(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出ダイ空洞を機械加工するパルス電解加工（ｐＥＣＭ）電極ツールにおいて、
基部から開放端部まで延在する複数の交差壁と、
前記基部の後部表面のチャンバと、
前記複数の交差壁上において配設された電気絶縁被覆と、
前記開放端部において前記電気絶縁被覆を通じて露出した前記壁の断面を有する腐食面と、
前記複数の交差壁によって形成された複数のチャネルであって、前記後部表面における前記チャンバから前記基部を通って前記開放端部において前記チャネル内の開口へ流体コンジットを形成しているチャネルと、
を有することを特徴とするツール。
【請求項２】
パルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールにおいて、
基部と、
該基部から延在する複数の交差壁、および遠端でそれらの間に複数のチャネルが形成される電極であって、内側壁と、外側壁と、前記外側壁及び前記内側壁のうちの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分をカバーする電気絶縁被覆と、を有する電極を有し、且つ、前記内側壁は、前記複数のチャネルと流体連通する前記基部の後部表面で電解質チャンバを定義し、前記被覆材料は、パリレン、アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有する改質アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有していない改質アモルファスシリコン、ポリシロキサン、並びに、アルミナ及びチタニアなどの金属酸化物被覆という群から選択されていることを特徴とするツール。
【請求項３】
請求項２に記載の前記ｐＥＣＭツールを使用して被加工物からダイを形成する方法において、
空洞深さまで、空洞を前記被加工物内に機械加工するステップを有し、前記空洞の幅は、前記空洞深さに沿って、２０％未満だけ、変化していることを特徴とする方法。
【請求項４】
パルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールにおいて、遠端で複数の交差壁を有しそれらの間で複数のチャネルが形成される電極であって、内側壁と、外側壁と、前記遠端から距離ｄ内において前記外側壁をカバーする電気絶縁被覆と、を有する電極を有し、前記外側壁及び前記内側壁は、前記遠端において、壁厚さ「ｔ」を定義しており、且つ、比率ｄ／ｔ＜０．５であり、前記内側壁は、前記複数のチャネルと流体連通する基部の後部表面で電解質チャンバを定義し、前記被覆材料は、パリレン、アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有する改質アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有していない改質アモルファスシリコン、ポリシロキサン、並びに、アルミナ及びチタニアなどの金属酸化物被覆という群から選択されていることを特徴とするツール。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年１１月２６日付けで出願された米国仮特許出願第６２／０８４，９１５号の利益及び優先権を主張するものであり、この特許文献の内容は、引用により、依拠され、且つ、そのすべてが本明細書に包含される。
【技術分野】
【０００２】
本開示の例示用の実施形態は、押出ダイを製造する装置及び方法に関し、且つ、更に詳しくは、ハニカム押出ダイの製造の際に空洞を機械加工する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃エンジンからの排気ガスの後処理は、高表面積基材上において支持された触媒を使用する場合があり、且つ、ディーゼルエンジン及びいくつかのガソリン直接噴射エンジンの場合には、炭素すす粒子の除去のために触媒フィルタを使用する場合がある。これらの用途においては、多孔性セラミック貫流型ハニカム基材及び壁流通型ハニカムフィルタが使用される場合がある。
【０００４】
セラミックハニカム体を製造する際には、押出ダイが使用される場合がある。セラミックハニカム体（多泡性セラミック製品）を形成するための従来の押出ダイは、通常、金属プレートの一面上において、一連の孔を有し、これらの孔は、金属プレートの反対面上において、正方形、六角形、又はこれらに類似したものなどの様々な幾何学的断面を有しうるピンを形成する一連のスロットと交差している。多泡性セラミック製品を形成するには、未加工の材料、即ち、バッチが、金属プレートの孔面内に押し込まれると共に、金属プレートのスロット面を離脱し、これにより、スロットを通じて、且つ、ピンの周りにおいて、押し出された結果、多泡性の形状を形成することになる。
【０００５】
