JP2022500256A - 放電加工用の多孔質層を有する電極リード - Google Patents
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Abstract
Description
放電加工用の電極ワイヤであって、
金属または金属合金の1または2以上の層における金属コアと、
前記金属コアとは異なる合金を有し、50質量%超の亜鉛を含む、前記金属コア上のコーティングと、
を有し、
前記コーティングは、破壊されたγ相の銅-亜鉛合金を有し、
前記コーティングは、2μmを超える被覆されたポアを有し、
前記ポアの一部または全部は、重量比で58%超100%未満の亜鉛を含む、銅および亜鉛の1または2以上の合金により被覆される、電極ワイヤが提案される。
- 亜鉛、η相の銅と亜鉛の合金、またはε相の銅と亜鉛の合金の表面層が、γ相の銅と亜鉛の合金の層の厚さに比べて厚すぎる場合、γ相の銅および亜鉛の合金の層は、破壊せず、ポアが形成されない。機械加工速度に改善は生じない。
- 亜鉛、η相の銅と亜鉛の合金、またはε相の銅と亜鉛の合金の表面層が、γ相の銅と亜鉛の合金の層の厚さに比べて薄すぎる場合、ポアは、被覆されずにオープンとなり、機械加工速度に改善は生じない。
- γ相の銅および亜鉛の合金の層が極めて薄い場合、亜鉛、η相の銅と亜鉛の合金、またはε相の銅と亜鉛の合金は、隙間を完全に、またはほぼ完全に充填し、被覆されたポアは生じず、または被覆されたポアは、小さなサイズとなり、機械加工速度に対する影響は、ゼロまたは僅かとなる。
- γ相の銅および亜鉛の合金の層が極めて厚い場合、引き延ばしワイヤは、脆くなる。すなわち、曲げの際に容易に壊れ、特に、自動再スレッド加工のステップの間、破損が生じる。
- 合金の好適な層に対してワイヤ引き延ばしが正しく実施されない場合、電極ワイヤが放電加工に使用された際に、多くの粉末が生成される。
a)黄銅コアを提供するステップと、
b)電解的に亜鉛の層で前記コアを被覆し、予備ブランクを形成するステップと、
c)前記予備ブランクを、最終直径の約120%の直径まで、第1の引き延ばしに供するステップと、
d)引き伸ばされた予備ブランクを、約170℃から約180℃の間の温度で、約2時間、拡散熱処理に供し、コーティング層とコアの黄銅の間の拡散により、γ相黄銅のサブレイヤ、ε相黄銅の中間層、および亜鉛またはη相黄銅の外層を有するブランクが形成されるように、亜鉛の層の厚さ、前記温度および時間を選定するステップと、
e)拡散されたブランクを、第2の冷間引き延ばしに供し、最終直径を得るステップと、
を有する。
Tc=[(全長)−未被覆部の(長さ)]/(全長)=1−(L1+L2)/L
以下、被覆されたポアを有するこの種の電極ワイヤのいくつかの実施例について説明する。
この第1の例では、電極ワイヤ(サンプルA)は、以下の方法により製造した:
- 直径が1.25mmの63%の銅および37%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取する、
- このコアの上に厚さ6μmで亜鉛の第1の層を成膜する、
- 0.46mmに引き伸ばす、
- 拡散熱処理を実施し、約4μmの厚さのγ相黄銅の外層を得る。実際の熱処理は、180℃で約6時間であってもよい、
- 0.30mmに引き延ばす。約5μmブロックにγ相を破壊し、前記ブロックの間にボイドを残す、
- 厚さ約2μmの亜鉛の層を成膜する、
- 0.25mmに引き延ばす。
この第2の例では、電極ワイヤ(サンプルB)は、以下の方法で製造した:
- 直径が1.25mmの63%の銅および37%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取する、
- このコアの上に厚さ20μmで亜鉛の第1の層を成膜する、
- 0.30mmに引き伸ばす、
- 180℃で約2時間の拡散熱処理を実施し、亜鉛の外層を部分的にγ相黄銅の6μmの層に変換する。その後、コーティングは、コアの近傍のγ相黄銅の層と、ε相黄銅の5μmの外層とを有する、
- 0.25mmに引き延ばす。
この第3の例では、電極ワイヤ(サンプルC)は、以下の方法で製造した:
- 直径が1.20mmの80%の銅および20%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取する、
- このコアの上に厚さ30μmで亜鉛の第1の層を成膜する、
- 385℃で20時間の第1の熱処理を実施する:約60μmの厚さのβ相のサブレイヤ、および約15μmの厚さのγ相の外層が得られる、
- 0.62mmに引き伸ばす;γ相が破壊される、
