JP2016538138A - 高精度亜鉛基合金電極線及びその製造方法 - Google Patents

高精度亜鉛基合金電極線及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、高精度亜鉛基合金電極線に関し、そのシェル層中の各成分の構成は、質量パーセントで、Ｚｎが70.5〜95%、Ｃｕが2.5〜27%、Ｘが0.02〜4.0%、Ｙが0.002〜0.4%で、その他は原材料に付随する不可避の不純物である。そのうち、Ｘは、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｒのうちの任意の２種類の金属で、当該２種類の金属の含量範囲はいずれも0.01〜2.0%である。Ｙは、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｂ、Ｐのうちの任意の２種類の元素で、当該２種類の元素の含量範囲はいずれも0.001〜0.2%である。シェル層の構造のうちε相の含量は80wt%以上で、その残量はγ相又はη相である。本発明は、当該電極線の製造方法についても開示しており、先行技術と比べて、本発明の電極線でカット処理をした金属ワークは、表面平滑度が高く、表面の品質もよいため、カット精度が高くなっている。また、本発明の電極線は、製造プロセスが簡単で、実施可能性が高く、製造ステップも少なく、生産の大規模化、自動化を実現しやすい。【選択図】図３

Description

本発明は、高精度ワイヤカット放電加工技術分野に関するもので、特に、高精度亜鉛基合金電極線及びその製造方法に関するものである。
近年、マイクロパーツ、例えばマイクロギア、マイクロスプライン、マイクロコネクタ等の特殊で複雑な部品、の加工ニーズの増大に伴い、その独特な加工方法、すなわち機械接触せずに加工するという特徴が、特にマイクロマシンの製造条件に適し、なおかつ高いコストパフォーマンスを有するという理由から、放電カットによる高精度の加工が、多くのマイクロマシン生産分野で重要な役割を果たし、その結果急速に発展している。高精度ワイヤカット放電加工技術については国内外で常に研究されており、高精度ワイヤカット放電加工は、マイクロマシン製造との組み合わせ、及びその実用化において大きな進歩を遂げている。
高精度ワイヤカット放電加工に影響する要素は多く、例えば、工作機械の精度、電極線の性能、パルス電源、ワイヤ走行システム、制御システム及びプロセス計画等は、いずれもマイクロパーツの加工精度や表面の品質に直接影響するものである。したがって、微小で複雑な部品の高精度ワイヤカット放電加工技術を実現するには、電極線の性能及びカット加工技術に関する研究がなされ、高精度ワイヤカット放電加工のニーズが最大限満たされることが重要となる。先行技術における電極線は、通常、一層又は多層の芯を有しており、大抵、最外層は、明確なα相を有する銅、η相の亜鉛合金、又は、二相結晶の銅亜鉛合金からなるシェル層となっており、シェル層の相構造は、通常、α＋β、β、γ又はβ＋γである。現在、市場には複数の種類の電極線がある。例えば、赤銅電極線は、高銅電極線ともいい、この種の電極線は、単一のα相構造を有し、製品の靱性が極めて高く、非常に優れた導電性能と、最大の瞬間高パルス電流と大きなカット電流とに耐えられる能力を有しているが、この種の電極線の引張強度は一般的に低く、剛性ワイヤの引張強度も平均で400〜500MPaほどしかなく、特殊な工作機械での特殊な加工にしか向かない。また、黄銅電極線は、現在、市場で最もよく見られる電極線で、αとβからなる二相結晶組織を有している。この種の電極線は、一連の伸線及び熱処理の工程に応じて様々な引張強度を実現し、以って様々な設備や応用場面に適応することができ、引張強度を1000MPa以上に到達させることもできる。しかし、このような電極線は、表面の銅粉が多く、断面の幾何誤差が大きいこと等から、いずれも放電安定性が低下することになって、加工精度やワーク表面の品質に著しく影響するとともに、設備の部品を汚し、さらに設備を損耗させることにもなる。また、亜鉛メッキ電極線があり、この種の電極線の芯材は普通黄銅で、製造する際に表面に亜鉛をメッキされ、その表面に明確なη相構造を有するシェル層が形成され、亜鉛がカット過程において気化することが、表面をカットする際の洗浄性能の改善に寄与するので、カット表面が普通黄銅線よりも滑らかになる。しかし、実際に使用する上では、この種の電極線には粉が落下する現象が存在するため、加工精度の更なる向上が妨げられる。さらに、コーティング電極線があり、この種の電極線の芯材は主に黄銅、赤銅又はその他の素材であって、表層はβ相構造若しくはγ相構造又はβ＋γ相の混合相構造である。この種の電極線は、生産効率が著しく向上し、カット精度や表面の品質もある程度改善されているが、このような電極線は、金型の製造、航空・医療分野等の複雑なもの、厚みのある大型のもの等の加工産業での利用にあてられているものの、一部の微小で複雑な部品をカットする際の加工精度については最大限に高度化されているとはいえず、特にマイクロマシンの発展と利用の成熟に伴って、このような電極線では、この方面での精度のニーズを満たすことができなくなっている。
β相構造、γ相構造又はβ＋γ相のシェル層の電極線がカット効率を向上させられる理由は、それらが火花放電のエネルギーを高め、放電する際の爆発力を大きくし、除去量を大きく且つ迅速にでき、金属部材を腐食させるのにより寄与するためであり、当該電極線のカット効率は通常の電極線と比べて著しく向上している。しかし、この種の電極線は、カットする際に放電エネルギーが大きく、爆発力が大きいため、カットされた部材の表面のピットも大きくなるので、電極線のカット精度及び表面平滑度を高めるのには不都合である。明確なη相を有する亜鉛メッキ電極線は、カットする時の放電が比較的緩やかで、腐食量が小さく、カットされた部材の表面のピットも小さいので、カット精度を高めるのに都合がよいが、このような電極線の表面は殆どが純亜鉛で、亜鉛の融点が低く、蒸発エンタルピーが相対的に低く、急速に気化して奪う熱量も少ないので、有効洗浄効果が劣る。発生する金属顆粒を速やかに除去できない場合、隙間を塞いで欠陥を生じることになりやすいため、カットする際に大量の作動液を注入して二回洗浄する必要があり、その結果、熱量の累積によって引き起こされる断線を避けられるが、洗浄が不良であったり又は作動液が安定しなかったりするときは加工精度に影響し、工作機械の洗浄システムに対する要求も高いものとなる。
本発明が解決しようとする1つ目の技術的課題は、先行技術に対して、カット精度が高く、カットされた部材の表面平滑度が高い高精度亜鉛基合金電極線を提供することである。
本発明が解決しようとする2つ目の技術的課題は、上記の高精度亜鉛基合金電極線の製造方法を提供することである。
