放电表面处理用电极、放电表面处理方法及放电表面处理装置制造方法及图纸

为了利用通过液中脉冲放电处理而进行的涂覆来形成厚膜，使电极中作为电极材料含有４０体积％以上的不形成或不易形成碳化物的金属材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以经将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末施行压缩成形的压粉体等为电极，并使此电极与工件(work)之间产生脉冲状放电，利用此放电能量而在工件表面上形成电极材料被覆膜，或者在工件表面上利用放电能量形成使电极材料进行反应而成的物质的被覆膜的放电表面处理用电极、放电表面处理方法及放电表面处理装置。
技术介绍
利用液中放电加工法而涂布金属材料表面以提高耐蚀性、耐磨损性的技术已为众所周知。此技术之一如下所述。例如，揭示了利用将WC(碳化钨)与Co粉末予以混合并经压缩成形的电极，施行液中脉冲放电，藉此使此电极材料堆积于工件上，然后利用其它的电极(如铜电极、石墨电极)施行再熔融放电加工，获得更高硬度与更高粘接力的方法(参照专利文献1)。即，采用WC-Co的混合压粉体电极，在工件(母材S50C)上利用液中放电加工，使WC-Co堆积于工件上(1次加工)；其次，利用如铜电极之类未被消耗的电极，施行再熔融加工(2次加工)。其结果是，在1次加工状态下，堆积组织的硬度(维氏硬度Hv)Hv＝1410左右，且空洞也较多，但是，利用2次加工的再熔融加工，便使被覆层的空洞消失，就连硬度也提升为Hv＝1750。利用此方法，可获得对作为工件的钢材属于较硬且粘接度佳的被覆层。但是，上述方法很难在作为工件的超硬合金这样的烧结材料表面上形成具有坚固的粘接力的被覆层。关于此点，依照本专利技术者的研究得知，若以形成硬质碳化物的Ti等材料为电极，并在其与工件之间出现放电的话，则无再熔融步骤便可在工件的金属表面上形成坚固的硬质膜。这是基于随放电而消耗的电极材料与作为加工液中的成分的碳C反应形成TiC所导致的。再者，揭示了若以TiH2(氢化钛)等金属氢化物的压粉体为电极，并在其与工件之间出现放电的话，则与使用Ti等材料的情况相比，可较快速且以良好的粘接性形成硬质膜的技术(参照专利文献2)。此外，还揭示了若以TiH2(氢化钛)等氢化物中混合着其它金属或陶瓷的压粉体为电极，并在其与工件之间出现放电的话，便可快速形成具有硬度、耐磨损性等各种性质的硬质被覆膜的技术。此外，作为其它技术，揭示了藉由预备烧结便可制造强度较高的表面处理电极的技术(参照专利文献3)。即，在制造由WC粉末与Co粉末混合而成的粉末形成的放电表面处理用电极的情况时，将WC粉末与Co粉末予以混合并压缩成形的压粉体可仅将WC粉末与Co粉末予以混合并压缩成形而获得，但是，若在混入蜡之后再施行压缩成形的话，将提升压粉体的成形性。此情况下，因为蜡属于绝缘性物质，若大量残留于电极中的话，电极的电阻将变大而使放电性劣化，因此便利用将压粉体电极放入真空炉中并加热来去除蜡。此时，加热温度若过低的话，无法去除蜡，若温度过高的话，则蜡将成为煤而使电极纯度劣化，因此必须保持于蜡熔融温度以上且蜡分解成为煤的温度以下的温度。然后，将真空炉中的压粉体利用高周波线圈进行加热，赋予可承受机械加工的强度，且为了不会过度硬化，进行烧结直至白墨程度的硬度为止(称此为「预备烧结状态」)。此情况下，碳化物间的接触部相互结合，但是因为烧结温度较低，无法达到真正烧结的温度，因此形成较弱的结合。若利用此种电极进行放电表面处理的话，可形成致密且均质的被覆膜。上述以往技术中，不论何种情况虽然在被覆膜硬度、粘接性、耐磨损性、被覆膜形成迅速性、被覆膜致密性与均质性等方面都具有一定的特征，但是关于膜厚则还不理想，仍需改善。一般增加被覆膜厚度的技术有所谓的焊接、喷镀的方法。焊接(在此称「堆焊(build up welding)」)是利用工件与焊接棒之间的放电而将焊接棒材料熔融附着于工件上的方法。喷镀是在金属材料熔融的状态下，以喷雾状将其吹附于工件上而形成被覆膜的方法。两种方法均由人工操作，因为需要熟练，所以具有难以流水线化、成本偏高的缺点。此外，焊接是属于热集中进入工件的方法，因此当处理较薄材料时，对如单晶合金、单向凝固合金等方向控制合金之类较容易龟裂的材料而言，将特别容易发生焊接龟裂，从而造成合格率偏低的问题。