JP2005138236A - 放電加工用電極線の製造方法及び放電加工用電極線 - Google Patents

Abstract

【課題】 断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線において、十分な引張り強さと放電加工性能とを備えてタングステン線及びモリブデン線に代替し得るとともに、製造上の問題の発生を抑制することができる。
【解決手段】 炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼で形成されているとともに熱処理された鋼線に対して、当該鋼線の外周を銅で覆う銅被覆層を形成する（Ｓ１）。銅被覆層の外周を亜鉛で覆う亜鉛被覆層を形成する（Ｓ２）。銅被覆工程（Ｓ１）及び亜鉛被覆工程（Ｓ２）の後、鋼線、銅被覆層、及び亜鉛被覆層の３層を有する多層線を少なくとも断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線する（Ｓ４、Ｓ５）。伸線工程（Ｓ４、Ｓ５）の後に温間で引っ張り力を付与する（Ｓ６）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワイヤ放電加工において電極線として用いられる断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線、及びその製造方法に関する。

例えば、電子情報機器や携帯電話等に使用される精密部品等は、ワイヤ放電加工機により製作されたプレス金型を用いて成型加工が行われている。そして、このようなワイヤ放電加工においては、微細な高精度加工を可能にするため、放電加工用電極線として断面直径が０．１ｍｍ以下（例えば、０．０７ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度）のものが多く用いられている。従来、微細加工のための放電加工用電極線（０．１ｍｍ以下）としては、放電加工時に電極線に作用する張力に抗し得る引張り強さを確保する観点から、タングステンやモリブデン等の比重の大きい金属からなる電極線が用いられていた。しかし、タングステン等を用いると資源面や製作面において問題があることや著しく高価であることから、芯線として高炭素鋼を用いてその表面に銅や亜鉛等を被覆する放電加工用電極線が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の放電加工用電極線は、高炭素鋼の芯線の表面に厚さ５μｍ以下の銅の被覆層が形成され、更にその上に厚さ０．５μｍ以上３．０μｍ以下の亜鉛の被覆層が形成された３層構造で構成されている電極線である。これにより、高炭素鋼の芯線により引張り強さが確保されるとともに、最外層の亜鉛被覆層により放電加工性能（加工速度）が確保され、タングステン等の高価な電極線に対して代替使用が可能な電極線が得られるものである。この電極線は、熱処理が施された高炭素鋼の鋼線に伸線加工を施し（例えば、直径０．０５ｍｍの電極線を製造する場合であれば、０．０４２ｍｍまで伸線する）、その後、銅と亜鉛とを順次電気メッキを施し、最後に仕上げの伸線加工を施こして所定径とすることで製造される。

特開２０００−１０７９４３号公報（第２−４頁、第１図）

特許文献１に記載の放電加工用電極線は、伸線により鋼線の径が十分に小さくなった状態で銅及び亜鉛の電気メッキを施して所望の被覆厚さの電極線を得るものであるため、鋼線の径が相当に小さい状態でメッキが行われることになる。このため、メッキ時に鋼線に付与される大きな張力により、断線が発生し易い（鋼線が破断し易い）という問題がある。そのため、歩留まりの低下や断線トラブルによる生産能率の低下等の製造上の問題を生じ易い。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、十分な引張り強さと放電加工性能とを備えてタングステン線及びモリブデン線に代替し得るとともに、製造上の問題の発生を抑制することができる断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の製造方法は、ワイヤ放電加工において電極線として用いられる放電加工用電極線の製造方法に関する。
そして、本発明の放電加工用電極線の製造方法は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明の放電加工用電極線の製造方法における第１の特徴は、炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼で形成されているとともに熱処理された鋼線に対して、当該鋼線の外周を銅で覆う銅被覆層を形成する銅被覆工程と、前記銅被覆層の外周を亜鉛で覆う亜鉛被覆層を形成する亜鉛被覆工程と、前記銅被覆工程及び前記亜鉛被覆工程の後、前記鋼線、前記銅被覆層、及び前記亜鉛被覆層の３層を有する多層線を少なくとも断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線を行う伸線工程と、前記伸線工程の後に温間で引っ張り力を付与する真直処理工程と、を備えていることである。