本発明が上記の技術的課題を解決するために採用した技術的解決手段は、その材質が黄銅である芯材と、芯材の表面を被覆するシェル層と、を含む高精度亜鉛基合金電極線であって、前記シェル層中の各成分の質量パーセントの構成が次のとおりであることを特徴とするものである。
Ｚｎ：70.5〜95%
Ｃｕ：2.5〜27%
Ｘ ：0.02〜4.0%
Ｙ ：0.002〜0.4%。その他は、原材料に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.3%以下である。
そのうち、Ｘは、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｒのうちの任意の２種類の金属で、当該2種類の金属の含量範囲はいずれも0.01〜2.0%である。Ｙは、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｂ、Ｐのうちの任意の２種類の元素で、当該２種類の元素の含量範囲はいずれも0.001〜0.2%である。
前記シェル層の厚さは2〜4umで、前記シェル層の構造のうちε相の含量は80wt%以上、その残量はγ相又はη相で、前記ε相は芯材の表面に均一に分布する。
好ましくは、前記シェル層中の各成分の質量パーセントの構成は次のとおりである。
Ｚｎ：78.5〜85%
Ｃｕ：12.5〜19%
Ｘ ：0.02〜4.0%
Ｙ ：0.002〜0.4%。その他は、原材料に付随する不可避の不純物である。
前記シェル層の構造はε相で、その他の相はなく、前記ε相は芯材の表面に均一に分布する。
上記の高精度亜鉛基合金電極線の製造方法は、次のステップを含むことを特徴とする。
（１）比率に従って合金の配合をする。質量パーセントによるその成分構成は、銅が57%〜68%、Ｘが0.03〜4.5%、Ｙが0.004〜0.5%で、その残量は亜鉛と、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物とで、不可避の不純物の含量の和は0.5%以下である。そのうち、Ｘは、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｒの内の任意の２種類の金属で、当該２種類の金属の含量範囲はいずれも0.015〜2.25%である。Ｙは、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｂ、Ｐのうちの任意の２種類の元素で、当該２種類の元素の含量範囲はいずれも0.002〜0.25%である。
（２）配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径8〜15mmの合金線ブランクを製造する。
（３）その後、製造した線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しすることで直径0.5〜5mmの母線を製造する。
（４）さらに、製造した母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをし、亜鉛メッキ層の厚さを0.5〜50umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は1500〜3000A、電圧は150〜220Vとする。
（５）電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍し加工を行い、第２の線ブランクを製造する。
（６）最後は、第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.05〜0.35mmの電極線の完成品を得る。
前記ステップ（５）中の引張速度を500〜2000m/min、焼鈍し電圧を10〜100V、焼鈍し電流を10〜50Aとし、メッキ層中の亜鉛原子を母線に向かって拡散移動させることで、新しい結晶組織を形成して、その後の熱処理加工に資するようにする。
前記ステップ（６）中の熱処理温度を50〜230℃、熱処理時間を3〜30時間として、最終的に製造される完成品にε相組織のシェル層が形成させることに資するようにする。
先行技術と比べて、本発明の利点は次のとおりである。
（１）通常のコーティング電極線と比べて、本発明の電極線は、カットする際に十分な陽電子・陰電子を迅速に提供することができ、放電のカットが緩やかで、効果的なカットを保つことができるとともに、シェル層が一定の銅亜鉛合金層を有し、気化温度が高いので、より多くの熱量を奪うのに都合がよく、洗浄効果が改善されている。そのため、カット加工の正確さを向上するのに有利である上、非常に優れた表面の品質が得られる。
（２）本発明の電極線にＸ、Ｙの元素を加えることで、引張過程において銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。ε相（80wt%以上）のシェル層の構造をした電極線は、良好な靭性を有し、カットする際の電流と洗浄力によってもたらされる電極線の振動を効果的に抑制できるので、電極線が靭性の不足によって裂けることを避けられる。また、この種の電極線は、比較的高い融点を有し、瞬間の高パルス電流と大きなカット電流に耐えることができ、瞬間の放電ギャップも短く、カット処理をする金属ワークの表面平滑度も高く、表面の品質もよいため、カット精度が効果的に向上していて、特に、仕上げ及び３回以上の多回数カットに適する。また、Ｘ、Ｙの元素を加えた後熱処理温度と熱処理時間を低減でき、加工効率が向上される。
（３）本発明で採用した製造プロセスは、完成品の電極線のシェル層にε相を形成し、結晶体がさらに拡散してγ相等の相組織が形成されることを避けるのに都合がよい。また、当該製造方法は、プロセスが簡単で、実施可能性が高く、製造ステップも少なく、生産設備も簡単で、条件にかなう製品を得られやすい上、生産の大規模化、自動化を実現しやすい。
本発明の実施例１における第２の線ブランクの断面模式図である。 本発明の実施例１における電極線の完成品の断面模式図である。 実施例１〜３における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 実施例１〜３における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 実施例１〜３における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 実施例４、９、１０における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 実施例５、６、７、８における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 比較例１〜４における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 比較例１〜４における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 比較例１〜４における電極線の完成品の金属相構造模式図である。 比較例１〜４における電極線の完成品の金属相構造模式図である。
