BRPI0922696B1

BRPI0922696B1 - Eletrodo de fio para corte através de usinagem por descarga elétrica e método para a produção de um eletrodo de fio

Info

Publication number: BRPI0922696B1
Application number: BRPI0922696-6A
Authority: BR
Inventors: Ingo Baumann; Tobias Nöthe
Original assignee: Berkenhoff Gmbh
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2019-10-08
Also published as: EP2193867B2; WO2010063410A1; CA2745412C; ES2390168T3; CN102239024A; CA2745412A1; CN102239024B; KR20110103971A; EP2193867A1; JP5744747B2; MX2011005839A; US20110290531A1; US8853587B2; BRPI0922696A2; RU2516125C2; JP2012510378A; RU2011127209A; EP2193867B1; PL2193867T3

Abstract

eletrodo de fio para corte através de usinagem por descarga elétrica e método para a produção de um eletrodo de fio a presente invenção refere-se a um eletrodo de fio (1, 1') para processos de corte por descarga elétrica e um método para a produção do mesmo. o eletrodo de fio (1, 1') tem um núcleo (2) que contém um metal ou uma liga metálica e um revestimento (3, 4; 3, 4, 5) que circunda o núcleo (2) e inclui uma ou mais camadas de cobertura (3, 4, 5), das quais pelo menos uma (3) contém uma mistura de fase de latão ß e/ou latão ß' e latão g. sendo que, na dita pelo menos uma camada de revestimento (3) que contém latão ß e/ou latão ß' e latão gama, a fase ß e/ou a fase ß' e a fase gama são dispostas de modo próximo entre si em uma estrutura de granulação fina, na qual o tamanho médio dos grãos de latão ß e/ou latão ß' e dos grãos de latão gama atinge um máximo de 5µm em relação à seção transversal que se estende de modo perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do eletrodo de fio (1, 1'). a fim de produzir o eletrodo de fio (1, 1'), é usado um fio que tem uma camada de revestimento que contém predominantemente latão gama, e uma etapa de homogeneização é executada, na qual o latão gama é substancialmente transformado em um latão ß que tem uma concentração mínima de zinco de 51 por cento em peso a temperaturas que excedem 600°c, e o fio (1, 1') é finalmente resfriado em um processo durante o qual as zonas de latão gama são separadas de uma solução sólida supersaturada de latão ß.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um eletrodo de fio para corte através de usinagem por descarga elétrica, ou corte por eletroerosão, que tem um núcleo, o qual compreende um metal ou uma liga metálica, e uma cobertura ou revestimento que circunda o núcleo e compreende uma ou mais camadas de cobertura ou revestimento, dentre as quais pelo menos uma contém uma mistura de fase de latão β e/ou β' e latão γ, bem como a um método para produzir tal eletrodo de fio.

[002] Os métodos de usinagem por descarga elétrica (EDM), ou métodos de eletroerosão, são usados para separar peças de trabalho eletricamente condutoras, e são baseados na remoção de material por meio de descargas de centelha entre a peça de trabalho e uma ferramenta. Com esse propósito, em um líquido dielétrico, como, por exemplo, água desionizada ou um óleo, as descargas de centelha controladas são produzidas entre a peça de trabalho respectiva e a ferramenta, a qual é disposta a uma curta distância da mesma e a qual atua como um eletrodo, através da aplicação de pulsos de tensão. Desse modo, as peças de trabalho que consistem em, por exemplo, metais, cerâmicas eletricamente condutoras ou materiais compósitos etc., podem ser usinadas substancialmente sem considerar sua dureza.

[003] Um método de usinagem por descarga elétrica especial, no qual a ferramenta é constituída por um fio delgado tensionado que tem diâmetros típicos em uma faixa de aproximadamente 0,02 a 0,4 mm, é aquele que apresenta corte através de usinagem por descarga elétrica (corte por eletroerosão) ou erosão de fio. Já que o fio se desgasta du

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2/20 rante o processo de erosão como resultado da remoção de material, o mesmo tem que ser continuamente estirado através da zona de corte, ou de usinagem, e pode ser usado somente uma vez, isto é, o fio é consumido continuamente.

[004] Na prática, é feito o uso tanto dos fios como dos eletrodos de fio revestidos e não revestidos, os quais são, nos dias atuais, usualmente produzidos à base de latão ou cobre. Os eletrodos de fio não revestidos, os quais também são denominados como fios descobertos ou brutos, são compostos por um material homogêneo, enquanto eletrodos de fio revestidos têm um núcleo coberto ou revestido. Na técnica anterior, os eletrodos de fio revestidos são construídos normalmente de modo que uma jaqueta ou cobertura, as quais podem ser compostas por uma camada de cobertura ou de revestimento ou uma pluralidade de camadas de cobertura ou revestimento dispostas uma em cima da outra, é responsável pelo processo de erosão real, enquanto que o núcleo do eletrodo de fio, por exemplo, confere a resistência à tração necessária para a passagem do fio e para a pré-tensão de fio e a condutividade elétrica e térmica necessária para o eletrodo de fio.

[005] Os fios descobertos consistem tipicamente em latão que tem um teor de zinco dentre 35 e 40% em peso, enquanto que a maioria dos fios revestidos compreende um núcleo de cobre ou latão e uma ou mais camadas de cobertura de zinco ou uma liga de cobre-zinco. Já que os materiais envolvidos no processo de erosão real, zinco e latão, se devem à presença de zinco e à facilidade de vaporização resultante da mesma, são oferecidas vantagens de uma taxa de remoção relativamente alta, uma eficiência do processo de erosão e a possibilidade da transferência de energias de pulso muito pequenas para o acabamento fino de superfícies de peça de trabalho.

