(57)【要約】【課題】  固体潤滑作用を有する物質をより多く含む被膜を形成する。【解決手段】  金属粉末もしくは金属の化合物の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した加熱済み成形体を電極とし、油中において、上記電極と被加工物との間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を上記被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、固体潤滑作用のあるＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、ｈＢＮ、グラファイト、フッ化グラファイト等の何れかの材料を２〜４０ｗｔ％含有し、上記固体潤滑作用のある材料に対して炭素と反応しやすいＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｏ合金、Ｗ合金、Ｔｉ合金、Ｆｅ合金等の何れかの材料を含有する。【選択図】        図１
2006322034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末もしくは金属の化合物の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した加熱済み成形体を電極とし、油中において、上記電極と被加工物との間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を上記被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、
固体潤滑作用のあるＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、グラファイト、フッ化グラファイト等の何れかの材料を２〜４０ｗｔ％含有し、
上記固体潤滑作用のある材料に対して炭素と反応しやすいＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｏ合金、Ｗ合金、Ｔｉ合金、Ｆｅ合金等の何れかの材料を含有する放電表面処理用電極。
【請求項２】
金属粉末もしくは金属の化合物の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した加熱済み成形体を電極とし、油中において、上記電極と被加工物との間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を上記被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、
固体潤滑作用のあるＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、グラファイト、フッ化グラファイト等の何れかの材料を２〜４０ｗｔ％含有し、
炭素を固容しやすいＣｏ、Ｎｉ、Ｃｏ合金、Ｎｉ合金等の何れかの材料を含有する放電表面処理用電極。
【請求項３】
固体潤滑作用のあるＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、グラファイト、フッ化グラファイト等の材料は、平均粒径２μｍ以上１０μｍ以下の粉末材料を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電表面処理用電極。
【請求項４】
金属粉末もしくは金属の化合物の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した加熱済み成形体を電極として、油中において、上記電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を上記被加工物表面に形成する放電表面処理において形成される被膜であって、
固体潤滑作用のあるＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、グラファイト、フッ化グラファイト等を２％〜４０％含み、空隙率が５％以上７０％以下であることを特徴とする放電表面処理被膜。