押出ダイの寸法及び設計に応じて、この型押し形状を生成するべく、様々な機械加工方法を使用することができる。孔の機械加工のために、穿孔、ツイスト穿孔、ガン穿孔、及び形状管電解加工（ＳＴＥＭ：ｓｈａｐｅ  ｔｕｂｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）が使用されてもよい。スロットの機械加工のために、砥石車研磨、ワイヤ電気放電加工（ｗＥＤＭ：ｗｉｒｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）、ホイールスリット加工、及び／又はプランジ電気放電加工（ｐＥＤＭ：ｐｌｕｎｇｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）が使用されてもよい。機械加工の後に、押出ダイの寿命を改善するべく、押出ダイの表面が耐摩耗材料によって被覆されてもよい。
【０００６】
この「背景技術」の節において開示されている上述の情報は、本開示の背景の理解を改善するためのものに過ぎず、且つ、従って、これは、従来技術のいずれの部分も形成してはいない情報を含んでいる場合があり、且つ、従来技術が当業者に示唆しうるものを含んでいない場合がある。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の例示用の実施形態は、ダイ空洞を機械加工するための電極ツールを提供している。
【０００８】
又、本開示の例示用の実施形態は、ダイ空洞を機械加工するためのプランジパルス電解加工（ｐＥＣＭ：ｐｌｕｎｇｅ  ｐｕｌｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）装置を提供する。
【０００９】
又、本開示の例示用の実施形態は、ダイ空洞を機械加工する方法をも提供している。
【００１０】
以下の説明において、本開示の更なる特徴について説明しているが、これらの特徴については、以下の説明から部分的に明らかとなる場合があり、或いは、本開示を実施することにより、学習される場合もある。
【００１１】
例示用の実施形態は、押出ダイ空洞を機械加工するためのパルス電解加工（ｐＥＣＭ）電極ツールを開示している。電極ツールは、基部から開放端部まで延在する複数の交差壁と、複数の交差壁上において配設された電気絶縁層と、開放端部において電気絶縁被覆を通じて露出した壁の断面を有する腐食面と、複数の交差壁によって形成されたチャネルと、を含む。
【００１２】
又、例示用の実施形態は、遠端を有する電極を有するパルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールをも開示しており、電極は、内側壁と、外側壁と、外側壁及び内側壁のうちの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分をカバーする電気絶縁被覆と、を有し、且つ、内側壁は、電解質チャンバを定義し、被覆材料は、パリレン、アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有する改質アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有していない改質アモルファスシリコン、ポリシロキサン、並びに、アルミナ及びチタニアなどの金属酸化物被覆という群から選択されている。
【００１３】
又、例示用の一実施形態は、ｐＥＣＭツールを使用して被加工物からダイを形成する方法をも開示している。方法は、空洞深さまで、被加工物内に空洞を機械加工するステップを含み、空洞の幅は、空洞深さに沿って、２０％未満だけ、変化している。
【００１４】
又、例示用の一実施形態は、遠端を有する電極を有するパルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールをも開示している。電極は、内側壁と、外側壁と、遠端から距離「ｄ」以内において、外側壁をカバーする電気絶縁被覆と、を有し、外側壁及び内側壁は、遠端において壁厚さ「ｔ」を定義し、且つ、比率ｄ／ｔ＜０．５であり、且つ、内側壁は、電解質チャンバを定義し、被覆材料は、パリレン、アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有する改質アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有していない改質アモルファスシリコン、ポリシロキサン、及びアルミナ及びチタニアなどの金属酸化物被覆という群から選択されている。
【００１５】
又、例示用の一実施形態は、遠端を有する電極を有するパルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールをも開示しており、電極は、内側壁と、外側壁と、遠端から２ｍｍ以下内において、外側壁をカバーする電気絶縁被覆と、を有する。
【００１６】
以上の概略的な説明及び以下の詳細な説明は、いずれも、例示及び説明を目的としており、且つ、本開示の更なる説明の提供を意図したものであることを理解されたい。
【００１７】
