WO2018211772A1 - ワイヤ放電加工用電極線 - Google Patents

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WO2018211772A1
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discharge machining
electrode wire
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less
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善貴 棗田
力俊 岩本
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住友電工スチールワイヤー株式会社
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    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0607—Wires

Definitions

  • the present invention relates to an electrode wire for wire electric discharge machining.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-097092 filed on May 16, 2017, and incorporates all the description content described in the above Japanese application.
  • Electrode wire for wire electric discharge machining a voltage is applied between a workpiece immersed in a liquid and an electrode wire, and the workpiece is melted by heat generated by electric discharge, whereby the workpiece is machined.
  • electrode wire for wire electric discharge machining one having a coating layer made of a copper-zinc alloy (Cu-Zn alloy) formed on the surface of a core wire portion made of steel is known. (For example, see Patent Document 1).
  • An electrode wire for wire electric discharge machining covers a core wire portion made of steel and an outer peripheral side of the core wire portion, is made of a copper-zinc alloy, and is disposed so as to include the surface of the electrode wire for wire electric discharge machining.
  • a coating layer consists of a gamma phase single phase.
  • the surface roughness Ra in the circumferential direction of the coating layer is 0.08 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction of the coating layer is 0.08 ⁇ m or less.
  • an object of the present invention is to provide an electrode wire for wire electric discharge machining that can achieve both high speed machining and high machining accuracy.
  • the electrode wire for wire electric discharge machining it is possible to provide an electrode wire for wire electric discharge machining that enables both high speed machining and high machining accuracy.
  • the electrode wire for wire electric discharge machining of the present application includes a core wire portion made of steel, a coating layer that covers the outer peripheral side of the core wire portion, is made of a copper-zinc alloy, and is arranged to include the surface of the electrode wire for wire electric discharge machining. .
  • a coating layer consists of a gamma phase single phase.
  • the surface roughness Ra in the circumferential direction of the coating layer is 0.08 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction of the coating layer is 0.08 ⁇ m or less.
  • the coating layer of the electrode wire for wire electric discharge machining of the present application is made of a ⁇ phase single phase copper-zinc alloy.
  • the coating layer is made of a ⁇ -phase single-phase copper-zinc alloy, the roughness in the circumferential direction may increase and the processing accuracy may be lowered.
  • the surface roughness Ra in the circumferential direction is set to 0.08 ⁇ m or less, thereby suppressing a reduction in machining accuracy.
  • the coating layer is made of a ⁇ -phase single-phase copper-zinc alloy
  • cracks extending in the circumferential direction are likely to occur. This crack may increase the roughness in the longitudinal direction and lower the electrical conductivity.
  • the coating layer is made of a ⁇ -phase single-phase copper-zinc alloy
  • the roughness in the longitudinal direction increases as in the circumferential direction, which may reduce the processing accuracy.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction is set to 0.08 ⁇ m or less, thereby suppressing the decrease in conductivity and the decrease in processing accuracy.
  • both high speed machining and high machining accuracy can be achieved.
  • the surface roughness Rz in the longitudinal direction of the coating layer may be 0.50 ⁇ m or less.
  • the crystal grains in the surface layer region which is the region including the surface of the coating layer, may have a shape that is longer in the longitudinal direction than the radial direction of the electrode wire for wire electric discharge machining. By doing so, the surface roughness in the circumferential direction of the electrode wire is reduced. Further, cracks extending in the circumferential direction of the electrode wire are suppressed, the surface roughness in the longitudinal direction is reduced, and sufficient electrical conductivity can be ensured.
  • the crystal grain in the surface layer region has a larger ratio of the length in the longitudinal direction to the radial direction than the crystal grain in the inner region located on the inner peripheral side of the surface layer region. Also good. By doing so, the surface roughness in the circumferential direction of the electrode wire is reduced. Further, cracks extending in the circumferential direction of the electrode wire are suppressed, the surface roughness in the longitudinal direction is reduced, and sufficient electrical conductivity can be ensured.
  • the roundness of the outer periphery in a cross section perpendicular to the longitudinal direction may be 0.25 ⁇ m or less.
  • the number of cracks on the surface of the electrode wire for wire electric discharge machining in the longitudinal direction of 100 ⁇ m of the electrode wire for wire electric discharge machining may be 10 or less. By doing in this way, it becomes easy to ensure sufficient electrical conductivity.
  • the electrical conductivity of the electrode wire for wire electric discharge machining may be 8% IACS (International Annealed Copper Standard) or more and 20% IACS or less. By doing in this way, appropriate electroconductivity can be provided to the electrode wire for wire electrical discharge machining.
  • the surface hardness may be 300 HV or more and 600 HV or less. By doing in this way, sufficient intensity
  • the surface hardness can be measured by, for example, a hardness measuring instrument (DUH-211) manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the copper content of the copper-zinc alloy constituting the coating layer may be 60% by mass or more and 75% by mass or less. By doing so, it becomes easy to make the coating layer of a ⁇ phase single phase copper-zinc alloy.
  • an electrode wire 1 which is an electrode wire for wire electric discharge machining in the present embodiment covers a core wire portion 10 made of steel and an outer peripheral side of the core wire portion 10 and is made of a copper-zinc alloy, A covering layer 20 arranged to include the surface 21 of the wire 1.
