(57)【要約】【課題】板状のＣｕ−Ｗ複合材料（ａ．）と、板状の鉄材（ｂ．）を有する放電加工用電極で、両板材の接合面積を向上する。【解決手段】両者の接合をロウ付けによって行い、ロウ付け部は鉄系材（ｂ．）側から第１のロウ材（ｄ．）−銅板（ｃ．）−第２のロウ材（ｅ．）の構造とする。銅板(ｃ．)を挟むことにより、部材間の濡れ性が高まり、ロウ付けによる隙間を減らし、接合面積を大幅に向上できる。第１のロウ材には固相と液相の共存する温度が７０℃以上の幅を持つ合金を用いたロウ材が特によい。第２のロウ材は第１のロウ材と同じか、第１のロウ材と比較してより液相線が低いロウ材がよい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に放電する部材であるＣｕ−Ｗチップ部と、
前記チップを保持する導電体部である鉄材のシャンク部とを有する放電加工用電極であって、
前記チップ部と前記シャンク部とがロウ付け部で接合しており、
前記ロウ付け部は前記シャンク部側から、第１のロウ材、銅板、第２のロウ材の３層をこの順に有する放電加工用電極。
【請求項２】
前記第１のロウ材は、固液共存温度範囲が７０℃以上のロウ材である
請求項１記載の放電加工用電極。
【請求項３】
前記第１のロウ材の固相線が７５０〜１０００℃である
請求項１または請求項２に記載の放電加工用電極。
【請求項４】
前記第１のロウ材は、ＡｇとＣｕを合算で少なくとも８０質量％を含むロウ材である請求項１から請求項３のいずれかに記載の放電加工用電極。
【請求項５】
前記第１のロウ材は、ＡｇとＣｕの２元素からなるロウ材である請求項１から請求項４のいずれかに記載の放電加工用電極。
【請求項６】
前記第２のロウ材は、液相線が７５０℃以下であって、ＣｕとＡｇを含むロウ材である請求項１から請求項５のいずれかに記載の放電加工用電極。
【請求項７】
前記第２のロウ材はさらにＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉの少なくとも１元素を添加したロウ材である請求項６に記載の放電加工用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極を通じて被加工物を電気加工する際に用いる放電加工用電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工用電極としては、Ｃｕ−Ｗ複合材料（以下Ｃｕ−Ｗ材とも言う）からなるチップ部と鉄系材からなるシャンク部とをロウ材を用いて接合したものが多く用いられている。ここで、チップ部とは放電加工用電極として機能する部位で、シャンク部はチップを支持する導電部位のことである。
【０００３】
Ｃｕ−Ｗ材のようにＷを主成分とする放電加工用電極においては、Ｗの原料コストが極めて高く、電極の製造コストが高騰するという欠点を有しているため、Ｃｕ−Ｗ材からなるチップ部を必要最低限のサイズにし、それ以外のシャンク部を安価な鉄系材とし、それらをロウ付けにより接合することでコストを抑えた放電加工用電極とする。
【０００４】
しかしながら、この製法においてはチップ部とシャンク部とは完全に接合されずに、接合部に空隙（以下「ロウ隙」とも表現する）が形成される。このロウ隙は、複数の放電加工用電極を切り出して所望の電極形状とする際に特に問題となる。切り出した部分の接合がロウ隙にあたれば、チップ部とシャンク部が外れることになり、全く使用できない。
【０００５】
特許文献１には、重力場下方位置に高粘性ロウ材を配置する一方、重力場上方位置に低粘性ロウ材を配置することにより、高粘性ロウ材により低粘性ロウ材の流出が効果的に防止され、接合部に形成された空隙部をロウ材によってほぼ完全に埋めることができるため、実質的に空隙が解消されるという技術が示されているが、平面同士の接合には適用が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０３１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鉄材のシャンク部と、Ｃｕ−Ｗ複合材料のチップ部を接合して得られる放電加工用電極について、シャンク部とチップ部の接合隙を少なくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シャンク部とチップ部のロウ隙による接合不良を改善するため、銅板とロウ材の濡れ性がよい事を利用し、２層のロウ材の間に銅板を挟み、ロウ材にて一体化した構造を持つ。