CN113714749B - 一种高速型镀层电极丝制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高速型镀层电极丝制造工艺，包括以下步骤：熔铸、巨拉、钟罩炉一退火、大拉、中拉、电镀、半自动小拉、钟罩炉二退火和小拉，所述电镀过程中依次包含有碱电解、第一次水洗、酸电解、第二次水洗、连续两次镀锌、第三次水洗、烘干和收线，本发明能够进一步改善其放电稳定性，而且能够有效提升其切割速度15％‑20％。

Description

一种高速型镀层电极丝制造工艺
技术领域
本发明涉及一种电极丝，尤其是指一种高速型镀层电极丝制造工艺。
背景技术
近年来，机械加工技术日新月异，线切割放电加工作为一种特别的精密机械加工技术也得到了迅速发展。线切割技术的发展其重要的一部分依赖于电极丝技术的发展。随着材料加工技术及机械加工技术的不断进步，电极丝经历了从普通黄铜电极丝到镀层电极丝的使用转换。慢走丝线切割用镀锌电极丝，一般地，其芯材为普通黄铜，外面镀一层锌，但不能较好的控制镀锌层厚度的均匀性，这种电极丝的放电稳定性会相对差点，而且其往往含锌35％及以上的黄铜线，虽然降低了成本，同时相对地切割效率也变得较低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明目的在于提供一种高速型镀层电极丝制造工艺，能够进一步改善其放电稳定性，而且能够有效提升其切割速度。为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：
(二)技术方案
一种高速型镀层电极丝制造工艺，包括以下步骤：
(1)熔铸：将重量含量62.6％≤t≤63.2％的铜、重量含量0＜t≤0.01％的铁，重量含量0＜t≤0.01％的磷，余量为锌的四种原料按重量配比投入上引连铸熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1025-1030℃，以1.2-1.4m/min的牵引速度铸造生产出
Figure BDA0003293885270000011
的黄铜坯杆；
(2)巨拉：将
Figure BDA0003293885270000021
的黄铜坯杆通过巨拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000022
的黄铜线坯，巨拉机的拉伸速度控制在110-130m/min；
(3)钟罩炉一退火：将
Figure BDA0003293885270000023
的黄铜线坯投入到钟罩炉一中进行再结晶退火处理，退火温度控制在600℃，保温3小时后冷却；
(4)大拉：退火处理后
Figure BDA0003293885270000024
的黄铜线坯通过大拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA0003293885270000025
的黄铜线坯，大拉机的拉伸速度控制在400±5m/min、退火电压设定为36-38V；
(5)中拉：将
Figure BDA0003293885270000026
的黄铜线坯通过中拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA0003293885270000027
Figure BDA0003293885270000028
的黄铜线坯，中拉机的拉伸速度控制在600m/min、退火电压设定为35-37V；
(6)电镀：对
Figure BDA0003293885270000029
的黄铜线坯放线依次进行碱电解、第一次水洗、酸电解、第二次水洗、连续两次镀锌、第三次水洗、烘干和收线处理；其中碱电解过程中使用有脱脂剂，所述脱脂剂的浓度控制在60-70g/L，脱脂剂的温度控制在60-70℃，碱电解槽的电压控制在1.5-2.0V、电流控制在260-320A；酸电解过程中使用有纯度为98％的硫酸，其浓度占酸电解溶液的10％，酸电解槽的电压控制在0.2-0.7V、电流控制在20-40A；所述镀锌过程中使用有浓度为470-480g/L硫酸锌和35-45g/L缓冲盐，镀锌液的温度控制在30-40℃，镀锌槽的电压控制在1.5-2.8V、电流控制在650-1050A；所述烘干温度控制在150-200℃；所述收线速度控制在130-150m/min；
(7)半自动小拉：将镀锌之后
Figure BDA00032938852700000210
的黄铜线坯通过半自动小拉机拉伸成
Figure BDA00032938852700000211
镀锌电极丝，拉伸速度控制在300±5m/min；
(8)钟罩炉二退火：将
Figure BDA00032938852700000212
镀锌电极丝投入到钟罩炉二中进行再结晶退火处理，退火温度控制在290-310℃，保温13-15小时后冷却；
(9)小拉：将退火之后
Figure BDA00032938852700000213
镀锌电极丝通过小拉机拉伸成