[006] No caso de fios descobertos de latão, o aumento do teor de

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3/20 zinco é submetido a limites, já que a formação a frio exigida para processabilidade econômica não é mais possível acima de um teor de zinco específico devido ao fato de que a proporção de fases quebradiças na microestrutura aumenta à medida que o teor de zinco se eleva. [007] Sabe-se que, quando comparado a esses fios descobertos, o desempenho de corte pode ser, portanto, aumentado com o uso de fios que são dotados de uma cobertura ou revestimento de zinco puro ou predominantemente puro. Além disso, sabe-se que os fios que têm um revestimento de latão que compreendem a fase β ou a fase β' alcançam um desempenho de corte ainda maior do que os fios revestidos por zinco mencionados acima, já que a ligação de zinco na liga de latão β ou na liga de latão β' vaporiza mais vagarosamente quando comparada ao zinco puro e está, desse modo, disponível ao promover a remoção de material para uma quantidade adequada de tempo à medida que o fio passa pela zona de corte ou usinagem. Ademais, o teor de zinco da cobertura pode ser adicionalmente aumentado com o uso de fios que têm um revestimento da fase γ e/ou da fase ε do latão, e, em princípio, é possível alcançar desempenhos de corte maiores ou superiores quando comparados aos fios mencionados anteriormente que têm um revestimento de latão β ou latão β'. Em conjunto com os revestimentos de fases quebradiças, como a fase γ, constatou-se aqui, no entanto, que, em primeiro lugar, um aumento da espessura da camada não leva necessariamente a um aumento adicional do desempenho (consulte o documento EP 1 295 664) e, em segundo lugar, a formabilidade ou a trabalhabilidade de camadas mais espessas é submetida a limites, com desvantagens para a producibilidade econômica (consulte o documento US 5.945.010). Ademais, os revestimentos do latão γ experimentam um maior desgaste do que os revestimentos do latão β, os quais, na prática, frequentemente reduzem de novo o desempenho de corte.

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4/20 [008] Os desenvolvimentos adicionais para aumentar o desempenho de corte envolvem, em primeiro lugar, as combinações de diferentes camadas de cobertura mencionadas, se apropriado, com mais camadas, em uma cobertura ou um revestimento com múltiplas camadas e, ainda, por exemplo, com o uso de diversos efeitos de superfície. Nesse sentido, as jaquetas que compreende uma camada de cobertura de latão que compreende uma mistura de fase de, por exemplo, fase α e fase β ou de fase β e fase γ, também foram ocasionalmente propostas, sendo que, em alguns casos, se devem a processos de difusão que ocorrem durante os processos de produção correspondentes. Com fins exemplificativos, no documento EP 1 038 625, é descrito um eletrodo de fio cuja cobertura compreende uma camada de cobertura interna que, entre outros, pode ter uma estrutura de β e/ou γ homogênea. Por meio da escolha de tal estrutura, pretende-se fornecer uma retícula cúbica de cristal centralizada na face com a inclusão mais forte dos átomos de zinco mencionada acima na retícula.

[009] Em geral, não há necessidade de aumentar a viabilidade econômica da técnica de erosão do fio através do fornecimento de desempenho de corte e resistência à erosão adicionais.

[0010] Consequentemente, é um objetivo da presente invenção fornecer um eletrodo de fio que tem um desempenho de corte e uma resistência à erosão aperfeiçoados.

[0011] De acordo com a presente invenção, apresenta-se um eletrodo de fio para corte através de usinagem por descarga elétrica, ou corte por eletroerosão, que tem um núcleo que compreende um metal ou uma liga metálica. Agora, é preferível que o núcleo consista em uma extensão de mais do que 50% em peso e consista, com maior preferência, completamente ou completamente de modo essencial em um ou mais metais e/ou uma ou mais ligas metálicas. Em particular, o núcleo pode ser consequentemente formado em sua integridade a par

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5/20 tir de um metal ou a partir de uma liga metálica. O núcleo pode ser formado de modo que seja homogêneo ou, por exemplo, na forma de uma pluralidade de camadas de metal ou de liga metálica individuais de composição diferente dispostas uma acima da outra que podem ter propriedades que variam na direção radial.

[0012] Uma jaqueta ou cobertura circunda ou abrange o núcleo, por exemplo, na forma de um revestimento, o qual compreende uma ou mais camadas de cobertura. A cobertura é destinada a se desgastar durante um processo de erosão de fio. No caso de uma pluralidade de camadas de cobertura, essas são dispostas uma acima da outra na direção radial, e cada camada se estende, de preferência, ao redor de ou abrangendo o núcleo. Aqui, provê-se uma ou mais camadas de cobertura que compreendem uma mistura de fase de latão β e/ou β' e latão γ. Consequentemente, essa única camada de cobertura ou essa pluralidade de camadas de cobertura pode conter respectivamente, por exemplo, a fase β e a fase γ, a fase β' e a fase γ ou, ainda, a fase β, a fase β' e a fase γ.

