JP2003136340A - ワイヤ放電加工用電極線 - Google Patents

ワイヤ放電加工用電極線

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Yoichiro Kimoto
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】伸線加工中のメッキの剥離がなく、放電加工の
高速化が可能で加工コストを抑えられるワイヤ放電加工
用電極線を提供する。 【解決手段】銅合金からなる中心心材2に亜鉛めっきを
施す第1工程と、それを熱処理することで得られる高亜
鉛の銅ー亜鉛合金層3を形成する第2工程と、その外層
に亜鉛めっき層5を施す第3工程と、表面が拡散しない
程度の熱処理を施す第4工程と、その後に伸線を加工す
る第5工程からなる。別の例として、第1の例の第2工
程と第3工程の間に表面を酸洗いする第3工程を追加し
た工程からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ワイヤ放電加工用
電極線に関するもので、特に、加工コストを低く抑える
為に切削物を削り取る加工速度を速くし、従来のワイヤ
よりも高速化をはかることが可能なワイヤ放電加工用電
極線1に関する。
【0002】
【従来の技術】ワイヤ放電加工とは、ワイヤ放電加工用
電極線と切削物との間で放電現象を起こさせ、切削物を
糸のこ式に加工する加工方法で、複雑な形状の加工に適
した加工方法である。この様なワイヤ放電加工用電極線
には、加工コストを抑えることが出来るように高速加工
が可能で、かつ安価な電極線が望まれてきた。また、使
い勝手という面からは、無人加工に対応出来得るような
自動結線が可能なワイヤや電極線断線等の発生のない電
極線も望まれてきた。従来の放電加工用電極線は、十分
な特性が得られないまでもそのコストメリットの良さか
ら亜鉛35〜40wt%、を含有する銅亜鉛合金からなる
電極線が主流となり広く一般的に使用されてきた。しか
し、亜鉛35〜40wt%、を含有する銅亜鉛合金からな
る電極線は構造が単層であるがゆえにコスト的には申し
分はないが、切削物を削り取る加工速度という面におい
ては多少難点があった。一般に、亜鉛含有量が高くなれ
ばなる程、切削物を削り取る加工速度が速くなるといわ
れている。しかしながら、亜鉛濃度が40%を越えてし
まうと伸線加工性が極端に悪くなり、伸線加工が困難と
なってしまう。一部にこの伸線加工性を解決した提案も
提出されているが、まだ実用化はされていない。また、
亜鉛の放電性が良好なことを利用し、切削物を削り取る
加工速度を高速化する目的で更に最外層に亜鉛を施した
図2に示す3層構造の電極線も存在する。この3層構造
の電極線の製造方法について概要を述べると、まず、銅
合金からなる中心心材に亜鉛めっきを施し、次にそれを
熱処理することで中心層が銅合金、外層が銅ー亜鉛合金
からなるワイヤを製造し、更にそのワイヤの外側に亜鉛
をめっき層を施し、所定の外径に伸線を加工するのが一
般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱処理
することでワイヤの表層付近にはボイド層4′と呼ばれ
る空洞が生じてしまい、亜鉛めっき前には極力この層を
取り除かなくてはならない。これを取り除く方法として
一般的には酸洗い方法が利用されるが、この酸洗い条件
がワイヤ放電加工用電極線の特性に大きな影響を及ぼ
す。つまり、酸洗い条件が厳しいと熱処理によって生成
した銅ー亜鉛合金を削ってしまうだけでなく、脱亜鉛も
引き起こしてしまい、切削物を削り取る加工速度の低下
を招いてしまう。一方、酸洗い条件が緩いとボイドが完
全には除去出来ず、熱処理によって生成した銅亜鉛合金
層と亜鉛めっき層の界面にはボイド層4′が残ってしま
う。そのボイドが伸線加工中に起点となり、めっきの剥
離が発生し、製造されたワイヤ放電加工用電極線の外観
は非常に悪くなり、製品価値が低下してしまうという欠
点があった。また、ワイヤ放電加工用電極線1′の外観
は、切削加工中の電極線の断線に密接に関係しているこ
とが推察され、めっきの剥離は致命的な欠陥につながり
かねない。この様な問題がある為、従来の電極線は、切
削物を削り取る加工速度を多少犠牲にしてでも熱処理に
よって生成した銅亜鉛合金層と亜鉛めっき層の界面に空
洞が生じないように酸洗いの条件を選択して製造してき
た。このように、切削物を削り取る加工速度の低下を極
力抑え、かつ伸線加工によってめっきの剥離が発生しな
い製造方法が求められてきた。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明は、これらの問題を
解決する為に、鋭意検討した結果、第1としては、第1
実施例の製造工程で、銅合金からなる中心心材2に亜鉛
めっきを施す第1工程と、それを熱処理することによっ
て得られる高亜鉛の銅ー亜鉛合金層3を形成する第2工
程と、その外層に亜鉛めっき層5を施す第3工程と、ワ
イヤ表面が拡散しない程度の熱処理を施す第4工程と、
その後に伸線を加工する第5工程からなるワイヤ放電加
工用電極線1で、第2としては、第2実施例の製造工程
で、第1実施例の第2工程と第3工程の間に、表面を酸
洗いする第3工程を加えた工程からなり、第3として
は、本発明の構造で、銅合金からなる中心心材2の周り
に高亜鉛の銅ー亜鉛合金層3を有し、最外層に亜鉛めっ
き層5が形成され、従来のボイド層4′が除かれた構造
であり、最終亜鉛めっきをした後にワイヤ表面が拡散し
ない程度の熱処理を施し、その後伸線加工することで、
切削物を削り取る加工速度の低下を極力抑え、かつ伸線
加工によってめっきの剥離が生じないという優れた効果
が得られる。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明のワイヤ放電加工用
電極線1の製造工程2例とその構造について詳細に説明
する。図1(イ)は、本発明のワイヤ放電加工用電極線
1による第1実施例の製造工程図で、図1(ロ)は、本
発明のワイヤ放電加工用電極線1による第2実施例の製
造工程図である。図から明らかように、第1実施例は、
酸洗いの工程が入っていない場合で、第2実施例は、第
1実施例の第2工程と第3工程の間に酸洗いの工程を追
加した場合の例である。本発明のワイヤ放電加工用電極
線は、銅合金からなる心材に亜鉛めっきを施し、それを
熱処理することで得られる銅亜鉛合金層を有するワイヤ
の更なる外層に亜鉛をめっきを施した電極線であって、
最終亜鉛めっきをした後にワイヤ表面が拡散しない程度
