(57)【要約】【課題】  放電加工を行うだけでワーク加工面の耐食性を向上させることができるワイヤ放電加工用電極線及びそれを用いて製造した放電加工物を提供するものである。【解決手段】  本発明に係るワイヤ放電加工用電極線１０は、心材１１の周りに少なくとも１層の被覆層１２を有するものである。被覆層１２の少なくとも最表層は、Ｎｉ又はＮｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層、或いはＦｅ−Ｃｒ合金層である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心材の周りに少なくとも１層の被覆層を有するワイヤ放電加工用電極線において、上記被覆層の最表層にＮｉ又はＮｉ合金層を設けたことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
【請求項２】
心材の周りに少なくとも１層の被覆層を有するワイヤ放電加工用電極線において、上記被覆層の最表層にＦｅ又はＦｅ合金層を設けたことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
【請求項３】
心材の周りに少なくとも１層の被覆層を有するワイヤ放電加工用電極線において、上記被覆層の最表層にＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を設けたことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
【請求項４】
上記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を、オーステナイト系ステンレス鋼で形成した請求項３記載のワイヤ放電加工用電極線。
【請求項５】
心材の周りに少なくとも１層の被覆層を有するワイヤ放電加工用電極線において、上記被覆層の最表層にＦｅ−Ｃｒ合金層を設けたことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
【請求項６】
上記Ｆｅ−Ｃｒ合金層を、マルテンサイト系ステンレス鋼又はフェライト系ステンレス鋼で形成した請求項５記載のワイヤ放電加工用電極線。
【請求項７】
上記被覆層の層厚ｔと電極線全体の直径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）が0.10〜0.30である請求項１から６いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線。
【請求項８】
上記心材は、
純Ｃｕ線、
Ｃｕ−0.02〜0.2重量％Ｚｒ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.25重量％Ｓｎ−0.15〜0.25重量％Ｉｎ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.70重量％Ｓｎ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.70重量％Ｉｎ合金線、
Ｃｕ−5〜30重量％Ｚｎ合金線、
Ｃｕ−5〜30重量％ＺｎにＺｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの内の少なくとも１種を添加してなる合金線、
Ｃｕ−0.2〜20重量％Ａｇ合金線、
Ｆｅ基合金線、
銅被覆鋼線、
銅合金被覆鋼線、
又は銅及び銅合金被覆複合線、
で構成される請求項１から７いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線を用いて被加工物に放電加工を行い、その被加工物の加工面に、ワイヤ放電加工用電極線の被覆層の最表層を構成する金属又は合金の被膜を形成させてなることを特徴とする放電加工物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工に用いる電極線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工用電極線として、Cu-Zn合金の電極線が活用されている。この電極線は、加工速度、加工精度などの放電特性に優れており、更にコスト的にも有利な特質を有している。
【０００３】
これまで、このタイプの電極線としては、32〜36重量％のＺｎを含む単一合金線（Cu-35重量％Zn合金（65/35黄銅））が使用されてきたが、近年、ワイヤ放電加工用電極線においては、特に高速加工性が重視されるようになっている。このため、Ｃｕ又はＣｕ合金で構成される心材の周りに、従来よりもＺｎ濃度の高いCu-Zn合金層を被覆した被覆型の放電加工用電極線が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、放電加工によって被加工物（以下、ワークと記す）の加工面を改質する方法として、ワークを加工液中に配置すると共に、加工液中にシリコンを粉末状態にして混入し、ワークの加工面に被膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第２５４１６３８号公報