[0013] Nesse contexto, deve-se mencionar que a fase β' é estável abaixo de uma determinada temperatura e tem uma retícula ordenada com sítios de retícula definidos para o cobre e o zinco e, se essa temperatura é excedida, passa para a fase β desordenada, na qual os átomos são distribuídos estatisticamente sobre os sítios de retícula de uma retícula cúbica centralizada no corpo. Já que, de acordo com a opinião prevalecente, a conversão entre a fase β e a fase β' não pode ser suprimida e tem adicionalmente somente um impacto menor nas propriedades mecânicas e elétricas da mesma, uma referência geral à fase β também diz respeito sempre à fase β' dentro do contexto da presente aplicação, a menos que a distinção seja expressamente realizada.

[0014] Visto que o latão β', o latão β e o latão γ, conforme indicado

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6/20 acima, contribuem vantajosamente para um aumento no desempenho de corte, é particularmente preferível para pelo menos uma dessas camadas que a mesma seja fornecida na região externa ou nos arredores da região externa da cobertura.

[0015] De preferência, a cobertura forma a superfície externa do eletrodo de fio, e - com a exceção de uma camada de transição, discutida em maiores detalhes abaixo, que pode estar presente - mais nenhuma camada é fornecida entre o núcleo e a cobertura. Em determinadas aplicações, no entanto, também pode ser vantajoso fornecer uma ou mais camadas adicionais na cobertura e/ou entre o núcleo e a cobertura.

[0016] Pelo menos uma camada de cobertura que compreende latão β e/ou β' e latão γ é formada de tal modo que a fase β e/ou β' e a fase γ estejam presentes próximas uma da outra, ou em paralelo, em uma microestrutura de granulação fina, na qual o tamanho médio de grão dos grãos de latão β e/ou β' e dos grãos de latão γ é de 5 pm ou menos e, de preferência, de 3 pm ou menos na seção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do eletrodo de fio. Em uma modalidade preferencial, o tamanho médio de grão dos grãos de latão β e/ou β' e dos grãos de latão γ é de pelo menos 0,1 pm e, de preferência, pelo menos 0,2 pm na seção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do eletrodo de fio. Os grãos de latão γ estão presentes aqui, por exemplo, como uma precipitação fina em uma matriz de latão β e/ou β'. Os valores dados para o tamanho médio de grão referem-se, portanto, à totalidade ou à combinação da fase β e/ou β' e da fase γ na microestrutura, isto é, a todos os grãos que pertencem a uma das ditas fases. Ademais, os valores dados para o tamanho médio de grão referem-se ao tamanho de grão perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do fio, isto é, em planos perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal do fio. Devido à formação a frio que ocorre ao longo do eixo

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7/20 geométrico longitudinal durante a produção, os grãos terão, em geral, maiores dimensões na direção do eixo geométrico longitudinal do fio do que quando estão perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal, e, portanto, maiores valores resultarão, em geral, na micro-seção longitudinal ou na trituração.

[0017] O tamanho médio de grão é determinado, de preferência, com base na avaliação de micrógrafos eletrônicos de varredura de microsseções transversais. Aqui, a produção das microsseções transversais pode compreender, de maneira convencional, trituração, polimento e, possivelmente, desbaste. O fio é inicialmente cortado, de preferência, de modo transversal ao eixo geométrico longitudinal do mesmo com o auxílio do processo de corte de coeficiente angular de feixe de íon, isto é, o fio é coberto em determinadas porções por uma tela e, então, é irradiado com íons de Ar+ à energia de 6 keV, cujo resultado é a remoção do material das partes do fio que se projeta para além da tela através dos íons. Então, o fio preparado dessa maneira é fixado condutivamente com o uso de prata condutora a um suporte de amostra, polido no feixe de íon e, em seguida, investigado diretamente em um microscópio eletrônico de varredura. Os micrógrafos usados são, de preferência, imagens de elétrons retroespalhados com uma ampliação de 2000 a 3000, de preferência 2000. Os tamanhos de grão podem ser, então, vantajosamente determinados com base em ASTM E 112 através de interfaces de contagem. Com esse propósito, os quadrados que têm um comprimento de borda de 10 mm podem ser posicionados sobre as imagens, por exemplo, e o número de grãos no interior do quadrado respectivo pode ser contado, em que os grãos assentados na linha de contorno externa do quadrado devem ser contados somente até a extensão de 50%. O tamanho médio de grão na região investigada é, então, obtido a partir da equação a seguir:

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8/20 [0018] em que D é o tamanho médio de grão (diâmetro de um grão equivalente com uma seção transversal quadrada), A é a área de superfície do quadrado, V é a ampliação e n é o número de grãos no quadrado determinado da maneira descrita acima. Em seguida, obtémse a média do tamanho de grão então determinado sobre três quadrados, por exemplo.

[0019] A proporção da fase γ na mistura de fase é, de preferência, de 5 a 80% e, mais preferivelmente, 5 a 50%. Aqui, em modalidades vantajosas, a proporção pode ser de pelo menos 10%.

[0020] Constatou-se que, com um eletrodo de fio desse projeto, o desempenho de corte e a resistência à erosão são aumentados consideravelmente ao mesmo tempo quando comparados aos fios já conhecidos. Em virtude da microestrutura presente na pelo menos uma camada de cobertura que compreende latão β e/ou β' e latão γ·, a fase γ está disponível para promover os processos de descarga no vão de usinagem, em que a mesma é, no entanto, ligada de modo adequado pela microestrutura a fim de garantir que seja liberada em doses finas. Em outras palavras, durante o processo de erosão, isso impede que quantidades relativamente grandes de fase γ, por exemplo, na forma de grãos relativamente grandes, sejam removidas completamente de modo local em um curto período de tempo entre o eletrodo de fio e a peça de trabalho, ou que sejam destacadas completamente devido à ligação reduzida ao substrato, e, portanto, que não estejam mais desvantajosamente disponíveis em outro local durante o movimento adicional da porção de fio respectiva através da zona de erosão predefinida pela altura da peça de trabalho e pela largura do vão de corte. Ademais, devido à microestrutura de granulação fina, um número aumentado vantajoso de contornos de grão está presente, o qual pode funci

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9/20 onar como pontos de origem preferenciais para a descarga de centelha com o objetivo de que a inflamabilidade no processo e, portanto, por sua vez, o desempenho de corte sejam aumentados.

