JP2004188522A - ワイヤ放電加工用電極線の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストが安価で、かつ所望のＺｎ濃度を有するＣｕ−Ｚｎ合金層を確実に得ることができ、さらに放電加工性及び伸線加工性が非常に優れるワイヤ放電加工用電極線の製造方法を提供することにある。
【解決手段】ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材３１の外周に、めっきによってＺｎ層２１を形成し、そのＺｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層２２を被覆して被覆線材２０を形成し、その直後、あるいは被覆線材２０に縮径加工を施した後に、その被覆線材２０に熱処理を施してＺｎ層２１中のＺｎをＣｕ−Ｚｎ合金層２２中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成する方法である。
【選択図】 図２
【解決手段】ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材３１の外周に、めっきによってＺｎ層２１を形成し、そのＺｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層２２を被覆して被覆線材２０を形成し、その直後、あるいは被覆線材２０に縮径加工を施した後に、その被覆線材２０に熱処理を施してＺｎ層２１中のＺｎをＣｕ−Ｚｎ合金層２２中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成する方法である。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ放電加工用電極線の製造方法に係り、特に、被覆型のワイヤ放電加工用電極線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤ放電加工用電極線は、通電しながら走行させることで、電極線と被加工物間の放電による溶融作用を利用して、被加工物を加工するワイヤ放電加工に使用される電極線である。
【０００３】
一般的なワイヤ放電加工用電極線として、Ｃｕ−Ｚｎ合金単体からなる電極線が活用されている。この電極線は、加工速度、加工精度などの放電特性に優れていると共に、コスト的にも有利な特質を有している。このタイプの電極線の放電加工速度を向上させるには、電極線をＺｎ濃度が高いＣｕ−Ｚｎ合金で形成することが望ましい。しかしながら、Ｃｕ−Ｚｎ合金中のＺｎ濃度が４０重量％を超えると、伸線加工性が著しく低下し、電極線の製造が困難となる。このため、このタイプの電極線の構成材として、一般的に、３２〜３６重量％のＺｎを含むＣｕ−Ｚｎ合金、すなわちＣｕ−３５重量％Ｚｎ合金（６５／３５黄銅線）が使用されてきた。
【０００４】
近年、ワイヤ放電加工用電極線の高速加工性が重視されるようになっている。
このため、例えば、Ｃｕ−２．０重量％Ｓｎ合金、Ｃｕ−０．３重量％Ｓｎ合金などのＣｕ合金からなる心材の周りに、従来よりもＺｎ濃度が高いＣｕ−Ｚｎ合金層を被覆した被覆型の放電加工用電極線が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載された被覆型の放電加工用電極線の製造方法は、心材の周りに、Ｃｕ−３８〜４９重量％ＺｎからなるＣｕ−Ｚｎ合金層を押出被覆するものである。
【０００６】
また、被覆型の放電加工用電極線の他の製造方法としては、例えば、心材の周りにＺｎ層を被覆してなる被覆線材を加熱炉中に通して拡散熱処理を施すことで、電極線の表層にＺｎ濃度の高いＣｕ−Ｚｎ合金層を形成する方法が挙げられ、この他にも種々の方法が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３３９６６４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題 】
しかしながら、特開平５−３３９６６４号公報に記載の製造方法では、Ｃｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が３８〜４９重量％と高いことから、Ｃｕ−Ｚｎ合金層の単一層を形成するには、熱間押出被覆を行う必要があり、製造コストが非常に高くなるという問題があった。また、Ｃｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が３８〜４９重量％と高いことから、伸線加工性が著しく悪く、その結果、生産性が良好でないという問題があった。
【０００９】
また、後者の拡散熱処理による製造方法では、拡散熱処理に非常に長い時間を要することから、生産性が低いという問題があった。
【００１０】
生産性向上のために熱処理時間を高くすることも考えられるが、高温中ではＺｎが蒸発してしまい、所望のＺｎ濃度を得ることができないという問題がある。
あるいは、生産性を向上させるために、大量の被覆線材をボビンに巻きつけて一括して熱処理をする方法が考えられるが、一括して熱処理する場合、線材同士が隣接して接触しているため、熱処理によって外周のＺｎが拡散し、線材同士が融着してしまい、その後の加工が困難になるという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、製造コストが安価で、かつ所望のＺｎ濃度を有するＣｕ−Ｚｎ合金層を確実に得ることができ、さらに放電加工性及び伸線加工性が非常に優れるワイヤ放電加工用電極線の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材の外周に、めっきによってＺｎ層を形成し、そのＺｎ層の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層を被覆して被覆線材を形成し、その直後、あるいは上記被覆線材に縮径加工を施した後に、その被覆線材に熱処理を施して上記Ｚｎ層中のＺｎを上記Ｃｕ−Ｚｎ合金層中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成するワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１３】
請求項２の発明は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材の外周に、めっきによってＺｎ層を形成し、そのＺｎ層の外周にＣｕ−Ｚｎ合金テープを縦添えし、そのＣｕ−Ｚｎ合金テープの突き合わせ部を溶接して被覆線材を形成し、その直後、あるいは上記被覆線材に縮径加工を施した後に、その被覆線材に熱処理を施して上記Ｚｎ層中のＺｎを上記Ｃｕ−Ｚｎ層中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成するワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、上記心材を４３０〜４８０℃の溶融亜鉛浴中に少なくとも一回浸しながら通過させ、あるいは上記心材に電気亜鉛めっきを施して上記心材の外周にＺｎ層を形成する請求項１または２記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１５】
請求項４の発明は、上記心材を構成する合金として、
Ｃｕ−０．０２〜０．２重量％Ｚｒ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．２５重量％Ｓｎ−０．１５〜０．２５重量％Ｉｎ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．７０重量％Ｓｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金に、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの元素のうちの少なくとも１種を添加した合金、
