(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径が０．０７ｍｍ以下のワイヤ放電加工用電極線において、重量比で、Ａｇを５〜１５ｗｔ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる合金で形成した心線の外周に、電極線の外径Ｄに対する層厚ｔの比（ｔ／Ｄ）が０．０５〜０．２のＣｕ−Ｚｎ合金被覆層を形成したことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
【請求項２】
前記Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層がα相の単相組織又はα相とβ相の混合相組織で形成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工用電極線。
【請求項３】
前記Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の外周に、更にＺｎ被覆層を有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工用電極線。
【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に係り、特に、外径が０．０７ｍｍ以下の微細加工用極細電極線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤカット放電加工用電極線（以下、ワイヤ放電加工用電極線と示す）としては、優れた伸線加工性及び経済性、高い引張強度、および良好な放電加工特性を備えていることが好ましいことから、従来、黄銅線が多用されてきた。一般的な黄銅線としては、Ｚｎ濃度が３２〜３６ｗｔ％のＣｕ−Ｚｎ合金単体からなるＣｕ−３５Ｚｎ合金線（６５／３５黄銅線）が挙げられる。
【０００３】
近年、生産性向上の観点から、ワイヤ放電加工用電極線における放電加工速度の更なる向上が望まれており、例えば、Ｃｕ−２．０ｗｔ％Ｓｎ、Ｃｕ−０．３ｗｔ％Ｓｎ、Ｃｕ−１３ｗｔ％Ｚｎ、Ｃｕ−０．６ｗｔ％Ａｇ、Ｃｕ−４．０ｗｔ％Ｚｎ−０．３ｗｔ％ＳｎからなるＣｕ合金線を心線とし、この心線の外周に高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金被覆層を形成した複合電極線が提案されている。
【０００４】
また、ワイヤ放電加工用電極線の内、外径が０．０７ｍｍ以下の微細加工用極細電極線としては、タングステン線又はモリブデン線などが挙げられるが、最近では鋼線を心線とし、その心線外周にＣｕ−Ｚｎ合金被覆層を設けた黄銅被覆鋼線が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放電加工中の放電加工用電極線においては、一般に、２００〜４００℃の高温になっており、電極線自体に熱的負荷が加わると共に、放電加工速度及び放電加工精度を向上させるために張力の負荷も加わっている。ここで、６５／３５黄銅線の、室温での引張強度は銅線の２倍程度であるものの、３００℃前後の高温引張強度は銅線よりやや高い程度であるため、放電加工速度を更に向上させようとした場合、張力が高くなると共にジュール熱の発生量が更に多くなるため、断線が生じてしまう。即ち、６５／３５黄銅線は、高温引張強度が低いという問題があった。
【０００６】
また、微細加工用極細電極線として用いられるタングステン線、モリブデン線、黄銅被覆鋼線などは、高温引張強度は高いものの、伸線加工性が良好でなく、また、導電率があまり良好でないために放電特性が劣るといった問題があった。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、高温引張強度が高く、伸線加工性が良好で、かつ、放電特性が良好なワイヤ放電加工用電極線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本発明に係るワイヤ放電加工用電極線は、外径が０．０７ｍｍ以下のワイヤ放電加工用電極線において、重量比で、Ａｇを５〜１５ｗｔ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる合金で形成した心線の外周に、電極線の外径Ｄに対する層厚ｔの比（ｔ／Ｄ）が０．０５〜０．２のＣｕ−Ｚｎ合金被覆層を形成したものである。
【０００９】
以上の構成によれば、Ｃｕ−Ａｇ系合金で心線を形成し、その心線の外周にＣｕ−Ｚｎ合金被覆層を形成したもので電極線を形成することで、放電加工速度が速く、放電加工精度が良好で、かつ、断線のおそれが殆どない電極線を得ることができる。
【００１０】
また、上記Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層がα相の単相組織又はα相とβ相の混合相組織で形成されることが好ましい。
【００１１】
また、上記Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の外周に、更にＺｎ被覆層を有していてもよい。
【００１２】
上記数値範囲を限定した理由を以下に述べる。
【００１３】
心線の構成合金の一つであるCu-1.0〜35wt%Ag の、Ａｇ含有量を１．０〜３５ｗｔ％と規定したのは、１．０ｗｔ％未満の含有では高温引張強度の向上が望めず、逆に３５ｗｔ％を超えて含有させると、導電率が低下すると共に、材料コストが上昇してしまうためである。
【００１４】
