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CN104690381A - 低镁氧单向走丝用切割线及其制造方法 - Google Patents

低镁氧单向走丝用切割线及其制造方法 Download PDF

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CN104690381A CN201510069446.4A CN201510069446A CN104690381A CN 104690381 A CN104690381 A CN 104690381A CN 201510069446 A CN201510069446 A CN 201510069446A CN 104690381 A CN104690381 A CN 104690381A
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Abstract

一种低镁氧单向走丝用切割线及其制造方法，芯材：铜75-85％,镁0.0005-0.50％，硼0.001-0.03％，RE0.0005-0.02％,其它元素0.05-1.0％，其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷中至少两种，不可避免杂质<0.5wt％,其余为锌；表层：铜35-45％,氧0.0005-3.0％，镁0.0005-0.25％，RE0.005-0.01％，不可避免的杂质小于0.5％，其余为锌。芯材经上引连铸熔炼、塑性加工及再结晶退火，表层进行热处理，生成母坯料；对母坯料连拉连退加工生成切割线。本发明切割线能切割厚度大于80毫米料件，直线度高，尺寸精度、表面光洁度好，切割速度高。

Description

低镁氧单向走丝用切割线及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种低镁(镁：0.0005-0.50wt％)氧单向走丝电火花放电加工(electrodischarge machining)用切割线及其制造方法。
背景技术
单向走丝电火花放电加工法是近年来迅速发展起来的一种精密机械加工方法。电火花加工技术最早是由前苏联学者拉扎连科夫妇1943年研究发明的，之后，随着脉冲电源和控制系统的改进而迅速发展起来。电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM(Electrical Discharge Machining)。
按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：电火花线切割加工；电火花成形加工；电火花磨削；电火花共轭回转加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。而电火花线切割加工根据走丝速度的不同，可分为：快走丝电火花加工、中走丝电火花加工、单向走丝电火花加工，本发明主要阐述的是最后一种电火花线切割加工。
慢走丝电火花加工(国内叫单向走丝电火花加工)的发展，离不开切割线技术的同步发展，现在国际上所流行的单向走丝机床的设计理念是根据切割线的工作特性来设计的，而切割线技术的突破往往会带动线切割机设计的革新。从最初使用的无氧铜丝切割到现在的切割线进行切割，单向走丝切割的发展经历了从低效率、低质量到高效率、高质量、自动化、专业化生产的一个漫长的历程。我国的线切割技术发展是在逐步引进吸收国外先进技术的基础上发展起来的，从最早的快走丝、中走丝加工到现在已经逐渐在普遍使用的单向走丝电火花加工，经历了一个从低到高的发展历程。如前所述，切割线技术的发展决定了切割技术的发展方向，如何研究开发切割线，这里首先要理解电火花加工的原理。
电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质(常用煤油或矿物油或去离子水，单向走丝线切割加工常用去离子水)中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙(0.01～0.05mm)。当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中(10～107W/mm)，放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个个电腐蚀小凹坑。在第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电，如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的行走的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工形状。与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。而损耗的工具电极不断地排出，新的没有损耗的工具电极持续不断的供给，使切割用的工具电极的形状始终存在一个动态的平衡，从而保证工件的尺寸精度和表面光洁度。
