TWI681827B - 金屬線之製造方法及其結構 - Google Patents

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Abstract

一種金屬線之製造方法及其結構，尤指一種以鋅含量40%以下，直徑1.2mm以上的黃銅線為芯線，並於該芯線的表面，以鋅含量大於75%的鍍層基材，施予至少一次的噴鍍，以於該芯線的表面形成一披覆層，完成母線的製作，再將該母線經退火、拉伸成0.15mm~0.35mm直徑的金屬線，使該披覆層的表面呈現多數破裂、多孔性結構，並可在退火的過程中，令其趨近一感應線圈所生成之磁場，以驅使該披覆層之氧化鋅層結晶方向一致，有利於具熱電性(pyroelectricity)之晶體層生成，以利於放電加工效率。

Description

金屬線之製造方法及其結構
本發明係關於一種金屬線之製造方法及其結構，尤指一種應用於線切割機使用之金屬線。
應用於放電加工之線切割機所使用的金屬線，在早期是以黃銅線為主，但由於黃銅線在進行加工時，因氣化所產生的銅微粒會積存在工件的加工面，形成層積，而使工作物表面增厚，影響工作物表面的硬度及粗糙度。另外，當銅微粒堵塞於金屬線與加工件間時，易因短路或無法冷卻，造成金屬線斷裂的問題。
金屬線在放電加工時，若其表面產生崩解或因表面具有裂痕或凹洞，將有助於因放電氣化所產生之微粒為介質液沖出，也可使金屬線與介質液的接觸面積增加，降低金屬線的工作溫度，以降低斷線的可能並增加使用壽命。緣此目前已有於芯線之表面鍍鋅之金屬線揭示；上述鍍鋅之金屬線，藉由鋅的特性，在拉伸的過程中，於外表形成無數的裂痕或凹洞。因此，應用在進行線放電加工時，外層的鋅，部分會被氣化成微粒而崩解，所崩解的氣化微粒可循裂痕或凹洞向外由介質液帶離，改善原黃銅線的缺點，達到降低斷線及增加工作效率的效果。
鍍鋅之金屬線，目前在製造上有兩種，如我國M564493、I391197所示，是以電鍍的方式於一黃銅芯線的表層，附著一層鍍鋅層，再經拉伸、退火，以於該鍍鋅層的表面產生裂痕或凹洞。惟上述以傳統電鍍方式的製造方法，在製造上必須排出電解液、溶劑等帶有強酸或強鹼的廢水，對環境造成重大的污染。
另一種製造方式，如中國新型專利CN 1078831C號或美國專利第4,686,153號所示，是採用浸鍍的方式，將黃銅芯線浸入鋅的溶池中，但是此一浸鍍方法，雖然可以降低傳統電鍍排放廢水的污染問題，但必須備有熔爐以對鋅進行熔解。
不論是以電鍍或浸鍍的方式，於芯線表面所產生的鋅覆著層，其表面是呈現非常光滑平整，在顯微鏡下只能發現極少的裂痕，必須期待在拉伸的過程中，在其表面產生更多的裂痕。然而，實際上，目前所揭示的鍍鋅金屬線，在其鍍鋅層表面上所產生的裂痕與凹洞深度結構並不明顯，因此，放電加工中所生的氣化微粒還是會發生層積，沖刷性雖較單純銅線佳，但仍有改善空間。
本案發明人有鑑於此，乃加予研究，揭示出本發明所示金屬線之製造方法及其結構。
本發明之目的旨在提供一種金屬線之製造方法，是以鋅含量40%以下，直徑1.2mm以上的黃銅線為芯線，並於該芯線的表面，以鋅含量大於75%的金屬為鍍層基材，對芯線施予至少一次的噴鍍，以於該芯線的表面形成由該鍍層基材經霧化後顆粒所堆疊構成的披覆層，完成母線的製作，再將該母線經拉伸成直徑0.15mm~0.35mm的金屬線。
本發明所揭示金屬線之製造方法，於該芯線的表面，是以兩種或兩種以上不同鋅含量的鍍層基材，同時對該芯線進行噴鍍，使所形成的披覆層，是由兩種或兩種以上不同鋅含量的鍍層基材霧化後之顆粒所構成。上述的鍍層基材可為純鋅線或鋅合金線。
本發明所揭示金屬線之製造方法，其中令該芯線於進行表面噴鍍前，預熱至350℃~420℃，使在噴鍍時，霧化後的鍍層基材顆粒可以順利附著或嵌入於該芯線表面，穩定形成該披覆層，也有益於該芯線表面與該披覆層間生成α+β的雙向結晶結構。
