KR20230055362A - 스파크 방전 가공용 전극 와이어 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스파크 방전 가공용 전극 와이어 및 그 제조방법에 대해 공개한다. 황동 코어재를 포함하는 스파크 방전 가공용 전극 와이어는, 황동 코어재 밖의 구리-아연 합금층 및 표층을 더 포함하고, 표층은 시트 모양 또는 과립 모양으로 구리-아연 합금층의 표면에 분포되고, 표층의 시트 모양 또는 과립 모양 사이에 노출된 구리-아연 합금층이 있고, 표층은 CuO, ZnO, Cu2(OH)2CO3, 및 Cu-Zn 금속간 화합물로 조성된 혼합물이고; 상기 표층의 CuO의 질량 분율은 4%~9.5%이고, ZnO의 질량 분율은 44%~55%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 2%~10%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 31%~44.5%이다. 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 전기도금하고, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고 제1차 연신압출, 어닐링 열처리 및 제2차 연신압출을 진행하여, 전극 와이어를 획득한다. 본 발명의 스파크 방전 가공용 전극 와이어는 절삭 속도를 향상시키고, 절삭 가공물의 표면 마무리를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 방전 와이어 절삭 가공용 기술분야에 관한 것으로, 구체적으로 스파크 방전 가공용 전극 와이어 및 그 제조방법에 관한 것이다.
스파크 방전 가공(Electrical Discharge Machining, EDM으로 칭함)은 1943년에 소련의 라자렌코에 의해 최초로 발명되었고, 그 원리는 전극 사이에 발생한 연속적 스파크로 전극재료를 부식 제거하여 가공하는 것이다.
스파크 방전 가공은, 공구 전극의 형식 및 가공물에 대한 공구 전극의 작동 모드에 따라, 스파크 성형 가공, 스파크 그라인딩 가공, 스파크 방전 절삭 가공 등으로 나눌 수 있다.
스파크 방전 절삭 가공의 기본원리는 다음과 같다: 스파크를 발생시키기 위하여 가공물과 공구 전극 사이에 충분히 강한 전압을 인가하고, 해당 전압은 가공물과 공구 전극 사이의 간격의 항복 전압보다 높다. 가공물과 공구 전극 사이에 인가하는 전압의 시작단계에 아주 강한 전자기장이 생성되고, 양음이온은 가공물과 공구 전극사이 제일 가까운 곳에 집결된다. 전자기장의 작용하에, 전자와 양이온은 전자기장에 의하여 아주 높은 속도로 가속되고, 전자는 양극을 향해 이동하고, 양이온은 음극을 향해 이동하여, 이온화 채널을 형성하고, 가공물과 공구 전극 사이의 절연 매체를 파괴한다. 이 단계에서 전자와 양이온 사이에 무수히 많은 충돌이 발생하고, 각각 고속으로 양극 및 음극 표면에 충돌하고, 운동 에너지는 열 에너지로 전환되고, 플라즈마 영역을 형성하면서 아주 높은 온도를 발생시키고, 온도는 10000℃까지 오를 수 있다. 가공물과 공구 전극은 고온에 의해 부분 재료들이 순식간에 융화 또는 기화되고, 가공물과 공구 전극 양자에는 모두 부식 피트가 형성되고, 동시에 가공물과 공구전극 사이의 액체 절연 매체도 고온에 의해 기화되며, 상기 과정에서 재료 및 액체 매체의 기화는 부피가 빨리 팽창하는 기포를 생성하고, 그 다음 전류가 중단되고, 급강하는 온도는 기포가 폭발하게 하고, 방전 슬롯에 남은 융화 재료는 액체 절연 매체 속에 플러싱 되고, 스파크 부식 제거된 재료는 액체 절연 매체에서 냉각되어 미세한 구체를 형성하여, 액체 절연 매체에 의해 플러싱되어 제거되고, 간헐적으로 절연상태를 회복하고, 방전 주기를 형성한다. 해당 과정은 매 초마다 수만번 내지 수십만번 반복된다.
스파크 방전 절삭 가공은 절삭 와이어의 재질 및 컷 방향에 따라 고속 스파크 방전 가공 및 저속 스파크 방전 가공으로 나눈다. 고속 스파크 방전 가공은 일반적으로 융점이 높은 몰리브덴 와이어를 사용하여, 왕복 운동하고, 방전 가공하며, 원가가 낮은 장점을 가지고 있으나, 반복 사용과정에서 발생하는 소모로 인한 가공 정밀도 및 가공 표면 마무리 질이 낮은 단점을 가지고 있다. 저속 스파크 방전 가공은 단방향 와이어 컷이고, 일반적으로 구리 및 구리 합금 재질을 전극 와이어로 하며, 단방향 와이어 컷이기 때문에 전극 와이어의 소모는 와이어 컷으로 보상할 수 있으며, 따라서 원가가 고속 와이어 컷보다 높고, 일반적으로 저속 와이어 방전 가공에서, 첫번째 컷은 러프 컷이고, 7회 이하의 여러 횟수 컷이 배합되어 가공과정이 완성되고, 여러 차례 컷이 실현되어 정밀 가공을 진행할 수 있어서, 절삭 가공물의 크기 정밀도가 상대적으로 높고, 표면 마무리도 상대적으로 훌륭하다.
저속 스파크 방전 가공에 대하여 절삭 속도, 절삭 정밀도 및 표면 마무리의 질을 향상시키는 것은 사용자가 계속 추구했던 것이다. 시중에서 보편적으로 사용되는 황동 전극 와이어는 원가가 낮고, 기초적인 가공 수요를 만족시키지만, 절삭 속도가 느리고, 가공 정밀도 및 표면 마무리가 일반적인 단점을 가지고 있다. 제조업이 발전함에 따라 제품 품질에 대한 요구도 나날이 높아지고, 황동 전극 와이어는 더 이상 수요를 만족시킬 수 없다. 따라서 점점 많은 고객들이 도금 와이어를 사용하기 시작하였다. 시중에서의 도금 와이어는 일반적으로 도금층 구조 성분 및 용도에 따라 3종류로 나눈다.
첫번째 종류는 고정밀도형 도금 와이어이고, 해당 도금 와이어의 도금층은 순수 아연 또는 고(高)아연의 아연합금이고, 아연 및 고아연 합금은 일정한 연성을 가지고 있으며, 따라서 도금층 표면은 일반적으로 매끄럽고, 도금층이 비교적 얇으며, 정밀 컷 가공에서 안정적으로 방전하여, 정전용량 효과에 의해 발생하는 미세 크랙을 감소시키고, 절삭 가공물의 표면 마무리가 우수할 수 있고, 일반적으로 4회 이상의 정밀 컷을 사용한다. 그러나 아연도금층은 스파크 부식에 강하지 않고, 쉽게 떨어지고, 절삭 속도가 느린 등 단점을 가지고 있다.
