CN102239024A - 电火花切割工艺用电极丝 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

电火花切割工艺用电极丝

技术领域

本发明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γ黄铜的相混合物。

背景技术

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γ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，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γ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，γ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γ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EP1038625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γ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。

发明内容

因此，本发明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。

根据本发明，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γ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γ相、β’相和γ相，或者β相、β’相和γ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γ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γ黄铜的包覆层的结构中，β和/或β’相以及γ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γ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5μm或小于5μm，优选为3μm或小于3μm。在一个优选实施例中，β和/或β’黄铜微粒以及γ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0.1μm，优选为至少为0.2μm。这里存在的γ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γ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，电极丝的某部分由屏蔽层覆盖，然后用Ar⁺离子以6keV的能量对电极丝进行辐射，从而使材料从电极丝露出屏蔽层的那部分被离子去除，然后利用导电银将通过这种方法制备的电极丝以导电形式固定到样本架上，在离子束中抛光，然后再利用扫描式电子显微镜直接观察。所使用的显微照片优选为背散射电子图像，其放大率为2000-3000，优选为2000。于是，优选地，可以根据ASTM E 112以计算截面数量的方式确定出微粒尺寸。为此，例如可以在图像上放置边长为10mm的方框，然后可以计算各方框中的微粒数量，其中方框外边界线上的微粒只以50％的量计。然后，通过下述方程，便可得到观察区中的平均微粒尺寸：

$D=\sqrt{\frac{A}{V^{2}n}},$

其中，D是平均微粒尺寸(具有方形截面的同等微粒的直径)，A是方框的表面积，V是放大率，n是以上述方式确定的方框中的微粒数量。然后，例如求得三个方框内的平均微粒尺寸。

相混合物中的γ相的比例优选为5-80％，更加优选为5-50％。这里，在优选实施例中，该比例的最小值可以为10％。

已经发现，与现有电极丝相比，采用具有这种设计的电极丝，同时大大提高了切割性能和耐腐蚀性。通过包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的所述至少一层包覆层中的微结构，可以利用γ相来促进加工间隙的放电过程，其中，该放电过程受到该微结构的充分束缚，从而确保了适量释放。换句话说，在腐蚀过程中，这种方法防止了例如以相对较大的微粒形式存在的大量γ相在较短的时间内、在电极丝和工件之间局部完全去除；或者防止了由于γ相与基底粘结力减弱，导致的连接完全分离，因而，在各电极线部分进行经过由工件高度和切割间隔宽度预先确定的腐蚀区的进一步迁移时，别处出现的缺点不再出现。此外，因为该细粒微结构而出现更多的微粒边界，该微粒边界可作为电火花放电的优选根点，这样便增加了加工过程中的可燃性，并相应提高了切割性能。

较之于，例如，包括主要包含了较大γ相微粒的外包覆层的电极丝，根据本发明的电极丝具有较高的耐腐蚀性。因此，可以以较高脉冲频率或较大脉冲电流的形式施加较大的发电机功率，从而提高切割性能。此外，尤其是在工件较高的情况下，还提高了防止断丝的可靠性，即工艺可靠性，进而大大减少了闲置时间。

如果可以结合热处理工艺，则可以采用适当的涂层方式，将包皮包覆到丝芯上。例如，可以采用物理或电化学方式设置包覆层，如果可以的话，还可以采取另外的步骤以减少丝径。因此，例如，可以从原始材料开始进行这种处理，其中该原始材料的形式为丝径为(例如)1mm、组成为Cu、CuZn₂₀或CuZn₃₇的丝，该丝采用(例如)电沉积或热浸镀工艺涂覆有Zn涂层。利用拉丝装置将该具有涂层的丝的直径选择性地减少到某一中间尺寸后，则接着执行一步或多步扩散退火步骤，其中可以通过热辐射、对流或传导的方式引入热量。例如可以在气压下或保护性气体中执行退火。