この構造は、接合界面にロウ材が均一に留まることによりロウ隙が解消されるという知見に基づいて完成されたものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係わる放電加工用電極は、被加工物に放電する板状のＣｕ−Ｗチップと、前記チップを保持する導電体部である板状の鉄シャンクを有し、前記チップとシャンクの広面をロウ付け部で接合した放電加工用電極である。前記ロウ付け部は前記シャンク側から、第１のロウ材（以後「第１ロウ材」とも呼ぶ）、銅板、第２のロウ材（以後「第２ロウ材」とも呼ぶ）の３層からなる。
【００１０】
また、前記第１ロウ材は固液共存温度範囲が７０℃以上のロウ材を用いることが好ましい。なぜならば、第１ロウ材の固液共存温度範囲が７０℃以下では冷却時に急激に固化が進行するために、ロウ隙ができやすくなるためである。また、固相線の範囲が７５０℃未満のロウ材は鉄材との熱膨張係数が大きく異なり、ロウ付けによる変形が大きくなる傾向にある。また１０００℃を超えると、ロウ付け温度が銅の融点である約１０８３℃に近くなるため、ロウ材成分が銅に拡散してロウ流れ性が低下するなどの問題が生じる。そのために、第１のロウ材の固相線の範囲は７５０〜１０００℃がより適している。
【００１１】
さらに、前記第１ロウ材は、銅板と濡れ性が良く冷却凝固時に接合界面に留まりやすいＡｇとＣｕの２元素からなるロウ材を用いることが望ましい。またＡｇとＣｕを合算で少なくとも８０ｗｔ％を含むロウ材を用いることが好ましい。なぜならば、銅板との濡れ性が極めて高く、特にロウ付け部内部のロウ隙を生じにくいためである。
【００１２】
また、前記第２ロウ材は液相線が７５０℃以下であって、ＣｕとＡｇを含むほうがよい。なぜならば、前記第１、第２ロウ材の固液共存の範囲が大きく異なると互いに凝固潜熱の影響を受けないため冷却速度の制御が容易になるためである。
【００１３】
また、前記第２ロウ材はＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉの少なくとも１元素を第３元素として添加することで、液相線温度が下げたものでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構造を有する放電加工用電極は、ロウ付けにおけるロウ隙面積が小さく、チップ部とシャンク部を強固に接合されている。切り出しにより複数のより小さな放電加工用電極を得る際に、ロウ付け部からシャンク部とチップ部が外れて使用できないという不具合を大きく減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の放電加工用電極の構造の模式図およびロウ付け処理時の配置の例。
【図２】ＵＴ（超音波探傷試験）によるロウ隙の模式図。  （Ａ）本実施例、（Ｂ）従来の技術
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の放電加工用電極は、以下の手段によって得られる。図１を用いて説明する。
【００１７】
まず以下のａ．〜ｅ．の部材を準備する。なお、このａ．〜ｅ．は図１中の符号と同じである。
ａ．  平板状のＣｕ−Ｗ複合材  Ｃｕの含有量が２０〜８０体積％、Ｗの含有量が２０〜８０体積％の板状のＣｕ−Ｗ材。このほかに性能向上などのためのストロンチウム化合物やバリウム化合物、ホウ素、鉄族金属などの添加物を１０体積％未満含んでいてもよい。
ｂ．  平板状の鉄系合金
ｃ．  平板状のＣｕ板  （Ｃｕの含有量が９０質量％以上）
前述の鉄系合金、ロウ材、Ｃｕ−Ｗ複合材、Ｃｕ板は同じ略同形状の広面を有する。
ｄ．  平板状のロウ材（第１ロウ材）  このロウ材はｂ．ｃ．間に挟む