さらに、心線を構成する合金が含有するＭｇ量を０．０５〜２．０ｗｔ％と規定したのは、０．０５ｗｔ％未満の含有では高温引張強度の向上が望めず、逆に２．０ｗｔ％を超えて含有させると、導電率が低下すると共に、材料コストが上昇してしまうためである。
【００１５】
電極線の外径Ｄに対するＣｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚ｔの比（ｔ／Ｄ）を０．０５〜０．２としたのは、０．０５未満では常温での強度が不足し、放電加工中に断線が生じるためであり、また、０．２よりも大きいと高速で放電加工を行うのに十分な導電率を達成できないためである。
【００１６】
【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いて説明する。
【００１７】
本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の横断面図を図１に、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の他の形態の横断面図を図２に示す。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線５１は、重量比で、Ａｇを１．０〜３５ｗｔ％、好ましくは１．０〜２０ｗｔ％、更に好ましくは２．０〜２０ｗｔ％、特に好ましくは５．０〜１５ｗｔ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｗｔ％、好ましくは０．０５〜０．５ｗｔ％、特に好ましくは０．１〜０．３ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる合金を用いて心線５２を形成し、この心線５２の外周に、電極線の外径Ｄ1に対する層厚ｔ1 の比（ｔ1 ／Ｄ1 ）が０．０５〜０．２となるようにＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３を形成したものである。
【００１９】
また、図２に示すように、電極線５１のＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３の外周にＺｎ被覆層４を形成し、電極線６１としてもよい。この場合、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層３の層厚ｔ2 は、電極線６１の外径Ｄ2 に対する比（ｔ2 ／Ｄ2 ）が０．０５〜０．２のものである。
【００２０】
Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層３を形成するＣｕ−Ｚｎ合金としては、冷間加工が容易に可能であると共に、市場での入手性および経済性を考慮して、α相の単相組織又はα相とβ相の混合相組織からなり、Ｚｎ濃度が３２〜４６ｗｔ％のＣｕ−Ｚｎ合金が好ましいが、α相の単相組織からなり、Ｚｎ濃度が３２〜３８ｗｔ％のＣｕ−Ｚｎ合金が特に好ましい。
【００２１】
Ｚｎ被覆層４の層厚は特に限定するものではないが、０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．３〜１．０μｍである。
【００２２】
Ｚｎ被覆層４の構成材は、Ｚｎ、又は添加量が微量であればＺｎ合金のいずれであってもよい。
【００２３】
次に、本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法について説明する。
【００２４】
先ず、重量比で、Ａｇを１．０〜３５ｗｔ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる合金溶湯を用いてビレットを鋳造形成する。
【００２５】
次に、このビレットに熱間押出加工を施し、所定の直径（例えば、５〜８ｍｍ）の母線を形成する。その後、この母線を、Ｚｎを３２〜３８ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなるＣｕ−Ｚｎ合金管内に挿入し、熱処理および伸線加工を施し、所望の線径（例えば、０．０７ｍｍ以下）のワイヤ放電加工用電極線５１を得る。ここで、熱処理および伸線加工（冷間伸線加工）の工程は、必要に応じて適宜繰り返してもよい。また、最外層にＺｎ被覆層４を有する電極線６１を得るには、Ｃｕ−Ｚｎ合金管を更にＺｎ管内に挿入すればよい。
【００２６】
母線に対する熱処理としては、通電アニーラ又は焼鈍炉等による連続処理又はバッチ処理が挙げられる。また、熱処理条件は、特に限定するものではなく、Ａｇ含有量、後工程の冷間伸線加工の加工条件、及びワイヤ放電加工用電極線に要求される特性等に応じて適宜選択されるものである。
【００２７】
以上に説明した本発明に係るワイヤ放電加工用電極線５１によれば、心線５２を、導電性、熱伝導性、および耐熱特性に優れたＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ系合金で構成することで、電極線５１の、放電特性が良好となると共に温度上昇を抑制することができ、また、放電加工時の高温引張強度が高くなる。よって、放電加工速度が速く、かつ、放電加工精度が良好な放電加工を行うことができる。また、放電加工の際の加工電流の増加に伴うジュール熱の発生量が多くなっても、断線のおそれが殆どない。
【００２８】