Figure BDA00032938852700000214
Figure BDA00032938852700000215
的镀锌电极丝，小拉机的拉伸速度控制在800±5m/min、退火电压设定为37-38V。
进一步，所述电镀过程中的第一次水洗、第二次水洗和第三次水洗过程中均为连续五次水洗处理。
进一步，在步骤(6)电镀过程中，所述脱脂剂的浓度控制在64g/L，脱脂剂的温度控制在65℃，所述碱电解槽的电压控制在1.8V、电流控制在300A；所述酸电解槽的电压控制在0.5V、电流控制在30A；所述镀锌过程中使用有浓度为470g/L硫酸锌和40g/L缓冲盐，所述镀锌液的温度控制在35℃，所述镀锌槽的电压控制在2.5V、电流控制在850A；所述烘干温度控制在180℃；所述收线速度控制在145m/min。
进一步，在步骤(7)半自动小拉过程中，拉伸成
Figure BDA0003293885270000031
镀锌电极丝；在步骤(8)钟罩炉二退火中，退火温度控制在300℃，保温14小时后冷却。
(三)有益效果
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，本发明通过在电解铜、锌锭原材料中掺杂少量的铜磷中间合金，少量的铁能够起到细化晶粒的作用，而少量的磷不仅能起到除氧、除气的效果，还能改善铜液的流动性，致使黄铜线坯杆表面无冷隔、结疤，断口无气孔、缩孔和夹杂等，有利于提升黄铜线坯的内部组织质量和抗拉强度，线切割放电过程不易断线，进而有助于提高切割效率；电镀是采用
Figure BDA0003293885270000032
的黄铜线坯作为母线电镀、拉伸后扩散退火，可以较好的控制镀层的厚度均匀性，而镀层所增加的锌则进一步改善了其放电稳定性和冷却效应,放电性能更稳定，不易断丝；其镀层由多层铜锌合金组成,锌的比例从里到外呈梯度渐变,以外层的锌为最多,且表面是有利于改善冲洗性能的微观多孔结构，提高切割效率，使高速型镀层电极丝有良好的经济效益；高速型镀层电极丝相比普通黄铜丝而言，其切割速度能够提升15％-20％。
附图说明
图1是本发明流程图。
具体实施方式
请参阅图1流程图所示，结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
实施例一
一种高速型镀层电极丝制造工艺，包括以下步骤：
(1)熔铸：将重量含量63％的铜、重量含量0.009％的铁，重量含量0.008％的磷，余量为锌的四种原料按重量配比投入上引连铸熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1030℃，以1.3m/min的牵引速度铸造生产出
Figure BDA0003293885270000041
的黄铜坯杆；
(2)巨拉：将
Figure BDA0003293885270000042
的黄铜坯杆通过巨拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000043
的黄铜线坯，巨拉机的拉伸速度控制在120m/min；
(3)钟罩炉退火：将
Figure BDA0003293885270000044
的黄铜线坯投入到钟罩炉中进行再结晶退火处理，退火温度控制在600℃，保温3小时后冷却以消除黄铜线坯的加工硬化；
(4)大拉：退火处理后
Figure BDA0003293885270000045
的黄铜线坯通过大拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA0003293885270000046
的黄铜线坯，大拉机的拉伸速度控制在400m/min、退火电压设定为37V；
(5)中拉：将
Figure BDA0003293885270000047
的黄铜线坯通过中拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA0003293885270000048
Figure BDA0003293885270000049
的黄铜线坯，中拉机的拉伸速度控制在600m/min、退火电压设定为36V；
(6)电镀：对
Figure BDA00032938852700000410
的黄铜线坯放线依次进行碱电解、第一次水洗、酸电解、第二次水洗、连续两次镀锌、第三次水洗、烘干和收线处理；其中碱电解过程中使用有脱脂剂，所述脱脂剂的浓度控制在64g/L，脱脂剂的温度控制在65℃，碱电解槽的电压控制在1.8V、电流控制在300A；酸电解过程中使用有纯度为98％的硫酸，其浓度占酸电解溶液的10％，酸电解槽的电压控制在0.5V、电流控制在30A；所述镀锌过程中使用有浓度为470g/L硫酸锌和40g/L缓冲盐，镀锌液的温度控制在35℃，镀锌槽的电压控制在2.5V、电流控制在850A；所述烘干温度控制在180℃；所述收线速度控制在145m/min；
(7)半自动小拉：将镀锌之后
Figure BDA00032938852700000411