【特許文献２】特開平２−８３１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ワイヤ放電加工用電極線を用いて製造されるワークにおいては、耐食性などの機能付加と生産効率の向上が求められている。また、通常、ワークの加工面には、ワイヤ放電加工用電極線の構成元素（具体的には、Ｃｕ、Ｚｎなど）が付着する。しかしながら、ワークによっては、その加工面に、ＣｕやＺｎなどが付着しているのを嫌うものがある。そのようなワークとしては、例えば、医療用器具、具体的には、身体と接触する手術用器具や、体内に挿入又は埋込まれたりするインプラント部材などが挙げられる。ＣｕやＺｎなどは、金属アレルギーを起こしやすい金属元素であることから、医療用器具の表面に付着しているのは好ましくない。
【０００７】
従来の汎用の単一合金線（65/35黄銅線）や特許文献１記載の電極線は、加工速度の向上やワーク加工面の精度向上を目的にしたものであった。このため、これらの電極線を用いて製造されたワークにおいては、ワイヤ放電加工後、別工程でワークの表面処理を行い、ワーク加工面の耐食性を向上させたり、ワーク加工面に付着したＣｕやＺｎを除去していた。その結果、ワークの生産効率が悪くなり、延いてはワークの生産コスト上昇を招くという問題があった。
【０００８】
特許文献２記載の方法は、ワーク加工面に被膜を形成することができるものの、加工液中にシリコン粉末を混入する工程等を必要とするため、放電加工に要する工程数が多くなるという問題があった。また、この方法は、シリコン粉末を加工液中に均一に分散させるための循環装置を必要とするため、装置コストの上昇を招くという問題があった。さらに、この方法は、金型などを加工する型彫り加工機への適用を主眼としており、ワイヤ状（又は線状）の電極を用いるものではない。よって、微細加工が要求されるリードフレーム用金型や、厚物のワークに対して加工を行うことは困難であった。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、放電加工を行うだけでワーク加工面の耐食性を向上させることができるワイヤ放電加工用電極線及びそれを用いて製造した放電加工物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく本発明に係るワイヤ放電加工用電極線は、心材の周りに少なくとも１層の被覆層を有するワイヤ放電加工用電極線において、上記被覆層の最表層に、Ｎｉ又はＮｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層、或いはＦｅ−Ｃｒ合金層を設けたものである。
【００１１】
ここで、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層は、オーステナイト系ステンレス鋼で形成することが好ましい。また、Ｆｅ−Ｃｒ合金層は、マルテンサイト系ステンレス鋼又はフェライト系ステンレス鋼で形成することが好ましい。
【００１２】
また、被覆層の層厚ｔと電極線全体の直径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）が0.10〜0.30であることが好ましい。
【００１３】
また、心材は、
純Ｃｕ線、
Ｃｕ−0.02〜0.2重量％Ｚｒ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.25重量％Ｓｎ−0.15〜0.25重量％Ｉｎ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.70重量％Ｓｎ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.70重量％Ｉｎ合金線、
Ｃｕ−5〜30重量％Ｚｎ合金線、
Ｃｕ−5〜30重量％ＺｎにＺｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの内の少なくとも１種を添加してなる合金線、
Ｃｕ−0.2〜20重量％Ａｇ合金線、
Ｆｅ基合金線、
銅被覆鋼線、
銅合金被覆鋼線、
又は銅及び銅合金被覆複合線、
で構成される。
【００１４】