- 破壊されたγ相に亜鉛の3μmのコーティングを形成し、事前に脱脂し、脱酸する、
- 0.25mmに引き伸ばす;
- 130℃で5時間の拡散熱処理を実施する。
この第4の例では、電極ワイヤ(サンプルD)は、以下の方法で製造した:
- 直径が1.20mmの80%の銅および20%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取する、
- このコアの上に厚さ38μmで亜鉛の第1の層を成膜する、
- 395℃で22時間の第1の熱処理を実施する:約76μmの厚さのβ相のサブレイヤ、および約15μmの厚さのγ相の外層が得られる、
- 0.62mmに引き伸ばす;γ相が破壊される、
- 327℃で7時間の第2の熱処理を実施する。39μmの厚さのβ相黄銅の層と、β相を含む破壊されたγ相黄銅の8μmの層のブロックが得られる、
- 破壊γ相に6.5μmの亜鉛のコーティングを行い、事前に脱脂し、脱酸する、
- 0.42mmに引き伸ばす;
- 145℃で32時間の第3の拡散熱処理を実施し、その後、16μmの厚さのβ相黄銅の内層と、14μmの厚さのγ相黄銅の層とを有するコーティングが得られる、
- 0.25mmに引き伸ばす。
この第5の例では、電極ワイヤ(サンプルE)は、以下の方法で製造した:
- 直径が1.25mmの63%の銅および37%の亜鉛を有する黄銅ワイヤを採取する、
- このコアの上に厚さ14μmで亜鉛の第1の層を成膜する、
- このワイヤを0.827mmに引き伸ばす、
- 得られたブランクを、コーティングの表面に亜鉛が含まれなくなるまで、拡散熱処理に供する;実際には、熱処理は、180℃で4時間であってもよい。γ相黄銅の約13μmの層が得られた。表面層は、約7μm厚さのε相黄銅であり、亜鉛のトレースを含まない、
- 0.25mmに引き伸ばす。
γ相黄銅の層3aは、破壊されており、各種厚さの黄銅のブロックを有し、12μmに達し得る。被覆されたポア5a、5b、5c、5dが、ワイヤの断面に観測された。これらのポアの一部は、4μmよりも大きい。平均すると、コア2を被覆するコーティング3において、ワイヤの完全な断面に対して、2μmを超える6以上の被覆ポアが観測された。
この第6の例では、電極ワイヤ(サンプルF)は、以下の方法で製造した:
- 直径が1.25mmの63%の銅および37%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取する、
- このコアの上に厚さ20μmで亜鉛の第1の層を成膜する、
- 0.827mmに引き伸ばす、
- 180℃で5時間の第1の熱処理を実施し、約15μmのγ相の銅と亜鉛の合金のサブレイヤと、約6μmのε相の銅と亜鉛の合金の中間層と、約6μm厚さのη相の僅かに合金化された銅と亜鉛の合金の外層とを得る、
- 0.25mmに引き伸ばす。γ相は、破壊され、コアを被覆するコーティングは、γ相の銅と亜鉛の合金のブロックの混合物である。ブロックの間には、ε相およびη相の銅と亜鉛の合金の混合物で被覆されたポアが存在する。
この第7の例では、電極ワイヤ(サンプルG)は、以下の方法で製造した:
- 直径が1.20mmの60%の銅および40%の亜鉛を有する黄銅ワイヤを採取する、
- このコアの上に厚さ13μmで亜鉛の第1の層を成膜する、
- このワイヤを0.464mmに引き伸ばす。その後、亜鉛の層は、5μmの厚さとなる、
- 得られたブランクに対して、拡散熱処理を実施する。室温から4時間にわたって加熱し、140℃で11時間、静止状態とし、その後、5時間にわたって温度を室温まで下げる。コーティングは、約6μmのγ相黄銅の内層と、約2μmの厚さのε相黄銅の表面層とを有し、亜鉛のトレースを含まない、
- 例えば、5つの連続ダイを用いて、最終直径まで徐々に引き延ばし、0.30mmの最終直径にまで減少させ、または8つの連続ダイを用いて、0.25mmの最終直径まで減少させ、または10個の連続ダイを用いて、0.20mmの最終直径に減少させる。
本発明の有意な効果を実証するため、比較機械加工評価を実施した。
- 63%銅および37%亜鉛を有する裸の黄銅の0.25mmの直径を有するワイヤ(サンプルLA)。
- 63%銅および37%亜鉛を有する銅亜鉛合金のコアと、破壊γ相の銅および亜鉛の合金のブロックを有し、コアの表面の実質的に100%を被覆するコーティングと、を有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルT)。前記ブロックは、ε相の銅および亜鉛の合金のマトリクス中に埋設され、これは、γ相のブロックの間の隙間を充填する。このワイヤは、ε相の実施例による、米国特許第8067689B1号に記載されている。