  • the steel constituting the core wire portion 10 includes, for example, 0.6 mass% or more and 1.1 mass% or less of carbon.
  • regulated to JIS specification G3502 can be employ
  • the steel constituting the core wire portion 10 has a uniform pearlite structure over the entire region.
  • the copper-zinc alloy constituting the coating layer 20 contains, for example, 60% by mass or more and 75% by mass or less of zinc.
  • the covering layer 20 is composed of a single ⁇ phase.
  • the copper-zinc alloy constituting the coating layer 20 is composed of a single ⁇ phase.
  • the copper-zinc alloy constituting the coating layer 20 is one or more selected from the group consisting of silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), cadmium (Cd) and mercury (Hg) as additive elements. It may contain an element.
  • the thickness of the coating layer 20 is, for example, 1 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra in the circumferential direction of the coating layer 20 (the direction along the arrow ⁇ ) is 0.08 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction of the coating layer 20 (the direction along the arrow ⁇ ) is 0.08 ⁇ m or less.
  • the coating layer 20 of the electrode wire 1 of the present embodiment is made of a ⁇ -phase single-phase copper-zinc alloy. Thereby, high-speed machining is possible. Moreover, in the coating layer 20, since the surface roughness Ra in the circumferential direction is set to 0.08 ⁇ m or less, a decrease in processing accuracy is suppressed. Furthermore, in the coating layer 20, when the surface roughness Ra in the longitudinal direction is 0.08 ⁇ m or less, a decrease in electrical conductivity is suppressed and a decrease in processing accuracy is suppressed. As a result, the electrode wire 1 is an electrode wire for wire electric discharge machining that can achieve both high speed machining and high machining accuracy.
  • FIG. 2 shows the state of the metal structure (microstructure) in the vicinity of the surface of the electrode wire 1 (the coating layer 20) in the cross section along the longitudinal direction of the electrode wire 1 (the direction along the arrow ⁇ in FIG. 1).
  • FIG. 3 shows the state of the metal structure (microstructure) in the vicinity of the surface of the electrode line 1 (the coating layer 20) in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the electrode line 1 (the direction along the arrow ⁇ in FIG. 1).
  • the covering layer 20 covering the core wire portion 10 so as to be in contact with the surface 11 of the core wire portion 10 includes a surface layer region 28 that is a region including the surface 21, and an inner circumference than the surface layer region 28. And an inner region 29 that is located on the side and is in contact with the surface 11 of the core wire portion 10.
  • Each of the surface layer region 28 and the inner region 29 has a polycrystalline structure including a plurality of (many) crystal grains 25A and 25B.
  • crystal grains 25 ⁇ / b> A in surface layer region 28 have a shape that is longer in the longitudinal direction (direction along arrow ⁇ ) than in the radial direction of electrode wire 1.
  • the crystal grain 25 ⁇ / b> A in the surface region 28 has a larger ratio of the length in the longitudinal direction to the radial direction than the crystal grain 25 ⁇ / b> B in the inner region 29.
  • the surface roughness in the circumferential direction is reduced in the electrode wire 1 of the present embodiment.
  • the crack 31 extending in the circumferential direction is suppressed, the surface roughness in the longitudinal direction is reduced, and sufficient electrical conductivity can be ensured.
  • the number of cracks 31 on the surface 21 of the electrode wire 1 in the range of 100 ⁇ m in the longitudinal direction of the electrode wire 1 is 10 or less.
  • the number of cracks 31 can be investigated, for example, by cutting the electrode wire 1 with a cross section along the longitudinal direction and observing the cut surface with a microscope.
  • the number of cracks 31 in the range of 100 ⁇ m in the longitudinal direction can be determined by observing a plurality of, for example, five places in the longitudinal direction of the electrode wire 1 at five places.
  • the number of cracks 31 on the surface 21 of the electrode wire 1 in the longitudinal direction of the electrode wire 1 in the range of 100 ⁇ m is preferably 5 or less, and the cracks 31 are observed when observation is made at 0, for example, five locations. More preferably not.
  • the surface roughness Ra in the circumferential direction of the coating layer 20 is preferably 0.06 ⁇ m or less, and more preferably 0.04 ⁇ m or less. By doing so, the processing accuracy is further improved.
  • the surface roughness Rz in the longitudinal direction of the coating layer 20 is preferably 0.50 ⁇ m or less, more preferably 0.30 ⁇ m or less, and even more preferably 0.20 ⁇ m or less. preferable.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction of the coating layer 20 is preferably 0.06 ⁇ m or less, and more preferably 0.04 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra and the surface roughness Rz mean the surface roughness specified in JIS standard B0601. Moreover, in this application, the surface roughness of the circumferential direction shall be measured by making reference
  • the roundness of the outer periphery in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is preferably 0.25 ⁇ m or less. By doing in this way, processing accuracy can be improved further.
  • the roundness is more preferably 0.15 ⁇ m or less, and further preferably 0.10 ⁇ m or less.
  • the roundness means a difference in radius between a circumscribed circle and an inscribed circle with respect to the outer shape of the surface 21 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the electrode line 1.
  • the conductivity of the electrode wire 1 of the present embodiment is preferably 8% IACS or more and 20% IACS or less. Thereby, appropriate electroconductivity can be provided to the electrode wire 1.
