RU2810276C2

RU2810276C2 - Wire electrode for electrode erosion cutting and method for producing such wire electrode

Info

Publication number: RU2810276C2
Application number: RU2021131081A
Authority: RU
Inventors: Стефан РИНК; Бернд БАРТЕЛЬ; Тобиас НЁТЭ
Original assignee: Беркенхофф Гмбх
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2023-12-25

Abstract

FIELD: wire electrode.

SUBSTANCE: group of inventions is related to a wire electrode for electrical discharge cutting and a method for its production. The wire electrode has a core (2) containing a metal or metal alloy, and a protective coating (3, 4, 6) surrounding the core (2) containing one or more layers of protective coating (3, 4, 6), of which one contains regions (3), the morphology of which corresponds to block-like particles that are spatially separated, at least at their periphery, from each other, from the material of the layer that contains these regions, and the material of one or more additional layers and/or the core material by cracks. When considering a wire cross-section perpendicular or parallel to the longitudinal axis of the wire, the region constituting more than 50% of the surface area of the region with a block-like particle morphology contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of 38 to 49 wt.%.

EFFECT: invention makes it possible to increase the productivity of wire electrode erosion cutting without compromising the contour accuracy and surface quality of the processed workpiece compared to bare brass wires by providing a wire electrode coated with an abrasion-resistant coating, which promotes straightness and bending rigidity of the wire electrode.

26 cl, 9 dwg, 2 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Настоящее изобретение относится к проволочному электроду для электроэрозионной резки и к способу его получения.The present invention relates to a wire electrode for electrical discharge cutting and a method for producing it.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

Электроэрозионные способы (электроразрядная обработка, EDM) используют для отделения электропроводящих заготовок, и основаны на удалении материала посредством искровых разрядов между заготовкой и инструментом. С этой целью в диэлектрической жидкости, такой как, например, деионизированная вода или масло, производят управляемые искровые разряды между соответствующей заготовкой и инструментом, который расположен на коротком расстоянии от нее, и который действует в качестве электрода, посредством приложения импульсов напряжения. Таким образом, заготовки, которые состоят из, например, металлов, электропроводящей керамики или комбинированных материалов, и т.д., могут быть обработаны по существу независимо от их твердости. Электрическую энергию для искровых разрядов обеспечивают генератором импульсов эрозионного станка.Electrical discharge machining (EDM) is used to separate electrically conductive workpieces, and is based on the removal of material through spark discharges between the workpiece and the tool. For this purpose, controlled spark discharges are produced in a dielectric liquid, such as, for example, deionized water or oil, between the respective workpiece and a tool that is located a short distance from it and which acts as an electrode, by applying voltage pulses. Thus, workpieces that consist of, for example, metals, electrically conductive ceramics or combination materials, etc., can be processed essentially regardless of their hardness. Electrical energy for spark discharges is provided by the pulse generator of the erosion machine.

Специальный электроэрозионный способ, в котором инструмент образован натянутой, тонкой проволокой, имеющей типичные диаметры в диапазоне от приблизительно 0,02 до 0,4 мм, представляет собой электроэрозионную резку или проволочное эродирование. Поскольку проволока изнашивается во время процесса эродирования в результате удаления материала, ее необходимо непрерывно протягивать через зону резки или обработки, и можно использовать только один раз, т.е. проволока непрерывно расходуется. Желаемый контур резки сначала выполняют через так называемый основной рез с относительно высокой энергией разряда. Для улучшения точности контура и шероховатости поверхности заготовки, за основным резом может следовать один или несколько так называемых обрезных резов с последовательно уменьшенной энергией разряда. Во время этих обрезных резов проволочный электрод зацепляется только с участком своей периферии.A special EDM process in which the tool is formed by tensioned, thin wires having typical diameters ranging from approximately 0.02 to 0.4 mm is EDM or wire erosion. Because the wire wears out during the eroding process by removing material, it must be continuously pulled through the cutting or processing area and can only be used once, i.e. the wire is constantly being consumed. The desired cutting contour is first carried out through a so-called main cut with a relatively high discharge energy. To improve the contour accuracy and surface roughness of the workpiece, the main cut can be followed by one or more so-called edge cuts with successively reduced discharge energy. During these trimming cuts, the wire electrode only engages a portion of its periphery.

На практике используют как проволоки с покрытием, так и проволоки без покрытияили проволочные электроды, которые в настоящее время обычно получают на основе латуни или меди. Проволочные электроды без покрытия, которые также называются оголенными проволоками, состоят из однородного материала, в то время как проволочные электроды с покрытием имеют сердцевину с защитным покрытием, или сердцевину с покрытием. В уровне техники проволочные электроды с покрытием обычно конструируют так, что оболочка или защитное покрытие, которое может быть составлено из одного слоя защитного покрытия или нескольких слоев защитного покрытия, расположенных один поверх другого, отвечает за фактический процесс эрозии, в то время как сердцевина проволочного электрода, например, придает прочность на растяжение, необходимую для сквозного прохода проволоки и для предварительного натяжения проволоки, и необходимую электро- и теплопроводность.In practice, both coated and uncoated wires or wire electrodes are used, which are now usually brass or copper based. Uncoated wire electrodes, also called bare wires, are composed of a uniform material, while coated wire electrodes have a core with a protective coating, or coated core. In the prior art, coated wire electrodes are typically designed such that the sheath or protective coating, which may be composed of a single layer of protective coating or multiple layers of protective coating placed one on top of the other, is responsible for the actual erosion process, while the core of the wire electrode , for example, imparts the tensile strength necessary for wire penetration and wire pre-tensioning, and the necessary electrical and thermal conductivity.

Оголенные проволоки, как правило, состоят из латуни с долей цинка от 35 до 40 мас.%, в то время как большинство проволок с покрытием имеют сердцевину из меди или латуни, и один или несколько слоев защитного покрытия из цинка или медно-цинкового сплава. В качестве материалов, участвующих в фактическом процессе эродирования, цинк и латунь, благодаря присутствию цинка с его низкой температурой испарения, обладает преимуществами относительно высокой скорости удаления и эффективности процесса эродирования, и возможностью передачи очень малых энергий импульсов для тонкой финишной обработки поверхностей заготовки, т.е. обработки, создающей шероховатости поверхности, настолько малые насколько это возможно. На этом фоне с целью тонкой финишной обработки часто используют проволочные электроды, которые имеют слой защитного, который состоит преимущественно или исключительно из цинка.Bare wires typically consist of brass with 35 to 40 wt.% zinc, while most coated wires have a copper or brass core and one or more layers of zinc or copper-zinc alloy protective coating. As materials involved in the actual eroding process, zinc and brass, due to the presence of zinc with its low vaporization temperature, have the advantages of relatively high removal rate and efficiency of the eroding process, and the ability to transfer very low pulse energies for fine finishing of workpiece surfaces, i.e. e. processing that creates surface roughness as small as possible. Against this background, for the purpose of fine finishing, wire electrodes are often used, which have a protective layer that consists predominantly or exclusively of zinc.

Известно, что, по сравнению с оголенными проволоками, скорость удаления или производительность резки могут, следовательно, быть увеличены посредством проволок, которые снабжены покрытием из чистого или преимущественно чистого цинка. Кроме того, известно, что тонкий верхний слой, например, из оксида цинка или оксида кадмия, предпочтителен для производительности резки проволочного электрода (сравните с US 4,977,303). Кроме того, известно, что проволоки с покрытием из латуни, содержащей β или β' фазу, в свою очередь, достигает более высокой производительности резки, чем вышеупомянутые проволоки с цинковым покрытием, поскольку цинк, связанный в β или β' латунный сплав испаряется медленнее по сравнению с чистым цинком, и, таким образом, способствует удалению в течение достаточно длинного времени, в то время как проволока проходит через зону резки или обработки. Кроме того, содержание цинка защитного может быть дополнительно увеличено посредством проволок, которые имеют покрытие γ фазы и/или ε фазы латуни, и в принципе идентичные или более высокие производительности резки, могут быть достигнуты, по сравнению с вышеупомянутыми проволоками с покрытием из β или β' латуни.It is known that, compared to bare wires, the removal rate or cutting performance can therefore be increased by wires which are coated with pure or predominantly pure zinc. Additionally, a thin top layer, such as zinc oxide or cadmium oxide, is known to be advantageous for wire electrode cutting performance (compare US 4,977,303). In addition, it is known that brass coated wires containing β or β' phase in turn achieve higher cutting performance than the aforementioned zinc coated wires, since the zinc bound in the β or β' brass alloy evaporates more slowly over compared to pure zinc, and thus promotes removal over a sufficiently long period of time while the wire passes through the cutting or processing area. In addition, the protective zinc content can be further increased by wires that are coated with γ phase and/or ε phase brass, and in principle identical or higher cutting performance can be achieved compared to the above-mentioned wires coated with β or β ' brass.

Для достижения высоких производительностей резки, оказалось предпочтительным получать покрытие из хрупкого сплава, такого как, например, латунь в γ фазе, диаметром, который больше конечного диаметра, посредством диффузии, а затем волочить его до конечного размера холодным формованием. В результате хрупко-твердый слой разламывается, в результате чего в нем образуются углубления и непрерывные трещины, и проникает материал, размещенный под ним (сравните с US 5,945,010, US 6,303,523). Трещины и вмятины увеличивают площадь поверхности проволоки. Последняя, тем самым, лучше охлаждается окружающим диэлектриком, что также способствует удалению удаляемых частиц из зазора. Кроме того, на краях предпочтительно образуются разряды, производимые трещинами из-за избыточного увеличения электрического поля. Это способствует воспламеняемости проволочного электрода, а, следовательно, производительности резки.To achieve high cutting performance, it has proven preferable to coat a brittle alloy, such as γ-phase brass, with a diameter larger than the final diameter by diffusion, and then cold-draw it to the final size. As a result, the brittle-hard layer breaks, causing depressions and continuous cracks to form in it, and the material placed underneath penetrates (compare US 5,945,010, US 6,303,523). Cracks and dents increase the surface area of the wire. The latter is thereby better cooled by the surrounding dielectric, which also facilitates the removal of particles being removed from the gap. In addition, discharges produced by cracks are preferentially formed at the edges due to the excessive increase in the electric field. This contributes to the flammability of the wire electrode and therefore to the cutting performance.

Это и дополнительные разработки для увеличения производительности резки также основаны на совокупности различных из названных слоев защитного покрытия, возможно с дополнительными, при необходимости, слоями, в защитном покрытии, сделанным многослойным. В отдельных случаях, иногда вынужденно из-за диффузионных процессов, которые происходят во время соответствующих производственных процессов, здесь также были предложены оболочки, которые имеют латунный слой защитного покрытия со смесью фаз, например, α и β фазы или β и γ фазы.This and additional developments for increasing cutting productivity are also based on a combination of various of the named layers of protective coating, possibly with additional layers, if necessary, in a protective coating made multi-layered. In individual cases, sometimes forced due to diffusion processes that occur during the respective production processes, shells have also been proposed here that have a brass protective coating layer with a mixture of phases, for example α and β phases or β and γ phases.

В US 7,723,635 предложен проволочный электрод, который имеет сердцевину и первый слой защитного покрытия из латунного сплава с приблизительно 37-49,5 мас.% цинка, в котором присутствуют внедренные в слой защитного покрытия однородно распределенные так называемые зерна, которые разнесены друг от друга, и которые содержат латунный сплав с долей цинка приблизительно 49,5-58 мас.% цинка. С таким проволочным электродом свойства эродирования должны быть улучшены на основе улучшенной электропроводности и прочности.US 7,723,635 proposes a wire electrode which has a core and a first protective coating layer of a brass alloy with approximately 37-49.5 wt.% zinc, in which there are uniformly distributed so-called grains embedded in the protective coating layer, which are spaced apart from each other, and which contain a brass alloy with a zinc content of approximately 49.5-58 wt.% zinc. With such a wire electrode, the eroding properties should be improved based on improved electrical conductivity and strength.

Согласно EP-A-2 193 876 по меньшей мере один из нескольких слоев защитного покрытия имеет преимущественно мелкозернистую смесь β и γ латуни. Благодаря включению γ латуни в матрицу из β латуни, γ латунь не будет изнашиваться слишком быстро во время процесса эродирования, но будет высвобождаться в эродирующий зазор малыми дозами эффективным образом с точки зрения удаления.According to EP-A-2 193 876, at least one of the several protective coating layers has a predominantly fine-grained mixture of β and γ brass. By incorporating the γ brass into the β brass matrix, the γ brass will not wear out too quickly during the eroding process, but will be released into the eroding gap in small doses in a manner that is efficient in terms of removal.

В EP-A-1 846 189 предложен проволочный электрод, который содержит первый слой из β латуни, а также разорванный слой из γ латуни, в отверстиях которого появляется слой β латуни.EP-A-1 846 189 proposes a wire electrode which contains a first layer of β brass, as well as a broken layer of γ brass, in the holes of which a layer of β brass appears.

EP-A-2 517 817 описывает проволочный электрод с двумя слоями сплава, образованными диффузией. Материал сердцевины проволоки появляется вдоль трещин во втором слое сплава, в результате чего на поверхности образуется множество зернистых структур.EP-A-2 517 817 describes a wire electrode with two alloy layers formed by diffusion. The wire core material appears along cracks in the second layer of the alloy, resulting in many grain structures on the surface.