【請求項５】
被膜の硬度は、ビッカース硬度５００ＨＶ〜１５００ＨＶとすることを特徴とする請求項４に記載の放電表面処理被膜。
【請求項６】
金属または金属の化合物と、固体潤滑作用のあるＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、グラファイト、フッ化グラファイト等の粉末とを成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した加熱済み成形体を電極として、油中において、上記電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を上記被加工物表面に形成する放電表面処理において、
アルミや銅からなる１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する材料を被加工物に用い、放電開始直後は三角波形の電流を供給し、その後、その三角波形のピークよりも低い電流で放電を持続させ、被膜を形成することを特徴とする放電表面処理方法。
【請求項７】
三角波形の電流は、１５Ａから６０Ａ程度で２μｓ以下供給し、その後の電流は、２Ａから１５Ａ程度で数μｓから数十μｓ供給することを特徴とする請求項６に記載の放電表面処理方法。
【請求項８】
固体潤滑作用のある粉末と混合する金属または金属の化合物は、上記固体潤滑作用のある材料に対して炭素と反応しやすいＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｏ合金、Ｗ合金、Ｔｉ合金、Ｆｅ合金等の何れかの材料、或いは、炭素を固容しやすいＣｏ、Ｎｉ、Ｃｏ合金、Ｎｉ合金とすることを特徴とする放電表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末あるいは金属の化合物の粉末を成形した成形体、もしくは、該粉末の成形体を加熱処理した粉末成形体を電極として、油の加工液中において電極と被加工物の間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギーにより、被加工物表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギーにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電を利用して固体潤滑材の被膜を形成する技術としては、例えば国際公開ＷＯ００／２９１５７号公報に示されるように、炭素を含まない水等の加工液中において、放電電極と被加工物表面との間にパルス状の放電を発生させ、その放電エネルギーによって生じる放電電極の電極消耗溶融物質を被加工物表面に付着堆積させ、潤滑作用がある被膜を形成していた。
すなわち、炭素成分を含まない加工液中で処理するため、固体潤滑作用を含む放電電極の材料が、炭素等との化合物に変化することなく、固体潤滑作用を有する材質のまま処理対象表面に付着堆積し、被加工物表面に潤滑性がある被膜を形成することができていた。
また、固体潤滑剤としてＭｏ、Ｃｒ、ｈＢＮを電極に混入し、油中で放電を発生させ、上記材料を含む被膜の製法について特許第３２２７４５４号公報に示されている。
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ００／２９１５７号公報
【特許文献２】日本国特許第３２２７４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で示される被膜処理では、水中で放電を発生させるため、電極と被加工物の間に電圧を印可すると、水が電気分解され、陽極に酸素、陰極に水素が発生する。
そのため、電気分解によって現れた酸素に、放電による高いエネルギー状態の電極溶融物質が曝されると表面が酸化されてしまと共に、酸化の発熱反応で電極消耗溶融物質の高エネルギー状態が持続されることから、電極消耗溶融物質内部にまで酸化が進んでしまう。