本開示の更なる理解を提供するべく包含されており、且つ、本明細書に内蔵されると共にその一部分を構成する添付図面は、本開示の例示用の実施形態を示しており、且つ、説明と共に、本開示の原理を説明するべく機能する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工装置の概略図である。
【図２Ａ】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工装置の電極ツールの概略斜視図である。
【図２Ｂ】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工装置の電極ツールの面の端面図である。
【図２Ｃ】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工装置の電極ツールの概略斜視図である。
【図２Ｄ】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工装置の電極ツールの面の端面図である。
【図３】本開示の例示用の実施形態による図２Ａの電極ツールの切取図を示す。
【図４】パルス化電解加工プロセスの概略図を示す。
【図５】本開示の例示用の実施形態によるダイを形成するプロセスにおいて金属プレートの一面上において孔を形成するステップの概略斜視図を示す。
【図６】本開示の例示用の実施形態によるダイを形成するプロセスにおけるパルス化電解加工装置内の電極ツール及び金属プレートの概略斜視図を示す。
【図７】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工装置内において金属プレートを機械加工する方法の概略図である。
【図８Ａ】本開示の例示用の実施形態による例示用のスロットを示すパルス化電解加工方法の結果の斜視図である。
【図８Ｂ】本開示の例示用の実施形態による、前部表面からのスロットと、後部表面からの孔と、を示す、パルス化電解加工方法の後のダイを切断した断面図である。
【図８Ｃ】本開示の例示用の実施形態による、前部表面からのスロットと後部表面からのスロットと遭遇する孔との間において形成されたピンを示す、パルス化電解加工方法の後のダイを切断した断面図である。
【図９Ａ】カソードツールの側面概略図である。
【図９Ｂ】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置内において試験例において使用されるアノード部分の平面概略図である。
【図９Ｃ】本開示の例示用の実施形態による図９Ｂのアノード部分における例示用のスロットの概略側面図である。
【図１０】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法における、スロット深さの増大に伴う、比較実施例の電気出力特性のデータのグラフィカルなプロットを示す。
【図１１】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、スロット深さの増大に伴う、実施例の電気出力特性のデータのグラフィカルなプロットを示す。
【図１２】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、被覆の後の、且つ、試験の前の、実施例のカソードツールの側面図である。
【図１３】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における試験後の図１２の実施例のカソードツールの側面図である。
【図１４】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、スロット深さの増大に伴う、実施例及び比較実施例の電気出力特性のデータのグラフィカルなプロットを示す。
【図１５】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、被覆後の、且つ、試験前の、実施例のカソードツールの側面図である。
【図１６】本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における試験後の図１５の実施例のカソードツールの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
多孔性セラミックハニカム体の製造は、セラミック粉のバッチ混合物を可塑化し、混合物をハニカム押出ダイを通じて押し出してハニカム押出物を形成し、且つ、押出物を切断、乾燥、及び焼成して第１端面から第２端面まで軸方向において延在するチャネルを有する高い強度及び熱耐久性のセラミックハニカム体を生成するプロセスにより、実現することができる。本明細書において使用されているセラミックハニカム体は、セラミックハニカムモノリスと、そのセグメントを含むセラミックセグメント化ハニカム体と、を含む。
【００２０】