Однако, в связи с покрытиями из хрупких фаз, подобных γ фазе, было показано, что, с одной стороны, увеличение толщины слоя не обязательно приводит к дополнительному увеличению производительности (сравните с EP-A-1 295 664), а, с другой стороны, установлены ограничения на формуемость более толстых слоев в отношении экономической производительности (сравните с US 5,945,010). Кроме того, γ латунные покрытия имеют больший электроэрозионный износ, чем β латунные покрытия, в результате чего на практике производительность резки часто снова уменьшается.However, in connection with coatings made of brittle phases like the γ phase, it has been shown that, on the one hand, increasing the layer thickness does not necessarily lead to an additional increase in productivity (compare EP-A-1 295 664), but on the other hand , restrictions are placed on the formability of thicker layers in relation to economic performance (compare US 5,945,010). In addition, γ brass coatings have greater EDM wear than β brass coatings, which in practice often reduces cutting performance again.

Хотя очень высокие производительности резки могут быть достигнуты посредством покрытых проволочных электродов с относительно большой толщиной слоя, например, 10-30% диаметра проволоки, который состоит преимущественно (сравните с EP-A-1 295 664) или полностью (сравните с EP-A-1 455 981) из β латуни, это возможно только в совокупности с высокой производительностью, установленной на стороне генератора. Однако, как правило, это приводит к потере точности контура на обрабатываемом компоненте.Although very high cutting performances can be achieved by means of coated wire electrodes with a relatively large layer thickness, for example 10-30% of the wire diameter, which consists predominantly (compare with EP-A-1 295 664) or completely (compare with EP-A- 1 455 981) made of β brass, this is only possible in combination with the high performance installed on the generator side. However, this typically results in a loss of contour accuracy on the component being machined.

KR-A-10-2007-0075516 раскрывает, среди прочего, способ получения проволочного электрода с заданной толщиной диффузионного слоя. Во время нанесения покрытия на проволоке с сердцевиной из меди, медного сплава или омедненной горячим погружением стальной проволоке необходимо предотвратить растяжение проволоки и, тем самым, предотвратить неуправляемость толщины образующегося диффузионного слоя. На первом этапе проволоку с сердцевиной из меди, медного сплава или стали покрывают первым металлом, который имеет более низкую температуру испарения, чем медь. Для предотвращения растяжения проволоки во время нанесения покрытия, вместо размера проволоки с сердцевиной, например, 0,90 мм, предпочтительно выбирают размер от 2 до 4 мм. На втором этапе покрытую проволоку с сердцевиной термически обрабатывают для получения слоя сплава за счет диффузии. Термическая обработка для получения диффузионного слоя может альтернативно быть осуществлена в ходе нанесения покрытия. На третьем этапе проволоку волочат. На четвертом этапе проволоку термически обрабатывают снова для того, чтобы продолжать диффузию и чтобы вызывать ректристаллизацию. На пятом этапе проволоку покрывают вторым металлом, который имеет более низкую температуру испарения, чем медь. На шестом этапе проволоку, покрытую вторым металлом волочат и, на седьмом этапе проволоку термически обрабатывают, чтобы стабилизировать ее.KR-A-10-2007-0075516 discloses, among other things, a method for producing a wire electrode with a given diffusion layer thickness. When coating copper cored wire, copper alloy cored wire, or hot-dip copper-plated steel wire, it is necessary to prevent the wire from stretching and thus prevent the thickness of the resulting diffusion layer from becoming uncontrollable. In the first stage, a wire with a core of copper, copper alloy or steel is coated with the first metal, which has a lower evaporation temperature than copper. To prevent the wire from stretching during coating, instead of a core wire size of, for example, 0.90 mm, a size of 2 to 4 mm is preferably selected. In the second step, the coated core wire is heat treated to produce an alloy layer by diffusion. Heat treatment to produce the diffusion layer may alternatively be carried out during coating. In the third stage, the wire is drawn. In the fourth stage, the wire is thermally treated again in order to continue diffusion and to induce recrystallization. At the fifth stage, the wire is coated with a second metal, which has a lower evaporation temperature than copper. In the sixth stage, the wire coated with the second metal is drawn and, in the seventh stage, the wire is heat treated to stabilize it.

Цели изобретенияObjectives of the invention

Цель изобретения заключается в увеличении экономической эффективности технологии проволочного эродирования дополнительным увеличением производительности резки и эрозионной стойкости.The purpose of the invention is to increase the economic efficiency of wire erosion technology by further increasing cutting performance and erosion resistance.

Дополнительной целью изобретения является обеспечение не ухудшения точности контура и качества поверхности заготовки, обработанной электроэрозией, по сравнению с оголенными латунными проволоками, или даже улучшать их, несмотря на увеличенную производительность резки.A further object of the invention is to ensure that the contour accuracy and surface quality of the EDM machined workpiece do not deteriorate or even improve on bare brass wires, despite the increased cutting performance.

Кроме того, цель изобретения заключается в обеспечении покрытого проволочного электрода для достижения высоких производительностей резки с максимально возможной прямолинейностью и жесткостью на изгиб, в результате чего процессы автоматической нарезки протекают беспрепятственно на эрозионных станках даже в сложных условиях, таких как, например, высокие заготовки.In addition, the aim of the invention is to provide a coated wire electrode to achieve high cutting performance with the highest possible straightness and bending rigidity, resulting in automatic cutting processes running smoothly on erosion machines even in difficult conditions, such as, for example, tall workpieces.

Кроме того, цель изобретения заключается в обеспечении покрытия, которое является как можно более абразионно-стойким, для того, чтобы процессы эродирования, выполняемые проволочным электродом согласно изобретению, не испытывали каких-либо перебоев или ухудшений из-за отложений остатков износа проволоки.It is further an object of the invention to provide a coating that is as abrasion-resistant as possible, so that the eroding processes carried out by the wire electrode according to the invention do not experience any interruption or impairment due to deposits of wire wear debris.

Наконец, целью изобретения является обеспечение проволочного электрода для достижения высоких производительностей резки, который имеет более длительный срок службы проволочных направляющих и электрических контактов эрозионного станка, даже по сравнению с проволочными электродами с более высокой производительностью резки.Finally, it is an object of the invention to provide a wire electrode for achieving high cutting performance that has a longer service life of the wire guides and electrical contacts of the erosion machine, even compared to wire electrodes with higher cutting performance.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Для достижения этой цели используют проволочный электрод с признаками пункта 1 формулы изобретения. Для получения проволочного электрода согласно изобретению, используют способ с признаками пункта 23 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления проволочного электрода представляют собой объект соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.To achieve this goal, a wire electrode with the features of paragraph 1 of the claims is used. To obtain a wire electrode according to the invention, a method with the features of paragraph 23 of the claims is used. Preferred embodiments of the wire electrode are the subject of the corresponding dependent claims.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Фиг. 1 показывает, схематично и не в масштабе, сечение (перпендикулярное продольной оси) первого варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению.Fig. 1 shows, schematically and not to scale, a cross-section (perpendicular to the longitudinal axis) of a first embodiment of a wire electrode according to the invention.

Фиг. 2 показывает подробный вырез сечения первого варианта осуществления проволочного электрода 1 согласно изобретению согласно фиг. 1.Fig. 2 shows a detailed cut-out section of a first embodiment of a wire electrode 1 according to the invention according to FIG. 1.

Фиг. 3 показывает подробный вырез сечения (перпендикулярного продольной оси) второго варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению.Fig. 3 shows a detailed cut-out section (perpendicular to the longitudinal axis) of a second embodiment of a wire electrode according to the invention.

Фиг. 4 показывает подробный вырез сечения (перпендикулярного продольной оси) третьего варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению.Fig. 4 shows a detailed cut-out section (perpendicular to the longitudinal axis) of a third embodiment of a wire electrode according to the invention.

Фиг. 5 показывает изображение сканирующей электронной микроскопии (SEM) поверхности первого варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению.Fig. 5 shows a scanning electron microscopy (SEM) image of the surface of a first embodiment of a wire electrode according to the invention.

Фиг. 6 показывает подробный вырез сечения (перпендикулярный продольной оси) четвертого варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению.Fig. 6 shows a detailed cut-out section (perpendicular to the longitudinal axis) of a fourth embodiment of a wire electrode according to the invention.

Фиг. 7 показывает SEM изображение (обратно рассеянные электроны 20 кВ) выреза наружной периферии проволочного электрода согласно изобретению в сечении, перпендикулярном продольной оси проволоки.Fig. 7 shows an SEM image (backscattered electrons 20 kV) of a cutout of the outer periphery of a wire electrode according to the invention in a section perpendicular to the longitudinal axis of the wire.

Фиг. 8 показывает SEM изображение (обратно рассеянные электроны, 20 кВ) поверхности дополнительного варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению с увеличением 300 крат.Fig. 8 shows an SEM image (backscattered electrons, 20 kV) of the surface of a further embodiment of a wire electrode according to the invention at 300x magnification.

Фиг. 9 показывает SEM изображение (обратно рассеянные электроны, 5 кВ) поверхности дополнительного варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению с увеличением 1000 крат.Fig. 9 shows an SEM image (backscattered electrons, 5 kV) of the surface of a further embodiment of a wire electrode according to the invention at 1000x magnification.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE IMPLEMENTATION

Согласно настоящему изобретению предусмотрено, что проволочный электрод для электроэрозионной резки имеет сердцевину, которая содержит металл или металлический сплав. Предпочтительно, чтобы сердцевина состояла из одного или нескольких металлов и/или одного или нескольких металлических сплавов в количестве более 50 мас.% и более, предпочтительно полностью или по существу полностью. В частности, сердцевина может, таким образом, быть образована полностью из одного металла или одного металлического сплава. Сердцевина может быть образована однородной или, например, в форме нескольких отдельных слоев металла или металлического сплава различного состава, расположенных один поверх другого, и иметь свойства, которые меняются в радиальном направлении. Как используется в настоящем документе, «по существу» означает, что проволока согласно изобретению или ее слой, или ее сердцевина, состоит из, соответственно, раскрытого состава, и/или имеет раскрытые свойства, при этом должны быть приняты во внимание допуски на получение и измерение, например, присутствие неизбежных примесей, которые знакомы экспертам.According to the present invention, it is provided that the wire electrode for EDM cutting has a core that contains a metal or a metal alloy. Preferably, the core consists of one or more metals and/or one or more metal alloys in an amount of more than 50% by weight or more, preferably all or substantially all. In particular, the core can thus be formed entirely from one metal or one metal alloy. The core may be formed uniformly or, for example, in the form of several separate layers of metal or metal alloy of different composition, located one on top of the other, and have properties that vary in the radial direction. As used herein, "substantially" means that the wire according to the invention, or its layer, or its core, consists, respectively, of the disclosed composition and/or has the disclosed properties, taking into account production tolerances and measurement, for example, the presence of unavoidable impurities that are familiar to experts.

Металл представляет собой, в частности, медь, а металлический сплав представляет собой, в частности, медно-цинковый сплав.The metal is, in particular, copper, and the metal alloy is, in particular, a copper-zinc alloy.

Вокруг сердцевины сделана, например, в форме покрытия, оболочка (также в дальнейшем называемая «защитным покрытием»), которая содержит один или несколько слоев защитного покрытия. Защитное покрытие изнашивается во время процесса проволочного эродирования и сделано для влияния на свойства эродирования. В случае нескольких слоев защитного покрытия, их располагают один поверх другого в радиальном направлении, и каждый из них предпочтительно проходит вокруг сердцевины.Around the core is made, for example, in the form of a coating, a shell (also hereinafter referred to as a “protective coating”), which contains one or more layers of protective coating. The protective coating is worn during the wire eroding process and is designed to influence the eroding properties. In the case of several layers of protective coating, they are placed one on top of the other in a radial direction, and each of them preferably extends around the core.

Один из слоев защитного покрытия проволочного электрода согласно изобретению содержит области, которые имеют вид частиц (морфологию), которые характеризуются, в частности, неправильным контуром, который (при рассмотрении в сечении проволоки, перпендикулярном или параллельном продольной оси проволоки) содержит иногда острые углы с радиусом угла менее 2 мкм и линиями с прямолинейностью, которая отклоняется менее, чем на 2 мкм от идеальной прямой линии. Поэтому эти области описывают как области, морфология которых соответствует блокоподобным, или имеющим форму блока, частицам. В последующем эти области также называют «областями с блокоподобной морфологией» или, для краткости, «блокоподобными частицами» (или «имеющими форму блока частицами»). Материал смежных слоев и/или смежный или лежащий радиально дополнительно внутрь материал сердцевины может проникать между блокоподобными частицами. Блокоподобные частицы дополнительно пространственно отделены, по меньшей мере на участке их периферии, друг от друга, от материала слоя, который содержит эти области, материала смежных слоев и/или материала сердцевины трещинами. Сами блокоподобные частицы могут содержать трещины.One of the layers of the protective coating of the wire electrode according to the invention contains areas that have a particle appearance (morphology), which are characterized in particular by an irregular contour, which (when viewed in a wire cross-section perpendicular or parallel to the longitudinal axis of the wire) sometimes contains sharp corners with a radius angle less than 2 µm and lines with straightness that deviates less than 2 µm from an ideal straight line. Therefore, these regions are described as regions whose morphology corresponds to block-like or block-shaped particles. In the following, these regions are also referred to as “regions with block-like morphology” or, for short, “block-like particles” (or “block-shaped particles”). Material from adjacent layers and/or adjacent or additionally radially inward core material can penetrate between the block-like particles. The block-like particles are further spatially separated, at least at their periphery, from each other, from the material of the layer that contains these regions, the material of adjacent layers and/or the core material by cracks. The block-like particles themselves may contain cracks.