  • the conductivity of the electrode wire 1 is more preferably 9% IACS or more.
  • the surface hardness of the electrode wire 1 according to the present embodiment is preferably 300 HV or more and 600 HV or less. Thereby, sufficient intensity
  • the surface hardness of the electrode wire 1 is more preferably 400 HV or higher.
  • the surface hardness of the electrode wire 1 is more preferably 500 HV or less.
  • the tensile strength of the electrode wire 1 is preferably 1800 MPa or more and 3200 MPa or less. Thereby, disconnection in wire electric discharge machining is suppressed.
  • the tensile strength of the electrode wire 1 is more preferably set to 2000 MPa or more and 3000 MPa or less.
  • the wire diameter of the electrode wire 1 is preferably 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less. By setting the wire diameter to 20 ⁇ m or more, it becomes easy to ensure sufficient strength. By making the wire diameter 200 ⁇ m or less, precise processing becomes easy.
  • the area ratio of the coating layer 20 is preferably 10% or more and 45% or less. Thereby, it becomes easy to obtain desired conductivity and discharge property while securing sufficient tensile strength.
  • a raw steel wire preparation step is first performed as a step (S10).
  • this step (S10) for example, a steel wire made of a piano wire defined in JIS standard G3502 is prepared.
  • a raw steel wire 50 having an appropriate wire diameter is prepared in consideration of the wire diameter of the desired electrode wire 1.
  • the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the raw steel wire 50 is circular.
  • the raw steel wire 50 is prepared by a process including a rolling process and a wire drawing process, for example.
  • a wire drawing step is performed as a step (S20).
  • the raw steel wire 50 prepared in the step (S10) is drawn (drawn).
  • the wire diameter of the raw material steel wire 50 is adjusted so that it may become the wire diameter of the core part 10 of the desired electrode wire 1 after the process (S60) mentioned later is implemented.
  • FIG. In the patenting treatment the raw steel wire 50 is heated to a temperature range equal to or higher than the austenitizing temperature (A 1 point temperature), and then rapidly cooled to a temperature range higher than the martensite transformation start temperature (M s point temperature). Can be implemented by holding in the area. Thereby, the steel structure of the raw steel wire 50 becomes a fine pearlite structure with a small lamella interval.
  • a Cu layer forming step is performed as a step (S30).
  • a copper layer (Cu layer) is formed on the surface of the raw steel wire 50 on which the step (S20) has been performed.
  • copper layer 52 is formed so as to cover surface 51 of raw steel wire 50.
  • the copper layer 52 can be formed by plating, for example.
  • a Zn layer forming step is performed as a step (S40).
  • a zinc layer (Zn layer) is formed on the surface of the raw steel wire 50 on which the step (S30) has been performed.
  • zinc layer 54 is formed so as to cover surface 53 of copper layer 52 formed on surface 51 of raw steel wire 50.
  • the zinc layer 54 can be formed by plating, for example.
  • the thickness of the copper layer 52 and the zinc layer 54 formed in the steps (S30) and (S40) can be determined in consideration of the desired component composition of the copper-zinc alloy constituting the coating layer 20. Further, the order of forming the copper layer 52 and the zinc layer 54 is not limited to the above order, and the copper layer 52 may be formed after the zinc layer 54 is formed.
  • a first heat treatment step is performed as a step (S50).
  • an alloying process is performed on the copper layer 52 and the zinc layer 54 formed in the steps (S30) and (S40).
  • a heat treatment is performed on the raw steel wire 50 having the copper layer 52 and the zinc layer 54, for example, by heating to a temperature range of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less and holding for 1 hour or more and 6 hours or less.
  • the 6 and 7, the copper layer 52 and the zinc layer 54 are alloyed to obtain a coating layer 56 made of a copper-zinc alloy composed of a single ⁇ phase.
  • a smoothing and drawing step is performed as a step (S60).
  • a wire drawing process smoothing wire drawing process for the purpose of smoothing the surface is performed on the raw steel wire 50 on which the coating layer 56 is formed so as to cover the surface 51.
  • wire drawing with a low area reduction rate of 1% to 5% is performed on the raw steel wire 50 on which the coating layer 56 is formed.
  • a second heat treatment step is performed as a step (S70).
  • the coating layer 56 drawn in step (S60) is heated to a temperature of, for example, 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower and held for 1 hour or longer and 6 hours or shorter. Is done.
  • covers the surface 11 of the core wire part 10 is obtained.
  • the raw steel wire 50 and the coating layer 56 correspond to the core wire portion 10 and the coating layer 20 of the electrode wire 1, respectively.
  • the coating layer 56 (coating layer 20) made of a single ⁇ phase is formed by the heat treatment in the step (S50). Due to the formation of the coating layer 56 (coating layer 20) composed of a single ⁇ phase, the unevenness of the surface 21 of the electrode wire 1 becomes large, and if no measures are taken, there arises a problem that the processing accuracy decreases.
  • a smoothing and drawing step is performed in step (S60).
  • the crystal grains 25A in the surface layer region 28 are compressed in the radial direction of the electrode wire 1 and stretched along the longitudinal direction, thereby achieving smoothing.
  • the ⁇ phase is brittle, when the area reduction rate in the wire drawing process exceeds 5%, a large number of cracks 31 extending in the circumferential direction are formed.