Ｆｅ系Ｃｕ合金、
またはＣｕ−０．２〜２０重量％Ａｇ合金
のうちいずれかを用いる請求項１〜３いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１６】
請求項５の発明は、上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が３８〜５０重量％となるように、上記被覆線材に熱処理を施す請求項１〜４いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１７】
請求項６の発明は、上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が外層で３８重量％未満であり、その内層で３８〜５０重量％となるように、上記被覆線材に熱処理を施す請求項１〜５いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１８】
請求項７の発明は、上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層の外周に、さらにＺｎ層を形成する請求項１〜６いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図３は、本発明の好適実施の形態であるワイヤ放電加工用電極線の製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の一例を示す横断面図である。
【００２１】
図３に示すように、ワイヤ放電加工用電極線３０は、心材３１の外周に均一な高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２を形成した二層構造の電極線である。本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、このような電極線３０を製造するための方法である。
【００２２】
図２に示すように、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材３１の外周に、めっきによってＺｎ層２１を形成し、そのＺｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層２２を被覆して被覆線材２０を形成し、その直後、あるいは被覆線材２０に縮径加工を施した後に、その被覆線材２０に熱処理を施してＺｎ層２１中のＺｎをＣｕ−Ｚｎ合金層２２中に拡散させ、図３に示した高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２を形成する製造方法である。電極線３０は、さらに縮径加工（冷間伸線加工）が施されて所望径の最終製品になる。
【００２３】
より詳細に説明すると、心材３１を構成するＣｕ合金としては、被覆型のワイヤ放電加工用電極線の心材に慣用的に用いられているものであれば特に限定するものではない。
【００２４】
例えば、
Ｃｕ−０．０２〜０．２重量％Ｚｒ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．２５重量％Ｓｎ−０．１５〜０．２５重量％Ｉｎ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．７０重量％Ｓｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金に、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの元素のうちの少なくとも１種を添加した合金、
Ｆｅ系Ｃｕ合金、
またはＣｕ−０．２〜２０重量％Ａｇ合金
のうちいずれかを用いればよい。
【００２５】
心材３１としてこのようなＣｕ合金を用いたのは、上記Ｃｕ合金が高い導電率、高い引張強度及び高温耐熱性を有するからである。
【００２６】
心材３１の外周にめっきによってＺｎ層２１を形成する方法としては、例えば、心材３１を４３０〜４８０℃の溶融亜鉛浴中に少なくとも一回浸しながら通過させる方法（いわゆる溶融めっき法）を使用できる。この方法は、溶融亜鉛浴中のＺｎ濃度に依存しない方法なので、心材３１の溶融亜鉛浴中の通過回数に応じて、心材３１の外周に所望厚さのＺｎ層２１を形成できる。
【００２７】
また、上記の方法の他にも、心材３１を電解浴中に浸しながら心材３１と電解浴とに電圧を印加することにより、心材３１に電気亜鉛めっきを施して心材３１の外周にＺｎ層２１を形成する方法（いわゆる電気めっき法）を用いてもよい。
この方法は、印加する電圧に依存する方法なので、電圧を調整すれば、心材３１の外周に所望厚さのＺｎ層２１を形成できる。
【００２８】
心材３１の外周にめっきによってＺｎ層２１を形成したのは、心材３１の外周にＺｎ条を縦添えする方法に比べてＺｎ層２１を容易かつ低コストで形成できるからである。しかも、めっきの場合、縦添えする方法に比べると心材３１とＺｎ層２１との密着性が高いという利点もある。
【００２９】
心材３１の外周にＺｎ層２１を形成した後、そのＺｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層２２を形成する。具体的には、図１に示すように、Ｚｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層としてのＣｕ−Ｚｎ合金条１１を心材３１の長さ方向に沿って縦添えする。
【００３０】
Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１は、Ｃｕ−３２〜４０重量％Ｚｎ合金（好ましくはＣｕ−３２〜３８重量％Ｚｎ合金、特に好ましくはＣｕ−３５重量％前後Ｚｎ合金）で構成されている。
【００３１】
Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１のＺｎ濃度を３２〜４０重量％としたのは、Ｚｎ濃度が３２重量％未満だと放電加工速度を向上させる効果が十分に得られないためであり、Ｚｎ濃度が４０重量％を超えると伸線加工性が著しく低下するためである。
【００３２】
Ｚｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金条１１を縦添えした後、Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１の突き合わせ部１２に溶接処理を施す。すると、図２に示すように、心材３１の外周に形成されたＺｎ層２１と、そのＺｎ層２１の外周に形成されたＣｕ−Ｚｎ合金層２２（Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１）と、突き合わせ溶接部２３とを有する被覆線材２０が形成される。
【００３３】
その後、被覆線材２０の微小隙間Ｓを無くすべく、被覆線材２０に圧延ロールによる圧延加工あるいはダイス引抜き加工を施し、心材３１とＣｕ−Ｚｎ合金条１１とを密着させる。この圧延加工あるいはダイス引抜き加工は次工程である熱処理後に行ってもよい。
【００３４】
被覆線材２０には、さらに熱処理が施され、Ｚｎ層２１中のＺｎをＣｕ−Ｚｎ合金層２２（Ｃｕ−Ｚｎ条１１）中に拡散させると共に、突き合わせ溶接部２３及びその近傍の均一化処理を行う。
【００３５】
この熱処理は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層３２（図３参照）のＺｎ濃度が３８〜５０重量％となるように、被覆線材２０に施すようにしている。これは、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層３２のＺｎ濃度が３８重量％未満であると放電加工性の向上が望めず、５０重量％を超えると伸線加工性が著しく低下するためである。
【００３６】
