电火花切割工艺用电极丝制造技术

本发明专利技术涉及一种电火花切割工艺用电极丝（１，１’）及其制作方法。该电极丝（１，１’）具有包含金属或金属合金的丝芯（２）以及围绕该丝芯（２）并包括一层或多层包覆层（３，４，５）的包皮（３，４；３，４，５），其中至少一层包覆层（３）包含β黄铜和／或β’黄铜以及γ黄铜的相混合物。在所述至少一层包含β黄铜和／或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层（３）中，β相和／或β’相以及γ相在细粒结构中相邻分布，在该细粒结构中，β黄铜和／或β’黄铜微粒以及γ黄铜微粒在垂直于电极丝（１，１’）纵轴线的横截面上的平均微粒尺寸最大可达５μｍ。为制作所述电极丝（１，１’），采用了带有涂层的丝，其中该涂层主要包含γ黄铜，然后执行均质化处理，在该过程中，γ黄铜在温度超过６００℃时基本转化成锌浓度重量百分比至少为５１％的β黄铜，最后，将该电极丝（１，１’）冷却，在这个过程中，γ黄铜区从β黄铜的过饱和固溶体中分离出来。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以电火花加工方式进行切割或电火花腐蚀切割所使用的电极丝，及其制作方法。所述电极丝具有包含金属或金属合金的丝芯，以及围绕该丝芯并包括一层或多层包覆层或涂层的包皮或涂覆层，其中至少一层包覆层或涂层包含β和/或β ’黄铜以及 Y黄铜的相混合物。
技术介绍
电火花加工法(EDM)或电火花腐蚀法用于分割导电工件，其基础是通过工件与工具之间的电火花放电来去除材料。为此，在非导电液体，例如去离子水或油中，在各工件与工具之间执行控制性的电火花放电，工具设置在距离工件较近的位置，通过施加电压脉冲， 发挥电极功能。这样，可以基本不考虑工件硬度，便加工出由诸如金属、导电陶瓷或复合材料等构成的工件。一种特别的电火花加工法，其使用的工具由绷紧的细丝构成，该细丝的典型直径大约为0. 02mm到0. 4mm，这种电火花加工法是一种通过电火花加工进行切割(电火花腐蚀切割)或以线腐蚀方式进行切割的方法。由于在材料去除的腐蚀过程中细丝会受到磨损， 因此，需要不断将细丝拉过切割区或加工区，而且细丝只能使用一次，也就是说，细丝会被不断损耗。实际中所采用的是具有涂层或无涂层的丝或电极丝，现在这样的丝或电极丝通常在黄铜或铜的基础上制成。无涂层电极丝还被称为裸丝，其由均质材料构成，而具有涂层的电极丝具有经包覆或涂覆的丝芯。现有技术中，一般将具有涂层的电极丝构造为由套管、 包皮或涂覆层负责实际的腐蚀过程，该套管、包皮或涂覆层可以由一层包覆层或涂层或者多层相叠设置的包覆层或涂层构成，而电极丝的丝芯(例如)负责提供电极丝穿设和预拉伸所必需的抗张强度以及电极丝必需的导电导热特性。裸丝一般由锌含量重量百分比在35%到40%之间的黄铜构成，而大部分具有涂层的丝包括铜芯或黄铜芯以及一层或多层锌或铜锌合金包覆层。锌和黄铜是参与实际腐蚀过程的材料，由于存在锌且锌具有易挥发性，因此使用锌和黄铜的优点在于去除率相对较高、腐蚀效率相对较高、可以为工件表面精加工传送非常小的脉冲能量。如果采用裸黄铜丝，则锌含量的增加会受到限制，原因在于随着锌含量上升，微结构中的脆性相的比例会增加，因此在锌含量高于某个值后，则不可能保证所需的冷成型加工的经济性。众所周知，与这些裸丝相比，如果采用的丝具有纯锌包覆层或涂层或者具有主要由纯锌构成的包覆层或涂层，便可以提高切割性能。此外，为人们熟知的是，相较于上述锌包覆的丝，如果丝具有包含β或β ’相的黄铜涂层，则切割性能会更高，因为与纯锌相比， 包含在β黄铜合金或β，黄铜合金中的锌挥发速度较慢，因此在该丝经过切割或加工区时，能够大大延长材料去除的时间。此外，如果所用的丝具有Y相和/或ε相黄铜涂层， 则可以进一步增加包覆层的锌含量，理论上，与上述具有β黄铜或β’黄铜涂层的丝相比，4这种丝的切割性能与之相当或更高。但这里发现，在加入脆性相，例如Y相涂层的情况下， 首先，涂层厚度增加时，性能不一定会因此提高(参见EP1295664)，其次，较厚的涂层的可成型性或可加工性受到限制，不利于实现经济生产(参见US5945010)。此外，Y黄铜涂层的磨损率大于β黄铜涂层，实际应用中，前者还常常会降低切割性能。为提高切割性能所采取的进一步发展方案主要是，如果在多层包覆层或涂层的基础上还可以再增加层数，则将上述包覆层的不同层组合在一起，并且，例如，利用各种表面效应。为此，还根据具体情况提出了多种套管，这些套管具有黄铜包覆层，该包覆层包含，例如，α相和β相的或者β相和Υ相的相混合物，由于相应制作工艺中包含扩散过程，因此有时必须采用这些套管。