(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心材上にＣｕ−Ｚｎ合金の被覆層を形成した線状体より構成される放電加工用電極線において、前記被覆層は、α相とβ相の混合相よりなるＣｕ−Ｚｎ合金の第１の被覆層と、前記第１の被覆層上に形成されたα相として存在するＣｕ−Ｚｎ合金の第２の被覆層より構成されるとともに、前記第２の被覆層の厚さｔの前記線状体の外径Ｄに対する比率ｔ／Ｄが０．００５〜０．０５であり、かつ、前記β相の断面積Ａの前記第１の被覆層の全断面積Ｂに対する比率Ａ／Ｂが０．５〜０．９であることを特徴とする放電加工用電極線。
【請求項２】
前記心材は、純銅、Ｃｕ‐０．０２〜０．２重量％Ｚｒ合金、Ｃｕ‐０．１５〜０．２５重量％Ｓｎ‐０．１５〜０．２５重量％Ｉｎ合金、Ｃｕ‐０．１５〜０．７０重量％Ｓｎ合金、Ｃｕ‐０．０８〜２０重量％Ａｇ合金、Ｃｕ‐０．０１〜０．０５重量％Ｓｎ‐０．００５〜０．０５重量％Ｍｇ合金、Ｃｕ‐０．００５〜０．５重量％Ｍｇ合金、Ｃｕ‐５〜３０重量％Ｚｎ合金、あるいはＺｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、ＡｇおよびＳｎの少なくとも１種を含むＣｕ‐５〜３０重量％Ｚｎ合金より選択される材料より構成されることを特徴とする請求項１項記載の放電加工用電極線。
【請求項３】
前記第２の被覆層の周上に、さらに５０重量％以上のＺｎを含むＣｕ−Ｚｎ合金を１．０〜１０μｍの厚さに形成した第３の被覆層を有することを特徴とする請求項１項記載の放電加工用電極線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電加工用電極線に関し、特に、優れた伸線加工性に基づく低コスト性を有するとともに、優れた加工速度と良好な加工精度を備えた被覆型の放電加工用電極線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、加工速度および加工精度等によって評価される放電特性に優れており、さらに、コスト的にも有利な特質を備えている。
【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黄銅線）〕が使用されてきたが、近年になって、特に、高速加工性が重視されるようになり、このため、たとえば、Ｃｕ‐２．０重量％Ｓｎ合金あるいはＣｕ‐０．３重量％Ｓｎ合金等より構成される心材上に高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成した被覆型の電極線が提案されている（特開平５−３３９６６４号）。
【０００４】
また、以上の構成において、心材上に高濃度のＣｕ−Ｚｎ合金層を形成する方法としては、心材の上にＺｎ層を形成し、その後、長時間の拡散熱処理を施す方法が提案されており、これによって得られる放電加工用電極線は、優れた高速加工性を有する電極線として評価されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上に述べた従来の電極線によると、Ｃｕ−Ｚｎ合金被覆層におけるＺｎ濃度が３８〜４９重量％と高いため、伸線加工性に劣り、製造が著しく高コスト化する問題を有している。
【０００６】
また、一般に、高濃度Ｚｎを含む黄銅被覆層を形成した電極線の場合には、加工速度が向上する反面において、面精度あるいは寸法精度等の加工精度に問題を有しており、単一の黄銅線による電極線に比べて性能的に劣るのが普通とされている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、優れた伸線加工性に基づく低コスト性を有するとともに、優れた加工速度と良好な加工精度を備えた総合特性に優れる被覆型の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】
本発明は、上記の目的を達成するため、心材上にＣｕ−Ｚｎ合金の被覆層を形成した線状体より構成される放電加工用電極線において、前記被覆層は、α相とβ相の混合相よりなるＣｕ−Ｚｎ合金の第１の被覆層と、前記第１の被覆層上に形成されたα相として存在するＣｕ−Ｚｎ合金の第２の被覆層より構成されるとともに、前記第２の被覆層の厚さｔの前記線状体の外径Ｄに対する比率ｔ／Ｄが０．００５〜０．０５であり、かつ、前記β相の断面積Ａの前記第１の被覆層の全断面積Ｂに対する比率Ａ／Ｂが０．５〜０．９であることを特徴とする放電加工用電極線を提供するものである。
【０００９】
本発明の特異性は、α相以外の相で構成される第１の被覆層とα相で構成される第２の被覆層による複合の被覆層を形成すること、および以上の構成において、第２の被覆層の厚さと線状体の外径との間に特定の比率関係を設定することにあり、その技術的背景は以下の通りである。
【００１０】
即ち、Ｃｕ−Ｚｎ合金の放電特性（放電のしやすさ）は、α相よりもα相以外の相が優れており、従って、α相以外の相より構成される第１の被覆層は、放電特性とほぼ比例する放電加工速度を保証し、これによって高速加工用としての特性を満足させるように作用するが、半面において、α相以外の相は、冷間での伸線加工性に劣るため、伸線時の断線が発生しやすく、生産性の維持を難しくする。