この構成によれば、熱処理後のまだ十分に径が大きい状態の鋼線に対して銅被覆工程と亜鉛被覆工程とが行われてその後伸線工程が行われるため、鋼線の径が小さい状態で電気メッキ等の被覆工程が行われることがない。このため、被覆工程で鋼線に付与される張力による引張り応力を小さくでき、断線してしまうことを抑制することができる。これにより、歩留まりの低下や断線トラブルによる生産能率の低下等の製造上の問題の発生を抑制することができる。
また、銅及び亜鉛被覆工程の後に伸線を行っても伸線工程中の被覆層の剥離の問題も生じないことも本件発明者らは知見した。
また、この製造方法により、鋼線の表面に、銅リッチ層、黄銅層、及び亜鉛リッチ層の各層が形成された４層構造の放電加工用電極線を製造することができる。
従って、十分な引張り強さと放電加工性能とを備えてタングステン線及びモリブデン線に代替し得るとともに、製造上の問題の発生を抑制することができる断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線を製造することができる。

本発明の放電加工用電極線の製造方法における第２の特徴は、前記真直処理工程では、３００℃以上５５０℃以下の温度において５秒以上１分以下の時間の間保持することである。

この構成によれば、十分に真直処理を行うことができ、真直性の高い放電加工用電極線が得られる。

本発明の放電加工用電極線の製造方法における第３の特徴は、前記銅被覆工程では、鋼線半径方向における銅被覆層厚みが前記鋼線半径の５％以上１５％以下となるように前記銅被覆層を形成することである。

この構成によれば、銅被覆層厚みを５％以上とすることで最終的に十分な導電性を確保できるとともに、銅被覆層厚みを１５％以下とすることで最終的に十分な鋼線径の大きさも確保できて引張り強さの低下を抑制できる。

本発明の放電加工用電極線の製造方法における第４の特徴は、前記亜鉛被覆工程では、鋼線半径方向における亜鉛被覆層厚みが前記鋼線半径の２％以上８％以下となるように前記亜鉛被覆層を形成することである。

この構成によれば、亜鉛被覆層厚みを２％以上とすることで最終的に十分な放電加工性能を確保できるとともに、亜鉛被覆層厚みを８％以下とすることで最終的に十分な鋼線径の大きさも確保できて引張り強さの低下を抑制できる。

本発明の放電加工用電極線の製造方法における第５の特徴は、前記銅被覆層は、電気メッキにより形成されることである。

この構成によれば、所望の厚みの銅被覆層を安定して容易に形成することができる。

本発明の放電加工用電極線の製造方法における第６の特徴は、前記亜鉛被覆層は、電気メッキにより形成されることである。

この構成によれば、所望の厚みの亜鉛被覆層を安定して容易に形成することができる。

また、前述の目的を達成するための本発明の放電加工用電極線は、ワイヤ放電加工において電極線として用いられるものに関する。

そして、本発明の１つの観点による放電加工用電極線は、炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼で形成されるとともに熱処理されている鋼線に対して、前記鋼線の外周を銅で覆う銅被覆層を形成する銅被覆工程と、前記銅被覆層の外周を亜鉛で覆う亜鉛被覆層を形成する亜鉛被覆工程と、前記銅被覆工程及び前記亜鉛被覆工程の後、前記鋼線、前記銅被覆層、及び前記亜鉛被覆層の３層を有する多層線を少なくとも断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線を行う伸線工程と、前記伸線工程の後に温間で引っ張り力を付与する真直処理工程と、を備える放電加工用電極線の製造方法によって製造されていることを特徴とする。