[0021] Quando comparado a um eletrodo de fio que compreende uma, por exemplo, camada de cobertura externa que compreende, de modo predominante, grãos relativamente grandes da fase γ, o eletrodo de fio, de acordo com a invenção, tem uma maior resistência à erosão. É possível, desse modo, aplicar maiores potências geradoras na forma de correntes ou frequências de pulso mais altas a fim de aumentar o desempenho de corte. Além disso, a confiabilidade contra a ruptura de fio, isto é, a confiabilidade do processo é aumentada particularmente no caso de peças de trabalho relativamente altas, e, desse modo, o risco de períodos de tempo inativos é vantajosamente reduzido.

[0022] A cobertura pode ser aplicada ao núcleo, por exemplo, através dos métodos de revestimento adequados, se apropriados em combinação com um processo de tratamento térmico. A cobertura pode ser aplicada, por exemplo, através de meios físicos ou eletroquímicos e, se apropriado, esse processo pode ser sucedido por etapas adicionais para reduzir o diâmetro do fio. Portanto, por exemplo, é possível proceder de um material inicial na forma de um fio de Cu, CuZn20 ou CuZn37 que tem um diâmetro de, por exemplo, 1 mm, o qual é revestido com Zn, por exemplo, através de eletrodeposição ou através de imersão a quente. Uma vez que o diâmetro desse fio revestido foi opcionalmente reduzido a uma dimensão intermediária com o auxílio de um dispositivo de estiramento de fio, processos de recozimento por difusão de um estágio ou de múltiplos estágios ocorrem a seguir, nos quais o calor pode ser introduzido pela radiação térmica, convecção ou condução. O recozimento pode ocorrer, por exemplo, sob pressão atmosférica ou um gás protetor.

[0023] A formação da mistura de fase de granulação fina de latão

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10/20 β e/ou β' e latão γ pode ser vantajosamente alcançada, por exemplo, submetendo-se, em primeiro lugar, os fios revestidos com Zn e opcionalmente estirados até uma dimensão intermediária ao recozimento por difusão, no qual uma camada de cobertura predominantemente de latão γ é formada de uma maneira intencional através de um procedimento conhecido adequado, conforme descrito, por exemplo, no documento EP 0 733 431 B1. Com essa finalidade, com fins exemplificativos, o recozimento por difusão pode ser realizado a uma taxa de aquecimento de pelo menos 10 °C/s e uma temperatura de recozimento de 500 a 800°C que progride a partir de um revestimento de zinco, de preferência zinco η, aplicado abaixo de uma temperatura na qual a difusão ocorre, sendo que um tempo de recozimento na faixa de 10 a 300 segundos é selecionado de tal modo que a camada de cobertura predominantemente de latão γ ou, de preferência, essencialmente de latão γ seja produzida, e, então, o resfriamento ocorre a pelo menos 10 °C/s. A seguir ocorre um segundo recozimento por di fusão, no qual o latão γ é primeiramente convertido a temperaturas acima de 600 °C em um latão β muito rico em zinco que tem uma proporção de zinco de preferencialmente pelo menos 51% em peso ou substancialmente em um latão β muito rico em zinco que tem uma proporção de zinco de preferencialmente pelo menos 51% em peso. Durante o resfriamento, as regiões finas de latão γ são, então, precipitadas a partir da solução sólida de β supersaturada. A taxa de aquecimento é, de preferência, pelo menos 10 °C/s, o tempo de recozimento é, de preferência, na faixa de 5 a 200 s e a taxa de resfriamento é, de preferência, pelo menos 10 °C/s. O tempo de recozimentos acima da presente se refere ao período de tempo entre o início e o final do suprimento de calor. É possível, opcionalmente, que uma ou mais etapas de revestimento de Zn adicionais e/ou um ou mais processos de recozimento por difusão adicionais ocorram subsequentemente, antes que o fio seja estirado até

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11/20 sua dimensão final. É possível que o fio seja estirado antes, durante ou após um dos processos de resfriamento acima.

[0024] Em uma modalidade preferencial, pelo menos uma ou, de preferência, todas da pelo menos uma camada de cobertura que compreende latão β e/ou β' e latão γ é ou são formadas a partir de latão β e/ou β' e latão γ até a extensão de pelo menos 50% em peso. Em particular, pelo menos uma ou todas da pelo menos uma camada de cobertura que contém latão β e/ou β' e latão γ pode consistir ou consistir essencialmente em latão β e/ou β' e latão γ.

[0025] Em uma configuração de multicamada vantajosa da cobertura, é feita a provisão de uma ou mais camadas de cobertura que são formadas a partir de latãoβ e/ou β', latão α+β e/ou α+β', latão α e/ou cobre até a extensão de pelo menos 50% em peso e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo e são dispostas entre o núcleo e a pelo menos uma camada de cobertura que contém latão β e/ou β' e latão γ. É preferível para todas as camadas de cobertura que contêm latão β e/ou β' e latão γ sejam dispostas radialmente fora de todas as camadas de cobertura que são formadas a partir de latão β e/ou β', latão α+β e/ou α+β', latão α e/ou cobre até a extensão de pelo menos 50% em peso.