形成β和/或β’黄铜以及γ黄铜的细粒相混合物的方法优选是，例如，首先对选择性地拉至中间尺寸的具有Zn涂层的丝进行扩散退火，其中，例如如EP0733431B1所述，采用适当的既定方法，以既定方式形成主要包含γ黄铜的包覆层。为此，例如，扩散退火可以以至少为10℃/s的加热速率、在500-800℃的退火温度下、从锌(优选为η锌)涂层处开始进行，其中该锌涂层应用于低于扩散发生温度的条件下，退火时间为10-300秒，退火时间的选择应使得主要包含γ黄铜或优选大体包含γ黄铜的包覆层能够形成。然后，以至少为10℃/s的速率降温冷却。这之后进行第二次扩散退火，其中，首先在高于600℃的温度下将γ黄铜转化为锌含量优选至少为51％重量百分比的富锌β黄铜，或者，将γ黄铜大体转化为锌含量优选至少为51％重量百分比的富锌β黄铜。冷却期间，γ黄铜的微细区域从过饱和β固溶体中沉淀出来。加热速率优选至少为10℃/s，退火时间优选为5-200s，冷却速率优选至少为10℃/s。这里所述的退火时间是指从供热开始到结束之间的时间。可选择地，可以在将丝拉成最终尺寸前，再执行一次或多次镀Zn步骤和/或一次或多次扩散退火。可以在上述冷却开始前、过程中或结束后拉丝。

在一个优选实施例中，所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层或优选地全部的包覆层由重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜以及γ黄铜构成。尤其是，所述至少一层包含β和/或β黄铜以及γ黄铜的包覆层或全部的包覆层可以由或主要由β和/或β黄铜以及γ黄铜构成。

优选地，所述包皮为多层结构，则该包皮由包含重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜、α+β和/或α+β’黄铜、α黄铜和/或铜的一层或多层包覆层构成，优选全部或大体由这些材料构成，且该包覆层位于丝芯与所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层之间。优选为，将所有包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层径向设置在由重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜、α+β和/或α+β’黄铜、α黄铜和/或铜构成的所有包覆层的外围。

在其中一种多层结构中，该包皮优选包括由重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜以和/或者α+β和/或α+β’黄铜构成的一层或多层第一包覆层，优选全部或大体由这些材料构成，且该包覆层位于丝芯与所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层之间。这里，再次优选为，将所有包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层径向设置在所述所有第一包覆层之外。例如，可以选择一种优选结构，其中，该包皮包括或完全或大体由位于外围的包覆层以及设置在该位于外围的包覆层与所述丝芯之间的包覆层构成，其中该设于外围的包覆层主要或全部或大体由β和/或β’黄铜以及γ黄铜构成，该设置在所述位于外围的包覆层与所述丝芯之间的包覆层主要或全部或大体由β和/或β’黄铜以和/或者α+β和/或α+β’黄铜构成，即为第一包覆层。优选为，一层或多层以及优选为全部的所述第一包覆层的微结构的微粒尺寸比所述至少一层包括β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层中的微粒尺寸大。通过在所述丝芯与所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层之间设置第一层，可以提高包覆层的总强度，从而提高耐磨性或耐腐蚀性。已经发现，如果仅增加所述包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层的厚度，则会降低电极丝的电导率和抗张强度，从而进一步对切割性能和加工稳定性产生不良影响。

结合本实施例，优选地，使该包皮包括分别由重量百分比至少为50％的α黄铜和/或铜构成的一层或多层第二包覆层，优选全部或大体由这些材料构成，且该包覆层位于所述丝芯与所述至少一层第一包覆层之间。这里，优选为，将所有第一包覆层径向设置在所有第二包覆层外围，将所有包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层径向设置在所有第一包覆层的外围。尤其是，如果选用的芯材腐蚀性中等，例如钢或铜，则宜采用第二包覆层，原因在于，该第二包覆层能够作为额外的耐磨件，与包含α+β和/或α+β’黄铜或者包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层相比，有助于增强抗张强度。如果在(例如)铜芯或镀铜钢芯与所述第一包覆层之间的扩散过程中形成所述结构，则由于制作原因，也可能会存在这样的包覆层。