随着材料加工技术及机械加工技术的不断进步，切割线经历了从普通黄铜切割线到镀层切割线的使用转换，甚至现在正在研究的多层复合切割线，这些镀层切割线的研究无不依据放电加工的原理应运而生，不同组织的涂层及涂层结构，适合于切割不同类型的料件。
对于机械加工而言，追求精度是当前面临的一个主要课题，对于生产管理者来讲，考虑的是如何提高效率，而对于单向走丝放电加工方法来讲，提高速度的同时可能会降低加工的精度，而提高加工精度的同时，必然会降低加工效率，因此，本发明所述的切割线即是在不影响加工精度的同时，适合于切割厚度大80毫米的料件，切割出来的料件直线度高，尺寸精度、表面光洁度好，并且切割速度得到提高。
下面阐述一下国内外所使用切割线的具体技术状况：
一、普通黄铜切割线:这种切割线是铜锌二元合金,因为受到黄铜中锌含量的限制,它的切割速度受到了制约,而随着黄铜中锌含量增多,其切割速度也会有小的提升,但它的提升速度是有限的，因为锌的含量越高材料的加工难度会约大。这种切割线一般被现在的国内普通用户所使用，但如果采用这种切割线去切割厚度大80毫米的料件，其加工精度、表面质量会受到限制，而还经常断线，增加工人操作的难度。
二、镀锌切割线：芯材为普通黄铜，外面镀一层锌，由于锌在切割过程中的气化作用，这种切割线的放电会比较稳定，切割表面会比普通黄铜丝光滑。国际上比较成熟的制造国家主要分布在欧洲，目前国内也有个别厂家能够生产，但是这种切割线在使用过程中常见的问题是掉粉问题，国内外生产厂家同样面临。因为掉粉的原因，会延长切割时的辅助工序时间，降低了加工效率，同时这种普通镀锌切割线在切割厚度大80毫米的料件时，掉锌粉的情况更甚,大大提高了操作人员的劳动强度。
三、速度型镀层切割线：芯材为普通黄铜，镀层为铜锌合金，厚度比普通镀锌切割线的镀层要厚一些。这种镀层切割线的速度比普通镀锌切割线的切割速度要快一些，适合于高效率的加工，因为这种切割线芯材为普通黄铜，抗拉强度会比较低，切割时形位公差不容易保证。
四、β型切割线：研究发现，表面有均匀小坑洞(裂纹)的切割线会改善切割线的放电效果，应运而生，就产生了这种表面多孔结构的切割线。扩散退火型切割线芯材为无氧铜或者黄铜合金，并通过扩散退火在外层包一层铜锌合金，其中铜和锌的比例接近为1：1，由于芯材为无氧铜或者黄铜合金，表层是采用扩散退火形成的多孔结构，其切割线材料表层的组织为β相，因此这种切割线通常叫法为β型切割线，众所周知，常温下，β相的锌含量小于50％。这种切割线的表层金属为β相组织，β相是脆性相，因此这种切割切割线的韧性较差，在切割厚度大80毫米的料件时，常常切不动或者断线。
五、γ型切割线：研究发现，表层组织为γ相的切割线，表面切割精度会较高，因为γ相的锌含量在60％左右，这种切割线通常叫法为γ型切割线，这种结构在切割线锌含量比较多，电火花放电时间隔会比较小，微观上，电腐蚀的坑洞会较小，反应到宏观上，这种丝的切割光洁度会比较高。另一方面，因为γ相中锌含量比较高，而锌的电腐蚀速度会比较快，锌会在切割过程中迅速的消耗，同样，这种切割线在切割厚度大80毫米的料件时，常常切不动或者断线。
六、复合相型切割线：这种切割线表面同时含有β相和γ相，因此又叫复合相型切割线，这种切割线结合β型切割线和γ型切割线切割线的优点，使切割速度和切割精度同时得到提高，这种切割线现在在国际上只有少数几个工业发达国家能够生产，因为要同时生产β相和γ相的混合物，因此其制造成本会比较高，现在这种切割线因为使用成本的原因，几乎没有厂家使用。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种制造成本低，适合于切割厚度大80毫米料件的切割线，并且切割效率和切割精度不会降低的低镁氧单向走丝用切割线。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种低镁氧单向走丝用切割线，该切割线包括芯材和包覆于芯材外的表层金属层构成，所述的芯材合金组成为：铜75-85wt％,镁0.0005-0.50wt％，硼0.0005-0.03wt％，稀土0.0005-0.02wt％,其它元素0.05-1.0wt％，所述的其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷中的至少两种，不可避免的杂质小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层复合金属层的合金组成为：铜35-45wt％，氧0.0005-3.0wt％，镁0.0002-0.25wt％，稀土0.0005-0.01wt％，以及不可避免的杂质小于0.5％wt，其余为锌。
