KR101486028B1

KR101486028B1 - 방전 가공용 전극선

Info

Publication number: KR101486028B1
Application number: KR1020127024816A
Authority: KR
Inventors: 히데키 가사다; 히로시 야리타; 히데아키 시모다
Original assignee: 스즈끼 긴조꾸 고교가부시끼가이샤
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2015-01-22
Also published as: CN102971102A; JP5231486B2; EP2578343A1; CN102971102B; EP2578343B1; WO2011152327A1; JP2011251394A; KR20130027469A; EP2578343A4

Abstract

방전 에너지를 증대시켜도 인장 강도의 저하를 억제할 수 있고, 피가공물의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 가공 속도를 향상시킬 수 있는 방전 가공용 전극선을 제공하는 것을 과제로 한다. 스테인리스 강선을 심선으로 하고, 이 심선의 외주에 니켈(Ni)을 피복하고, 그 다음으로 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 차례로 피복하며, 바람직하게는 상기 니켈(Ni)의 두께가 0.01 내지 2.0 ㎛, 상기 전극선의 상온에 있어서의 인장 강도가 1900 내지 3200 N/㎟, 이 전극선의 400℃에 있어서의 인장 강도가 상온에 있어서의 인장 강도의 70% 이상, 상기 전극선의 신선 가공 후의 단면 외경이 φ0.03 mm 내지 0.1 mm, 상기 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 합금화하는 열처리를 실시하여, 열간 인장 가공에 의하여 직선화 가공을 한 것을 특징으로 하는 방전 가공용 전극선.

Description

방전 가공용 전극선{ELECTRODE WIRE FOR ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING}

본 발명은 방전 가공용 전극선에 관한 것이다.

반도체 리드 프레임의 금형 등에 사용되고 있는 정밀한 와이어 방전 가공은 전극선의 세경화가 진행되고 있다. 특히, 선지름 0.1 mm 이하인 세경(細徑) 방전 가공용 전극선은 고강도가 필수이기 때문에, 심선에 고강도 고탄소 강선, 그 외주에 방전 가공성을 양호하게 하는 Cu와 Zn의 합금 피복층, 또는 1층째는 Cu 피복층, 2층째는 Zn 피복층으로 한 2층 구조의 것 등이 제품화되어 유통되고 있다.

그러나 이 전극선들은 방전 가공시에 고온에 노출되기 때문에, 내열성이 낮은 소재로는 방전 가공시에 높은 장력으로 가공할 수 없었다. 그 때문에 급격한 고온화에 의한 폭발에 의하여 전극선의 진동이 커지게 되어, 절단 정밀도가 나빠진다고 하는 문제점이 있었다.

방전 가공용 전극선에 관하여는 종래부터 여러 가지 제안이 이루어져 있는데, 예를 들면, 일본 공개 특허 공보 평03－111126호 공보(아래 특허 문헌 1)에는 경강선, 스테인리스 강선, 황동선 등의 금속선의 표면에 구리 피복층을 형성하고, 다시 그 위에 아연 피복층을 형성함으로써, 전체 피복층의 두께가 0.2 내지 20 ㎛인 2층 구조의 피복층을 형성하며, 상기 피복층의 어느 한 층 또는 양층 전체에 걸쳐서 평균 입자 지름이 10 ㎛ 이하인 흑연 입자를 분산하여 이루어지는 것으로서, 방전 가공에 의한 열로 구리가 녹아서 피가공물에 융착하지 않고, 안정적인 방전을 얻을 수 있으며, 가공 속도를 향상시킬 수 있는 방전 가공용 전극선이 기재되어 있다.

그러나 특허 문헌 1의 방법은 피복 중에 흑연 입자를 분산시킬 필요가 있어서, 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 비싸다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 일본 공개 특허 공보 평 09－103922호 공보(아래 특허 문헌 2)에는 인장 강도가 200 내지 300 Kgf/㎟, 선지름이 0.05 내지 0.20 mm인 스테인리스강으로 이루어지고, 또한 도전율이 1 내지 3%인 것에 의하여, 피가공물의 가공 정밀도나 표면 조도를 비약적으로 향상할 수 있으며, 방전 가공 후의 표면 연마 공정을 필요로 하지 않고, 또한, 전극선의 제조 비용이나 방전 가공기의 유지 관리 비용을 저감할 수 있는 와이어 방전 가공용 전극선이 기재되어 있다.