Трещины, обычно, имеют ширину до приблизительно 2 мкм, преимущественно приблизительно 1 мкм, что может быть определено посредством сканирующей электронной микроскопии при обычных условиях, например, анализом изображения, измеренного на основе обратно рассеянных электронов (20 кВ). Если по ходу трещины на коротком расстоянии (например, 1-2 мкм) появляется трещина большей ширины, то эту структуру также рассматривают как трещину в смысле настоящего изобретения. Для сравнения, более широкие промежутки между блокоподобными частицами (которые обычно образуются радиально внутрь от наружной поверхности проволоки), называют углублениями или зазорами.The cracks typically have a width of up to about 2 μm, preferably about 1 μm, which can be determined by scanning electron microscopy under normal conditions, for example, image analysis measured based on backscattered electrons (20 kV). If, along the course of a crack, a crack of greater width appears at a short distance (for example, 1-2 μm), then this structure is also considered as a crack in the sense of the present invention. By comparison, the wider spaces between the block-like particles (which typically form radially inward from the outer surface of the wire) are called dimples or gaps.

Вдоль трещин, а также вдоль углублений и зазоров, может образовываться оксид цинка, в зависимости от метода получения проволоки согласно изобретению, который может уменьшать ширину трещин или иногда полностью заполнять их объем. Однако, это может также быть представлено посредством подходящих технологий регистрации сканирующей электронной микроскопии, в результате чего морфология частиц, имеющих форму блока, определяемая образованием трещин, может также быть распознана в этом случае.Along the cracks, as well as along the depressions and gaps, zinc oxide may form, depending on the method of producing the wire according to the invention, which can reduce the width of the cracks or sometimes completely fill their volume. However, this can also be represented by suitable scanning electron microscopy detection technologies, whereby the block-shaped particle morphology determined by the formation of cracks can also be recognized in this case.

При рассмотрении сечения проволоки, перпендикулярного или параллельного продольной оси проволоки (также называемой «продольной осью проволоки» или, для краткости, только «осью проволоки» в настоящем документе), преобладающий участок, т.е. составляющий более 50% площади поверхности блокоподобных частиц, содержит медно-цинковый сплав с концентрацией цинка 38-49 мас.%. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует на этом участке площади поверхности частично или преимущественно в виде β и/или β' фазы. Участок площади поверхности блокоподобных частиц, составляющий менее 50%, содержит медный (медно-цинковый) сплав с концентрацией цинка более 49-68 мас.%. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует в этом участке площади поверхности в виде β+γ и/или в виде γ' фазы.When considering a wire cross-section perpendicular or parallel to the longitudinal axis of the wire (also referred to as the "longitudinal axis of the wire" or, for short, only the "axis of the wire" herein), the predominant section, i.e. comprising more than 50% of the surface area of block-like particles, contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of 38-49 wt.%. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this area of surface area partially or predominantly in the form of the β and/or β' phase. The portion of the surface area of the block-like particles, which is less than 50%, contains a copper (copper-zinc) alloy with a zinc concentration of more than 49-68 wt.%. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this region of the surface area as a β+γ and/or as a γ' phase.

Если блокоподобная частица не полностью отделена от своего окружения трещинами, то площадь поверхности, используемая для определения состава частицы, определяется принятием в качестве предела самой короткой прямой, соединительной линии между концами трещин, которые (частично) отделяют частицу от окружения, при этом выбирают концы, лежащие ближе всего к центру проволоки в радиальном направлении (таким образом, радиально самые глубокие). Это показано в виде примера на фигурах 6 и 7, на которые в рамках этого определения здесь дана ссылка.If a block-like particle is not completely separated from its surroundings by cracks, then the surface area used to determine the particle's composition is determined by taking as the limit the shortest straight, connecting line between the ends of the cracks that (partially) separate the particle from its surroundings, choosing the ends that those lying closest to the center of the wire in the radial direction (thus radially deepest). This is illustrated by way of example in Figures 6 and 7, to which reference is made herein for the purposes of this definition.

Если частица отделена от своего окружения не только трещинами, а (также) углублением (зазором), то выбирают соединительную линию между концом трещины и радиально самой глубокой точкой залегания ближайшего углубления (зазора), видимого с одного конца трещины. Это также показано в видепримера на фиг. 7, на которую здесь дана ссылка в рамках этого определения.If the particle is separated from its surroundings not only by cracks, but (also) by a recess (gap), then select a connecting line between the end of the crack and the radially deepest point of the nearest recess (gap) visible from one end of the crack. This is also shown as an example in FIG. 7, which is referred to herein within this definition.

Предпочтительно, по меньшей мере участок блокоподобной частицы согласно изобретению, при рассмотрении сечения проволоки, перпендикулярного или параллельного продольной оси проволоки (как определено выше), полностью отделен от окружения, т.е. друг от друга, от материала слоя, который содержит эти частицы, материала одного или нескольких слоев и/или материала сердцевины, трещинами.Preferably, at least a portion of the block-like particle according to the invention, when considering a wire cross-section perpendicular or parallel to the longitudinal axis of the wire (as defined above), is completely separated from its surroundings, i.e. from each other, from the material of the layer that contains these particles, the material of one or more layers and/or the core material, by cracks.

В связи с присутствием β/β' фазы, нужно иметь ввиду, что β' фаза стабильна ниже определенной температуры и имеет упорядоченную решетку с определенными узлами решетки для меди и цинка, и, если эта температура превышена, проходит в неупорядоченную β фазу, в которой атомы распределены статистически по узлам решетки объемно-центрированной кубической решетки. Поскольку, согласно преобладающему мнению, преобразование между β фазой и β' фазой не может быть подавлено, а также имеет лишь незначительное влияние на его механические и электрические свойства, общая ссылка на β фазу также означает β' фазу в рамках настоящей заявки, за исключением случаев, когда различие специально оговорено.Due to the presence of the β/β' phase, it must be borne in mind that the β' phase is stable below a certain temperature and has an ordered lattice with certain lattice sites for copper and zinc, and, if this temperature is exceeded, passes into a disordered β phase, in which the atoms are distributed statistically over the lattice sites of a body-centered cubic lattice. Since, according to the prevailing opinion, the transformation between the β phase and the β' phase cannot be suppressed and also has only a negligible effect on its mechanical and electrical properties, the general reference to the β phase also means the β' phase for the purposes of this application, unless when the difference is specifically stated.

Кроме того, необходимо отметить, что блокоподобные частицы могут иметь множество зерен в металлургическом смысле.In addition, it should be noted that block-like particles may have multiple grains in the metallurgical sense.

Блокоподобные частицы могут содержать оксид цинка вдоль трещин и зазоров, которые, на участке их периферии, пространственно отделены их друг от друга, от материала слоя, который содержит эти частицы, материала смежных слоев и/или (смежного) материала сердцевины, а также вдоль трещин, которые содержат сами блокоподобные частицы.The block-like particles may contain zinc oxide along cracks and gaps that, at their periphery, are spatially separated from each other, from the material of the layer that contains these particles, the material of adjacent layers and/or (adjacent) core material, as well as along cracks , which contain the block-like particles themselves.

Медно-цинковые сплавы, которые содержат блокоподобные частицы, могут содержать, в дополнение к меди и цинку, один или несколько металлов из группы, состоящей из Mg, Al, Si, Mn, Fe, Sn, с общей пропорцией от 0,01 до 1 мас.%.Copper-zinc alloys which contain block-like particles may contain, in addition to copper and zinc, one or more metals from the group consisting of Mg, Al, Si, Mn, Fe, Sn, in a total proportion of from 0.01 to 1 wt.%.

Толщина блокоподобных частиц, измеренная в радиальном направлении сечения проволоки, составляет предпочтительно 1-30 мкм.The thickness of the block-like particles, measured in the radial direction of the wire cross-section, is preferably 1-30 μm.

Проволочный электрод может дополнительно иметь тонкий верхний слой, который состоит преимущественно из Zn, Zn сплава или ZnO толщиной, например, от приблизительно 0,05-1 мкм.The wire electrode may further have a thin top layer which consists predominantly of Zn, Zn alloy or ZnO with a thickness of, for example, from about 0.05-1 µm.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, на блокоподобных частицах может быть дополнительный тонкий верхний слой, который содержит преимущественно, т.е. в количестве более 50 мас.%, оксид цинка толщиной, например, от приблизительно 0,05-2 мкм. Этот верхний слой имеет области («отверстия»), в которых появляется материал блокоподобных частиц, т.е. один из медно-цинковых сплавов, которые содержатся в блокоподобных частицах.According to a further embodiment of the invention, the block-like particles may have an additional thin top layer which contains predominantly, i.e. in an amount of more than 50 wt.%, zinc oxide thickness, for example, from about 0.05-2 μm. This top layer has areas (“holes”) in which block-like particle material appears, i.e. one of the copper-zinc alloys that are contained in block-like particles.

При рассмотрении перпендикулярно (радиально) к поверхности проволоки, эти области имеют пластинчатую структуру, такую что пластинки, образованные из верхнего слоя, который содержит преимущественно оксид цинка, и пластинки, образованные из материала блокоподобных частиц, расположены друг за другом чередующимся образом. Такие области представлены путем примера на фигурах 8 и 9.When viewed perpendicularly (radially) to the surface of the wire, these regions have a plate-like structure such that the platelets formed from the top layer, which contains predominantly zinc oxide, and the platelets formed from the block-like particle material are arranged one behind the other in an alternating manner. Such areas are illustrated by way of example in Figures 8 and 9.

Под пластинками обычно подразумевают структуры, которые характеризуют небольшими пластинами или тонкими слоями, которые размещены в структуре однородно расположенных параллельных или радиальных структурных элементов этого типа (небольшие пластины/тонкие слои). В этом варианте осуществления проволочного электрода согласно изобретению, пластинчатые структурные области не расположены строго параллельно, а расстояние между отдельными пластинками может также меняться. Тем не менее, для экспертов в этой области ясно, что подразумевают под пластинками. В этом отношении может быть проведено сравнение с известным пластинчатым графитом. Пластинчатый графит описывает наиболее общий тип чугуна, в котором графит присутствует в форме тонких, пластинок неправильной формы.Laminae generally refer to structures characterized by small plates or thin layers that are arranged in a pattern of uniformly spaced parallel or radial structural elements of this type (small plates/thin layers). In this embodiment of the wire electrode according to the invention, the lamellar structural regions are not strictly parallel, and the distance between the individual laminae can also vary. However, it is clear to experts in the field what is meant by records. In this regard, a comparison can be made with known flake graphite. Flake graphite describes the most common type of cast iron in which the graphite is present in the form of thin, irregularly shaped plates.

Пластинчатые структурные элементы, которые выглядят как белесые, более светлые области на фигурах 8 и 9, состоят из материала блокоподобных частиц. Пластинчатые области, которые выглядят как сероватые, более темные области, состоят из верхнего слоя из (преимущественно) оксида цинка.The plate-like structures that appear as whitish, lighter areas in Figures 8 and 9 are composed of block-like particle material. The lamellar areas, which appear as greyish, darker areas, consist of a top layer of (predominantly) zinc oxide.

Размеры пластинчатых структур (также далее называемых для краткости «пластинками») следующие.The dimensions of the lamellar structures (also referred to as “lamellae” for short) are as follows.

Ширина пластинок, которые образованы из материала блокоподобных частиц, составляет менее 5 мкм, предпочтительно менее 3 мкм и еще более предпочтительно менее 2 мкм. Длина пластинок может быть до 50 мкм. Ширина пластинок может меняться по их длине. Эти описания относятся к пластинкам, которые образованы из материала блокоподобных частиц и выглядят как белесые, более светлые области на фигурах 8 и 9.The width of the platelets, which are formed from the block-like particle material, is less than 5 µm, preferably less than 3 µm and even more preferably less than 2 µm. The length of the plates can be up to 50 microns. The width of the plates can vary along their length. These descriptions refer to platelets that are formed from block-like particle material and appear as whitish, lighter areas in Figures 8 and 9.

Пластинки, которые образованы из материала блокоподобных частиц, могут быть соединены друг с другом частично тонкими полосками, в результате чего сетчатая структура, изготовленная из материала блокоподобных частиц, образуется на поверхности проволоки.The plates, which are formed from the block-like particle material, can be connected to each other partially by thin strips, resulting in a network structure made from the block-like particle material being formed on the surface of the wire.

Относительно единичной площади 50×50 мкм² на SEM изображении (обратно рассеянные электроны, 20 кВ) на виде сверху на проволоку вдоль ее продольной оси (т.е. на виде, показанном на фигурах 8 и 9), пластинки, которые образованы из материала блокоподобных частиц, могут составлять пропорцию до 50%.Relative to a unit area of 50×50 μm ² in the SEM image (backscattered electrons, 20 kV) in the top view of the wire along its longitudinal axis (i.e., in the view shown in Figures 8 and 9), the plates that are formed from the material block-like particles can account for up to 50%.

Металлы, содержащиеся в сердцевине и покрытии, могут иметь неизбежные примеси.Metals contained in the core and coating may have unavoidable impurities.