共押出された、又は後から適用された、外部スキンが、セラミックハニカム体の外側軸方向周囲表面を形成していてもよい。ハニカム体のそれぞれのチャネルは、一体的であるのかセグメント化されているのかを問わず、フィルタを生成するべく、入口面において又は出口面において封止することができる。いくつかのチャネルが開封状態において残された際に、部分的フィルタを生成することができる。ハニカム体には、一体的であるのかセグメント化されているのかを問わず、基材を生成するべく、触媒機能を付与することができる。更には、フィルタ及び部分的フィルタには、多機能を提供するべく、触媒機能を付与することができる。このように生成されたセラミックハニカム体は、自動車排気システム内においてセラミック触媒支持部として、且つ、エンジン排気からのすす及びその他の粒子状物質を除去するための触媒支持部及び壁流通型粒子状物質フィルタとして、広く使用されている。
【００２１】
セラミックハニカム製造の商業的に成功しているプロセスのなかには、セラミックハニカム押出物の混合及び押出のために、大規模な共回転型のツインスクリュー押出機を利用しているものもある。ラム押出、圧縮、鋳造、噴霧、及び３次元印刷が、セラミックハニカム製造のその他のプロセスである。
【００２２】
開示の例示用の実施形態は、セラミックハニカム体の製造の際に使用される押出ダイのダイ空洞を機械加工するための電極ツールを提供している。又、本開示の例示用の実施形態は、セラミックハニカム体の製造の際に使用される押出ダイのダイ空洞を機械加工するための電極ツールを有するプランジパルス電解加工（ｐＥＣＭ）装置をも提供している。又、本開示の例示用の実施形態は、電極ツールを有するプランジｐＥＣＭ装置を使用してセラミックハニカム体の製造の際に使用される押出ダイのダイスロットを機械加工する方法をも提供している。これらの例示用の実施形態によれば、テーパーをほとんど又はまったく有していない空洞をダイブランク内において機械加工又は切削する装置及び方法が提供される。
【００２３】
例えば、米国特許第５，６３０，９５１号明細書、同第６，６２１，０３４号明細書、及び同第６，３２０，１５０号明細書に記述されているように、ワイヤ電気放電加工（ｗＥＤＭ）プロセスの移動ワイヤのために、まっすぐな通視線スロットを利用している押出ダイ設計のハニカム押出ダイにおいては、スロット、ピン、及び幾何学的特徴を機械加工するべく、ｗＥＤＭが使用されており、これらの特許文献のすべての内容は、引用により、あたかもすべてが記述されているかのように、本明細書において包含される。又、この技術は、ｗＥＤＭを使用した機械加工されたピンの側部上における様々な幾何学的特徴の機械加工をも可能にしている。これらの様々な幾何学的特徴の包含は、セラミックバッチの流れの安定性及び均一性の改善を可能にし、これにより、例えば、米国特許第６，０８０，３４８号明細書及び同第６，２９９，８１３号明細書に記述されているように、増大した強度を有するハニカムの製造をもたらしており、これらの特許文献のすべての内容は、引用により、あたかもすべてが記述されているかのように、本明細書において包含される。又、増大したハニカム強度によって可能となった短い焼成サイクルにより、相対的に安価な製造費用も、実現されている。
【００２４】
但し、例えば、米国特許第６，６９６，１３２号明細書に記述されている変化するピンサイズ又は丸や六角形などのような非正方形の形状から構成されたセラミックハニカム設計は、まっすぐな通視線スロットを有してはいない押出ダイにより、形成されており、上述の特許文献のすべての内容は、引用により、あたかもすべてが記述されているかのように、本明細書において包含される。このようなダイ設計は、ｗＥＤＭを使用した機械加工に適してはいない。形成された電極を使用したプランジ電気放電加工（ｐＥＤＭ）は、例えば、米国特許第６，５７０，１１９号明細書、同第７，３３５，８４８号明細書、及び同第７，９８２，１５８号明細書に記述されているように、これらのダイ設計に使用することが可能であり、これらの特許文献のすべての内容は、引用により、あたかもすべてが記述されているかのように、本明細書において包含される。例えば、ハニカムの周辺部を形成しているエリア内のスロット幅及び／又はピン形状を変更するためなどの、既存の押出ダイに対する変更は、例えば、米国特許第６，８０３，０８７号明細書に記述されているように、プランジＥＤＭを使用することにより、完了されており、この特許文献のすべての内容は、引用により、あたかもすべてが記述されているかのように、本明細書において包含される。
【００２５】
但し、プランジＥＤＭは、押出ダイを製造及び／又は変更するべく使用される技術としては、いくつかの課題を有する場合がある。例えば、高価な高精度電極が必要とされており、これらの電極は、プロセスによって消費される。ｐＥＤＭ技法を使用してピン側部上において望ましい幾何学的特徴を追加するためのゆとりが存在しておらず、従って、この方式においては、相対的に短く、且つ、従って、相対的に廉価な製造焼結サイクルを使用することができない。ｗＥＤＭ及びｐＥＤＭは、いずれもが、押出ダイブランクの、且つ、従って、機械加工されるエリア内の押出ダイの、基本冶金特性を変化させるスパーク腐食プロセスである。これは、ハニカム押出の際に、押出ダイの損耗被覆の接着の問題と、セラミックバッチの流れの不均一性と、をもたらしうる望ましくない表面仕上げ粗度に結び付く。又、電極側壁とピンとの間におけるプランジＥＤＭの際の二次放電は、ピンのテーパーと、押出ダイの幾何学的精度及び均一性の低下と、を生成し、これにより、ハニカムの寸法及び強度の可変性を増大させる。この結果、相対的に低い製造スループットに起因し、製造費用が相対的に上昇する。更には、ＥＤＭの際に、ダイの面からの破滅的なピンの損失を結果的にもたらす材料障害を起動しうるダイ内の微小な割れが発生する可能性もある。