그러나 특허 문헌 2는 피복을 실시하지 않는 스테인리스 강선을 사용하기 때문에, 방전 가공 성능이 충분하지 않다고 하는 문제점이 있었다.

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 평03－111126호 공보 특허 문헌 2: 일본 공개 특허 공보 평09－103922호 공보

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고, 방전 에너지를 증대시켜도 인장 강도의 저하를 억제할 수 있고, 피가공물의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 가공 속도를 향상시킬 수 있는 방전 가공용 전극선을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과 이루어진 것으로, 그 요지로 하는 것은 특허청구범위에 기재한 바와 같은 아래의 내용이다.

(1) 스테인리스 강선을 심선으로 하고, 이 심선의 외주에 니켈(Ni)을 피복하며, 이어서 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 차례로 피복한 전극선으로서, 상기 전극선의 단면 외경이 φ0.03 mm 내지 0.1 mm이고, 상기 니켈(Ni)의 두께가 0.01 ㎛내지 2.0 ㎛이고, 상기 전극선의 상온에 있어서의 인장 강도가 1900 N/㎟ 내지 3200 N/㎟이고, 상기 전극선의 400℃에 있어서의 인장 강도가 상온에 있어서의 인장 강도의 70% 이상인 것을 특징으로 하는 방전 가공용 전극선.

삭제

(2) 상기 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 합금화하는 열처리를 실시한 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 방전 가공용 전극선.

(3) 열간 인장 가공에 의하여 직선화 가공(straightening)을 한 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 방전 가공용 전극선.

본 발명에 의하면, 방전 에너지를 증대시켜도 인장 강도의 저하를 억제할 수 있고, 피가공물의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 가공 속도를 향상시킬 수 있는 방전 가공용 전극선을 제공할 수 있는 등 산업상 유용한 현저한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 방전 가공용 전극선을 예시하는 단면도이다.

이하에 본 발명을 실시하기 위한 최선의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 방전 가공용 전극선을 예시하는 단면도이다. 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 방전 가공용 전극선은 스테인리스 강선을 심선(1)으로 하고, 이 심선(1)의 외주에 니켈(Ni)(2)을 피복하며, 이어서 구리(Cu)(3) 및 아연(Zn)(4)을 차례로 피복한 전극선으로서, 인장 강도가 1900 N/㎟ 이상인 것을 특징으로 한다.

방전 가공은 전극선에 높은 장력을 부여함으로써, 안정적인 가공 속도와 양호한 절단 정밀도를 얻을 수 있다. 그러나 가공 속도를 높이기 위하여, 방전 에너지를 크게 하면, 즉, 전압 및 전류가 클수록 전극선이 가열된다. 이 때문에 고강도의 전극선을 사용하더라도, 내열성이 나쁘면 높은 장력으로 가공할 수 없기 때문에, 안정적인 가공 속도와 양호한 절단 정밀도를 얻을 수 없게 된다.

본 발명에 있어서는 심선을 내열성이 우수한 스테인리스 강선으로 함으로써, 방전 에너지를 크게 하여도 높은 장력을 얻을 수 있고, 또한 가공 속도를 향상시킬 수 있다. 본 발명에 있어서는 스테인리스강의 종류는 묻지 않지만, 범용성의 관점에서 SUS304나, 고강도화를 꾀할 수 있는 고질소 스테인리스강 등의 스테인리스강이 바람직하다.

또한, 종래의 전극선에서는 방전 가공에 의한 전극선 온도가 상승하기 때문에, 전극선의 전송 속도를 저하시킬 수 없었다.

본 발명의 방전 가공용 전극선은 전극선 온도가 상승하더라도 내열성이 우수하므로, 전극선의 전송 속도를 낮추고, 전극선 소모의 저감을 꾀할 수 있다.