- 63%の銅と37%の亜鉛との合金のコアと、β相の銅および亜鉛の合金のサブレイヤを有するコーティングと、破壊された、すなわち開放されたγ相の銅および亜鉛の合金の外層とを有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルSD2)。
- 80%の銅と20%の亜鉛との合金のコアと、β相の銅および亜鉛の合金のサブレイヤを有するコーティングと、破壊された、すなわち開放されたγ相の銅および亜鉛の合金の外層とを有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルSE)。
- 63%の銅と37%の亜鉛との合金のコアと、実質的に一定の厚さの合金のブロックを有する、破壊されたγ相の銅および亜鉛の合金のコーティングであって、破面にコアが現れている、すなわちオープンポアを有する、コーティングと、を有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルSA)。
γ相黄銅の層3aは、破壊されており、各種厚さの黄銅のブロックを有し、12μmに達し得る。被覆されたポア5a、5b、5c、5dが、ワイヤの断面に観測された。これらのポアの一部は、4μmよりも大きい。平均すると、コア2を被覆するコーティング3において、ワイヤの完全な断面に対して、2μmを超える5個を超える被覆ポアが観測された。
- 63%銅および37%亜鉛を有する裸の黄銅の0.25mmの直径を有するワイヤ(サンプルLA)。
- 63%銅および37%亜鉛を有する銅亜鉛合金のコアと、破壊γ相の銅および亜鉛の合金のブロックを有し、コアの表面の実質的に100%を被覆するコーティングと、を有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルT)。前記ブロックは、ε相の銅および亜鉛の合金のマトリクス中に埋設され、これは、γ相のブロックの間の隙間を充填する。このワイヤは、ε相の実施例による、米国特許第US8067689B1号に記載されている。
- 63%の銅と37%の亜鉛との合金のコアと、β相の銅および亜鉛の合金のサブレイヤを有するコーティングと、破壊された、すなわち開放されたγ相の銅および亜鉛の合金の外層とを有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルSD2)。
- 80%の銅と20%の亜鉛との合金のコアと、β相の銅および亜鉛の合金のサブレイヤを有するコーティングと、破壊された、すなわち開放されたγ相の銅および亜鉛の合金の外層とを有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルSE)。
- 63%の銅と37%の亜鉛との合金のコアと、実質的に一定の厚さの合金のブロックを有する、破壊されたγ相の銅および亜鉛の合金のコーティングであって、破面にコアが現れている、すなわちオープンポアを有する、コーティングと、を有する直径0.25mmのワイヤ(サンプルSA)。
Claims (15)
- 放電加工用の電極ワイヤであって、
金属または金属合金の1または2以上の層における金属コアと、
前記金属コアとは異なる合金を有し、50質量%超の亜鉛を含む、前記金属コア上のコーティングと、
を有し、
前記コーティングは、破壊されたγ相の銅-亜鉛合金を有し、
前記コーティングは、2μmを超える被覆されたポアを有し、
前記ポアの一部または全部は、重量比で58%超100%未満の亜鉛を含む、銅および亜鉛の1または2以上の合金により被覆される、電極ワイヤ。 - 前記コーティングは、当該電極ワイヤの直径が約0.30mmの場合、85%を超える被覆率で、当該電極ワイヤの直径が約0.25mmの場合、75%を超える被覆率で、当該電極ワイヤの直径が約0.20mmの場合、65%を超える被覆率で、前記金属コアを被覆する、請求項1に記載の電極ワイヤ。
- 前記コーティングは、当該電極ワイヤの直径が約0.25mmの場合、85%を超える被覆率で、前記金属コアを被覆する、請求項1または2に記載の電極ワイヤ。
- 前記ポアの一部または全部は、重量比で78%超100%未満の亜鉛を有する銅および亜鉛の1または2以上の合金で被覆される、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の電極ワイヤ。
- 前記ポアの一部または全部は、ε相およびη相の銅および亜鉛の合金の混合物で被覆される、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の電極ワイヤ。