В соответствии с уровнем техники следовало ожидать, что проволочный электрод с рвано-открытым слоем, который состоит преимущественно из γ фазы, благодаря более высокой концентрации цинка по сравнению со слоем со сравнимой топографией, который состоит преимущественно из β фазы, приведет к более высокой производительности резки. Однако неожиданным оказалось то, что с проволочным электродом согласно изобретению, по сравнению с ранее известными проволоками, производительность резки и стойкость к эрозионному износу могут одновременно быть существенно увеличены.According to the prior art, it would be expected that a wire electrode with a ragged-exposed layer that consists predominantly of the γ phase, due to its higher zinc concentration, compared to a layer of comparable topography that consists of predominantly the β phase, would result in higher cutting performance . However, it was unexpected that with the wire electrode according to the invention, in comparison with previously known wires, cutting performance and resistance to erosive wear can simultaneously be significantly increased.

Трещины, которые пространственно отделены от блокоподобных частиц, по меньшей мере на участке их периферии, друг от друга, от материала слоя, который содержит эти частицы, материала смежных слоев и/или (смежного) материала сердцевины, и трещины, которые могут содержать сами блокоподобные частицы, способствуют избыточному увеличению электрического поля, а, следовательно, воспламеняемости электрода. Благодаря высокой электроэрозионной износостойкости из-за содержания цинка 38-49 мас.% в их преобладающем участке, блокоподобные частицы могут способствовать более высокой воспламеняемости в течение более длительного времени. Этот эффект становится особенно заметным, в частности, когда проволочный электрод согласно изобретению используют в первых двух обрезных резах, поскольку блокоподобные частицы еще дольше эффективны с точки зрения удаления, благодаря энергии разряда, которая последовательно уменьшается по сравнению с основным резом.Cracks that are spatially separated from block-like particles, at least at their periphery, from each other, from the material of the layer that contains these particles, the material of adjacent layers and/or (adjacent) core material, and cracks that may contain block-like particles themselves particles contribute to an excessive increase in the electric field, and, consequently, the flammability of the electrode. Due to the high EDM wear resistance due to the zinc content of 38-49 wt.% in their predominant region, block-like particles can contribute to higher flammability for a longer time. This effect becomes particularly noticeable, in particular, when the wire electrode according to the invention is used in the first two trim cuts, since the block-like particles are even longer effective in terms of removal, thanks to the discharge energy, which is successively reduced compared to the main cut.

Охлаждение проволочного электрода в общем также улучшается, благодаря увеличенной площади поверхности из-за трещиноватого слоя.The cooling of the wire electrode is also generally improved due to the increased surface area due to the cracked layer.

Оксид цинка на поверхности, образованной трещинами и углублениями (зазорами), которые пространственно отделяют блокоподобные частицы на участке их периферии, друг от друга, от материала слоя, который содержит эти частицы, материала смежных слоев и/или (смежного) материала сердцевины, а также на поверхности, образованной трещинами, которые содержат сами блокоподобные частицы, приводит к дополнительному увеличению производительности резки.Zinc oxide on a surface formed by cracks and depressions (gaps) that spatially separate the block-like particles at their periphery from each other, from the material of the layer that contains these particles, the material of adjacent layers and/or (adjacent) core material, and on the surface formed by cracks that contain the block-like particles themselves, leading to an additional increase in cutting performance.

Кроме того, производительность резки улучшается верхним слоем оксида цинка, который имеет отверстия, в которых появляется материал блокоподобных частиц. В частности, пластинчатая поверхностная структура, определенная выше, в которой пластинки, образованные из верхнего слоя, который содержит преимущественно оксид цинка, и пластинки, образованные из материала блокоподобных частиц, расположены друг за другом чередующимся образом, оказывает благоприятное влияние на производительность резки.In addition, cutting performance is improved by a zinc oxide top layer that has holes in which block-like particle material appears. In particular, the lamellar surface structure defined above, in which the laminae formed from the top layer, which predominantly contains zinc oxide, and the laminae formed from the block-like particle material, are arranged one behind the other in an alternating manner, has a beneficial effect on cutting performance.

Толщина блокоподобных частиц, измеренная в радиальном направлении сечения проволоки, перпендикулярном продольной оси, предпочтительно лежит в диапазоне
1-30 мкм. В случае более толстых частиц существует опасность того, что целые частицы будут разламываться из-за недостаточного связывания со смежной сердцевиной проволоки или смежным слоем защитного покрытия. Это может приводить к коротким замыканиям, и, таким образом, к ухудшению точности контура и качества поверхности эродированного компонента. В случае толщин менее 1 мкм, положительные эффекты воспламеняемости и охлаждающего действия уже не дают достаточного эффекта. Толщина блокоподобных частиц, измеренная в радиальном направлении сечения проволоки, более предпочтительно составляет 2-15 мкм, и еще более предпочтительно составляет 3-10 мкм.The thickness of the block-like particles, measured in the radial direction of the wire cross-section perpendicular to the longitudinal axis, preferably lies in the range
1-30 microns. With thicker particles, there is a risk that entire particles will break due to insufficient bonding to the adjacent wire core or adjacent protective coating layer. This can lead to short circuits and thus deterioration of the contour accuracy and surface quality of the eroded component. In the case of thicknesses less than 1 µm, the positive effects of flammability and cooling effect are no longer sufficiently effective. The thickness of the block-like particles, measured in the radial direction of the wire cross-section, is more preferably 2-15 µm, and even more preferably 3-10 µm.

Слой защитного покрытия может, например, быть нанесен на сердцевину при помощи подходящих способов нанесения защитного покрытия, возможно в совокупности со способом термообработки. Нанесение слоя защитного покрытия может быть осуществлено, например, физически или электрохимически, и за ним могут следовать, возможно также этапы уменьшения диаметра проволоки. Таким образом, например, можно начинать с исходного материала в форме проволоки из Cu, CuZn₂₀ или CuZn₃₇ (латунь с 20 или 37 мас.% цинка) с диаметром, например, 1,20 мм, которая покрыта Zn, например, электроосаждением или горячим погружением. Проволоку, покрытую Zn, затем подвергают диффузионному отжигу, в котором получают слой защитного покрытия, который имеет по меньшей мере частичный и, в частности, непрерывный и однородный частичный слой γ латуни. Содержание цинка на этом участке слоя защитного покрытия составляет, соответственно, 58-68 мас.%. На следующем этапе, проволоку предпочтительно сужают до промежуточного размера или конечного размера холодным формованием. Здесь, хрупко-твердый слой латуни в γ фазе разрывается, в результате чего образуются блокоподобные частицы. Блокоподобные частицы пространственно отделены друг от друга, в результате чего материал смежных слоев и/или (смежный) материал сердцевины может появляться между блокоподобными частицами. Сами блокоподобные частицы могут содержать трещины.The protective coating layer may, for example, be applied to the core using suitable protective coating methods, possibly in conjunction with a heat treatment method. The application of the protective coating layer can be carried out, for example, physically or electrochemically, and may also be followed by steps of reducing the diameter of the wire. Thus, for example, it is possible to start from a starting material in the form of a wire of Cu, CuZn ₂₀ or CuZn ₃₇ (brass with 20 or 37 wt.% zinc) with a diameter of, for example, 1.20 mm, which is coated with Zn, for example by electrodeposition or hot dip. The Zn-coated wire is then subjected to diffusion annealing, which produces a protective coating layer which has at least a partial and in particular a continuous and uniform partial layer of γ brass. The zinc content in this area of the protective coating layer is, respectively, 58-68 wt.%. In the next step, the wire is preferably tapered to an intermediate size or final size by cold forming. Here, the brittle-hard layer of brass in the γ phase breaks, resulting in the formation of block-like particles. The block-like particles are spatially separated from each other, causing adjacent layer material and/or (adjacent) core material to appear between the block-like particles. The block-like particles themselves may contain cracks.

Затем, проволоку подвергают дополнительному диффузионному отжигу, в результате чего преобладающий участок, т.е. составляющий до более 50%, блокоподобных частиц, имеет содержание цинка 38-49 мас.%. Определение состава выполняют относительно сечения проволоки, рассматриваемого перпендикулярно или параллельно оси проволоки. Таким образом, площадь поверхности рассматриваемой частицы является такой, как определено выше.Then, the wire is subjected to additional diffusion annealing, as a result of which the predominant area, i.e. comprising up to more than 50%, block-like particles, has a zinc content of 38-49 wt.%. The composition is determined relative to the wire section viewed perpendicularly or parallel to the wire axis. Thus, the surface area of the particle in question is as defined above.

Участок блокоподобных частиц с составом согласно изобретению, предпочтительно лежит в области блокоподобных частиц, радиально обращенной к сердцевине. Участок блокоподобных частиц, составляющий до менее 50%, содержит медный сплав с концентрацией цинка более 49-68 мас.%. Благодаря диффузии цинка из блокоподобных частиц в смежный материал, образуется диффузионный слой с содержанием цинка 38-58 мас.%. На размер участка блокоподобных частиц, который имеет содержание цинка 38-49 мас.%, можно влиять интенсивностью, т.е. температурой и длительностью, отжига.The region of block-like particles with the composition according to the invention preferably lies in the region of block-like particles radially facing the core. The section of block-like particles, up to less than 50%, contains a copper alloy with a zinc concentration of more than 49-68 wt.%. Due to the diffusion of zinc from block-like particles into the adjacent material, a diffusion layer is formed with a zinc content of 38-58 wt.%. The size of the area of block-like particles, which has a zinc content of 38-49 wt.%, can be influenced by intensity, i.e. temperature and duration of annealing.

Два диффузионных отжига могут быть выполнены стационарным образом, например в колпаковой печи, и в непрерывном процессе, например, резистивным нагревом. Первый диффузионный отжиг может быть выполнен, например, в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды или защитного газа, предпочтительно в диапазоне 180-300°C, в течение 4-12 ч, при этом средняя скорость нагревания составляет предпочтительно по меньшей мере 80°C/ч, а средняя скорость охлаждения составляет предпочтительно по меньшей мере 60°C/ч. Альтернативно это может быть осуществлено, например, резистивным нагревом при непрерывном прохождении в атмосфере окружающей среды или защитного газа, при этом средняя скорость нагревания составляет предпочтительно по меньшей мере 10°C/с, максимальная температура проволоки предпочтительно лежит между 600 и 800°C, время отжига предпочтительно лежит в диапазоне 10-200 с, а средняя скорость охлаждения составляет предпочтительно по меньшей мере 10°C/с. Вышеуказанное время отжига относится к периоду времени, с момента отклонения от комнатной температуры до момента повторного достижения комнатной температуры. Второй диффузионный отжиг может быть выполнен, например, в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды или защитного газа, предпочтительно в диапазоне 300-520°C, в течение 4-24 ч, при этом средняя скорость нагревания составляет предпочтительно по меньшей мере 100°C/ч, а средняя скорость охлаждения составляет предпочтительно по меньшей мере 80°C/ч. Альтернативно это может быть осуществлено, например, резистивным нагревом при непрерывном прохождении в атмосфере окружающей среды или защитного газа, при этом средняя скорость нагревания составляет предпочтительно по меньшей мере 10°C/с, максимальная температура проволоки предпочтительно лежит между 350 и 600°C, время отжига предпочтительно лежит в диапазоне 10-200 с, а средняя скорость охлаждения составляет по меньшей мере 10°C/с. Вышеуказанное время отжига относится к периоду времени, с момента отклонения от комнатной температуры до момента повторного достижения комнатной температуры. Благодаря отжигу в атмосфере окружающей среды или в присутствии кислорода, тонкий верхний слой из преимущественно оксида цинка, как определено выше, с толщиной 0,05-2 мкм, может быть получен на поверхности проволоки, а также на поверхности, образованной трещинами и зазорами.The two diffusion annealings can be carried out in a stationary manner, for example in a bell furnace, and in a continuous process, for example by resistance heating. The first diffusion annealing can be carried out, for example, in a bell furnace under an ambient or protective gas atmosphere, preferably in the range of 180-300°C, for 4-12 hours, the average heating rate being preferably at least 80°C/ h, and the average cooling rate is preferably at least 60°C/h. Alternatively, this can be carried out, for example, by resistance heating with continuous passage of an ambient or protective gas atmosphere, the average heating rate being preferably at least 10°C/s, the maximum wire temperature preferably being between 600 and 800°C, time annealing is preferably in the range of 10-200 s, and the average cooling rate is preferably at least 10°C/s. The above annealing time refers to the period of time from the time it departs from room temperature until the time it reaches room temperature again. The second diffusion annealing can be carried out, for example, in a bell furnace under an ambient or protective gas atmosphere, preferably in the range of 300-520°C, for 4-24 hours, the average heating rate being preferably at least 100°C/ h, and the average cooling rate is preferably at least 80°C/h. Alternatively, this can be carried out, for example, by resistance heating with continuous passage of an ambient or protective gas atmosphere, the average heating rate being preferably at least 10°C/s, the maximum wire temperature preferably being between 350 and 600°C, time The annealing time is preferably in the range of 10-200 s and the average cooling rate is at least 10°C/s. The above annealing time refers to the period of time from the time it departs from room temperature until the time it reaches room temperature again. By annealing in an ambient atmosphere or in the presence of oxygen, a thin top layer of predominantly zinc oxide, as defined above, with a thickness of 0.05-2 μm, can be obtained on the surface of the wire, as well as on the surface formed by cracks and gaps.