(专利文献1)日本专利特开平5-148615号公报(专利文献2)日本专利特开平9-192937号公报(专利文献3)日本专利第3227454号公报 (非专利文献1)「利用放电表面处理(EDC)的厚膜形成」后藤昭弘等、典型技术、(1999)、日刊工业新闻社。但是，由于在上述以往的放电表面处理中以形成硬质被覆膜为重点，因此，电极材料便以硬质陶瓷材料，或利用放电能量而与作为加工液中的油成分的C(碳)产生化学反应而形成硬质碳化物的材料为主成分。但是，硬质材料一般具有熔点较高、热传导差等特性，虽可致密地形成10μm左右的薄膜，但是极难形成数100μm以上的致密厚膜。在根据本专利技术者的研究的文献中，虽揭示了采用WC-Co(9∶1)电极可形成3mm左右的厚膜(参照非专利文献1)的技术，但是却存在下述问题。即，无法稳定地形成被覆膜，难以重现；乍看之下虽具金属光泽呈现致密性，但是却属于空孔偏多的较脆被覆膜；以及若利用金属片等强烈磨擦而去除的话，将呈现脆弱的状态等问题，颇难达到实用水平。再者，关于上述增加被覆膜的厚度(即形成厚膜)的焊接或喷镀，因为不仅耗费人力且难以流水线化，成本也将变高，并将发生焊接龟裂，合格率较低，因此问题仍然存在。鉴于上述各问题，本专利技术的目的在于提供一种利用以往的液中脉冲放电处理难以被覆之厚膜形成的放电表面处理用电极、放电表面处理方法、以及放电表面处理装置。此外，本专利技术之目的在于提供一种在利用液中脉冲放电处理进行被覆中，执行良质被覆膜形成的放电表面处理用电极、放电表面处理方法、以及放电表面处理装置。专利技术的揭示本专利技术的放电表面处理用电极是用于以对金属粉末、金属化合物粉末施行压缩成形而获得的压粉体为电极，并在加工液中使电极与工件之间产生脉冲状放电，利用此放电能量在工件表面上形成电极材料被覆膜、或利用放电能量在工件表面上形成电极材料反应而获得的物质的被覆膜的放电表面处理的放电表面处理用电极；该电极的特征是，作为电极材料含有40体积％以上的不形成或不易形成碳化物的金属材料。本专利技术中，由于作为电极材料含有上述范围的不易碳化的材料，所以当实施液中脉冲放电处理之际，便不致形成碳化物而仍保持着金属状态，被覆膜中所残留的金属材料有所增加，可利用液中脉冲放电处理稳定地形成较厚的被覆膜。对附图的简单说明附图说明图1为表示本专利技术实施方式1的放电表面处理用电极及其制造方法的概念的剖视图。图2为被覆膜厚度与Co重量％间的关系特性图。图3为电极的电压与电流波形图。图4为被覆膜厚度与处理时间的关系特性线图。图5为电极中的Co含量为70体积％时所形成的被覆膜的照片。图6为本专利技术的放电表面处理装置之一的示例的简单构造图。图7为表示本专利技术实施方式2的放电表面处理用电极及其制造方法的概念的剖视图。图8为表示本专利技术实施方式3的放电表面处理用电极及其制造方法的概念的剖视图。图9为被覆膜厚度与Co重量％间的关系特性图。图10为表示本专利技术实施方式4的放电表面处理用电极及其制造方法的概念的剖视图。图11为表示本专利技术实施方式5的放电表面处理用电极及其制造方法的概念的剖视图。图12为本专利技术的放电表面处理装置之一的示例的简单构造图。图13为表示本专利技术实施方式6的放电表面处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
放电表面处理用电极，它是用于以对金属粉末、金属化合物粉末进行压缩成形而获得的压粉体为电极，在加工液中使电极与工件之间产生脉冲状放电，利用该放电能量在工件表面形成电极材料的被覆膜，或利用放电能量在工件表面形成电极材料反应而获得的物质的被覆膜的放电表面处理的放电表面处理用电极，其特征在于，作为电极材料含有４０体积％以上的不形成或不易形成碳化物的金属材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：後藤昭弘，秋吉雅夫，落合宏行，渡边光敏，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，石川岛播磨重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]