在另一多层结构中，该包皮可以包括，例如，外包覆层，优选地，该外包覆层以顶层的形式构成包覆层的部分或整个外表面，且该外包覆层由重量百分比至少为50％的锌、锌合金或氧化锌构成，优选为全部或大体由这些材料构成。由于锌可以在随后快速获得，因此在进行放电能量较小的精加工时，这样的外包覆层非常有用。如果放电能量较高，则这样的包覆层反而会快速消失，对腐蚀工艺的用处很小。外包覆层厚度优选为0.1-3μm。

在一种优选多层结构中，该包皮由一层或多层上述第一包覆层、一层或多层上述包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层以及上述以顶层形式设置的外包覆层构成。尤其是，该包皮优选地由一层第一包覆层、一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层以及上述外包覆层构成。

在另一优选多层结构中，该包皮由一层或多层上述第一包覆层、一层或多层上述第二包覆层、一层或多层上述包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层以及上述以顶层形式设置的外包覆层构成。尤其是，该包皮优选地由一层第一包覆层、一层第二包覆层、一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层以及上述外包覆层构成。

优选地，丝芯主要由、优选为全部或大体由铜或由锌含量重量百分比为2-40％的铜锌合金构成。这种丝芯的冷成型性能更好。

在一个优选结构中，在整个电极丝长度上，包皮的厚度平均占到电极丝总厚度的2％-30％，优选地，平均占到5-20％。如果该包皮过薄，便不能获得足够的耐腐蚀性。如果该包皮过厚，则难以进行冷成型加工，此外，由于脆性相的比例增加，电极丝的抗张强度和导电性会降低。

电极丝的优选丝径为0.1-0.4mm。

根据具体应用，包围丝芯的包皮可以为封闭式，也可以具有裂缝或中断点，即包皮可以完全或大体或仅部分包覆所述丝芯。类似地，如果包皮为多层结构，则每个包覆层既可以为封闭式，也可以具有裂缝或中断点，即包覆层可以完全或大体或仅部分包覆位于其下方的包覆层或所述丝芯。这种情况适用于上述每个包覆层。同样以多层包覆层为例，所述丝芯可以被完全包覆，也可以露出某些地方。因此，例如，采用冷拔工艺制作电极丝时，顶层及一层或多层下层包覆层上可能出现裂缝和散裂。此外，所述冷拔工艺还会导致一层或多层包覆层扭曲变形，因此，从整体上看，相邻包覆层之间或丝芯与上层包覆层之间的界面通常不会以理想方式形成，而是由于扩散原因呈现出不规则和/或“不清楚”的界面。并且，因为变形，丝芯材料可能会露出电极丝表面。

在一种优选结构中，在丝芯和包皮之间设置有过渡层，该过渡层包括并优选全部或大体由芯材的一种或多种成分以及包皮中的一种或多种成分组成。通常情况下，在电极丝制作过程中，尤其是在包皮形成过程中，就已经形成了相应的过渡层。除这样的与制作相关的过渡层外，或者在不采用这样的与制作相关的过渡层的情况下，还可以以既定方式制作一层或多层过渡层。所述一层或多层过渡层的作用在于确保丝芯和包皮之间实现充分固定的结合。

总体上看，应指出的是，通常由于制作原因，例如由于进行了上述扩散处理，可以形成过渡层的过渡区位于相邻包覆层之间。如果本申请上下文中指出该包皮由特定层构成，并不表示因此要排除这种过渡层的存在。

