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CN102971102B - 放电加工用电极线 - Google Patents

放电加工用电极线 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种放电加工用电极线，即使增大放电能量，也能够抑制拉伸强度减小，能够提高被加工物的切断精度，并且能够提高加工速度。将不锈钢线作为芯线，在该芯线的外周被覆有镍(Ni)，接着依次被覆有铜(Cu)及锌(Zn)，优选的是，上述镍(Ni)的厚度为0.01~2.0μm，上述电极线在常温下的拉伸强度为1900~3200N/mm2，该电极线在400℃下的拉伸强度为常温下的拉伸强度的70%以上，上述电极线的拉丝加工后的截面外径为φ0.03mm~0.1mm，实施了将上述铜(Cu)及锌(Zn)合金化的热处理，通过热拉伸加工实施了矫直加工。

Description

放电加工用电极线
技术领域
本发明涉及一种放电加工用电极线。
背景技术
在半导体引线框的模具等中所使用的精密的线放电加工中，电极线的细径化得到了发展。尤其，线径为0.1mm以下的细径放电加工用电极线必须有高强度必须，因此芯线使用高强度高碳素钢线，并在其外周设置有使放电加工性良好的Cu和Zn的合金被覆层，或在第1层设置Cu、第2层设置Zn的双层结构的产品等实现产品化并得到流通。
但是，上述电极线在放电加工时暴露于高温，因此在耐热性低的原材料的情况下，在放电加工时无法通过高张力来进行加工。因此，急剧的高温化引起爆炸，导致电极线的振动增大，存在切断精度恶化的问题。
关于放电加工用电极线，以往提出了各种方案，例如日本特开平03-111126号公报(下述专利文献1)中公开了如下放电加工用电极线，在硬钢线、不锈钢线、黄铜线等金属线的表面上形成铜的被覆层，进一步在其上形成锌的被覆层，由此形成整个被覆层的厚度有0.2~20μm的双层结构的被覆层，在上述被覆层中的一层或两层中分散平均粒径为10μm以下的石墨粒子，能够防止由于放电加工引起的热导致铜熔化并熔接于被加工物，能够获得稳定的放电，能够提高加工速度。
但是，专利文献1的方法需要在被覆中分散石墨粒子，制造工序复杂，存在制造成本高的问题。
此外，日本特开平09-103922号公报(下述专利文献2)中公开了如下线放电加工用电极线，由拉伸强度为200~300Kgf/mm2、线径为0.05~0.20mm的不锈钢构成，且导电率为1~3%，从而能够显著地提高被加工物的加工精度及表面粗糙度，不需要放电加工后的表面研磨工序，并且能够降低电极线的制造成本及放电加工机的维护管理成本。
但是，专利文献2由于使用不进行被覆的不锈钢线，因此存在放电加工性能不够的问题。
专利文献1：日本特开平03-111126号公报
专利文献2：日本特开平09-103922号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于，解决上述现有技术的问题，提供一种放电加工用电极线，即使增大放电能量，也能够抑制拉伸强度减小，能够提高被加工物的切断精度，并且能够提高加工速度。
用于解决课题的手段
本发明是为了解决上述课题而刻苦分析的结果所作出的，其要旨为如权利要求书中所记载的下述内容。
(1)一种放电加工用电极线，将不锈钢线作为芯线，在该芯线的外周被覆有镍(Ni)，接着依次被覆有铜(Cu)及锌(Zn)，上述放电加工用电极线的特征在于，拉伸强度为1900N/mm2以上。
(2)根据上述(1)所述的放电加工用电极线，其特征在于，上述镍(Ni)的厚度为0.01~2.0μm。
(3)根据上述(1)或(2)所述的放电加工用电极线，其特征在于，上述电极线在常温下的拉伸强度为1900~3200N/mm2，该电极线在400℃下的拉伸强度为常温下的拉伸强度的70%以上。