두번째 종류는 고속형 도금 와이어고이고, 해당 도금 와이어의 도금층은 일반적으로 β상 또는 β+γ상이고，또는β’+γ상 또는 β’상 성분으로 부른다. 도금층이 두껍고, 아연도금층보다 내부식성이 강하고, 기화 플러싱 효과가 강하고 지속적이며, 절삭 속도가 빠르다. 그러나 두꺼운 도금층과 깊은 크랙은 전극 와이어 표면의 전도성능을 크게 저하시키고, 고속형 전극 와이어가 정제 컷이 약한 방전 에너지에서 방전할 수 없는 경우를 발생시켜, 단락이 발생되고, 또한 정제 컷할 때 방전 균일성이 저하되는 단점을 가지고 있어서, 4회 이상의 정제 컷 가공에 적합하지 않다.
세번째 종류는 개선형 도금 와이어고이고, 해당 유형의 도금 와이어는 고정밀도 도금층의 와이어에 비해 속도가 빠르고, 고속형 도금 와이어에 비해 적당한 횟수의 정제 컷 가공을 진행할 수 있고, 현재 시중에서 많이 사용되고 있는 도금 와이어다이다.
객관적으로 말하면, 사용자가 가공효율을 추구하는 것은 변하지 않는 것이고, 상기 종래기술의 도금 와이어는 여전히 하나의 공통된 단점을 가지고 있다: 도금층은 구리-아연 합금이고, 구리-아연 합금의 성능적 제한으로 인하여, 절삭속도를 높이려면 도금층 두께를 증가시키고, 크랙 깊이를 증가시키고, 크랙 폭을 증가시키고, 크랙 수량을 증가시켜야 한다. 그러나 이러한 것들은 도금층의 정밀가공 성능에 영향주고, 가공물의 표면 마무리가 낮아지도록 한다. 즉, 상기 종래기술의 도금 와이어는 절삭 속도가 빠른 것과 가공물 표면 마무리가 우수하게 하는 것이 통일되게 하기 쉽지 않다. 이 부분에 대한 개선이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 기술문제는, 스파크 방전 가공용 전극 와이어를 제공하여, 절삭 속도를 향상시키고 절삭 가공물 표면 마무리의 질을 향상시키는 것이다.
본 발명의 기술방안은, 스파크 방전 가공용 전극 와이어를 제공하고, 황동 코어재를 포함하고, 황동 코어재 밖의 구리-아연 합금층 및 표층을 더 포함하고, 표층은 시트 모양 또는 과립 모양으로 구리-아연 합금층의 표면에 분포되고, 표층의 시트 모양 또는 과립 모양 사이의 간극에는 노출된 구리-아연 합금층이 있고, 표층은 CuO, ZnO, Cu2(OH)2CO3, 및 Cu-Zn 금속간 화합물로 조성된 혼합물이다.
상기 구조를 가진 본 발명의 스파크 방전 가공용 전극 와이어는 다음과 같은 장점을 가진다.
본 출원인의 연구를 통해 알게 된 것은, 스파크 방전 와이어 절삭 가공속도는 스파크의 방전 시간, 방전 간격, 전류 크기, 재료의 융점, 기화점 등 요소들과 관련된다. 방전 시간이 길수록, 스파크 지속 시간도 길고, 부식 피트가 크며; 방전 간격이 작을수록, 방전 빈도가 높고, 같은 시간 내의 부식 피트 수량이 많으며; 방전 전류가 클수록, 스파크로 인한 열량이 많고, 부식 피트가 더 크고, 이상은 모두 절삭 속도가 빨라지도록 한다. 또한, 절삭되는 가공물과 전극 와이어의 재료 성능도 절삭 속도에 영향준다. 가공 재료의 융점, 기화점이 낮으면, 쉽게 스파크에 의해 더 크고 깊은 부식 피트가 형성되고; 전극 와이어 재료의 기화점이 낮으면, 전극 와이어 재료가 부식될 때 쉽게 기화되어 높은 기화압력을 형성하고, 부식 피트의 융화된 금속 재료가 액체 절연 매체에 효과적으로 플러싱되도록 한다.
본 출원인의 연구를 통해 알게 된 것은, 더 중요한 것은, 스파크 부식 피트도 재료의 열전도 계수와 연관성이 있고, 열전도 계수가 낮은 재료는 스파크에 의한 열량이 전극 와이어 표면에 더 집중되어, 전극 와이어 표면 재료가 기화될 때 더 강한 기화압력을 생성하고, 플러싱 효과를 높이고, 절삭 속도를 향상시킬 수 있다.
본 출원인의 연구를 통해 알게 된 것은, 공작기계의 방전 가공조건과 절삭하는 재료가 모두 일치한 경우, 절삭 속도를 높이고 절삭 가공물 표면의 마무리를 향상시키려면, 전극 와이어로부터 착수하여야 한다.
종래기술의 전극 와이어 코어재는 일반적으로 황동이고, 도금 와이어의 도금층 재료의 메인 성분은 아연 또는 아연-구리 합금이고, 상온에서, CuZn37 등 황동의 열전도 계수는 116.7W·(m·K)-1이고, 아연의 열전도 계수는 116W·(m·K)-1이고, 구리의 열전도 계수는 386.4W·(m·K)-1이며, 이와 비교할 때, 본 발명의 스파크 방전 가공용 전극 와이어의 CuO, ZnO 등 성분의 열전도 계수는 더 낮고, 상온에서, CuO의 열전도 계수는 32.6W·(m·K)-1이고, ZnO의 열전도 계수는 29.98 W·(m·K)-1이고, 고온에서 ZnO의 열전도 계수는 더 낮아진다. 따라서, 본 발명의 스파크 방전 가공용 전극 와이어는 이상의 구조 또는 조성 성분을 사용하고, 스파크 방전 가공할 때, 스파크에 의한 열량이 전극 와이어 표층 표면에 더 집중되어, 표층의 CuO、ZnO、Cu2(OH)2CO3 및 Cu-Zn 금속간 화합물 성분이 기화 또는 분해될 때 발생한 기체는 더 강한 기화압력을 가지고, 플러싱 효과가 더 높고, 시트 모양 또는 과립 모양으로 전극 와이어 표면의 표층에 분포되어, 방전 과정의 플러싱 효과 지속성을 향상시키고, 본 발명 전극 와이어의 높은 절삭 속도를 보장할 수 있다.