本發明所揭示金屬線之製造方法，其中令該母線是於100℃~150℃拉伸成直徑0.8mm，再於常溫或200℃~300℃拉伸至直徑0.15mm~0.35mm後，再經250℃~350℃、1~5小時的退火，而得該金屬線。由於鋅在拉伸過程中易於表面產生破碎，因此該母線在拉伸至0.15mm~0.35mm的成型過程中，會於表面產生裂痕或破洞，這些裂痕與破洞在放電加工時會增加與放電介質的接觸面積，增加其散熱性，同時有助於放電加工中對於金屬線的沖洗性，有益於加工廢削的排除，以避免該金屬線在放電加工的過程中發生斷裂。上述的放電加工，特別是指線切割(Wire Electrical Discharge Machining，wire EDM)。
本發明所揭示金屬線之製造方法，令該金屬線於退火過程中趨近一感應線圈，令該感應線圈可通以110V~240V的電壓。藉由感應磁場使披覆層上之氧化鋅層結晶方向趨於一致，有利於具熱電性(pyroelectricity)之晶體層生成，以利於放電加工效率。
本發明所揭示金屬線之製造方法，其中該芯線係多數滾輪導引，並通過該噴鍍之範圍，即在一次噴鍍的過程中，便完成該披覆層的噴鍍作業。或者令該芯線係由多數滾輪導引，並多次通過該噴鍍之範圍，即在多次噴鍍的過程中，完成該披覆層的噴鍍作業。
本發明所揭示金屬線之製造方法，其中該母線之披覆層厚度為10μm~100μm。
本發明之目的旨在提供一種金屬線之結構，係含有：一芯線，係取自鋅含量小於40%之黃銅線；一披覆層，附於該芯線表層，該披覆層是由鋅含量大於75%的多數顆粒附著於該芯線，並拉伸成型，於各該批覆層上是形成有裂痕或凹洞；以及一具熱電性(pyroelectricity)之晶體層，生成於該披覆層外表。
本發明所揭示金屬線之結構，其中該披覆層，是以兩種或兩種以上不同鋅含量的鍍層基材，同時對該芯線進行噴鍍，並拉伸成型。使兩種不同鋅含量的鍍層基材所霧化後的顆粒，可以重疊或混雜地附著在該芯線表面。
本發明所揭示金屬線之製造方法及其結構，可由以下之說明及所附各圖式得以明晰。
請參閱圖1、4所示，本發明係有關於一種金屬線之製造方法，是以鋅含量40%以下，直徑1.2mm以上的黃銅線為芯線(10)，並於該芯線(10)的表面，以鋅含量大於75%的金屬為鍍層基材，對芯線(10)施予至少一次的噴鍍，以於該芯線(10)的表面形成由該鍍層基材經霧化後顆粒(21)所堆疊構成的披覆層(20)，完成母線的製作，再將該母線(L’)拉伸成直徑0.15~0.35mm的金屬線(L)，完成本發明所揭示之金屬線(L)成品。
如圖1、4、5所示，由於本發明所揭示金屬線之製造方法，其中該披覆層(20)是由該鍍層基材經霧化後顆粒(21)所堆疊而成，因此在顆粒(21)與顆粒(21)間是會產生結合的交界面或空隙，當母線(L’)在拉伸(或抽線)的過程中，有益於該披覆層(20)產生裂痕或凹洞(C)的產生。如圖5所示，本發明成型的金屬線，該鍍層基材經霧化後顆粒(21)呈現堆疊狀，在顆粒與顆粒間產生有裂痕或凹洞(C)。
如圖1、6、7所示，本發明所揭示金屬線之製造方法，其中於該芯線(10)的表面，是以兩種或兩種以上不同鋅含量的鍍層基材，同時對該芯線(10)進行噴鍍，使所形成的披覆層(20)，是由兩種或兩種以上不同鋅含量(皆大於75%)的鍍層基材霧化後之顆粒(21a、21b)所構成。如圖6、7所示，當本發明以兩種不同鋅含量的鍍層基材，同時對該芯線(10)進行噴鍍，使所形成的披覆層(20)是由兩種不同鋅含量的顆粒(21a、21b)混雜地堆疊附著於該芯線上，由於鋅含量不同，物理特性便不相同，在拉伸過程中，所產生的延展性也不相同，而有助於該披覆層(20)產生裂痕或凹洞(C)。