При необходимости, может следовать еще один или несколько дополнительных этапов нанесения покрытия цинком и/или один или несколько дополнительных процессов диффузионного отжига, перед волочением проволоки до ее конечного размера. При необходимости, проволока должна быть подвергнута волочению до, во время или после одного из вышеуказанных процессов охлаждения. Проволоку предпочтительно преобразуют в желаемый конечный размер холодным волочением. В результате, дополнительные трещины могут образовываться в блокоподобных частицах, а также в окружающем слое изоляции.If necessary, one or more additional zinc coating steps and/or one or more additional diffusion annealing processes may follow before drawing the wire to its final size. If necessary, the wire must be drawn before, during or after one of the above cooling processes. The wire is preferably converted to the desired final size by cold drawing. As a result, additional cracks can form in the block-like particles as well as in the surrounding insulation layer.

Посредством соответствующего выбора общего уменьшения сечения во время обычно многоэтапного холодного волочения проволоки до конечного размера, а также посредством подходящего выбора уменьшения сечения на каждом этапе волочения, может быть достигнуто образование пластинчатой или сетчатой поверхностной структуры, в которой пластинки, образованные из верхнего слоя, который содержит преимущественно оксид цинка, и пластинки, образованные из материала блокоподобных частиц, расположены друг за другом чередующимся образом. Образованию такой поверхностной структуры способствуют уменьшением общего сечения на 60-85%. Кроме того, образованию такой поверхностной структуры способствуют уменьшением сечения на каждом этапе волочения на 8-12%.By appropriate selection of the overall cross-sectional reduction during the typically multi-stage cold drawing of the wire to the final size, and by appropriate selection of the cross-sectional reduction at each drawing step, the formation of a lamellar or reticulated surface structure can be achieved in which laminae formed from a top layer which contains predominantly zinc oxide, and platelets formed from block-like particle material are arranged one behind the other in an alternating manner. The formation of such a surface structure is facilitated by a reduction in the total cross-section by 60-85%. In addition, the formation of such a surface structure is facilitated by reducing the cross-section at each drawing stage by 8-12%.

За холодным волочением может, дополнительно, при необходимости, следовать так называемый отжиг для снятия напряжений, для того, чтобы оказывать положительное влияние на прямолинейность, прочность на растяжение и растягивание проволоки. Отжиг для снятия напряжений может быть выполнен, например, резистивным нагревом, индуктивно или термоизлучением.Cold drawing can additionally, if necessary, be followed by a so-called stress-relieving annealing in order to have a positive effect on the straightness, tensile strength and elongation of the wire. Stress relief annealing can be carried out, for example, by resistive heating, inductive heating or thermal radiation.

В предпочтительном варианте осуществления, образуют по меньшей мере один слой защитного покрытия, который содержит блокоподобные частицы согласно изобретению, которые пространственно отделены, по меньшей мере на участке их периферии, друг от друга, от материала смежных слоев защитного покрытия и/или (смежного) материала сердцевины. При рассмотрении сечения проволоки, перпендикулярного или параллельного продольной оси проволоки, преобладающий участок, т.е. составляющий более приблизительно 50% площади поверхности (как определено выше) блокоподобных частиц, содержит медно-цинковый сплав с концентрацией цинка предпочтительно 38-49 мас.% и более предпочтительно 40-48 мас.%, при этом этот участок площади поверхности лежит, в частности, в области блокоподобных частиц, радиально обращенной к сердцевине.In a preferred embodiment, at least one protective coating layer is formed, which contains block-like particles according to the invention, which are spatially separated, at least at their periphery, from each other, from the material of adjacent protective coating layers and/or (adjacent) material cores. When considering a wire cross-section perpendicular or parallel to the longitudinal axis of the wire, the predominant section, i.e. comprising more than about 50% of the surface area (as defined above) of the block-like particles, contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of preferably 38-49 wt.% and more preferably 40-48 wt.%, wherein this portion of the surface area lies in particular , in the region of block-like particles radially facing the core.

Предпочтительно, чтобы участок этой площади поверхности составлял более приблизительно 60%, более предпочтительно более приблизительно 80% и еще более предпочтительно приблизительно 100%.Preferably, the portion of this surface area is greater than about 60%, more preferably greater than about 80%, and even more preferably greater than about 100%.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере частичное количество блокоподобных частиц (при рассмотрении сечения проволоки, как определено выше) полностью пространственно отделено друг от друга, от материала слоя, который содержит эти частицы, материала одного или нескольких дополнительных слоев и/или материала сердцевины трещинами.In a further preferred embodiment, at least a partial number of block-like particles (when considering the wire cross-section as defined above) are completely spatially separated from each other, from the material of the layer that contains these particles, the material of one or more additional layers and/or the core material by cracks .

Медно-цинковые сплавы, которые содержат блокоподобные частицы, предпочтительно содержат, в дополнение к Cu и Zn, один или несколько металлов из группы, состоящей из Mg, Al, Si, Mn, Fe, Sn, с общей пропорцией от 0,01 до 1 мас.%. Более предпочтительно, медно-цинковые сплавы, которые содержат блокоподобные частицы, состоят только из меди и цинка, а также неизбежных примесей.Copper-zinc alloys which contain block-like particles preferably contain, in addition to Cu and Zn, one or more metals from the group consisting of Mg, Al, Si, Mn, Fe, Sn, in a total proportion of from 0.01 to 1 wt.%. More preferably, copper-zinc alloys, which contain block-like particles, consist only of copper and zinc, plus inevitable impurities.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления, наружный слойзащитного покрытия содержит блокоподобные частицы, которые пространственно отделены, по меньшей мере на участке их периферии, друг от друга, от материала смежногослоязащитного покрытияи/или (смежного) материала сердцевины. При рассмотрении сечения проволоки, перпендикулярного или параллельного продольной оси проволоки, преобладающий участок этого варианта осуществления, т.е. участок площади поверхности (как определено выше) блокоподобных частиц, составляющий до более 50%, содержит медно-цинковый сплав с концентрацией цинка 38-49 мас.%, при этом этот участок площади поверхности лежит, в частности, в области блокоподобных частиц, радиально обращенной к сердцевине. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует на этом участке площади поверхности частично или преимущественно в виде β и/или β' фазы. Участок площади поверхности блокоподобных частиц, составляющий менее 50%, содержит медно-цинковый сплав с концентрацией цинка более 49-68 мас.%. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует в этом участке площади поверхности в виде β+γ и/или в виде γ' фазы. Смежный, внутренний слой защитного покрытия содержит медный сплав с пропорцией цинка предпочтительно 38-58 мас.%. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует в этом участке частично или преимущественно в виде β фазы или в виде β+γ фазы. Более предпочтительно, внутренний слой защитного покрытия содержит медно-цинковый сплав с пропорцией цинка 38-51 мас.%. Прилегающий слой отличается от наружного слоя защитного покрытия своей топографией тем, что его границы с наружным слоем защитного покрытия, а также с сердцевиной или дополнительным слоем защитного покрытия, размещенным под ним, имеют приблизительно волнообразную форму. Прилегающий, внутренний слой защитного покрытия является предпочтительно непрерывным. Однако он также может иметь прерывания, в которые проникает материал сердцевины или дополнительный слой защитного покрытия, размещенный под ним.In a further preferred embodiment, the outer protective coating layer comprises block-like particles that are spatially separated, at least at their periphery, from each other, from the adjacent protective coating layer material and/or the (adjacent) core material. When considering a wire cross-section perpendicular or parallel to the longitudinal axis of the wire, the predominant portion of this embodiment, i.e. a portion of the surface area (as defined above) of the block-like particles, comprising up to more than 50%, contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of 38-49 wt.%, this portion of the surface area lying in particular in the region of the block-like particles facing radially to the core. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this area of surface area partially or predominantly in the form of the β and/or β' phase. The portion of the surface area of the block-like particles, which is less than 50%, contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of more than 49-68 wt.%. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this region of the surface area as a β+γ and/or as a γ' phase. The adjacent, inner layer of the protective coating contains a copper alloy with a zinc proportion of preferably 38-58 wt.%. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this region partially or predominantly as the β phase or as the β+γ phase. More preferably, the inner layer of the protective coating contains a copper-zinc alloy with a zinc proportion of 38-51 wt.%. The adjacent layer differs from the outer layer of the protective coating in its topography in that its boundaries with the outer layer of the protective coating, as well as with the core or additional layer of the protective coating placed below it, are approximately wave-shaped. The adjacent, inner layer of protective coating is preferably continuous. However, it may also have interruptions into which the core material or an additional layer of protective coating placed underneath penetrates.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления, дополнительный слой защитного покрытия из медно-цинкового сплава, который предпочтительно имеет концентрацию цинка 0,1-40 мас.%, расположен под вышеупомянутым слоем защитного покрытия.In a further preferred embodiment, an additional copper-zinc alloy protective coating layer, which preferably has a zinc concentration of 0.1-40 wt.%, is located below the above-mentioned protective coating layer.

В дополнительной многослойной структуре, защитное покрытие может иметь, например, наружный слой защитного покрытия, предпочтительно в форме верхнего слоя, образующий участок наружной поверхности или всю наружную поверхность слоя защитного покрытия, которая образована из цинка, цинкового сплава или оксида цинка в количестве по меньшей мере 50 мас.%, а предпочтительно полностью или по существу полностью. Толщина этого верхнего слоя может быть равной 0,05-1 мкм. Такой наружный слой защитного покрытия является предпочтительным для производительности резки, а также в рамках процессов тонкой финишной обработки с энергиями низкого разряда, поскольку цинк затем становится доступным быстрее.In a further multi-layer structure, the protective coating may have, for example, an outer protective coating layer, preferably in the form of a top layer, forming a portion of the outer surface or the entire outer surface of the protective coating layer, which is formed from zinc, zinc alloy or zinc oxide in an amount of at least 50 wt.%, and preferably completely or substantially completely. The thickness of this top layer can be 0.05-1 µm. This outer protective coating layer is preferred for cutting performance as well as for fine finishing processes with low discharge energies, since the zinc then becomes available more quickly.

По сравнению с верхним слоем оксида цинка, который является непрерывным на больших участках, вышеупомянутая пластинчатая или сетчатая структура оказалась особенно пригодной для увеличения производительности резки.Compared to the zinc oxide top layer, which is continuous over large areas, the aforementioned plate or mesh structure has proven to be particularly suitable for increasing cutting productivity.

Тонкое наложение оксида цинка предпочтительно образуют посредством второго диффузионного отжига, например, в атмосфере окружающей среды, на поверхностях, которые образуются через трещины, которые пространственно отделяют блокоподобные частицы, на участке их периферии друг от друга, от материала смежных слоев и/или (смежного) материала сердцевины, а также на поверхности, образованной трещинами, которые содержат сами блокоподобные частицы. Таким образом, в дополнение к известному верхнему слою оксида цинка, дополнительный оксид цинка доступен для процесса эродирования для увеличения удаления.A thin layer of zinc oxide is preferably formed by a second diffusion annealing, for example in an ambient atmosphere, on surfaces that are formed through cracks that spatially separate the block-like particles, at their periphery, from each other, from the material of adjacent layers and/or (adjacent) core material, as well as on the surface formed by cracks that contain the block-like particles themselves. Thus, in addition to the known zinc oxide top layer, additional zinc oxide is available to the eroding process to increase removal.

Предпочтительно, чтобы сердцевина была образована преимущественно, а предпочтительно полностью или по существу полностью, из меди или медно-цинкового сплава с содержанием цинка от 2 до 40 мас.%. Такие сердцевины преимущественно легко поддаются холодному формованию.Preferably, the core is formed predominantly, and preferably entirely or substantially entirely, of copper or a copper-zinc alloy with a zinc content of from 2 to 40% by weight. Such cores are advantageously easy to cold form.

Структура и состав проволочного электрода согласно изобретению может быть определена, например, посредством исследования сканирующей электронной микроскопии (SEM) с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (EDX). Для этого исследуют поверхность и полировку сечения проволочного электрода. Получение полировки сечения проволоки может быть осуществлено, например, так называемым способом ионно-лучевой резки откоса, в котором проволока накрываетсяэкраном и облучают ионами Ar⁺, при этом материал удаляют с участков проволоки, выступающих за пределы экрана, ионами. Посредством этого способа, образцы могут быть подготовлены свободными от механических деформаций. Таким образом, структура слоя защитного покрытия проволочного электрода согласно изобретению сохраняется посредством такой подготовки. Таким образом, конструкция слоя защитного покрытия проволочного электрода согласно изобретению может быть представлена SEM изображениями. Посредством точечного, линейного и поверхностного EDX-анализа, может быть определена композиция проволочного электрода согласно изобретению.The structure and composition of the wire electrode according to the invention can be determined, for example, by scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). To do this, examine the surface and polishing of the wire electrode section. Obtaining polishing of a wire cross-section can be carried out, for example, by the so-called method of ion-beam cutting of a slope, in which the wire is covered with a screen and irradiated with Ar ⁺ ions, while the material is removed from sections of the wire protruding beyond the screen with ions. By this method, samples can be prepared free from mechanical deformation. Thus, the structure of the protective coating layer of the wire electrode according to the invention is preserved by such preparation. Thus, the design of the protective coating layer of the wire electrode according to the invention can be represented by SEM images. By means of spot, line and surface EDX analysis, the composition of the wire electrode according to the invention can be determined.