一方、本発明に係る放電加工物は、前述のワイヤ放電加工用電極線を用いて被加工物に放電加工を行い、その被加工物の加工面に、ワイヤ放電加工用電極線の被覆層の最表層を構成する金属又は合金の被膜を形成させてなるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るワイヤ放電加工用電極線によれば、それを用いて放電加工を行うだけで、ワーク加工面の耐食性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の好適一実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線の横断面図を図１に示す。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線１０は、心材１１の周りに少なくとも１層の被覆層１２を有するものである。被覆層１２の少なくとも最表層は、Ｎｉ又はＮｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Fe-Cr-Ni合金層、或いはFe-Cr合金層で構成される。図１中においては、被覆層１２全体が、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金、Fe-Cr-Ni合金、或いはFe-Cr合金で構成されている。
【００１９】
ここで、Fe-Cr-Ni合金としては、オーステナイト系ステンレス鋼が好ましく、例えば、SUS304や、SUS316L（いわゆるサージカルステンレス）などが挙げられる。
【００２０】
また、Fe-Cr合金としては、ニッケルフリーのステンレス鋼、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼や、フェライト系ステンレス鋼が好ましい。マルテンサイト系ステンレス鋼としては、例えば、SUS410などが挙げられる。フェライト系ステンレス鋼としては、例えば、SUS430などが挙げられる。
【００２１】
被覆層１２の層厚ｔとワイヤ放電加工用電極線１０全体の直径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）は0.10〜0.30、好ましくは0.15〜0.25とされる。被覆層１２の層厚ｔは、ワイヤ放電加工用電極線１０の直径Ｄに応じて適宜決められるが、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金、Fe-Cr-Ni合金、或いはFe-Cr合金で構成される最表層は最低でも２μｍ以上の層厚を有していることが好ましい。ここで、ｔ／Ｄが0.10未満だと、放電加工時、ワーク加工面に被膜（後述）が形成される前に、被覆層１２が消耗してしまって心材１１が露出してしまい、ワーク加工面に心材の構成元素（ＣｕやＺｎなど）が付着してしまうためである。また、ｔ／Ｄが0.30を超えると、ワイヤ放電加工用電極線１０の放電特性が著しく低下するためである。
【００２２】
被覆層１２は、心材１１の周方向に亘ってその層厚が均一となるように形成される。例えば、被覆層１２は、その最大高さＲｍａｘが10〜500ｎｍとなるように、表面粗さの調整がなされる。これによって、ワイヤ放電加工用電極線１０を用いた放電加工時、ワークとワイヤ放電加工用電極線１０との間に、電極線の周方向全周に亘って均一に放電を生じさせることができる。
【００２３】
心材１１は、高導電性、高耐熱性の材料で構成される。心材１１としては、例えば、
純Ｃｕ線、
Ｃｕ−0.02〜0.2重量％Ｚｒ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.25重量％Ｓｎ−0.15〜0.25重量％Ｉｎ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.70重量％Ｓｎ合金線、
Ｃｕ−0.15〜0.70重量％Ｉｎ合金線、
Ｃｕ−5〜30重量％Ｚｎ合金線、
Ｃｕ−5〜30重量％ＺｎにＺｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎの内の少なくとも１種を添加してなる合金線、
Ｃｕ−0.2〜20重量％Ａｇ合金線、
Ｆｅ基合金線、
銅被覆鋼線、
銅合金被覆鋼線、
又は銅及び銅合金被覆複合線、
で構成される。ここで、Ｆｅ基合金としては、導電率の高いものが好ましい。これらの線材で心材１１を構成することで、ワイヤ放電加工用電極線１０の導電率が向上し、放電特性を向上させることができる。
【００２４】
本実施の形態においては、ワイヤ放電加工用電極線１０の被覆層１２が１層構造の場合について説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、被覆層１２が２層以上の複層構造である場合、最表層がＮｉ又はＮｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Fe-Cr-Ni合金層、或いはFe-Cr合金層であればよい。