本发明的低镁氧单向走丝用切割线优选方案一，所述的芯材的合金组成为：铜75-80wt％,镁0.0005-0.01wt％，硼0.0005-0.01wt％，稀土0.0005-0.02wt％,其它元素0.05-0.5wt％，所述的铜、锌、镁、硼的含量之和小于99.5wt％，其中锌含量大于19.5wt％；所述的表层复合金属层的合金组成为：铜40-45wt％,氧0.0005-1.0wt％，镁0.0002-0.008wt％，稀土：0.0005-0.01wt％，其余为锌。
本发明的低镁氧单向走丝用切割线的优选方案二，所述芯材的合金组成为：铜80-85wt％,镁0.005-0.50wt％，硼0.005-0.03wt％，稀土0.0005-0.02wt％,其它元素0.05-0.5wt％，所述的铜、锌、镁、硼的含量之和小于99.5wt％，其中锌含量大于14.5wt％；所述的表层复合金属层的合金组成为：铜35-40wt％,氧0.01-3.0wt％，镁0.0005-0.25wt％，稀土0.0005-0.01wt％，其余为锌。
本发明的低镁氧单向走丝用切割线的表层金属层的厚度大于切割线最终直径的5％小于23％。
本发明的低镁氧单向走丝用切割线的总导电率为大于25.5％IACS到37.5％IACS。
本发明还提供一种上述低镁氧单向走丝用切割线的制造方法，具体为：采用合金化的熔炼技术，将配方比例的各种原料在980-1250摄氏度的温度下上引法连续铸造技术铸造生成黄铜坯杆，经过塑性加工和再结晶退火工艺制造出芯材；在芯材上通过化学电镀或机械的方法在表层覆盖一层锌形成原始坯料(图2示)，在氧化性气氛下进行热处理，热处理的气压为0.5-12.5兆帕，氧含量为10-90wt％,热处理温度为250-450摄氏度；然后250-450摄氏度保温2.0-16.0小时,再随炉冷却至50摄氏度；生产出表层含铜锌镁氧的表层金属层(图3示)；对采用上述方式制成的复合材料进行连续退火加工，生产出最终单向走丝用切割线。
本发明上述的其它元素，彼此以任意比例添加，只要保证总含量在0.05-1.0wt％范围即可。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明的芯材金属采用了合金化的连铸熔炼铸造技术，添加了微量的硼元素，硼元素的元素周期表的序号为5，原子的半径很小，锌的元素周期表的序号为30，原子半径比硼大很多，切割时，首先消耗的是表层金属层，如果表层金属层消耗后，继续消耗芯材金属，这时切割线的抗拉强度会下降，机械性能变差，切割就变得困难，因为添加了硼元素，硼元素的原子半径小，当芯材金属的锌刚刚被消耗时，硼原子迅速占领锌原子损耗后留下的空位，这时就保护了芯材金属不被继续损耗，也就保证了芯材金属性能不被降低。
2.本发明的芯材金属因为采用了合金化的上引连铸熔炼铸造技术，添加了微量的镁元素，众所周知：镁是一种化学性质极为活泼的金属，在高温下极易发生化学反应。本发明合金芯材的铜含量较高，达到75-85wt％，温度达到980-1250摄氏度，同时因为锌的含量至多只有24.5wt％,含量偏低，影响了脱氧效果，在熔炼时，空气中的水分容易溶解在金属溶液中，水蒸气溶解在溶液中，高温下分解成氢原子和氧原子，氧原子和铜发生化学反应生产氧化铜和氧化亚铜，氢原子溶解在铜溶液中容易产生氢脆现象，如果不消除这种现象，制造出来芯材的机械性能就会下降。为了减低这种负面作用，添加强还原性的金属镁单质(金属镁的添加方式可以采用铜镁中间合金的形式添加)，镁在溶解到铜溶液中后会达到如下的四个有益效果：(1)镁同氧化铜和氧化亚铜发生氧化还原反应，生产出氧化镁，而漂浮在溶液表面，变成炉渣，这种炉渣可以捞去，有效去除有害氧化物夹杂；(2)镁单质进入铜溶液之后，发生强烈的燃烧，产生燃烧热，局部的铜水会翻滚，溶解在铜水中的氢原子会发生聚合反应，生产氢蒸汽，氢蒸汽是自然界中密度最低的气体，氢蒸汽随着铜水的翻滚会排出，减少合金材料氢脆现象的发生；(3)镁单质是依据一定的比例添加的，发生上述(1、2)的反应之后，铜水中还有一部分的镁，这时的镁可以作为一种细晶强化的元素，是金属基体的机械性能提高；(4)剩余的镁还可以提高材料在高温下的稳定性能，从而提高切割线的抗高温断线性能。
3.本发明通过添加稀土元素，使切割线的综合性能得以提高。稀土金属是优良的变质剂和精炼净化剂，稀土不固溶于铜，在铜合金溶液中可以形成弥散强化相，可以净化组织，提高切割线的综合性能。同时，稀土金属会和铜合金溶液中的杂质元素，如：Pb、Sb、Bi、Te形成高熔点的金属化合物，使金属溶液在冷却时，固溶到金属晶体内，提高金属的塑性、耐磨性，使晶界处的金属化合物更细小分布更均匀；另一方面，添加金属稀土元素，可以使金属材料的导电率提升，一般添加含量应小于0.025wt％，过高的含量会降低合金的流动性及增加成本；再一方面，芯材金属由于添加了稀土金属，在对表层金属进行热处理时，芯材金属组分中的稀土金属会有一部分遗留在表层金属中，遗留在表层金属层中的稀土金属在切割时可以提高表层金属抗高温的能力，使切割线在切割时承受高温的能力得到加强，从而减少烧断线的发生。