해당 기술분야의 통상의 기술자들이 알고 있듯이, 절삭 가공물의 표면은 무수히 많은 미세 부식 피트들이 있다. 본 출원인의 연구를 통해 알게 된 것은, 정제 과정에서 작업물 표면 마무리를 보장하려면 절삭 속도를 낮추고 부식 피트 크기를 줄여야 한다. 본 발명 전극 와이어 표층에 함유된 CuO、ZnO、Cu2(OH)2CO3 및 Cu-Zn 금속간 화합물 성분은 표층의 도전성능을 낮추고, 러프 컷을 하는 경우, 방전 에너지가 매우 크므로 부분 도전성능을 낮추는 것은 러프 컷에 영향을 크게 주지 않는다. 정제 컷 횟수가 많아질수록 방전 에너지가 작아지고, 부분 도전성능을 낮춘 표층은 전자 이동을 방해하는 효과가 점점 선명해지고, 이는 이온화 채널의 형성을 지연시키고, 방전 시간을 단축시켜, 스파크 부식 피트를 더 작게 하고, 도금된 와이어의 피니싱 성능을 보장하여, 절삭 가공물의 표면 마무리를 개선하고 대폭적으로 향상시킨다.
즉, 본 발명 스파크 방전 가공용 전극 와이어는 절삭 속도가 빠른 것과 가공물 표면 마무리가 좋거나 훌륭하다고 하는 것의 조화를 이룰 수 있다.
추가적으로, 표층의 CuO의 질량 분율은 4%~9.5%이고, ZnO의 질량 분율은 44%~55%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 2%~10%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 31%~44.5%이다. 상기 조성물을 사용하면, 표층 도전성능을 낮추는 효과가 더 선명하고, 절삭 가공물 표면 마무리를 더 개선하고 향상시킬 수 있다.
추가적으로, 상기 표층 내에 복수의 미세 공극이 분포되어 있고, 각각의 미세 공극의 전극 와이어 절단면에서의 크기는 0.01-2μm이다. 상기 구조를 사용함으로써, 표층 내의 미세 공극이 전극 와이어 표면과 액체 절연 매체사이의 접촉 면적을 크게 증가시켜, 전극 와이어의 냉각 효과를 향상시키고, 전극 와이어가 조(粗)가공될 때의 절삭 속도를 현저히 높일 수 있다.
추가적으로, 상기 표층은 구리-아연 합금층 표면의 60%-95%를 피복한다. 상기 구조를 사용함으로써, 상대적으로, 표층이 피복하는 전극 와이어 표면 면적이 커지고, 절삭 속도가 상대적으로 더 빠르고, 절삭 가공물의 표면 마무리가 상대적으로 더 우수하다.
추가적으로, 상기 표층의 두께는 2-7μm이다. 상기 구조를 사용함으로써, 피복층의 두께는 바람직한 범위에 있고, 피니싱에 필요한 도전 성능을 유지할 수 있으며, 이로써 피니싱 과정에서 하나의 방전 주기 내에 순조롭게 형성되도록 하여, 스파크 방전을 발생시키고, 트리머가 제자리에 이르러 절삭 가공물의 표면 마무리를 향상시키도록 한다.
추가적으로, 상기 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상 또는 β’상이다. 상기 구조를 사용함으로써, 본 발명 전극 와이어 기화 플러싱 효과 및 지속성을 더 강화하고, 절삭 속도를 높인다.
추가적으로, 상기 구리-아연 합금층 두께는 4-10μm이다. 상기 구리-아연 합금층 두께를 사용함으로써, 본 발명 전극 와이어 기화 플러싱 효과 및 지속성을 더 강화하고, 절삭 속도를 높인다.
본 발명이 해결하는 다른 기술문제는, 상기 어느 기술방안의 스파크 방전 가공용 전극 와이어의 제조방법을 제공하고, 제조된 전극 와이어는, 황동 코어재, 황동 코어재 밖의 구리-아연 합금층 및 표층을 더 포함하고, 표층은 시트 모양 또는 과립 모양으로 구리-아연 합금층의 표면에 분포되고, 표층의 시트 모양 또는 과립 모양 사이의 간극에는 노출된 구리-아연 합금층이 있고, 표층은 CuO, ZnO, Cu2(OH)2CO3, 및 Cu-Zn 금속간 화합물로 조성된 혼합물이고, 상기 전극 와이어는 절삭 속도를 향상시키고, 절삭 가공물 표면 마무리를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 제공하는 기술 해결방안은, 상기 어느 기술방안의 스파크 방전 가공용 전극 와이어의 제조방법을 제공하는 것이고, 아래 단계들을 포함한다:
직경이 0.6-0.9mm인 황동 코어재를 제조하는 단계 1);
단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 전기도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 전기도금 과정에서 당류 유기 첨가제 흡착은 아연 이온의 음극 환원반응을 억제하여, 아연 도금층 결정 속도가 낮아지고, 아연 도금층의 결정립이 미세화 되어, 당류 유기 첨가제 성분이 함유된 치밀하고 경질 취성을 가진 아연 도금층을 획득하고; 상기 당류 유기 첨가제의 농도는 8-25g/L이고, 전기도금 속도는 200-400m/min이고, 전류는 965-1350A이고, 전압은 5.2-7V이고, 아연 도금층 두께는 4.5-9μm인 단계 2);
전기도금으로 획득한 와이어 블랭크에 대하여 와이어 신장 다이스를 통해 직경이 0.47-0.62mm까지 되도록 제1차 연신압출을 진행하여, 치밀하고 경질 취성을 가진 아연 도금층이 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향으로 균열되면서, 복수의 크랙을 가진 아연 도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득하는 단계 3);
복수의 크랙을 가진 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 200-400℃이고, 열처리 시간은 2h-10h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득하는 단계 4);
열처리된 와이어 블랭크에 대하여 와이어 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출을 진행하여, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고, 표층의 시트 모양 또는 과립 모양 사이의 간극에는 구리-아연 도금층이 노출되고, 직경이 0.15-0.30mm인 전극 와이어 완제품을 획득하는 단계 5).
상기 단계들을 사용하여 제조된 스파크 방전 가공용 전극 와이어는, 황동 코어재와, 황동 코어재 밖의 구리-아연 합금층 및 표층을 함하고, 표층은 시트 모양 또는 과립 모양으로 구리-아연 합금층의 표면에 분포되고, 표층의 시트 모양 또는 과립 모양 사이의 간극에는 노출된 구리-아연 합금층이 있고, 표층은 CuO, ZnO, Cu2(OH)2CO3, 및 Cu-Zn 금속간 화합물로 조성된 혼합물이다.