  • the surface roughness in the circumferential direction becomes small, the surface roughness in the longitudinal direction becomes large due to the influence of the cracks 31, and the electrical conductivity also decreases.
  • the area reduction rate to 5% or less, the surface roughness of the surface 21 can be reduced while suppressing the formation of the cracks 31.
  • the area reduction rate is set to 1% or more, contact between the coating layer 56 (coating layer 20) and the die is more reliably ensured at the time of wire drawing, and the surface roughness in the circumferential direction is more reliably ensured. Can be reduced.
  • a second heat treatment step is performed as a step (S70).
  • this step (S70) is not an indispensable step, even if the crack 31 is formed in the step (S60) by carrying out this step, a part or all of the crack 31 is repaired by the diffusion of atoms, and the crack 31 is further reduced.
  • the manufacturing method of the electrode wire 1 of the present embodiment it is possible to manufacture the electrode wire 1 that enables both high speed processing and high processing accuracy.
  • the wire drawing step is performed as the step (S20) before the Cu layer forming step and the Zn layer forming step.
  • the wire drawing step includes the Cu layer forming step and the Zn layer forming step. It may be performed after the layer forming step and before the first heat treatment step.
  • sample A in which steps (S10) to (S50) were performed in the method for manufacturing electrode wire 1 of the above embodiment was prepared.
  • sample B a sample (sample B) subjected to a smoothing and drawing process with a surface reduction rate of 1%
  • sample C a sample subjected to a smoothing and drawing process with a surface reduction rate of 4% were prepared.
  • Samples A to C were cut along a cross section perpendicular to the longitudinal direction, and an experiment was conducted to investigate the outer shape of the cut surface.
  • the smoothing wire drawing process was implemented with respect to the sample A at various surface reduction rates, and the experiment which measures the electrical conductivity of the obtained electrode wire was conducted.
  • FIG. 8 is schematic views showing the outer shapes of samples A, B, and C, respectively.
  • FIG. 11 is a figure which shows the relationship between the area reduction rate in a smoothing wire drawing process, and the electrical conductivity of the obtained electrode wire.
  • the unevenness in the circumferential direction is improved by performing a smoothing and drawing process with a surface reduction rate of 1%. Furthermore, with reference to FIGS. 9 and 10, the unevenness in the circumferential direction is further improved by performing a smoothing and drawing process with a surface reduction rate of 4%. As described above, the unevenness in the circumferential direction can be effectively improved even in the wire drawing with a small area reduction rate of 5% or less.
  • the electrode wire for wire electric discharge machining of this application is not restricted to this.