そのため、その酸化物を多量に含んだ電極消耗溶融物質が、被加工物に付着堆積するが、酸化物は所望の潤滑性を持たないため、潤滑性が不十分な被膜となってしまう。
特許文献２で示される自己潤滑機能を含む被膜は６８０℃を越える高温においてその効果を発揮するが、常温から３００℃程度の温度域においては低摩擦にならず、相手材がビッカース硬度３０ＨＶ〜３００ＨＶ程度の場合は激しく摩耗させてしまう。
【０００５】
本発明は、固体潤滑作用を有する物質をより多く含む被膜を形成することを目的とし、その被膜形成のための放電表面処理用電極と放電表面処理方法を確立するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る放電表面処理用電極は、金属粉末もしくは金属の化合物の粉末を成形した成形体、またはこの成形体を加熱処理した加熱済み成形体を電極とし、油中において、上記電極と被加工物との間にパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を上記被加工物表面に形成する放電表面処理において使用される電極であって、固体潤滑作用のあるＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、ｈＢＮ、グラファイト、フッ化グラファイト等の何れかの材料を２〜４０ｗｔ％含有し、上記固体潤滑作用のある材料に対して炭素と反応しやすいＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｏ合金、Ｗ合金、Ｔｉ合金、Ｆｅ合金等の何れかの材料を含有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係わる放電表面処理用電極は、固体潤滑作用を有する物質をより多く含み、摩耗量、摩擦係数ともに低い被膜を形成させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
まず、放電表面処理の原理について説明する。
金属、金属の合金の粉末と固体潤滑作用を有する物質の粉末との混合粉末を成形したもの、もしくは、成形した後、加熱処理したものを電極として用い、石油系の加工液で満たされた加工漕に設置した母材（被加工物）と所定間隙離間して配置し、電極を陰極、被加工物を陽極とし、両者が接触しないように主軸はサーボを取りつつ、両間で放電を発生させる。
放電の熱により被加工物及び電極は溶融・気化され、気化により発生する爆風や静電気力によって、溶融した電極の一部（溶融粒子）を被加工物表面に輸送する。
そして、溶融した電極の一部が被加工物表面に到達すると、再凝固し被膜となる。
【０００９】
次に、本実施の形態における放電表面処理用電極製造のためのプロセスについて、図１を用いて説明する。
本実施の形態では、平均粒径１μｍのＭｏ（モリブデン）粉末を重量比で８０ｗｔ％と、重量比で２０％の平均粒径４μｍのＭｏＳ２（二硫化モリブデン）の粉末を電極材料として使用する。
まず、金属粉末であるＭｏ粉末と固体潤滑作用を有するＭｏＳ２粉末とを、粉末と粉末の凝集を抑制するため、粉末体積の２倍以上の揮発性の高い有機溶媒にあわせて円筒容器に密閉して混入し、その円筒容器を数時間から数十時間回転させることで、Ｍｏ粉末及びＭｏＳ２粉末を均一に混合する。
ここで、混合時間が短すぎる場合、固体潤滑作用を有する粉末が存在する部分と存在しない部分が生じてしまい、その粉末を用いて形成される被膜にも、固体潤滑作用を有しない箇所ができ、そこを基点に摩耗が進行するという問題があるため、混合後の粉末が斑状に見えない程度となるように混合する必要がある。
【００１０】
混合を終了すると、しばらく放置することで混合粉末を容器底部に沈降させる。
そして、その沈降した粉末が舞い上がらないように、上澄みの液を別の容器に静かに取り除き、わずかに有機溶媒を含んだ混合粉末のみを取り出す。
その後、その混合粉末を真空炉または常温雰囲気で乾燥させ、有機溶媒を揮発させる。
更に、乾燥した粉末は凝集して大きな塊を形成しているため、メッシュサイズ１００μｍから３００μｍの篩にかけ、凝集してできていた塊を分解する。
