JPH0911048A - ワイヤ放電加工用電極線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 黄銅をベースにしながら加工精度及び仕上げ
精度を向上させることが可能なワイヤ放電加工用電極線
を提供する。 【構成】 重量百分率でＺｎが４１〜６０％、残部が実
質的にＣｕから成る合金により電極線を製作する。この
場合、合金の組成はβ相を主体にした領域にあるように
する。このＺｎの増量により放電加工特性（加工速度、
加工面付着量）が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ放電加工機に用
いられる電極線、特に、黄銅をベース材に用いたワイヤ
放電加工用電極線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤ放電加工は、電極線となる細いワ
イヤ（タングステン、黄銅等）を巻き取りながら被加工
物に対して三次元の送りをかけ、ワイヤを電極にして被
加工物に放電を行いながら糸鋸式に加工を行うもので、
特定形状の電極を使用しないで高精度に三次元形状の製
品を製造することができる。特に、加工の困難な超硬合
金等の加工も高精度に行えるため、近年、実用範囲が広
がりつつある。

【０００３】従来、ワイヤ放電加工用の電極線には、細
線への優れた加工性と経済性、要求される強度、亜鉛の
含有に伴う良好な放電特性等を備えていることから黄銅
線が用いられる。黄銅線も用いた電極線として、生産性
の向上の要求、すなわち放電加工速度を上げる要求に対
応して、黄銅にアルミニウムを添加した電極線（特開昭
５６−９１３０８号公報）、或いは亜鉛を被覆した複合
線が知られている。放電加工速度は、ワイヤ放電加工機
の性能及び電極線の特性に依存するところが大きい。特
に、電極線の特性は飛躍的に加工速度の増加をもたらす
可能性がある。この理由から、電極線の性質改善に関す
る開発が盛んに行われている。

【０００４】その１つに特公昭６２−５４３８２号公
報、特公昭６２−５４３８３号公報、特公昭６３−２０
２９４号公報に示される電極線があり、Ｎｉ（ニッケ
ル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｓｉ（シリコン）の１つ又は
２つの０．５〜２．０％とＺｎ（亜鉛）の２０〜５０ｗ
ｔ％を銅に添加、Ａｇ（銀）、Ｓｎ（錫）、Ｐｂ
（鉛）、Ｓｂ（アンチモン）の１つ又は２つの０．５〜
２．０ｗｔ％とＺｎの２０〜５０ｗｔ％を銅に添加、
Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉのいずれか１つが０．５〜２．
０ｗｔ％、及びＡｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂのいずれか１つ
が０．５〜２．０ｗｔ％を含むと共にＺｎの２０〜５０
ｗｔ％を銅に添加している。これにより、放電性の向
上、高温強度の維持、高加工性を図っている。

【０００５】更に、特定組成の黄銅、又は特定元素を添
加した電極線に関する技術として、特開平３−２３６４
３１号公報に示される電極線が知られており、Ｚｎ（３
８〜６０ｗｔ％）＋Ｃｕ（６２〜４０ｗｔ％）、或い
は、Ｚｎ（４０〜５０ｗｔ％）＋Ｃｕ＋Ｚｒ（０．０１
〜１．０ｗｔ％）、又は、Ｚｎ（４０〜５０ｗｔ％）＋
Ｃｕ＋Ｃｅ（セリウム），Ｔｉ（チタン），Ｍｇ（マグ
ネシウム），Ｂｉ（ビスマス），Ｍｎ（マンガン）の内
のいずれか１つ（０．０１〜０．０５ｗｔ％）、又は、
Ｚｎ（４０〜５０ｗｔ％）＋Ｃｕ＋Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ
（鉄），Ｃａ（カルシウム），Ｌａ（ランタン）の内の
いずれか１つ（０．０１〜０．０５ｗｔ％）を含んだ構
成にしている。