4.本发明因为芯材金属采用了细晶强化技术，即通过添加的钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷金属元素，既可以脱氧，使芯材的纯度更高，也细化晶粒，使晶粒变得更细小，提高材料的机械性能。机械性能的提高对保证料件的形位公差是有益的。
5.本发明因为芯材金属的铜含量为75-85wt％，锌含量为14.5-24.5wt％，以及钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷、稀土的含量不超过1.0wt％，这种成分的配比，材料成本较低，而材料的机械性能又不下降，生产难度较小，适合于工业化生产。
6.本发明因为表层金属含有0.0005-3.0wt％的氧，这些氧元素同铜和锌形成氧化铜、氧化亚铜、氧化亚锌、氧化锌，这些金属化合物阻断了表层金属铜锌的连续，保证了切割时的间隔放电，起到了放电加工时的冷却作用和排屑作用。排屑作用和冷却作用的原理是，放电时，因为锌的气化温度低，首先被腐蚀掉，而高熔点的氧化铜、氧化亚铜、氧化亚锌、氧化锌却遗留在切割线的表面，保证了切割线形状不变，同时锌被腐蚀掉留下的坑洞增加了切割线表面积，表面积的增加提高了放电时的散热面积，切割时聚集的能量就更容易的散去，这样，切割线的切割速度就会得到提高；因为放电时，切割线的形状没有改变，也就是说明工具电极的形状没有改变，这样切割后料件的形位公差比其它类型的线会有提高。
7.本发明因为表层金属层锌的含量大于50wt％，放电时的气化性能得到加强，有助于提高切割时的表面光洁度。
8.本发明在氧化性气氛下对覆盖过锌的材料进行热处理，使材料发生不完全再结晶和化学反应，不完全再结晶温度的选择根据芯材铜含量的高低来选择，保证不降低材料综合的机械性能，因为机械性能降低后，最终产品的机械性能达不到切割线的性能要求。
9.本发明因为是在氧化性气氛下进行有氧热处理，氧原子会在高温下充分的进入到表层金属中，同机体金属形成氧化铜、氧化亚铜、氧化亚锌、氧化锌，同时表层的锌原子和芯材的铜原子相互发生电化学反映而生产出表层的铜锌镁氧复合层。这种复合层有助于放电加工时的放电效果。复合层金相图分析如图4。
10.本发明中表层金属中的镁是这样形成的：对表层金属进行热处理后，芯材合金中的镁会有一部分渗入进表层金属中，事实证明，这部分镁有如下之功能：在切割放电时，表层金属是首先要承受高温电蚀的，镁在高温下有提高材料抗高温的性能，因此表层金属中的镁使表层金属的耐高温电蚀的功能得到提高，从而减少切割时电极丝发生烧断线的概率；同时，表层金属中的镁也有部分生成氧化镁，这种氧化镁也有上述(6)中的冷却和排屑功能。
11.本发明的最后成品工序的加工采用大加工率的塑性加工及连续退火，保证了切割线的导电率和机械性能。最终成品的金相分析图如图5。
12.本发明的表层铜锌镁氧复合层的厚度大于最后直径的5％，而小于最后直径的23％。复合层的厚度太薄，切割效果的提升不明显，复合层的厚度太厚，材料的机械性能下降，从而使切割变得困难，容易断线。
13.本发明的低镁氧单向走丝用切割线的总导电率为大于25.5％IACS到37.5％IACS。保持切割厚工件时的导电率，这么高的导电率可以使切割线承受电流的能力得到加强，有助于放电时电压稳定，保证切割的稳定性。
14.本发明的低镁氧单向走丝用切割线是一种机械性能得到提高，放电性能加强的切割线，有助于切割厚度大80毫米的料件，切割出来的料件直线度高，尺寸精度、表面光洁度好，并且切割速度得以提高。
附图说明
图1为本发明切割线1的横截面示意图；
图2为本发明热处理前母坯料2的横截面示意图；
图3为本发明热处理后母坯料3的横截面示意图；
图4为本发明的母坯料实物截面金相图片；
图5为本发明的切割线1的实物截面金相放大图片；
具体实施方式
下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
本发明中所述的导电率单位％IACS是国际单位制。
本发明中的μm是一种计量单位，表示微米。
本发明中所述的wt％是材料配比时的质量百分比，不是体积百分比。
本发明中的细晶强化技术是通过应用变质处理的方式进行的，通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，工业上经常通过细化晶粒来提高材料强度。
本发明中的细晶强化技术的机理是：通常，金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有优良的机械性能。这是因为细晶粒金属受到外力发生塑性变形时，外力可以分解在在更多的晶粒内，这时塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展，所以材料的韧性就得到了提高。故这种材料强化技术叫细晶强化，材料经过细晶强化后，综合性能会得到提高。
为了证明本发明的切割线结构和切割线的制造方法是有利的，通过下面的实施例来加以证明。
本发明中具体熔炼和加工、拉伸等均为行业常规技术，如可参照ZL200810163235.7等现有技术。
实施例1
1、制造本发明切割线直径为0.25mm的切割线A,芯材合金组成为：铜：84.0wt％,镁：0.16wt％，硼：0.012wt％,稀土：0.0012wt％，其它元素的含量为0.5wt％，其它元素为铁和磷，不可避免的杂质元素含量小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层金属为：铜：37.0wt％,氧：0.01-3.0wt％，镁：0.09wt％，稀土：0.0006wt％，不可避免的杂质元素含量小于0.5％wt，其余为锌。
步骤1、原材料采用市场上购得的铜镁硼，经过化验挑拣及处理，合格后，按芯材成分的要求进行配比(其中硼可以制造成中间合金加入)，将配好的料运至熔炼现场进行熔炼，熔炼温度控制在1050-1250摄氏度，牵引速度为1.0-3.5米/分钟),生产出连铸杆的规格为直径6.0-16.0mm。
将上述连铸坯杆经过表面处理后进行多道次的塑性加工和再结晶退火(均为行业常规工艺，在此不再赘述)制成直径是1.2mm的含铜量为84.0wt％黄铜丝，然后采用化学法覆盖厚度为22μm的锌层，形成母坯料2。
步骤2、将步骤1制好的材料进行热处理，热处理的气氛是：氧含量为45％，热处理温度为375℃，保温时间5个小时，形成母坯料3，随炉冷到50摄氏度出炉。
步骤3、采用连拉连退设备对步骤2中制成的母坯料3进行大加工率的拉伸和消除应力退火(具体为：工件在小于550℃的条件下，退火速度850-1500米/分钟，退火距离0.5-10米，然后于退火液(退火液也可称烧炖油，退火烧炖油是行业内的一个通用说法，市场上都能买到，如德国产的multidraw DG这种类型的；国产也有很多，如FX128等等)中进行后处理，退火液温度为15-100度)，并进行卷取收线，拉伸所得成品的规格为0.25mm，试验测得此切割线的抗拉强度为755N/mm2；
1、对切割线A同市面上任一种普通黄铜切割线Ⅰ进行切割对比；
2、试验使用的单向走丝切割机为三菱公司制造的FA10SADVANCE2009机器；
3、试验条件如下：试验切割的工件尺寸为84.0*4.5*4.5(0.5*3凹槽)；工件材质：SKD11；设备参数：NM；加工次数：一修三；加工模式：浸水式；将设备的张力参数调整为适合700N/mm2的切割线；喷嘴压靠在工件上。记录两种类型切割线的切割效果，如下表1所示：
表1实施1两种类型的切割线的切割效果
切割线类别 加工总时间 第一刀速度 第一刀时间 工件粗糙度 直线度(μm)
对比线Ⅰ 38.46分 1.0-1.5mm/min 22.90分 Ra＝0.808 4
切割线A 30.52分 1.3-1.8mm/min 17.90分 Ra＝0.842 3
注：此表中直线度为85高度方向上、中、下，三个尺寸的最大绝对值差。
4、从表1可以看出，在工件表面粗糙度略有下降的情况下，事实证明：这种粗糙度的降低足可以抵消切割效率提升带给用户综合效益的综合上升。以切割总时间计算，本实施例制备的切割线的切割总效率提升了26.01％，第一刀切割速度提高27.93％，且直线度有提高，切割效率提升在25％以上，具有广阔的市场推广价值。
实施例2
制造本发明切割线直径为0.25mm的切割线B,特征为：铜：81.0wt％,镁：0.008wt％，硼：0.009wt％，稀土：0.0017wt％,其它元素的含量为0.5wt％，其它元素为铁和磷，不可避免的杂质元素含量小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层金属为：铜：39.0wt％,氧：0.01-3.0wt％，镁：0.004wt％，稀土：0.0008wt％,不可避免的杂质元素含量小于0.5％wt，其余为锌。
步骤1、原材料采用市场上购得的铜镁硼，经过化验化验化验挑拣及处理，合格后，按芯材成分的要求进行配比(其中硼可以制造成中间合金加入)，将配好的料运至熔炼现场进行熔炼，熔炼温度控制在1050-1250摄氏度，牵引速度为1.0-3.5米/分钟),生产出连铸杆的规格为直径6.0-16.0mm。
将上述连铸坯杆经过表面处理后进行多道次的塑性加工和再结晶退火制成直径是1.05mm的含铜量为81.0wt％黄铜丝，然后采用化学法覆盖厚度为25μm的锌层，形成母坯料2.
步骤2、将步骤1制好的材料进行热处理，热处理的气氛是：氧含量为33％，热处理温度为390℃，保温时间12个小时，形成母坯料3，随炉冷到50摄氏度出炉。
步骤3、采用连拉连退设备对步骤2中制成的母坯料3进行大加工率的拉伸和消除应力退火(工件在小于550℃的条件下，退火速度850-1500米/分钟，退火距离0.5-10米，然后于退火液(退火液也可称烧炖油，退火烧炖油是行业内的一个通用说法，市场上都能买到，如德国产的multidraw DG这种类型的；国产也有很多，如FX128等等)中进行后处理，退火液温度为15-100度)，并进行卷取收线，拉伸所得成品的规格为0.25mm，试验测得此切割线的抗拉强度为785N/mm2；
1、对切割线B同市面上任一伽马型切割线Ⅱ进行切割对比；
2、试验使用的单向走丝切割机为三菱公司制造的FA10SADVANCE2009机器；
3、试验条件如下：试验切割的工件尺寸为84.0*4.5*4.5(0.5*3凹槽)；工件材质：SKD11；设备参数：NM；加工次数：一修三；加工模式：浸水式；将设备的张力参数调整为适合700N/mm2的切割线；喷嘴压靠在工件上。记录两种类型切割线的切割效果，如下表2所示：
表2实施例2两种类型的切割线的切割效果
切割线类别 加工总时间 第一刀速度 第一刀时间 工件粗糙度 直线度(μm)
对比线Ⅱ 32.83分 1.1-1.6mm/min 19.72分 Ra＝0.848 4
切割线B 30.72分 1.3-1.8mm/min 17.80分 Ra＝0.838 3
注：此表中直线度为85高度方向上、中、下，三个尺寸的最大绝对值差。
4、从表2可以看出，在工件表面粗糙度基本相同的情况下，以切割总时间计算，切割效率提升了6.86％，第一刀速度提升10.79％，且直线度有一定提高。
实施例3
1、制造本发明切割线直径为0.25mm的切割线C,特征为：铜：79.0wt％,镁：0.008wt％，硼：0.008wt％，稀土:0.01wt％,其它元素的含量为0.5wt％，其它元素为铁和磷，不可避免的杂质元素含量小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层金属为：铜：43.0wt％,氧：0.0005-1.0wt％，镁：0.004wt％，稀土：0.005wt％，不可避免的杂质元素含量小于0.5％wt，其余为锌。
步骤1、原材料采用市场上购得的铜镁硼，经过化验化验化验挑拣及处理，合格后，按芯材成分的要求进行配比(其中硼可以制造成中间合金加入)，将配好的料运至熔炼现场进行熔炼，熔炼温度控制在980-1150摄氏度，牵引速度为1.0-3.5米/分钟),生产出连铸杆的规格为直径6.0-16.0mm。
将上述连铸坯杆经过表面处理后进行多道次的塑性加工和再结晶退火制成直径是0.95mm的含铜量为79.0wt％黄铜丝，然后采用化学法覆盖厚度为30μm的锌层，生产出母坯料2。
步骤2、将步骤1制成的材料(母坯料2)塑性加工到规格为0.5mm的线材；
步骤3、将步骤2制好的线材进行热处理，热处理的气氛是：氧含量在15-30％之间选择，热处理温度为405℃，保温时间9个小时，生产出母坯料3，随炉冷到50摄氏度出炉，生。
步骤4、采用连拉连退设备对步骤2中制成的母坯料3进行大加工率的拉伸和消除应力退火(工件在小于550℃的条件下，退火速度850-1500米/分钟，退火距离0.5-10米，然后于退火液(退火液也可称烧炖油，退火烧炖油是行业内的一个通用说法，市场上都能买到，如德国产的multidraw DG这种类型的；国产也有很多，如FX128等等)中进行后处理，退火液温度为15-100度)，并进行卷取收线，拉伸所得成品的规格为0.25mm，试验测得此切割线的抗拉强度为815N/mm2；
1、对切割线C同市面上任一复合型切割线Ⅲ进行切割对比；
2、试验使用的单向走丝切割机为三菱公司制造的FA10SADVANCE2009机器；
3、试验条件如下：试验切割的工件尺寸为84.0*4.5*4.5(0.5*3凹槽)；工件材质：SKD11；设备参数：NM；加工次数：一修三；加工模式：浸水式；将设备的张力参数调整为适合700N/mm2的切割线；喷嘴压靠在工件上。记录两种类型切割线的切割效果，如下表3所示：
表3实施例3两种类型的切割线的切割效果
切割线类别 加工总时间 第一刀速度 第一刀时间 工件粗糙度 直线度(μm)
对比线Ⅲ 31.40分 1.1-1.6mm/min 18.35分 Ra＝0.850 4
切割线C 30.45分 1.3-1.8mm/min 17.70分 Ra＝0.844 3
注：此表中直线度为85高度方向上、中、下，三个尺寸的最大绝对值差。
4、从表3可以看出，在工件表面粗糙度有提升的情况下，以切割总时间计算，切割效率提升了3.11％，第一刀速度提升3.67％，速度提升的不是很高且直线度略有提升，再者切割线C的加工更容易，且成本有一定优势，比较适合于工业化生产。
实施例4
制造本发明切割线直径为0.25mm的切割线D,特征为：铜：77.0wt％,镁：0.005wt％，硼：0.001wt％，稀土:0.008wt％,其它元素的含量为0.5wt％，其它元素为铁和磷，不可避免的杂质元素含量小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层金属为：铜：41.0wt％,氧：0.0005-1.0wt％，镁：0.0025wt％，稀土:0.004wt％,不可避免的杂质元素含量小于0.5％wt，其余为锌。
步骤1、原材料采用市场上购得的铜镁硼，经过化验化验化验挑拣及处理，合格后，按芯材成分的要求进行配比(其中硼可以制造成中间合金加入)，将配好的料运至熔炼现场进行熔炼，熔炼温度控制在980-1150摄氏度，牵引速度为1.0-3.5米/分钟),生产出连铸杆的规格为直径6.0-16.0mm。
将上述连铸坯杆经过表面处理后进行多道次的塑性加工和再结晶退火制成直径是0.95mm的含铜量为77.0wt％黄铜丝，然后采用化学法覆盖厚度为33μm的锌层，生产出母坯料2。
步骤2、将步骤1制成的材料(母坯料2)塑性加工到规格为0.65mm的线材；
步骤3、将步骤2制好的线材进行热处理，热处理的气氛是：氧含量在15-30％之间选择，热处理温度为405℃，保温时间9个小时，生成母坯料3，随炉冷到50摄氏度出炉。
步骤4、采用连拉连退设备对步骤2中制成的母坯料3进行大加工率的拉伸和消除应力退火(工件在小于550℃的条件下，退火速度850-1500米/分钟，退火距离0.5-10米，然后于退火液(退火液也可称烧炖油，退火烧炖油是行业内的一个通用说法，市场上都能买到，如德国产的multidraw DG这种类型的；国产也有很多，如FX128等等)中进行后处理，退火液温度为15-100度)，并进行卷取收线，拉伸所得成品的规格为0.25mm，试验测得此切割线的抗拉强度为815N/mm2；
1、对切割线D同市面上任一普通镀锌切割线Ⅳ进行切割对比；
2、试验使用的单向走丝切割机为三菱公司制造的FA10SADVANCE2009机器；
3、试验条件如下：试验切割的工件尺寸为84.0*4.5*4.5(0.5*3凹槽)；工件材质：SKD11；设备参数：NM；加工次数：一修三；加工模式：浸水式；将设备的张力参数调整为适合700N/mm2的切割线；喷嘴压靠在工件上。记录两种类型切割线的切割效果，如下表4所示：
表4实施例4两种类型的切割线的切割效果
切割线类别 加工总时间 第一刀速度 第一刀时间 工件粗糙度 直线度(μm)
对比线Ⅳ 34.17分 1.0-1.5mm/min 21.53分 Ra＝0.828 3
切割线D 29.45分 1.3-1.8mm/min 17.60分 Ra＝0.842 3
注：此表中直线度为85高度方向上、中、下，三个尺寸的最大绝对值差。
4、从表4可以看出，在工件表面粗糙度略有下降的情况下，事实证明这种粗糙度下降的幅度不影响最终切割料件的使用，况且普通镀锌线在切割80mm以上厚度的工件时掉锌粉的现象更严重，再者以切割总时间计算，切割效率提升了16.02％，第一刀速度提升22.33％，直线度相同，在制造成本基本相同的情况下，切割总效率提升在15％以上，使最终客户的使用成本降低明显。