熱処理条件は、例えば、４００℃×０．５ｈｒ〜６５０℃×１０ｈｒとなるようにしている。
【００３７】
その結果、図３に示したように、心材３１の外周に均一な高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２が形成されたワイヤ放電加工用電極線３０が得られる。得られた電極線３０を伸線ダイスに通し、電極線３０に適宜縮径加工（冷間伸線加工）を施して所望の線径に形成することで、最終製品が得られる。
【００３８】
ここで、縮径加工によって所望の線径が得られるまで、電極線３０を複数台の伸線ダイスに通す。また、縮径加工の減面率は、７５〜９５％以上、好ましくは７５〜９８％以上、特に好ましくは７５〜９９．５％以上である。
【００３９】
なお、本発明に係る製造方法においては、熱処理後に縮径加工を行う場合について説明を行ったが、熱処理前の被覆線材２０に対して縮径加工を行ってもよく、その場合、縮径後の被覆線材２０に熱処理を施す。
【００４０】
このように、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、心材３１の外周にめっきによってＺｎ層２１を形成しているので、心材３１の外周にＺｎ条を縦添えする方法に比べてＺｎ層２１を容易かつ低コストで形成できる。しかも、めっきの場合、縦添えする方法に比べると心材３１とＺｎ層２１との密着性を高くできる。
【００４１】
本発明に係る製造方法を用いて製造されたワイヤ放電加工用電極線３０では、内層の心材３１は導電率が高く、外層のＣｕ−Ｚｎ合金層３２は均一でＺｎ濃度が高く、かつ、伸線加工性が良好となるので、放電加工性及び伸線加工性が非常に優れている。
【００４２】
また、熱処理前の被覆線材２０の最外層はＣｕ−Ｚｎ合金層２２なので、被覆線材２０をボビンなどに巻きつけて線材同士が接触している状態で一括で熱処理しても、線材同士の融着を確実に防止できるので、低コストな熱処理が可能となり、優れた生産性を発揮できる。
【００４３】
さらに、熱処理に際してＣｕ−Ｚｎ合金層２２の内層であるＺｎ層２１からのＺｎの蒸発を確実に防止できるため、均一な所望のＺｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２を確実に得ることができ、効率的にかつ安定した品質の電極線３０を得ることができる。
【００４４】
したがって、本発明に係る製造方法を用いれば、放電加工性及び伸線加工性が非常に優れた電極線３０を安価に製造でき、しかも優れた生産性を発揮できる。
【００４５】
次に、本発明に係る製造方法の他の実施の形態を説明する。
【００４６】
図４は、本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の他の一例を示す横断面図である。
【００４７】
図４に示すように、ワイヤ放電加工用電極線４０は、図３で説明した電極線３０の外周に、すなわち熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層３２の外周に、さらにＺｎ層２１を形成したものである。このＺｎ層２１は、上述と同様、溶融めっき法や電気めっき法によって形成すればよい。最外層にＺｎ層２１を形成することで、放電加工性をさらに向上できる。
【００４８】
また、図５は本発明に係る製造方法を製造したワイヤ放電加工用電極線の別例を示す横断面図である。
【００４９】
図５に示すように、ワイヤ放電加工用電極線５０は、図２で説明した被覆線材２０に熱処理を施し、Ｚｎ濃度が３８重量％未満の低Ｚｎ濃度層である外層５１ｏと、Ｚｎ濃度が３８〜５０重量％の高Ｚｎ濃度層である内層５１ｉとの二層構造からなるＣｕ−Ｚｎ合金層５１を形成したものである。
【００５０】
外層５１ｏのＺｎ濃度を３８重量％未満とし、内層５１ｉのＺｎ濃度を３８〜５０重量％としたのは、最外層のＺｎ濃度が３８重量％未満であると、その内層にＺｎ濃度の高い層が存在しても、伸線加工性が著しく向上するためである。
【００５１】
このような二層構造のＣｕ−Ｚｎ合金層５１を心材３１の外周に形成するには、図２で説明した被覆線材２０に熱処理を施す際、熱処理条件を適宜調整すればよい。熱処理条件は、例えば、３５０℃×０．５ｈｒ〜６００℃×５ｈｒとなるようにしている。
【００５２】
また、この電極線５０の外周に、すなわち、図６に示すように熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層５１の外周に、さらにＺｎ層２１を形成してワイヤ放電加工用電極線６０を製造すれば、放電加工性をさらに向上できる。
【００５３】
【実施例】
（実施例１）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材を、４５０℃の溶融亜鉛浴中に数回通過させて厚さ０．２ｍｍのＺｎ層を心材に被覆する。その後、厚さ０．５０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．４ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材に６００℃×４ｈｒの熱処理を施してＣｕ−４６Ｚｎ合金層を形成した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５４】
（実施例２）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材を、４５０℃の溶融亜鉛浴中に数回通過させて厚さ０．２ｍｍのＺｎ層を心材に被覆する。その後、厚さ０．５０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．４ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材に、６００℃×２ｈｒの熱処理を施して最外層にＣｕ−３５Ｚｎ合金層を形成すると共に、その内層にＣｕ−４６Ｚｎ合金層を形成した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５５】
（実施例３）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材を、４５０℃の溶融亜鉛浴中に数回通過させて厚さ０．２ｍｍのＺｎ層を心材に被覆する。その後、厚さ０．５０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．４ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材に、６００℃×４ｈｒの熱処理を施してＣｕ−４６Ｚｎ合金層を形成し、その外周に厚さ０．１ｍｍのＺｎ層を被覆した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５６】
（実施例４）
心材の組成がＣｕ−０．１６Ｚｒである以外は実施例１と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５７】
（実施例５）
心材の組成がＣｕ−０．１６Ｚｒである以外は実施例２と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５８】
（実施例６）
心材の組成がＣｕ−０．１６Ｚｒである以外は実施例３と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５９】
（実施例７）
心材の組成がＣｕ−１０Ｚｎである以外は実施例１と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６０】
（実施例８）
心材の組成がＣｕ−１０Ｚｎである以外は実施例２と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６１】
（実施例９）
心材の組成がＣｕ−１０Ｚｎである以外は実施例３と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６２】