【００２５】
次に、本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線１０の作用を説明する。
【００２６】
先ず、本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線１０は、以下に示す押出法、めっき法、造管法などの方法により製造される。
(1) 心材１１で構成される荒引き線を、被覆層１２を構成する金属又は合金からなるパイプ内に挿入してビレットを形成した後、そのビレットに縮径加工（押出加工）を施す（押出法）。
(2) 心材１１で構成される荒引き線の周囲に、被覆層１２を構成する金属又は合金のめっき被膜を形成した後、そのめっき線材に縮径加工を施す（めっき法）。
(3) 心材１１で構成される荒引き線の周囲に、被覆層１２を構成する金属又は合金の条材を縦添えした（ロールフォーミングによって管状に成形した）後、その管材の長手方向に延びる開口部を溶接して溶接管を形成した後、その溶接管に縮径加工を施す（造管法）。
【００２７】
以上の方法などによって製造されたワイヤ放電加工用電極線１０を用いてワーク（図示せず）に対して放電加工（切断加工）を行う。具体的には、ワークとワイヤ放電加工用電極線１０（ワイヤ電極）との間に電圧を印加することで、ワークとワイヤ電極との間に放電が生じる。その放電エネルギーによって、ワイヤ放電加工用電極線１０の被覆層１２が溶融、蒸発して、ワーク加工面に溶着する。これによって、ワーク加工面の全面に、被覆層１２を構成する金属又は合金で構成される被膜が形成され、放電加工物が得られる。
【００２８】
ワークとしては、ワイヤ放電加工により切断がなされる慣用の材料が全て適用可能であり、例えば、工具鋼や軸受鋼などが挙げられる。
【００２９】
放電加工は、放電加工時に被覆層１２の少なくとも最表層が完全に消耗してしまわないような条件で行う。例えば、最表層の層厚が厚い場合は、高電圧を印加しても（高出力を負荷しても）最表層はなかなか消耗しない。逆に、最表層の層厚が薄い場合は、高電圧を印加すると（高出力を負荷すると）最表層がすぐに消耗してしまう。よって、最表層の層厚に応じて印加電圧値を調整しながら、放電加工を行うようにする。
【００３０】
本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線１０は、高導電性、高耐熱性を有する心材１１の外周に、少なくとも最表層が、優れた耐食性を有する金属又は合金で構成される被覆層１２を設けている。このワイヤ放電加工用電極線１０を用いてワーク（図示せず）に対して放電加工（切断加工）を行う。具体的には、ワークとワイヤ放電加工用電極線１０（ワイヤ電極）との間に電圧を印加することで、ワークとワイヤ電極との間に放電が生じる。その放電エネルギーによって、ワイヤ放電加工用電極線１０の被覆層１２が溶融、蒸発して、被覆層１２を構成する金属又は合金が消耗紛としてワーク加工面に移行（溶着）する。これによって、ワーク加工面に、先ず、被覆層１２を構成する金属又は合金で構成される被膜が形成される。
【００３１】
この被膜は、続く放電加工時において、ワイヤ放電加工用電極線１０の心材１１の構成元素であるＣｕやＺｎがワーク加工面に付着するのを防ぐ。よって、放電加工後のワーク加工面においては、ＣｕやＺｎの付着がない。その結果、放電加工後のワーク（放電加工物）に対して、付着物の除去処理を施す必要がなくなる。
【００３２】
また、この被膜を構成する金属又は合金は、優れた耐食性を有していることから、被膜の形成によってワーク加工面の表面改質がなされ、ワーク加工面の耐食性が向上する。この被膜は、ワイヤ放電加工と同時にワーク加工面に形成される。よって、放電加工後のワークに対して、ワーク加工面の表面改質処理を施す必要はなく、容易、かつ、安価に、表面改質処理された放電加工物を得ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線１０は、従来のワイヤ放電加工用電極線と同様に、ワークに対して複雑な微細加工を行うことができ、また、厚物のワークに対する放電加工が可能である。よって、ワイヤ放電加工用電極線１０は、微細加工が要求されるリードフレーム用金型や、厚さが300ｍｍ以上の厚物のワークにも容易に適用することができる。
【００３４】
以上より、本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線１０によれば、従来の電極線と同等又はほぼ同等の放電特性で放電加工を行うことができ、かつ、放電加工と同時にワーク加工面の表面改質処理（耐食性被膜の形成処理）も行うことができる。このため、放電加工物に対する表面改質処理が必要なくなり、放電加工物の生産性の大幅な向上を図ることができる。延いては、放電加工物の生産コストの低減を図ることができる。