Изобретение более подробно объясняют далее со ссылкой на чертежи.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Проволочный электрод 1, показанный в сечении на фиг. 1, имеет сердцевину 2 проволоки, которая полностью окружена защитным покрытием 3, 4, образующим наружную сторону проволочного электрода 1. В представленном примере варианта осуществления, сердцевина 2 однородно полностью или по существу полностью образована из меди или медно-цинкового сплава с содержанием цинка предпочтительно от 2 до 40 мас.%. Наружный слой защитного покрытия 3, 4 содержит блокоподобные частицы, которые пространственно отделены друг от друга или от материала 4 (например, трещинами (не показано)). Преобладающий, с точки зрения площади поверхности, участок блокоподобных частиц содержит медный сплав с концентрацией цинка 38-49 мас.%. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует на этом участке частично или преимущественно в виде β фазы и/или в виде β' фазы.The wire electrode 1 shown in cross-section in FIG. 1 has a wire core 2 which is completely surrounded by a protective coating 3, 4 forming the outer side of the wire electrode 1. In the illustrated example embodiment, the core 2 is uniformly formed entirely or substantially entirely from copper or a copper-zinc alloy with a zinc content preferably from 2 to 40 wt.%. The outer layer of the protective coating 3, 4 contains block-like particles that are spatially separated from each other or from the material 4 (for example, by cracks (not shown)). The predominant region of block-like particles in terms of surface area contains a copper alloy with a zinc concentration of 38-49 wt.%. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this region partially or predominantly as the β phase and/or as the β' phase.

Прилегающая область 4 внутреннего слоя защитного покрытия состоит из медного сплава, который имеет пропорцию цинка 38-51 мас.%. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует на этом участке частично или преимущественно в виде β' фазы. Эта область прилегающего слоя может иметь границу с сердцевиной или дополнительным слоем защитного покрытия (не показан), который имеет приблизительно волнообразную форму. Прилегающая область внутреннего слоя защитного покрытия образована непрерывно по периферии в этом варианте осуществления.The adjacent region 4 of the inner layer of the protective coating consists of a copper alloy, which has a zinc proportion of 38-51 wt.%. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this region partially or predominantly in the form of the β' phase. This adjacent layer region may be bordered by a core or additional protective coating layer (not shown) that is approximately wavy in shape. The adjacent region of the inner protective coating layer is formed continuously around the periphery in this embodiment.

Фиг. 2 показывает подробный вырез сечения первого варианта осуществления проволочного электрода 1 согласно изобретению согласно фиг. 1 с сердцевиной 2 проволоки и наружным слоем 3, 4 защитного покрытия. Более точная форма блокоподобных или имеющих форму блока частиц, тот факт, что они отделены на участке их периферии или по всей их периферии (при рассмотрении этого сечения) друг от друга или от прилегающего материала 4 слоя защитного покрытиятрещинами, и приблизительно волнообразная граница внутренней области 4 слоя защитного покрытия с сердцевиной 2, являются распознаваемыми.Fig. 2 shows a detailed cut-out section of a first embodiment of a wire electrode 1 according to the invention according to FIG. 1 with a wire core 2 and an outer layer 3, 4 of a protective coating. The more precise shape of the block-like or block-shaped particles, the fact that they are separated at a portion of their periphery or throughout their periphery (when considering this section) from each other or from the adjacent material 4 layers of protective coating by cracks, and the approximately undulating boundary of the internal region 4 protective coating layer with core 2 are recognizable.

Фиг. 3 показывает подробный вырез сечения второго варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению с сердцевиной 2 проволоки и наружным слоем 3, 4 защитного покрытия. В отличие от первого варианта выполнения согласно фиг. 2, область 4 внутреннего слоя защитного покрытия прерывается в нескольких точках, в результате чего проволока с сердцевиной проникает в этих точках на поверхность проволочного электрода.Fig. 3 shows a detailed cut-out section of a second embodiment of a wire electrode according to the invention with a wire core 2 and an outer protective coating layer 3, 4. Unlike the first embodiment according to FIG. 2, the region 4 of the inner protective coating layer is interrupted at several points, causing the core wire to penetrate the surface of the wire electrode at these points.

Фиг. 4 показывает подробный вырез сечения третьего варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению с сердцевиной 2 проволоки и наружным слоем 3, 4, 5 защитного покрытия. Преобладающий, с точки зрения площади поверхности, участок блокоподобных частиц состоит из медно-цинкового сплава с концентрацией цинка 38-49 мас.%, при этом этот участок в этом варианте осуществления лежит в области блокоподобных частиц, радиально обращенной к сердцевине. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует на этом участке частично или преимущественно в виде β фазы и/или в виде β' фазы. Наружная область 5 блокоподобных частиц имеет содержание цинка более 49-68 мас.%. В соответствии с фазовой схемой для системы CuZn, сплав присутствует на этом участке в виде β+γ фазы и/или в виде γ фазы.Fig. 4 shows a detailed cut-out section of a third embodiment of a wire electrode according to the invention with a wire core 2 and an outer protective coating layer 3, 4, 5. The predominant region of the block-like particles in terms of surface area consists of a copper-zinc alloy with a zinc concentration of 38-49% by weight, which region in this embodiment lies in the region of the block-like particles radially facing the core. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this region partially or predominantly as the β phase and/or as the β' phase. The outer region 5 of the block-like particles has a zinc content of more than 49-68 wt.%. According to the phase diagram for the CuZn system, the alloy is present in this region as the β+γ phase and/or as the γ phase.

Фиг. 5 показывает изображение сканирующей электронной микроскопии поверхности первого варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению. Блокоподобные частицы наружного слоя защитного покрытия, а также трещины и углубления (зазоры) являются распознаваемыми.Fig. 5 shows a scanning electron microscopy image of the surface of a first embodiment of a wire electrode according to the invention. Block-like particles of the outer layer of the protective coating, as well as cracks and depressions (gaps) are recognizable.

Все из вариантов осуществления, представленных на фигурах 1-5, могут иметь тонкий верхний слой на блокоподобных частицах (см. фиг. 6), который образует участок или целую наружную поверхность слоя 6 защитного покрытия. Тонкий слой образован из цинка, цинкового сплава и оксида цинка в количестве по меньшей мере или более 50 мас.%, или состоит из оксида цинка. Толщина этого верхнего слоя составляет до 0,05-1 мкм или до 2 мкм. Верхний слой может иметь отверстия, в которых появляется материал блокоподобных частиц.All of the embodiments shown in Figures 1-5 may have a thin top layer on the block-like particles (see Figure 6) that forms a portion or entire outer surface of the protective coating layer 6. The thin layer is formed from zinc, zinc alloy and zinc oxide in an amount of at least or more than 50 wt.%, or consists of zinc oxide. The thickness of this top layer is up to 0.05-1 microns or up to 2 microns. The top layer may have holes into which block-like particle material appears.

Как изображено на фиг. 6, блокоподобные частицы могут содержать оксид цинка вдоль трещин и зазоров (7), которые пространственно отделяют их, по меньшей мере на участке их периферии, от материала смежных слоев и/или смежного материала сердцевины, а также трещин (7'), которые содержат сами блокоподобные частицы. Если, на основе анализа сканирующей электронной микроскопии, в сечении, параллельном или поперечном продольной оси проволоки, блокоподобная частица не полностью ограничена трещинами от материала смежных слоев или материала сердцевины, то для определения площади поверхности блокоподобной частицы, необходимо, чтобы она была ограничена кратчайшим прямым соединением между конечными точками (a, b), размещенными ближе всего к центру проволоки в радиальном направлении, трещин (7), окружающих ее (см. фиг. 6).As shown in FIG. 6, the block-like particles may contain zinc oxide along cracks and gaps (7) that spatially separate them, at least at their periphery, from the material of adjacent layers and/or adjacent core material, as well as cracks (7') that contain block-like particles themselves. If, based on scanning electron microscopy analysis, in a section parallel or transverse to the longitudinal axis of the wire, the block-like particle is not completely confined by cracks from the material of adjacent layers or the core material, then to determine the surface area of the block-like particle, it is necessary that it be limited by the shortest direct connection between the end points (a, b), located closest to the center of the wire in the radial direction, of the cracks (7) surrounding it (see Fig. 6).

Фиг. 7 показывает SEM изображение (обратно рассеянные электроны 20 кВ) выреза наружной периферии проволочного электрода согласно изобретению в сечении, перпендикулярном продольной оси проволоки. Имеющие форму блока частицы, которые пространственно отделены друг от друга трещинами по меньшей мере на участке их периферии, являются распознаваемыми. Прямые соединительные линии a-b и a'-b', соответственно, иллюстрируют как определяют, в этих случаях, площадь поверхности частиц, которая содержит медный сплав с концентрацией цинка от 38 до 49 мас.% в количестве более 50%.Fig. 7 shows an SEM image (backscattered electrons 20 kV) of a cutout of the outer periphery of a wire electrode according to the invention in a section perpendicular to the longitudinal axis of the wire. Block-shaped particles that are spatially separated from each other by cracks at least along their periphery are recognizable. The straight connecting lines a-b and a'-b', respectively, illustrate how to determine, in these cases, the surface area of particles that contain a copper alloy with a zinc concentration of 38 to 49 wt.% in an amount greater than 50%.

Если частица не полностью отделена от своего окружения трещинами, то площадь поверхности определяют выбором в качестве границы кратчайшей прямой соединительной линии между концами, лежащей наиболее глубоко в радиальном направлении к центру проволоки, трещин, которые отделяют частицу окружения. Для частиц, которые могут быть видны слева на фиг. 7, это соединительная линия a-b, в соответствии со способом определения, уже объясненным со ссылкой на фиг. 6. Таким образом, выбирают прямое соединение от одного конца трещины до “смежного” (ближайшего) конца трещины.If the particle is not completely separated from its surroundings by cracks, then the surface area is determined by choosing as the boundary of the shortest straight connecting line between the ends, lying deepest in the radial direction to the center of the wire, the cracks that separate the surrounding particle. For particles that can be seen on the left in FIG. 7 is a connecting line a-b, according to the determination method already explained with reference to FIG. 6. Thus, a direct connection is selected from one end of the crack to the “adjacent” (closest) end of the crack.

Частица справа на изображении, отделена от своего окружения справа углублением. В этом случае выбирают соединительную линию между концом трещины и радиально самой глубокой точкой залегания ближайшего углубления (зазора).The particle on the right in the image is separated from its surroundings on the right by a depression. In this case, select a connecting line between the end of the crack and the radially deepest point of the nearest recess (gap).

Фиг. 8 и фиг. 9 показывают SEM изображение (обратно рассеянные электроны, 20 кВ и 5 кВ, соответственно) поверхности дополнительного варианта осуществления проволочного электрода согласно изобретению, с увеличением 300 и 1000 крат, соответственно. Посредством цветового контраста распознают области с пластинчатой структурой (8). Пластинки, которые образованы из материала блокоподобных частиц, выглядят как белые, более светлые области. Напротив, пластинки, которые образованы из верхнего слоя, который содержит преимущественно оксид цинка, выглядят как серые, более темные области. Черные области представляют трещины и углубления.Fig. 8 and fig. 9 shows an SEM image (backscattered electrons, 20 kV and 5 kV, respectively) of the surface of a further embodiment of a wire electrode according to the invention, at 300x and 1000x magnification, respectively. By means of color contrast, areas with a lamellar structure are recognized (8). The platelets, which are formed from block-like particle material, appear as white, lighter areas. In contrast, the platelets, which are formed from the top layer, which contains predominantly zinc oxide, appear as gray, darker areas. The black areas represent cracks and depressions.

ПримерыExamples

Преимущества проволочного электрода согласно изобретению объясняют далее со ссылкой на два примера вариантов изготовления в сравнении с различными проволочными электродами согласно уровню техники. Получение образцов проволоки было осуществлено согласно последовательностям, представленным далее:The advantages of the wire electrode according to the invention are explained below with reference to two examples of manufacturing options in comparison with various wire electrodes according to the prior art. The wire samples were obtained according to the sequences presented below:

Сравнительный образец V1:Comparison sample V1:

- исходная проволока: CuZn₃₇, d = 1,20 мм,- source wire: CuZn ₃₇ , d = 1.20 mm,

- волочение до d = 0,25 мм и отжиг для снятия напряжений.- drawing to d = 0.25 mm and annealing to relieve stress.

Сравнительный образец V2:Comparison sample V2:

- электроосаждение цинка с 10 мкм,- electrodeposition of zinc with 10 microns,

- волочение до d = 0,50 мм,- drawing up to d = 0.50 mm,

- диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 400°C, 12 ч,- diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 400°C, 12 hours,

Сравнительный образец V3:Comparison sample V3:

-электроосаждение цинка с 10 мкм,-electrodeposition of zinc with 10 microns,

- волочение до d = 0,50 мм,- drawing up to d = 0.50 mm,

- диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 180°C, 6 ч,- diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 180°C, 6 hours,

- волочение до d=0,25 мм и отжиг для снятия напряжений.- drawing to d=0.25 mm and annealing to relieve stress.

Сравнительный образец V4:Comparison sample V4:

- исходная проволока: CuZn₂₀, d = 1,20 мм,- source wire: CuZn ₂₀ , d = 1.20 mm,

- электроосаждение цинка с 40 мкм.- electrodeposition of zinc with 40 microns.

- волочение до d = 0,60 мм,- drawing up to d = 0.60 mm,

- первый диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 180°C, 6 ч,- first diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 180°C, 6 hours,

- второй диффузионный отжиг при непрерывном прохождении в атмосфере окружающей среды, скорость нагревания >10°C/с, максимальная температура проволоки 680°C, время отжига 15 с, скорость охлаждения >10°C/с.- second diffusion annealing with continuous passage in an ambient atmosphere, heating rate >10°C/s, maximum wire temperature 680°C, annealing time 15 s, cooling rate >10°C/s.