以下、図面、実施例と関連付けて、本発明についてさらに詳細に説明する。
＜実施例１＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが65%、Ｎｉが2.0%、Ｓｉが1.2%、Ｔｉが0.12%、Ｃｏが0.2%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.5%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が9mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しすることで直径0.5〜5mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを0.5umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は2000A、電圧は200Vとする。続いて、第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。図１に示すように、第２の線ブランクには芯材１とメッキ層２とが含まれている。引張速度は600m/min、焼鈍し電圧は20V、焼鈍し電流は15Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが2umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は172℃、熱処理時間は11時間とする。図１及び図２に示すように、熱処理過程で、芯材１及びメッキ層２に拡散が生じて、芯材１の直径が小さくなる一方で、メッキ層２の厚さが増すことで、安定したシェル層３が形成される。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが70.5%、Ｃｕが27%、Ｎｉが1.5%、Ｓｉが0.6%、Ｔｉが0.1%、Ｃｏが0.1%、不純物が0.2%である。本実施例では、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ及びＣｏを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図３に示すように、電極線の完成品の芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は86wt%で、その残りはγ相であり、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例２＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが66%、Ｃｒが1.5%、Ｚｒが1.5%、Ｐが0.15%、Ｂが0.06%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.3%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が8mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径3mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを40umとして、第１の線ブランクを得る。ただし、電気メッキの電流は1500A、電圧は200Vとする。続いて、電気メッキをした第１のに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は500m/min、焼鈍し電圧は80V、焼鈍し電流は50Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが4umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は121℃、熱処理時間は23時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のうちシェル層の化学成分は、Ｚｎが95%、Ｃｕが2.5%、Ｃｒが1.0%、Ｚｒが1.1%、Ｐが0.1%、Ｂが0.03%、不純物が0.27%である。本実施例では、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐ及びＢを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図４に示すように、電極線の完成品の芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は92wt%で、その残りはη相であり、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例３＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが60%、Ｓｉが0.12%、Ａｇが0.07%、Ｔｉが0.18%、Ｂが0.02%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.3%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が10mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径4mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを40umとして、第１の線ブランクを得る。ただし、電気メッキの電流は2500A、電圧は150Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は1000m/min、焼鈍し電圧は55V、焼鈍し電流は30Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は202℃、熱処理時間は5時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが75%、Ｃｕが24.5%、Ｓｉが0.11%、Ａｇが0.06%、Ｔｉが0.15%、Ｂが0.015%、不純物が0.165%である。