JP4890011B2

JP4890011B2 - 放電加工用電極線

Info

Publication number: JP4890011B2
Application number: JP2005344035A
Authority: JP
Inventors: 俊之山内
Original assignee: 金井宏彰
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: JP2007144582A

Description

本発明は、ワイヤ放電加工においてワイヤ電極として使用される電極線、特に、鋼線を芯材とし、該芯材の表面に真鍮メッキを施した放電加工用電極線に関するものである。

放電加工用電極線として使用されているワイヤとしては、黄銅線、タングステン線やモリブデン線、鋼線を銅や黄銅で被覆したもの、鋼線を銅や黄銅で被覆し更に最表面に亜鉛層を設けたもの等が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特公昭５７−５６４８号公報特開平６−２３８５２３号公報

ワイヤ放電加工は、放電現象により発生した熱で被加工物を溶解切断する加工法であって、加工速度を高めるためには、電極線の放電特性を改善し、また、発熱による強度低下を少なくし、放電時間を長くできるようにする必要がある。そして、その放電加工用の電極線は、線径が０．２ｍｍ程度のものが一般的であるが、微細な加工の場合には０．０１〜０．１ｍｍといった細線径の電極線を使用する必要がある。

しかし、黄銅線は、導電率が高いため放電時の発熱が小さく、放電特性も優れているが、強度（引張り強さ）が大きくないため、線径が小さい電極線には使用することができない。タングステン線やモリブデン線は、高温での強度（引張り強さ）が高いが、価格および製造上の問題がある。また、鋼線の表面を銅や黄銅で被覆した複合線は、強度（引張り強さ）が大きいが、放電時の発熱が大きく、加工速度等の点で満足できるものではない。また、鋼線を銅や黄銅で被覆し最表面に亜鉛層を設けたものは、放電特性は改善できるが、その効果は限定的で、加工速度を満足できる程度に改善することができない。

本発明は、放電特性が良好で加工速度を大幅に改善することができ、且つ、強度が大きく、細線領域においても十分に使用可能な放電加工用電極線を提供することを目的としている。

本発明の放電加工用電極線は、鋼線（特にピアノ線等の高抗張力鋼線）を芯材とし、該芯材の表面に真鍮（黄銅）メッキ層を設け、最表面に酸化亜鉛層を設けた放電加工用電極線であって、線径が０．０２〜０．１ｍｍで、前記真鍮メッキ層と前記酸化亜鉛層とを合わせた全メッキ層の厚さが０．７〜４．６μｍで、前記酸化亜鉛層の厚さの前記全メッキ層の厚さに対する比率が０．１２〜０．３８であることを特徴とする。

鋼線を芯材として、その表面に真鍮メッキを施した放電加工用電極線（真鍮メッキワイヤ）は、従来、湿式伸線加工における液体潤滑材中に防錆材を入れたり、最終仕上がり後のワイヤ表面に酸化防止剤（油系）を塗布して、表面の酸化を防止している。本発明は、そうした従来は表面の酸化を防止していた真鍮メッキワイヤの最表面に強制的に酸化亜鉛層を設けることで、放電が安定し、また、放電集中が防止でき有効放電回数が増加し、その結果、加工速度が高まり、加工面もが粗くならないことを見いだしたものである。

真鍮メッキワイヤの最表面に強制的に酸化亜鉛層を設けるには、例えば、最終伸線加工後に強度が低下しない程度の酸化雰囲気の炉中を通過させる方法や、最終伸線加工後、防錆剤等を塗布することなく高温高湿槽内で一定時間放置する方法がある。

こうして最表面に強制的に酸化亜鉛層を設けることにより放電特性を改善し加工速度が高まるようにした放電加工用電極線は、従来の真鍮メッキワイヤよりも加工速度を高めることができ、加工面を粗くすることもない。そして、この放電加工用電極線は、鋼線を芯材とするものであるため、強度（引張り強さ）を大きくして細線領域においても十分に使用可能なものとすることができる。

