(57)【要約】【課題】被加工物の表面改質が可能な被覆層を有するワイヤ放電加工用電極線を、生産性良く製造可能なワイヤ放電加工用電極線の製造方法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３０の製造方法は、心材１１の周りにＴｉテープ１２を縦添え被覆し、そのＴｉテープ１２の突き合わせ部１３を溶接して複合線材２１を形成し、その複合線材２１に縮径加工を施すものである。【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Ｔｉテープを縦添え被覆し、そのＴｉテープの突き合わせ部を溶接して複合線材を形成し、その複合線材に縮径加工を施すことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
【請求項２】
心材の周りにＴｉテープを縦添え被覆してＴｉ又はＴｉ合金層を形成し、そのＴｉ又はＴｉ合金層の周りにＣｕ−Ｚｎテープを縦添え被覆し、そのＣｕ−Ｚｎテープの突き合わせ部を溶接して複合線材を形成し、その複合線材に縮径加工を施すことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
【請求項３】
心材の周りにＣｕ−Ｚｎテープを縦添え被覆してＣｕ−Ｚｎ合金層を形成し、そのＣｕ−Ｚｎ合金層の周りにＴｉテープを縦添え被覆し、そのＴｉテープの突き合わせ部を溶接して複合線材を形成し、その複合線材に縮径加工を施すことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
【請求項４】
上記縮径加工の減面率が９９％以上である請求項１〜３いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
【請求項５】
上記Ｃｕ−ＺｎテープのＺｎ濃度が３０〜４０重量％である請求項１〜４いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
【請求項６】
上記心材が、Ｃｕ又はＣｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金で構成される請求項１〜５いずれかに記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ放電加工用電極線の製造方法に係り、特に被加工物の表面改質が可能なワイヤ放電加工用電極線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、例えば、Ｃｕ−２．０重量％Ｓｎ合金、Ｃｕ−０．３重量％Ｓｎ合金などの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】
これらの電極線の製造方法の内、黄銅線材（単一合金線）の場合、鋳造材に圧延加工又は押出加工を施し、その後、伸線加工と熱処理加工とを繰り返し、電極線を得るのが一般的である。また、複合線材（被覆型の電極線）の場合、心材の表面に、金属膜をメッキしたり金属層を押出被覆することで、電極線が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３３９６６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の複合線材の製造方法においては、メッキや押出被覆を用いることから、被覆可能な材料が自ずと限定されてしまうという問題があった。また、製造効率が著しく悪く、製品コストの上昇を招くという問題があった。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、非加工物の表面改質が可能な被覆層を有するワイヤ放電加工用電極線を、生産性良く製造可能なワイヤ放電加工用電極線の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、第１の発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、心材の周りにＴｉテープを縦添え被覆し、そのＴｉテープの突き合わせ部を溶接して複合線材を形成し、その複合線材に縮径加工を施すものである。
【０００９】
また、第２の発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、心材の周りにＴｉテープを縦添え被覆してＴｉ又はＴｉ合金層を形成し、そのＴｉ又はＴｉ合金層の周りにＣｕ−Ｚｎテープを縦添え被覆し、そのＣｕ−Ｚｎテープの突き合わせ部を溶接して複合線材を形成し、その複合線材に縮径加工を施すものである。
【００１０】
また、第３の発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、心材の周りにＣｕ−Ｚｎテープを縦添え被覆してＣｕ−Ｚｎ合金層を形成し、そのＣｕ−Ｚｎ合金層の周りにＴｉテープを縦添え被覆し、そのＴｉテープの突き合わせ部を溶接して複合線材を形成し、その複合線材に縮径加工を施すものである。
【００１１】
ここで、縮径加工の減面率が９９％以上であることが好ましい。また、Ｃｕ−ＺｎテープのＺｎ濃度が３０〜４０重量％であることが好ましい。さらに、心材が、Ｃｕ又はＣｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金で構成されることが好ましい。
【００１２】
縦添え被覆によってＴｉ又はＴｉ合金層を心材の周りに設けることで、被加工物の表面改質が可能なワイヤ放電加工用電極線を、生産性良く製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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。