상기 방법으로 제조된 전극 와이어 재료는 기화점이 낮고, 전극 와이어 재료가 부식될 때 쉽게 기화되어 높은 기화압력을 형성하고, 부식 피트의 융화된 금속 재료가 액체 절연 매체에 효과적으로 플러싱되도록 하고, 열전도 계수가 낮아, 스파크에 의한 열량이 전극 와이어 표면에 더 집중되어, 전극 와이어 표면 재료가 기화될 때 더 강한 기화압력을 생성하고, 플러싱 효과를 높이고, 절삭 속도를 향상시킬 수 있다. 상기 전극 와이어 표층에 함유된 CuO、ZnO、Cu2(OH)2CO3 및 Cu-Zn 금속간 화합물 성분은 표층의 도전성능을 낮추고, 러프 컷을 하는 경우, 방전 에너지가 매우 크므로 부분 도전성능을 낮추는 것은 러프 컷에 영향을 크게 주지 않는다. 정제 컷 횟수가 많아질수록 방전 에너지가 작아지고, 부분 도전성능을 낮춘 표층은 전자 이동을 방해하는 효과가 점점 선명해지고, 이는 이온화 채널의 형성을 지연시키고, 방전 시간을 단축시켜, 스파크 부식 피트를 더 작게 하고, 도금된 와이어의 피니싱 성능을 보장하여, 절삭 가공물의 표면 마무리를 개선하고 대폭적으로 향상시킨다. 즉, 본 발명 스파크 방전 가공용 전극 와이어는 절삭 속도가 빠른 것과 가공물 표면 마무리가 좋거나 훌륭하다고 하는 것의 조화를 이룰 수 있다.
추가적으로, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수, 유당 또는/및 맥아당을 지칭한다. 상기 단계들을 사용하면, 단계 2)의 아연도금층의 치밀도 및 경질 취성은 더 우수하여, 추가적으로 표층은 CuO, ZnO, Cu2(OH)2CO3, 및 Cu-Zn 금속간 화합물로 조성된 혼합물을 가지고 있음을 보장할 수 있다.
추가적으로, 상기 단계3)에서 제1차 연신압출 가공 수율은 35%~65%이고, 상기 단계5)에서 제2차 연신압출 가공 수율은 55%-95%이다. 상기 단계들을 사용하여, 추가적으로 제1차 연신압출에 의한 와이어 블랭크가 치밀하고 경질 취성을 가진 아연도금층이 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되면서, 표층의 피복률을 보장하고, 또한, 제2차 연신압출에 의한 전극 와이어 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되어, 절삭 속도가 빠르고 표면 마무리의 질이 높은 요구를 더 만족시킬 수 있도록 보장한다. 이해하기 어렵지 않은 것은, 30°보다 큰 예각은, 30°이상, 90°이하의 예각이다.
도 1은 본 발명 전극 와이어의 제1차 연신압출을 통해 얻은 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 와이어 블랭크 외형 구조 사시도이다.
도 2는 본 발명 전극 와이어의 제1차 연신압출을 통해 얻은 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 와이어 블랭크 절단면 구조 사시도이다.
도 3은 본 발명 전극 와이어의 제1차 연신압출을 통해 얻은 와이어 블랭크가 열처리 된 후의 절단면 구조 사시도이다.
도 4는 본 발명 전극 와이어의 제2차 연신압출을 통해 얻은 전극 와이어 완제품의 절단면 구조 사시도이다.
도 2는 본 발명 전극 와이어의 제1차 연신압출을 통해 얻은 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 와이어 블랭크 절단면 구조 사시도이다.
도 3은 본 발명 전극 와이어의 제1차 연신압출을 통해 얻은 와이어 블랭크가 열처리 된 후의 절단면 구조 사시도이다.
도 4는 본 발명 전극 와이어의 제2차 연신압출을 통해 얻은 전극 와이어 완제품의 절단면 구조 사시도이다.
아래에서 도면과 결합하여 본 발명의 구체적 실시방식에 대하여 추가적으로 설명한다. 여기에서 먼저 성명하는 바, 아래의 구체적 실시방식에 대한 설명은 본 발명을 이해하는데 도움이 되도록 하는 것일 뿐, 본 발명에 대해 한정하는 것이 아니다. 또한, 아래에서 설명하는 본 발명의 각각의 구체적 실시방식에서 관련된 기술특징은 서로 간에 충돌되지 않으면 서로 조합될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같다.
본 발명 스파크 방전 가공용 전극 와이어의 구체적 실시예를 설명하기 전, 본 발명 스파크 방전 가공용 전극 와이어 및 그 제조방법의 구조 특징, 조성 성분 및 제조 원리에 대해 보충설명을 한다.
상기 코어재(2)는, 일반적으로 CuZn37 황동 또는 CuZn40 황동 등을 코어재로 사용한다.
전극 와이어 표면에 분포된 시트 모양은 블록 모양으로 이해할 수도 있다.
CuO의 명칭은 산화구리이다. ZnO의 명칭은 산화아연이다. Cu2(OH)2CO3의 명칭은 염기성 탄산구리이고, 일반적으로 동록이라고 부른다.
상기 복수의 크랙(1)을 가지는 아연도금층(3)의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한데 대하여 다음과 같이 이해할 수 있다: 종래기술의 전극 와이어의 아연도금층은 당류 유기 첨가제를 첨가하지 않은 조건 하에서 아주 좋은 연성 및 가소성을 가지고, 신장 다이스를 통해 연신압출되는 경우, 아연도금층은 균일하게 얇아지지만 크랙이 발생하지 않는다. 다시 말하면, 전극 와이어 업계의 종래기술에서는 전기도금 과정에 붕산, 황산알루미늄을 pH완충제로 하고, 염화암모늄을 전도성 염으로 첨가한다. 붕산, 황산알루미늄 또는 염화 암모늄 모두 비-당류 무기 첨가제이다. 그러나 본 발명에서는 전기도금 과정에 붕산, 황산 알루미늄, 염화 암모늄 등 유기 첨가제를 넣지 않고, 당류 유기 첨가제를 넣어, 상기 당류 유기 첨가제가 흡착되어 아연 이온의 음극 환원반응을 억제하여, 음극 극화작용을 크게 하고, 아연도금층 결정 속도가 늦어지게 하고, 도금층 결정립이 미세화되어, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층을 얻을 수 있다. 동시에, 당류 유기 첨가제는 아연도금층에 흡착되어 도금층 내 응력을 향상시키고, 아연도금층의 경도 및 취성이 커지게 한다. 따라서, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층이 신장 다이스를 거쳐 연신압출될 때 쉽게 파열되고, 복수의 크랙(1) 또는 복수 갈래의 크랙(1)이 나타나고, 크랙(1)은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 일정한 각도를 이루는 예각(예를 들면 30°보다 큼)을 이루는 방향을 따라 균열되고, 전극 와이어의 축선에 대하여, 크랙은 횡방향 크랙 및 경사방향 크랙으로 이해할 수 있다.
