(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁油中において行われる絶縁性セラミックスの放電加工方法において、絶縁性セラミックスの表面に多層の金属層を形成させ、該多層の金属層の少なくとも１層を導電性炭化物を形成できる金属層とし、かつ最外層を比電気抵抗率が低い金属元素層としたセラミックスを使用することを特徴とする絶縁性セラミックスの放電加工方法。
【請求項２】
導電性炭化物を形成できる金属層が、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＴａである請求項１に記載の絶縁性セラミックスの放電加工方法。
【請求項３】
最外層がＡｌ、Ｃｕ、又はＡｇである請求項１に記載の絶縁性セラミックスの放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、絶縁性セラミックスに対して、穴や複雑立体形状を加工するための放電加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁性セラミックスの放電加工方法については、その一例が特開昭６３−１５０１０９  号公報に開示されている。この特開昭６３−１５０１０９  号公報開示の方法は、導電性物質を事前に被加工物たる絶縁性セラミックス表面に形成する事によって被加工物である絶縁性セラミックスを放電加工する方法である。絶縁性セラミックスの加工は、被加工物である絶縁性セラミックスの表面に形成された導電性物質と加工電極との放電による熱によって生じた加工油中の炭素及び導電性物質の導電体粉が絶縁性セラミックスに付着乃至含浸せしめられて形成された導電層と加工電極の間で放電を繰り返し行うことにより、電気絶縁体としてのセラミックの放電加工を実施するものである。
【０００３】
しかしながら、この放電加工方法では、使用する絶縁性セラミックス及びその表面に形成させる導電層の種類によっては放電加工が進行しないことを認めた。例えばＡｌ２Ｏ３  よりなる絶縁性セラミックスの表面にＣｕ  よりなる導電層を形成させて放電加工すると、Ｃｕ  を主体とする導電層が溶出し、Ａｌ２Ｏ３  の表面に付着乃至含浸することなくＡｌ２Ｏ３  が露出するため放電が生じなくなり、放電加工が進行しない。従って、従来の方法では、絶縁性セラミックス及びその表面に形成させる導電層の種類が重要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
絶縁性セラミックスの放電加工方法には、上記のような欠点があった。本発明は、従来方法の欠点を改良し、絶縁性セラミックスの種類に関係なく高速・高精度で絶縁性セラミックスを放電加工する方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者は、絶縁性セラミックスの放電加工方法において、各種絶縁性セラミックスと各種導電性物質との組み合わせに着目し実験を重ねた結果、絶縁性セラミックスが放電加工される理由を解明し、本発明に至った。即ち、絶縁油中で絶縁性セラミックスが放電加工されるのは、加工油が熱分解して生成した炭素と絶縁性セラミックスまたは導電性物質に含有される導電性炭化物を形成できる元素とが反応して、導電性の炭化物層を形成し、これが絶縁性セラミックスの表面に付着または含浸することによりその効果を向上させることを見いだした。
【０００６】
従って、導電性炭化物を形成する元素を含有する絶縁性セラミックスにおいては、被加工物表面に形成する導電性物質は導電性がある物質ならば何でもよい。なぜなら、導電性物質は放電を開始させるトリガーの役目をはたすにすぎず、後の放電を維持し放電加工を可能としているのは、導電性炭化物であるから、絶縁性セラミックス中に含まれる導電性炭化物を形成する元素が加工油が分解して生成した炭素と結合して導電性炭化物を形成するからである。
【０００７】
しかしながら、導電性炭化物を形成する元素を含有しない絶縁性セラミックスの放電加工では放電は維持されず放電加工は不可能となる。そこで、該絶縁性セラミックスの加工表面に導電性炭化物を形成する金属の単体または２種以上の金属が積層された層を形成したのち放電加工することとした。
【０００８】
この場合、放電により加工油が熱分解して生成した炭素と表面に形成した金属元素が反応し、導電性炭化物を形成し、それが絶縁性セラミックスの加工表面に付着または含浸されるため放電が維持され、導電性炭化物を形成する元素を含まない絶縁性セラミックスの放電加工も可能とすることができる。
【０００９】
尚、導電性炭化物が形成できる金属元素のみを、絶縁性セラミックス表面に形成しても放電加工は可能であるが、これら金属元素は比電気抵抗が高く、そのため、電気伝導度が低くなるので、電気伝導度を感知して行う放電加工では、加工電極と被加工物が接触（短絡）する場合がある。
【００１０】
そこで、被加工物の加工面に形成する金属層を多層とし、最外層を比電気抵抗の低いＡｌ  、Ｃｕ  、Ａｇ  など金属層とし、内部の少なくとも１層を導電性炭化物を形成できる金属元素とすることによって、導電性炭化物を形成する金属元素を含まない絶縁性セラミックスの放電加工を確実に且つ容易に行うことができる。
【００１１】
また、最下層に絶縁性セラミックスとの密着性に優れた金属元素の層を形成することによって高精度な放電加工をも可能にすることができる。
【００１３】
本発明の方法は、絶縁性セラミックスの表面に形成する金属層を多層とし、最外層を比電気抵抗率の低い金属元素層、望ましくは、Ａl 、Ｃu 、Ａg の１種または２種以上の金属層とし、多層の少なくとも１層を導電性炭化物を形成できる金属層、望ましくはＷ、Ｔi 、Ｚr 、Ｎb 、Ｍo 、Ｔa 、Ｈf の１種または２種以上の金属層としたセラミックスを使用する絶縁性セラミックスの放電加工方法を提供するものである。