本実施例では、Ｓｉ、Ａｇ、Ｔｉ及びＢを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図５に示すように、電極線の完成品の芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は95wt%で、その残りはγ相であり、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例４＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが57%、Ｎｉが2.25%、Ｃｒが0.9%、Ｔｉが0.01%、Ｃｏが0.015%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.5%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が12mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径2mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを15umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は2500A、電圧は220Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに繰り返し引張り加工と焼鈍し加工とを行い、第２の線ブランクを製造する。引張速度は1500m/min、焼鈍し電圧は10V、焼鈍し電流は15Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は60℃、熱処理時間は26時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが90%、Ｃｕが7.5%、Ｎｉが2%、Ｃｒが0.3%、Ｔｉが0.007%、Ｃｏが0.005%、不純物が0.188%である。本実施例では、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＣｏを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図６に示すように、電極線の完成品のうち芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は98wt%で、その残りはη相であり、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例５＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが60%、Ｎｉが1.8%、Ｓｉが0.1%、Ｐが0.12%、Ｂが0.07%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.4%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が15mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径1mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを10umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は3000A、電圧は220Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は2000m/min、焼鈍し電圧は40V、焼鈍し電流は20Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は83℃、熱処理時間は19時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが82%、Ｃｕが16.4%、Ｎｉが1.2%、Ｓｉが0.05%、Ｐが0.07%、Ｂが0.04%、不純物が0.24%である。本実施例では、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｐ及びＢを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図７に示すように、電極線の完成品の芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は殆ど100wt%で、その他の相はなく、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。ε相の含量が殆ど100wt%であることは、シェル層の金属相構造がすべてε相で、ε相以外にその他の相がないことを指しているが、酸化物、不純物等が含まれることもある。ε相の含量が殆ど100wt%であることについての明細書の他の項目における解釈もこれと同じである。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例６＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが68%、Ｚｒが0.8%、Ｃｒが0.04%、Ｔｉが0.016%、Ａｌが0.002%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.2%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が11mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径5mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを50umとして、第１の線ブランクを得る。ただし、電気メッキの電流は3000A、電圧は180Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は1500m/min、焼鈍し電圧は100V、焼鈍し電流は10Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3.5umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は163℃、熱処理時間は8時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが80%、Ｃｕが19.2%、Ｚｒが0.5%、Ｃｒが0.02%、Ｔｉが0.008%、Ａｌが0.001%、不純物が0.271%である。