[发明专利]一种高精度锌基合金电极丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电火花高精度线切割加工技术领域，尤其涉及一种高精度锌基合金电极丝及其制备方法。

背景技术

近年来，随着对微小零件——微小齿轮、微小花键和微小连接器等特殊复杂零件加工的需要，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，从而得到了迅速的发展。国内外对电火花高精度线切割加工技术的不断探索，已使电火花高精度线切割加工在与微型机械制造结合及实用化方面取得了较大进步。

影响电火花高精度线切割加工的因素很多，如机床精度、电极丝性能、脉冲电源、走丝系统、控制系统及工艺规划等都会对微小零件的加工精度和表面质量有直接的影响。因此围绕微小复杂零件的电火花高精度线切割加工技术的实现，关键是对电极丝性能及切割加工技术进行研究，从而使其最大限度的满足电火花高精度线切割加工需求。现有技术中的电极丝一般具有一层或多层芯，最外层大多为由具有显著α相的铜或η相锌合金，亦或双相结晶铜锌合金组成的壳层，壳层的相结构一般为：α+β、β、γ或β+γ。目前市场上有多种电极丝，如：紫铜电极丝，也称高铜电极丝，该种电极丝具有单一α相结构，产品韧性极好，具有非常好的导电性能，能够承受最大的瞬间高脉冲电流和大切割电流的能力，但是该种电极丝抗拉强度普遍较低，硬丝的抗拉强度平均也只有400-500MPa左右，只适合特殊机床的特殊加工；黄铜电极丝，是目前市场上最常见的电极丝，具有α和β组成的双相结晶组织，这种电极丝可通过一系列的拉丝和热处理工序来实现不同的拉伸强度从而满足不同的设备和应用场合，拉伸强度可以达到1000MPa以上，但该类电极丝表面铜粉较多，截面几何误差太大等，均会导致放电稳定性下降，严重影响加工精度和工件表面质量，同时也会污染设备部件而加大设备的损耗；镀锌电极丝，该种电极丝的芯材为普通黄铜，制备时在表面镀一层锌，使其表面形成具有显著η相结构的壳层，由于锌在切割过程中的气化作用，有助于改善表面切割时的冲洗性能，切割表面比普通黄铜丝光滑，但在实际使用过程中该种电极丝仍然存在掉粉现象从而阻碍加工精度的进一步提升；镀层电极丝，该种电极丝的芯材主要有黄铜、紫铜或其他材料，表层为β相结构，或γ相结构，亦或β+γ相混合相结构，该种电极丝显著提升生产效率，同时从一定程度上改善切割精度和表面质量，但这类电极丝适用于在模具制造、航空、医疗等复杂件、高厚度及大型件等加工行业应用，而对于切割一些微小复杂零件加工精度未得到最大优化，特别是随着微型机械的发展与成熟应用，此类电极丝已无法满足这方面精度需求。

β相结构、γ相结构或β+γ相壳层的电极丝之所以能够提升切割效率，是由于它们能够提高电火花放电能量，使得放电时爆炸力大，蚀除量大而快，更有利于腐蚀金属料件，从而使该电极丝的切割效率与普通电极丝相比显著提高，但该种电极丝切割时因放电能量大、爆炸力大，因而切割的料件表面凹坑也较大，所以不利于提高电极丝的切割精度及表面光洁度。虽然具有显著η相的镀锌电极丝在切割放电时比较缓和，腐蚀量较小，切割出来的料件表面凹坑较小，有利于提高切割精度，但该类电极丝表面基本为纯锌，而锌的熔点较低，汽化焓相对较小，迅速气化带走热量较少，有效冲洗效果较差，产生的金属颗粒若未能及时排除，则容易堵住间隙而产生缺陷，因此切割时需要注入大量的工作液进行二次冲刷，从而避免因热量累积而导致的断线，但是若冲刷不佳或工作液不稳定时，会影响加工精度，对机床的冲洗系统的要求也会较高。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种切割精度高、切割料件表面光洁度高的高精度锌基合金电极丝。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述高精度锌基合金电极丝的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高精度锌基合金电极丝，包括芯材和包覆在芯材表面的壳层，所述芯材的材质为黄铜，其特征在于：所述壳层中各成分的质量百分数组成为：

Zn      70.5～95％

Cu      2.5～27％

X       0.02～4.0％

Y       0.002～0.4％，其他为由原材料带入的不可避免的杂质，且不可避免杂质的含量之和≤0.3％；

其中，X为选自Ni、Ag、Cr、Si、Zr中的任意两种金属，且该两种金属的含量范围均为0.01～2.0％，Y为选自Ti、Al、Co、B、P中的任意两种元素，且该两种元素的含量范围均为0.001～0.2％；