また、心線５２の外周に、放電特性に優れたＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３を、電極線５１の外径Ｄ1 に対する層厚ｔ1 の比（ｔ1 ／Ｄ1 ）が０．０５〜０．２となるように被覆形成することで、常温強度と導電率のバランスが良好となり、放電加工速度を更に速くすることができる。
【００２９】
さらに、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層３の外周にＺｎ被覆層４を形成することで、放電特性が更に良好な電極線６１を得ることができる。
【００３０】
すなわち、本発明の電極線５１によれば、タングステン線、モリブデン線、黄銅被覆鋼線などの従来の微細加工用極細電極線と比較して、放電加工速度が速くなると共に、放電加工精度が良好となり、かつ、断線頻度が低くなる。
【００３１】
次に、本発明の参考形態に係るワイヤ放電加工用電極線を添付図面に基いて説明する。
【００３２】
本発明の参考形態に係るワイヤ放電加工用電極線の横断面図を図３、図４に示す。
【００３３】
図３に示すように、本発明の参考形態に係るワイヤ放電加工用電極線７１は、
重量比で、Ｚｎを１０〜３８ｗｔ％、好ましくは１５〜３５ｗｔ％、特に好ましくは１７．５〜３２．５ｗｔ％、Ａｇを１．０〜３５ｗｔ％、好ましくは１．０〜２０ｗｔ％、更に好ましくは２．０〜２０ｗｔ％、特に好ましくは５．０〜１５ｗｔ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｗｔ％、好ましくは０．０５〜０．５ｗｔ％、特に好ましくは０．１〜０．３ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる合金の心線で形成したものである。
【００３４】
また、図４に示すように、本発明の参考形態に係るワイヤ放電加工用電極線８１は、重量比で、Ｚｎを１０〜３８ｗｔ％、好ましくは１５〜３５ｗｔ％、特に好ましくは１７．５〜３２．５ｗｔ％、Ａｇを１．０〜３５ｗｔ％、好ましくは１．０〜２０ｗｔ％、更に好ましくは２．０〜２０ｗｔ％、特に好ましくは５．０〜１５ｗｔ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｗｔ％、好ましくは０．０５〜０．５ｗｔ％、特に好ましくは０．１〜０．３ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる合金を用いて心線４２を形成し、この心線８２の外周に、電極線の外径Ｄ4 に対する層厚ｔ4 の比（ｔ4 ／Ｄ4 ）が０．０５〜０．２となるようにＣｕ−Ｚｎ合金被覆層４３を形成したものである。
【００３５】
Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層４３を形成するＣｕ−Ｚｎ合金としては、前述したＣｕ−Ｚｎ合金被覆層３と同じものを適用することができる。
【００３６】
本発明の参考形態の電極線７１および本発明の参考形態の電極線８１においても、図２に示したように、最外層にＺｎ被覆層４を形成してもよい。
【００３７】
次に、本発明の参考形態および本発明の参考形態に係るワイヤ放電加工用電極線の製造方法について説明する。
【００３８】
先ず、重量比で、Ｚｎを１０〜３８ｗｔ％、Ａｇを１．０〜３５ｗｔ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる合金溶湯を用いてビレットを鋳造形成する。
【００３９】
次に、このビレットに熱間押出加工を施し、所定の直径（例えば、５〜８ｍｍ）の母線を形成する。
【００４０】
その後、この母線に熱処理および伸線加工を施し、所望の線径（例えば、０．０７ｍｍ以下）のワイヤ放電加工用電極線７１（図３参照）を得る。又は、この母線を、Ｚｎを３２〜３８ｗｔ％含有し、かつ、残部がＣｕ及び不可避不純物からなるＣｕ−Ｚｎ合金管内に挿入し、熱処理および伸線加工を施し、所望の線径（例えば、０．０７ｍｍ以下）のワイヤ放電加工用電極線８１（図４参照）を得る。ここで、熱処理および伸線加工（冷間伸線加工）の工程は、必要に応じて適宜繰り返してもよい。
【００４１】
以上に説明した本発明の参考形態に係るワイヤ放電加工用電極線７１によれば、電極線を、放電特性に優れたＣｕ−Ｚｎ系合金と高温引張強度に優れたＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ系合金の両方の特性を併せ持ったＣｕ−Ｚｎ−Ａｇ−Ｍｇ系合金の単体で構成することで、複合化することなく（複合電極線に形成することなく）、放電加工速度が速く、放電加工精度が良好で、かつ、断線のおそれが殆どない電極線となる。
【００４２】
（参考例１）
Cu-10wt%Ag合金からなり、かつ、外径が７．１ｍｍの心線を形成し、この心線を、Ｃｕ−３５ｗｔ％Ｚｎ合金を用いて押出形成してなる外径が１０ｍｍ、かつ、肉厚が１．２ｍｍの管内に挿入し、複合管を形成する。
【００４３】
次に、この複合管に冷間伸線加工を施し、φ７．９ｍｍの複合線を形成する。この複合線に、軟化のための熱処理を施した後、伸線加工を施してφ０．０７ｍｍ（７０μｍ）、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚が８．８μｍのワイヤ放電加工用電極線を得る。
【００４４】
（参考例２）
Cu-20wt%Zn-10wt%Ag合金からなり、かつ、外径が７．１ｍｍの心線を用いる以外は実施例１と同様にして、φ０．０７ｍｍ（７０μｍ）、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚が８．８μｍのワイヤ放電加工用電極線を得る。
