專利名稱：：高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，本發(fā)明同時也涉及一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的制造方法。技術(shù)背景機械加工工業(yè)的發(fā)展離不開高精密機械加工技術(shù)的發(fā)展，一種新加工手段的發(fā)展到及其應(yīng)用，離不開效率和質(zhì)量的同步提高，慢走絲電火花加工做為機械加工的一種類型，近年來隨著機械加工技術(shù)的發(fā)展也得到了突飛猛進的前進。慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展，離不開電極絲技術(shù)的同步發(fā)展，現(xiàn)在國際上所流行的慢走絲機床的設(shè)計理念是根據(jù)電極絲的性能來設(shè)計的，而電極絲技術(shù)的突破往往會帶動線切割機設(shè)計的革新。從最初使用的無氧銅線切割到現(xiàn)在的復(fù)合線進行切割，慢走絲切割的發(fā)展經(jīng)歷了從低效率、低質(zhì)量到高效率、高質(zhì)量、自動化、專業(yè)化生產(chǎn)的一個漫長的歷程。中國的線切割技術(shù)發(fā)展是在逐步引進吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，從最早的快走線、中走線加工到現(xiàn)在已經(jīng)逐漸在普遍使用的慢走絲加工，經(jīng)歷了一個從低到高的發(fā)展歷程。從上世紀七八十年代鍍鋅電極絲的發(fā)明到今天，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣的電極絲，比如普通黃銅電極絲、鍍鋅電極絲、速度型鍍層電極絲、速度型鍍層電極絲等，但是它們還存在以下問題阻礙了它們的發(fā)展。普通黃銅電極絲-組成成分為銅鋅二元合金,因為受到黃銅中鋅含量的限制,它的切割速度受到了制約，而隨著黃銅中鋅含量增多,其切割速度也會有小的提升,但它的提升速度是有限的。銅鋅二元合金屬于普通黃銅，因受合金本身的限制，對于使用要求抗拉性能要求較高、切割精度速度要求較高的切割要求時，普通黃銅電極絲就受到了限制。鍍鋅電極絲芯材為普通黃銅，外面鍍一層鋅，由于鋅在切割過程中的氣化作用，這種電極絲的放電會比較穩(wěn)定，切割表面會比普通黃銅絲光滑。由于是在普通黃銅的表面鍍了一層單質(zhì)鋅，因鋅的導(dǎo)電率比銅低了很多，因此造成這種電極絲的導(dǎo)電率會比較低，而使最終的切割速度受到限制，另外因鋅是電鍍上去的，也容易出現(xiàn)電鍍層脫落的現(xiàn)象，而引起最終的切割效果。4速度型鍍層電極絲芯材為普通黃銅，鍍層為銅鋅合金，厚度比普通鍍鋅電極絲的鍍層要厚一些。這種鍍層電極絲的速度比普通鍍鋅電極絲的切割速度要快一些，適合于高效率的加工。但因為這種電極絲的鍍層為銅鋅合金，導(dǎo)電率同樣受到限制，對切割速度的提高也會有影響。擴散退火型電極絲研究發(fā)現(xiàn)，表面有均勻小坑洞的電極絲會改善電極絲的放電沖洗效果，應(yīng)運而生，就產(chǎn)生了這種表面多孔結(jié)構(gòu)的電極絲。擴散退火型電極絲芯材為無氧銅或者普通黃銅，并通過擴散退火在外層包一層銅鋅合金，其中銅和鋅的比例為1:1,由于芯材為無氧銅或者普通黃銅，表層是采用擴散退火形成的多孔結(jié)構(gòu)，故這種電極絲的沖洗效果比常規(guī)的電極絲要好。但因為芯材為無氧銅或者普通黃銅，其韌性和抗拉強度會受到限制，表層擴散退火上去的銅和鋅也由于導(dǎo)電率的限制對特殊的加工會有影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，該復(fù)合線機械性能得到了提高，有助于切割硬度高的料件，切割出來的料件表面光潔度得到了提高，有助于改善電極絲放電時的沖洗效果，從而提高切割速度和切割工件的表面質(zhì)量。本發(fā)明的另一目的在于提供一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的制造方法。本發(fā)明的一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，包括芯材和表層金屬層，其特征在于所述芯材的合金組成為銅59.065.0wt%、其它元素0.0050.1wt%，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt%，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wt%;所述表層金屬層的合金組成為銅48.052.0wt%、稀土00.4wt%、銀00.2wt%、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wt%、余量為鋅。所述的其它元素中的鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中至少兩種元素加入的作用，一是脫氧、細化晶粒，提高材料的強度；二是與雜質(zhì)中的鉛、鉍等元素形成金屬化合物，強化晶界，當(dāng)添加的元素含量超過0.1wtM時，合金的強度得到了相應(yīng)的提高，但會形成其它更多的硬脆相，同時也會降低合金的導(dǎo)電率，滿足不了后步的冷成型性能與放電效果，同時也增加了成本，影響推廣使用效果。