다른 한 방면으로 설명하면: 전기도금이 금속 결정체를 형성하는 과정은 동시에 진행되는 두개의 과정으로 나뉠 수 있다: 결정 코어의 생성 및 결정 코어의 성장 과정이다. 이 두개 과정의 속도는 금속 결정의 두께를 결정한다. 전기도금 과정에서, 결정 코어의 생성 속도가 결정 코어의 성장 속도보다 큰 경우, 결정이 치밀하고 밀접하게 배열된 도금층을 얻을 수 있다. 전기도금 과정에서, 전극의 국소 표면에 흡착이 발생하는 경우, 이 국소 전극 표면에서 전극 반응을 진행하는 것이 매우 어렵고, 전극 반응은 멈추거나 속도가 느리게 되며, 이는 전극의 유효 면적을 감소시키는 것으로, 전극에 흐르는 유효 전류 밀도가 커지고, 극화 작용을 증대시킨다. 동시에, 전극의 전체 표면에 흡착이 발생한 경우, 반응 입자는 계면상의 흡착층을 뚫고 지나야 반응이 발생할 수 있기 때문에, 전극 반응이 더 어려워지게 되고, 이는 전기화학반응 과정이 지체되게하는 것으로, 극화 작용을 증대시킨다. 이해하기 어렵지 않은 것은, 이 단락에서 설명하는 전극은 단계1)에서 제조된 황동 코어재이다. 본 발명은 금속이 결정될 때의 음극 극화작용을 향상시켜, 결정 코어의 생성 속도를 향상시키고, 결정이 치밀한 도금층을 획득하고자 한다. 결정이 치밀하고 또한 유기 당류 첨가제를 흡착한 아연도금층은 강한 경질 취성을 가지게 되고, 신장 다이스를 통해 연신압출되는 경우 쉽게 끊어진다, 즉 복수의 크랙(1)이 나타난다.
상기 당류 유기 첨가제는 바람직하게 사탕수수, 유당 또는/및 맥아당에서 선택된다. 이는 다음과 같이 이해되어야 한다: 단독적인 사탕수수, 또는 단독적인 유당, 또는 단독적인 맥아당일 수 있고, 또한 이들 중 2종의 혼합일 수도 있고, 또는 이 3종의 혼합일 수도 있다.
상기 표층(4) 내에 복수의 미세 공극(6)이 분포되어 있다. 전기도금 과정에서, 아연도금층(3)은 점차 두꺼워지고, 금속은 끊임없이 결정되고 성장하며, 이어서, 당류 유기 첨가제는 균일하게 아연도금층(3)에 흡착되어, 아연도금층(3) 내에 당류 유기 첨가제가 고온에서 분해되어 미세 공극(6)이 생성된다. 표층(4) 내부의 미세 공극(6)은 표층(4)와 합금층(5) 사이의 계면에 있는 미세 공극(6)에 비해 더 균일하게 분포되고 크기도 비교적 작으며, 미세 공극(6)은 미세 공극 구조라고도 부른다.
전기도금이 시작될 때, 당류 유기 첨가제는 우선 황동 코어재(2)의 외표면에 흡착되고, 황동 코어재(2)의 표면은 완전히 매끄러운 것이 아니고, 황동 코어재(2) 표면은 제조 과정에서 그레인(grain), 스크래치 등 일부 결손들이 있을 수 있기 때문에, 상기 황동 코어재(2) 표면의 결손 부위에서 당류 유기 첨가제가 많이 흡착된다. 제1차 연신압출 및 열처리 진행 후, 구리-아연 합금층(5) 및 표층(4)이 형성되고, 이때 원(原) 황동 코어재(2) 표면의 결손 부분에 흡착된 당류 유기 첨가제는 열처리 과정에서 분해되고, 구리-아연 합금층(5) 및 표층(4)의 형성에 따라 그 계면에 크기가 비교적 크고 분포가 균일하지 않은 미세 공극(6)을 형성한다. 표층(4)은 피복층이라고도 부른다.
아래에서 실시예와 결합하여 본 발명의 스파크 방전 가공용 전극 와이어 및 그 제조방법에 대해 추가적으로 상세히 설명한다.
실시예 1
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.82mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 6.8μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 25g/L이고, 전기도금 속도는 240m/min이고, 전류는 1200A이고, 전압은 6.2V이다.
전기도금 용액 배합은 450~550g/L의 황산아연 등 종래기술이고, 이하 실시예 2-15는 모두 같고, 간단하게 하기 위하여 이하 실시예 2-15에서는 더 설명하지 않는다. 본 발명은 전기도금 용액 배합에 당류 유기 첨가제(본 실시예의 당류 유기 첨가제의 농도는 25g/L임)를 첨가한다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.6mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 400℃이고, 열처리 시간은 6h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4)에서의 열처리 원리 및 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다: 열처리 전(前)기 단계에서, 황동 코어재의 구리와 도금층의 아연은 서로 확산되어 구리-아연 합금을 형성하고, 이때 구리의 함량이 비교적 낮다. 동시에, 도금층의 당류 유기 첨가제는 치밀한 도금층이 환경의 산소와 격리되어, 고온에서 분해되어 탄소, H2O(물)이 생성되고, 도금층에서 미세 공극이 형성된다. 다음, 가마 내 공기의 산소는 미세 공극을 따라 바깥에서 안으로 도금층에 침투되고, 미세 공극 중의 탄소와 반응하여 CO2가 생성되며, 미세 공극 주변의 구리, 아연 등과 반응하여 CuO, ZnO이 생성된다. 미세 공극의 격리로, 코어재의 구리는 계속하여 도금층으로 확산되어 들어가지 못하고, 따라서 미세 공극을 분계로, 황동 코어재 밖의 구리-아연 합금층 및 표층이 형성된다. 표층 내의 미세 공극 크기는 작고, 표층과 합금층 계면의 미세 공극의 크기는 크다.
동시에 표층은 황동 코어재의 구리 원소의 보충을 받지 못하여, 추후 열처리 과정에서, 표층 내 미세 공극과 멀리 떨어진 영역에서 구리, 아연 원소는 고온 하에 Cu-Zn 금속간 화합물이 형성된다. 구리-아연 합금층은 미세 공극의 격리가 없기 때문에, 구리-아연원소는 황동 코어재와 서로 저항없이 확산될 수 있고, 안정된 β’상 또는 β’+γ상이 형성된다. 이해하기 어렵지 않은 것은, β’는 β상의 저온 상이고, β상은 고온상이며; 양자는 온도 변화에 따라 상호 전환한다. 냉각 과정에서 표층 외층의 부분 구리는 환경의 O2, CO2, H2O와 반응하여 CuO, Cu2(OH)2CO3이 생성되고, 이로써 연속적 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙을 가지는 표층의 열처리가 진행된 와이어 블랭크를 획득한다. 상기 두개 단락에서 설명한 열처리 과정 및 원리는 이하 실시예 2~15에서 모두 같고, 간결하게 하기 위하여 이하 실시예 2~15에서는 설명을 생략한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 77%이고, 표층 두께는 4μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극(표층 내 및 표층과 구리-아연 합금층 사이 미세 공극을 포함하고, 이하 실시예 2~15에서 모두 같으며 설명을 생략함)의 크기는 0.078~1.8μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 4.3%이고, ZnO의 질량 분율은 53.8%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 9.3%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 32.6%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 8μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’상이다.