の熱処理を施し、その後伸線加工する工程からなる。次
に、図1(ハ)は、本発明のワイヤ放電加工用電極線1
の構造断面図であり、本発明の構造は、銅合金からなる
中心心材2の周りに高亜鉛の銅ー亜鉛合金層3を有し、
最外層に亜鉛めっき層5が形成され、従来のボイド層
4′が除かれた構造のワイヤ放電加工用電極線1であ
る。ここで、高亜鉛の銅ー亜鉛合金層3は、亜鉛濃度4
5〜65%の銅ー亜鉛合金を使用した。
【実施例1】始めに、具体的実施例について述べると、
亜鉛20wt%を含有するφ0.78mmの銅亜鉛合金ワ
イヤの外層に亜鉛被覆層を厚さ25μmで設け、次に、
そのワイヤを850℃の雰囲気中に17秒ワイヤを走行
させながら熱処理して銅亜鉛合金層を生成する。この時
ワイヤ表面にはボイド層が約10μm生成されていた。
このボイド層を除去する為の電解酸洗いをその電気条件
が緩い方から0A、50A、100A、150A、20
0Aの5種類で実施し、それぞれ亜鉛めっきを9μm施
した伸線前の母線を作製した。この母線を熱処理する目
的で電極間距離2.2mの焼鈍機に線速200m/mi
nで走行させながら通電電圧、10V、20V、40V
で熱処理し、その後、0.3mm迄伸線加工した本発明
の製造方法で作製した電極線と比較用の電極線を製造し
た。また、従来からの製造方法として熱処理をせずに
0.3mm迄伸線加工した従来の電極線と比較用の電極
線も製造した。この様にして得られた20種類の電極線
において外観を観察し、めっき剥がれの有無及び程度を
確認した。また、同電極線をワイヤ放電加工機にセット
し、下記の表1記載の条件で加工し、切削物を削り取る
加工速度も計測した。
【0006】
【表1】
【0007】次に、下記の表2は、本発明の製造方法で
作成した本発明の電極線と従来の製造方法で作成した従
来の電極線及び比較用の電極線について、外観観察と切
削物を削り取る加工速度の評価を行った結果を示す。
【表2】 表2において、電解酸洗条件とは、熱処理で発生してし
まうワイヤ表層のボイドを除去する為の酸洗い条件をい
い、数字が大きくなる程、酸洗い条件は厳しくなってい
る。熱処理条件とは、本発明の特徴である最終亜鉛めっ
きをした後の熱処理を指し、数字が高くなるほど熱処理
のエネルギーは高くなるということである。また、加工
速度比とは、3層構造の電極線を従来通りの製造方法で
作成した電極線の加工速度比を100%とした時の加工
速度比を表し、評価不可というのは電極線の断線が多く
発生して評価が出来なかったことを示す。表2から明ら
かなように、本発明の電極線は、熱処理で発生してしま
うワイヤ表層のボイドを除去する為の酸洗い条件が緩く
てもめっき剥離がなく、切削物を削り取る加工速度も向
上することがわかる。また、熱処理で発生したワイヤ表
層のボイドを除去する為の酸洗い条件が緩い方が、切削
物を削り取る加工速度がより向上することもわかる。同
様な製造方法で製造したにもかかわらず、めっき剥離が
多い結果となってしまった比較用の電極線16〜20を
EPMA(電子線マイクロアナリシス)で定量分析した
所、表層付近の組成が亜鉛59%の銅亜鉛合金であるこ
とがわかった。これは、最終亜鉛めっきをした後の熱処
理のエネルギーが高過ぎたことで表層に迄拡散が進行し
てしまい、伸線加工が不可能なγ相が析出した為、伸線
加工中そのγ相ごとめっきが剥離した為と推論される。
このことにより、最終亜鉛めっきをした後の熱処理のエ
ネルギーは、ワイヤ表面が拡散しない程度の熱処理にす
ることが必要である。また、熱処理で発生してしまうワ
イヤ表層のボイドを除去する為の酸洗い条件が緩くても
最終亜鉛めっきをした後にワイヤ表面が拡散しない程度
の熱処理を施すことで、その後の伸線加工においてめっ
きの剥離が殆ど発生しなくなることを見い出した。この
めっきの剥離がなくなる理由は解明されていないが、発
明者等は、最終亜鉛めっきをした後にワイヤ表面が拡散
しない程度の熱処理を施すことで銅亜鉛合金層と亜鉛め
っき層の界面付近に存在するボイド層4′が分散され、
それが起点で発生する伸線加工中のめっき剥がれがなく
なったことと界面付近で若干の相互拡散が引き起こさ
れ、下地である銅亜鉛合金とめっき層が強固に結合した
為と推測する。
【0008】今迄、銅合金としては、銅ー亜鉛合金を代
表例に取り説明してきたが、これに限らず、銅ー錫、銅
ーマグネシウム、銅ー銀、銅ークロム合金や銅被鋼線等
でも構わない。また、銅合金からなる心材に亜鉛めっき
を施し、それを熱処理することで得られる銅ー亜鉛合金
層を有するワイヤの更なる外層に亜鉛をめっきを施した
電極線の製造方法について説明してきたが、必ずしもこ
の電極線に限るものではない。いいかえれば、亜鉛めっ
きに限らず、最終めっき後に熱処理し、伸線加工する製
造方法であれば本発明の範囲内であることはいうまでも
ない。
【0009】
【発明の効果】以上説明の様に、銅合金からなる心材に
亜鉛めっきを施し、それを熱処理することで得られる銅
ー亜鉛合金層を有するワイヤの更なる外層に亜鉛をめっ
きを施した電極線において、最終亜鉛めっきをした後に
ワイヤ表面が拡散しない程度の熱処理を施し、その後伸
線加工することで、切削物を削り取る加工速度の低下を
極力抑え、かつ伸線加工によってめっきの剥離を生じな
いという優れた効果があるので、その工業的価値は大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ)本発明のワイヤ放電加工用電極線1によ
る第1実施例の製造工程図である。 (ロ)本発明のワイヤ放電加工用電極線1による第2実
施例の製造工程図である。 (ハ)本発明のワイヤ放電加工用電極線1の構造断面図
である。
【図2】従来のワイヤ放電加工用電極線1′の断面図で
ある。
【符号の説明】
1 本発明のワイヤ放電加工用電極線 2 中心心材(銅合金) 3 高亜鉛の銅ー亜鉛合金層(亜鉛濃度45〜65
%の銅ー亜鉛合金) 5 亜鉛めっき層 1′ 従来のワイヤ放電加工用電極線 2′ 中心心材 3′ 高亜鉛の銅ー亜鉛合金層 4′ ボイド層 5′ 亜鉛めっき層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉本 雅一 神奈川県川崎市中原区下小田中2丁目12番 8号 沖電線株式会社内 (72)発明者 木本 洋一郎 神奈川県川崎市中原区下小田中2丁目12番 8号 沖電線株式会社内 Fターム(参考) 3C059 AA01 AB05 DC02 4K044 AA06 AB04 AB10 BA06 BA10 BB03 BC05 CA42 CA62

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅合金からなる中心心材2に亜鉛めっきを
    施す第1工程と、それを熱処理することによって得られ
    る高亜鉛の銅ー亜鉛合金層3を形成する第2工程と、そ
    の外層に亜鉛めっき層5を施す第3工程と、ワイヤ表面
    が拡散しない程度の熱処理を施す第4工程と、その後に
    伸線を加工する第5工程からなることを特徴とするワイ
    ヤ放電加工用電極線1。
  2. 【請求項2】請求項1の第2工程と第3工程の間に、そ
    の表面を酸洗いする第3工程を追加したことを特徴とす
    るワイヤ放電加工用電極線1。
  3. 【請求項3】銅合金からなる中心心材2の周りに高亜鉛
    の銅ー亜鉛合金層3を有し、最外層に亜鉛めっき層5が
    形成されていることを特徴とするワイヤ放電加工用電極
    線1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005074396A2 (en) * 2004-02-05 2005-08-18 Pung Kuk Edm Wire Manufacturing Co., Ltd Electrode wire with multi-coated layers for electrical discharge machining and method of manufacturing the same

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WO2005074396A3 (en) * 2004-02-05 2005-10-06 Pung Kuk Edm Wire Mfg Co Ltd Electrode wire with multi-coated layers for electrical discharge machining and method of manufacturing the same

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