【００１１】
一方、これに対して第１の被覆層上の第２の被覆層は、構成材がα相であるため、この材質特有の優れた冷間加工性が線全体に作用することとなり、従って、以上の構成の結果、構成される電極線には、優れた高速加工性と優れた冷間伸線加工性とが与えられることとなる。特に、この構成において重要なことは、α相以外の相を内側に配置し、α相を外側に配置している点にあり、この構成によって、線全体の伸線加工性が保証されることとなる。逆の構成によって同様の効果を得ることは不可である。
【００１２】
そして、本発明においては、第１および第２の被覆層を単に複合化させるだけではなく、さらに、α相構成の第２の被覆層の厚さｔと線の外径Ｄとの間にｔ／Ｄ＝０．００５〜０．０５となる比率関係が設定されていることに注目すべきであり、以上の各構成が相互に組み合わされることによって、はじめて、発明の目的に叶う電極線が構成されているものである。
【００１３】
以上に示したｔ／Ｄにおける下限の０．００５は、α相構成の第２の被覆層が伸線加工時に破壊するのを防ぎ、これによって第１の被覆層の露出による断線を防止するうえにおいて重要な条件であり、一方、上限の０．０５は、α相が過剰となって線全体の放電加工性が低下するのを防ぐ意味から重要な条件となる。
【００１４】
本発明における第１の被覆層としては、α相とβ相が混合されたＣｕ−Ｚｎ合金によって構成することが好ましく、また、その場合、β相が占める比率としては、β相の断面積をＡ、第１の被覆層の全断面積をＢとしたとき、Ａ／Ｂ＝０．５〜０．９となるように設定することが好ましい。
【００１５】
α、βの混合相によって第１の被覆層を構成することは、冷間伸線加工の困難なβ相と冷間伸線加工の容易なα相とが互いに有機的に一体化することを意味し、従って、線全体の冷間での伸線加工性をより一層向上させることが可能となる。なお、β相による断面占有比の好ましい下限値を０．５に設定する理由は、０．５を下廻ると、放電加工特性が低下して加工速度が不充分になるためであり、一方、上限値を０．９にする理由は、０．９をこえると伸線性が著しく低下し、断線が生じる為である。
【００１６】
心材の構成材としては、純銅、Ｃｕ‐０．０２〜０．２重量％Ｚｒ合金、Ｃｕ‐０．１５〜０．２５重量％Ｓｎ‐０．１５〜０．２５重量％Ｉｎ合金、Ｃｕ‐０．１５〜０．７０重量％Ｓｎ合金、Ｃｕ‐０．０８〜２０重量％Ａｇ合金、Ｃｕ‐０．０１〜０．０５重量％Ｓｎ‐０．００５〜０．０５重量％Ｍｇ合金、Ｃｕ‐０．０５〜０．５重量％Ｍｇ合金、Ｃｕ‐５〜３０重量％Ｚｎ合金、あるいはＺｒ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、ＡｇおよびＳｎの少なくとも１種を含むＣｕ‐５〜３０重量％Ｚｎ合金より選択される材料より構成されることが好ましい。
【００１７】
これらの材料を使用するときには、電極線に対して高強度と高導電率を与えることが可能となり、加工精度と加工速度を確保するうえにおいて有利となる。
以上に示された各銅合金組成における添加成分の下限値は、強度確保に基づく高加工精度維持のための限界値であり、また、上限値は、導電率維持による高加工速度確保のための限界値となる。
【００１８】
本発明の電極線においては、第２の被覆層の上にＺｎ系の第３の被覆層を形成する構成が推奨される。Ｚｎ系の構成材としては、５０重量％以上のＺｎを含むＣｕ−Ｚｎ合金を使用することが好ましく、さらに、その厚さは、１．０〜１０μｍに設定することが好ましい。
【００１９】
この構成を採用するときには、Ｚｎリッチに構成された第３の被覆層が第１の被覆層を構成するα相以外の相のＣｕ−Ｚｎ合金よりさらに放電特性に優れるため、第３の被覆層の存在が被加工物表面の面精度および寸法精度等の加工精度を大きく向上させるように作用する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による放電加工用電極線の実施の形態を説明する。
図１において、１は純銅あるいは前述した銅合金より構成される心材、２は心材１上に形成された被覆層を示し、α相以外の相として存在するＣｕ−Ｚｎ合金による第１の被覆層３と、α相として存在するＣｕ−Ｚｎ合金による第２の被覆層４の複合体より構成される。ｔは第２の被覆層４の厚さ、Ｄは線全体の外径を示し、これらは、ｔ／Ｄ＝０．００５〜０．０５の比率関係となるように設定されている。
【００２１】
図２は、他の実施の形態を示したもので、図１の構成において、第１の被覆層３をα相５とβ相６の混合相より構成するとともに、β相６の断面積Ａと第１の被覆層３の全断面積Ｂの比率をＡ／Ｂ＝０．５〜０．９に設定し、他の構成を図１と同じにした例である。
【００２２】
図３は、本発明のさらに他の実施の形態を示し、図２の構成における第２の被覆層４の周囲に５０重量％以上のＺｎを含むＣｕ−Ｚｎ合金より構成される第３の被覆層７を形成した例であり、被覆層７は、１．０〜１０μｍの厚さに形成されている。