【００１４】
（第１の実施形態）
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製造方法を説明するための概略模式図を図１、図２に、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製造方法により得られたワイヤ放電加工用電極線の横断面図を図３に示す。
【００１５】
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の製造方法は、心材１１の周りにＴｉテープ１２を縦添え被覆してＴｉ層（又はＴｉ合金層）２２を形成し、そのＴｉ層２２の突き合わせ部１３を、図２に示すように溶接手段２５を用いて不活性ガスＧの雰囲気下で溶接し、溶接部２３を有する複合線材２１を形成し、その複合線材２１に縮径加工及び熱処理を施す（又は繰り返し施す）ものである。
【００１６】
その結果、図３に示すように、心材３１の周りに被覆層としてＴｉ層（又はＴｉ合金層）３２を有するワイヤ放電加工用電極線３０が得られる。
【００１７】
縮径加工としては、圧延加工により心材１１とＴｉ層２２とを密着させて隙間Ｓをなくした後、伸線加工により所望の線径、例えば０．１〜０．４ｍｍ、好ましくは０．２〜０．３ｍｍまで減面させる。この時の減面率は９９％以上、好ましくは９９．４０％以上、特に好ましくは９９．７０〜９９．９０％である。また、縮径加工として、圧延加工のみ又は伸線加工のみを行うようにしてもよい。
【００１８】
縦添え被覆を行う工程と溶接を行う工程とは、それぞれ連続して行って１つの工程とする又は別々に行って２つの工程とするというように、いずれであってもよいが、連続的に行う方が生産性がより良好となる。
【００１９】
溶接手段２５としては、イナートガスアーク溶接装置、例えばＭＩＧ溶接装置やＴＩＧ溶接装置などを用いることができる。
【００２０】
ここで、被加工物の表面改質が可能な被覆層の構成材として、Ｔｉ（又はＴｉ合金）を選択したのは、Ｔｉが高耐食性を有していると共に、Ｔｉ化合物、例えばＴｉＣが高い耐摩耗性を有しているからである。
【００２１】
また、心材１１としては、Ｃｕ又はＣｕ合金やＦｅ又はＦｅ合金線からなる線材、具体的には、
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、
鉄線、
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鋼線などが挙げられ、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、電極線３０の導電率が向上し、放電特性を向上させることができる。また、Ｆｅ又はＦｅ合金線からなる線材で心材１１を構成することで、電極線３０の引張強度、特に高温引張強度を向上させることができる。
【００２２】
次に、ワイヤ放電加工用電極線３０を用いた表面改質方法について説明する。
【００２３】
上述した電極線３０を用いて被加工物（図示せず）に対して放電加工（切断加工）を行う。放電加工は、被加工物を加工液中に配置した状態で行われる。加工液は、油（例えば灯油などの液状炭化水素）又はシリコン油などを主成分とするものである。
【００２４】
被加工物及び電極線３０（ワイヤ電極）との間に電圧を印可することで、被加工物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、電極線３０の被覆層が蒸発し、被覆層を構成するＴｉ（又はＴｉ合金）の単体及び／又はその化合物で構成される被膜が、被加工物の加工表面に移行し（付着し）、被加工物の加工表面に被膜が形成される。ここで、被覆層のＴｉが蒸発する際、Ｔｉと加工液とが反応してＴｉ化合物、例えばＴｉＣ等が生成される。
【００２５】
得られた被膜を構成するＴｉ化合物は硬度が非常に高く、耐摩耗性に優れていることから、被膜の形成によって被加工物の表面改質がなされ、被加工物表面の耐食性及び耐摩耗性が向上する。また、被膜の形成は、ワイヤ放電加工と同時になされることから、被加工物の表面改質は容易、かつ、安価である。
【００２６】
尚、ここでは、電極線３０を用い、被加工物の加工（切り出し）と同時に表面改質を行う場合について説明を行ったが、切り出しは行わず、表面改質のみを行うようにしてもよい。例えば、予め汎用の黄銅電極線等を用いて被加工物を切り出しておき、その切り出した被加工物の加工表面近傍を、電極線３０を用いて放電加工を行うことで、被加工物の表面改質のみを行うこともできる。
【００２７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２８】
心材の周りに被覆層を形成する際、従来の製造方法であるメッキや押出被覆では、被覆層として優れた耐食性を有するＴｉ層を形成することができなかった。これは、Ｔｉが活性な金属であるため、メッキや押出被覆を行うと著しい酸化が生じることによる。そこで、本実施の形態に係る製造方法においては、心材１１の周りにＴｉテープ１２を縦添え被覆してＴｉ層２２を形成し、そのＴｉ層２２の突き合わせ部１３を溶接することで複合線材２１を形成している。この複合線材２１に縮径加工及び熱処理を施すことで、心材３１の周りにＴｉ層３２を有するワイヤ放電加工用電極線３０を得ることができる。
【００２９】
また、縦添え被覆によるＴｉ層２２は、メッキや押出被覆による被覆層と比較して、連続的な生産により適しており、つまり生産性がより良好であることから、被加工物の表面改質が可能なワイヤ放電加工用電極線を安価に製造することができる。