この構成によれば、熱処理後のまだ十分に径が大きい状態の鋼線に対して銅被覆工程と亜鉛被覆工程とが行われてその後伸線工程が行われるため、鋼線の径が小さい状態で電気メッキ等の被覆工程が行われることがない。このため、被覆工程で鋼線に付与される張力による引張り応力を小さくでき、断線してしまうことを抑制することができる。これにより、歩留まりの低下や断線トラブルによる生産能率の低下等の製造上の問題の発生を抑制することができる。
また、銅及び亜鉛被覆工程の後に伸線を行っても伸線工程中の被覆層の剥離の問題も生じないことも本件発明者らは知見した。
また、このように製造して得られた放電加工用電極線は、鋼線の表面に、銅リッチ層、黄銅層、及び亜鉛リッチ層の各層が形成された４層構造となることを本件発明者らは知見した。
従って、十分な引張り強さと放電加工性能とを備えてタングステン線及びモリブデン線に代替し得るとともに、製造上の問題の発生を抑制することができる断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線を得ることができる。

また、本発明の他の観点による放電加工用電極線は、前述の目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。

前述の目的を達成するための本発明の他の観点による放電加工用電極線における第１の特徴は、断面直径が０．１ｍｍ以下であって、炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼により形成されている鋼線と、前記鋼線の外周を被覆するよう形成されているとともに、銅を重量比で７０％以上含有する銅リッチ層と、前記銅リッチ層の外周を被覆するとともに、銅を重量比で５５％以上６５％以下含有し亜鉛を重量比で３０％以上４０％以下含有する黄銅により形成されている黄銅層と、前記黄銅層の外周を被覆するよう形成されているとともに、亜鉛を重量比で５０％以上含有する亜鉛リッチ層と、を備えていることである。

この構成によれば、鋼線の表面に、銅リッチ層、黄銅層、及び亜鉛リッチ層の各層が形成された４層構造の放電加工用電極線を得ることができる。従って
十分な引張り強さと放電加工性能とを備えてタングステン線及びモリブデン線に代替し得る断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線を得ることができる。
また、この放電加工用電極線は、鋼線の外周を銅で覆う銅被覆工程と、さらにその外周を亜鉛で覆う亜鉛被覆工程と、銅被覆工程及び亜鉛被覆工程の後、鋼線・銅被覆層・亜鉛被覆層の３層を有する多層線を断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線を行う伸線工程と、伸線工程の後に温間で引っ張り力を付与する真直処理工程と、を備える放電加工用電極線の製造方法によって製造することができる。
即ち、まだ十分に径が大きい状態の鋼線に対して銅被覆工程と亜鉛被覆工程とが行われてその後伸線工程が行われるため、鋼線の径が小さい状態で電気メッキ等の被覆工程が行われることがない。このため、被覆工程で鋼線に付与される張力による引張り応力を小さくでき、断線してしまうことを抑制することができる。これにより、歩留まりの低下や断線トラブルによる生産能率の低下等の製造上の問題の発生を抑制することができる。
また、銅及び亜鉛被覆工程の後に伸線を行っても伸線工程中の被覆層の剥離の問題も生じないことも本件発明者らは知見した。
従って、十分な引張り強さと放電加工性能とを備えてタングステン線及びモリブデン線に代替し得るとともに、製造上の問題の発生を抑制することができる断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線を得ることができる。

前述の目的を達成するための本発明の他の観点による放電加工用電極線における第２の特徴は、前記亜鉛リッチ層は、電極線半径方向における被覆層厚みが０．０５μｍ以下であることである。

この構成によれば、表面に０．０５μｍ以下の亜鉛リッチ層を備えることで十分な放電加工性能を確保できるとともに、十分な鋼線径の大きさも確保できて引張り強さの低下を抑制できる。
また、この放電加工用電極線は、銅被覆工程、亜鉛被覆工程、銅及び亜鉛被覆工程の後に３層の多層線を断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線を行う伸線工程、及び真直処理工程と、を備える放電加工用電極線の製造方法によって製造することができる。従って、被覆工程での断線の発生を抑制し、歩留まりの低下や断線トラブルによる生産能率の低下等の製造上の問題の発生を確実に抑制することができる。