この放電加工用電極線は、線径が０．０１〜０．１ｍｍの場合に、酸化亜鉛層の厚さ（ＺｎＯ厚）の全メッキ層の厚さ（メッキ厚）に対する比率（ＺｎＯ率）が０．１〜０．４であるようにするのがよい。そうすることで、線径が０．０１〜０．１ｍｍの細線領域において加工面を粗くすることなく加工速度を顕著に高めることができる。ＺｎＯ率の測定には、例えばＡＵＧＥＲ（オージェ電子分光装置）を用いればよい。

メッキ厚およびＺｎＯ厚、ＺｎＯ率は、次に示す手順で測定できる。すなわち、ワイヤ周方向の任意の３点を選択し、ワイヤ径の１／４の面積部分について、表面よりワイヤ内側へＡｒエッチングを行いながら、酸素の存在を示すＯ_KLL、亜鉛の存在を示すＺｎ_LMMピークを測定する。そして、酸素が存在する部分をＺｎＯ厚、Ｚｎのピークがなくなる箇所をメッキ厚とし、その比率をＺｎＯ率とする。各々の値は３点の平均値にて示される。

なお、ＡＵＧＥＲとしては、例えば、アルバック・ファイ製「ＰＨＩ７００」を用いることができる。

このように、本発明の放電加工用電極線は、加工面を粗くすることなく従来の真鍮メッキワイヤよりも加工速度を高めることができ、また、強度（引張り強さ）を大きくして細線領域においても十分に使用可能なものとすることができる。
そして、この放電加工用電極線は、特に、線径が０．０１〜０．１ｍｍの場合、酸化亜鉛層の厚さの全メッキ層の厚さに対する比率を０．１〜０．４とすることで、加工面粗さを損なうことなく加工速度を顕著に高めることができる。

図１は、本発明の実施の形態の放電加工用電極線の断面構造を模式的に示している。図において、１はピアノ線からなる芯材、２は真鍮メッキ層、３は酸化亜鉛層である。

この電極線は、ピアノ線からなる芯材１の表面に真鍮メッキ層２を設けた線材を伸線加工し、最終伸線加工後に、強度が低下しない程度の酸化雰囲気の炉中を通過させる方法、あるいは、最終伸線加工後、防錆剤等を塗布することなく高温高湿槽内で一定時間放置する方法によって、最表面に強制的に酸化亜鉛層３を設けたものであり、最終線径が０．０１〜０．１ｍｍで、酸化亜鉛層３の厚さの、真鍮メッキ層２と酸化亜鉛層３とを合わせた全メッキ層の厚さに対する比率が０．１〜０．４となるようにすることで、放電特性を改善し加工速度が高まるようにしている。

表１は、ピアノ線からなる芯材１の表面に真鍮メッキ層２を設け、最表面に酸化亜鉛層３を設け、線径（最終線径）を０．０１〜０．１ｍｍとし、ＺｎＯ率（酸化亜鉛層の厚さの全メッキ層の厚さに対する比率）を０．１〜０．４とした本発明の実施例の電極線５種類と、ピアノ線からなる芯材１の表面に真鍮メッキ層２を設け、最表面に酸化亜鉛層３を設け、線径（最終線径）を０．０１〜０．１ｍｍとした点は本発明の実施例と同じで、ＺｎＯ率が０．１〜０．４から外れるようにした比較例の電極線５種類と、ピアノ線からなる芯材１の表面に真鍮メッキ層２を設けた所謂真鍮メッキワイヤで、線径（最終線径）を０．０１〜０．１ｍｍとした従来例５種類の各サンプルを作成し、これらを使用してＳＫＤ１１の被加工物を放電切断加工し、切断速度（加工速度）および加工面粗さを比較した試験結果を示している。