(4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的放电加工用电极线，其特征在于，上述电极线的拉丝加工后的截面外径为φ0.03mm~0.1mm。
(5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的放电加工用电极线，其特征在于，实施了将上述铜(Cu)及锌(Zn)合金化的热处理。
(6)根据上述(1)~(5)中任一项所述的放电加工用电极线，其特征在于，通过热拉伸加工实施了矫直加工。
根据本发明，具有能够提供以下放电加工用电极线等工业上有价值的显著效果，上述放电加工用电极线即使增大放电能量，也能够抑制拉伸强度减小，能够提高被加工物的切断精度，并且能够提高加工速度。
附图说明
图1是例示本发明的放电加工用电极线的剖视图。
标号说明
1芯线
2Ni被覆
3Cu被覆
4Zn被覆
5Cu及Zn合金化被覆
具体实施方式
以下说明用于实施本发明的最佳方式。图1是例示本发明的放电加工用电极线的剖视图。如图1(a)所示，本发明的放电加工用电极线以不锈钢线为芯线1，在该芯线1的外周被覆镍(Ni)2，接着依次被覆铜(Cu)3及锌(Zn)4，其特征在于，拉伸强度为1900N/mm2以上。
放电加工通过对电极线施加高张力，能够获得稳定的加工速度和良好的切断精度。但是，若为了提高加工速度而增大放电能量，即电压及电流越大，则电极线越被加热。因此，即使使用高强度的电极线，若耐热性差，则无法以高张力进行加工，因此无法获得稳定的加工速度和良好的切断精度。
在本发明中，将芯线设置为耐热性优良的不锈钢线，从而即使增大放电能量，也能够获得高张力，并且能够提高加工速度。在本发明中，不锈钢的种类没有限制，但是从通用性的观点考虑，优选SUS304、实现高强度化的高氮不锈钢等不锈钢。
此外，在现有的电极线中，放电加工引起电极线温度上升，因此无法降低电极线的传送速度。
本发明的放电加工用电极线即使电极线温度上升，由于耐热性优良，因此也能够降低电极线的传送速度来减小电极线的消耗。
此外，在现有的用于精密加工的细径放电加工电极线的方法中，在芯线上适用高强度的材料来维持高强度，在其外层设置用于提高放电加工性的Cu和Zn的合金被覆层或第1层为Cu、第2层为Zn的双层结构的材料等被覆层。即，通过芯线实现高强度化，通过外层被覆实现放电加工性提高这2个功能被组合起来制造。
仅具有这2个功能时，即使实现高强度化，若达到放电加工时的高温，则无法以高张力加工，因此无法获得稳定的加工速度和良好的切断精度。
为了解决上述课题，在本发明中，芯线不仅实现高强度化，而是具备高强度化和高耐热性这2个功能，接着被覆与芯材相比散热性高且线膨张率低的原材料即镍(Ni)，扩散由于放电而产生的热，减小膨张，从而实现应变的抑制。在最外层被覆用于提高放电加工性的原材料即铜(Cu)及锌(Zn)。即，本发明的放电加工用电极线是同时具备强度维持功能、耐热功能、应变抑制功能、及放电加工的提高功能的放电加工用电极线。
由此，作为上述课题的被加工物的切断精度提高，即使增大放电能量，张力的减小也被抑制。即放电加工性提高。此外，能够提供即使电极线的传送速度慢也能够实现与以往相同量的切断即经济性也良好的放电加工电极线。
此外，为了抑制由于放电而产生的热向芯线传导，优选的是，上述镍(Ni)的厚度为0.01~2.0μm。优选的是，上述电极线在常温下的拉伸强度为1900~3200N/mm2，该电极线在400℃下的拉伸强度为常温下的拉伸强度的70%以上。
此外，关于上述电极线的拉丝加工后的截面外径，考虑到所适用的放电加工装置的类型，优选为φ0.03mm~0.1mm。
此外，上述铜(Cu)及锌(Zn)的被覆可以是分别独立的层，但如图1(b)所示通过实施热处理来合金化，能够提高粘附性。
另外，通过热拉伸加工对上述电极线实施矫直加工，从而不仅能够进一步减小放电加工时的振动，还能够良好地进行自动接线。
