时通过机床穿丝系统的专用退火轮进行二次加热时，就立即恢复至最佳的直线度，确保一次性快速地穿过工件，实现切割放电加工。

6)本发明提供的电极丝制备方法采用特殊的接触式在线扩散和预拉伸处理技术，使得电极丝表层的环状构造与芯材形成稳定的密排构型化学键，两者结合更加牢固可靠；而环状构造中的连接桥形成铜、锌、M元素的浓度梯度变化多相复合结构，起到很好的过渡和连接作用。

附图说明

图1为本发明电极丝的局部侧视示意图。

图2为本发明电极丝沿图1中A-A方向的剖视示意图。

图中所示1、芯材，2、环状构造，3、弧状片体，4、连接桥。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

本发明原料涉及多种材料成分，包括Zn、Cu、Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb，这些原料均可通过市售采购得到。

本发明中出现多个参数，如厚度、宽度、质量百分数、含量、直径、速度、电流、电压，单位(如μm、％、wt％、mm、m/min、A、V)统一在上限后标注，例如0.15～16μm、59.8～69.8％、0.005～1.5wt％、0.6～1.4mm、300～1200m/min、1500～3000A、150～220V。当然，还可以采用上限值和下限值后均标注单位，如0.15μm～16μm、59.8％～69.8％、0.005wt％～1.5wt％、0.6mm～1.4mm、300m/min～1200m/min、1500A～3000A、150V～220V。这两种参数范围的表达方式均可，在实施例中对上限、下限两个端点值和中间取值，数值后都会带单位。

以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。

电极丝产品实施例

如图1所示，一种电极丝，包括电极丝芯材1和设置在芯材1表面的环状构造2，所述环状构造2由多个不规则的弧状片体3和多个连接弧状片体3的连接桥4组成，所述连接桥4的内表面贴合在所述芯材1的外表面上。连接桥4外表面与弧状片体3内表面的连接方式有两种，第一种是弧状片体3的内表面部分贴合在连接桥4的部分外表面上，第二种是弧状片体3的内表面全部贴合在连接桥4的部分外表面上。连接桥4端部与弧状片体3端部的连接方式也有两种，第一种是连接桥4的端面与相连的弧状片体3的全部端面共平面，第二种是连接桥的端部伸入到弧状片体的内部，这两种都满足连接桥4端面与弧状片体3的部分端面贴合。

每个弧状片体3的弧长L为1.09～65.42μm，径向厚度为0.15～16μm，轴向宽度为0.2～30.8μm。实际生产中，将多根比如15根电极丝放在一起作为一把电极丝，并将该把电极丝镶嵌在石墨里，然后将镶嵌好的石墨放在嵌线机上压实，再取下用抛光研磨机抛出截面，即可制作出具有上述环状构造2的电极丝横截面，放大1000倍测量出来。

所述芯材1材料由如下质量百分数的成分组成：Cu 59～65wt％，其余为Zn和不可避免的杂质元素，且不可避免的杂质元素含量之和≤0.5wt％。所述弧状片体3的材料由如下质量百分数的成分组成：Zn 59.8～69.8％，M 0.01～3.0％，其余为Cu和不可避免的杂质元素，且不可避免的杂质元素含量之和≤0.3wt％；其中，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素，且每种元素的含量范围均为0.005～1.5wt％。所述连接桥4的材料由如下质量百分数的成分组成：Cu 51.1～61.0％，M 0.001～0.1％，其余为Zn和不可避免的杂质元素，且不可避免的杂质元素含量之和≤0.3wt％；其中，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素，且每种元素的含量范围均为0.0005～0.05wt％。具体举例见表1。

表1电极丝中芯材、连接桥和弧状片体的组分以及弧状片体的尺寸举例

电极丝制备方法实施例

一种电极丝的制备方法，包括以下步骤：

1)制备芯材所需直径的母线；

2)将母线依次进行除油、酸洗、水洗和电镀，在母线表面形成锌镀层；其中电镀时采用的电镀液的主盐组成为Zn 80～90wt％，M 0.02～6.0wt％，其余为Cu和不可避免的杂质元素，且不可避免的杂质元素含量之和≤0.3wt％；其中，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素，且每种元素的含量范围均为0.01～3wt％；电镀液的主盐是所要电镀出的镀层的金属盐，通过元素质量占比表示主盐组成，电镀液的阴离子为SO₄ ^2-；

3)将步骤2)得到的线坯进行拉伸，不退火；

5)将步骤4)得到的线坯进行连拉连退加工，得到本发明电极丝。

表2中列举了电极丝的制备方法中各步骤的工艺参数，包括电流、电压、加工率、拉伸速度。表3列举了电极丝的制备方法中的尺寸参数，包括厚度、直径。虽然表2、表3只列举了3个实施例，包括端点值和中间值，但是只要在这些参数范围内的都落入本发明要求的保护范围之内。