Образец Е1 согласно изобретению:Sample E1 according to the invention:

- первый диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 180°C, 6 ч, средняя скорость нагревания: 100°C/ч, средняя скорость охлаждения: 80°C/ч,- first diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 180°C, 6 hours, average heating rate: 100°C/h, average cooling rate: 80°C/h,

- волочение до d = 0,50 мм,- drawing up to d = 0.50 mm,

- второй диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 400°C, 12 ч, средняя скорость нагревания: 160°C/ч, средняя скорость охлаждения: 140°C/ч,- second diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 400°C, 12 hours, average heating rate: 160°C/h, average cooling rate: 140°C/h,

Образец Е2 согласно изобретению:Sample E2 according to the invention:

- первый диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 180°C, 6 ч, средняя скорость нагревания: 100°C/ч, средняя скорость охлаждения: -80°C/ч,- first diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 180°C, 6 hours, average heating rate: 100°C/h, average cooling rate: -80°C/h,

- волочение до d = 0,60 мм,- drawing up to d = 0.60 mm,

Образец E3 согласно изобретению:Sample E3 according to the invention:

- волочение до d = 0,70 мм,- drawing up to d = 0.70 mm,

- второй диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 410°C, 12 ч, средняя скорость нагревания: 160°C/ч, средняя скорость охлаждения: 140°C/ч- second diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 410°C, 12 hours, average heating rate: 160°C/h, average cooling rate: 140°C/h

- волочение до d = 0,25 мм с уменьшением сечения 18% на каждом этапе волочения и последующий отжиг для снятия напряжений.- drawing to d = 0.25 mm with a reduction in cross-section by 18% at each drawing stage and subsequent annealing to relieve stress.

Образец Е4 согласно изобретению:Sample E4 according to the invention:

-исходная проволока: CuZn₃₇, d = 1,20 мм,- source wire: CuZn ₃₇ , d = 1.20 mm,

- волочение до d = 0,40 мм,- drawing up to d = 0.40 mm,

- второй диффузионный отжиг в колпаковой печи в атмосфере окружающей среды при 410°C, 12 ч, средняя скорость нагревания: 160°C/ч, средняя скорость охлаждения: 140°C/ч,- second diffusion annealing in a bell furnace in an ambient atmosphere at 410°C, 12 hours, average heating rate: 160°C/h, average cooling rate: 140°C/h,

- волочение до d = 0,25 мм с уменьшением сечения 10% на каждом этапе волочения и последующий отжиг для снятия напряжений.- drawing to d = 0.25 mm with a reduction in cross-section of 10% at each drawing stage and subsequent annealing to relieve stress.

Относительные производительности резки, достигнутые с каждым проволочным электродом в случае электроэрозионной обработки в основном резе и в случае обработки с основным резом и трех обрезных резах, указаны в Таблице 1. Электроэрозионная обработка была осуществлена на коммерчески доступной системе проволочного эродирования с деионизированнойводой в качестве диэлектрика. Была обработана заготовка высотой 50 мм из закаленнойхолоднообработанный стали типа X155CrVMo12-1. Квадрат с длиной края 15 мм был выбран в качестве контура резки. Технология, присутствующая на стороне станка для голых латунных проволок с композицией CuZn₃₇, была выбрана в качестве технологии обработки.The relative cutting performances achieved with each wire electrode in the case of EDM in the main cut and in the case of machining with the main cut and three trim cuts are listed in Table 1. EDM was carried out on a commercially available wire EDM system with deionized water as the dielectric. A workpiece 50 mm high was processed from hardened cold-processed steel type X155CrVMo12-1. A square with an edge length of 15 mm was chosen as the cutting contour. The technology present on the machine side for bare brass wires with CuZn ₃₇ composition was selected as the processing technology.

Таблица 1Table 1 Образец проволокиWire sample Диаметр (мм)Diameter (mm) Относительная производительность резки в основном резе (%)Relative cutting performance in main cut (%) Относительная производительность резки по основному резу и трем обрезным резам (%)Relative cutting performance of main cut and three trim cuts (%) Сравнительный образец V1Comparison sample V1 0,250.25 100100 100100 Сравнительный образец V2Comparison sample V2 0,250.25 108108 110110 Сравнительный образец V3Comparison sample V3 0,250.25 110110 112112 Сравнительный образец V4Comparison sample V4 0,250.25 119119 124124 Образец Е1 согласно изобретениюSample E1 according to the invention 0,250.25 143143 126126 Образец Е2 согласно изобретениюSample E2 according to the invention 0,250.25 140140 128128 Образец E3 согласно изобретениюSample E3 according to the invention 0,250.25 137137 124124 Образец Е4 согласно изобретениюSample E4 according to the invention 0,250.25 142142 128128

Производительность резки, достигаемая со сравнительным образцом V1 в основном резе и, соответственно, в основном резе и трех обрезных резах, была установлена на 100% в каждом случае. Сравнительный образец V2 имеет непрерывно закрытый слой защитного покрытия из β латуни. По сравнению со сравнительным образцом V1 производительность резки увеличивается на 8% и 10%, соответственно. Сравнительный образец V3 имеет слой защитного покрытия, который состоит из блокоподобных частиц. Блокоподобные частицы состоят преимущественно из γ латуни. С этим сравнительным образцом, производительность резки, по сравнению со сравнительным образцом V1, увеличивается на 10% и 12%, соответственно. Сравнительный образец V4 имеет внутренний слой защитного покрытия из β латуни, и наружный слой защитного покрытия из мелкозернистой смеси фаз β латуни и γ латуни. Толщина цинкового слоя на исходной проволоке сравнительного образца 4 в четыре раза больше толщины цинкового слоя на исходной проволоке сравнительного образца V2 и V3, а также образцов E1 и E2 согласно изобретению. Со сравнительным образцом V4, производительность резки по сравнению со сравнительным образцом 1 увеличивается на 19% и 24%, соответственно.The cutting performance achieved with comparative sample V1 in the main cut and, respectively, in the main cut and three trim cuts was set to 100% in each case. Comparative sample V2 has a continuously capped layer of β brass. Compared with comparison sample V1, cutting productivity increases by 8% and 10%, respectively. Comparative sample V3 has a protective coating layer that consists of block-like particles. The block-like particles consist predominantly of γ brass. With this comparative sample, cutting productivity, compared with comparative sample V1, increases by 10% and 12%, respectively. Comparative sample V4 has an inner layer of β brass and an outer layer of a fine mixture of β brass and γ brass. The thickness of the zinc layer on the original wire of comparative sample 4 is four times greater than the thickness of the zinc layer on the original wire of comparative samples V2 and V3, as well as samples E1 and E2 according to the invention. With Comparative Sample V4, cutting productivity compared to Comparative Sample 1 increases by 19% and 24%, respectively.

Образец E1 согласно изобретению имеет слой защитного покрытия с внутренней, непрерывной областью латуни с содержанием цинка 39-43 мас.%, и внешне блокоподобные частицы, которые пространственно отделены, по меньшей мере на участке их периферии, друг от друга или от материала слоя защитного покрытия трещинами и углублениями (зазорами), при этом эти частицы имеют содержание цинка 43-48 мас.%. Толщина блокоподобных частиц, измеренная в радиальном направлении на сечении проволоки, составляет 5-11 мкм. Участок слоя защитного покрытия окружен верхним слоем, который состоит по существу полностью из оксида цинка. Толщина этого верхнего слоя составляет 0,05-0,5 мкм. Кроме того, образец содержит оксид цинка вдоль поверхности, образованной углублениями (зазорами) и трещинами, а также на поверхности, которая образована трещинами, которые содержат сами блокоподобные частицы. С образцом E1 согласно изобретению, производительность резки по сравнению со сравнительным образцом 1 увеличивается на 43% и 26%, соответственно. Несмотря на идентичную толщину цинкового слоя после электроосаждения защитного покрытия на исходный материал, увеличение производительности резки в случае этого образца много больше, чем в случае сравнительных образцов V2 и V3. Производительность резки даже больше, чем в случае сравнительного образца V4, толщина цинкового слоя которого в четыре раза больше, чем образца E1 согласно изобретению.Sample E1 according to the invention has a protective coating layer with an internal, continuous region of brass with a zinc content of 39-43 wt.%, and externally block-like particles that are spatially separated, at least at their periphery, from each other or from the material of the protective coating layer cracks and depressions (gaps), while these particles have a zinc content of 43-48 wt.%. The thickness of the block-like particles, measured in the radial direction across the wire cross-section, is 5-11 µm. The protective coating layer portion is surrounded by a top layer that consists substantially entirely of zinc oxide. The thickness of this top layer is 0.05-0.5 microns. In addition, the sample contains zinc oxide along the surface formed by the grooves and cracks, as well as on the surface formed by the cracks that contain the block-like particles themselves. With sample E1 according to the invention, the cutting productivity compared to comparative sample 1 increases by 43% and 26%, respectively. Despite the identical thickness of the zinc layer after electrodeposition of the protective coating on the starting material, the increase in cutting productivity in the case of this sample is much greater than in the case of comparative samples V2 and V3. The cutting performance is even higher than in the case of comparative sample V4, whose zinc layer thickness is four times greater than that of sample E1 according to the invention.

Образец E2 согласно изобретению имеет слой защитного покрытия с внутренней, непрерывной областью латуни с содержанием цинка 39-43 мас.%, и внешне блокоподобные частицы, которые частично или полностью пространственно отделены друг от друга или от прилегающего материала слоя защитного покрытия трещинами и углублениями (зазорами), при этом эти частицы имеют содержание цинка 43-48 мас.%. Участок наружной поверхности слоя защитного покрытия окружен верхним слоем, который образован по существу полностью из оксида цинка. Толщина этого верхнего слоя составляет 0,05-0,5 мкм. Кроме того, образец содержит оксид цинка вдоль поверхности, образованной зазорами и трещинами, а также на поверхности, которая образована трещинами, которые содержат сами блокоподобные частицы. Благодаря промежуточному размеру (d = 0,60 мм), который больше по сравнению с образцом E1 согласно изобретению, полученный первым слой защитного покрытия из преимущественно γ латуни является менее сильно разорванным и трещиноватым. Поскольку γ латунь преобразуется в β латунь во втором процессе диффузионного отжига, хрупкость блокоподобных частиц уменьшается, что приводит к тому, что поверхностная структура образца E2 согласно изобретению менее трещиноватая, не смотря на большую деформацию во втором процессе волочения, а толщина блокоподобных частиц более однородна. Толщина блокоподобных частиц, измеренная в радиальном направлении на сечении проволоки, составляет 9-11 мкм. С образцом E2 согласно изобретению, производительность резки по сравнению со сравнительным образцом V1 увеличивается на 40% и 28%, соответственно.Sample E2 according to the invention has a protective coating layer with an internal, continuous region of brass with a zinc content of 39-43 wt.%, and externally block-like particles that are partially or completely spatially separated from each other or from the adjacent material of the protective coating layer by cracks and depressions (gaps). ), while these particles have a zinc content of 43-48 wt.%. The outer surface portion of the protective coating layer is surrounded by a top layer that is formed substantially entirely of zinc oxide. The thickness of this top layer is 0.05-0.5 microns. In addition, the sample contains zinc oxide along the surface formed by the gaps and cracks, as well as on the surface formed by the cracks that contain the block-like particles themselves. Thanks to the intermediate size (d = 0.60 mm), which is larger compared to sample E1 according to the invention, the first protective coating layer of predominantly γ brass is less severely torn and cracked. Since γ brass is converted to β brass in the second diffusion annealing process, the fragility of the block-like particles is reduced, which results in the surface structure of sample E2 according to the invention being less cracked despite the large deformation in the second drawing process, and the thickness of the block-like particles is more uniform. The thickness of the block-like particles, measured in the radial direction across the wire cross-section, is 9-11 µm. With sample E2 according to the invention, cutting productivity compared to comparative sample V1 increases by 40% and 28%, respectively.

Образец E3 согласно изобретению имеет слой защитного покрытия с внутренней, непрерывной областью латуни с содержанием цинка 39-43 мас.% и внешне блокоподобные частицы, которые пространственно отделены, по меньшей мере на участке их периферии, друг от друга или от материала слоя защитного покрытия трещинами и углублениями (зазорами), при этом эти частицы имеют содержание цинка 43-48 мас.%. Толщина блокоподобных частиц, измеренная в радиальном направлении на сечении проволоки, составляет 5-11 мкм. Участок слоя защитного покрытия окружен верхним слоем, который состоит преимущественно из оксида цинка. Толщина этого верхнего слоя составляет 0,05-2 мкм. Кроме того, образец содержит оксид цинка вдоль поверхности, образованной углублениями (зазорами) и трещинами, а также на поверхности, которая образована трещинами, которые содержат сами блокоподобные частицы. С образцом E3 согласно изобретению, производительность резки по сравнению со сравнительным образцом 1 увеличивается на 37% и 24%, соответственно.Sample E3 according to the invention has a protective coating layer with an internal, continuous region of brass with a zinc content of 39-43 wt.% and externally block-like particles that are spatially separated, at least at their periphery, from each other or from the material of the protective coating layer by cracks and recesses (gaps), while these particles have a zinc content of 43-48 wt.%. The thickness of the block-like particles, measured in the radial direction across the wire cross-section, is 5-11 µm. The protective coating layer section is surrounded by a top layer which consists predominantly of zinc oxide. The thickness of this top layer is 0.05-2 microns. In addition, the sample contains zinc oxide along the surface formed by the grooves and cracks, as well as on the surface formed by the cracks that contain the block-like particles themselves. With sample E3 according to the invention, the cutting productivity compared to comparative sample 1 is increased by 37% and 24%, respectively.