（比較例１）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材に、厚さ０．８０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．６ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材にＺｎを被覆し、８５０℃の加熱炉中を通過させる熱処理を施してＣｕ−４３Ｚｎ合金層を形成した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６３】
（比較例２）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材に、厚さ０．８０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．６ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材にＺｎを被覆し、８５０℃の加熱炉中を通過させる熱処理を施してＣｕ−４３Ｚｎ合金層を形成し、さらにその外周に厚さ０．１ｍｍのＺｎ層を被覆した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６４】
（従来例１）
連続鋳造機を用いて、Ｃｕ−３５Ｚｎ合金からなる電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６５】
（従来例２）
電極線母材の組成がＣｕ−４０Ｚｎである以外は従来例１と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６６】
実施例１〜９、比較例１，２、従来例１，２における各電極線の、心材組成（重量％）、被覆層の組成（重量％）、伸線加工性、放電加工試験時の放電加工速度および生産性を表１に示す。
【００６７】
ここで、伸線加工性は容易なものを○、やや難があるものを△とした。放電加工速度は、従来例１における電極線の放電加工速度を１．００としたの相対速度で評価した。生産性は、比較例１における電極線の生産性を１．０としたときの相対値で評価した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１に示すように、実施例１〜３の各電極線の放電加工速度は、１．３１、１．２９、１．４３であり、従来例１，２に比べて約３０〜４０％も高速であった。比較例１，２に比べても約１０〜２０％も高速であった。実施例１〜３の各電極線は、生産性についても、比較例１に比べて３〜６倍も高い生産性を示し、比較例２に比べて５〜１０倍もの高い生産性を示した。
【００７０】
また、実施例１〜３の各電極線についてより詳細に評価すると、実施例３の電極線は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層の外周に、さらに最外層となるＺｎ層が形成されているので、実施例１，２に比べると放電加工速度が最も高速であった。
実施例２の電極線は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層が高Ｚｎ濃度の内層と低Ｚｎ濃度の外層からなっており、実施例１，３に比べると熱処理時間を半分にできるので、生産性が最も高かった。実施例１の電極線は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層が均一な高Ｚｎ濃度の層のみなので、実施例２，３に比べると伸線加工性がやや劣るが、放電加工速度および生産性は実施例２と実施例３の中間の値を示した。
【００７１】
これに対して比較例１の電極線は、熱処理時の最外層がＺｎ層となっており、熱処理中にＺｎが蒸発してしまうので、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度を所望濃度まで高くすることができず、しかも電極線の引張強度が低いので、放電加工速度が１．２１しか得られず、生産性も低い。
【００７２】
比較例２の電極線は、比較例１と同様の理由から放電加工速度が１．２０しか得られない。この電極線は最外層にＺｎ層が形成されているので、比較例１に比べると伸線加工性が容易であるものの、生産性が０．６とさらに低下する。
【００７３】
また、実施例１〜３における心材の組成を変えた実施例４〜６、および実施例７〜９の各電極線についても、従来例１，２および比較例１，２に比べて、実施例１〜３とほぼ同等の放電加工速度、生産性および伸線加工性が得られた。実施例４〜６および実施例７〜９における各特性の比較についても同様である。
【００７４】
したがって、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、優れた放電加工性及び伸線加工性を有するワイヤ放電加工用電極線を低コストで製造できることがわかる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００７６】
（１）優れた放電加工性及び伸線加工性を有するワイヤ放電加工用電極線を低コストで製造できる。
【００７７】
（２）熱処理前の被覆線材の最外層がＣｕ−Ｚｎ合金層なので、熱処理時にＺｎ層からのＺｎの蒸発を確実に防止でき、均一な所望のＺｎ濃度を有するＣｕ−Ｚｎ合金層を確実に得ることができる。
【００７８】
（３）熱処理前の被覆線材をボビンなどに巻きつけて線材同士が接触している状態で一括で熱処理しても、線材同士の融着を確実に防止できるので、効率的な一括した熱処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法の一工程を示す横断面図である。
【図２】熱処理前の被覆線材の横断面図である。
【図３】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の一例を示す横断面図である。
【図４】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の他の一例を示す横断面図である。
【図５】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の別例を示す横断面図である。
【図６】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線のさらに別例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１１ Ｃｕ−Ｚｎ合金条
２０ 被覆線材
２１ Ｚｎ層
２２ Ｃｕ−Ｚｎ合金層
３１ 心材
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ放電加工用電極線の製造方法に係り、特に、被覆型のワイヤ放電加工用電極線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤ放電加工用電極線は、通電しながら走行させることで、電極線と被加工物間の放電による溶融作用を利用して、被加工物を加工するワイヤ放電加工に使用される電極線である。
【０００３】
一般的なワイヤ放電加工用電極線として、Ｃｕ−Ｚｎ合金単体からなる電極線が活用されている。この電極線は、加工速度、加工精度などの放電特性に優れていると共に、コスト的にも有利な特質を有している。このタイプの電極線の放電加工速度を向上させるには、電極線をＺｎ濃度が高いＣｕ−Ｚｎ合金で形成することが望ましい。しかしながら、Ｃｕ−Ｚｎ合金中のＺｎ濃度が４０重量％を超えると、伸線加工性が著しく低下し、電極線の製造が困難となる。このため、このタイプの電極線の構成材として、一般的に、３２〜３６重量％のＺｎを含むＣｕ−Ｚｎ合金、すなわちＣｕ−３５重量％Ｚｎ合金（６５／３５黄銅線）が使用されてきた。
【０００４】
近年、ワイヤ放電加工用電極線の高速加工性が重視されるようになっている。