表2制备方法中各步骤的工艺参数

表3制备方法中各步骤的尺寸参数

上述各实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围中。

对比例

对比例1为普通市售的H62黄铜电极丝，直径为0.25mm。

对比例2为传统的镀锌电极丝，由直径为0.9～1.2mm的H63黄铜组成芯材，在芯材表面直接镀锌，镀层厚度为10～20μm，然后再进行连拉连退加工，制成直径为0.25mm的镀锌电极丝。

对比例3为常规的γ镀层电极丝，由直径为0.9～1.2mm的H60黄铜组成芯材，然后在芯材表面镀锌，镀层厚度为10～30μm，得到第一线坯，对第一线坯进行热处理，热处理工艺的温度为410℃，时间为10h，得到第二线坯，最后对热处理后的第二线坯进行连拉连退加工，制成直径为0.25mm的高速电极丝，表层结构为γ相。

对比例4为参照本发明制备方法，但在步骤2)的电镀液中没有M元素，制得的无M元素的电极丝，直径为0.25mm，连接桥和弧状片体成分中均没有M元素，芯材Cu含量、连接桥Cu含量、弧状片体Zn含量以及弧状片体的尺寸参数均与实施例4的相同。

对比例5为参照本发明制备方法，但在步骤2)的电镀液中没有M元素，制得的无M元素的电极丝，直径为0.25mm，连接桥和弧状片体成分中均没有M元素，芯材Cu含量、连接桥Cu含量、弧状片体Zn含量以及弧状片体的尺寸参数均与实施例7的相同。

对比例6没有弧状片体的电极丝，直径为0.25mm，芯材Cu含量、连接桥Cu含量以及连接桥M元素含量均与实施例4相同。

对比例7没有弧状片体的电极丝，直径为0.25mm，芯材Cu含量、连接桥Cu含量以及连接桥M元素含量均与实施例7相同。

对比例8没有连接桥的电极丝，直径为0.25mm，芯材Cu含量、弧状片体Zn含量、弧状片体M元素含量以及弧状片体的尺寸参数均与实施例4相同。

对比例9没有连接桥的电极丝，直径为0.25mm，芯材Cu含量、弧状片体Zn含量、弧状片体M元素含量以及弧状片体的尺寸参数均与实施例7相同。

产品测试：

采用本发明电极丝作实施例，采用相关现有技术电极丝作对比例，将它们进行自动穿丝性能测试和对工件的切割性能测试，具体包括直度、张力张紧装置的波动范围、一次性穿丝通过率、抗磨测试和加工精度比，测试结果见表4。表4中的各数据均在同等条件下测试获得，其中电极丝的直径均为0.25mm。本领域的技术人员可有效调整各实施例中对最后连拉连退加工工序条件，使得各实施例中的成品电极丝的直径在0.15～0.35mm的范围内变化，当然对比例的直径也与实施例的电极丝产品直径相同。

对比例4、对比例6和对比例8的变量都是相对实施例4而设计的，对比例5、对比例7和对比例9的变量都是相对实施例7而设计的，本领域技术人员容易理解，通过对上述2组实施例和对比例的性能测试能够代表本发明所要求保护范围的电极丝和现有技术的电极丝性能优劣。

表4：实施例和对比例电极丝的实验数据

由表4归纳并分析电极丝的性能测试结果如下：

1、直度是指每300mm长的电极丝会有上下10～30mm的振动幅度，也称直线度，能够反映芯材表面镀层结构的优劣和记忆效应的好坏，通过直度测试仪测得。比如实施例1的直度≤10(mm/300mm)，说明实施例1中每300mm长的电极丝会有上下不超过10mm的振动幅度；对比例1的直度≤25(mm/300mm)，说明对比例1中每300mm长的电极丝会有上下不超过25mm的振动幅度。可以看出，对比例电极丝的振动幅度都明显超过实施例电极丝的振动幅度，这说明本发明电极丝的直线度都显著优于现有技术电极丝的直线度。

2、张力张紧装置的波动范围也能够反映电极丝的直线度，进一步反映芯材表面镀层结构的优劣和记忆效应的好坏，如果张力张紧装置的波动范围越小，说明电极丝的直线度越好，进一步说明芯材表面的环状构造优异且记忆效应良好。可以看出实施例中张力张紧装置的波动范围都远小于对比例中张力张紧装置的波动范围，这说明本发明电极丝的直线度都显著优于现有技术电极丝。不难理解，直线度主要指电极丝的结构，行业内技术人员也有称直线度性能，而记忆效应则指电极丝的性能，本发明电极丝的直线度好就能反映芯材表面的环状构造优异且记忆效应良好，因为电极丝的母相就是直线状态。