Образец E4 согласно изобретению имеет слой защитного покрытия с внутренней, непрерывной областью латуни с содержанием цинка 39-43 мас.%, и внешне блокоподобные частицы, которые частично или полностью пространственно отделены друг от друга или от прилегающего материала слоя защитного покрытия трещинами и углублениями (зазорами), при этом эти частицы имеют содержание цинка 43-48 мас.%. Участок наружной поверхности слоя защитного покрытия окружен верхним слоем, который образован по существу полностью из оксида цинка. Толщина этого верхнего слоя составляет 0,05-2 мкм.Sample E4 according to the invention has a protective coating layer with an internal, continuous region of brass with a zinc content of 39-43 wt.%, and externally block-like particles that are partially or completely spatially separated from each other or from the adjacent material of the protective coating layer by cracks and depressions (gaps). ), while these particles have a zinc content of 43-48 wt.%. The outer surface portion of the protective coating layer is surrounded by a top layer that is formed substantially entirely of zinc oxide. The thickness of this top layer is 0.05-2 microns.

Благодаря уменьшению сечения, которое меньше по сравнению с образцом E3 во время конечного процесса волочения, образец E4 имеет области с пластинчатой структурой на поверхности, такие, что пластинки, образованные из верхнего слоя, который содержит преимущественно оксид цинка, и пластинки, образованные из материала блокоподобных частиц, который содержит медно-цинковый сплав, расположены друг за другом чередующимся образом.Due to the reduction of the cross-section, which is smaller compared to sample E3 during the final drawing process, sample E4 has areas with a plate-like structure on the surface, such that platelets formed from the top layer, which contains predominantly zinc oxide, and platelets formed from block-like material particles, which contains a copper-zinc alloy, are located one after another in an alternating manner.

Кроме того, образец Е4 содержит оксид цинка вдоль поверхности, образованной зазорами и трещинами, а также на поверхности, которая образована трещинами, которые содержат сами блокоподобные частицы. Толщина блокоподобных частиц, измеренная в радиальном направлении на сечении проволоки, составляет 9-11 мкм. С образцом E4 согласно изобретению, производительность резки по сравнению со сравнительным образцом V1 увеличивается на 42% и 28%, соответственно.In addition, sample E4 contains zinc oxide along the surface formed by the gaps and cracks, as well as on the surface formed by the cracks that contain the block-like particles themselves. The thickness of the block-like particles, measured in the radial direction across the wire cross-section, is 9-11 µm. With sample E4 according to the invention, cutting productivity compared to comparative sample V1 increases by 42% and 28%, respectively.

Благодаря более однородной поверхностной структуре и толщине блокоподобных частиц, достигают лучшей шероховатости поверхности, по сравнению с образцами E1 и E4 с образцами E2 и E3 согласно изобретению (см. Таблицу 2). Кроме того, значение R_a меньше, чем в случае голой латунной проволоки (V1).Due to the more uniform surface structure and thickness of the block-like particles, better surface roughness is achieved compared to samples E1 and E4 with samples E2 and E3 according to the invention (see Table 2). In addition, the value of R _a is less than in the case of bare brass wire (V1).

Таблица 2table 2 Образец проволокиWire sample Диаметр (мм)Diameter (mm) Шероховатость поверхности на заготовке в R_a (мкм)Surface roughness on the workpiece in R _a (µm) Сравнительный образец V1Comparison sample V1 0,250.25 0,300.30 Сравнительный образец V2Comparison sample V2 0,250.25 0,310.31 Сравнительный образец V3Comparison sample V3 0,250.25 0,250.25 Сравнительный образец V4Comparison sample V4 0,250.25 0,430.43 Образец Е1 согласно изобретениюSample E1 according to the invention 0,250.25 0,320.32 Образец Е2 согласно изобретениюSample E2 according to the invention 0,250.25 0,250.25 Образец E3 согласно изобретениюSample E3 according to the invention 0,250.25 0,250.25 Образец Е4 согласно изобретениюSample E4 according to the invention 0,250.25 0,330.33

Образцы E1-E4 согласно изобретению имеют значительно меньшую общую толщину слоя защитного покрытия, чем образец V4. Это способствует прямолинейности и жесткости на изгиб проволочного электрода, что приводит к тому, что процессы автоматической нарезки протекают беспрепятственно на эрозионных станках даже в сложных условиях, таких как, например, высокие заготовки.Samples E1-E4 according to the invention have a significantly lower overall thickness of the protective coating layer than sample V4. This contributes to the straightness and bending rigidity of the wire electrode, which results in automatic cutting processes running smoothly on erosion machines even under difficult conditions such as tall workpieces.

В целом, слой защитного покрытия образцов E1-E4 согласно изобретению является более пластичным и мягким, чем сравнительные образцы V3 и V4, благодаря преобладающей или полной конверсии γ латуни в β латунь, и, таким образом, ведет себя более абразионно-стойко во время работы на системе проволочного эродирования, что приводит к тому, что процесс является менее восприимчивым к перебоям или ухудшениям из-за отложений остатков износа проволоки.Overall, the protective coating layer of samples E1-E4 according to the invention is more ductile and soft than comparative samples V3 and V4, due to the predominant or complete conversion of γ brass to β brass, and thus behaves more abrasion-resistant during operation on a wire eroding system, resulting in a process that is less susceptible to interruptions or deterioration due to wire wear residue deposits.

Кроме того, более длительного срока службы проволочных направляющих и электрических контактов эрозионного станка достигают посредством слоя защитного покрытия, который является более пластичным и мягким в целом, по сравнению со сравнительными образцами V3 и V4.In addition, longer service life of the wire guides and electrical contacts of the erosion machine is achieved through a protective coating layer that is more ductile and softer overall than comparative samples V3 and V4.

Ссылочные позицииReference positions

1: проволочный электрод1: wire electrode

2: сердцевина проволоки2: wire core

3: блокоподобные частицы3: block-like particles

4: прилегающий слой защитного покрытия4: adjacent layer of protective coating

5: наружная область блокоподобных частиц5: outer region of block-like particles

6: верхний слой6: top layer

7: трещины, окружающие блокоподобные частицы7: cracks surrounding block-like particles

7': трещины внутри блокоподобных частиц7': cracks inside block-like particles

8: области с пластинчатой структурой на поверхности проволоки.8: areas with a lamellar structure on the surface of the wire.

Приведенные документыDocuments provided

US 4,977,303US 4,977,303

US 5,945,010US 5,945,010

US 6,303,523US 6,303,523

US 7,723,635US 7,723,635

EP-A2193876EP-A2193876

EP-A1846189EP-A1846189

EP-A2517817EP-A2517817

EP-A1295664EP-A1295664

EP-A1455981EP-A1455981

KR-A10-2007-0075516.KR-A10-2007-0075516.

Claims

1. A wire electrode for electrical discharge cutting, characterized in that it has a core (2) that contains a metal or metal alloy, and a protective coating (3, 4, 6) surrounding the core (2), which contains one or more layers of protective coatings (3, 4, 6), of which one contains areas (3), the morphology of which corresponds to block-like particles, which are spatially separated, at least at their periphery, from each other, from the material of the layer that contains these areas, the material one or more additional layers and/or core material cracked, wherein when considering a cross-section of the wire perpendicular or parallel to the longitudinal axis of the wire, the area constituting more than 50% of the surface area of the area with a block-like particle morphology contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of 38 up to 49 wt.%.

2. A wire electrode according to claim 1, characterized in that there is a thin top layer consisting of zinc oxide in an amount of more than 50 wt.% with a thickness of 0.05-2 microns on block-like particles, and this top layer has areas in which copper -zinc alloys contained in block-like particles appear on the surface.

3. The wire electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the metal is copper and the metal alloy is a copper-zinc alloy.

4. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-3, in which the material of one or additional layers of protective coating and/or the core material appears along the periphery of the wire between areas with a block-like particle morphology.

5. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-4, characterized in that the area comprising more than 50%, when considering the cross-section of the wire perpendicular or parallel to the axis of the wire, areas with a morphology of block-like particles, which contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of 38 to 49 wt.%, lies in the area radially facing the core, areas with the morphology of block-like particles.

6. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-5, characterized in that the area comprising more than 50%, when considering the cross-section of the wire perpendicular or parallel to the axis of the wire, areas with the morphology of block-like particles contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of 40 to 48 wt.%.

7. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-6, characterized in that the area comprising less than 50%, when considering the cross-section of the wire perpendicular or parallel to the axis of the wire, areas with a morphology of block-like particles contains a copper-zinc alloy with a zinc concentration of more than 49 to 68 wt.%.

8. Wire electrode according to one of paragraphs. 5-7, characterized in that the portion radially facing the core of the regions with a block-like particle morphology when considering a wire cross-section perpendicular or parallel to the wire axis is more than 60%, in particular more than 80%.

9. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-8, characterized in that areas with the morphology of block-like particles contain one or more metals from the group Mg, Al, Si, Mn, Fe, Sn with a total proportion of 0.01 to 1 wt.%, relative to the alloy material in these areas .

10. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-8, characterized by the fact that areas with the morphology of block-like particles, in addition to inevitable impurities, consist only of copper and zinc.

11. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-10, characterized in that the extent of areas with the morphology of block-like particles, measured in the radial direction of the wire cross-section, is 1-30 μm, in particular 2-15 μm.

12. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-11, the protective coating (3, 4) of which contains a region (4) of the inner layer of the shell, which contains a copper-zinc alloy with a zinc proportion of from 38 to 58 wt.%.

13. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-12, characterized in that the protective coating (3, 4) contains a region (4) of the inner layer of the protective coating, which contains a copper-zinc alloy with a zinc proportion of from 38 to 51 wt.%.

14. Wire electrode according to one of paragraphs. 12, 13, characterized by the fact that when considering the cross-section of the wire, perpendicular or parallel to the axis of the wire, the boundary between the region (4) of the inner layer (3, 4), the protective coating of which contains regions (3), the morphology of which corresponds to block-like particles, and the core (2) or the boundary between the region (4) of the inner layer of the protective coating and one or more additional layers located between the core and the layer (3, 4) has an irregular, in particular approximately wave-like shape.

15. Wire electrode according to one of paragraphs. 12-14, characterized in that the protective coating layer (3, 4) also has, in the inner region, interruptions into which the core material or an additional protective coating layer placed underneath penetrates towards the outer region of the wire.

16. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-15, the protective coating (3, 4) of which has an outer protective coating layer (6) which consists of zinc, zinc alloy or zinc oxide in an amount of at least 50 wt.%.

17. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-16, characterized in that areas with a morphology of block-like particles along cracks (7), which spatially separate them, at their periphery, from each other, from the material of the layer that contains these areas, the material of one or more additional layers and/ or core material, contain zinc oxide.

18. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-17, characterized by the fact that areas (3) with the morphology of block-like particles have internal cracks (7').

19. Wire electrode according to claim 18, characterized in that zinc oxide is present along the cracks (7').

20. Wire electrode according to one of paragraphs. 1-19, characterized in that the core (2) is formed from copper or a copper-zinc alloy with a zinc content of 2 to 40 wt.%.

21. Wire electrode according to one of paragraphs. 2-20, characterized in that the block-like particles, viewed perpendicular to the surface of the wire, have regions with a platelet structure such that platelets formed from a top layer that consists of zinc oxide in an amount of more than 50 wt.%, and platelets formed from material block-like particles are located one after another in an alternating manner.

22. The wire electrode according to claim 21, characterized in that the width of the plates, which are formed from the block-like particle material, is less than 5 μm, and preferably less than 3 μm.

23. A method for producing a wire electrode (1) for electrical discharge cutting according to one of claims. 1-22, characterized in that the core (2) containing copper or brass is coated with zinc in the first diameter, the wire with a brittle-hard layer of protective coating, which consists predominantly of γ brass, is formed through the first diffusion annealing, this wire is drawn to the second diameter, which causes the layer γ of brass to rupture, and regions (3) with a morphology that corresponds to block-shaped particles are formed, and which are spatially separated, at least at their periphery, from each other, from the material of the layer, which contains these regions, the material of one or more additional layers and/or the core material is cracked, and then the wire is subjected to a second diffusion annealing, which leads to the formation of a predominant region of more than 50%, regions with a block-like particle morphology containing copper-zinc alloy with zinc concentration from 38 to 49 wt.%.

24. The method for producing a wire electrode (1) according to claim 23, characterized in that the wire is subjected to a second diffusion annealing in the presence of oxygen and the top layer, which contains zinc oxide in an amount of more than 50 wt.%, is formed on block-like particles, then the wire is subjected to possible a multi-step drawing process in which the top layer of zinc oxide breaks and block-like particle material appears in the holes.

25. The method for producing a wire electrode (1) according to claim 23, characterized in that the first diffusion annealing is carried out at an annealing temperature of 180-300°C for 2-8 hours with an average heating rate of at least 80°C/h and an average cooling rate of at least 60°C/h, and the second diffusion annealing is carried out at an annealing temperature of 300-520°C for 4-24 hours with an average heating rate of at least 100°C/h and a cooling rate of at least 80° C/h.

26. The method for producing a wire electrode (1) according to claim 24, characterized in that the overall reduction of the wire cross-section in the range of 60 to 85% is carried out through a drawing process after the second diffusion annealing, while the reduction of the cross-section in the range of 8 to 12% is carried out at each drawing stage, if a multi-stage drawing process is performed.