このため、例えば、Ｃｕ−２．０重量％Ｓｎ合金、Ｃｕ−０．３重量％Ｓｎ合金などのＣｕ合金からなる心材の周りに、従来よりもＺｎ濃度が高いＣｕ−Ｚｎ合金層を被覆した被覆型の放電加工用電極線が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載された被覆型の放電加工用電極線の製造方法は、心材の周りに、Ｃｕ−３８〜４９重量％ＺｎからなるＣｕ−Ｚｎ合金層を押出被覆するものである。
【０００６】
また、被覆型の放電加工用電極線の他の製造方法としては、例えば、心材の周りにＺｎ層を被覆してなる被覆線材を加熱炉中に通して拡散熱処理を施すことで、電極線の表層にＺｎ濃度の高いＣｕ−Ｚｎ合金層を形成する方法が挙げられ、この他にも種々の方法が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３３９６６４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題 】
しかしながら、特開平５−３３９６６４号公報に記載の製造方法では、Ｃｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が３８〜４９重量％と高いことから、Ｃｕ−Ｚｎ合金層の単一層を形成するには、熱間押出被覆を行う必要があり、製造コストが非常に高くなるという問題があった。また、Ｃｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が３８〜４９重量％と高いことから、伸線加工性が著しく悪く、その結果、生産性が良好でないという問題があった。
【０００９】
また、後者の拡散熱処理による製造方法では、拡散熱処理に非常に長い時間を要することから、生産性が低いという問題があった。
【００１０】
生産性向上のために熱処理時間を高くすることも考えられるが、高温中ではＺｎが蒸発してしまい、所望のＺｎ濃度を得ることができないという問題がある。
あるいは、生産性を向上させるために、大量の被覆線材をボビンに巻きつけて一括して熱処理をする方法が考えられるが、一括して熱処理する場合、線材同士が隣接して接触しているため、熱処理によって外周のＺｎが拡散し、線材同士が融着してしまい、その後の加工が困難になるという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、製造コストが安価で、かつ所望のＺｎ濃度を有するＣｕ−Ｚｎ合金層を確実に得ることができ、さらに放電加工性及び伸線加工性が非常に優れるワイヤ放電加工用電極線の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材の外周に、めっきによってＺｎ層を形成し、そのＺｎ層の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層を被覆して被覆線材を形成し、その直後、あるいは上記被覆線材に縮径加工を施した後に、その被覆線材に熱処理を施して上記Ｚｎ層中のＺｎを上記Ｃｕ−Ｚｎ合金層中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成するワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１３】
請求項２の発明は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材の外周に、めっきによってＺｎ層を形成し、そのＺｎ層の外周にＣｕ−Ｚｎ合金テープを縦添えし、そのＣｕ−Ｚｎ合金テープの突き合わせ部を溶接して被覆線材を形成し、その直後、あるいは上記被覆線材に縮径加工を施した後に、その被覆線材に熱処理を施して上記Ｚｎ層中のＺｎを上記Ｃｕ−Ｚｎ層中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成するワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、上記心材を４３０〜４８０℃の溶融亜鉛浴中に少なくとも一回浸しながら通過させ、あるいは上記心材に電気亜鉛めっきを施して上記心材の外周にＺｎ層を形成する請求項１または２記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１５】
請求項４の発明は、上記心材を構成する合金として、
Ｃｕ−０．０２〜０．２重量％Ｚｒ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．２５重量％Ｓｎ−０．１５〜０．２５重量％Ｉｎ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．７０重量％Ｓｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金に、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの元素のうちの少なくとも１種を添加した合金、
Ｆｅ系Ｃｕ合金、
またはＣｕ−０．２〜２０重量％Ａｇ合金
のうちいずれかを用いる請求項１〜３いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１６】
請求項５の発明は、上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が３８〜５０重量％となるように、上記被覆線材に熱処理を施す請求項１〜４いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１７】
請求項６の発明は、上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が外層で３８重量％未満であり、その内層で３８〜５０重量％となるように、上記被覆線材に熱処理を施す請求項１〜５いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１８】
請求項７の発明は、上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層の外周に、さらにＺｎ層を形成する請求項１〜６いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図３は、本発明の好適実施の形態であるワイヤ放電加工用電極線の製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の一例を示す横断面図である。
【００２１】
図３に示すように、ワイヤ放電加工用電極線３０は、心材３１の外周に均一な高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２を形成した二層構造の電極線である。本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、このような電極線３０を製造するための方法である。
【００２２】
図２に示すように、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材３１の外周に、めっきによってＺｎ層２１を形成し、そのＺｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層２２を被覆して被覆線材２０を形成し、その直後、あるいは被覆線材２０に縮径加工を施した後に、その被覆線材２０に熱処理を施してＺｎ層２１中のＺｎをＣｕ−Ｚｎ合金層２２中に拡散させ、図３に示した高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２を形成する製造方法である。電極線３０は、さらに縮径加工（冷間伸線加工）が施されて所望径の最終製品になる。
【００２３】
より詳細に説明すると、心材３１を構成するＣｕ合金としては、被覆型のワイヤ放電加工用電極線の心材に慣用的に用いられているものであれば特に限定するものではない。