- 前記コーティングは、当該電極ワイヤの各完全な断面において、平均で、2μmよりも大きな、少なくとも3つの被覆されたポアを有する、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の電極ワイヤ。
- 前記コーティングは、当該電極ワイヤの各完全な断面において、平均で、2μmよりも大きな、少なくとも5つの被覆されたポアを有する、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の電極ワイヤ。
- 前記コーティングは、3μmよりも大きな、被覆されたポアを有する、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の電極ワイヤ。
- 前記コーティングは、4μmよりも大きな、被覆されたポアを有する、請求項1乃至8のいずれか一つに記載の電極ワイヤ。
- 前記コアは、金属コアと、β相の銅および亜鉛の合金の中間層とを有する、請求項1乃至9のいずれか一つに記載の電極ワイヤ。
- 前記コアは、銅または銅合金である、請求項10に記載の電極ワイヤ。
- 請求項1乃至11のいずれか一つに記載の電極ワイヤを製造する方法であって、
直径が1.25mmで、63%の銅および37%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取するステップと、
このコアに、20μmの厚さで亜鉛の第1の層を成膜するステップと、
0.30mmに引き延ばすステップと、
前記亜鉛の外層をγ相黄銅に部分的に変換させるため、180℃で2時間、拡散熱処理を実施するステップであって、前記コーティングは、その後、前記コアの近傍のγ相の層、およびε相の外層を有する、ステップと、
0.25mmに引き延ばすステップと、
の一連のステップを有する、方法。 - 請求項1乃至11のいずれか一つに記載の電極ワイヤを製造する方法であって、
直径が1.20mmで、80%の銅および20%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取するステップと、
このコアに、30μmの厚さで亜鉛の第1の層を成膜するステップと、
385℃で20時間、第1の熱処理を実施し、約60μmの厚さのβ相のサブレイヤと、約15μmの厚さのγ相の外層とを得るステップと、
0.62mmに引き延ばし、前記γ層を破壊する、ステップと、
前記破壊されたγ相に、亜鉛の3μmのコーティングを行い、予め脱脂、脱酸するステップと、
0.25mmに引き延ばすステップと、
130℃で5時間、熱処理を実施するステップと、
を有する、方法。 - 請求項1乃至11のいずれか一つに記載の電極ワイヤを製造する方法であって、
直径が1.20mmで、80%の銅および20%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取するステップと、
このコアに、厚さが38μmの亜鉛の第1の層を成膜するステップと、
395℃で22時間、第1の熱処理を実施し、約76μmの厚さのβ相のサブレイヤと、約15μmの厚さのγ相の外層とを得るステップと、
0.62mmに引き延ばし、前記γ層を破壊する、ステップと、
327℃で7時間、第2の熱処理を実施するステップであって、厚さが39μmのβ相黄銅の層と、β相を有する、破壊されたγ相黄銅のブロックの8μmの層とが得られる、ステップと、
前記破壊されたγ相に6.5μmの亜鉛のコーティングを行い、予め脱脂、脱酸するステップと、
0.42mmに引き延ばすステップと、
145℃で32時間、第3の熱処理を実施し、厚さが16μmのβ相黄銅の内層と、厚さが14μmのγ相黄銅の表面層とを有するコーティングが得られる、ステップと、
0.25mmに引き延ばすステップと、
を有する、方法。 - 請求項1乃至11のいずれか一つに記載の電極ワイヤを製造する方法であって、
直径が1.20mmで、60%の銅および40%の亜鉛を有する黄銅のコアを採取するステップと、
このコアに、厚さが13μmの亜鉛の層を成膜するステップと、
このワイヤを0.464mmに引き延ばし、前記亜鉛の層は、5μmの厚さになる、ステップと、
前記得られたブランクを、室温から4時間にわたって温度を高め、140℃に11時間保持し、その後、5時間にわたって室温まで低下させる拡散熱処理に晒すステップであって、前記コーティングは、その後、約6μmのγ相黄銅の内層と、約2μm厚さのε相黄銅の表面層とを有し、亜鉛のトレースは有さない、ステップと、
最終直径まで徐々に引き延ばすステップであって、前記最終直径は、有意には、0.20mm、0.25mm、または0.30mmである、ステップと、
を有する、方法。
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