本發(fā)明高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的表層金屬加入銀的機理為，銀是一種在常溫下比銅導(dǎo)電率更好的金屬，且化學(xué)性能不活潑，不容易同空氣中的氧起化學(xué)反應(yīng)，同時在材料的加工過程中也不易同其它介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，因此加入銀的目的主要是保證合金表層的導(dǎo)電率不降低，同時可以有效地保護合金表層金屬不易氧化。本發(fā)明高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的表層金屬加入稀土的機理為，稀土金屬主要是起在材料的中間退火時阻止晶粒長大、控制e相轉(zhuǎn)變數(shù)量的作用，能提高軟化點、增強強度，提高冷熱成型性能。加入以鑭為基的混合稀土效果更好，可增加導(dǎo)電率和增強材料的加工過程中的抗脫鋅能力，同時材料的韌性也有提高。作為優(yōu)選之一的本發(fā)明高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，所述芯材的合金組成為:銅59.062.5wt%、其它元素0.0050.1wt%，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt%，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wtc/。；所述表層金屬層的合金組成為銅48.052.0wt%、稀土00.4wt%、銀00.2wt%、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wt%、余量為鋅。此種芯材成分的合金因為含銅量低，價格相對低廉，芯材的機械性能一般；表層金屬層添加的稀土金屬、銀都在成分的下限，機械性能、導(dǎo)電率有一定程度的提升，但提升的程度不大，相反成本優(yōu)勢比較明顯。該類復(fù)合線適合于特殊領(lǐng)域的特殊加工，如加工易放電的碳鋼工件、切割較容易切割的普通碳鋼類工件等。作為優(yōu)選之二的本發(fā)明高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，所述芯材的合金組成為:銅63.565.0wt%、其它元素0.0050.1wt%，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt%，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wt%;所述表層金屬層的合金組成為銅48.052.0wt%、稀土00.4wt%、銀00.2wt%、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wt%、余量為鋅。此種類型的合金成分因為銅含量在上限，其機械性能較優(yōu)，但因為含銅量高，價格相對于方案一、三昂貴，添加的稀土金屬、銀都在成分的上限，導(dǎo)電率、機械性能提升很大，適合于大多數(shù)領(lǐng)域的一般加工和特殊加工。作為優(yōu)選之三的本發(fā)明高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，所述芯材的合金組成為銅62.563.5wt%、其它元素0.0050.1wt%，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt%，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wtM;所述表層金屬層的合金組成為銅48.052.0wt%、稀土00.4wt%、銀00.2wt%、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wt%、余量為鋅。此種芯材成分的合金因為含銅量在中間值，材料的機械性能不會降低，成本合適，添加的稀土金屬、銀都在成分的中限，導(dǎo)電率、機械性能提升很大，稀土、銀的添加量幅度不大，故適合于大多數(shù)領(lǐng)域的一般加工和特殊加工。性價比優(yōu)勢明顯。本發(fā)明的一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的制造方法，其特征在于步驟包括原材料進廠挑選——按配方合金化配料——上引熔鑄生產(chǎn)出坯桿——不同道次的壓力加工——噴涂——低溫退火——在線拉伸退火成最終成品；具體為1.1從市場上采購的原材料進廠經(jīng)過挑揀、化學(xué)分析合格后，開始配料。1.2根據(jù)所生產(chǎn)合金成分的要求進行合金化配方，同時將合格的配料運至熔鑄現(xiàn)場，準備熔鑄。1.3熔鑄是生成電極絲芯材的主要工序，其所用被添加的合金化元素都在此工序完成，同時通過對熔鑄工藝參數(shù)的控制可以保證后道壓力加工的正常進行。1.4不同道次的壓力加工此工序主要是將鑄造出來的坯桿加工成噴涂前的規(guī)格，同時根據(jù)噴涂、低溫退火的工序要求來保證材料有合適的向下加工的機械性能，以使后道工序的正常進行。