실시예 2
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.9mm인 CuZn40 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계 1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 9μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 28g/L이고, 전기도금 속도는 200m/min이고, 전류는 1350A이고, 전압은 7V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.6mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 400℃이고, 열처리 시간은 10h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 80%이고, 표층 두께는 7μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.080~1.8μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 4%이고, ZnO의 질량 분율은 55%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 10%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 31%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 10μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’상이다.
실시예 3
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.8mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계 1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 6.5μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 22g/L이고, 전기도금 속도는 250m/min이고, 전류는 1150A이고, 전압은 6.5V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.6mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 320℃이고, 열처리 시간은 3.5h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 78%이고, 표층 두께는 3μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.035~1.6μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 7.2%이고, ZnO의 질량 분율은 48.7%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 5.1%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 39%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 6.8μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ 상이다.
실시예 4
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.8mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 7.8μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 26g/L이고, 전기도금 속도는 235m/min이고, 전류는 1260A이고, 전압은 6.7V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.61mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 350℃이고, 열처리 시간은 10h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 82%이고, 표층 두께는 5.6μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.06~1.75μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 5.2%이고, ZnO의 질량 분율은 51.8%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 7.8%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 35.2%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 8.3μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’상이다.
실시예 5
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.78mm인 CuZn40 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 6.3μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 20g/L이고, 전기도금 속도는 270m/min이고, 전류는 1080A이고, 전압은 5.9V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.6mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 375℃이고, 열처리 시간은 5h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 85%이고, 표층 두께는 3.5μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.05~1.78μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 4.9%이고, ZnO의 질량 분율은 52.4%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 8.2%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 34.5%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 6.3μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’상이다.
실시예 6
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.76mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계 1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 6.1μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 24g/L이고, 전기도금 속도는 275m/min이고, 전류는 1090A이고, 전압은 6V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.57mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 330℃이고, 열처리 시간은 3h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 81%이고, 표층 두께는 3.4μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.038~1.65μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 6.8%이고, ZnO의 질량 분율은 49.6%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 5.8%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 37.8%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 6μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상이다.
실시예 7
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.74mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계 1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5.9μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 18g/L이고, 전기도금 속도는 280m/min이고, 전류는 1030A이고, 전압은 5.8V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.56mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 300℃이고, 열처리 시간은 4.5h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 76%이고, 표층 두께는 2.8μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.024~1.62μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 8.0%이고, ZnO의 질량 분율은 46.9%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 4.1%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 41%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 6.2μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ 상이다.
실시예 8
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.72mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계 1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5.8μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 16g/L이고, 전기도금 속도는 285m/min이고, 전류는 1020A이고, 전압은 5.75V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.55mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 340℃이고, 열처리 시간은 8h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 86%이고, 표층 두께는 3.2μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.042~1.68μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 5.6%이고, ZnO의 질량 분율은 51.5%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 7.4%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 35.5%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 5.9μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’상이다.
실시예 9
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.7mm인 CuZn40 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5.5μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 15g/L이고, 전기도금 속도는 300m/min이고, 전류는 990A이고, 전압은 5.7V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.53mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 285℃이고, 열처리 시간은 5.5h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 80%이고, 표층 두께는 2.5μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.017~1.25μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 8.4%이고, ZnO의 질량 분율은 46.2%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 3.6%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 41.8%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 6.8μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상이다.
실시예 10
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.68mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5.4μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 15g/L이고, 전기도금 속도는 320m/min이고, 전류는 988A이고, 전압은 5.68V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.53mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 330℃이고, 열처리 시간은 9h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 95%이고, 표층 두께는 2.9μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.036~1.4μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 5.9%이고, ZnO의 질량 분율은 50.9%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 7.1%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 36.1%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 5.8μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’상이다.
실시예 11
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.66mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5.3μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 12g/L이고, 전기도금 속도는 345m/min이고, 전류는 985A이고, 전압은 5.65V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.51mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 280℃이고, 열처리 시간은 6h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 75%이고, 표층 두께는 2.3μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.014~1.22μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 8.7%이고, ZnO의 질량 분율은 45.7%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 3.3%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 42.3%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 5.5μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상이다.
실시예 12
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.66mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5.2μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 11g/L이고, 전기도금 속도는 350m/min이고, 전류는 980A이고, 전압은 5.6V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.5mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 320℃이고, 열처리 시간은 8h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 89%이고, 표층 두께는 2.6μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.024~1.18μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 6.4%이고, ZnO의 질량 분율은 50.3%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 6.6%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 36.7%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 5.3μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’상이다.
실시예 13
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.65mm인 CuZn40 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5.1μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 11g/L이고, 전기도금 속도는 360m/min이고, 전류는 975A이고, 전압은 5.55V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.49mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 320℃이고, 열처리 시간은 2h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 76%이고, 표층 두께는 2.2μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.015~1.05μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 7.8%이고, ZnO의 질량 분율은 47.6%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 4.5%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 40.1%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 5.2μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상이다.
실시예 14
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.63mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 5μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 10g/L이고, 전기도금 속도는 385m/min이고, 전류는 970A이고, 전압은 5.5V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.47mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 260℃이고, 열처리 시간은 4h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 72%이고, 표층 두께는 2.1μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.012~0.95μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 9.2%이고, ZnO의 질량 분율은 44.6%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 2.7%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 43.5%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 5μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상이다.
실시예 15
제조 과정은 다음과 같다:
단계 1) 직경이 0.6mm인 CuZn37 황동 코어재를 제조한다.
단계 2) 단계1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수 또는/및 유당 또는/및 맥아당이고, 도금층 두께는 4.5μm이고, 당류 유기 첨가제의 농도는 8g/L이고, 전기도금 속도는 400m/min이고, 전류는 965A이고, 전압은 5.2V이다.
단계 3) 전기도금 후 얻은 와이어 블랭크는 신장 다이스로 제1차 연신압출이 진행되어 직경이 0.48mm까지 되고, 치밀하고 경질 취성을 가지는 아연도금층은 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향을 따라 균열되어, 복수의 크랙을 가지는 아연도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 4) 복수의 크랙을 가지는 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 200℃이고, 열처리 시간은 6h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 피복층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득한다.
단계 5) 열처리된 와이어 블랭크는 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출이 진행되어 0.25mm까지 되고, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고 또한 시트 모양 또는 과립 모양 사이 간극에 노출된 구리-아연 합금층이 있는 전극 와이어 완제품을 획득한다. 그 중, 표층 피복률은 70%이고, 표층 두께는 2μm이고, 표층 내 각각의 미세 공극의 크기는 0.010~0.92μm이고, 표층의 CuO의 질량 분율은 9.5%이고, ZnO의 질량 분율은 44%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 2%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 44.5%이고, 구리-아연 합금층의 두께는 4μm이고, 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상이다.