このメッシュサイズは、後の工程でのプレスの成形性と、処理中に電極と母材の間に脱落したときに放電の爆発力で粉砕できるサイズから決定されている。
【００１１】
次に混合粉末を所定の金型にいれ、パンチにより圧力を負荷しプレスすることで混合粉末は固まり、圧粉体となる。
ここで、粉末にパラフィンなどのワックスを重量比で１％から１０％程度混入すると、プレスの際に混合粉末内部へのプレス圧力の伝わりを良くなり、成形性を改善できることから、重量比３％混合し、プレス圧２００ＭＰａで圧縮成形した。
【００１２】
圧縮成形された圧粉体は、圧縮により所定の硬さが得られていればそのまま放電表面処理用の電極として使用できるが、抵抗が大きく、通電性がない場合は、被膜を生成させることができないため、加熱し粒子と粒子の結合を進め、通電性を向上させる必要がある。
また、プレス時にワックスを使用した場合、圧粉体中よりワックスを除去する必要があり、ワックスの融点より高い温度に加熱し、ワックスを除去する。
なお、本実施の形態では、圧縮成形後、約８６０℃の真空炉内で一時間保持して、５０×１６×３の電極を成形した。
【００１３】
次に、この電極を用い、被加工物としてＡｌ合金（Ａ５０５２）上に被膜を形成させるための加工条件について説明する。
図２は、本実施の形態における電流波形を示す図である。
図に示されるように、放電開始直後に１５Ａから６０Ａ程度の大きな電流を２μｓ以下の間に供給することで、放電によって発生する爆発力や熱を非常に大きくし、急加熱することで、電極材料を溶融させて被加工物側に供給すると共に、被加工物上にも被加工物表面が溶けた溶融域を形成する。
Ａｌのような熱電導率の大きな被加工物に対しては、放電発生による熱は被加工物内部に逃げてしまうことから、本電流波形のような加工条件が好ましい。
なお、被加工物上に溶融域を形成させることができない場合、被膜の密着強度が減少し、簡単に剥離する被膜となってしまう。
【００１４】
次に電流を２Ａから１５Ａ程度まで急減少させた電流で数μｓから数十μｓ放電を持続させ、この放電電流による熱で溶融域を維持すると共に、その小さい電流で電極の材料を溶融させ、被加工物上に移動・堆積させる。
なお、電流値を２０Ａ以上に大きくしても被膜を形成できるが、大きな電流値で形成される被膜の表面粗さは、Ryで５０μｍを越え、研磨等の後工程が困難になるため、１５Ａ以下の電流値を使用しなければならない。
【００１５】
ＭｏとＭｏＳ２の混合電極を用いた本実施の形態では、ピーク電流５０Ａ、放電時間１．５μｓ供給した後、電流を１１Ａに落とした放電持続時間６４μｓ、休止時間１０２４μｓの放電条件で加工を行った。
被加工物の処理面を、電極を移動させながら灯油を主成分とする加工液中で約６０分間処理することで、５０×１５×０．１の被膜を形成させた。
【００１６】
被膜の断面写真を図３に示す。
断面の作製は、樹脂埋めせず、切断機で二つに切断した後、研磨紙６００番、１０００番、１５００番の順で研磨し、最後に２μｍのダイヤモンドペーストで仕上げたものである。
図から考察すると、被加工物と被膜に明確な境界が存在せず、被膜と被加工物が拡散接合していると考えられる。
また、被膜の内部には、二値化による画像処理の結果、空隙率が３０％程度の空隙が存在している。
【００１７】
次に、被膜の摩擦係数と摩耗量の試験結果について説明する。
摩擦係数と摩耗量の試験においては、Ｒ１８の合金工具鋼ＳＫＳ製のピンを、試験荷重３０ＭＰａ、最大速度３ｍ／ｓ、振幅４０ｍｍで被膜上を往復摺動させ、摩擦係数と摩耗量を求めた。
約二時間の摺動試験結果、摩擦係数は０．２、摩耗量は５μｍであり、摩耗量、摩擦係数ともに低い値を得た。
金属同士が接触する固体潤滑の摩擦係数は１以上であり、上記のような摺動条件で固体潤滑状態になると、焼き付きを起こし、ピンや被膜が数mm以上も摩耗される。
しかし、摩擦係数が０．２程度であれば、焼き付きを生じず、ほとんど摩耗しない。
このような摩耗量、摩擦係数を有する被膜は、潤滑油の使用環境で局所的に大きな負荷が加わり、潤滑油の膜を破断させ焼き付きを起こすような部位や潤滑油が使用できない部位の摩耗を抑制することができる。
そのような部位は、軸受けやカムによる往復運動機構のカムとの接触部の分野に適用することがよい。