3、一次性穿丝通过率是指在慢走丝切割机床上利用电极丝自动穿孔通过的百分率，通过多次测试后统计计算得出。可以看出，本发明电极丝的一次性穿丝通过率都显著优于现有技术电极丝，结合上述直度、张力张紧装置的波动范围的表征，说明本发明电极丝的自动穿丝性能优异。

4、抗磨测试采用铜粉测试仪测得，指电极丝每经过5000m掉落铜粉的质量，能够反映电极丝的抗磨性能优劣，掉粉质量越大，说明电极丝的结合能力不好、抗磨性能越差；掉粉质量越小，说明电极丝的结合能力好、抗磨性能越好。可以看出，本发明电极丝掉粉质量都远小于对比例，说明本发明电极丝具有很高的抗磨性能。

5、加工精度比是指电极丝切割后工件的精度相对于对比例2的比值。可以看出，实施例的加工精度比都超过1.15，对比例的加工精度比不及1.1，说明本发明电极丝切割出的工件的加工精度高，结合上述上述抗磨测试的实验数据，进一步说明本发明电极丝的切割性能优异，这在本领域的现有技术中具有显著的进步。

综上，本发明电极丝相对于现有技术，自动穿丝性能和切割性能具有显著的进步，直线度好，所以本发明电极丝具备创造性。

Claims

1.一种电极丝，包括电极丝芯材和设置在芯材表面的环状构造，其特征在于，所述环状构造由用于当电极丝从线轴上抽离时能够迅速恢复至良好的直线度和减少切割时不均匀不连续的放电腐蚀和磨损的多个不规则的弧状片体和多个连接弧状片体的连接桥组成，连接桥把弧状片体连接成一个整体，所述连接桥的内表面贴合在所述芯材的外表面上；所述芯材、弧状片体和连接桥的材料均为铜锌合金，且所述弧状片体和连接桥的材料中均包含具有记忆效应且能发生热弹性马氏体相变的合金元素M，M为Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素；

电极丝在制备过程中，将母线依次进行除油、酸洗、水洗和电镀，在母线表面形成厚度为2～20μm的锌镀层；电镀时采用的电镀液的主盐组成为Zn 80～90wt％，M 0.02～6.0wt％，其余为Cu和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％。

2.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，每个弧状片体的内表面部分或全部贴合在相连的连接桥的部分外表面上。

3.根据权利要求1或2所述的电极丝，其特征在于，所述连接桥的端面与弧状片体的部分端面贴合。

4.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，每个弧状片体的弧长为1.09～65.42μm，径向厚度为0.15～16μm，轴向宽度为0.2～30.8μm。

5.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，所述弧状片体的材料由如下质量百分数的成分组成：Zn 59.8～69.8％，M 0.01～3.0％，其余为Cu和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；M中每种元素的含量范围均为0.005～1.5wt％。

6.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，所述连接桥的材料由如下质量百分数的成分组成：Cu 51.1～61.0％，M 0.001～0.1％，其余为Zn和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；M中每种元素的含量范围均为0.0005～0.05wt％。

7.根据权利要求1所述的电极丝，其特征在于，所述芯材材料由如下质量百分数的成分组成：Cu 59～65wt％，其余为Zn和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.5wt％。

8.一种基于权利要求1～7任一项所述电极丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备芯材所需的直径为0.6～1.4mm的母线；

2)将母线依次进行除油、酸洗、水洗和电镀，在母线表面形成厚度为2～20μm的锌镀层；电镀时采用的电镀液的主盐组成为Zn 80～90wt％，M 0.02～6.0wt％，其余为Cu和不可避免的杂质，且不可避免的杂质含量之和≤0.3wt％；其中M为具有记忆效应且能发生热弹性马氏体相变的合金元素Ag、Sn、Ti、Ni、Nb、Mo、Sb中的任意两种元素，且每种元素的含量范围均为0.01～3wt％；

3)将步骤2)得到的线坯以300～1200m/min的拉伸速度进行拉伸而不需要退火，得到直径为0.3～0.7mm的线坯；

4)将步骤3)得到的线坯进行接触式在线扩散退火和预拉伸处理：线坯接触地通过导线轮并连续地进行扩散退火和预拉伸，中间没有停顿，这样，连接桥能够将弧状片体紧紧连接成一个整体；

9.根据权利要求8所述的电极丝的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中电镀电流为1500～3000A，电镀电压为150～220V；所述步骤4)加工率为60～95％，拉伸速度为50～200m/min，退火电压为30～80V，退火电流为20～100A；所述步骤5)中拉伸速度为500～1500m/min，退火电压为2～10V，退火电流为0.5～10A。