비교예 1~5
비교예 1: 시중에서 구매한 0.25mm 규격의 황동 전극 와이어임;
비교예 2: 시중에서 구매한 0.25mm 규격의 아연도금층 전극 와이어, 도금층은 순수 아연 도금층임;
비교예 3: 시중에서 구매한 0.25mm 규격의 감마 전극 와이어, 도금층은 γ상이고, 해당 유형의 전극 와이어는 시중에서 보편적으로 사용되는 도금층 전극 와이어임;
비교예 4: 시중에서 구매한 0.25mm 규격의 고속형 전극 와이어, 도금층은 β’+γ상임;
비교예 5: 시중에서 구매한 0.25mm 규격의 고속형 전극 와이어, γ상임.
[표 1]
실시예 1~15에 따른 가공 데이터표
| 실시예 | 모선 직경（mm） | 도금층 두께 （μm） |
농도（g/L） | 전기도금 속도 （m/mim） |
전류（A） | 전압（V） | 제1차 연신압출 후(mm) | 열처리 온도 （℃） |
열처리 시간（h） |
| 1 | 0.82 | 6.8 | 25 | 240 | 1200 | 6.2 | 0.6 | 400 | 6 |
| 2 | 0.9 | 9 | 28 | 200 | 1350 | 7 | 0.62 | 400 | 10 |
| 3 | 0.8 | 6.5 | 22 | 250 | 1150 | 6.05 | 0.6 | 320 | 3.5 |
| 4 | 0.8 | 7.8 | 26 | 235 | 1260 | 6.7 | 0.61 | 350 | 10 |
| 5 | 0.78 | 6.3 | 20 | 270 | 1080 | 5.9 | 0.6 | 375 | 5 |
| 6 | 0.76 | 6.1 | 24 | 275 | 1090 | 6 | 0.57 | 330 | 3 |
| 7 | 0.74 | 5.9 | 18 | 280 | 1030 | 5.8 | 0.56 | 300 | 4.5 |
| 8 | 0.72 | 5.8 | 16 | 285 | 1020 | 5.75 | 0.55 | 340 | 8 |
| 9 | 0.7 | 5.5 | 15 | 300 | 990 | 5.7 | 0.53 | 285 | 5.5 |
| 10 | 0.68 | 5.4 | 15 | 320 | 988 | 5.68 | 0.53 | 330 | 9 |
| 11 | 0.66 | 5.3 | 12 | 345 | 985 | 5.65 | 0.51 | 280 | 6 |
| 12 | 0.66 | 5.2 | 11 | 350 | 980 | 5.6 | 0.5 | 320 | 8 |
| 13 | 0.65 | 5.1 | 11 | 360 | 975 | 5.55 | 0.49 | 320 | 2 |
| 14 | 0.63 | 5 | 10 | 385 | 970 | 5.5 | 0.48 | 260 | 4 |
| 15 | 0.6 | 4.5 | 8 | 400 | 965 | 5.2 | 0.47 | 200 | 6 |
[표 2]
실시예 피복층 성분, 피복률 및 내부 미세 공극 데이터표
| 실시예 | 피복층 피복률 |
미세 공극의 크기 （μm） |
CuO (Wt%) |
ZnO (Wt%) |
Cu2(OH)2CO3 (Wt%) |
Cu-Zn금속간 화합물(Wt%) |
| 1 | 77% | 0.078-1.8 | 4.3% | 53.8% | 9.3% | 32.6% |
| 2 | 80% | 0.080-2.0 | 4.0% | 55.0% | 10.0% | 31.0% |
| 3 | 78% | 0.035-1.6 | 7.2% | 48.7% | 5.1% | 39.0% |
| 4 | 82% | 0.06-1.75 | 5.2% | 51.8% | 7.8% | 35.2% |
| 5 | 85% | 0.05-1.78 | 4.9% | 52.4% | 8.2% | 34.5% |
| 6 | 81% | 0.038-1.65 | 6.8% | 49.6% | 5.8% | 37.8% |
| 7 | 76% | 0.024-1.62 | 8.0% | 46.9% | 4.1% | 41.0% |
| 8 | 86% | 0.042-1.68 | 5.6% | 51.5% | 7.4% | 35.5% |
| 9 | 80% | 0.017-1.25 | 8.4% | 46.2% | 3.6% | 41.8% |
| 10 | 95% | 0.036-1.4 | 5.9% | 50.9% | 7.1% | 36.1% |
| 11 | 75% | 0.014-1.22 | 8.7% | 45.7% | 3.3% | 42.3% |
| 12 | 89% | 0.024-1.18 | 6.4% | 50.3% | 6.6% | 36.7% |
| 13 | 76% | 0.015-1.05 | 7.8% | 47.6% | 4.5% | 40.1% |
| 14 | 72% | 0.012-0.95 | 9.2% | 44.6% | 2.7% | 43.5% |
| 15 | 60% | 0.010-0.92 | 9.5% | 44.0% | 2.0% | 44.5% |
저속 와이어 스파크 방전 가공 테스트:
측정한 저속 와이어 기계는 시중에서 광범위하게 사용하는 스위스 AGIE CUT E350 기계이고, 가공 재료는 SKH-9이고, 가공물 두께는 30mm이고, 형상은 6*6mm의 직사각형 펀치이고, 0.25mm 규격의 전극 와이어를 사용하여, 러프 컷 1회, 정제 컷 4회 총 5회의 가공 조건에서, 붙여서 가공한다.
표 3에서는 실시예 1~15의 전극 와이어를 사용하여 가공된 가공물 및 비교예 1~5의 전극 와이어를 사용하여 가공된 가공물을 비교하였고, 본 발명 전극 와이어는 절삭 속도 및 표면 마무리에서 뚜렷하게 우위를 차지한다, 즉 비교예 1보다 본 발명 전극 와이어 절삭 속도는 18.69%~27.41% 향상되고, 가공물 표면 마무리는 20.58%~28.03% 향상된다.