前述の目的を達成するための本発明の他の観点による放電加工用電極線における第３の特徴は、前記黄銅層及び前記銅リッチ層の電極線半径方向における被覆厚みは、いずれとも前記亜鉛リッチ層の電極線半径方向における被覆厚みの１０倍以上厚いことである。

この構成によれば、銅被覆工程、亜鉛被覆工程、銅及び亜鉛被覆工程の後に３層の多層線を断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線を行う伸線工程、及び真直処理工程と、を備える放電加工用電極線の製造方法によって製造することができる。従って、被覆工程での断線の発生を抑制し、歩留まりの低下や断線トラブルによる生産能率の低下等の製造上の問題の発生を確実に抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る放電加工用電極線１（以下、「電極線１」ともいう）の軸方向と垂直な断面の模式図である。電極線１は、ワイヤ放電加工において電極線として用いられ、断面直径が０．１ｍｍ以下（例えば、０．０７ｍｍや０．０５ｍｍ）の放電加工用電極線である。ワイヤ放電加工機（図示せず）において、例えば、この電極線１を用いて微細加工されたプレス金型等が製作され、その金型によって精密部品等が成型加工されることになる。

図１の断面模式図に示すように、電極線１は、中心の鋼線１１と、その周囲に形成されている銅リッチ層１２、黄銅層１３、及び亜鉛リッチ層１４とを備えた４層構造となっている。

鋼線は、炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼により形成され、芯線を構成している。電極線１の断面内において、周囲の層に対して大きな面積比率を占める鋼線が芯線として用いられていることで、十分な引張り強さを確保することができる。

銅リッチ層１２は、鋼線１１の外周を被覆するよう形成されている。そして、銅を重量比で７０％以上含有する層として形成されている。銅リッチ層１２は、鋼線１１の半径方向における厚みが鋼線１１の半径寸法に対して良好な導電性を確保するために必要な下限の厚み以上であるとともに、鋼線径の大きさも確保できて引張り強さの低下を抑制できる上限厚み以下となるように形成されている。

黄銅層１３は、銅リッチ層１２の外周を被覆するとともに、銅を重量比で５５％以上６５％以下の範囲で含有し、亜鉛を重量比３０％以上４０％以下の範囲で含有する黄銅により形成されている。

亜鉛リッチ層１４は、黄銅層１３の外周を被覆するように形成されている。そして、亜鉛リッチ層１４は、亜鉛を重量比で５０％以上含有する層として形成されている。この亜鉛リッチ層１４は、電極線１１の半径方向における被覆厚みが０．０５μｍ以下であって、最表層に薄く形成されている。最表層に薄く亜鉛リッチ層１４が形成されていることで、良好な放電加工性能を確保することができる。なお、最表層の亜鉛リッチ層１４は、黄銅よりも低温度で溶融分離するため、放電加工性能の向上を図ることができる。

また、電極線１における銅リッチ層１２及び黄銅層１３の電極線半径方向における被覆厚みは、いずれとも亜鉛リッチ層１４の電極線半径方向における被覆厚みの１０倍以上の厚さを備える層として形成されている。なお、各層間（１１・１２間、１２・１３間、１３・１４間）では、各重量比が遷移するように変化している。

次に、本実施形態に係る放電加工用電極線の製造方法について説明する。
図２は、電極線１の製造方法における各工程の順番を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る製造方法は、炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼であって、焼鈍等の熱処理（Ｓ０）が施されて所望の組織状態に調整された鋼線に対して適用される。本実施形態に係る製造方法には、脱スケール工程Ｓ１、銅（Ｃｕ）メッキ工程Ｓ２、亜鉛（Ｚｎ）メッキ工程Ｓ３、伸線工程（第１伸線工程Ｓ４、第２伸線工程Ｓ５）、及び真直処理工程Ｓ６が含まれている。