【００４５】
（参考例３）
Cu-30wt%Zn-10wt%Ag合金からなり、かつ、外径が７．１ｍｍの心線を形成し、この心線に、軟化のための熱処理を施した後、伸線加工を施してφ０．０７ｍｍ（７０μｍ）のワイヤ放電加工用電極線を得る。
【００４６】
（実施例１）
Cu-10wt%Ag-0.2wt%Mg 合金からなり、かつ、外径が７．１ｍｍの心線を用いる以外は参考例１と同様にして、φ０．０７ｍｍ（７０μｍ）、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚が８．８μｍのワイヤ放電加工用電極線を得る。
【００４７】
（参考例４）
Cu-20wt%Zn-10wt%Ag-0.2wt%Mg 合金からなり、かつ、外径が７．１ｍｍの心線を用いる以外は参考例１と同様にして、φ０．０７ｍｍ（７０μｍ）、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚が８．８μｍのワイヤ放電加工用電極線を得る。
【００４８】
（参考例５）
Cu-30wt%Zn-10wt%Ag-0.2wt%Mg 合金を用いる以外は参考例３と同様にして、φ０．０７ｍｍ（７０μｍ）のワイヤ放電加工用電極線を得る。
【００４９】
（比較例１）
鋼線からなり、かつ、外径が７．１ｍｍの心線を用いる以外は実施例１と同様にして、φ０．０７ｍｍ（７０μｍ）、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚が８．８μｍのワイヤ放電加工用電極線を得る。
【００５０】
この時、参考例１〜５および実施例１の各電極線は、伸線性が良好であったのに対して、比較例１の電極線は、心線が鋼線からなるため伸線性が良好でなく、電極線の製造作業（伸線作業）は困難であった。
【００５１】
参考例１〜５および実施例１および比較例１の各電極線の、組成および放電加工特性について評価を行った。その評価結果を表１に示す。
【００５２】
ここで、放電加工特性の評価は、放電加工試験機（ＡＰ−２００：ソディック製）を用いて、板厚１０ｍｍの被加工物（ＪＩＳ  ＫＤ−２０）を加工した時の放電加工速度および平均面粗度（μｍ）を測定したものである。放電加工速度比は、比較例１の放電加工速度を１．００とした時の相対値である。また、平均面粗度は、被加工物の加工面における平均表面粗さ（凹凸の平均深さ）である。
【００５３】
【表１】
0004323704.tif 000002
【００５４】
実施例１および参考例１〜５の各電極線は、それぞれ導電性、熱伝導性、および耐熱特性に優れた電極線であるため、表１に示すように、比較例１の電極線と比較して、放電加工速度がそれぞれ２０％、１６％、１７％、２２％、１７％、１８％も上昇していた。つまり、実施例１および参考例１〜５の電極線を用いて放電加工を行うことで、比較例１の電極線を用いる場合よりも、放電加工速度が向上することが確認できた。
【００５５】
また、比較例１の電極線の平均面粗度が０．７０μｍであったのに対して、参考例１〜５および実施例１の電極線の平均面粗度はそれぞれ０．５８μｍ、０．６０μｍ、０．５９μｍ、０．５９μｍ、０．５８μｍ、０．５７μｍ、であり、平均面粗度が約１５％も小さくなっていた。つまり、実施例１および参考例１〜５の電極線を用いて放電加工を行うことで、比較例１の電極線を用いる場合よりも、被加工物の加工面がより平滑となり、放電加工精度が向上することが確認できた。
【００５６】
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。
【００５７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、Ｃｕ−Ａｇ−Ｍｇ系合金で心線を形成し、その心線を用いて電極線を形成することで、放電加工速度が速く、放電加工精度が良好で、かつ、断線のおそれが殆どない電極線を得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】  本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の横断面図である。
【図２】  本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の他の形態を示す横断面図である。
【図３】  本発明の参考形態に係るワイヤ放電加工用電極線の横断面図である。
【図４】  本発明の参考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】
５１，６１，７１，８１  ワイヤ放電加工用電極線
５２，８２  心線
３，４３  Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層
４  Ｚｎ被覆層
Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3   電極線の外径
ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3   Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層の層厚
【図１】
0004323704.tif 000003
【図２】
0004323704.tif 000004
【図３】
0004323704.tif 000005
【図４】
0004323704.tif 000006