实施例
表1表示以下述条件实施本发明的结果。在本实施例的基本制造工序中，使用芯材的不锈钢线或高碳素钢线，实施用于具备所需功能的被覆，并对其进行强变形(強加工：high deformation)，加工至产品线径，进一步实施矫直热处理。下表的实施例在加工成线径0.05mm后进行评价。
在发明例1~8中，芯线使用SUS304不锈钢线(不锈钢A)或添加有氮的不锈钢(不锈钢B)，被覆Ni，接着被覆Cu，进一步被覆Zn，在有扩散的情况下实施合金化热处理，分别改变加工度来实施强变形，制作出拉伸强度不同的产品。另外，评价时的Ni的厚度设为0.01~0.2μm，对Cu及Zn进行了合金化的产品的厚度设为5μm。在发明例1~10中确认了400℃下的拉伸强度与将常温下的拉伸强度设为100时相比为70%以上，且加工速度与现有材料即比较例4相比提高10%以上。
比较例1~4及发明例1~4进行了扩散处理，比较例5~8及发明例5~8没有进行扩散处理。
比较例1没有进行Ni被覆，因此加工速度低。
发明例1进行了Ni被覆，因此加工速度高。
发明例2的Ni被覆的厚度为0.15μm，在使用不锈钢A且进行了扩散处理的产品中加工速度最高。
发明例3的Ni被覆的厚度为2μm且芯线的截面积小，因此拉伸强度低，但加工速度比比较例8高。
比较例2的Ni被覆的厚度为3μm，芯线的截面积过小，拉伸强度低，在发明范围以外，因此加工速度小于比较例8。
比较例3减小了芯线的拉伸强度，与加工速度高的发明例2同样将Ni被覆的厚度设为0.15μm，但加工速度小于比较例8。
发明例4使用拉伸强度比不锈钢A高的不锈钢B，因此加工速度比不锈钢A更高。
比较例4的芯线为碳素钢，因此400℃下的拉伸强度低。
比较例5没有进行Ni被覆，因此加工速度低。
发明例5进行了Ni被覆，从而加工速度高。
发明例6的Ni被覆的厚度为0.15μm，在使用不锈钢A没有进行扩散处理的产品中加工速度最高。
发明例7的Ni被覆的厚度为2μm且芯线的截面积小，因此拉伸强度低，但加工速度比比较例8高。
比较例6的Ni被覆的厚度为3μm，芯线的截面积过小，拉伸强度低，在发明范围以外，因此加工速度小于比较例8。
比较例7减小了芯线的拉伸强度，与加工速度高的发明例6同样将Ni被覆的厚度设为0.15μm，但加工速度小于比较例8。
发明例8使用拉伸强度比不锈钢A高的不锈钢B，因此加工速度比不锈钢A更高。
比较例8为碳素钢，因此400℃下的拉伸强度低。
通过以上实施例，确认了本发明的效果。
[表1]
表1
注)·拉伸强度将常温下的拉伸强度设为100来进行评价。
·加工速度将现有材料即比较例8设为100来进行评价。
·有扩散时的Cu和Zn的镀敷厚度表示合金化处理前的厚度。
·下划线表示发明范围以外。

Claims (6)

1.一种放电加工用电极线，将不锈钢线作为芯线，在该芯线的外周被覆有镍(Ni)，接着依次被覆有铜(Cu)及锌(Zn)，上述放电加工用电极线的特征在于，
拉伸强度为1900N/mm2以上。
2.根据权利要求1所述的放电加工用电极线，其特征在于，
上述镍(Ni)的厚度为0.01～2.0μm。
3.根据权利要求1或2所述的放电加工用电极线，其特征在于，
上述电极线在常温下的拉伸强度为1900～3200N/mm2，该电极线在400℃下的拉伸强度为常温下的拉伸强度的70％以上。
4.根据权利要求1或2所述的放电加工用电极线，其特征在于，
上述电极线的拉丝加工后的截面外径为φ0.03mm～0.1mm。
5.根据权利要求1或2所述的放电加工用电极线，其特征在于，
实施了将上述铜(Cu)及锌(Zn)合金化的热处理。
6.根据权利要求1或2所述的放电加工用电极线，其特征在于，
通过热拉伸加工实施了矫直加工。
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