【００１８】
次に、Ｘ線分析により被膜表面にある物質同定結果を図４に示す。
被膜表面には、電極に含まれていたＭｏとＭｏＳ２の他にＭｏ２Ｃ（炭化モリブデン）の小さいピークあり、Ｍｏ２Cがわずかに存在していたことがわかる。
ＭｏＳ２の存在理由について考察すると、油などの有機物からなる加工液中で放電を発生させることにより放電の熱で油が分解され、電極と被加工物の間にメタンや炭素が発生する。
そして、その炭素やメタン中の炭素と放電によって溶かされた電極消耗溶融物質中の炭化しやすいＭｏが反応してＭｏ２Ｃを形成していると推察される。
なお、同じ電極材料であるＭｏＳ２の一部も分解され、そのＭｏが炭化されるが、ＭｏＳ２の場合は、Ｓ（硫黄）と分解するエネルギーをさらに必要とするため、Ｍｏの単体金属が炭化するよりもより多くのエネルギーを必要とする結果、Ｍｏ炭化が優先され、固体潤滑作用を有するＭｏＳ２の炭化を抑制することができる。
また、物質同定の結果現れたＭｏ２Ｃは、ビッカース硬度１５００ＨＶを越える強度を有する物質である。
そのため、被膜中にＭｏ２Ｃが存在すると、その硬度により被膜の耐摩耗性の向上に貢献することができる。
【００１９】
次に、電極中に含まれるＭｏＳ２の含有量の割合について説明する。
ＭｏＳ２は固体潤滑作用を有する物質であるため、電極中のＭｏＳ２の含有量を多くすると、被膜中のＭｏＳ２の含有量が多くなり摩擦係数は０．２程度まで低下する。
しかし、ＭｏＳ２は昇華型材料であるため、溶けて被膜になることはできない。
本実施の形態における実験の結果、ＭｏやＷなどの金属とＭｏＳ２やＷＳ２などの固体潤滑作用を有する物質の混合電極において、固体潤滑作用を有する物質の割合が、４０ｗｔ％を越えると、形成される被膜中での体積ではＭｏＳ２量が８０％程度となり、被膜を形成する粒子と粒子が結合できず、手で簡単に剥離する被膜となることがわかった。
また電極のＭｏＳ２やＷＳ２等の固体潤滑作用を有する物質の割合を２ｗｔ％より少なくすると、被膜中に含まれるＭｏＳ２やＷＳ２等の固体潤滑作用を有する物質の割合も少なくなり、摩擦係数が０．７程度になってしまう。
摩擦係数が更に大きくなると、焼き付きを起こしてしまう可能性があるため、焼き付きを抑制する被膜を形成するには、電極に含まれる固体中かつ作用を有する物質の割合は２ｗｔ％以上、４０ｗｔ％以下とする必要がある。
【００２０】
また、電極の固体潤滑作用を有する物質の割合が多くなるほど、同じ放電条件で形成される被膜の空隙率が大きくなる。
ＭｏＳ２やＷＳ２の固体潤滑作用を有する物質は、ＭｏやＷなどの金属に周囲を囲まれた状態で被膜中に存在する。
ここで、被膜を構成する粒子の結合強度を決定しているのは、ＭｏやＷの金属結合状態であり、溶けた金属にＭｏＳ２は浮いた状態で存在しているため、ＭｏＳ２やＷＳ２がたくさん存在すると、ＭｏやＷの結合面積が減少し、結合強度が低下する。
この結合強度の低下が、被膜の断面を観察するための切断工程において、被膜から離脱される部分を多く発生させ、空隙率の大きな被膜となる。
ＭｏＳ２量を４０ｗｔ％にした場合と５ｗｔ％にした場合の被膜断面写真を図５，６に示す。
実験より、固体潤滑作用を有する物質の割合を４０ｗｔ％程度にすると被膜の空隙率は８０％程度になり、固体潤滑作用を有する物質の割合を２ｗｔ％にすると空隙率は５％程度になる。
【００２１】
一般に、空隙率の高い被膜は、被膜のせん断力が小さく、摩擦係数を小さくできるが、大きな摩擦力が作用すると崩れてしまう。
反対に空隙率の低い被膜は、せん断力が大きく、摩擦係数は大きくなるが、大きな摩擦力でも崩れない。
さらに、空隙率に作用するＭｏＳ２等の被膜への含有量に応じて摩擦係数が左右され、摩擦係数が１程度となると焼き付きを起こしやすい。
それらのことから、軸受けなどに用いられる摩擦係数０．１〜０．５、摩耗量数μｍの被膜としては、電極におけるＭｏＳ２、ＷＳ２等の固体潤滑作用を有する物質を２０Ｗｔ％にし、ＭｏやＷの金属物質を８０ｗｔ％にするのが良い。
【００２２】
以上の関係を下表に示す。
なお、本関係は、平均粒径１μｍのＭｏ粉末と平均粒径４μｍのＭｏＳ２粉末からなる圧粉体電極を用い、Al合金の被加工物に対して上述した加工条件で被膜を成形したときの実験データである。