[0026] Em uma dessas configurações de multicamada, a cobertura pode vantajosamente compreender, por exemplo, uma ou mais primeiras camadas de cobertura que são formadas a partir de latão β e/ou β' e/ou latão α+β e/ou α+β' até a extensão de pelo menos 50% em peso e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo e são dispostas entre o núcleo e a pelo menos uma camada de cobertura que contém latão β e/ou β' e latão γ. É novamente preferencial, na presente, que todas as camadas de cobertura que contêm latão β e/ou β' e latão γ sejam dispostas radialmente fora de todas as primeiras camadas de cobertura. Por exemplo, é possível selecionar uma confi

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12/20 guração vantajosa na qual a cobertura compreende, ou consiste ou consiste essencialmente em, uma camada de cobertura que repousa adicionalmente no exterior, a qual é formada de modo predominante ou de modo completo ou substancialmente completo a partir de latão β e/ou β' e latão γ·, e uma camada de cobertura que é disposta entre essa camada de cobertura que repousa adicionalmente no exterior e no núcleo e é formada de modo predominante ou completo ou substancialmente completo a partir de latão β e/ou β' e/ou latão α+β e/ou α+β', isto é, uma primeira camada de cobertura. É preferível que a microestrutura de uma ou mais e, de preferência, todas essas primeiras camadas de cobertura tenham uma granulação mais grossa do que aquela da pelo menos uma camada de cobertura que compreende latão β e/ou β' e latão γ. Através do fornecimento de uma primeira camada entre o núcleo e uma camada de cobertura que contém latão β e/ou β' e latão γ, é possível aumentar a resistência geral da camada de cobertura e, desse modo, aumentar adicionalmente a resistência ao desgaste ou erosão. Constatou-se que meramente aumentar a espessura da camada da camada de cobertura que contém latão β e/ou β' e latão γ resulta em um decréscimo na condutividade elétrica e na resistência à tração do eletrodo de fio, o que, por sua vez, tem um efeito desvantajoso no desempenho de corte e na confiabilidade do processo.

[0027] Em conjunto com essa modalidade, é preferível, além disso, que a cobertura compreenda uma ou mais segundas camadas de cobertura, as quais são, cada uma, formas a partir de latão α e/ou cobre até a extensão de pelo menos 50% em peso e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo e são dispostas entre o núcleo e a pelo menos uma primeira camada de cobertura. É preferível, na presente, que todas as primeiras camadas de cobertura sejam dispostas radialmente fora de todas as segundas camadas de cobertura e que todas as camadas de cobertura que compreendem latão β

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13/20 e/ou β' e latão γ sejam dispostas radialmente fora de todas as primeiras camadas de cobertura. Uma segunda camada de cobertura pode ser vantajosa, em particular, se um material de núcleo que tem propriedades de erosão moderada é selecionado, como, por exemplo, aço ou cobre, já que funciona como uma reserva de desgaste adicional, porém, pode contribuir para uma extensão aumentada da resistência à tração quando comparada a uma camada de cobertura que contém latão α+β e/ou α+β' ou que compreende latão β e/ou β' e latão γ. Tal camada também pode estar presente devido à produção, se, por exemplo, a dita composição é obtida em função dos processos de difusão entre um núcleo de cobre ou um núcleo de aço folheado com cobre e a primeira camada de cobertura.

[0028] Em uma configuração de multicamada adicional, a cobertura pode compreender, por exemplo, uma camada de cobertura externa que forma, de preferência, parte da superfície externa ou de toda a superfície externa da camada de cobertura na forma de uma camada de topo e é formada a partir de zinco, uma liga de zinco ou óxido de zinco até a extensão de pelo menos 50% em peso e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo. Tal camada de cobertura externa é vantajosa no contexto de processos de acabamento fino com pequenas energias de descarga, já que o zinco está, então, disponível mais rapidamente. No caso de energias de descarga mais altas, a camada é removida rapidamente através de contraste e contribui somente insignificantemente para o processo de erosão. A camada de cobertura externa tem, de preferência, uma espessura de 0,1 a 3 pm.

[0029] Em uma configuração de multicamada preferencial, a cobertura é construída a partir de uma ou mais das primeiras camadas de cobertura definidas acima, uma ou mais das camadas de cobertura definidas acima que contém latão β e/ou β' e latão γ e a camada de

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14/20 cobertura externa definida acima fornecida na forma de uma camada de topo. Em particular, a cobertura pode ser vantajosamente construída a partir de uma primeira camada de cobertura, uma camada de cobertura que compreende latão β e/ou β' e latão γ e a camada de cobertura externa.

[0030] Em uma configuração de multicamada adicional preferida, a cobertura é construída a partir de uma ou mais das primeiras camadas de cobertura definidas acima, uma ou mais das segundas camadas de cobertura definidas acima, uma ou mais das camadas de cobertura definidas acima que contém latão β e/ou β' e latão γ e a camada de cobertura externa definida acima fornecida na forma de uma camada de topo. Em particular, a cobertura pode ser vantajosamente construída a partir de uma primeira camada de cobertura, uma segunda camada de cobertura, uma camada de cobertura que compreende latão β e/ou β' e latão γ e a camada de cobertura externa.