本実施例では、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＡｌを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図７に示すように、電極線の完成品のうち芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は殆ど100wt%で、その他の相はなく、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例７＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが65%、Ｎｉが2.25%、Ｓｉが0.015%、Ｔｉが0.14%、Ｃｏが0.25%で、そののこりはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.5%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が13mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径3mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを30umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は2000A、電圧は200Vとする。続いて、第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。図１に示すように、第２の線ブランクには芯材１とメッキ層２とが含まれている。引張速度は600m/min、焼鈍し電圧は20V、焼鈍し電流は15Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが2.5umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は50℃、熱処理時間は30時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが78.5%、Ｃｕが19%、Ｎｉが1.9%、Ｓｉが0.01%、Ｔｉが0.12%、Ｃｏが0.2%、不純物が0.27%である。本実施例では、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ及びＣｏを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図７に示すように、電極線の完成品のうち芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は殆ど100wt%で、その他の相はなく、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、製造された本実施例における高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例８＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが60%、Ａｇが1.0%、Ｎｉが2.1%、Ａｌが0.15%、Ｐが0.09%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.4%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が15mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径2mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを25umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は3000A、電圧は220Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は2000m/min、焼鈍し電圧は40V、焼鈍し電流は20Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが4umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は230℃、熱処理時間は3時間とする。最後に、熱処理をしてから得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが85%、Ｃｕが12.5%、Ａｇが0.7%、Ｎｉが1.5%、Ａｌが0.09%、Ｐが0.06%、不純物が0.15%である。本実施例では、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ及びＰを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図７に示すように、電極線の完成品のうち芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は殆ど100wt%で、その他の相はなく、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例９＞
比率に従って合金配合をする。その質量パーセントによる成分構成は、Ｃｕが64%、Ｚｒが0.02%、Ｓｉが1.3%、Ｐが0.15%、Ｃｏが0.05%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.5%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が12mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径1.5mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを15umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は2500A、電圧は220Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は1500m/min、焼鈍し電圧は10V、焼鈍し電流は15Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は140℃、熱処理時間は16時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが89%、Ｃｕが10.1%、Ｚｒが0.012%、Ｓｉが0.8%、Ｐが0.05%、Ｃｏが0.02%、不純物が0.018%である。