実施例５種類のサンプルは、線径がそれぞれ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１ｍｍで、線径０．０２ｍｍのものはメッキ厚（全メッキ層の厚さ）が０．７μｍで、ＺｎＯ率が０．１２、線径０．０３ｍｍのものはメッキ厚が１．１μｍで、ＺｎＯ率が０．１９、線径０．０５ｍｍのものはメッキ厚が２．２μｍで、ＺｎＯ率が０．１２、線径０．０７ｍｍのものはメッキ厚が３．９μｍで、ＺｎＯ率が０．３、線径０．１ｍｍのものはメッキ厚が４．６μｍで、ＺｎＯ率が０．３８である。

また、比較例５種類のサンプルは、線径が実施例と同様にそれぞれ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１ｍｍで、線径０．０２ｍｍのものはメッキ厚が０．４μｍで、ＺｎＯ率が０．０８、線径０．０３ｍｍのものはメッキ厚が１．６μｍで、ＺｎＯ率が０．４４、線径０．０５ｍｍのものはメッキ厚が２．５μｍで、ＺｎＯ率が０．０８、線径０．０７ｍｍのものはメッキ厚が３．７μｍで、ＺｎＯ率が０．４２、線径０．１ｍｍのものはメッキ厚が５．６μｍで、ＺｎＯ率が０．４４である。

そして、従来例５種類のサンプルは、線径が実施例と同様にそれぞれ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１ｍｍで、線径０．０２ｍｍのものはメッキ厚が１．２μｍ、線径０．０３ｍｍのものはメッキ厚が１．９μｍ、線径０．０５ｍｍのものはメッキ厚が３．２μｍ、線径０．０７ｍｍのものはメッキ厚が４．５μｍ、線径０．１ｍｍのものはメッキ厚が６．４μｍである。

各サンプルのＺｎＯ率は、ＡＵＧＥＲ（アルバック・ファイ製「ＰＨＩ７００」）を使用して次に示す手順で計測したものである。そして、ワイヤ周方向の任意の３点を選択し、ワイヤ径の１／４の面積部分について、表面よりワイヤ内側へＡｒエッチングを行いながら、酸素の存在を示すＯ_KLL 、亜鉛の存在を示すＺｎ_LMMピークを測定した。ＢｅａｍＶｏｌｔａｇｅは１０ｋＶとし、Ｏ_KLLは４７２〜５３２ｅＶの間を、Ｚｎ_LMM は９５８〜１０１８ｅＶの間を、１．０ｅＶ／ｓｔｅｐにて測定を行った。そして、酸素が存在する部分をＺｎＯ厚、Ｚｎのピークがなくなる箇所をメッキ厚とし、その比率をＺｎＯ率とした。各々の値は３点測定の平均値として示している。そして、加工面粗さは、線径別に従来例を１００として粗さ度合を比較値で表した（数値が大きい方が粗い）。また、切断速度は、線径別に従来例を１００として切断速度の大きさを比較値で表した（数値が大きい方が切断速度が速い）。

この試験結果（表１）から、実施例および比較例の各電極線は、従来例に較べて加工面を粗くすることなく切断速度（加工速度）を大きくすることができ、特に実施例の電極線は、切断速度（加工速度）を顕著に大きくすることができることがわかる。

本発明の実施の形態の放電加工用電極線の断面構造を説明する模式図である。

符号の説明

１芯材（鋼線）
２真鍮メッキ層
３酸化亜鉛層

Claims

鋼線を芯材とし、該芯材の表面に真鍮メッキ層を設け、最表面に酸化亜鉛層を設けた放電加工用電極線であって、線径が０．０２〜０．１ｍｍで、前記真鍮メッキ層と前記酸化亜鉛層とを合わせた全メッキ層の厚さが０．７〜４．６μｍで、前記酸化亜鉛層の厚さの前記全メッキ層の厚さに対する比率が０．１２〜０．３８であることを特徴とする放電加工用電極線。