【００２３】
2006322034.tif 000003
なお、本実験では、Ｍｏ粉末とＭｏＳ２粉末の圧粉体電極についてのデータであるが、固体潤滑作用を有する材料としては、ＷＳ２（二硫化タングステン）粉末とＷ粉末との混合粉末の圧粉体電極においても同様の実験データを得た。
【００２４】
本発明の実施の形態によれば、固体潤滑作用を有する物質を放電表面処理電極中に含有させることにより、被膜に該固体潤滑作用を有する物質の被膜を形成させる際に、固体潤滑作用を有する材料よりもより炭化しやすい物質を電極中に含ませることで、固体潤滑作用を有する物質の炭化を抑制でき、かつ、固体潤滑作用を有する物質を十分に含む被膜を形成することができる。
また、固体潤滑作用を有する物質の炭化を抑制するための金属は、炭化し高強度化され、被膜の耐摩耗性を向上することができる。
また、放電開始直後に高ピークになり、その後小さな電流が持続する放電波形を用いることで、Ａｌなどの高熱伝導率を持つ被加工物上にも、固体潤滑作用を有する物質を含む被膜を形成できる。
【００２５】
そして、固体潤滑作用を有する物質と、該固体潤滑作用を有する物質より炭化しやすい物質の割合を変更することで、摩擦係数、摩耗量を調整することが可能となり、被膜に作用される摩擦力が大きい場合には空隙率が低い被膜を、摩擦力が小さい場合は空隙率の高い被膜を選択することで、要求仕様に合致する低摩擦・低摩耗の被膜を実現できる。
【００２６】
上述した実施の形態では、固体潤滑作用を有する物質は、ＭｏＳ２の場合について説明したが、同じ層状格子構造を有するＷＳ２、ＮｂＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＮｂＳｅ２、グラファイト、フッ化グラファイトでも、同様な摩擦形態となるため、低摩擦被膜を形成できる。
そして、炭素との生成エントロピーが小さく炭化しやすい金属としては、ＭｏやＷの他に、ＴｉやＦｅ、またはＭｏ合金、Ｗ合金、Ｔｉ合金、Ｆｅ合金でもよい。
【００２７】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、固体潤滑作用を有する材料と、該固体潤滑作用を有する材料より炭化しやすい材料を混合した圧粉体電極とすることにより、炭化しやすい材料が固体潤滑作用を有する材料の炭化を抑える化学変化を利用したものであるが、本実施の形態は、固体潤滑作用を有する材料と、炭素を多量に固容する材料とを混合することにより、炭素の固体潤滑作用を有する材料への供給を防止するものである。
【００２８】
本実施の形態では、平均粒径１μｍのＣｏ（コバルト）粉末と、重量比で２０％ＭｏＳ２の粉末を混合し、乾燥させた後、ワックスを重量３％混合して２００ＭＰａで圧縮成形し、約３００℃の真空炉内で一時間保持して、５０×１６×３の電極を成形した。
そして、Ｃｏ粉末とＭｏＳ２粉末の混合電極を用い、アルミ4032上にピーク電流５０Ａ、放電時間１．５μｓ供給した後、電流を１１Ａに落とした放電持続時間８μｓの放電条件で加工を行った。
被加工物の処理面を５０×３とし、処理面で電極を移動させながら、灯油を主成分とする加工液中で約６０分間処理することで、Ａｌ合金（Ａ５０５２）上に厚さ０．１ｍｍの被膜を形成させた。
本実施の形態では、Ｍｏと比較して、Ｃｏは融点・溶解熱いずれも低いため、より短い放電持続時間で電極を溶融させることができる。
そのため、放電持続時間を実施の形態１よりも短くできる。
【００２９】
Ｃｏは炭素と反応しないが、炭素を多量に固溶することができる。
すなわち、油などの有機物からなる加工液中で放電を発生させると、放電の熱で油が分解され、電極と被加工物の間にメタンや炭素が発生するが、その炭素をＣｏが多く固溶するため、固体潤滑作用を有する物質と反応する炭素量を減少させ、固体潤滑作用を有する物質であるＭｏＳ２やＷＳ２の炭化を抑制することが本実施の形態の趣旨である。
【００３０】
形成された被膜の断面写真を図７に示す。
断面の作製は、樹脂埋めせず、切断機で二つに切断した後、研磨紙６００番、１０００番、１５００番の順で研磨し、最後に２μｍのダイヤモンドペーストで仕上げたものである。