的黄铜线坯通过半自动小拉机拉伸成
Figure BDA00032938852700000412
镀锌电极丝，拉伸速度控制在300±5m/min；
(8)钟罩炉二退火：将
Figure BDA00032938852700000413
镀锌电极丝投入到钟罩炉二中进行再结晶退火处理，退火温度控制在300℃，保温14小时后冷却；
(9)小拉：将退火之后
Figure BDA0003293885270000051
镀锌电极丝通过小拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000052
的镀锌电极丝，小拉机的拉伸速度控制在800±5m/min、退火电压设定为37V。
将得到的镀层电极丝分别取三段进行切割测试，得出下列表一：
Figure BDA0003293885270000053
表一
实施例二
一种高速型镀层电极丝制造工艺，包括以下步骤：
(1)熔铸：将重量含量63％的铜、重量含量0.009％的铁，重量含量0.008％的磷，余量为锌的四种原料按重量配比投入上引连铸熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1030℃，以1.3m/min的牵引速度铸造生产出
Figure BDA0003293885270000054
的黄铜坯杆；
(2)巨拉：将
Figure BDA0003293885270000055
的黄铜坯杆通过巨拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000056
的黄铜线坯，巨拉机的拉伸速度控制在120m/min；
(3)钟罩炉退火：将
Figure BDA0003293885270000057
的黄铜线坯投入到钟罩炉中进行再结晶退火处理，退火温度控制在600℃，保温3小时后冷却以消除黄铜线坯的加工硬化；
(4)大拉：退火处理后
Figure BDA0003293885270000058
的黄铜线坯通过大拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA0003293885270000059
的黄铜线坯，大拉机的拉伸速度控制在400m/min、退火电压设定为37V；
(5)中拉：将
Figure BDA00032938852700000510
的黄铜线坯通过中拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA00032938852700000511
Figure BDA00032938852700000512
的黄铜线坯，中拉机的拉伸速度控制在600m/min、退火电压设定为36V；
(6)电镀：对
Figure BDA0003293885270000061
的黄铜线坯放线依次进行碱电解、第一次水洗、酸电解、第二次水洗、连续两次镀锌、第三次水洗、烘干和收线处理；其中碱电解过程中使用有脱脂剂，所述脱脂剂的浓度控制在70g/L，脱脂剂的温度控制在60℃，碱电解槽的电压控制在1.5V、电流控制在265A；酸电解过程中使用有纯度为98％的硫酸，其浓度占酸电解溶液的10％，酸电解槽的电压控制在0.4V、电流控制在25A；所述镀锌过程中使用有浓度为475g/L硫酸锌和35g/L缓冲盐，镀锌液的温度控制在35℃，镀锌槽的电压控制在2.0V、电流控制在900A；所述烘干温度控制在180℃；所述收线速度控制在145m/min；
(7)半自动小拉：将镀锌之后
Figure BDA0003293885270000062
的黄铜线坯通过半自动小拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000063
镀锌电极丝，拉伸速度控制在300±5m/min；
(8)钟罩炉二退火：将
Figure BDA0003293885270000064
镀锌电极丝投入到钟罩炉二中进行再结晶退火处理，退火温度控制在310℃，保温13小时后冷却；
(9)小拉：将退火之后
Figure BDA0003293885270000065
镀锌电极丝通过小拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000066
的镀锌电极丝，小拉机的拉伸速度控制在800±5m/min、退火电压设定为37V。
将得到的镀层电极丝分别取三段进行切割测试，得出下列表二：
Figure BDA0003293885270000067
表二
实施例三
一种高速型镀层电极丝制造工艺，包括以下步骤：
(1)熔铸：将重量含量62.7％的铜、重量含量0.004％的铁，重量含量0.005％的磷，余量为锌的四种原料按重量配比投入上引连铸熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1030℃，以1.3m/min的牵引速度铸造生产出
Figure BDA0003293885270000068
的黄铜坯杆；
(2)巨拉：将