【００２４】
例えば、
Ｃｕ−０．０２〜０．２重量％Ｚｒ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．２５重量％Ｓｎ−０．１５〜０．２５重量％Ｉｎ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．７０重量％Ｓｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金に、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの元素のうちの少なくとも１種を添加した合金、
Ｆｅ系Ｃｕ合金、
またはＣｕ−０．２〜２０重量％Ａｇ合金
のうちいずれかを用いればよい。
【００２５】
心材３１としてこのようなＣｕ合金を用いたのは、上記Ｃｕ合金が高い導電率、高い引張強度及び高温耐熱性を有するからである。
【００２６】
心材３１の外周にめっきによってＺｎ層２１を形成する方法としては、例えば、心材３１を４３０〜４８０℃の溶融亜鉛浴中に少なくとも一回浸しながら通過させる方法（いわゆる溶融めっき法）を使用できる。この方法は、溶融亜鉛浴中のＺｎ濃度に依存しない方法なので、心材３１の溶融亜鉛浴中の通過回数に応じて、心材３１の外周に所望厚さのＺｎ層２１を形成できる。
【００２７】
また、上記の方法の他にも、心材３１を電解浴中に浸しながら心材３１と電解浴とに電圧を印加することにより、心材３１に電気亜鉛めっきを施して心材３１の外周にＺｎ層２１を形成する方法（いわゆる電気めっき法）を用いてもよい。
この方法は、印加する電圧に依存する方法なので、電圧を調整すれば、心材３１の外周に所望厚さのＺｎ層２１を形成できる。
【００２８】
心材３１の外周にめっきによってＺｎ層２１を形成したのは、心材３１の外周にＺｎ条を縦添えする方法に比べてＺｎ層２１を容易かつ低コストで形成できるからである。しかも、めっきの場合、縦添えする方法に比べると心材３１とＺｎ層２１との密着性が高いという利点もある。
【００２９】
心材３１の外周にＺｎ層２１を形成した後、そのＺｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層２２を形成する。具体的には、図１に示すように、Ｚｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層としてのＣｕ−Ｚｎ合金条１１を心材３１の長さ方向に沿って縦添えする。
【００３０】
Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１は、Ｃｕ−３２〜４０重量％Ｚｎ合金（好ましくはＣｕ−３２〜３８重量％Ｚｎ合金、特に好ましくはＣｕ−３５重量％前後Ｚｎ合金）で構成されている。
【００３１】
Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１のＺｎ濃度を３２〜４０重量％としたのは、Ｚｎ濃度が３２重量％未満だと放電加工速度を向上させる効果が十分に得られないためであり、Ｚｎ濃度が４０重量％を超えると伸線加工性が著しく低下するためである。
【００３２】
Ｚｎ層２１の外周にＣｕ−Ｚｎ合金条１１を縦添えした後、Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１の突き合わせ部１２に溶接処理を施す。すると、図２に示すように、心材３１の外周に形成されたＺｎ層２１と、そのＺｎ層２１の外周に形成されたＣｕ−Ｚｎ合金層２２（Ｃｕ−Ｚｎ合金条１１）と、突き合わせ溶接部２３とを有する被覆線材２０が形成される。
【００３３】
その後、被覆線材２０の微小隙間Ｓを無くすべく、被覆線材２０に圧延ロールによる圧延加工あるいはダイス引抜き加工を施し、心材３１とＣｕ−Ｚｎ合金条１１とを密着させる。この圧延加工あるいはダイス引抜き加工は次工程である熱処理後に行ってもよい。
【００３４】
被覆線材２０には、さらに熱処理が施され、Ｚｎ層２１中のＺｎをＣｕ−Ｚｎ合金層２２（Ｃｕ−Ｚｎ条１１）中に拡散させると共に、突き合わせ溶接部２３及びその近傍の均一化処理を行う。
【００３５】
この熱処理は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層３２（図３参照）のＺｎ濃度が３８〜５０重量％となるように、被覆線材２０に施すようにしている。これは、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層３２のＺｎ濃度が３８重量％未満であると放電加工性の向上が望めず、５０重量％を超えると伸線加工性が著しく低下するためである。
【００３６】
熱処理条件は、例えば、４００℃×０．５ｈｒ〜６５０℃×１０ｈｒとなるようにしている。
【００３７】
その結果、図３に示したように、心材３１の外周に均一な高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２が形成されたワイヤ放電加工用電極線３０が得られる。得られた電極線３０を伸線ダイスに通し、電極線３０に適宜縮径加工（冷間伸線加工）を施して所望の線径に形成することで、最終製品が得られる。
【００３８】
ここで、縮径加工によって所望の線径が得られるまで、電極線３０を複数台の伸線ダイスに通す。また、縮径加工の減面率は、７５〜９５％以上、好ましくは７５〜９８％以上、特に好ましくは７５〜９９．５％以上である。
【００３９】
なお、本発明に係る製造方法においては、熱処理後に縮径加工を行う場合について説明を行ったが、熱処理前の被覆線材２０に対して縮径加工を行ってもよく、その場合、縮径後の被覆線材２０に熱処理を施す。
【００４０】
このように、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、心材３１の外周にめっきによってＺｎ層２１を形成しているので、心材３１の外周にＺｎ条を縦添えする方法に比べてＺｎ層２１を容易かつ低コストで形成できる。しかも、めっきの場合、縦添えする方法に比べると心材３１とＺｎ層２１との密着性を高くできる。
【００４１】
本発明に係る製造方法を用いて製造されたワイヤ放電加工用電極線３０では、内層の心材３１は導電率が高く、外層のＣｕ−Ｚｎ合金層３２は均一でＺｎ濃度が高く、かつ、伸線加工性が良好となるので、放電加工性及び伸線加工性が非常に優れている。
【００４２】
また、熱処理前の被覆線材２０の最外層はＣｕ−Ｚｎ合金層２２なので、被覆線材２０をボビンなどに巻きつけて線材同士が接触している状態で一括で熱処理しても、線材同士の融着を確実に防止できるので、低コストな熱処理が可能となり、優れた生産性を発揮できる。
【００４３】
さらに、熱処理に際してＣｕ−Ｚｎ合金層２２の内層であるＺｎ層２１からのＺｎの蒸発を確実に防止できるため、均一な所望のＺｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層３２を確実に得ることができ、効率的にかつ安定した品質の電極線３０を得ることができる。
【００４４】
したがって、本発明に係る製造方法を用いれば、放電加工性及び伸線加工性が非常に優れた電極線３０を安価に製造でき、しかも優れた生産性を発揮できる。
【００４５】
次に、本発明に係る製造方法の他の実施の形態を説明する。
【００４６】
図４は、本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の他の一例を示す横断面図である。
【００４７】
図４に示すように、ワイヤ放電加工用電極線４０は、図３で説明した電極線３０の外周に、すなわち熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層３２の外周に、さらにＺｎ層２１を形成したものである。このＺｎ層２１は、上述と同様、溶融めっき法や電気めっき法によって形成すればよい。最外層にＺｎ層２１を形成することで、放電加工性をさらに向上できる。