[표 3]
샘플 전극 와이어 및 가공 테스트 데이터표
| 번호 | 피복층 두께（μm） | 구리-아연 합금층 성분 | 구리-아연 합금층 두께（μm） | 절삭속도（mm/min） | 절삭 속도 상승（%） | 가공물 표면 마무리 Ra（μm） | 마무리 상승（%） | |
| 실시예 | 1 | 4 | β’상 | 8 | 3.94 | 22.74 | 0.1556 | 21.69 |
| 2 | 7 | β’상 | 10 | 4.09 | 27.41 | 0.1568 | 21.09 | |
| 3 | 3 | β’+γ상 | 6.8 | 4.03 | 25.55 | 0.1578 | 20.58 | |
| 4 | 5.6 | β’상 | 8.3 | 4.07 | 26.79 | 0.1552 | 21.89 | |
| 5 | 3.5 | β’상 | 6.3 | 3.98 | 22.12 | 0.1526 | 23.20 | |
| 6 | 3.4 | β’+γ상 | 6 | 3.93 | 22.43 | 0.1514 | 23.80 | |
| 7 | 2.8 | β’+γ상 | 6.2 | 3.95 | 23.05 | 0.1508 | 24.11 | |
| 8 | 3.2 | β’상 | 5.9 | 3.96 | 23.36 | 0.1524 | 23.30 | |
| 9 | 2.5 | β’+γ상 | 6 | 3.87 | 20.56 | 0.1439 | 27.58 | |
| 10 | 2.9 | β’상 | 5.8 | 3.9 | 21.50 | 0.1483 | 25.36 | |
| 11 | 2.3 | β’+γ상 | 5.5 | 3.93 | 22.43 | 0.143 | 28.03 | |
| 12 | 2.6 | β’상 | 5.3 | 3.94 | 22.74 | 0.1475 | 25.77 | |
| 13 | 2.2 | β’+γ상 | 5.2 | 3.96 | 23.36 | 0.1441 | 27.48 | |
| 14 | 2.1 | β’+γ상 | 5 | 3.82 | 19 | 0.1482 | 25.42 | |
| 15 | 2 | β’+γ상 | 4 | 3.81 | 18.69 | 0.1452 | 26.93 | |
| 비교예 | 1 | / | / | / | 3.21 | 0 | 0.1987 | 0 |
| 2 | / | Zn | 2.5 | 3.25 | 1.25 | 0.1789 | 9.96 | |
| 3 | / | γ상 | 5 | 3.35 | 4.36 | 0.1824 | 8.20 | |
| 4 | / | β’+γ상 | 10 | 3.52 | 9.66 | 0.1825 | 8.15 | |
| 5 | / | β’상 | 12 | 3.48 | 8.41 | 0.1852 | 6.79 |
이상에서 설명한 내용은 본 발명의 바람직한 실시방식일 뿐, 본 발명에 대해 한정하지 않는다. 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 있어서, 본 발명은 여러가지 변경 또는 변화가 있을 수 있다. 본 발명의 사상 및 원칙 내에서 이루어진 수정, 균등 치환, 개선 등은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 있어야 한다.
1-크랙; 2-황동 코어재; 3-아연도금층; 4-표층; 5-구리-아연 합금층; 6-미세 공극.
Claims (10)
- 황동 코어재를 포함하는 스파크 방전 가공용 전극 와이어에 있어서,
황동 코어재 밖의 구리-아연 합금층 및 표층을 더 포함하고, 표층은 시트 모양 또는 과립 모양으로 구리-아연 합금층의 표면에 분포되고, 표층의 시트 모양 또는 과립 모양 사이의 간극에는 노출된 구리-아연 합금층이 있고, 표층은 CuO, ZnO, Cu2(OH)2CO3, 및 Cu-Zn 금속간 화합물로 조성된 혼합물인,
스파크 방전 가공용 전극 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 표층의 CuO의 질량 분율은 4%~9.5%이고, ZnO의 질량 분율은 44%~55%이고, Cu2(OH)2CO3의 질량 분율은 2%~10%이고, Cu-Zn 금속간 화합물의 질량 분율은 31%~44.5%인,
스파크 방전 가공용 전극 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 표층 내에 복수의 미세 공극이 분포되어 있고, 각각의 미세 공극의 전극 와이어 절단면에서의 크기는 0.01-2μm인,
스파크 방전 가공용 전극 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 표층은 구리-아연 합금층 표면의 60%-95%를 피복하는,
스파크 방전 가공용 전극 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 표층의 두께는 2-7μm인,
스파크 방전 가공용 전극 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 구리-아연 합금층 성분은 β’+γ상 또는 β’상인,
스파크 방전 가공용 전극 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 구리-아연 합금층 두께는 4-10μm인,
스파크 방전 가공용 전극 와이어. - 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 따른 스파크 방전 가공용 전극 와이어를 제조하는 방법에 있어서,
직경이 0.6-0.9mm인 황동 코어재를 제조하는 단계 1);
상기 단계 1)에서 획득한 황동 코어재 표면에 한층의 아연도금층을 전기도금하되, 전기도금 용액에 당류 유기 첨가제를 넣고, 전기도금 과정에 당류 유기 첨가제 흡착은 아연 이온의 음극 환원반응을 억제하여, 아연 도금층 결정 속도가 낮아지고, 아연 도금층의 결정립이 미세화 되어, 당류 유기 첨가제 성분이 함유된 치밀하고 경질 취성을 가진 아연 도금층을 획득하고; 상기 당류 유기 첨가제의 농도는 8-25g/L이고, 전기도금 속도는 200-400m/min이고, 전류는 965-1350A이고, 전압은 5.2-7V이고, 아연 도금층 두께는 4.5-9μm인 단계 2);
전기도금으로 획득한 와이어 블랭크에 대하여 와이어 신장 다이스를 통해 직경이 0.47-0.62mm까지 되도록 제1차 연신압출을 진행하여, 치밀하고 경질 취성을 가진 아연 도금층이 축선에 수직되는 방향 및 축선과 30°보다 큰 예각을 이루는 방향으로 균열되면서, 복수의 크랙을 가진 아연 도금층의 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크를 획득하는 단계 3);
복수의 크랙을 가진 제1차 연신압출로 얻은 와이어 블랭크에 대하여 열처리를 하고, 열처리 온도는 200-400℃이고, 열처리 시간은 2h-10h이고, 가마가 150℃ 이하까지 냉각되면 출로하고, 열처리 과정에서 지속적으로 공기를 주입하여, 연속적인 구리-아연 합금층 및 복수의 크랙이 있는 표층을 가지는 열처리된 와이어 블랭크를 획득하는 단계 4);
열처리된 와이어 블랭크에 대하여 와이어 신장 다이스를 통해 제2차 연신압출을 진행하여, 표층이 시트 모양 또는 과립 모양으로 분포되고, 표층의 시트 모양 또는 과립 모양 사이의 간극에는 구리-아연 도금층이 노출되고, 직경이 0.15-0.30mm인 전극 와이어 완제품을 획득하는 단계 5);
를 포함하는, 스파크 방전 가공용 전극 와이어를 제조하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 당류 유기 첨가제는 사탕수수, 유당 또는/및 맥아당을 지칭하는,
스파크 방전 가공용 전극 와이어를 제조하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 단계 3)의 제1차 연신압출 가공 수율은 35%-65%이고; 상기 단계 5)의 제2차 연신압출 가공 수율은 55%-95%인,
스파크 방전 가공용 전극 와이어를 제조하는 방법.
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