本実施例では、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｐ及びＣｏを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界において格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図６に示すように、電極線の完成品の芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は97wt%で、その残りはη相であり、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜実施例１０＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが68%、Ｚｒが0.8%、Ａｇが0.05%、Ｂが0.08%、Ｃｏが0.03%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.2%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が11mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径5mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを45umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は3000A、電圧は180Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は1500m/min、焼鈍し電圧は100V、焼鈍し電流は10Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが4umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は80℃、熱処理時間は25時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。
電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが87%、Ｃｕが12.2%、Ｚｒが0.5%、Ａｇが0.03%、Ｂが0.03%、Ｃｏが0.01%、不純物が0.23%である。本実施例では、Ｚｒ、Ａｇ、Ｂ及びＣｏを加えてから、引張過程において線ブランク中の銅亜鉛合金の原子の転位が増加させられ、粒界における格子ひずみが大きくなり、エネルギーが高くなって、熱処理過程でシェル層のη相の亜鉛原子が芯材（α＋β相）に向かって拡散移動しやすくなり、シェル層にε相組織が形成されるのに役立つ。シェル層と芯材との間の原子移動に伴って、引張りによってもたらされる原子転位、原子空位等の欠陥が次第に少なくなって、転位密度もこれに伴って減少し、拡散活性化エネルギーも低下するとともに、ε相組織の融点がもとのη相の純亜鉛に対して次第に高くなって、原子間の結合力も強くなる上、本実施例の熱処理条件下では、シェル層のε相組織の形成にも資している。図６に示すように、電極線の完成品の芯材はα＋β相で、シェル層の構造のうちε相の含量は99wt%で、その残りはη相であり、さらに、ε相は芯材の表面に均一に分布する。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、本実施例で製造した高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例１＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが66%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.3%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が8mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径3mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを40umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は1500A、電圧は200Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。ただし、引張速度は500m/min、焼鈍し電圧は80V、焼鈍し電流は50Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが4umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は208℃、熱処理時間は72時間とする。最後に、熱処理をしてから得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが92.1%、Ｃｕが7.6%、不純物が0.3%である。図８に示すように、シェル層の構造のうちε相の含量は8wt%で、その残りはη相である。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、比較例１で製造した電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例２＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが60%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.4%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が15mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径1mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを10umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は3000A、電圧は220Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は2000m/min、焼鈍し電圧は40V、焼鈍し電流は20Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は105℃、熱処理時間は100時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。電極線の完成品のうちシェル層の化学成分は、Ｚｎが65.2%、Ｃｕが34.62%、不純物が0.18%である。