【００４８】
また、図５は本発明に係る製造方法を製造したワイヤ放電加工用電極線の別例を示す横断面図である。
【００４９】
図５に示すように、ワイヤ放電加工用電極線５０は、図２で説明した被覆線材２０に熱処理を施し、Ｚｎ濃度が３８重量％未満の低Ｚｎ濃度層である外層５１ｏと、Ｚｎ濃度が３８〜５０重量％の高Ｚｎ濃度層である内層５１ｉとの二層構造からなるＣｕ−Ｚｎ合金層５１を形成したものである。
【００５０】
外層５１ｏのＺｎ濃度を３８重量％未満とし、内層５１ｉのＺｎ濃度を３８〜５０重量％としたのは、最外層のＺｎ濃度が３８重量％未満であると、その内層にＺｎ濃度の高い層が存在しても、伸線加工性が著しく向上するためである。
【００５１】
このような二層構造のＣｕ−Ｚｎ合金層５１を心材３１の外周に形成するには、図２で説明した被覆線材２０に熱処理を施す際、熱処理条件を適宜調整すればよい。熱処理条件は、例えば、３５０℃×０．５ｈｒ〜６００℃×５ｈｒとなるようにしている。
【００５２】
また、この電極線５０の外周に、すなわち、図６に示すように熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層５１の外周に、さらにＺｎ層２１を形成してワイヤ放電加工用電極線６０を製造すれば、放電加工性をさらに向上できる。
【００５３】
【実施例】
（実施例１）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材を、４５０℃の溶融亜鉛浴中に数回通過させて厚さ０．２ｍｍのＺｎ層を心材に被覆する。その後、厚さ０．５０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．４ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材に６００℃×４ｈｒの熱処理を施してＣｕ−４６Ｚｎ合金層を形成した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５４】
（実施例２）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材を、４５０℃の溶融亜鉛浴中に数回通過させて厚さ０．２ｍｍのＺｎ層を心材に被覆する。その後、厚さ０．５０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．４ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材に、６００℃×２ｈｒの熱処理を施して最外層にＣｕ−３５Ｚｎ合金層を形成すると共に、その内層にＣｕ−４６Ｚｎ合金層を形成した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５５】
（実施例３）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材を、４５０℃の溶融亜鉛浴中に数回通過させて厚さ０．２ｍｍのＺｎ層を心材に被覆する。その後、厚さ０．５０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．４ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材に、６００℃×４ｈｒの熱処理を施してＣｕ−４６Ｚｎ合金層を形成し、その外周に厚さ０．１ｍｍのＺｎ層を被覆した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５６】
（実施例４）
心材の組成がＣｕ−０．１６Ｚｒである以外は実施例１と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５７】
（実施例５）
心材の組成がＣｕ−０．１６Ｚｒである以外は実施例２と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５８】
（実施例６）
心材の組成がＣｕ−０．１６Ｚｒである以外は実施例３と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００５９】
（実施例７）
心材の組成がＣｕ−１０Ｚｎである以外は実施例１と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６０】
（実施例８）
心材の組成がＣｕ−１０Ｚｎである以外は実施例２と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６１】
（実施例９）
心材の組成がＣｕ−１０Ｚｎである以外は実施例３と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６２】
（比較例１）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材に、厚さ０．８０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．６ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材にＺｎを被覆し、８５０℃の加熱炉中を通過させる熱処理を施してＣｕ−４３Ｚｎ合金層を形成した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６３】
（比較例２）
線径がφ４．０ｍｍでＣｕ−０．１９Ｓｎ−０．２Ｉｎからなる心材に、厚さ０．８０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ−３５Ｚｎ）を縦添えし、その突き合わせ部を溶接して線径がφ５．６ｍｍの被覆線材を形成する。この被覆線材にＺｎを被覆し、８５０℃の加熱炉中を通過させる熱処理を施してＣｕ−４３Ｚｎ合金層を形成し、さらにその外周に厚さ０．１ｍｍのＺｎ層を被覆した後、圧延ロールによる圧延加工を施し、電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６４】
（従来例１）
連続鋳造機を用いて、Ｃｕ−３５Ｚｎ合金からなる電極線母材を作製した。この母材を複数台の伸線ダイスに通して冷間で縮径加工を施し、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６５】
（従来例２）
電極線母材の組成がＣｕ−４０Ｚｎである以外は従来例１と同様にし、線径がφ０．２５ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００６６】
実施例１〜９、比較例１，２、従来例１，２における各電極線の、心材組成（重量％）、被覆層の組成（重量％）、伸線加工性、放電加工試験時の放電加工速度および生産性を表１に示す。
【００６７】
ここで、伸線加工性は容易なものを○、やや難があるものを△とした。放電加工速度は、従来例１における電極線の放電加工速度を１．００としたの相対速度で評価した。生産性は、比較例１における電極線の生産性を１．０としたときの相対値で評価した。
【００６８】
【表１】
表１に示すように、実施例１〜３の各電極線の放電加工速度は、１．３１、１．２９、１．４３であり、従来例１，２に比べて約３０〜４０％も高速であった。比較例１，２に比べても約１０〜２０％も高速であった。実施例１〜３の各電極線は、生産性についても、比較例１に比べて３〜６倍も高い生産性を示し、比較例２に比べて５〜１０倍もの高い生産性を示した。
【００７０】
また、実施例１〜３の各電極線についてより詳細に評価すると、実施例３の電極線は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層の外周に、さらに最外層となるＺｎ層が形成されているので、実施例１，２に比べると放電加工速度が最も高速であった。