또한, 종래의 정밀 가공을 위한 세경 방전 가공 전극선은 심선에 고강도의 것을 적용하여 고강도를 유지하고, 그 외층에 방전 가공성을 향상시키기 위한 Cu와 Zn의 합금 피복층, 또는 1층째에 Cu 피복층, 2층째에 Zn 피복층의 2층 구조의 피복층 등을 형성하였다. 즉, 심선으로 고강도화를 꾀하고, 외층 피복으로 방전 가공성의 향상을 꾀하는 2개의 기능을 조합하여 만들어진 것이다.

이 2개의 기능만으로는 고강도화를 하더라도, 방전 가공시에 고온이 되면 높은 장력으로 가공할 수 없기 때문에, 안정적인 가공 속도와 양호한 절단 정밀도를 얻을 수 없었다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 심선은 고강도화를 꾀할 뿐만 아니라, 고강도화와 고내열성의 2개의 기능을 구비하고, 이어서 심재보다 열확산성이 높고, 선팽창율이 낮은 소재인 니켈(Ni)을 피복하여, 방전에 의하여 발생하는 열을 확산시키고, 팽창을 저감함으로써 변형을 억제하도록 한다. 최외층에 방전 가공성을 향상시키기 위한 소재인 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 피복하였다. 즉, 본 발명의 방전 가공용 전극선은 강도 유지 기능, 내열 기능, 변형 억제 기능 및 방전 가공의 향상 기능을 겸비하는 방전 가공용 전극선이다.

이로써 상기 과제가 되는 피가공물의 절단 정밀도의 향상이나, 방전 에너지를 크게 하여도 장력의 저하가 억제된다. 즉, 방전 가공성이 향상된다. 또한, 전극선의 전송 속도를 느리게 하여도, 종래와 동등한 양의 절단이 가능한, 즉, 경제성도 좋은 방전 가공 전극선을 제공할 수 있다.

또한, 방전에 의하여 발생한 열의 심선으로의 열전도를 억제하기 위해서는 상기 니켈(Ni)의 두께는 0.01 내지 2.0 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 전극선의 상온에 있어서의 인장 강도는 1900 내지 3200 N/㎟이며, 이 전극선의 400℃에 있어서의 인장 강도가 상온에 있어서의 인장 강도의 70% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전극선의 신선 가공 후의 단면 외경은 적용하는 방전 가공 장치의 형식에 맞추어 φ0.03 mm 내지 0.1 mm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 구리(Cu) 및 아연(Zn)의 피복은 각각 독립된 층으로 하여도 좋지만, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이 열처리를 실시하여 합금화함으로써 밀착성을 높일 수 있다.

또한, 상기 전극선에 열간 인장 가공에 의하여 직선화 가공을 함으로써, 방전 가공시의 진동을 한층 더 저감하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 자동 결선을 양호하게 실시할 수 있다.

실시예

본 발명을 아래와 같이 조건으로 실시한 결과를 표 1에 나타낸다. 본 실시예의 기본적인 제조 공정은 심재에 스테인리스 강선 또는 고탄소 강선을 사용하고, 필요 기능을 구비하기 위한 피복을 실시한 것에, 강한 가공을 실시하여 제품 선지름으로 마무리하고, 다시 열처리를 실시한 것이다. 표 1의 실시예는 선지름 0.05 mm로 마무리 한 것으로 평가를 실시하였다.

발명예 1 내지 8은 심선에 SUS304 스테인리스 강선(스테인리스 A) 또는 질소를 첨가한 스테인리스강(스테인리스 B)을 사용하고, Ni를 피복하고, 이어서 Cu를, 그리고 이어서 Zn을 피복하며, 확산이 있는 경우는 합금화 열처리를 한 것으로, 각각 가공도를 변경하여 강한 가공을 실시하여, 인장 강도가 다른 것을 제작하였다. 또한, 평가시의 Ni의 두께는 0.01 내지 0.2 ㎛로 하고, Cu 및 Zn을 합금화하고, 그 두께는 5 ㎛가 되도록 하였다. 발명예 1 내지 10은 400℃에 있어서의 인장 강도가, 상온에 있어서의 인장 강도를 100으로 하였을 때, 70% 이상이며, 또한, 가공 속도는 종래재인 비교예 4에 비하여 10% 이상 향상되는 것이 확인되었다.