例如，在ΕΡ1038625中讲述了一种电极丝，这种电极丝的包皮包含内包覆层，该内包覆层尤其具有一种均质β和/或Y结构。采用这样的结构，将提供一种晶格中锌原子含量较多的面心立方晶格。一般情况下，需要通过进一步提高切割性能和耐腐蚀性，来增强电极丝腐蚀技术的经济适用性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种切割性能和耐腐蚀性提高了的电极丝。权利要求1和14描述的特征就是为实现这个目的而设计的。所述电极丝及其制作方法的优选实施例是各相关从属权利要求的表述内容。根据本专利技术，提供了一种以电火花加工方式进行切割或电火花腐蚀切割所使用的电极丝，该电极丝具有包含金属或金属合金的丝芯。这里，优选该丝芯所包含的一种或多种金属和/或一种或多种金属合金的重量百分比大于50%，更加优选该丝芯完全或主要由一种或多种金属和/或一种或多种金属合金组成。尤其是，该丝芯可以相应地完全由一种金属或一种金属合金构成。该丝芯可以为均质的，或者，例如由多层单独的金属或金属合金层构成，其中该金属或金属合金层相叠设置，该丝芯的组成可以径向改变。套管或包皮包围或围绕该丝芯，该套管或包皮例如为包含一层或多层包覆层的涂层。该包皮用于在电极丝腐蚀过程中磨损。如果包含多层包覆层，则这些包覆层径向相叠， 优选每层包围或围绕丝芯。这时，包覆层由包含β和/或β ’黄铜以及Y黄铜相混合物的一层或多层包覆层构成。相应地，这种单层包覆层或这种多层包覆层可以分别包含，例如 β相和Y相、β ’相和Y相，或者β相、β ’相和Y相。这里应指出的是，β，相在特定温度以下可以保持稳定，其具有有序晶格，在所述有序晶格中为铜和锌设定了明确的晶格点。如果超过该特定温度，β’相会变成无序的β 相，其中，原子统计分布在体心立体晶格的晶格点上。根据普遍的观点，由于β相和β’相之间的转换是不能抑制的，另外只对其机械和电气特征产生很小的影响，因此，在本申请上下文中，除非明确区分，否则，在提到β相时，也总是意味着提到了 β’相。如上所述，由于β，黄铜、β黄铜及Y黄铜有利于提高切割性能，因此尤其优选在包皮的外侧区域或在包皮外侧区域附近设置至少一层这样的层。优选该包皮构成电极丝的外表面，并且，除了如下文所述的可能存在过渡层这一情况，该丝芯和该包皮之间不设置其它层。但在某些应用情况下，最好在该包皮上和/或该丝芯与该包皮之间另外设置一层或多层。所述至少一层包含β和/或β ’黄铜以及Y黄铜的包覆层的结构中，β和/或 β，相以及Y相相邻或平行存在于细粒微结构中，在该结构中，β和/或β ’黄铜微粒以及Y黄铜微粒在垂直于电极丝纵轴线的截面上的平均微粒尺寸为5μπι或小于5μπι，优选为3 μ m或小于3 μ m。在一个优选实施例中，β和/或β ’黄铜微粒以及Y黄铜微粒在垂直于电极丝纵轴线的截面上的平均微粒尺寸至少为0. ιμπ ，优选为至少为0.2μπ 。这里存在的、黄铜微粒作为(例如)β和/或β ’黄铜矩阵中的微细沉淀物。因此平均微粒尺寸的给定值与微结构中β和/或β ’相以及Y相的总数或结合情况有关，即与属于所述某个相的全部微粒有关。此外，平均微粒尺寸给定值与垂直于电极丝纵轴线的微粒尺寸有关，即与位于垂直于电极丝纵轴线的平面中的微粒尺寸有关。由于制作过程中沿着纵轴线进行冷成型，电极丝纵轴线方向上的微粒尺寸通常会大于垂直于电极丝纵轴线方向的微粒尺寸，因此，在纵向显微切片上或纵向打磨过程中，值通常较大。优选地，根据横向显微切片的扫描式电子显微照片的评估结果来确定平均微粒尺寸。这里，横向显微切片的制作方法通常包括打磨、抛光，还可能包括腐蚀。优选为，首先利用离子束斜切法以垂直于电极丝纵轴线的方向切取电极丝，即，电极丝的某部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种以电火花加工方式进行切割所使用的电极丝，具有包含金属或金属合金的丝芯（２），以及围绕该丝芯（２）并包括一层或多层包覆层（３，４，５）的包皮（３，４；３，４，５），其中至少一层包覆层（３）包含β和／或β’黄铜以及γ黄铜的相混合物，其特征在于，在所述至少一层包含β和／或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层（３）中，β和／或β’相以及γ相相邻存在于细粒微结构中，在该结构中，β和／或β’黄铜微粒以及γ黄铜微粒在垂直于电极丝（１，１’）纵轴线的截面上的平均微粒尺寸不超过５μｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：英戈·鲍曼，
申请(专利权)人：贝尔肯霍夫股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE