CN107971591A - 超精密切割极细铜线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超精密切割极细铜线的制备方法，选择铜丝材作为基体材料，首先利用电镀技术在丝材基体表面镀一层金属镀层，随后利用电阻/辐射复合加热技术对镀层丝材进行处理，得到含有一定厚度互扩散层的镀层金属丝材，而后将处理后的丝材经拉拔处理制备相应直径的电极丝。本发明得到的超精密切割极细铜线的因其极细的线径有利于减小丝材与切屑样品的阻力，改善切削过程中磨屑的排出与冷却液的循环效果，从而提高丝材的切割速度。超精密切割极细铜线相比普通黄铜线提高至少25%，且加工精度保持稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜线的制备方法，特别是超精密切割极细铜线的制备方法。
背景技术
电火花切割加工作为模具制造和金属加工行业必不可少的加工手段，提高电火花切割效率一直是其技术革新的重点。而电极丝作为电火花切割加工中的重要耗材受到越来越多的重视，尤其是慢走丝线切割加工。可以说线切割技术的发展，离不开电极丝技术的同步发展。因为线切割机的切割效率和切割质量与电极丝的性能紧密相关，而电极丝技术的突破往往会导致线切割机设计的革新。
近年来，随着对微小零件加工的需要，电火花切割高精度加工由于其独特的加工方法，即非机械接触加工的特点，尤其适应微型机械制造的要求，并且具有较高的性价比，因此在许多微型机械生产领域发挥了重要的作用。
但是在国内，前几年由于欧洲进口的镀锌电极丝价格较高，不仅几乎所有的日本、台湾和国产慢走丝机的用户都只用黄铜丝，一些本来使用镀锌电极丝的Agie机和Charmilles机用户，也改用了"便宜"的黄铜丝。有不少国内的用户在引进最新高性能的线切割机的同时，忽视了电极丝的重要性，以为它只不过是一种普通的消耗品。不管什么机型或加工要求，黄铜丝都以其低廉的价格似乎成了唯一的选择。
同时，源于精密微型机械生产的蓬勃发展，对丝材的要求逐渐提高，原本的普通黄铜线在适应精密切割上需要调整。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种直径为0.07mm的超精密切割极细铜线的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种超精密切割极细铜线的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选择铜合金丝材为基体材料，经过除油、清洗后，利用电镀技术在铜合金丝材表面沉积金属锌镀层，通过调整电镀电流、电压及时间获得镀层厚度为5μm～20μm的电镀合金丝材；
步骤二、选择上述电镀合金丝材为初始材料，采用辐射加热或者电阻加热来获得具有金属镀层、铜合金基体层与互扩散层三层结构的丝材坯料；
步骤三、选择上述热处理的三层结构的丝材坯料，以600m/min～1500m/min的拉拔速度将上述丝材拉拔为0.07mm的超精密切割极细铜线，随后以电压为20～50V、电流为5～30A进行退火处理，最终获得超精密切割极细铜线。
所述步骤二中的辐射加热是通过外置加热设备以热传导方式来加热丝材。
所述步骤二中的外置加热设备为电阻炉，将电镀合金丝材以0.02m/s～0.2m/s的速度通过温度为650℃～800℃、长度为1m的电阻炉。其中上述电阻炉选择管式炉，均匀温度段的长度为1m。
所述步骤二中的电阻加热是通过铜合金丝材自身电阻发热方式来加热丝材。
所述步骤二中的电阻加热是基于自身电阻发热方式加热，通过在固定长度线材搭接触头接通电路，从而实现自身发热，选择加热功率为0.5KW～2KW。
所述步骤一中的电镀电流为1400A，电压为12V，时间为100m/min。
所述步骤一中的电镀液为硫酸锌浓度比30％-40％＋纯硫酸浓度比15%-20％＋锌锭900-1000Kg。
本发明得到的超精密切割极细铜线，相比黄铜线提高至少25%的切割速度，且加工精度保持稳定，提升了产品的技术优势，提高了产品的附加值和竞争力，扩大行业内影响力提升。具体优点如下：
（1）填补市场空缺，目前尚未有批量生产0.07mm的细线；
（2）抗拉强度：硬线：1100N/ mm²-1300N/ mm²；延伸率：硬线：≥3%；
（3）加工速度：超精密切割极细铜线相比普通镀锌电极丝材的切割速度可以提高至少15%，相比普通黄铜线提高至少25%，适用于多种材料加工，如合金、钛合金、超硬合金、钨钢、石墨等，且加工精度更高更精密，切割完光洁度更好。
总之，超精密切割极细铜线的技术优点突出：1. 在精细工件切割上更胜一筹，因为极微小的线径，在切割过程中的光洁度更高，切割速度比普通黄铜电极丝提高了25%。2.加工工件的表面质量好，无积铜， 变质层得到改善，因此工件表面的硬度更高，模具的寿命延长。3. 加工精度提高， 特别是尖角部位的形状误差、厚工件的直线度误差等均比普通黄铜电极丝有所改善。4. 适合加工大于50mm以上厚的工件和硬质合金等特殊材料。5. 加工过程中不易掉粉，减少了加工环境的污染，从而降低相关部件的损耗。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
本实施例提供的一种超精密切割极细铜线的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选择铜合金丝材为基体材料，经过除油、清洗后，利用电镀技术在铜合金丝材表面沉积金属锌镀层，通过调整电镀电流、电压及时间获得镀层厚度为8μm的电镀合金丝材；
步骤二、选择上述电镀合金丝材为初始材料，采用辐射加热来获得具有金属镀层、铜合金基体层与互扩散层三层结构的丝材坯料；
步骤三、选择上述热处理的三层结构的丝材坯料，以900m/min的拉拔速度将上述丝材拉拔为0.07mm的超精密切割极细铜线，随后以电压为31.7V、电流为2A进行退火处理，最终获得超精密切割极细铜线。
所述步骤二中的辐射加热是通过外置加热设备以热传导方式来加热丝材。
所述步骤二中的外置加热设备为电阻炉，将电镀合金丝材以0.02m/s～0.2m/s的速度通过温度为650℃～800℃、长度为1m的电阻炉。
所述步骤一中的电镀电流为1400A，电压为12V，时间为100m/min。
本实施例制得的超精密切割极细铜线，其直径为0.07mm，抗拉强度为1100N/ mm²-1300N/ mm²；延伸率≥3%；同时该超精密切割极细铜线相比普通镀锌电极丝材的切割速度可以提高至少15%。
实施例2：
本实施例提供的一种超精密切割极细铜线的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选择铜合金丝材为基体材料，经过除油、清洗后，利用电镀技术在铜合金丝材表面沉积金属锌镀层，通过调整电镀电流、电压及时间获得镀层厚度为9μm的电镀合金丝材；
步骤二、选择上述电镀合金丝材为初始材料，采用电阻加热来获得具有金属镀层、铜合金基体层与互扩散层三层结构的丝材坯料；
步骤三、选择上述热处理的三层结构的丝材坯料，以900m/min的拉拔速度将上述丝材拉拔为0.07mm的超精密切割极细铜线，随后以电压为31.7V、电流为2.1A进行退火处理，最终获得超精密切割极细铜线。
所述步骤二中的电阻加热是通过铜合金丝材自身电阻发热方式来加热丝材。
所述步骤二中的电阻加热是基于自身电阻发热方式加热，通过在固定长度线材搭接触头接通电路，从而实现自身发热，选择加热功率为0.5KW～2KW。
所述步骤一中的电镀电流为1400A，电压为12V，时间为100m/min。
本实施例制得的超精密切割极细铜线，其直径为0.07mm，抗拉强度为1100N/ mm²-1300N/ mm²；延伸率≥3%；同时该超精密切割极细铜线相比普通镀锌电极丝材的切割速度可以提高至少15%。
实施例3：
本实施例提供的一种超精密切割极细铜线的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选择铜合金丝材为基体材料，经过除油、清洗后，利用电镀技术在铜合金丝材表面沉积金属锌镀层，通过调整电镀电流、电压及时间获得镀层厚度为8μm的电镀合金丝材；
步骤二、选择上述电镀合金丝材为初始材料，采用辐射加热来获得具有金属镀层、铜合金基体层与互扩散层三层结构的丝材坯料；
步骤三、选择上述热处理的三层结构的丝材坯料，以900m/min的拉拔速度将上述丝材拉拔为0.07mm的超精密切割极细铜线，随后以电压为31.7V、电流为2.1A进行退火处理，最终获得超精密切割极细铜线。
所述步骤二中的辐射加热是通过外置加热设备以热传导方式来加热丝材。
所述步骤二中的外置加热设备为电阻炉，将电镀合金丝材以0.02m/s～0.2m/s的速度通过温度为650℃～800℃、长度为1m的电阻炉。
所述步骤一中的电镀电流为1400A，电压为12V，时间为100m/min。
本实施例制得的超精密切割极细铜线，其直径为0.07mm，抗拉强度为1100N/ mm²-1300N/ mm²；延伸率≥3%；同时该超精密切割极细铜线相比普通镀锌电极丝材的切割速度可以提高至少15%。
Claims (6)
1.一种超精密切割极细铜线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选择铜合金丝材为基体材料，经过除油、清洗后，利用电镀技术在铜合金丝材表面沉积金属锌镀层，通过调整电镀电流、电压及时间获得镀层厚度为5μm～20μm的电镀合金丝材；
步骤二、选择上述电镀合金丝材为初始材料，采用辐射加热或者电阻加热来获得具有金属镀层、铜合金基体层与互扩散层三层结构的丝材坯料；
步骤三、选择上述热处理的三层结构的丝材坯料，以600m/min～1500m/min的拉拔速度将上述丝材拉拔为0.07mm的超精密切割极细铜线，随后以电压为20～50V、电流为5～30A进行退火处理，最终获得超精密切割极细铜线。
2.根据权利要求1所述的超精密切割极细铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的辐射加热是通过外置加热设备以热传导方式来加热丝材。
3.根据权利要求2所述的超精密切割极细铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的外置加热设备为电阻炉，将电镀合金丝材以0.02m/s～0.2m/s的速度通过温度为650℃～800℃、长度为1m的电阻炉。
4.根据权利要求1所述的超精密切割极细铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的电阻加热是通过铜合金丝材自身电阻发热方式来加热丝材。
5.根据权利要求4所述的超精密切割极细铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的电阻加热是基于自身电阻发热方式加热，通过在固定长度线材搭接触头接通电路，从而实现自身发热，选择加热功率为0.5KW～2KW。
6.根据权利要求1所述的超精密切割极细铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的电镀电流为1400A，电压为12V，时间为100m/min。
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