[0031] É preferível que o núcleo seja formado de maneira predominante e, de preferência, completa ou substancialmente completa a partir de cobre ou uma liga de cobre-zinco que tem um teor de zinco de 2 a 40% em peso. Tais núcleos são formáveis a frio prontamente de modo vantajoso.

[0032] Em uma configuração preferencial, a contribuição média da espessura da cobertura para a espessura total do eletrodo de fio está na faixa de 2% a 30% e, de preferência, na faixa de 5 a 20% ao longo de todo o comprimento do eletrodo de fio. Se a cobertura é muito fina, a resistência à erosão suficiente não é alcançada. No caso de coberturas excessivamente espessas, é mais difícil executar o processamento através da formação a frio, e, além disso, a resistência à tração e a condutividade elétrica do eletrodo de fio são reduzidas devido à proporção elevada de fases quebradiças.

[0033] Os diâmetros preferenciais do eletrodo de fio estão na faixa

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15/20 de 0,1 a 0,4 mm.

[0034] A cobertura que circunda o núcleo - dependendo da aplicação - pode ser formada de uma maneira fechada e ter frestas ou descontinuidades, isto é, a cobertura pode cobrir o núcleo de modo completo ou substancialmente completo ou, de outra maneira, somente parcialmente. Similarmente, no caso de configurações de multicamada da cobertura, cada camada de cobertura pode ser formada de uma maneira fechada e ter frestas ou descontinuidades, isto é, pode cobrir a camada de cobertura que repousa abaixo da mesma ou o núcleo de modo completo ou substancialmente completo ou, de outra maneira, somente parcialmente. Isso se refere, em particular, a cada uma das camadas de cobertura mencionadas acima. Também no caso de coberturas de multicamada, estando isso esclarecido, o núcleo não pode ser completamente coberto e pode ficar visível em alguns locais. Portanto, com fins exemplificativos, a produção do eletrodo de fio através de processos de estiramento a frio pode resultar na ocorrência de frestas e lascagem na camada de topo e em uma ou mais das camadas de cobertura subjacentes. Ademais, os ditos processos de estiramento a frio resultam em distorção na camada de cobertura ou nas camadas de cobertura, e, portanto, as interfaces como um todo entre as camadas de cobertura adjacentes ou entre o fio núcleo e a camada de cobertura sobrejacente não serão, em geral, formadas de uma maneira ideal, porém, ao invés disso, podem ser irregulares e/ou indistintas devido aos processos de difusão. Ademais, o material de núcleo pode penetrar até encontrar o fio superfície como resultado da distorção.

[0035] Em uma configuração preferencial, uma camada de transição que compreende, e, de preferência, consiste ou consiste essencialmente em um ou mais elementos do material de núcleo e um ou mais elementos da cobertura está disposta entre o núcleo e a cobertura. Em geral, uma camada de transição correspondente já irá se for

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16/20 mar sobre o curso da produção do eletrodo de fio e, em particular, da cobertura. Além de ou ao invés de tal camada de transição relacionada à produção, também é possível produzir uma ou mais camadas de transição de uma maneira intencional. A camada de transição ou as camadas de transição funcionam para garantir uma ligação suficientemente permanente entre o núcleo e a cobertura.

[0036] Como um todo, deve-se indicar que zonas de transição que podem formar uma camada de transição podem estar presentes entre camadas de cobertura adjacentes, em geral, compulsoriamente como resultado da produção, por exemplo, como um resultado dos processos de difusão já mencionados. Se é mencionado no contexto dessa aplicação que a cobertura é construída a partir de camadas específicas, consequentemente, isso não exclui a presença de tais camadas de transição.

[0037] A invenção é explicada em mais detalhes a seguir com base em modalidades exemplificativas e com referência aos desenhos.

[0038] A figura 1 mostra, esquematicamente e não em escala verdadeira, uma seção transversal de uma primeira modalidade do eletrodo de fio, de acordo com a invenção.

[0039] A figura 2 mostra, esquematicamente e não em escala verdadeira, uma seção transversal de uma segunda modalidade do eletrodo de fio, de acordo com a invenção.

[0040] O eletrodo de fio 1 mostrado na seção transversal da figura 1 compreende um fio de núcleo 2, o qual é circundado ou abrangido por uma cobertura 3, 4 que forma o exterior do eletrodo de fio 1. Nessa modalidade exemplificativa mostrada, o núcleo 2 é formado homogeneamente de modo completo ou substancialmente completo a partir de cobre ou uma liga de cobre-zinco que tem um teor de zinco de preferencialmente 2 a 40% em peso. A cobertura 3, 4 é composta por duas camadas parciais ou de cobertura 3 e 4 que são dispostas uma acima

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17/20 da outra e são, cada uma, formadas a partir de latão até a extensão de mais do que 50% em peso e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo. Em casos específicos, pode ser, em geral, vantajoso formar o eletrodo de fio 1 de tal modo que a composição do núcleo 2 e/ou da cobertura e/ou de camadas de cobertura individuais varie na direção radial. No caso da cobertura, isso pode ser realizado não somente através da configuração de multicamadas, porém, também através de variações contínuas nas camadas de cobertura individuais.

[0041] A camada de cobertura 3 que repousa adicionalmente no exterior consiste predominantemente, isto é, até a extensão de mais do que 50% em peso, e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo de uma mistura, em primeiro lugar, de latão β e/ou β' e, em segundo lugar, de latão γ, em que a fase β e/ou β' e a fase γ estão presentes próximas entre si, ou em paralelo, em uma microestrutura de granulação fina, na qual o tamanho médio de grão dos grãos de latão β e/ou β' e dos grãos de latão γ, isto é, a média do tamanho de grão sobre todos os grãos que pertencem às ditas fases mencionadas, é de 0,1 a 5 pm perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do fio.