【０００６】また、被加工物への付着を減少させる電極
線として、Ｎｉ（０．１〜０．４５ｗｔ％）＋Ｃｕ＋不
可避不純物、又は、Ｎｉ（０．１〜０．４５ｗｔ％）＋
Ｃｕ＋不可避不純物＋Ｚｎ（０．１〜４５ｗｔ％）を含
んだ電極線（特開平５−２９５４７２号公報）も提案さ
れている。このように、ワイヤ放電加工用電極線にあっ
ては、合金成分のＺｎが放電特性を良好にすると共に、
それ以前に多用されていた銅線に比較して高温強度を大
きくでき、加工面の表面状態及び加工精度を維持しなが
ら、比較的大きな速度で加工を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭６２−
５４３８２号公報、特公昭６２−５４３８３号公報、特
公昭６３−２０２９４号公報に示される様に、添加物を
含む黄銅線はワイヤ放電加工用電極線として優れた長所
を有しているものの、モリブデン線やタングステン線と
比較した場合、放電加工精度が不十分、被加工物へ
の付着量が多い、スティフネスが不足しているために
巻きぐせが生じる、自動結線がし難い等の解決すべき
問題点が残されている。

【０００８】また、黄銅線にアルミニウムを添加した電
極線は、強度及び放電特性を向上でき、たれによって放
電加工速度を向上させることができるが、スティフネス
の不足を解消できない。また、亜鉛を被覆した複合線に
よる電極線は、亜鉛を均一に厚く被覆することが技術的
に困難である。また、コストアップを招くと共に自動結
線がし難いという問題がある。

【０００９】本発明は、黄銅をベースにしながら加工精
度及び仕上げ精度を向上させることが可能なワイヤ放電
加工用電極線を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、重量百分率でＺｎが４１〜６０％、
残部が実質的にＣｕから成り、その組成がβ相を主体に
した領域にあるようにしている。また、上記の目的は、
重量百分率でＺｎが４１〜６０％、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、
Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏのいずれか
の１乃至２が０．０３〜２．０％、残部がＣｕから成
り、その組成がβ相を主体にした領域にあるようにして
も達成される。

【００１１】

【作用】上記した手段によれば、組成がβ相領域に入る
ように、Ｚｎを４１〜６０重量％にし、Ｚｎ濃度を高め
ることにより、黄銅線の性質が改善され、強度の向上、
放電特性の向上、及び伸線加工性の改善が可能になる。
また、上記した他の手段によれば、Ｚｎ濃度を高めるほ
か、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ａｇ、Ｃｏのいずれか１つ又は２つを０．０３〜
２．０％の範囲で含ませることにより、溶解鋳造性を劣
化させることなく、Ｚｎの存在下における高温強度及び
加工速度の向上を図ることができる。

【００１２】Ｚｎ─Ｃｕ合金では、Ｚｎが３５重量％以
下では１００％がα相の金属組織である。Ｚｎが３５重
量％を超えると、α相とともにβ相が析出しはじめ、Ｚ
ｎが４０重量％になると、α相とβ相の比が約６：４に
なる。特に、Ｚｎが５０重量％を超えると、β相が中心
になり、若干γ相が析出する。このγ相は、例えば、５
００°Ｃ〜６００°Ｃの熱処理によってβ相に変換可能
である。また、上記したＡｌ等の第３元素の添加はγ相
の析出を抑えて主体をβ相にする。

【００１３】

【実施例】以下、本発明について詳述する。黄銅をベー
スにして性質改善を行うには、合金中のＺｎの濃度を高
め、また、放電特性の向上、放電加工速度の増加、高温
強度の維持、及び加工を容易にする元素の添加が考えら
れる。そこで、本発明では、Ｚｎの量を増加し、これに
Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｚｒ（ジルコニウ
ム）、Ｍｎ、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏの内の
１乃至２種類の金属を添加するようにしている。この場
合、組織がβ相から成る領域において、Ｚｎを４１〜６
０重量％にし、残部が実質的にＣｕになる組成にしてい
る。具体的には、Ｚｎを４１〜６０重量％とし、添加し
た金属を０．０３〜２．０重量％、残りが実質的なＣｕ
から成る合金にして電極線を製作している。

【００１４】ここで、Ｚｎを４１重量％未満にすると、
強度が低下し、放電特性が悪化する。逆に、６０重量％
を越えると伸線加工性が著しく低下する。したがって、
Ｚｎの最適範囲は４１〜６０重量％になる。また、上記
した添加金属の含有量は、その合計が０．０３重量％未
満では高温強度及び加工速度が低下し、逆に、２．０重
量％を越えると溶解鋳造性が劣り、大気溶解が困難にな
る。このため、添加金属の含有量は０．０３〜２．０重
量％が最適範囲になる。