附图说明

以下基于示例性实施例并参考附图，对本发明进行更加详细的说明。

图1以非真实比例的方式显示了根据本发明的电极丝在第一实施例中的横截面的示意图。

图2以非真实比例的方式显示了根据本发明的电极丝在第二实施例中的横截面的示意图。

具体实施方式

图1横截面中显示的电极丝1包括芯丝2，其完全由构成电极丝1外侧部分的包皮3，4包围或围绕。在如图所示的示例性实施例中，丝芯2完全或大体由铜或由锌含量重量百分比为2-40％的铜锌合金均质构成。包皮3，4由两个层叠部分，即包覆层3和4构成，这两个包覆层相叠设置，分别由重量百分比不超过50％的黄铜构成，优选分别完全或大体由这种黄铜构成。在某些情况下，一般可以以使丝芯2的和/或包皮的和/或各包覆层的结构在径向上有所不同的方式形成电极丝1。就包皮来说，不仅可以以多层结构的方式，还可以以各个包覆层内部连续改变的方式，来实现这一目的。

较外侧的包覆层3主要并优选为完全或大体由重量百分比至少为50％、先加入β和/或β’黄铜然后再加入γ黄铜所形成的混合物构成，其中β和/或β’相以及γ相相邻或平行存在于细粒微结构中，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纵轴线的方向上的平均微粒尺寸，即属于所述相的全部微粒的平均微粒尺寸，为0.1-5μm。

所述的另一包覆层4位于构成图1示例性实施例中电极丝1外表面的包覆层3与所述丝芯2之间。该包覆层4主要由、优选为完全或大体由重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜、α+β和/或α+β’黄铜、α黄铜和/或铜构成，其中优选为β和/或β’黄铜、α+β和/或α+β’黄铜。还可以用相叠设置的两个包覆层来代替该包覆层4，其中邻近丝芯的包覆层主要由、优选为完全或大体由α黄铜和/或铜构成，其上设置的包覆层主要由、优选为完全或大体由β和/或β’黄铜、α+β或α+β’黄铜构成。

此外，同样完全围绕丝芯2的过渡层(未显示)可以设置在包皮3，4和丝芯2之间，该过渡层包含至少一种存在于丝芯2中的成分以及至少一种存在于包覆层4中的成分。该过渡层优选包含合金，从结构上说，该合金位于丝芯2结构和包覆层4结构之间。这里，该结构也可以沿径向变化，从而在丝芯2和包覆层4之间形成逐步过渡。这样的过渡层增强了丝芯2与包覆层4之间的结合。根据所采用的电极丝1的制作方法，例如，在扩散处理后，一般内部已形成或多或少的、延伸的过渡层。与包皮3，4相比，这种过渡层的厚度较小。

应指出的是，总体上看，相邻层之间通常不会以理想方式形成界面，而会由于扩散原因呈现出不规则的和/或“不清楚”的界面。如上所述，依靠该加工方法，所述包覆层或所述界面的形状与附图中的相比也会不规则，单个或相叠设置的多层包覆层会在某些位置被下层包覆层或丝芯“打断”。尤其是，包皮3，4和/或单个包覆层3，4和/或可能存在的过渡层可以被设置为具有裂缝或中断点，并不完全遮盖丝芯或下层包覆层。

在本实施例的某一优选示例中，丝芯2由CuZn₃₇构成，邻近丝芯的包覆层4主要由锌含量重量百分比约为48％的β或β’黄铜构成，构成电极丝1外表面的包覆层3主要由平均锌含量重量百分比约为55％的β或β’黄铜以及γ黄铜的相混合物构成。包覆层4的平均层厚约为8μm，包覆层3的平均层厚约为15μm，整个电极丝1的厚度为0.25mm。电极丝1的抗张强度约为800N/mm²，电导率约为12m/Ωmm²。该丝芯与该包皮3，4之间可能存在的过渡层厚度例如约为1μm。

图2另外显示了电极丝1’的优选实施例的横截面。理论上，这个实施例与根据图1的实施例的不同之处仅在于所述包覆层3上还设置了顶层5，作为最外侧包覆层，该顶层主要由、优选地完全或大体由锌、锌合金和/或氧化锌构成，其锌含量优选地高于包覆层3的锌含量，因此，对放电能量较小的精加工具有积极影响。这里，该顶层5的厚度远低于所述包覆层3的厚度，且中断点也较大。因此，可以的话，电极丝1’的外表面可以主要由该包覆层3和该顶层5构成。

