[发明专利]合金涂覆的EDM丝

说明书

一种用于电火花加工装置的电极丝包括金属芯和布置在金属芯上的γ相黄铜层。β相黄铜的粒子散布在γ相黄铜层内。在γ相黄铜层上布置含锌的氧化物层。

相关申请

本申请要求2016年10月14日提交的美国临时申请序列62/408,275的优先权，其全文经此引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于通过使用EDM机床的电火花加工（EDM）制造金属或导电部件的电极丝，尤其涉及利用γ相黄铜涂层制造高性能EDM电极丝的方法和由该方法制成的EDM丝。

背景

自二十多年前在美国专利5,945,010中确定商业可行的γ相黄铜涂覆的EDM丝电极构造以来，高性能EDM丝市场已被γ-黄铜合金涂覆的EDM丝构造控制。γ-黄铜合金涂层已施加到多种多样的非合金化、合金化、单一和/或多层复合铜轴承芯上。它们通常通过扩散退火法形成，其最初由Tominaga（US 4,686,153）在铜包钢芯上，随后由Brifford（US 4,977,303）在铜芯上引入至EDM应用。

在扩散退火法中，通过电解沉积或浸渍成型法施加非合金化锌，接着在150℃-900℃的温度下扩散退火。扩散退火可以是在罩式炉中的静态退火或是丝行进经过在精确受控的热处理曲线下的细长炉的动态退火。通常，炉气氛是空气或空气/氮气混合物以仅发生最小氧化。所有现有技术状况的γ-黄铜合金构造产生单相、二元Cu/Zn合金γ-黄铜涂层，因为该合成反应是准平衡扩散退火。这又产生如通过平衡二元Cu-Zn相图，如Hansen在1958年在参考文献Constitution of Binary Alloys中发布的相图预测的62 - 65% Zn的典型平衡组成。

现有的涂覆EDM丝电极构造包括薄氧化物表面层的教导。Brifford等人（U.S. 4,341,939）提出在黄铜基底上的非合金化锌涂层的初始氧化物表面层构造，其中表面薄氧化物膜具有配置为展现半导体电特性的厚度，其防止放电过程中的短路。随后当Brifford（U.S. 4,977,303）提出在铜芯上的单相β黄铜合金涂层时，该丝也包括厚度估计为大约1微米的氧化锌表面涂层。由该技术带来的后续产品在商业上称为Cobracut X和Cobracut D并变成至今仍在使用的工业标准。

更最近，已经提出在半连续或连续β-黄铜合金中间分层构造上的双层不连续γ-黄铜合金外层（参见Gross等人（US 6,781,081）、Shin（US 7,723,635）、Baumann等人（US 8,853,587）和Blanc等人（US 8,378,247））。在这些构造中，薄（大约1微米）最外氧化锌层涂覆EDM丝以如Brifford等人最初提出的那样充当防止短路的半导体屏障。

此刻在EDM技术演化中，Blanc等人最完整描述了现有技术状况的γ-黄铜涂覆的丝电极技术，其指出双层γ/β涂层和用于精确测量优选的半导体氧化锌阻隔层的厚度（例如100 nm-250 nm）的分析技术（选择性溶解试验）。另外，Yen（US 2016/0039027）已经提出更厚的（ 1 μm）氧化锌外层可利用在EDM应用中可提供的逆压电效应增强EDM丝性能。

概述

在一个实例中，一种用于电火花加工装置的电极丝包括金属芯和布置在金属芯上的γ相黄铜层。β相黄铜的粒子散布在γ相黄铜层内。在γ相黄铜层上布置含锌的氧化物层。

在另一实例中，一种形成用于电火花加工装置的电极丝的方法包括将含锌层涂覆到金属芯上以形成复合丝。将所述复合丝在富氧环境中热处理以在芯上形成γ相黄铜层，其包含从γ相层中沉淀出的β相黄铜的粒子。将所述复合丝拉细（drawn down）至最终直径。