Figure BDA0003293885270000071
的黄铜坯杆通过巨拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000072
的黄铜线坯，巨拉机的拉伸速度控制在120m/min；
(3)钟罩炉退火：将
Figure BDA0003293885270000073
的黄铜线坯投入到钟罩炉中进行再结晶退火处理，退火温度控制在600℃，保温3小时后冷却以消除黄铜线坯的加工硬化；
(4)大拉：退火处理后
Figure BDA0003293885270000074
的黄铜线坯通过大拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA0003293885270000075
的黄铜线坯，大拉机的拉伸速度控制在400m/min、退火电压设定为37V；
(5)中拉：将
Figure BDA0003293885270000076
的黄铜线坯通过中拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure BDA0003293885270000077
Figure BDA0003293885270000078
的黄铜线坯，中拉机的拉伸速度控制在600m/min、退火电压设定为36V；
(6)电镀：对
Figure BDA0003293885270000079
的黄铜线坯放线依次进行碱电解、第一次水洗、酸电解、第二次水洗、连续两次镀锌、第三次水洗、烘干和收线处理；其中碱电解过程中使用有脱脂剂，所述脱脂剂的浓度控制在60g/L，脱脂剂的温度控制在70℃，碱电解槽的电压控制在1.7V、电流控制在300A；酸电解过程中使用有纯度为98％的硫酸，其浓度占酸电解溶液的10％，酸电解槽的电压控制在0.7V、电流控制在40A；所述镀锌过程中使用有浓度为475g/L硫酸锌和35g/L缓冲盐，镀锌液的温度控制在40℃，镀锌槽的电压控制在2.7V、电流控制在100A；所述烘干温度控制在180℃；所述收线速度控制在145m/min；
(7)半自动小拉：将镀锌之后
Figure BDA00032938852700000710
的黄铜线坯通过半自动小拉机拉伸成
Figure BDA00032938852700000711
镀锌电极丝，拉伸速度控制在300±5m/min；
(8)钟罩炉二退火：将
Figure BDA00032938852700000712
镀锌电极丝投入到钟罩炉二中进行再结晶退火处理，退火温度控制在290℃，保温15小时后冷却；
(9)小拉：将退火之后
Figure BDA00032938852700000713
镀锌电极丝通过小拉机拉伸成
Figure BDA00032938852700000714
的镀锌电极丝，小拉机的拉伸速度控制在800±5m/min、退火电压设定为38V。
将得到的镀层电极丝分别取三段进行切割测试，得出下列表三：
Figure BDA0003293885270000081
表三
对照组一
参照实施例一的步骤工艺制造镀锌电极丝，其中步骤(7)电镀和步骤(8)直接去除，步骤(9)直接将镀锌之后
Figure BDA0003293885270000082
的黄铜线坯通过小拉机拉伸成
Figure BDA0003293885270000083
的镀锌电极丝，小拉机的拉伸速度控制在800±5m/min、退火电压设定为37V，将得到的普通镀锌电极丝分别取三段进行切割测试，得出下列表四：
Figure BDA0003293885270000084
表四
对照组二
市面上普通黄铜电极丝分别取三段进行切割测试，得出下列表五：
Figure BDA0003293885270000091
表五
将以上五个实施例的各项性能指标的平均值统计在一个表中进行对比，得出下列表六：
Figure BDA0003293885270000092
表六
对比以上实施例的各项性能指标可以得出，本发明相比普通黄铜电极丝，切割放电过程稳定、不易断丝，其切割速度提升15-20％；而没有经过半自动小拉和钟罩炉二退火的镀锌电极丝相比普通黄铜电极丝，切割放电过程稳定、不易断丝，其切割速度提升5-10％；尤其是实施例一，切割速度能够提升18.59％，效果较为明显。
本发明通过在电解铜、锌锭原材料中掺杂少量的铜磷中间合金，少量的铁能够起到细化晶粒的作用，而少量的磷不仅能起到除氧、除气的效果，还能改善铜液的流动性，致使黄铜线坯杆表面无冷隔、结疤，断口无气孔、缩孔和夹杂等，有利于提升黄铜线坯的内部组织质量和抗拉强度，线切割放电过程不易断线，进而有助于提高切割效率；电镀是采用
Figure BDA0003293885270000101