図９に示すように、シェル層の構造のうちε相の含量は10wt%で、その残りはγ相である。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、比較例２で製造した電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例３＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが60%、Ａｇが1.5%、Ｎｉが0.02%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.3%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が8mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径1mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを15umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は1600A、電圧は200Vとする。続いて、電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は1000m/min、焼鈍し電圧は50V、焼鈍し電流は25Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3.5umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は190℃、熱処理時間は60時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが82.1%、Ｃｕが16.92%、Ａｇが0.6%、Ｎｉが0.009%、不純物が0.371%である。図１０に示すように、シェル層の構造のうちε相の含量は60wt%で、その残りはγ相及びη相である。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、比較例３で製造した電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例４＞
比率に従って合金配合をする。その成分構成は、質量パーセントで、Ｃｕが58%、Ｔｉが0.15%、Ｃｏが0.004%で、その残りはＺｎと、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.3%である。配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径が10mmである合金線ブランクを製造する。その後、得られた線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しをすることで直径1mmの母線を製造する。さらに、得られた母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを12umとして、第１の線ブランクを得る。電気メッキの電流は1700A、電圧は210Vとする。続いて、電気メッキをした線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造する。引張速度は600m/min、焼鈍し電圧は10V、焼鈍し電流は5Aとする。第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.10mmでシェル層の厚さが3umである電極線の完成品を得る。熱処理温度は135℃、熱処理時間は56時間とする。最後に、熱処理をして得られた完成品が、様々なタイプのシャフトに巻きつけられる。電極線の完成品のシェル層の化学成分は、Ｚｎが80.3%、Ｃｕが19.448%、Ｔｉが0.06%、Ｃｏが0.002%、不純物が0.19%である。図11に示すように、シェル層の構造のうちε相の含量は58wt%で、その残りはη相及びγ相である。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、比較例４で製造した電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例５＞
亜鉛メッキ電極線であって、直径が0.5〜5mmである銅亜鉛合金により芯材を構成し、芯材のうちＣｕは63%で、その他はＺｎと不可避の不純物で、不可避の不純物の含量は0.3%以下である。芯材の表面に直接亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを20umとし、その後、さらに連続引張り、連続焼鈍しをして加工して、直径が0.05〜0.35mmである亜鉛メッキ電極線を製造し、シェル層の構造はη相とする。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、上記の亜鉛メッキ電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例６＞
黄銅電極線であって、直径が0.5〜5mmである銅亜鉛合金により線ブランクを構成し、線ブランクのうちＣｕは63%で、その他はＺｎと不可避の不純物で、不可避の不純物の含量は0.3%以下である。そのまま連続引張り、連続焼鈍しをして加工して、直径が0.05〜0.35mmである黄銅電極線を製造し、シェル層の構造はα＋β相とする。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、上記の黄銅電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例７＞
高速電極線であって、直径が0.5〜5mmである赤銅により芯材を構成し、その後、芯材の表面に亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを50umとして、第１の線ブランクを得る。第１の線ブランクに熱処理をし、熱処理プロセスの温度を550℃、時間を10時間として、第２の線ブランクを得て、最後に、熱処理をした第２の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工して、直径が0.05〜0.35mmである高速電極線を製造し、シェル層の構造はβ相とする。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、上記の高速電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例８＞