1.5噴涂按照電極絲表層成分的要求，將金屬粉進行合適的配比(要考慮不同金屬的損耗不同)以進行噴涂，同時應(yīng)保證噴涂層的厚度。1.6低溫退火保證噴涂過后的金屬粉能夠均勻地附著于芯材的表面，并保證退火時材料不被氧化。1.7在線拉伸退火此工序主要是將上述制作的坯料(母料)進行成品加工，以加工到顧客最終需要的規(guī)格，同時保證在線退火的時候有達到要求的導(dǎo)電率和材料的表面在退火時不被氧化，拉伸加工過后材料的表層金屬的厚度為0.5-2.0um。其中，所述上引熔鑄的熔煉溫度為9801150'C;所述不同道次的壓力加工所加工出芯材規(guī)格為①0.8mm①1.5mm，機械性能范圍為420650Mpa;所述噴涂其噴涂層厚度為7-13um;所述低溫退火溫度為250380°C。作為優(yōu)選，本發(fā)明高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的制造方法其所述上引熔鑄的熔煉溫度為10001100°C;所述不同道次的壓力加工所加工出芯材規(guī)格為O0.8mm①1.5mm,機械性能范圍為450550Mpa;所述噴涂其噴涂層厚度為911um;所述低溫退火溫度為310350。C。經(jīng)過噴涂和低溫退火的復(fù)合線母線經(jīng)過后道工序多道次的拉伸加工，其芯材在不斷的變細變長，而表層金屬組合物被壓入(或被擠入)芯材金屬表層，從而形成金屬組合體，而在表層金屬壓入時會在材料的表面形成均勻的小坑洞，這種組合體中含有噴涂時加入的稀土、銀元素，使這種金屬組合物經(jīng)過最終拉伸過后的退火和芯材金屬融為一體，從而形成表層金屬。芯材和表層金屬對復(fù)合線用作為電極絲會有如下的效果；1.合金化的芯材因為加入了合金元素，機械性能得到了提高，有助于切割硬度高的料件；2.表層金屬中的鋅含量在50%左右，從而使在放電時火花均勻，使切割出來的料件表面光潔度得到了提高；3.表層金屬中因含有稀土金屬，因稀土金屬同機體金屬的相互作用，使這種組合體的機械性能不被降低(因涂層金屬中含有50%的左右鋅是會降低材料的機械性能的，而加入稀土后材料這種降低就很少)。4.涂層中的銀會提升電極絲的導(dǎo)電性，使最終切割速度提升，同時銀的加入使本發(fā)明中高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線不容易被氧化，而增加了儲存時間。5.噴涂層壓入后形成的均勻小坑洞有助于改善電極絲放電時的沖洗效果，從而提高切割速度和切割工件的表面質(zhì)量。具體實施方式下面以實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不局限于此。實施例1.1從市場上采購的原材料進廠經(jīng)過挑揀、化學(xué)分析合格后，開始配料。1.2根據(jù)表1所示合金成分的要求進行合金化配方，同時將合格的配料運至熔鑄現(xiàn)場，準備熔鑄。1.3熔鑄是生成電極絲芯材的主要工序，其所用被添加的合金化元素都在此工序完成，同時通過對熔鑄工藝參數(shù)的控制可以保證后道壓力加工的正常進行，熔煉溫度為980U50。C。1.4不同道次的壓力加工此工序主要是將鑄造出來的坯桿加工成噴涂前的規(guī)格，同時根據(jù)噴涂、低溫退火的工序要求來保證材料有合適的向下加工的機械性能，以使后道工序的正常進行。不同道次的壓力加工所加工出芯材規(guī)格為O0.8mm①1.5mm,機械性能范圍為420650Mpa。1.5噴涂按照表1所示電極絲表層成分的要求，將金屬粉進行合適的配比以進行噴涂，同時應(yīng)保證噴涂層的厚度為911um。1.6低溫退火保證噴涂過后的金屬粉能夠均勻地附著于芯材的表面，并保證退火時材料不被氧化，所述低溫退火溫度為250380'C。1.7在線拉伸退火此工序主要是將上述制作的坯料(母料)進行成品加工，以加工到顧客最終需要的規(guī)格，同時保證在線退火的時候有達到要求的導(dǎo)電率和材料的表面在退火時不被氧化，拉伸加工過后材料的表層金屬的厚度為0.5-2.0um。表1本發(fā)明實施例復(fù)合線合金化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以規(guī)格統(tǒng)一為外徑0.25mm，切割材料為中碳鋼，切割材料厚度為30mm來對比各種不同的電極絲材料，如表2所示表2不同電極絲農(nóng)l"料的性能對比類別切割速度(以黃銅絲為l)切割表面粗糙度/um導(dǎo)電率(IACS%)抗拉強度(Mpa)普通黃銅電極絲10.4-0.621.0-22.0980-1050鍍鋅電極絲1.2-1.250.2-0.420.0-21.0950-翻速度型鍍層電極絲1.25-1.350.2-0.420.5-21.5950-1050擴散退火型電極絲1.30-1.400.2-0.420.5-21.5950-1040本發(fā)明高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線L35-1.450.2-0.421.0-23.01000-1050綜上，本發(fā)明的復(fù)合線機械性能得到了提高，有助于切割硬度高的料件，切割出來的料件表面光潔度得到了提高，有助于改善電極絲放電時的沖洗效果，從而提高切割速度和切割工件的表面質(zhì)量。