本發明所揭示述金屬線之製造方法，其中令該芯線(10)於進行表面噴鍍前，預熱至350℃~420℃，使該母線(L’)之表面接近鍍層基材之溶點，在噴鍍時，可獲得較好的附著效果。
本發明所揭示金屬線之製造方法，其中令該母線(L’)是於100℃~150℃拉伸成直徑0.8mm，再於常溫200℃~300℃拉伸至直徑0.15mm~0.35mm，並經250℃~350℃、1~5小時的退火，而得該金屬線(L)。
上述母線(L’)於100℃~150℃條件下進行第一段拉伸，其主要目的是要使披覆層(20)可以獲得較佳的延展性，使線材之表面得以平整。而後段拉伸至0.15mm~0.35mm的過程，可以在常溫或200℃~300℃之溫度下進行，使該披覆層的表面產生裂痕或凹洞(C)。本發明依通常線切割機的需求，金屬線的線徑通常為0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm，惟本發明並不自限該金屬線之線徑。
本發明所揭示金屬線之製造方法，令該金屬線於退火過程中趨近一感應線圈，並令該感應線圈通以110V~240V的電壓。由於在退火過程中，披覆層(20)的結晶將重新排列，藉由感應線圈磁場的趨近，使披覆層(20)上之氧化鋅層結晶方向趨於一致，以生成具熱電性(pyroelectricity)之晶體層，以利於放電加工效率。
本發明所揭示金屬線之製造方法，如圖2所示，是可令該芯線(10)由多數滾輪(30)導引，並一次性通過該噴鍍範圍(S)，完成噴鍍製程。或者如圖3所示，令該芯線(10)由多數滾輪(30)導引，並多次通過該噴鍍範圍(S)後完成噴鍍製程。藉由一次或多次噴鍍以決定噴鍍的厚度與均勻度。
本發明所揭示金屬線之製造方法，其中經噴鍍後於該母線(L’)之披覆層(20)厚度為10μm~100μm。最佳為10μm~30μm。
如圖4~7所示，本發明所揭示之金屬線之結構，係含有：一芯線(10)，係取自鋅含量小於40%之黃銅線；一披覆層(20)，附於該芯線(10)表層，該披覆層(20)是由鋅含量大於75%的鍍層基材霧化後之顆粒堆疊構成，並經與該芯線(10)拉伸成型，以於各該批覆層(20)上是形成有裂痕或凹洞(C)。
本發明所揭示金屬線之結構，令該披覆層(20)於一退火環境中趨近一感應磁場，以生成具熱電性(pyroelectricity)之晶體層。
如圖6、7所示，本發明所揭示金屬線之結構，其中該披覆層(20)，是以兩種或兩種以上不同鋅含量的鍍層基材，同時對該芯線(10)進行噴鍍，使所形成的披覆層(20)是由兩種或兩種以上不同鋅含量的鍍層基材霧化後之顆粒(21a、21b)所構成。
本發明所揭示金屬線之結構， 其中該披覆層(20)厚度，在未拉伸前的厚度為10μm~100μm。最佳為10μm~30μm。
依本發明所揭示金屬線之製造方法，本發明進行下列實施： [實施例一]： 取鋅含量37%直徑1.2mm之黃銅線為芯線(10)，並於該芯線(10)的表面，以鋅含量95%的金屬為鍍層基材，對芯線(10)施予一次的噴鍍，噴鍍平均厚度為25μm，並在120℃拉伸至直徑0.8mm後，於250℃環境下拉伸至0.25mm，並於250℃進行2.5小時的退火，所得之金屬線(L)，經檢測其抗拉強度為1015N/mm 2，該成品符合線切割線的需求。 [實施例二]： 取鋅含量37%直徑1.2mm之黃銅線為芯線(10)，並於該芯線(10)的表面，以鋅含量95%的金屬為鍍層基材，對芯線(10)施予兩次的噴鍍，噴鍍平均厚度為50μm，並在120℃拉伸至直徑0.8mm後，於250℃環境下拉伸至0.25mm，並於250℃進行1.5小時的退火，所得之金屬線，經檢測其抗拉強度為1010N/mm 2，該成品符合線切割線的需求。 [實施例三]： 取鋅含量32%直徑1.2mm之黃銅線為芯線(10)，並於該芯線(10)的表面，以鋅含量95%的金屬為鍍層基材，對芯線(10)施予一次的噴鍍，噴鍍平均厚度為10μm，並在120℃拉伸至直徑0.8mm後，於250℃環境下拉伸至0.15mm，並於250℃進行2.5小時的退火，所得之金屬線，經檢測其抗拉強度為950N/mm 2，該成品符合線切割線的需求。 [實施例四]： 取鋅含量37%直徑1.2mm之黃銅線為芯線(10)，並於該芯線(10)的表面，以鋅含量95%的金屬為鍍層基材，對芯線(10)施予一次的噴鍍，噴鍍平均厚度為30μm，並在120℃拉伸至直徑0.8mm後，於250℃環境下拉伸至0.35mm，並於250℃進行1.5小時的退火，所得之金屬線，經檢測其抗拉強度為1050N/mm 2，該成品符合線切割線的需求。
本發明依所揭示金屬線之製造方法所取得的金屬線，在製程由於不是採用傳統電鍍，因此無電解液排及廢水排放的問題，大大降低對環境的污染，所得金屬線皆符合線切割機的使用需求，本發明採用噴鍍方式，可大大降低製造時間，而顯本發明之新穎性及經濟價值。
本發明所揭示之方法及其結構，可於不違本發明之精神與範疇下予以修飾應用，本發明並不自限於上述的實施方式。
(10)‧‧‧芯線
(20)‧‧‧披覆層
(21)‧‧‧顆粒
(21a)(21b)‧‧‧顆粒
(C)‧‧‧裂痕或凹洞 
(L’)‧‧‧母線
(L)‧‧‧金屬線
(S)‧‧‧噴鍍範圍
圖1：為本發明之製造流程方塊圖。 圖2：為本發明以滾輪導引母線通過噴鍍之示意圖。 圖3：為本發明以滾輪導引母線多次通過噴鍍之示意圖。 圖4：為本發明以單一鍍層基材進行噴鍍所製成金屬線的結構示意圖。 圖5：為本發明以單一鍍層基材進行噴鍍所製成金屬線的顯微鏡放大圖。 圖6：為本發明以兩種鍍層基材進行噴鍍所製成金屬線的結構示意圖。 圖7：為本發明以兩種鍍層基材進行噴鍍所製成金屬線的顯微鏡放大圖。

Claims (8)

  1. 一種金屬線之製造方法，是以鋅含量40%以下，直徑1.2mm以上的黃銅線為芯線，並於該芯線的表面，以兩種或兩種以上不同鋅含量、且含鋅量分別大於75%的鍍層基材，同時對該芯線進行噴鍍，以形成一披覆層，使所形成的披覆層，是由兩種或兩種以上不同鋅含的鍍層基材霧化後之顆粒混雜地堆疊構成，以完成母線的製作，再將該母線拉伸成直徑0.15mm~0.35mm的金屬線。
  2. 如請求項1所述金屬線之製造方法，其中令該芯線於進行表面噴鍍前，預熱至350℃~420℃。
  3. 如請求項1所述金屬線之製造方法，其中令該母線是於100~150℃拉伸成直徑0.8mm，再於常溫或200℃~300℃拉伸至直徑0.15mm~0.35mm後，經250℃~350℃、1~5小時的退火，而得該金屬線。
  4. 如請求項3所述金屬線之製造方法，令該金屬線於退火過程中趨近一感應線圈所產生的磁場。
  5. 如請求項1所述金屬線之製造方法，其中該芯線係多數滾輪導引，並一次性通過該噴鍍範圍或多次通過該噴鍍範圍。
  6. 如請求項1所述金屬線之製造方法，其中該母線之披覆層厚度為10μm~100μm。
  7. 一種金屬線之結構，係含有：一芯線，取自鋅含量小於40%之黃銅線； 一披覆層，附於該芯線表層，該披覆層是由兩種或兩種以上不同鋅含量、且含鋅量分別大於75%的鍍層基材霧化後之顆粒混雜地堆疊構成，並與該芯線一起拉伸成型，以於該批覆層上形成裂痕或凹洞。
  8. 如請求項7所述金屬線之結構，令該披覆層於一退火環境中趨近一感應磁場，以生成具熱電性(pyroelectricity)之晶體層。
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