  • a copper layer made of pure copper may be disposed between the coating layer 20 and the core wire portion 10 for the purpose of improving electrical conductivity.
  • a nickel (Ni) layer may be disposed between the copper layer and the coating layer 20 as a block layer that inhibits the diffusion of zinc.
  • Electrode wire 10 Core wire part 11 Surface 20 Cover layer 21 Surface 25A, 25B Crystal grain 28 Surface layer region 29 Internal region 31 Crack 50 Raw material steel wire 51 Surface 52 Copper layer 53 Surface 54 Zinc layer 56 Cover layer

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Abstract

ワイヤ放電加工用電極線は、鋼からなる芯線部と、芯線部の外周側を覆い、銅－亜鉛合金からなり、ワイヤ放電加工用電極線の表面を含むように配置される被覆層と、を備える。被覆層は、γ相単相からなる。被覆層の周方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。被覆層の長手方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。

Description

ワイヤ放電加工用電極線
　本発明は、ワイヤ放電加工用電極線に関するものである。
本出願は、２０１７年５月１６日出願の日本出願第２０１７－０９７０９２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　ワイヤ放電加工においては、液体中に浸漬された被加工物と電極線との間に電圧が印加され、放電によって生じた熱によって被加工物が溶融することにより、被加工物が加工される。ワイヤ放電加工に用いられる電極線（ワイヤ放電加工用電極線）としては、鋼からなる芯線部の表面に銅－亜鉛合金（Ｃｕ－Ｚｎ合金）からなる被覆層が形成されたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１５－７１２２１号公報
　本開示に従ったワイヤ放電加工用電極線は、鋼からなる芯線部と、芯線部の外周側を覆い、銅－亜鉛合金からなり、ワイヤ放電加工用電極線の表面を含むように配置される被覆層と、を備える。被覆層は、γ相単相からなる。被覆層の周方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。被覆層の長手方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。
電極線の構造を示す概略図である。 長手方向に沿う断面を示す電極線の表面付近の概略断面図である。 長手方向に垂直な断面を示す電極線の表面付近の概略断面図である。 電極線の製造方法の概略を示すフローチャートである。 原料鋼線の長手方向に垂直な断面を示す概略断面図である。 伸線工程、Ｃｕ層形成工程およびＺｎ層形成工程を説明するための概略断面図である。 第１熱処理工程を説明するための概略断面図である。 第１熱処理工程終了時の長手方向に垂直な断面の外形形状を示す模式図である。 減面率１％の平滑化伸線工程を実施した場合の長手方向に垂直な断面の外形形状を示す模式図である。 減面率４％の平滑化伸線工程を実施した場合の長手方向に垂直な断面の外形形状を示す模式図である。 減面率と導電率との関係を示す図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　ワイヤ放電加工においては、生産性向上の観点から高速加工が求められる。また、ワイヤ放電加工においては、加工によって作製される部材の寸法精度の向上、すなわち加工精度の向上が求められる。そこで、高速加工と高い加工精度との両立を可能とするワイヤ放電加工用電極線を提供することを目的の１つとする。
［本開示の効果］
　上記ワイヤ放電加工用電極線によれば、高速加工と高い加工精度との両立を可能とするワイヤ放電加工用電極線を提供することができる。
　［本願発明の実施形態の説明］
　最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願のワイヤ放電加工用電極線は、鋼からなる芯線部と、芯線部の外周側を覆い、銅－亜鉛合金からなり、ワイヤ放電加工用電極線の表面を含むように配置される被覆層と、を備える。被覆層は、γ相単相からなる。
被覆層の周方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。被覆層の長手方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。
　本願のワイヤ放電加工用電極線の被覆層は、γ相単相の銅－亜鉛合金からなる。これにより、高速加工が可能となっている。一方、本発明者らの検討によれば、被覆層をγ相単相の銅－亜鉛合金からなるものとした場合、周方向における粗さが大きくなって加工精度を低下させる場合がある。本願のワイヤ放電加工用電極線の被覆層においては、周方向における表面粗さＲａが０．０８μｍ以下とされることにより、加工精度の低下が抑制される。
　また、本発明者らの検討によれば、被覆層をγ相単相の銅－亜鉛合金からなるものとした場合、周方向に延びるクラックが発生しやすい。このクラックによって長手方向における粗さが大きくなるとともに、導電率が低下する場合がある。また、被覆層をγ相単相の銅－亜鉛合金からなるものとした場合、周方向と同様に、長手方向における粗さも大きくなって加工精度を低下させる場合がある。本願のワイヤ放電加工用電極線の被覆層においては、長手方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下とされることにより、導電率の低下が抑制されるとともに、加工精度の低下が抑制される。
　このように、本願のワイヤ放電加工用電極線によれば、高速加工と高い加工精度とを両立させることができる。
　上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層の長手方向における表面粗さＲｚは０．５０μｍ以下であってもよい。このようにすることにより、導電率の低下が一層抑制されるとともに、加工精度の低下が一層抑制される。