[0042] A camada de cobertura 4 adicional é disposta entre a camada de cobertura 3, a qual forma a superfície externa do eletrodo de fio 1 na modalidade exemplificativa da figura 1, e o núcleo 2. A camada de cobertura 4 pode consistir vantajosamente de maneira predominante, isto é, até a extensão de pelo menos 50% em peso, e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo em latão β e/ou β', latão α+β e/ou α+β', latão α e/ou cobre, em que o latão β e/ou β' e o latão α+β e/ou α+β' são preferenciais. Também pode ser vantajoso substituir a camada de cobertura 4 por duas camadas de cobertura dispostas uma acima da outra, em que a camada de cobertura que

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18/20 está contígua ao núcleo é formada predominantemente e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo a partir de latão α e/ou cobre e a camada de cobertura disposta no topo da mesma é formada predominantemente e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo a partir de latão β e/ou β', latão α+β ou α+β'.

[0043] Além disso, uma camada de transição (não mostrada) que circunda, do mesmo modo, completamente o núcleo 2 pode ser disposta entre a cobertura 3, 4 e o núcleo 2, sendo que a dita camada de transição contém pelo menos um elemento que está presente no núcleo 2 e pelo menos um elemento que está presente na camada de cobertura 4. A dita camada de transição contém, de preferência, uma liga que, em termos de sua composição, repousa entre aquela do núcleo 2 e aquela da camada de cobertura 4. Aqui, a composição também pode variar na direção radial a fim de ocasionar uma transição gradual entre o núcleo 2 e a camada de cobertura 4. Tal camada de transição promove uma ligação aperfeiçoada entre o núcleo 2 e a camada de cobertura 4. Dependendo do método de produção usado para o eletrodo de fio 1, uma camada de transição more ou menos extensiva já irá, em geral, ser produzida inerentemente, por exemplo, como resultado de processos de difusão. Tal camada de transição irá ter uma pequena espessura comparada à cobertura 3, 4.

[0044] Deve-se enfatizar que, como um todo, as interfaces entre camadas adjacentes não irão, em geral, ser formadas de uma maneira ideal, porém, ao invés disso, podem ser irregulares e/ou indistintas devido aos processos de difusão. Conforme já indicado acima, o curso das camadas ou das interfaces também pode ser tão irregular, quando comparado àquele mostrado nos desenhos, dependendo do método de produção, que as camadas individuais ou uma pluralidade de camadas que repousam uma acima da outra são pontuadas em algu

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19/20 mas localizações através de camadas subjacentes ou do núcleo. Em particular, a cobertura 3, 4 e/ou camadas de cobertura individuais 3, 4 e/ou uma camada de transição possivelmente presente podem ser configuradas de tal modo que tenham frestas ou descontinuidades e não cubram o núcleo ou as camadas subjacentes completamente.

[0045] Em um exemplo preferencial particular dessa modalidade, o núcleo 2 é formado a partir de CuZn37, a camada de cobertura 4 que é contígua ao núcleo é formada predominantemente de latão β ou β' que tem um teor de zinco de cerca de 48% em peso, e a camada de cobertura 3 que forma a superfície externa do eletrodo de fio 1 é formada predominantemente a partir de uma mistura de fase de latão β ou β' e latão γ que tem um teor médio de zinco de cerca de 55% em peso. A espessura média de camada da camada de cobertura 4 é de cerca de 8pm, a espessura média de camada da camada de cobertura 3 é de cerca de 15 pm, e a espessura de todo o eletrodo de fio 1 é de 0,25 mm. O eletrodo de fio 1 tem uma resistência à tração de cerca de 800 N/mm² e uma condutividade elétrica de cerca de 12 m/Qmm². Uma possível camada de transição entre o núcleo e a cobertura 3, 4 poderia ter uma espessura de cerca de 1 pm, por exemplo.

[0046] Na figura 2, uma modalidade preferencial adicional de um eletrodo de fio 1' é mostrada na seção transversal. Em princípio, essa modalidade difere da modalidade, de acordo com a figura 1, somente devido ao fato de que uma camada de topo 5 também é fornecida na camada de cobertura 3 como camada de cobertura mais externa, sendo que a dita camada de topo é formada predominantemente e, de preferência, de modo completo ou substancialmente completo a partir de zinco, uma liga de zinco e/ou óxido de zinco. A mesma deve ter vantajosamente um teor de zinco mais alto do que a camada de cobertura 3 e pode ter, então, uma influência benéfica nos processos de acabamento fino com pequenas energias de descarga. Aqui, a cama

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20/20 da de topo 5 pode ter uma espessura consideravelmente menor do que a camada de cobertura 3 e descontinuidades maiores. Se apropriado, a superfície externa do eletrodo de fio 1' pode ser formada, portanto, substancialmente pela camada de cobertura 3 e pela camada de topo 5.