まず、脱スケール工程Ｓ１では、熱処理により鋼線表面に形成されているスケール層（酸化鉄層）の除去を行う。スケール層除去は、例えば鋼線を塩酸槽に浸漬することで行われる（硫酸酸洗でもよい、また、酸洗前にショットブラスト等により機械的なスケール除去を行っていてもよい。

脱スケール工程Ｓ１が終了して表面のスケール層が除去された鋼線に対して、次に、当該鋼線の外周を銅で覆う銅被覆層を形成する銅メッキ工程（銅被覆工程）Ｓ２が施される。銅被覆層は、電気メッキにより形成される。電気メッキにより、所望の厚みの銅被覆層を安定して容易に形成することができる。

銅メッキ工程Ｓ２では、鋼線半径方向における銅被覆層厚みが鋼線半径の５％以上１５％以下の範囲に収まるように銅被覆層が形成されることが望ましい。銅被覆層厚みを５％以上とすることで、最終的に電極線１になったときに十分な導電性を確保できる。そして、銅被覆層厚みを１５％以下とすることで、最終的に電極線１になったときに十分な鋼線径の大きさも確保できて引張り強さの低下を抑制できる。

銅メッキ工程Ｓ２が終了すると、次に、銅被覆層の外周を亜鉛で覆う亜鉛被覆層を形成する亜鉛メッキ工程（亜鉛被覆工程）Ｓ３が施される。亜鉛被覆層は、電気メッキにより形成され、これにより、所望の厚みの亜鉛被覆層を安定して容易に形成することができる。

亜鉛メッキ工程Ｓ３では、鋼線半径方向における亜鉛被覆層厚みが鋼線半径の２％以上８％以下の範囲に収まるように亜鉛被覆層が形成されることが望ましい。亜鉛被覆層厚みを２％以上とすることで、最終的に電極線１になったときに十分な放電加工性能を確保できる。そして、亜鉛被覆層厚みを８％以下とすることで、最終的に電極線１になったときに十分な鋼線径の大きさも確保できて引張り強さの低下を抑制できる。

なお、下表１に、最終的な電極線直径が、７０μｍ及び５０μｍの各場合におけるメッキ前素線直径と、伸線前の状態での銅被覆層厚み及び亜鉛被覆層厚みとの組み合わせの例を示す。

亜鉛メッキ工程Ｓ３が終了すると、次に伸線工程が行われる。伸線工程では、鋼線、銅被覆層、亜鉛被覆層の３層を有する多層線を少なくとも０．１ｍｍ以下になるまで伸線が連続して（他の工程を途中に挟まずに）施される。例えば、７０μｍ、５０μｍ、３０μｍなどの所望の各断面直径になるまで伸線が連続的に行われる。

伸線工程では、第１伸線機によって行われる第１伸線工程Ｓ４と、第２伸線機によって行われる第２伸線工程Ｓ５とが続けて行われる。第１伸線工程Ｓ４及び第２伸線工程Ｓ５ともに、鋼線・銅被覆層・亜鉛被覆層の３層からなる多層線を複数のダイス内を順番に通過させていくことにより、径小化して伸線していく。なお、下表２は、最終的な電極線直径が７０μｍ及び５０μｍの各場合におけるパススケジュール（各ダイス出側での線径寸法）の例について一部省略しつつ示したものである。

表２において、例えば、電極線直径が７０μｍのときは、伸線前素線直径は４８０μｍ〜５５２μｍの範囲で設定される。そして、この直径の素線が＃１伸線機の＃１ダイスを通過すると、直径４００〜４７２μｍまで伸線される。以下、順番にダイスを通過する毎に伸線されるとともに径小化され、第１伸線機では複数のダイスを経て２００〜２８０μｍ程度まで径小化される。また、続けて、第２伸線機でも同様に複数のダイスを通過して、最終的に直径７０μｍになるまで伸線される。