的黄铜线坯作为母线电镀、拉伸后扩散退火，可以较好的控制镀层的厚度均匀性，而镀层所增加的锌则进一步改善了其放电稳定性和冷却效应,放电性能更稳定，不易断丝；其镀层由多层铜锌合金组成,锌的比例从里到外呈梯度渐变,以外层的锌为最多,且表面是有利于改善冲洗性能的微观多孔结构，提高切割效率，使高速型镀层电极丝有良好的经济效益；高速型镀层电极丝相比黄铜丝而言，其切割速度能够提升15％-20％。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种高速型镀层电极丝制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)熔铸：将重量含量62.6％≤t≤63.2％的铜、重量含量0＜t≤0.01％的铁，重量含量0＜t≤0.01％的磷，余量为锌的四种原料按重量配比投入上引连铸熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1025-1030℃，以1.2-1.4m/min的牵引速度铸造生产出
Figure FDA0003293885260000011
的黄铜坯杆；
(2)巨拉：将
Figure FDA0003293885260000012
的黄铜坯杆通过巨拉机拉伸成
Figure FDA0003293885260000013
的黄铜线坯，巨拉机的拉伸速度控制在110-130m/min；
(3)钟罩炉一退火：将
Figure FDA0003293885260000014
的黄铜线坯投入到钟罩炉一中进行再结晶退火处理，退火温度控制在600℃，保温3小时后冷却；
(4)大拉：退火处理后
Figure FDA0003293885260000015
的黄铜线坯通过大拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure FDA0003293885260000016
的黄铜线坯，大拉机的拉伸速度控制在400±5m/min、退火电压设定为36-38V；
(5)中拉：将
Figure FDA0003293885260000017
的黄铜线坯通过中拉机连续拉伸并在线退火生产
Figure FDA0003293885260000018
Figure FDA0003293885260000019
的黄铜线坯，中拉机的拉伸速度控制在600m/min、退火电压设定为35-37V；
(6)电镀：对
Figure FDA00032938852600000110
的黄铜线坯放线依次进行碱电解、第一次水洗、酸电解、第二次水洗、连续两次镀锌、第三次水洗、烘干和收线处理；其中碱电解过程中使用有脱脂剂，所述脱脂剂的浓度控制在60-70g/L，脱脂剂的温度控制在60-70℃，碱电解槽的电压控制在1.5-2.0V、电流控制在260-320A；酸电解过程中使用有纯度为98％的硫酸，其浓度占酸电解溶液的10％，酸电解槽的电压控制在0.2-0.7V、电流控制在20-40A；所述镀锌过程中使用有浓度为470-480g/L硫酸锌和35-45g/L缓冲盐，镀锌液的温度控制在30-40℃，镀锌槽的电压控制在1.5-2.8V、电流控制在650-1050A；所述烘干温度控制在150-200℃；所述收线速度控制在130-150m/min；
(7)半自动小拉：将镀锌之后
Figure FDA00032938852600000111
的黄铜线坯通过半自动小拉机拉伸成
Figure FDA00032938852600000112
镀锌电极丝，拉伸速度控制在300±5m/min；
(8)钟罩炉二退火：将
Figure FDA00032938852600000113
镀锌电极丝投入到钟罩炉二中进行再结晶退火处理，退火温度控制在290-310℃，保温13-15小时后冷却；
(9)小拉：将退火之后
Figure FDA0003293885260000021
镀锌电极丝通过小拉机拉伸成
Figure FDA0003293885260000022
Figure FDA0003293885260000023
的镀锌电极丝，小拉机的拉伸速度控制在800±5m/min、退火电压设定为37-38V。
2.根据权利要求1所述一种高速型镀层电极丝制造工艺，其特征在于：在步骤(6)电镀过程中的第一次水洗、第二次水洗和第三次水洗过程中均为连续五次水洗处理。
3.根据权利要求1所述一种高速型镀层电极丝制造工艺，其特征在于：在步骤(6)电镀过程中，所述脱脂剂的浓度控制在64g/L，脱脂剂的温度控制在65℃，所述碱电解槽的电压控制在1.8V、电流控制在300A；所述酸电解槽的电压控制在0.5V、电流控制在30A；所述镀锌过程中使用有浓度为470g/L硫酸锌和40g/L缓冲盐，所述镀锌液的温度控制在35℃，所述镀锌槽的电压控制在2.5V、电流控制在850A；所述烘干温度控制在180℃；所述收线速度控制在145m/min。
4.根据权利要求1或3所述一种高速型镀层电极丝制造工艺，其特征在于：在步骤(7)半自动小拉过程中，拉伸成
Figure FDA0003293885260000024
镀锌电极丝；在步骤(8)钟罩炉二退火中，退火温度控制在300℃，保温14小时后冷却。
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