【００２３】
表１は、以上の構成に基づく放電加工用電極線の実施例および比較例の内容と加工特性をまとめたものである。
【００２４】
【表１】
0003852565.tif 000002
【００２５】
表１に示される心材の銅合金を溶解および鋳造することによって直径が４．０ｍｍの心材１の素材を製作し、次いで、これに厚さ０．２ｍｍ×幅１３ｍｍのＺｎテープを縦添えして被覆した後、さらに、厚さが０．５０ｍｍの黄銅テープ（Ｃｕ‐３５重量％Ｚｎ合金）を縦添えするとともに、その突き合わせ部を溶接し、直径が５．４ｍｍの複合線を製作した。
【００２６】
次に、この複合線に伸線加工と熱処理を繰り返し施した後、最後に、複数の伸線ダイスを通過させて縮径加工することにより、線径が０．２５ｍｍの各実施例および比較例における放電加工用電極線を製造した。
【００２７】
なお、表１に示される従来例としては、Ｃｕ‐３５重量％Ｚｎ合金より構成された直径が０．２５ｍｍの単一構成による電極線（従来例１）と、Ｃｕ‐４０重量％Ｚｎ合金より構成された直径が０．２５ｍｍの単一構成による電極線（従来例２）を使用した。また、表中、Ａ／Ｂおよびｔ／Ｄの意味は、前述したのと同じである。
【００２８】
表１によれば、実施例１〜１４の電極線は、いずれも伸線加工性に優れているとともに、加工速度も従来例に比べて６０〜８８％増の高レベルの特性を示し、さらに、加工精度においても単一線構成の従来例と同レベル以上の良好な結果が得られている。
【００２９】
これは、心材１上に形成された被覆層２を、α相以外の相として存在するα相５およびβ相６の混合相より構成される第１の被覆層３と、α相より構成される第２の被覆層４による複合層としているとともに、外径Ｄに対する第２の被覆層４の厚さｔの比率ｔ／Ｄを０．００５〜０．０５に設定したことに起因しているものである。
【００３０】
そして、これらに加え、心材１のいずれもが強度および導電率に優れた材料により構成されていること、およびα相５とβ相６の混合相より構成される第１の被覆層３におけるβ相６の断面積Ａと被覆層３の全断面積Ｂの比率Ａ／Ｂが０．５〜０．９に設定されていることも有効に作用しており、これらの総合構成が表１の結果となって現れているものである。
【００３１】
一方、これに対して、第２の被覆層４の厚さｔの外径Ｄに対する比率ｔ／Ｄを本発明の範囲を外れて設定した偶数番号の比較例によれば、そのいずれもが伸線加工性において充分な結果が得られていない。これは、第２の被覆層４が薄肉のため、伸線加工中に当該被覆が破壊され、内側の第１の被覆層３の露出とそれによる断線を招いたためである。
【００３２】
これらの比較例と実施例１〜１４とを比べるとき、本発明におけるｔ／Ｄの重要性と設定の意味を確認することができる。なお、表１によれば、以上の比較例におけるｔ／Ｄの不足は、加工精度にも好ましくない影響を与えている。
【００３３】
表１において、番号が奇数の比較例が加工速度において不満足な結果を示しているのは、第１の被覆層３におけるβ相の断面積Ａの全断面積Ｂに対する比率Ａ／Ｂが０．５を下廻るためであり、これによる放電加工性の不足が低い加工速度となって現れたものである。従って、このことより、本発明の実施に際しては、Ａ／Ｂに関して充分な配慮を払うことが必要となる。
【００３４】
実施例１〜１４のうち、偶数番号の加工精度が特に優れた結果を示しているのは、これらの電極線が図３の構成を採用しているためである。即ち、第２の被覆層４上に追加形成したＺｎリッチの第３の被覆層７が効果を及ぼしているもので、この点は、複合構成の本発明における重要な効果として評価することができる。なお、この被覆層７を、図１の第２の被覆層４上に形成する場合にも同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による被覆型の放電加工用電極線によれば、α相以外の相として存在する第１の被覆層と、第１の被覆層上に形成されたα相として存在する第２の被覆層の複合構造によって心材上の被覆層を構成し、さらに、第２の被覆層の厚さｔの線外径Ｄに対する比率ｔ／Ｄを０．００５〜０．０５に設定することによって電極線を構成しているため、優れた伸線加工性に基づく低コスト性を有するとともに、優れた高速加工性と良好な加工精度を備えた放電加工用電極線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電加工用電極線の実施の形態を示す説明図。
【図２】本発明による放電加工用電極線の他の実施の形態を示す説明図。
【図３】本発明による放電加工用電極線のさらに他の実施の形態を示す説明図。
【符号の説明】
１      心材
２      被覆層
３      第１の被覆層
４      第２の被覆層
５      α相
６      β相
７      第３の被覆層
【図１】
0003852565.tif 000003
【図２】
0003852565.tif 000004
【図３】
0003852565.tif 000005