図３は、伸線工程前における多層線の表面（図３（ａ））と、伸線工程後における電極線の表面（図３（ｂ））とをそれぞれ示した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察結果である。図３（ｂ）に示すように、伸線後であっても最表面の亜鉛被覆の剥離は発生しておらず、多層線としての構造を保ったまま伸線されていることがわかる。即ち、本件発明者は、銅及び亜鉛被覆工程の後に伸線を行っても伸線工程中の被覆層の剥離の問題も生じないことを知見した。

図４は、伸線工程が終了して真直処理工程が行われる前の状態の電極線における最表層からの半径方向の深度に応じた組成変化の一例を示したものであって、オージェ電子分光法による観察結果を示したものである。なお、図４は、直径が５０μｍの電極線についての観察結果である。この結果に示すように、伸線後の状態でも、最表層から０．４μｍ（４０００オングストローム）程度の深度までは亜鉛（Ｚｎ）が多く含有された層となっている。そして、最表層から０．４〜１．６μｍ（４０００〜１６０００オングストローム）程度の深度までは銅（Ｃｕ）が多く含有された層となっており、１．６μｍより深いところでは鉄（Ｆｅ）が多く含有された層（鋼線の層）となっている。従って、伸線工程では、鋼線の表面に銅被覆及び亜鉛被覆が施された状態をほぼ保った状態のまま伸線されていることがわかる。

伸線工程（Ｓ４、Ｓ５）が終了すると、次に真直処理工程Ｓ６が行われる。真直処理工程Ｓ６では、電極線に温間で引張り力を付与することで行われる。なお、この真直処理工程Ｓ６で保持される温間条件は、十分に真直処理を施して真直性の高い電極線を得るために、３００℃以上５５０℃以下（５７３．１５Ｋ以上８２３．１５Ｋ以下）の温度において５秒以上１分以下の時間の間であることが望ましい。真直処理工程（Ｓ６）の完了により本実施形態に係る製造方法が終了する（Ｓ７）ことになる。

図５は、真直処理工程が終了した状態の最終的な放電加工用電極線（電極線１）における最表層からの半径方向の深度に応じた組成変化の一例を示したものであって、オージェ電子分光法による観察結果を示したものである。なお、図５は、図４の場合と同様、直径が５０μｍの電極線についての観察結果である。

図５に示すように、電極線１では、亜鉛を重量比で５０％以上含有する亜鉛リッチ層１４（図１参照）が、最表層から０．０５μｍ以下の被覆厚みの層として薄く形成されている。そして、亜鉛リッチ層の内側であって最表層から１μｍ（１００００オングストローム）程度の深度の領域には、銅を重量比で５５％以上６５％以下含有し亜鉛を重量比で３０％以上４０％以下含有する黄銅より成る黄銅層１３が形成されている。また、黄銅層の内側であって最表層から１．６μｍ（１６０００オングストローム）程度の深度の領域には、銅を重量比で７０％以上含有する銅リッチ層１２が形成されている。銅リッチ層１２の内側では、銅の重量比が減少して高炭素鋼の層（鋼線１１）へと移行している。なお、図５に示すように、銅リッチ層１２及び黄銅層１３の電極線半径方向における被覆厚みは、いずれとも亜鉛リッチ層１４の電極線半径方向における被覆厚みの１０倍以上厚い層として形成されている。

また、図６は、直径が７０μｍの電極線１についての図５と同様のオージェ電子分光法による観察結果を示したものである。図６に示すように、直径が７０μｍの電極線１の場合でも、亜鉛リッチ層１４が最表層から０．０５μｍ以下の被覆厚みの層として形成されており、その内側に黄銅層１３、銅リッチ層１２、及び鋼線１１の層が順番に形成されている。また、図５の場合と同様に、銅リッチ層１２及び黄銅層１３の電極線半径方向における被覆厚みは、いずれとも亜鉛リッチ層１４の電極線半径方向における被覆厚みの１０倍以上厚い層として形成されている。

上述した製造方法によって製造された電極線１の特性について評価した結果を下表３に示す。

表３では、直径が７０μｍの場合の電極線１についての評価結果を示しており、引張り強さ、真直性、放電加工性能について評価試験を行った。その結果、引張り強さについては、放電加工時に作用する張力に対して十分に抗し得る水準である２１３２Ｎ／ｍｍ²という高い強度を確保することができた。また、真直性についても、３．５ｍｍ／ｍ（吊り下げ状態にして吊り下げ長さ１ｍあたりで水平方向の広がりが３．５ｍｍ以内）というワイヤ放電加工において要求されるのに十分な真直性を確保することができた。

また、放電加工性能については、最大加工速度を比較する試験を行った。なお、比較は、鋼線の外周に黄銅が被覆されたもの（例えば、鋼線に銅及び亜鉛メッキをした後、熱拡散により被覆層を黄銅化して伸線したもの）に対して行った。また、加工速度は、１辺の長さが３ｍｍの角形状加工（周長さ１２ｍｍの加工）試験を行い、その１ｓｔｃｕｔのみについて行った。その結果、電極線１では、０．７０９ｍｍ／ｍｉｎという高い放電加工性能が得られ、黄銅被覆の電極線に対して１．４３倍も高速で加工できることがわかった。

以上説明した放電加工用電極線１及びその製造方法によると、熱処理後のまだ十分に径が大きい状態の鋼線に対して銅メッキ工程Ｓ１と亜鉛メッキ工程Ｓ２とが行われてその後伸線工程（Ｓ４、Ｓ５）が行われるため、鋼線の径が小さい状態で被覆工程が行われることがない。このため、被覆工程で鋼線に付与される張力による引張り応力を小さくでき、断線してしまうことを抑制することができる。これにより、歩留まりの低下や断線トラブルによる生産能率の低下等の製造上の問題の発生を抑制することができる。

また、この製造方法によると、鋼線１１の表面に、銅リッチ層１２、黄銅層１３、及び亜鉛リッチ層１４の各層が形成された４層構造の放電加工用電極線１を製造することができる。従って、十分な引張り強さと放電加工性能とを備えてタングステン線及びモリブデン線に代替し得るとともに、製造上の問題の発生を抑制することができる断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線を製造することができる。なお、電極線１によると、表面に０．０５μｍ以下の亜鉛リッチ層１４を備えることで十分な放電加工性能を確保できるとともに、十分な鋼線径の大きさも確保できて引張り強さの低下を抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。

（１）真直処理工程は、３００℃以上５５０℃以下の温度で５秒以上１分以下の時間の間保持するものでなくてもよい。

（２）銅被覆工程において形成される銅被覆層厚みは、鋼線半径の５％以上１５％以下でなくてもよい。また、亜鉛被覆工程において形成される亜鉛被覆層厚みは、鋼線半径の２％以上８％以下でなくてもよい。

（３）銅被覆層及び亜鉛被覆層は、電気メッキにより形成されるものでなくてもよい。

本発明の実施形態に係る放電加工用電極線の軸方向と垂直な断面の模式図である。 本発明の実施形態に係る放電加工用電極線の製造方法における各工程の順番を示すフローチャートの一例である。 図２に示す製造方法における伸線工程の前後での電極線表面の走査電子顕微鏡による観察結果である。 図２に示す製造方法における真直処理工程が行われる前の状態の電極線（直径５０μｍ）における最表層からの半径方向の深度に応じた組成変化の一例を示したオージェ電子分光法による観察結果である。 図２に示す製造方法における真直処理工程が終了した状態の電極線（直径５０μｍ）における最表層からの半径方向の深度に応じた組成変化の一例を示したオージェ電子分光法による観察結果である。 図２に示す製造方法における真直処理工程が終了した状態の電極線（直径７０μｍ）における最表層からの半径方向の深度に応じた組成変化の一例を示したオージェ電子分光法による観察結果である。