図から考察すると、被加工物と被膜に明確な境界が存在せず、被膜と被加工物が拡散接合していると考えられる．
また、被膜の内部には、二値化による画像処理の結果、空隙率が２０％程度の空隙が存在している。
【００３１】
ＭｏやＷを使用した実施の形態１と比較して、炭素と反応しないＣｏ粉末を用いたほうが、わずかに空隙率が減少した。
ＭｏやＷは炭素と反応し、Ｍｏ２ＣやＷＣなどの炭化物を形成する。
これらの炭化物は、融点が４０００Ｋ近くと非常に高く、被膜が凝固する過程において、ＭｏやＷなどの金属よりも先に析出し、ＭｏＳ２やＷＳ２と同様に、金属に周囲を囲まれた状態で被膜中に存在することになる。
そのため、炭化物が被膜中に含まれると、炭化物は高強度であるため、摩耗量を抑制する効果を持つが、被膜を構成している粒子の結合強度を低下させてしまい、断面作製時に脱落部分を発生しやすくなり、空隙率が大きくなる。
それに対し、Ｃｏは炭化物を形成しないため、被膜を構成する粒子と粒子の結合強度を大きくすることができ、ＭｏやＷよりも空隙率を小さくすることができる。
すなわち、ＭｏとＭｏＳ２からなる被膜よりも、より大きな摩擦力が作用する環境で使用する被膜に本技術を適用することが有効である。
【００３２】
次に、被膜の摩擦係数と摩耗量の試験結果について説明する。
摩擦係数と摩耗量の試験においては、Ｒ１８の合金工具鋼ＳＫＳ製ピンを、試験荷重１００ＭＰａ、最大速度６ｍ／ｓ、振幅４０ｍｍで被膜上を往復摺動させ、摩擦係数と摩耗量を求めた。
約二時間の摺動試験結果、摩擦係数は０．２、摩耗量は７μｍであり、金属と金属の固体潤滑の場合と比較して、摩耗量、摩擦係数ともに低い値、焼き付きを抑制できる被膜を得た。
このような摩耗量、摩擦係数を有する被膜は、軸受けやカムによる往復運動機構のカムとの接触部の分野に適用することがよい。
【００３３】
本発明の実施の形態によれば、固体潤滑作用を有する物質を放電表面処理電極中に含有させることにより、被膜に該固体潤滑作用を有する物質の被膜を形成させる際に、炭素を固溶しやすい物質を電極中に含ませることで、固体潤滑作用を有する物質の炭化を抑制でき、かつ、固体潤滑作用を有する物質を十分に含む被膜を形成することができる。
また、被膜を構成する粒子と粒子の結合強度をより大きくできるため、高い摩擦力が作用する環境で使用可能な被膜を提供できる。
また、放電開始直後に高ピークになり、その後小さな電流が持続する放電波形を用いることで、Ａｌなどの高熱伝導率を持つ被加工物上にも、固体潤滑作用を有する物質を含む被膜を形成できる。
【００３４】
なお、本実施の形態において、固体潤滑作用を有する物質よりも炭素を固容しやすい材料として、Ｃｏ粉末について説明したが、Ｎｉ、Ｃｏ合金、Ｎｉ合金な出でも良く、それら固体潤滑作用を有する物質よりも炭素を固溶しやすい材料は、３０ｗｔ％以上含有すればよい。
しかし、ＭｏＳ２の割合を４０ｗｔ％以上にすると形成される被膜中での体積ではＭｏＳ２量が８０％程度となり、被膜を形成する粒子と粒子が結合できず、簡単に剥離してしまうため、炭素を固溶しやすい材料を６０ｗｔ％以上にする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】放電表面処理用電極製造のためのプロセスである。
【図２】本実施の形態における電流波形を示す図である。
【図３】被膜の断面写真を示す図である。
【図４】Ｘ線分析により被膜表面にある物質同定結果を示す図である。
【図５】ＭｏＳ２量を４０ｗｔ％にした場合の被膜断面写真を示す図である。
【図６】ＭｏＳ２量を５ｗｔ％にした場合の被膜断面写真を示す図である。
【図７】被膜の断面写真を示す図である。
【図１】
2006322034.tif 000004
【図２】
2006322034.tif 000005
【図３】
2006322034.tif 000006
【図４】
2006322034.tif 000007
【図５】
2006322034.tif 000008
【図６】
2006322034.tif 000009
【図７】
2006322034.tif 000010