在根据图2的本实施例的某一优选示例中，丝芯2由CuZn₂₀构成，邻近该丝芯的包覆层4主要由锌含量重量百分比约为45％的β或β’黄铜构成，包覆层3主要由平均锌含量重量百分比约为53％的β或β’黄铜以及γ黄铜的相混合物构成，该顶层5主要有氧化锌构成。在任何情况下该包覆层3和4的平均层厚均约为12μm，该顶层5的平均层厚约为1μm，整个电极丝1’的厚度为0.25mm。电极丝1’的抗张强度约为750N/mm²，电导率约为17m/Ωmm²。该丝芯与该包皮3，4之间可能存在的过渡层厚度(例如)约为1μm。

Claims (15)

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。

2.根据权利要求1所述的电极丝，其中，所述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3μm。

3.根据权利要求1或2所述的电极丝，其中，所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层(3)由重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜以及γ黄铜构成。

4.根据前述任一权利要求所述的电极丝，其中，所述包皮(3，4；3，4，5)包括至少一层包覆层(4)，该包覆层(4)由重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜、α+β或α+β’黄铜、α黄铜和/或铜构成，并设置在所述丝芯(2)和所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层(3)之间。

5.根据权利要求4所述的电极丝，其中，所述包皮(3，4；3，4，5)包括至少一层第一包覆层(4)，该第一包覆层(4)由重量百分比至少为50％的β和/或β’黄铜以及/或者α+β或α+β’黄铜构成，并设置在所述丝芯(2)和所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层(3)之间。

6.根据权利要求5所述的电极丝，其中，所述至少一层第一包覆层(4)的微结构的微粒尺寸大于所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层(3)的微结构的微粒尺寸。

7.根据权利要求5或6所述的电极丝，其中，所述包皮(3，4；3，4，5)包括至少一层第二包覆层(4)，该第二包覆层(4)由重量百分比至少为50％的α黄铜和/或铜构成，并设置在所述丝芯(2)和所述至少一层第一包覆层(4)之间。

8.根据前述任一权利要求所述的电极丝，其中，所述包皮(3，4，5)包括外包覆层(5)，该外包覆层(5)由重量百分比至少为50％的锌、锌合金或氧化锌构成。

9.根据权利要求5或6及8所述的电极丝，其中，所述包皮(3，4，5)由所述至少一层第一包覆层(4)、所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层(3)以及所述外包覆层(5)构成。

10.根据权利要求5或6及7及8所述的电极丝，其中，所述包皮(3，4，5)由所述至少一层第一包覆层(4)、所述至少一层第二包覆层(4)、所述至少一层包含β和/或β’黄铜以及γ黄铜的包覆层(3)以及所述外包覆层(5)构成。

11.根据权利要求8-10中任一权利要求所述的电极丝，其中，所述外包覆层(5)的厚度为0.1-3μm。

12.根据前述任一权利要求所述的电极丝，其中，所述丝芯(2)由铜或由锌含量的重量百分比为2％-40％的铜锌合金构成。

13.根据前述任一权利要求所述的电极丝，其中，在沿所述电极丝(1，1’)的整个长度方向上，所述包皮(3，4；3，4，5)的厚度平均占到所述电极丝(1，1’)总厚度的2％-30％。

14.一种根据权利要求1-13中任一权利要求所述的电极丝(1，1’)的制作方法，其中，将包含铜或黄铜的丝芯(2)镀锌，通过扩散退火形成具有主要由γ黄铜构成的包覆层的丝，其特征在于，然后再次进行扩散退火步骤，在该步骤中，在温度高于600℃的条件下，γ黄铜基本转化为锌含量的重量百分比至少为51％的β黄铜，最后冷却电极丝(1，1’)，此时，γ黄铜的微细区域从过饱和β固溶体中沉淀出来。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，加热速率至少为10℃/s，退火时间为5-200s，冷却速率至少为10℃/s。

Images