符号の説明

１ 放電加工用電極線
１１ 鋼線
１２ 銅リッチ層
１３ 黄銅層
１４ 亜鉛リッチ層

Claims (10)

1. ワイヤ放電加工において電極線として用いられる放電加工用電極線の製造方法であって、
   炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼で形成されているとともに熱処理された鋼線に対して、当該鋼線の外周を銅で覆う銅被覆層を形成する銅被覆工程と、
   前記銅被覆層の外周を亜鉛で覆う亜鉛被覆層を形成する亜鉛被覆工程と、
   前記銅被覆工程及び前記亜鉛被覆工程の後、前記鋼線、前記銅被覆層、及び前記亜鉛被覆層の３層を有する多層線を少なくとも断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線を行う伸線工程と、
   前記伸線工程の後に温間で引っ張り力を付与する真直処理工程と、
   を備えていることを特徴とする放電加工用電極線の製造方法。
2. 前記真直処理工程では、３００℃以上５５０℃以下の温度において５秒以上１分以下の時間の間保持することを特徴とする請求項１に記載の放電加工用電極線の製造方法。
3. 前記銅被覆工程では、鋼線半径方向における銅被覆層厚みが前記鋼線半径の５％以上１５％以下となるように前記銅被覆層を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の放電加工用電極線の製造方法。
4. 前記亜鉛被覆工程では、鋼線半径方向における亜鉛被覆層厚みが前記鋼線半径の２％以上８％以下となるように前記亜鉛被覆層を形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の放電加工用電極線の製造方法。
5. 前記銅被覆層は、電気メッキにより形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の放電加工用電極線の製造方法。
6. 前記亜鉛被覆層は、電気メッキにより形成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の放電加工用電極線の製造方法
7. ワイヤ放電加工において電極線として用いられる放電加工用電極線であって、
   炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼で形成されるとともに熱処理されている鋼線に対して、前記鋼線の外周を銅で覆う銅被覆層を形成する銅被覆工程と、
   前記銅被覆層の外周を亜鉛で覆う亜鉛被覆層を形成する亜鉛被覆工程と、
   前記銅被覆工程及び前記亜鉛被覆工程の後、前記鋼線、前記銅被覆層、及び前記亜鉛被覆層の３層を有する多層線を少なくとも断面直径が０．１ｍｍ以下になるまで伸線を行う伸線工程と、
   前記伸線工程の後に温間で引っ張り力を付与する真直処理工程と、
   を備える放電加工用電極線の製造方法によって製造されていることを特徴とする放電加工用電極線。
8. ワイヤ放電加工において電極線として用いられ、断面直径が０．１ｍｍ以下の放電加工用電極線であって、
   炭素を重量比で０．６％以上含有する高炭素鋼により形成されている鋼線と、
   前記鋼線の外周を被覆するよう形成されているとともに、銅を重量比で７０％以上含有する銅リッチ層と、
   前記銅リッチ層の外周を被覆するとともに、銅を重量比で５５％以上６５％以下含有し亜鉛を重量比で３０％以上４０％以下含有する黄銅により形成されている黄銅層と、
   前記黄銅層の外周を被覆するよう形成されているとともに、亜鉛を重量比で５０％以上含有する亜鉛リッチ層と、
   を備えていることを特徴とする放電加工用電極線。
9. 前記亜鉛リッチ層は、電極線半径方向における被覆厚みが０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の放電加工用電極線。
10. 前記黄銅層及び前記銅リッチ層の電極線半径方向における被覆厚みは、いずれとも前記亜鉛リッチ層の電極線半径方向における被覆厚みの１０倍以上厚いことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の放電加工用電極線。