【００１４】
以下実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
【実施例】
本発明と従来の方法の違いを明らかにするため、導電性炭化物を形成する元素を含有しない絶縁性セラミックスを両者の方法で放電加工を実施した。各々の加工方法の構成図を図１〜図３に示す。導電性炭化物を形成する元素を含有しない絶縁性セラミックス１に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いた。従来技術では、アルミナの上に、銅（Ｃｕ）  の層３を１層形成した（図１）。また、本願第１の方法では、アルミナ１の上に、ニオブ（Ｎｂ）の層２を１層形成した（図２）。本願第２の方法では、アクミナ１の上にニオブ（Ｎｂ）の層２を、更にその上に銅（Ｃｕ）  の層３を形成し、導電層を２層とした（図３）。図中、４は加工電極を示している。これら方法の放電加工結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
従来技術では、アルミナを放電加工することができない。単発放電が導電層との間で生じたが、それ以後放電は生じず、加工電極が被加工物と接触し、導電層が削り取られた状態を示した。得られた結果を図８に示したが、導電層３と導電層３の溶出した加工部アルミナ１が認められる。
【００１７】
本願第１の方法（図２）により放電加工したとき、加工電極が導電層と一時的に接触したが、一度放電が生じてからは放電が維持され加工が進行した。得られた結果を図９に示したが、導電層３と放電加工された部分９が認められた。
【００１８】
次に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を本願第２の方法（図３）により、放電加工したときの加工面のＸ線回折結果を図４に示す。図４から、導電性炭化物ＮｂＣ  の存在が確認された。
【００１９】
また、加工断面のエネルギー分散型Ｘ線面分析結果概要を図５に示す。加工穴側面は、表層５（絶縁油から分離凝固したカーボン層）、中間層６（導電性炭化物ＮｂＣ  層）及び母層１（絶縁性セラミックスＡｌ２Ｏ３  層）の３つの層に分かれている。即ち、導電性炭化物層が放電により連続的に形成されるために、放電加工が可能になったと考えられる。
【００２０】
図６には、導電性炭化物を形成する元素を含有する絶縁性セラミックス（ここではＹＳＺ（イットリウム安定化ジルコニア）  ）を本発明により放電穴加工したときの加工穴側面のＸ線回折結果を示す。放電加工していないものと比較すると、放電加工したものはＺｒＣが形成されていることが分かる。
【００２１】
また、放電加工したままの状態における貫通穴側面のエネルギー分散型Ｘ線面分析結果概要を図７に示す。加工穴側面は、表層５（絶縁油から分離凝固したカーボン層）、中間層７（導電性炭化物ＺｒＣ  層）及び母層８（絶縁性セラミックスＹＳＺ  層）の３つの層に分かれている。即ち、導電性炭化物層が放電により連続的に形成されるために、放電加工が可能になったと考えられる。
【００２２】
【発明の効果】
従って、絶縁性セラミックスの表面に導電性炭化物を形成できる金属層、望ましくはＷ、Ｔｉ  、Ｚｒ  、Ｎｂ  、Ｍｏ  、Ｔａ  、Ｈｆ  の１種または２種以上の金属層を形成させたセラミックスを使用することによって、絶縁性セラミックスの種類に関係なく、高精度な放電加工方法を提供することができる。
【００２３】
また、絶縁性セラミックスの表面に形成する金属層を多層とし、最外層を比電気抵抗率の低い金属元素層、望ましくは、Ａｌ  、Ｃｕ  、及びＡｇ  の１種または２種以上とし、その多層内部の少なくとも１層を導電性炭化物が形成できる金属層、望ましくはＷ、Ｔｉ  、Ｚｒ  、Ｎｂ  、Ｍｏ  、Ｔａ  、Ｈｆ  の１種または２種以上の金属層としたセラミックスを使用することによって、高精度な放電加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の絶縁性セラミックスの放電加工方法の構成図である。
【図２】第１の方法による絶縁性セラミックスの放電加工方法の構成図である。
【図３】第２の方法による絶縁性セラミックスの放電加工方法の構成図である。
【図４】導電性炭化物を形成する元素を含まないセラミックスを放電加工した後の加工面のＸ線回折結果を示すグラフ図である。
【図５】導電性炭化物を形成する元素を含まないセラミックスを放電加工した後の加工断面のエネルギー分散型Ｘ線面分析結果を示す断面図である。
【図６】導電性炭化物を形成する元素を含むセラミックスを放電加工した後の加工面のＸ線回折結果を示すグラフ図である。
【図７】導電性炭化物を形成する元素を含むセラミックスを放電加工した後の加工断面のエネルギー分散型Ｘ線面分析結果を示す断面図である。
【図８】図１の方法により得られた絶縁性セラミックス加工後のパターンを示す図である。
【図９】本願発明の図２の方法により得られた絶縁性セラミックス加工後のパターンを示す図である。
【符号の説明】
１  導電性炭化物を形成する元素を含有しない絶縁性セラミックス
２  導電性炭化物を形成できる導電性物質
３  導電性物質
４  加工電極
５  加工油から熱分解して生成した炭素の層
６  セラミックスの表面に形成した導電性炭化物を形成できる元素と加工油から熱分解して生成した炭素が結合して生成した導電性炭化物の層
７  セラミックスに含有する導電性炭化物を形成できる元素と加工油から熱分解して生成した炭素が結合して生成した導電性炭化物の層
８  導電性炭化物を形成できる元素を含有するセラミックス
９  放電加工された部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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