비교예 1 내지 4 및 발명예 1 내지 4는 확산 처리를 실시한 것이고, 비교예 5 내지 8 및 발명예 5 내지 8은 확산 처리를 실시하지 않은 것이다.

비교예 1은 Ni 피복을 실시하지 않았기 때문에, 가공 속도가 낮았다.

발명예 1은 Ni 피복을 실시하였기 때문에, 가공 속도가 높았다.

발명예 2는 Ni 피복의 두께가 0.15 ㎛이며, 스테인리스 A를 사용하고, 확산 처리를 실시한 것 중에서는 가공 속도가 가장 높았다.

발명예 3은 Ni 피복의 두께가 2 ㎛이고 심선의 단면적이 작기 때문에, 인장 강도가 낮아졌지만, 가공 속도는 비교예 8에 비하여 높았다.

비교예 2는 Ni 피복의 두께가 3 ㎛이고, 심선의 단면적이 너무 작아져서 인장 강도가 낮아서 발명 범위 외이며, 그 때문에 가공 속도가 비교예 8보다 낮았다.

비교예 3은 심선의 인장 강도를 낮추고, 가공 속도가 높았던 발명예 2와 마찬가지로 Ni 피복의 두께를 0.15 ㎛로 하였지만, 가공 속도가 비교예 8보다 낮았다.

발명예 4는 스테인리스 A보다 인장 강도가 높은 스테인리스 B를 사용하였기 때문에, 가공 속도가 스테인리스 A보다 높았다.

비교예 4는 심선이 탄소강이기 때문에 400℃에 있어서의 인장 강도가 낮았다.

비교예 5는 Ni 피복을 실시하지 않았기 때문에, 가공 속도가 낮았다.

발명예 5는 Ni 피복을 실시함으로써, 가공 속도가 높았다.

발명예 6은 Ni 피복의 두께가 0.15 ㎛이며, 스테인리스 A를 사용하고, 확산 처리를 실시하지 않은 것 중에서는 가공 속도가 가장 높았다.

발명예 7은 Ni 피복의 두께가 2 ㎛이고 심선의 단면적이 작기 때문에, 인장 강도가 낮아졌지만, 가공 속도는 비교예 8에 비하여 높았다.

비교예 6은 Ni 피복의 두께가 3 ㎛이며, 심선의 단면적이 너무 작아져서 인장 강도가 낮아서 발명 범위 외이며, 그 때문에 가공 속도가 비교예 8보다 낮았다.

비교예 7은 심선의 인장 강도를 낮추고, 가공 속도가 높았던 발명예 6과 마찬가지로 Ni 피복의 두께를 0.15 ㎛로 하였지만, 가공 속도가 비교예 8보다 낮았다.

발명예 8은 스테인리스 A보다 인장 강도의 높은 스테인리스 B를 사용하였기 때문에, 가공 속도가 스테인리스 A보다 높았다.

비교예 8은 탄소강이므로 400℃에 있어서의 인장 강도가 낮았다.

이상의 실시예에 의하여, 본 발명의 효과가 확인되었다.

1: 심선
2: Ni 피복
3: Cu 피복
4: Zn 피복
5: Cu 및 Zn 합금화 피복

Claims

스테인리스 강선을 심선으로 하고, 이 심선의 외주에 니켈(Ni)을 피복하며, 이어서 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 차례로 피복한 방전 가공용 전극선으로서,
상기 전극선의 단면 외경이 φ0.03 mm 내지 0.1 mm이고, 상기 니켈(Ni)의 두께가 0.01 ㎛내지 2.0 ㎛이고, 상기 전극선의 상온에 있어서의 인장 강도가 1900 N/㎟ 내지 3200 N/㎟이고, 상기 전극선의 400℃에 있어서의 인장 강도가 상온에 있어서의 인장 강도의 70% 이상인 것을 특징으로 하는 방전 가공용 전극선.
제1항에 있어서,
상기 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 합금화하는 열처리를 실시한 것을 특징으로 하는 방전 가공용 전극선.
제1항 또는 제2항에 있어서,
열간 인장 가공에 의하여 직선화 가공을 한 것을 특징으로 하는 방전 가공용 전극선.
삭제
삭제
삭제