上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。10權(quán)利要求1、一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，包括芯材和表層金屬層，其特征在于所述芯材的合金組成為銅59.0～65.0wt％、其它元素0.005～0.1wt％，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt％，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wt％；所述表層金屬層的合金組成為銅48.0～52.0wt％、稀土0～0.4wt％、銀0～0.2wt％、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wt％、余量為鋅。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，其特征在于所述芯材的合金組成為銅59.062.5wt%、其它元素0.0050.1wt%，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt%，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wtQ/。；所述表層金屬層的合金組成為銅48.052.0wt%、稀土00.4wt%、銀00.2wt%、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wtM、余量為鋅。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，其特征在于所述芯材的合金組成為:銅63.565.0wt%、其它元素0.0050.1wt%，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt%，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wt%;所述表層金屬層的合金組成為銅48.052.0wt%、稀土00.4wt%、銀00.2wt%、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wt。/。、余量為鋅。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，其特征在于所述芯材的合金組成為:銅62.563.5wt%、其它元素0.0050.1wt%，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt%,其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wt%;所述表層金屬層的合金組成為銅48.052.0wt%、稀土00.4wt%、銀00.2wt%、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wtW、余量為鋅。5、一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的制造方法，其特征在于步驟包括原材料進廠挑選一一按配方合金化配料——上引熔鑄生產(chǎn)出坯桿一一不同道次的壓力加工——噴涂——低溫退火——在線拉伸退火成最終成品；其中，所述上引熔鑄的熔煉溫度為9801150°C;所述不同道次的壓力加工所加工出芯材規(guī)格為O0.8mm①1.5mm，機械性能范圍為420650Mpa;所述噴涂其噴涂層厚度為7-13um;所述低溫退火溫度為250380。C。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線的制造方法，其特征在于所述上引熔鑄的熔煉溫度為1000-110(TC;所述不同道次的壓力加工所加工出芯材規(guī)格為O0.8mmOl.5mm，機械性能范圍為450550Mpa;所述噴涂其噴涂層厚度為911um;所述低溫退火溫度為310350°C。全文摘要本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電高韌性復(fù)合線，包括芯材和表層金屬層，芯材合金組成為銅59.0～65.0wt％、其它元素0.005～0.1wt％，所述的其它元素包括鈦、鐵、硅、錫、磷、稀土金屬中的至少二種元素、不可避免的雜質(zhì)含量小于0.3wt％，其余為鋅，其中不可避免的雜質(zhì)中鉛、鉍、銻的含量小于0.05wt％；所述表層金屬層的合金組成為銅48.0～52.0wt％、稀土0～0.4wt％、銀0～0.2wt％、不可避免的雜質(zhì)元素含量小于0.3wt％、余量為鋅。該復(fù)合線機械性能提高，有助于切割硬度高的料件，切割出來的料件表面光潔度好，放電時的沖洗效果改善，切割速度和切割工件的表面質(zhì)量提高。文檔編號B23H7/24GK101261888SQ200810060408公開日2008年9月10日申請日期2008年4月9日優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日發(fā)明者俞易非,孟憲旗申請人:寧波博威麥特萊材料有限公司;寧波博威集團有限公司