実施例２の電極線は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層が高Ｚｎ濃度の内層と低Ｚｎ濃度の外層からなっており、実施例１，３に比べると熱処理時間を半分にできるので、生産性が最も高かった。実施例１の電極線は、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層が均一な高Ｚｎ濃度の層のみなので、実施例２，３に比べると伸線加工性がやや劣るが、放電加工速度および生産性は実施例２と実施例３の中間の値を示した。
【００７１】
これに対して比較例１の電極線は、熱処理時の最外層がＺｎ層となっており、熱処理中にＺｎが蒸発してしまうので、熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度を所望濃度まで高くすることができず、しかも電極線の引張強度が低いので、放電加工速度が１．２１しか得られず、生産性も低い。
【００７２】
比較例２の電極線は、比較例１と同様の理由から放電加工速度が１．２０しか得られない。この電極線は最外層にＺｎ層が形成されているので、比較例１に比べると伸線加工性が容易であるものの、生産性が０．６とさらに低下する。
【００７３】
また、実施例１〜３における心材の組成を変えた実施例４〜６、および実施例７〜９の各電極線についても、従来例１，２および比較例１，２に比べて、実施例１〜３とほぼ同等の放電加工速度、生産性および伸線加工性が得られた。実施例４〜６および実施例７〜９における各特性の比較についても同様である。
【００７４】
したがって、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、優れた放電加工性及び伸線加工性を有するワイヤ放電加工用電極線を低コストで製造できることがわかる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００７６】
（１）優れた放電加工性及び伸線加工性を有するワイヤ放電加工用電極線を低コストで製造できる。
【００７７】
（２）熱処理前の被覆線材の最外層がＣｕ−Ｚｎ合金層なので、熱処理時にＺｎ層からのＺｎの蒸発を確実に防止でき、均一な所望のＺｎ濃度を有するＣｕ−Ｚｎ合金層を確実に得ることができる。
【００７８】
（３）熱処理前の被覆線材をボビンなどに巻きつけて線材同士が接触している状態で一括で熱処理しても、線材同士の融着を確実に防止できるので、効率的な一括した熱処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法の一工程を示す横断面図である。
【図２】熱処理前の被覆線材の横断面図である。
【図３】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の一例を示す横断面図である。
【図４】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の他の一例を示す横断面図である。
【図５】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線の別例を示す横断面図である。
【図６】本発明に係る製造方法を用いて製造したワイヤ放電加工用電極線のさらに別例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１１ Ｃｕ−Ｚｎ合金条
２０ 被覆線材
２１ Ｚｎ層
２２ Ｃｕ−Ｚｎ合金層
３１ 心材
Claims (7)
- ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材の外周に、めっきによってＺｎ層を形成し、そのＺｎ層の外周にＣｕ−Ｚｎ合金層を被覆して被覆線材を形成し、その直後、あるいは上記被覆線材に縮径加工を施した後に、その被覆線材に熱処理を施して上記Ｚｎ層中のＺｎを上記Ｃｕ−Ｚｎ合金層中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成することを特徴とするワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
- ＣｕまたはＣｕ合金からなる心材の外周に、めっきによってＺｎ層を形成し、そのＺｎ層の外周にＣｕ−Ｚｎ合金テープを縦添えし、そのＣｕ−Ｚｎ合金テープの突き合わせ部を溶接して被覆線材を形成し、その直後、あるいは上記被覆線材に縮径加工を施した後に、その被覆線材に熱処理を施して上記Ｚｎ層中のＺｎを上記Ｃｕ−Ｚｎ層中に拡散させ、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成することを特徴とするワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
- 上記心材を４３０〜４８０℃の溶融亜鉛浴中に少なくとも一回浸しながら通過させ、あるいは上記心材に電気亜鉛めっきを施して上記心材の外周にＺｎ層を形成する請求項１または２記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
- 上記心材を構成する合金として、
Ｃｕ−０．０２〜０．２重量％Ｚｒ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．２５重量％Ｓｎ−０．１５〜０．２５重量％Ｉｎ合金、
Ｃｕ−０．１５〜０．７０重量％Ｓｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金、
Ｃｕ−５〜３０重量％Ｚｎ合金に、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの元素のうちの少なくとも１種を添加した合金、
Ｆｅ系Ｃｕ合金、
またはＣｕ−０．２〜２０重量％Ａｇ合金
のうちいずれかを用いる請求項１〜３いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。 - 上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が３８〜５０重量％となるように、上記被覆線材に熱処理を施す請求項１〜４いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
- 上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が外層で３８重量％未満であり、その内層で３８〜５０重量％となるように、上記被覆線材に熱処理を施す請求項１〜５いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
- 上記熱処理後のＣｕ−Ｚｎ合金層の外周に、さらにＺｎ層を形成する請求項１〜６いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
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| JP2002357799A JP2004188522A (ja) | 2002-12-10 | 2002-12-10 | ワイヤ放電加工用電極線の製造方法 |
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| JP2013035119A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Ki-Chul Seong | 放電加工用電極線およびその製造方法 |
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2002
- 2002-12-10 JP JP2002357799A patent/JP2004188522A/ja active Pending
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