　上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層の表面を含む領域である表層領域における結晶粒は、ワイヤ放電加工用電極線の径方向に比べて長手方向に長い形状を有していてもよい。このようにすることにより、電極線の周方向における表面粗さが低減される。また、電極線の周方向に延びるクラックを抑制し、長手方向における表面粗さを低減するとともに、十分な導電率を確保することが容易となる。
　上記ワイヤ放電加工用電極線において、表層領域における結晶粒は、表層領域よりも内周側に位置する内部領域における結晶粒に比べて、径方向に対する長手方向の長さの比が大きくなっていてもよい。このようにすることにより、電極線の周方向における表面粗さが低減される。また、電極線の周方向に延びるクラックを抑制し、長手方向における表面粗さを低減するとともに、十分な導電率を確保することが容易となる。
　上記ワイヤ放電加工用電極線において、長手方向に垂直な断面における外周の真円度が０．２５μｍ以下であってもよい。このようにすることにより、加工精度を一層向上させることができる。
　上記ワイヤ放電加工用電極線において、ワイヤ放電加工用電極線の長手方向１００μｍの範囲のワイヤ放電加工用電極線の表面におけるクラックの数は１０個以下であってもよい。このようにすることにより、十分な導電率を確保することが容易となる。
　上記ワイヤ放電加工用電極線の導電率は８％ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）以上２０％ＩＡＣＳ以下であってもよい。このようにすることにより、ワイヤ放電加工用電極線に適切な導電性を付与することができる。
　上記ワイヤ放電加工用電極線において、表面硬度は３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下であってもよい。このようにすることにより、被覆層に十分な強度を付与することができる。
表面硬度は、たとえば株式会社島津製作所製の硬度測定器（ＤＵＨ－２１１）により測定することができる。
　上記ワイヤ放電加工用電極線において、被覆層を構成する銅－亜鉛合金の亜鉛含有量は６０質量％以上７５質量％以下であってもよい。このようにすることにより、被覆層をγ相単相の銅－亜鉛合金からなるものとすることが容易となる。
　［本願発明の実施形態の詳細］
　次に、本発明にかかるワイヤ放電加工用電極線の実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
　図１を参照して、本実施の形態におけるワイヤ放電加工用電極線である電極線１は、鋼からなる芯線部１０と、芯線部１０の外周側を覆い、銅－亜鉛合金からなり、電極線１の表面２１を含むように配置される被覆層２０とを備える。
　芯線部１０を構成する鋼は、たとえば０．６質量％以上１．１質量％以下の炭素を含む。芯線部１０を構成する鋼としては、たとえばＪＩＳ規格Ｇ３５０２に規定されるピアノ線材を採用することができる。芯線部１０を構成する鋼は、全域にわたって均一なパーライト組織を有する。
　被覆層２０を構成する銅－亜鉛合金は、たとえば６０質量％以上７５質量％以下の亜鉛を含む。被覆層２０は、γ相単相からなる。すわなち、被覆層２０を構成する銅－亜鉛合金は、γ相単相からなる。被覆層２０を構成する銅－亜鉛合金は、添加元素として銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、カドミウム（Ｃｄ）および水銀（Ｈｇ）からなる群から選択される１種以上の元素を含んでいてもよい。被覆層２０の厚みは、たとえば１μｍ以上８μｍ以下である。
　被覆層２０の周方向（矢印αに沿う方向）における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。被覆層２０の長手方向（矢印βに沿う方向）における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である。
　本実施の形態の電極線１の被覆層２０は、γ相単相の銅－亜鉛合金からなっている。これにより、高速加工が可能となっている。また、被覆層２０においては、周方向における表面粗さＲａが０．０８μｍ以下とされることにより、加工精度の低下が抑制されている。さらに、被覆層２０においては、長手方向における表面粗さＲａが０．０８μｍ以下とされることにより、導電率の低下が抑制されるとともに、加工精度の低下が抑制されている。その結果、電極線１は、高速加工と高い加工精度とを両立させることが可能なワイヤ放電加工用電極線となっている。
　図２は、電極線１の長手方向（図１の矢印βに沿う方向）に沿う断面における電極線１の表面付近（被覆層２０）の金属組織（ミクロ組織）の状態を示している。図３は、電極線１の長手方向（図１の矢印βに沿う方向）に垂直な断面における電極線１の表面付近（被覆層２０）の金属組織（ミクロ組織）の状態を示している。
　図２および図３を参照して、芯線部１０の表面１１に接触するように芯線部１０を覆う被覆層２０は、表面２１を含む領域である表層領域２８と、表層領域２８よりも内周側に位置し、芯線部１０の表面１１に接触する領域である内部領域２９とを含む。表層領域２８および内部領域２９は、いずれも複数の（多数の）結晶粒２５Ａ，２５Ｂを含む多結晶構造を有する。
　図２を参照して、表層領域２８における結晶粒２５Ａは、電極線１の径方向に比べて長手方向（矢印βに沿う方向）に長い形状を有している。表層領域２８における結晶粒２５Ａは、内部領域２９における結晶粒２５Ｂに比べて、径方向に対する長手方向の長さの比が大きい。このような金属組織を有することにより、本実施の形態の電極線１においては、周方向における表面粗さが低減される。また、周方向に延びるクラック３１を抑制し、長手方向における表面粗さを低減するとともに、十分な導電率を確保することが可能となっている。具体的には、電極線１の長手方向１００μｍの範囲の電極線１の表面２１におけるクラック３１の数は１０個以下となっている。
　クラック３１の数は、たとえば電極線１を長手方向に沿った断面で切断し、切断面を顕微鏡にて観察することにより調査することができる。電極線１の長手方向１００μｍの範囲を複数個所、たとえば５か所観察し、当該５か所の平均値をもって長手方向１００μｍの範囲のクラック３１の数とすることができる。電極線１の長手方向１００μｍの範囲の電極線１の表面２１におけるクラック３１の数は５個以下であることが好ましく、０個、すなわちたとえば５か所の観察を行った場合にクラック３１が観察されないことがより好ましい。
　本実施の形態の電極線１において、被覆層２０の周方向における表面粗さＲａは０．０６μｍ以下とすることが好ましく、０．０４μｍ以下とすることがより好ましい。このようにすることにより、加工精度が一層向上する。
　また、本実施の形態の電極線１において、被覆層２０の長手方向における表面粗さＲｚは０．５０μｍ以下とすることが好ましく、０．３０μｍ以下、さらには０．２０μｍ以下とすることがより好ましい。また、本実施の形態の電極線１において、被覆層２０の長手方向における表面粗さＲａは０．０６μｍ以下とすることが好ましく、０．０４μｍ以下とすることがより好ましい。これにより、導電率の低下が一層抑制されるとともに、加工精度の低下が一層抑制される。
