[发明专利]一种电火花放电加工用电极丝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电火花线切割加工用电极丝及其制备方法,包括黄铜芯材，还包括黄铜芯材外的铜锌合金层和表层，表层呈片状或颗粒状分布在铜锌合金层表面，且表层的片状或颗粒状之间的间隙处有露出的铜锌合金层,表层为CuO、ZnO、Cu₂(OH)₂CO₃以及Cu‑Zn金属间化合物组成的混合物；所述表层中CuO的质量分数为4％‑9.5％，ZnO的质量分数为44％‑55％，Cu2(OH)2CO3的质量分数为2‑10％，Cu‑Zn金属间化合物的质量分数为31‑44.5％。在步骤1)获得的黄铜芯材表面电镀一层镀锌层，在电镀液中加入糖类有机物添加剂，并进行第一次拉伸挤压、退火热处理和第二拉伸挤压即获得电极丝成品。本发明电火花放电加工用电极丝，能够提高切割速度，同时提高切割工件的表面光洁度。

技术领域

本发明涉及电火花线切割加工技术领域，具体涉及一种电火花放电加工用电极丝及其制备方法。

背景技术

电火花放电加工，简称EDM(Electrical Discharge Machining),最早是在1943年由苏联的拉扎连科发明，其原理是依靠电极间产生的连续电火花来蚀除电极材料进行加工。

电火花放电加工根据工具电极的形式以及工具电极相对工件的运行方式不同可分为电火花成型加工、电火花磨削加工、电火花线切割加工等。

电火花线切割加工的基本原理如下，为了产生电火花，必须在工件与工具电极之间施加一个足够强的电压，该电压要高于工件与工具电极之间间隙的击穿电压。在工件与工具电极间施加电压的开始阶段会产生一个很强的电场，正负离子会聚集在工件与工具电极间最近处。在电场的作用下，电子与正离子会被电场加速到一个很高的速度，电子向正极运动，正离子向负极运动，形成一个电离通道，击穿工件与工具电极间的绝缘介质。在这一阶段，电子与正离子间会产生无数次碰撞，并分别高速冲击到正极与负极表面，动能转化为热能，形成一个等离子区并产生极高的温度，温度可达10000℃。工件与工具电极被高温瞬时熔化或气化部分材料，在工件和工具电极两者上均形成腐蚀坑，同时工件与工具电极间的液体绝缘介质也在高温下汽化，上述过程中材料及液体介质的气化会产生一个体积迅速膨胀的气泡，之后电流中断，突然下降的温度引起气泡的爆炸，将放电凹坑中剩余的熔化材料冲刷进液体绝缘介质中，被电火花蚀除的材料在液体绝缘介质中冷却，形成微小球体，被液体绝缘介质冲走，间歇恢复绝缘状态，形成一个放电周期。该过程基于每秒重复数万至数十万次。

电火花线切割加工根据切割线材质以及走丝方向的不同又分为快走丝电火花放电加工和慢走丝电火花放电加工。快走丝电火花放电加工一般使用熔点高的钼丝，做往复运动，进行放电加工，其优点是成本低，缺点是由于钼丝在重复使用过程中的损耗，使加工精度与加工表面光洁度差。慢走丝电火花放电加工为单向走丝，一般使用铜及铜合金材料作为电极丝，因为是单向走丝，电极丝的损耗可以通过走丝来补偿，因此成本相比快走丝高，一般的慢走丝放电加工中，是以第一刀粗割，配合几次如7次以下修刀完成加工过程，由于可以实现多次修刀进行精加工，切割工件的尺寸精度相对高，表面光洁度相对好。

对于慢走丝电火花放电加工，提高切割速度、切割精度和表面光洁度是使用者一直追求的。市场上普遍使用的黄铜电极丝，成本低，能满足基础加工需求，但缺点是切割速度慢，加工精度及表面光洁度表现一般。随着制造业升级，对产品质量要求越来越高，黄铜电极丝已无法满足需求，因此越来越多的客户开始转向使用镀层丝。市场上的镀层丝，一般可以根据镀层结构成分及用途分为三类。

第一类是高精度型镀层丝，该类镀层丝的镀层为纯锌或高锌合金，由于锌及高锌合金有一定的延展性，因此，镀层表面一般情况下是光滑的，且镀层较薄，在精修加工中放电稳定，可以减少工件因电容效应产生的微裂纹，切割工件的表面光洁度较好，比较普遍使用在4刀以上的精加工中，缺点是镀锌层不耐电火花腐蚀，容易脱落，切割速度慢。