コーティング電極線であって、直径が0.5〜5mmである銅亜鉛合金により芯材を構成する。当該芯材の成分構成は、実施例１における完成品の電極線中の芯材と同じである。芯材の表面に亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを30umとして、第１の線ブランクに熱処理をし、熱処理プロセスの温度を450℃、時間を6時間として、第２の線ブランクを得て、最後に、熱処理をした第２の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工して、直径が0.05〜0.35mmであるコーティング電極線を製造し、シェル層の構造はγ相とする。
マルチ電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、上記のコーティング電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
＜比較例９＞
複合電極線であって、直径が0.5〜5mmである銅亜鉛合金により芯材を構成する。当該芯材の成分構成は、実施例３における完成品の電極線の芯材と同じである。芯材の表面に亜鉛メッキをして、亜鉛メッキ層の厚さを40umとして、第１の線ブランクに熱処理をし、熱処理プロセスの温度を600℃、時間を12時間として、第２の線ブランクを得て、上記の線ブランクに１回目の連続引張り、連続焼鈍しをして加工をし、さらに、表面に一層のγ相黄銅をメッキして、最後に、以上の熱処理をした線ブランクに２回目の連続引張り、連続焼鈍しをして加工をして、直径が0.05〜0.35mmである複合電極線を製造し、シェル層の構造はβ＋γ相とする。
万能電子伸縮計でその伸び率をテストして、示差熱分析計を用いてそのシェル層の融点をテストし、ＳＫＤ６１素材を試料として、上記の複合電極線の放電加工精度及びカット速度をテストすると、テストで得られるデータは、表1に示すとおりとなる。
（表１）各実施例及び各比較例における電極線のシェル層の金属相構造、放電加工精度比
比較例５の放電加工精度を基準とした、実施例１〜１０及び比較例１、２、３、４、６、７、８、９の加工精度とその比率は、それらの加工精度の性能パラメータを表すものである。
以上から、本発明における高精度亜鉛基合金電極線の放電加工精度は明らかな優位性を有していて、カット速度も同種の製品の水準に達しているとともに、伸び性能にも優れ、融点も相対的に高くなっている。
上記の各実施例は、本発明を解釈、説明するためのものであって、本発明について限定をするものではない。本発明の趣旨及び請求項の保護範囲内で本発明についてするいかなる修正及び変更もすべて本発明の保護範囲に含まれるものである。

Claims (5)

  1. 芯材と、前記芯材の表面を被覆するシェル層とを含み、前記芯材の材質が黄銅の高精度亜鉛基合金電極線であって、
    前記シェル層中の各成分の質量パーセントの構成が、
    Ｚｎが70.5〜95%、Ｃｕが2.5〜27%、Ｘが0.02〜4.0%、Ｙが0.002〜0.4%であり、
    その他は原材料に付随する不可避の不純物で、不可避の不純物の含量の和は0.3%以下であり、
    Ｘが、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｒのうちの任意の２種類の金属で、当該２種類の金属の含量範囲がいずれも0.01〜2.0%であって、Ｙが、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｂ、Ｐのうちの任意の２種類の元素で、当該２種類の元素の含量範囲がいずれも0.001〜0.2%であって、
    前記シェル層の厚さが2〜4umで、前記シェル層の構造のうちε相の含量が80wt%以上で、その残量がγ相又はη相で、さらに前記ε相が前記芯材の表面に均一に分布する、
    ことを特徴とする、高精度亜鉛基合金電極線。
  2. 前記シェル層中の各成分の質量パーセントの構成が、
    Ｚｎが78.5〜85%、Ｃｕが12.5〜19%、Ｘが0.02〜4.0%、Ｙが0.002〜0.4%であり、
    その他は原材料に付随する不可避の不純物で、
    前記シェル層の構造がε相で、その他の相がなく、前記ε相が前記芯材の表面に均一に分布する、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の高精度亜鉛基合金電極線。
  3. 高精度亜鉛基合金電極線の製造方法であって、
    （１）比率に従って合金の配合をするステップであって、質量パーセントによるその成分構成は、銅が57%〜68%、Ｘが0.03〜4.5%、Ｙが0.004〜0.5%で、その残りは亜鉛と、原材料に付随する及び熔錬の際に付随する不可避の不純物とで、不可避の不純物の含量の和が0.5%以下であって、Ｘが、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｒのうちの任意の２種類の金属で、当該２種類の金属の含量範囲がいずれも0.015〜2.25%であって、Ｙが、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｂ、Ｐのうちの任意の２種類の元素で、当該２種類の元素の含量範囲がいずれも0.002〜0.25%であるステップと、
    （２）配合された材料を誘導炉に混合投入して熔錬し、鋳造して直径8〜15mmの合金線ブランクを製造するステップと、
    （３）その後、製造した線ブランクを押し出して又は多段で引っ張り、焼鈍しすることで直径0.5〜5mmの母線を製造するステップと、
    （４）さらに、製造した母線に脱脂―酸洗―水洗―亜鉛メッキをし、亜鉛メッキ層の厚さを0.5〜50umとして、第１の線ブランクを得るステップであって、電気メッキの電流を1500〜3000A、電圧を150〜220Vとするステップと、
    （５）電気メッキをした第１の線ブランクに連続引張り、連続焼鈍しをして加工し、第２の線ブランクを製造するステップと、
    （６）最後に、第２の線ブランクに合金化熱処理をして、直径が0.05〜0.35mmの電極線の完成品を得るステップと、
    を含むことを特徴とする、高精度亜鉛基合金電極線の製造方法。
  4. 前記ステップ（５）中の引張速度が500〜2000m/min、焼鈍し電圧が10〜100V、焼鈍し電流が10〜50Aであることを特徴とする、
    請求項３に記載の高精度亜鉛基合金電極線の製造方法。
  5. 前記ステップ（６）中の熱処理温度が50〜230℃、熱処理時間が3〜30時間であることを特徴とする、
    請求項３に記載の高精度亜鉛基合金電極線の製造方法。
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