【００１５】因みに、従来はＺｎを３５〜４０重量％に
したＣｕ合金である。Ｚｎ−Ｃｕ合金は、Ｚｎが３５重
量％までは１００重量％α相の金属組織であるが、３５
重量％を越えるとα相と共にβ相が析出し始め、Ｚｎが
４０重量％になるとα相、β相が約６対４の割合で析出
した金属組織になる。しかし、本発明によれば、α相と
β相が約１対１、或いはβ相を中心にした金属組織にお
いて、Ｚｎを４１〜６０重量％の高濃度にしたものであ
る。Ｚｎが４１〜６０重量％まではＺｎ濃度に従って必
然的にβ相中心になるが、Ｚｎが５０〜６０重量％の高
濃度になると、α相、β相に加えてγ相が析出する。こ
のγ相は好ましいものではないが、例えば、５００〜６
００℃程度に加熱すれば容易にβ相に変化させることが
できる。また、上記したアルミニウム等の第三元素を微
量に添加することによってもγ相の析出を抑え、β相に
することができる。

【００１６】次に、実施例について説明する。図１は本
発明による６つの実施例と、その比較のための４つの比
較例を示している。ここでは、図１に示した組成の合金
を溶解して得た直径１１５ｍｍφ、長さ９００ｍｍのビ
レットを熱間押し出しにより直径６．５ｍｍφの母線を
得、この母線を伸線作業して最終的に直径０．２ｍｍφ
の細線に加工した。この製造過程において、伸線加工の
難易度を観察し、抗張力と更に放電加工における放電加
工比率及び被加工面への付着量比率を測定した。

【００１７】そして、伸線加工の難易度は、直径０．２
ｍｍφの線材の表面欠陥や伸線加工中の断線が少ない材
料を良とし、欠陥や断線の多いもの及び直径０．２ｍｍ
φの線材まで加工できなかった材料を難とした。上記の
黄銅線を用いて放電加工により厚さ４０ｍｍのＳＫＤ−
１１（ＪＩＳ−Ｇ４４０４に規定の冷間ダイス鋼、調質
材）を１０ｍｍ角形状に切断し、同一加工条件における
放電加工速度及び１０角上部の黄銅付着量を求めた。こ
のようにして得られた結果が図１である（図中の従来例
は、Ｚｎを３５重量％とし、このときの放電加工速度及
び加工面付着量を１００％とし、これを基準にして実施
例及び比較例を示している）。

【００１８】図１において、実施例１〜６はいずれも放
電加工比が大きく、伸線加工も良好である。また、高い
拡張力を有し、加工面付着量の少ないことがわかる。一
方、比較例においては、総体的に加工速度比が小さく、
加工面付着量も大きい。Ｚｎ及び添加金属が本発明で規
定するよりも多い比較例２及び比較例４では、伸線加工
性に難がある。逆に、Ｚｎ及び添加金属が本発明の規定
する範囲より少ない比較例１及び比較例３では、伸線加
工性は良好であるが、加工速度比が小さく、加工面付着
量も大きい。また、Ｚｎが本発明の規定する範囲より多
い比較例４は、冷間加工性が極めて悪く、伸線加工は不
可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、重量百分率でＺｎが４１〜６０％、残部が実質的に
Ｃｕから成り、その組成がβ相を主体にした領域にある
ようにしたので、黄銅線の性質が改善され、強度の向
上、放電特性の向上、及び伸線加工性の改善が可能にな
る。

【００２０】また、本発明によれば、重量百分率でＺｎ
が４１〜６０％、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏのいずれかの１乃至２が
０．０３〜２．０％、残部がＣｕから成り、その組成が
β相を主体にした領域にあるようにしたことにより、添
加金属は加工電流効率を向上させ、ワイヤに流れる電流
を高め、きめ細かなパルス放電が可能になる。この結
果、加工速度ならびに仕上げ精度を向上させ、また高温
強度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による６つの実施例と、その比較のため
の４つの比較例を示す説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量百分率でＺｎが４１〜６０％、残部
   が実質的にＣｕから成り、その組成がβ相を主体にした
   領域にあることを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
2. 【請求項２】 重量百分率でＺｎが４１〜６０％、Ａ
   ｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａ
   ｇ、Ｃｏのいずれかの１乃至２が０．０３〜２．０％、
   残部がＣｕから成り、その組成がβ相を主体にした領域
   にあることを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。