【００３０】
また、突き合わせ部１３の溶接は、不活性ガスＧの雰囲気下で行うため、溶接の際に溶接部２３が酸化されることはない。よって、溶接部２３とその周囲のＴｉ層２２とで特性上の差異は無く、良好な溶接部２３が得られる。
【００３１】
また、心材１１として、導電率の高い材料からなる線材を用いていることから、得られる電極線３０の導電率も高くなり、延いては電極線３０の放電特性が良好となる。
【００３２】
以上より、本実施の形態に係る製造方法によれば、従来の電極線と同等以上の放電特性で放電加工を行うことができ、かつ、放電加工と同時に被加工物の表面改質処理も行うことができる電極線３０を安価に得ることができる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００３４】
（第２の実施形態）
本発明の別の好適一実施形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法により得られたワイヤ放電加工用電極線の横断面図を図４に示す。尚、図３と同様の部材については同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
【００３５】
第１の実施の形態に係る製造方法は、１層のＴｉ層３２で構成される被覆層を形成するものであった。
【００３６】
本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法は、図１に示したように、心材１１の周りにＴｉテープ１２を縦添え被覆してＴｉ層（又はＴｉ合金層）を形成し、そのＴｉ層の周りにＣｕ−Ｚｎテープ（図示せず）を縦添え被覆してＣｕ−Ｚｎ合金層を形成し、そのＣｕ−Ｚｎ合金層の突き合わせ部を、図２に示した溶接手段２５を用いて不活性ガスＧの雰囲気下で溶接し、溶接部を有する複合線材を形成し、その複合線材に縮径加工及び熱処理を施すものである。Ｃｕ−Ｚｎテープとして、Ｚｎ濃度が３０〜４０重量％のものを用いる。
【００３７】
その結果、図４に示すように、心材３１の周りに被覆層４２として内層側のＴｉ層（又はＴｉ合金層）４３、外層側のＣｕ−Ｚｎ合金層４４を有するワイヤ放電加工用電極線４０が得られる。
【００３８】
縮径加工としては、圧延加工により心材１１、Ｔｉ層、及びＣｕ−Ｚｎ合金層を密着させて隙間をなくした後、伸線加工により所望の線径、例えば０．１〜０．４ｍｍ、好ましくは０．２〜０．３ｍｍまで減面させる。この時の減面率は９９％以上、好ましくは９９．４０％以上、特に好ましくは９９．７０〜９９．９０％である。
【００３９】
Ｔｉテープ１２の縦添え被覆工程とＣｕ−Ｚｎテープの縦添え被覆工程とは、それぞれ連続して行って１つの工程とする又は別々に行って２つの工程とするというように、いずれであってもよいが、連続的に行う方が生産性がより良好となる。また、Ｃｕ−Ｚｎテープの縦添え被覆工程と溶接を行う工程とは、それぞれ連続して行って１つの工程とする又は別々に行って２つの工程とするというように、いずれであってもよいが、連続的に行う方が生産性がより良好となる。
【００４０】
ここで、Ｃｕ−Ｚｎ合金層４４を構成するＣｕ−ＺｎテープのＺｎ濃度を３０〜４０重量％としたのは、Ｚｎ濃度が３０重量％未満だと電極線４０の放電特性が著しく低下してしまうからである。また、Ｚｎ濃度が４０重量％を超えると伸線加工性が著しく低下してしまい、縮径加工時に断線が生じるからである。
【００４１】
また、Ｔｉ層４３の層厚及びＣｕ−Ｚｎ合金層４４の層厚は、放電特性及び表面改質性の兼ね合いに応じて適宜決定されるものであり、特に限定するものではない。
【００４２】
本実施の形態に係る製造方法によれば、被覆層の外層側に放電特性に優れるＣｕ−Ｚｎ合金層４４を有する電極線４０を製造することができ、電極線４０の放電加工速度が大幅に向上する。また、被覆層の内層側にはＴｉ層４３が配されていることから、前実施の形態に係る製造方法により得られた電極線１０と同様に、放電加工の際に被加工物の表面改質を行うことができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
本発明の更に別の好適一実施形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法により得られたワイヤ放電加工用電極線の横断面図を図５に示す。尚、図４と同様の部材については同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
【００４４】
第２の実施の形態に係る製造方法は、内層側にＴｉ層４３及び外層側にＣｕ−Ｚｎ合金層４４を有する被覆層４２を形成するものであった。
【００４５】
本実施の形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法の、基本的な製造手順は、第２の実施の形態に係る製造方法の製造手順と同じであり、Ｃｕ−Ｚｎテープで構成されるＣｕ−Ｚｎ合金層を内層側に、かつ、Ｔｉテープで構成されるＴｉ層を外層側に配し、そのＴｉ層の突き合わせ部を溶接する点が、第２の実施の形態に係る製造方法と異なっている。
【００４６】
その結果、図５に示すように、心材３１の周りに被覆層５２として内層側のＣｕ−Ｚｎ合金層４４、外層側のＴｉ層（又はＴｉ合金層）４３を有するワイヤ放電加工用電極線５０が得られる。
【００４７】
本実施の形態に係る製造方法においても、前実施の形態に係る製造方法により得られた電極線４０と同様に、放電加工速度の向上及び放電加工の際における被加工物の表面改質を同時に達成することができる電極線５０を得ることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態は、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。