上述实施例对本发明进行说明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求书的保护范围内，对本发明的任何修改和改变，都将落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低镁氧单向走丝用切割线，其特征在于：该切割线包括芯材和表层复合金属层，芯材的合金组成为：铜75-85wt％,镁0.0005-0.50wt％，硼0.0005-0.03wt％，稀土0.0005-0.02wt％,其它元素：0.05-1.0wt％，所述的其它元素为钛、铁、硅、镍、锰、铝、锡、磷中的至少两种，不可避免的杂质小于0.5wt％,其余为锌；所述的表层复合金属层的合金组成为：铜35-45wt％，氧0.0005-3.0wt％，镁0.0002-0.25wt％，稀土0.0005-0.01wt％，不可避免的杂质小于0.5％wt，其余为锌。
2.根据权利要求1的低镁氧单向走丝用切割线，其特征在于：所述的芯材的合金组成为：铜75-80wt％,镁0.0005-0.01wt％，硼0.0005-0.01wt％，稀土0.0005-0.02wt％,其它元素0.05-0.5wt％，所述的铜、锌、镁、硼的含量之和小于99.5wt％，其中锌含量大于19.5wt％；所述的表层复合金属层的合金组成为：铜40-45wt％,氧0.0005-1.0wt％，镁0.0002-0.008wt％，稀土：0.0005-0.01wt％，其余为锌。
3.根据权利要求1的低镁氧单向走丝用切割线，其特征在于：所述芯材的合金组成为：铜80-85wt％,镁0.005-0.50wt％，硼0.005-0.03wt％，稀土0.0005-0.02wt％,其它元素0.05-0.5wt％，所述的铜、锌、镁、硼的含量之和小于99.5wt％，其中锌含量大于14.5wt％；所述的表层复合金属层的合金组成为：铜35-40wt％,氧0.01-3.0wt％，镁0.0005-0.25wt％，稀土0.0005-0.01wt％，其余为锌。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的低镁氧单向走丝用切割线，其特征在于：该切割线的表层复合金属层的厚度大于切割线最终直径的5.0％小于23.0％。
5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的低镁氧单向走丝用切割线，其特征在于：该切割线的总导电率为大于25.5％IACS到37.5％IACS。
6.一种低镁氧单向走丝用切割线的制造方法，其特征在于：采用合金化连铸熔炼铸造将配方比例的各原料在980-1250摄氏度的温度下连续铸造成黄铜坯杆，经过塑性加工和再结晶退火制造出芯材；在芯材上通过化学电镀或机械的方法在表层覆盖一层锌，在氧化性气氛下进行热处理，热处理的气压为0.5-12.5兆帕，氧含量为10-90wt％,热处理温度为250-450摄氏度；然后250-450摄氏度保温2.0-16.0小时,再随炉冷却至50摄氏度；使材料产生不完全再结晶退火及化学反应，生产出表层含铜锌镁氧的表层复合金属层；对采用上述方式制成的复合材料进行连续退火加工，制造出单向走丝用切割线。
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Address after: 315137 Chen Cun, Yunlong Town, Yunlong Town, Ningbo, Zhejiang, Yinzhou District

Patentee after: Ningbo Bowei Alloy Precision Fine Wire Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 315137 Chen Cun, Yunlong Town, Yunlong Town, Ningbo, Zhejiang, Yinzhou District

Patentee before: Ningbo bode high tech Limited by Share Ltd.

Country or region before: China

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