ロウ材の種類は問わないが、ロウ材の少なくとも１種類は固相線７５０〜１０００℃で、  固液共存粋の温度幅が７０℃以上であることが望ましい。
さらにＡｇとＣｕを合算で８０％以上含有するロウ材が望ましい。
特にＡｇとＣｕの２元素からなるロウ材が望ましい。
ｅ．  平板上のロウ材（第２ロウ材）  このロウ材はａ．ｃ．間に挟む
第１ロウ材と同様のロウ材でよいし、異なっていてもよい。
【００１８】
第１ロウ材と異なるロウ材を使用する場合は、ＣｕとＡｇを含むロウ材で、液相線７５０℃以下が望ましい。また特にＺｎ，Ｓｎ，Ｎｉの少なくとも１元素が添加されているロウ材が望ましい。
【００１９】
前述のａ．〜ｅ．の部材は例えば円形、矩形のような同等の形状を有する。
Ｃｕ−Ｗ複合材、第２ロウ材、Ｃｕ板、第１ロウ材、鉄系合金の順に重ねる。また、この逆順でもよい。
【００２０】
前述の重ねた部材の側面を冶具７で固定し、ロウ付け処理用トレイ６に設置する。
【００２１】
前述のａ．〜ｅ．を重ねた部材をＨ２，Ｎ２，Ａｒのいずれか１種以上を含むガス中または真空の非酸化雰囲気で７５０〜１０００℃で１〜１００分加熱し、炉冷する。以上の手順で炉中ロウ付けを行なう。
【００２２】
前述のロウ付後の試料を加工により表面層を除去する。
【００２３】
以上の手段により、本発明の放電加工用電極を得る。
【実施例】
【００２４】
まず、以下に示すａ．〜ｅ．の部材を用意した。
【００２５】
ａ．  １０５×１０５×２０（ｍｍ）の銅タングステン複合材料の板材（Ｃｕが３０質量％＋Ｗが７０質量％）、チップ部
ｂ．  １０３×１０３×５０（ｍｍ）の鉄系シャンク部
ｃ．  １０５×１０５×１（ｍｍ）の銅板  無酸素銅Ｃ１０２０
ｄ．  １００×１００×０．１５（ｍｍ）の薄板状ロウ材  Ｃｕが５０質量％＋Ａｇが５０質量％で、液相線が８８０℃、固液共存温度幅が１００℃のロウ材、第１ロウ材
ｅ．  １００×１００×０．１５（ｍｍ）のロウ材  田中貴金属株式会社製  ＢＡｇ−２４（Ａｇが５０質量％、Ｃｕが２０質量％、Ｚｎが２８質量％、Ｎｉが２質量％の組成で、液相線が７０５℃のロウ材）、第２ロウ材
【００２６】
カーボン製のロウ付け処理用トレイ６の中にアルミナ粉末８を厚み５ｍｍ程度に敷き詰めた。このアルミナ粉末はカーボンと放電加工用電極材料との反応防止用である。
【００２７】
アルミナ粉末の上に銅タングステン（ａ．）を置いた。
銅タングステン（ａ．）の上に第２ロウ材（ｅ．）を重ねた。
第２ロウ材（ｅ．）の上に銅板（ｃ．）を重ねた。
銅板（ｃ．）の上に第１ロウ材（ｄ．）を重ねた。
第１ロウ材（ｄ．）の上に鉄シャンク（ｂ．）を重ねた。
【００２８】
ロウ付け処理用トレイ６内にカーボン治具７を設置して、側面をロウ付け処理中にずれないよう拘束した。
【００２９】
Ｈ２雰囲気の電気炉にて９００℃で１０分間保持した後、炉冷した。
【００３０】
得られたロウ付けされたロウ付け体を、フライス盤でロウ付後の試料を１００×１００×７０（ｍｍ）のサイズに面を整え、直方体のロウ付けされた放電加工用電極を得た。
【００３１】
この放電加工用電極のロウ付け部を超音波探傷試験（ＵＴ）でロウ隙の面積を評価した。ロウ隙は試料の側面近くにわずかに生じたのみであった。ロウ隙の調査結果の模式図を図２（Ａ）に示す。ロウ付けによる接合面積率は９５％程度だった。
【００３２】
比較例として、実施例の「第１ロウ材、第２ロウ材及びＣｕ板」の代わりに板状の前記ＢＡｇ−２４単体を使用した従来の放電加工用電極の例を示す。他のロウ付条件、加工は全て同様の条件で行った試料をＵＴで欠陥の面積を評価した。ロウ隙は比較試料の中心付近に大きく形成されていた。調査結果の模式図を図２（Ｂ）に示す。ロウ付けによる接合面積率は６５％程度だった。
【符号の説明】
【００３３】
ａ．板状のＣｕ−Ｗ複合材料
ｂ．板状の鉄材（シャンク部）
ｃ．銅板
ｄ．第１ロウ材
ｅ．第２ロウ材
５．ロウ付け部
６．ロウ付け処理用トレイ
７．ズレ防止治具
８．アルミナ粉末
【図１】
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【図２】
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