【００４９】
【実施例】
次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５０】
（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、この心材の周りに板厚０．７ｍｍのＴｉテープを縦添え被覆してＴｉ層を形成し、そのＴｉ層の突き合わせ部を不活性ガス雰囲気で溶接して複合線材を作製する。その複合線材に、伸線加工と熱処理を繰り返して行うことで、線径が０．２５ｍｍの電極線を作製した。
【００５１】
（実施例２）
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、この心材の周りに板厚０．３ｍｍのＴｉテープを縦添え被覆してＴｉ層を形成し、そのＴｉ層の周りに板厚０．４ｍｍのＣｕ−３５Ｚｎテープ（単位：重量％）を縦添え被覆してＣｕ−Ｚｎ合金層を形成し、そのＣｕ−Ｚｎ合金層の突き合わせ部を不活性ガス雰囲気で溶接して複合線材を作製する。その複合線材に、伸線加工と熱処理を繰り返し行うことで、線径が０．２５ｍｍの電極線を作製した。
【００５２】
（比較例１）
Ｃｕ−２５Ｚｎテープ（単位：重量％）を用いる以外は、実施例２と同様にして、線径が０．２５ｍｍの電極線を作製した。
【００５３】
（比較例２）
Ｃｕ−４５Ｚｎテープ（単位：重量％）を用いる以外は、実施例２と同様にして、線径が０．２５ｍｍの電極線を作製した。
【００５４】
（従来例１）
Ｃｕ−３５Ｚｎ（単位：重量％）の合金単体で、直径が０．２５ｍｍの電極線を作製した。
【００５５】
実施例１，２、比較例１，２、及び従来例１の各電極線における心材組成、被覆層の構造、放電加工速度、及び耐食性を表１に示す。
【００５６】
放電加工速度の測定は、実施例１，２、比較例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の被加工物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。
【００５７】
耐食性の評価は、加工後の各被加工物を王水中へ１０分浸漬し、被加工物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○、腐食が著しいものを×とした。
【００５８】
【表１】
2005028511.tif 000003
【００５９】
表１に示すように、実施例１，２の各電極線は、従来例１と比較して放電加工速度がそれぞれ１０％、２５％向上していた。また、実施例１，２の各電極線を用いて放電加工を行った被加工物と従来例１の電極線を用いて放電加工を行った被加工物とを比較すると、従来例１の電極線を用いて放電加工を行った被加工物は腐食が著しかった。これに対して、実施例１，２の各電極線を用いて放電加工を行った被加工物は全く腐食が認められず、優れた耐食性を示した。このことから、実施例１，２の各電極線を用いて被加工物の放電加工を行うことで、被加工物の表面に耐食性に優れた被膜を形成することができることがわかる。
【００６０】
比較例１の電極線は、耐食性は優れていたものの、被覆層におけるＣｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が低すぎるため、放電加工速度の向上が殆ど認められなかった。また、比較例２の電極線は、Ｃｕ−Ｚｎ合金層のＺｎ濃度が高すぎるため、伸線加工中に断線が生じ、電極線を作製することができなかった。
【００６１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、心材の周りの被覆層にＴｉ又はＴｉ合金層を有するワイヤ放電加工用電極線を、生産性良く製造することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適一実施形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法を説明するための概略模式図である。
【図２】本発明の好適一実施形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法を説明するための概略模式図である。
【図３】本発明の好適一実施形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法により得られたワイヤ放電加工用電極線の横断面図である。
【図４】本発明の別の好適一実施形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法により得られたワイヤ放電加工用電極線の横断面図である。
【図５】本発明の更に別の好適一実施形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法により得られたワイヤ放電加工用電極線の横断面図である。
【符号の説明】
１１  心材
１２  Ｔｉテープ
１３  突き合わせ部
２１  複合線材
３０  ワイヤ放電加工用電極線
【図１】
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【図２】
2005028511.tif 000005
【図３】
2005028511.tif 000006
【図４】
2005028511.tif 000007
【図５】
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