[0047] Em um exemplo preferencial particular dessa modalidade, de acordo com a figura 2, o núcleo 2 é formado a partir de CuZn20, a camada de cobertura 4 que é contígua ao núcleo é formada predominantemente de latão β ou β' que tem um teor de zinco de cerca de 45% em peso, a camada de cobertura 3 é formada predominantemente a partir de uma mistura de fase de latão β ou β' e latão γ que tem um teor médio de zinco de cerca de 53% em peso e a camada de topo 5 consiste predominantemente em óxido de zinco. A espessura média de camada das camadas de cobertura 3 e 4 é de cerca de 12pm em cada caso, a espessura média de camada da camada de topo 5 é de cerca de 1 pm, e a espessura de todo o eletrodo de fio 1' é de 0,25 mm. O eletrodo de fio 1' tem uma resistência à tração de cerca de 750 N/mm² e uma condutividade elétrica de cerca de 17 m/Gmm². Uma possível camada de transição entre o núcleo e a cobertura 3, 4 poderia ter uma espessura de cerca de 1 pm, por exemplo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Eletrodo de fio para corte através de usinagem por descarga elétrica que tem

- um núcleo (2) que compreende um metal ou uma liga metálica, e

- uma cobertura (3, 4; 3, 4, 5) que circunda o núcleo (2) e compreende uma ou mais camadas de cobertura (3, 4, 5), dentre as quais pelo menos uma (3) contém uma mistura de fase de latão β e/ou β' e latão γ, caracterizado pelo fato de que, na pelo menos uma camada de cobertura (3) que compreende latão β e/ou β' e latão γ, sendo que a fase β e/ou β' e a fase γ estão presentes de modo próximo entre si em uma microestrutura de granulação fina, na qual o tamanho médio de grão dos grãos de latão β e/ou β' e os grãos de latão γ é de 5 pm ou menos na seção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do eletrodo de fio (1, 1').
2. Eletrodo de fio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tamanho médio de grão dos grãos de latão β e/ou β' e dos grãos de latão γ é de 3 pm ou menos na seção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do eletrodo de fio (1, 1').
3. Eletrodo de fio, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma camada de cobertura (3) que compreende latão β e/ou β' e latão γ é formada a partir de latão β e/ou β' e latão γ até a extensão de pelo menos 50% em peso.
4. Eletrodo de fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a cobertura (3, 4; 3, 4, 5) compreende pelo menos uma camada de cobertura (4), a qual é formada a partir de latão β e/ou β', latão α+β ou α+β', latão α e/ou cobre até a extensão de pelo menos 50% em peso e é disposta entre o núcleo (2) e pelo menos uma camada de cobertura (3) que

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2/4 compreende latão β e/ou β' e latão γ.
5. Eletrodo de fio, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a cobertura (3, 4; 3, 4, 5) compreende pelo menos uma primeira camada de cobertura (4), a qual é formada a partir de latão β e/ou β' e/ou latão α+β ou α+β' até a extensão de pelo menos 50% em peso e é disposta entre o núcleo (2) e pelo menos uma camada de cobertura (3) que compreende latão β e/ou β' e latão γ.
6. Eletrodo de fio, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a microestrutura da pelo menos uma primeira camada de cobertura (4) tem uma granulação mais grossa do que a microestrutura da pelo menos uma camada de cobertura (3) que compreende latão β e/ou β' e latão γ.
7. Eletrodo de fio, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a cobertura (3, 4; 3, 4, 5) compreende pelo menos uma segunda camada de cobertura (4), a qual é formada a partir de latão α e/ou cobre até a extensão de pelo menos 50% em peso e é disposta entre o núcleo (2) e pelo menos uma primeira camada de cobertura (4).
8. Eletrodo de fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a cobertura (3, 4, 5) compreende uma camada de cobertura externa (5), a qual é formada a partir de zinco, de uma liga de zinco ou de óxido de zinco até a extensão de pelo menos 50% em peso.
9. Eletrodo de fio, de acordo com a reivindicação 5, 6 ou 8, caracterizado pelo fato de que a cobertura (3, 4, 5) é composta por pelo menos uma primeira camada de cobertura (4), a pelo menos uma camada de cobertura (3) que compreende latão β e/ou β' e latão γ e a camada de cobertura externa (5).
10. Eletrodo de fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a cobertura (3, 4, 5)

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3/4 é composta pela pelo menos uma primeira camada de cobertura (4), a pelo menos uma segunda camada de cobertura (4), a pelo menos uma camada de cobertura (3) que compreende latão β e/ou β' e latão γ e a camada de cobertura externa (5).
11. Eletrodo de fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a camada de cobertura externa (5) tem uma espessura de 0,1 a 3 pm.
12. Eletrodo de fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o núcleo (2) é formado a partir de cobre ou uma liga de cobre-zinco que tem um teor de zinco de 2 a 40% em peso.
13. Eletrodo de fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a contribuição média da espessura da cobertura (3, 4; 3, 4, 5) para a espessura total do eletrodo de fio (1, 1') está na faixa de 2% a 30% ao longo de todo o comprimento do eletrodo de fio (1, 1').
14. Método para a produção de um eletrodo de fio (1, 1'), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, no qual um núcleo (2) que compreende cobre ou latão é revestido com zinco e um fio que tem uma camada de cobertura consistindo predominantemente em latão γ é formado através de recozimento por difusão, caracterizado pelo fato de que uma etapa de recozimento por difusão é, então, executada, na qual o latão γ é substancialmente convertido em um latão β que tem um teor de zinco de pelo menos 51% em peso a temperaturas acima de 600 °C, e finalmente o fio (1, 1') é resfriado, sendo que, em tal caso, as regiões finas de latão γ são precipitadas a partir da solução sólida supersaturada de β.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a taxa de aquecimento é de pelo menos 10°C/s, o tempo de recozimento é de 5 a 200 s e a taxa de resfriamento é de