　なお、上記表面粗さＲａおよび表面粗さＲｚは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１に規定される表面粗さを意味する。また、本願において、周方向の表面粗さは、基準長さをワイヤ放電加工用電極線の周方向一周分の長さ（外周長さ）として測定されるものとする。
　また、本実施の形態の電極線１において、長手方向に垂直な断面における外周の真円度（被覆層２０の表面２１の真円度）は０．２５μｍ以下であることが好ましい。このようにすることにより、加工精度を一層向上させることができる。上記真円度は、０．１５μｍ以下であることがより好ましく、０．１０μｍ以下であることがさらに好ましい。真円度とは、電極線１の長手方向に垂直な断面における表面２１の外形形状に対する外接円と内接円との半径の差を意味する。
　また、本実施の形態の電極線１の導電率は８％ＩＡＣＳ以上２０％ＩＡＣＳ以下であることが好ましい。これにより、電極線１に適切な導電性を付与することができる。電極線１の導電率は９％ＩＡＣＳ以上であることがより好ましい。
　また、本実施の形態の電極線１の表面硬度（被覆層２０の表面２１の硬度）は３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下であることが好ましい。これにより、被覆層２０に十分な強度を付与することができる。電極線１の表面硬度は、４００ＨＶ以上であることがより好ましい。電極線１の表面硬度は、５００ＨＶ以下であることがより好ましい。
　電極線１の引張強さは、１８００ＭＰａ以上３２００ＭＰａ以下とすることが好ましい。これにより、ワイヤ放電加工において断線することが抑制される。電極線１の引張強さは、２０００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
　電極線１の線径は２０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。線径を２０μｍ以上とすることにより、十分な強度を確保することが容易となる。線径を２００μｍ以下とすることにより、精密な加工が容易となる。
　電極線１の長手方向に垂直な断面において、被覆層２０の面積率は１０％以上４５％以下とすることが好ましい。これにより、十分な引張強さを確保しつつ所望の導電性および放電性を得ることが容易となる。
　次に、本実施の形態の電極線１の製造方法の一例について説明する。図４を参照して、本実施の形態における電極線１の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として原料鋼線準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえばＪＩＳ規格Ｇ３５０２に規定されるピアノ線材からなる鋼線が準備される。具体的には、図５を参照して、所望の電極線１の線径を考慮して適切な線径を有する原料鋼線５０が準備される。原料鋼線５０の長手方向に垂直な断面は円形である。原料鋼線５０は、たとえば圧延工程および伸線工程を含むプロセスにより準備される。
　次に、工程（Ｓ２０）として伸線工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１０）において準備された原料鋼線５０が伸線加工（引抜き加工）される。これにより、原料鋼線５０の線径が、後述する工程（Ｓ６０）が実施された後に所望の電極線１の芯線部１０の線径となるように調整される。この原料鋼線５０に対してパテンティング処理を実施してもよい。パテンティング処理は、原料鋼線５０をオーステナイト化温度（Ａ１点温度）以上の温度域に加熱した後、マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点温度）よりも高い温度域まで急冷し、当該温度域で保持することにより実施することができる。これにより、原料鋼線５０の鋼組織がラメラ間隔の小さい微細パーライト組織となる。
　次に、工程（Ｓ３０）としてＣｕ層形成工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）が実施された原料鋼線５０の表面に銅層（Ｃｕ層）が形成される。具体的には、図６を参照して、原料鋼線５０の表面５１を覆うように、銅層５２が形成される。
銅層５２は、たとえばめっきにより形成することができる。
　次に、工程（Ｓ４０）としてＺｎ層形成工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）が実施された原料鋼線５０の表面に亜鉛層（Ｚｎ層）が形成される。具体的には、図６を参照して、原料鋼線５０の表面５１上に形成された銅層５２の表面５３を覆うように、亜鉛層５４が形成される。亜鉛層５４は、たとえばめっきにより形成することができる。
　工程（Ｓ３０）および（Ｓ４０）において形成される銅層５２および亜鉛層５４の厚みは、被覆層２０を構成する所望の銅－亜鉛合金の成分組成を考慮して決定することができる。また、銅層５２および亜鉛層５４の形成順は上記の順に限られず、亜鉛層５４を形成した後に銅層５２を形成してもよい。
　次に、工程（Ｓ５０）として第１熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、工程（Ｓ３０）および（Ｓ４０）において形成された銅層５２および亜鉛層５４に対して合金化処理が実施される。具体的には、銅層５２および亜鉛層５４を有する原料鋼線５０に対して、たとえば２００℃以上５００℃以下の温度域に加熱して１時間以上６時間以下の時間保持する熱処理が実施される。これにより、図６および図７を参照して、銅層５２および亜鉛層５４が合金化され、γ相単相からなる銅－亜鉛合金から構成される被覆層５６が得られる。
　次に、工程（Ｓ６０）として平滑化伸線工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、表面５１を覆うように被覆層５６が形成された原料鋼線５０に対して、表面の平滑化を目的とした伸線加工（平滑化伸線加工）が実施される。具体的には、被覆層５６が形成された原料鋼線５０に対して、減面率１％以上５％以下という低い減面率の伸線加工が実施される。
　次に、工程（Ｓ７０）として第２熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ６０）において伸線加工された被覆層５６に対して、たとえば２００℃以上５００℃以下の温度に加熱して１時間以上６時間以下の時間保持する熱処理が実施される。これにより、芯線部１０と、芯線部１０の表面１１を被覆する被覆層２０とを備える電極線１が得られる。原料鋼線５０および被覆層５６は、それぞれ電極線１の芯線部１０および被覆層２０に対応する。
　ここで、本実施の形態の電極線１の製造方法では、工程（Ｓ５０）における熱処理により、γ相単相からなる被覆層５６（被覆層２０）が形成される。γ相単相からなる被覆層５６（被覆層２０）の形成により、電極線１の表面２１の凹凸が大きくなり、何ら対策を講じない場合、加工精度が低下するという問題が生じる。