【００３５】
また、得られた放電加工物においては、ワーク加工面に形成された被膜が、放電加工時にワーク加工面にＣｕやＺｎが付着するのを防ぐ。このため、製造しようとする放電加工物が医療用器具である場合、放電加工物に対するＣｕやＺｎの除去処理を行わなくても、放電加工後のままの状態で、製品として使用に供することができる。
【００３６】
ここで、放電加工物のワーク加工面における耐食性の向上だけを目的とする場合、ワイヤ放電加工用電極線１０の被覆層１２の少なくとも最表層を構成する金属又は合金としては、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金、Fe-Cr-Ni合金、Fe-Cr合金のいずれであってもよい。これに対して、放電加工物が医療用器具の場合、ワイヤ放電加工用電極線１０の被覆層１２の少なくとも最表層を構成する金属又は合金としては、Ｆｅ又はＦｅ合金、サージカルステンレス（Fe-Cr-Ni合金）、Fe-Cr合金が好ましく、より好ましくはサージカルステンレス、Fe-Cr合金とされる。
【００３７】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００３８】
次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
心材として直径が4.0ｍｍのCu-0.19Sn-0.2In合金線（単位：重量％）を用い、この心材を肉厚0.5ｍｍのＮｉパイプ内に挿入した後、伸線加工と熱処理を繰り返して行うことで、線径が0.25ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００４０】
（実施例２）
実施例１と同じ心材を用い、この心材を肉厚0.5ｍｍのステンレス鋼パイプ（SUS304製）内に挿入した後、伸線加工と熱処理を繰り返して行うことで、線径が0.25ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００４１】
（従来例１）
Cu-35Zn（単位：重量％）の合金単体で、直径が0.25ｍｍのワイヤ放電加工用電極線を作製した。
【００４２】
実施例１，２及び従来例１の各ワイヤ放電加工用電極線における心材組成、被覆層材、放電加工速度、耐食性、及びＣｕ，Ｚｎの付着の有無を表１に示す。
【００４３】
放電加工速度の測定は、実施例１，２及び従来例１の各電極線を用いて、鋼材（SKD-11〔ＪＩＳ規格〕）からなり、厚さ50ｍｍのワークに対して放電加工を行うことで測定した。ここで、放電加工速度は、従来例１のワイヤ放電加工用電極線の放電加工速度を1.0としたときの相対値である。
【００４４】
耐食性の評価は、放電加工後の各ワークを王水中へ5分浸漬し、ワークの腐食具合いを外観観察することで行った。ここで、耐食性の評価は、全く腐食が認められないものを○、多少の腐食が認められるものを△、腐食が著しいものを×とした。
【００４５】
【表１】
2005329504.tif 000003
【００４６】
表１に示すように、実施例１，２の各ワイヤ放電加工用電極線は、従来例１のワイヤ放電加工用電極線と比較して放電加工速度が５〜８％低下した。
【００４７】
ところで、従来例１のワイヤ放電加工用電極線を用いて放電加工を行ったワークにおいては、著しい腐食が観察された。これに対して、実施例１，２の各ワイヤ放電加工用電極線を用いて放電加工を行ったワークにおいては、腐食がほとんど認められず、特に実施例２のワイヤ放電加工用電極線を用いて放電加工を行ったワークにおいては、全く腐食が観察されなかった。つまり、実施例１，２の各ワイヤ放電加工用電極線を用いてワークの放電加工を行うことで、ワーク加工面に、耐食性に優れた被膜が形成された。
【００４８】
また、従来例１のワイヤ放電加工用電極線を用いて放電加工を行ったワークにおいては、加工面にＣｕ，Ｚｎが付着していた。これに対して、実施例１，２の各ワイヤ放電加工用電極線を用いて放電加工を行ったワークにおいては、ワーク加工面にＣｕ，Ｚｎの付着は全くなかった。つまり、実施例１，２の各ワイヤ放電加工用電極線を用いてワークの放電加工を行うことで、ワーク加工面に形成された被膜が、ワーク加工面にＣｕ，Ｚｎが付着するのを防止した。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線の横断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ワイヤ放電加工用電極線
１１  心材
１２  被覆層
【図１】
2005329504.tif 000004