　これに対し、本実施の形態においては、工程（Ｓ６０）において平滑化伸線工程が実施される。これにより、表層領域２８内の結晶粒２５Ａが、電極線１の径方向に圧縮されるとともに長手方向に沿って伸ばされ、平滑化が達成される。γ相は脆いため、伸線加工における減面率が５％を超えると、周方向に延在するクラック３１が多数形成される。その結果、周方向における表面粗さは小さくなるものの、長手方向における表面粗さはクラック３１の影響により大きくなり、導電率も低下する。減面率を５％以下とすることにより、クラック３１の形成を抑制しつつ、表面２１の表面粗さを低減することができる。また、減面率を１％以上とすることにより、伸線時においてより確実に被覆層５６（被覆層２０）とダイスとの接触が全周において確保され、周方向における表面粗さをより確実に低減することができる。
　さらに、本実施の形態では、工程（Ｓ７０）として第２熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ７０）は必須の工程ではないが、これを実施することにより、工程（Ｓ６０）においてクラック３１が形成された場合でも、原子の拡散によりクラック３１の一部または全部が修復され、クラック３１がさらに低減される。
　このように、本実施の形態の電極線１の製造方法によれば、高速加工と高い加工精度との両立を可能とする電極線１を製造することができる。なお、上記実施の形態においては、伸線工程が工程（Ｓ２０）としてＣｕ層形成工程およびＺｎ層形成工程の前に実施される場合について説明したが、伸線工程は、Ｃｕ層形成工程およびＺｎ層形成工程の後であって第１熱処理工程の前に実施されてもよい。
　上記実施の形態における平滑化伸線工程の効果を検証する実験を行った。具体的には、上記実施の形態の電極線１の製造方法において、工程（Ｓ１０）～（Ｓ５０）が実施されたサンプル（サンプルＡ）を準備した。このサンプルＡに対して、減面率１％の平滑化伸線工程を実施したサンプル（サンプルＢ）、および減面率４％の平滑化伸線工程を実施したサンプル（サンプルＣ）を作製した。そして、サンプルＡ～Ｃについて長手方向に垂直な断面で切断し、切断面の外形形状を調査する実験を行った。また、サンプルＡに対して種々の減面率にて平滑化伸線工程を実施し、得られた電極線の導電率を測定する実験を行った。
　図８、図９および図１０は、それぞれサンプルＡ、ＢおよびＣの外形形状を示す模式図である。また、図１１は、平滑化伸線工程における減面率と、得られた電極線の導電率との関係を示す図である。
　図８および図９を参照して、１％の減面率の平滑化伸線工程を実施することにより、周方向における凹凸は改善する。さらに図９および図１０を参照して、４％の減面率の平滑化伸線工程を実施することにより、周方向における凹凸はさらに改善する。このように、減面率５％以下という減面率の小さい伸線加工であっても、周方向における凹凸を有効に改善することができる。
　図１１を参照して、平滑化伸線工程における減面率が大きくなるにしたがって、導電率が低下することが確認される。これは、減面率の大きい伸線加工を実施することにより、被覆層２０にクラック３１が多数形成されたためであると考えられる。そして、平滑化伸線工程における減面率を５％以下とすることにより、クラック３１の発生が抑制され、実用上十分な導電率が確保できることが分かる。
　以上の実験結果から、γ相単相からなる被覆層を採用し、減面率５％以下の平滑化伸線工程を実施することにより、高速加工と高い加工精度との両立を可能とするワイヤ放電加工用電極線を製造できることが確認される。
　なお、上記実施の形態および実施例においては、被覆層２０が芯線部１０の表面に接触して形成される場合について説明したが、本願のワイヤ放電加工用電極線はこれに限られない。たとえば、被覆層２０と芯線部１０との間に、導電率向上を目的として純銅からなる銅層が配置されていてもよい。また、銅層と被覆層２０との間には、亜鉛の拡散を阻害するブロック層として、たとえばニッケル（Ｎｉ）層が配置されていてもよい。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１　電極線
１０　芯線部
１１　表面
２０　被覆層
２１　表面
２５Ａ，２５Ｂ　結晶粒
２８　表層領域
２９　内部領域
３１　クラック
５０　原料鋼線
５１　表面
５２　銅層
５３　表面
５４　亜鉛層
５６　被覆層

Claims (9)

  1. 　ワイヤ放電加工用電極線であって、
    　鋼からなる芯線部と、
    　前記芯線部の外周側を覆い、銅－亜鉛合金からなり、前記ワイヤ放電加工用電極線の表面を含むように配置される被覆層と、を備え、
    　前記被覆層は、γ相単相からなり、
    　前記被覆層の周方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下であり、
    　前記被覆層の長手方向における表面粗さＲａは０．０８μｍ以下である、ワイヤ放電加工用電極線。
  2. 　前記被覆層の長手方向における表面粗さＲｚは０．５０μｍ以下である、請求項１に記載のワイヤ放電加工用電極線。
  3. 　前記被覆層の表面を含む領域である表層領域における結晶粒は、前記ワイヤ放電加工用電極線の径方向に比べて長手方向に長い形状を有する、請求項１または請求項２に記載のワイヤ放電加工用電極線。
  4. 　前記表層領域における結晶粒は、前記表層領域よりも内周側に位置する内部領域における結晶粒に比べて、径方向に対する長手方向の長さの比が大きい、請求項３に記載のワイヤ放電加工用電極線。
  5. 　長手方向に垂直な断面における外周の真円度が０．２５μｍ以下である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工用電極線。
  6. 　前記ワイヤ放電加工用電極線の長手方向１００μｍの範囲の前記ワイヤ放電加工用電極線の表面におけるクラックの数は１０個以下である、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工用電極線。
  7. 　導電率が８％ＩＡＣＳ以上２０％ＩＡＣＳ以下である、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工用電極線。
  8. 　表面硬度が３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下である、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工用電極線。
  9. 　前記被覆層を構成する銅－亜鉛合金の亜鉛含有量は６０質量％以上７５質量％以下である、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工用電極線。
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