【００２６】
ｐＥＣＭ技術の使用は、相対的に効率的且つ経済的なハニカム押出ダイ製造技術を提供する。ｐＥＣＭにおいては、電極形状は、望ましい空洞の形状を反映しており、且つ、電解セル内において、被加工物がアノードである状態において、カソードとして機能する。精度を改善するための電流の正確なパワーパルス化時間供給により、カソードは、下方に供給されるのに伴って、往復運動する。材料の除去は、従来の電気メッキと同様に、電解溶解を通じたものであるが、逆転されている。いくつかの実施形態においては、被加工物に付与される熱又は機械応力が存在しておらず、且つ、非常になめらかな表面仕上げを得ることができる。
【００２７】
図１は、本開示の例示用の実施形態によるプランジｐＥＣＭ装置１００の図を示している。プランジｐＥＣＭは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）型の高精度機械ツールを使用している。図１に概略的に示されているように、ｐＥＣＭは、電解セル１０６内において被加工物電極１０２（例えば、ダイブランク）及び電極ツール１０４に跨って電位を印加することにより、機能する。図１において、エンクロージャ１０８は、被加工物電極１０２と、電極ツール１０４と、を電解セル１０６内において収容している。いくつかの例示用の実施形態においては、電解セル１０６内において、被加工物電極１０２が、アノードであってもよく、且つ、電極ツール１０４が、カソードであってもよい。
【００２８】
電解セル１０６の電解質管理システム１１０は、電解質１１２用の電解質経路を提供している。電解質管理システム１１０は、第１リザーバ１１４と、粒子を除去するための第１濾過メンブレイン１１６と、濾過された電解質を収容するための第２電解質リザーバ１１８と、電解質１１２を、電解質経路を通じて、且つ、電解セル１０６まで、循環させるためのポンプ１２０と、電解質１１２が電極ツール１０４に供給される前の第２濾過メンブレイン１２２と、を含むことができる。電解質経路は、閉ループであってもよい。又、電解質管理システム１１０は、一貫性のある電解質の導電性を維持するべく、様々なパイプ、チューブ、ｐＨの監視及び制御、並びに、温度の監視及び制御をも提供している。
【００２９】
本開示の例示用の実施形態によるｐＥＣＭ装置１００内においては、電源１４０が、ＤＣ電位（電圧）を電極１０２、１０４に提供している。ｐＥＣＭ加工の際に、それぞれ、電極１０２、１０４に供給される電圧及び電流を監視するべく、ボルトメータ１４４及びアンメータ１４８が使用されてもよい。又、電源１４０は、電極ツール振動器１３０を制御するべく、電力を機械運動コントローラ１５０にも提供している。電極ツールの振動は、電力及びパルスタイミングと共に、正確に監視及び制御されている。
【００３０】
図２Ａは、本開示の例示用の実施形態によるｐＥＣＭ装置１００の電極ツール２００の概略斜視図である。電極ツール２００は、交差壁２０８の開放端部において、機械加工面、腐食面、又は切削面２０４を含んでいる。切削面２０４は、本明細書においては、相互交換可能に、電極ツール２００の遠端における機械加工面、腐食面、及びこれらに類したものと呼称される。交差壁２０８は、その間において、チャネルを形成しており、且つ、基部２１２から延在している。チャネルは、基部２１２の後部表面におけるチャンバ又はチューブから、腐食面における開口部まで、電解質用のコンジットを提供しており、この場合に、図２Ａには、基部２１２の前部表面が示されている。電極ツールをｐＥＣＭ装置１００に対してアライメント及び装着するべく、ボルト、アライメント、ピンホール、又はこれらに類似したもの２１６が基部２１２内において提供されてもよい。本開示の例示用の実施形態によれば、ｐＥＣＭ装置１００内において使用されるカソード（又は、ツール電極）は、機械加工されている空洞のネガ像であってもよい。図２Ａに概略的に示されているカソードは、非対称チャネル技術（ＡＣＴ：ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）用の押出ダイ内において幾何学的特徴を有するスロット及びピンを機械加工するべく使用することが可能であり、この場合に、ＡＣＴ押出されたハニカム体は、交互に変化する小さな（出口）及び大きな（入口）チャネルを有することになろう。
【００３１】
図２Ｂは、図２Ａの電極ツール２００の機械加工面２０４の端面図である。機械加工面２０４における交差壁２０８の断面２２０は、被加工物１０２の機械加工を実行するべく、被加工物電極１０２の近傍において、電流を電極に対して提供する。電極２００は、被加工物１０２内において小さなピン及び大きなピンを電極２００のネガ像として提供する小さなチャネル２２４及び大きなチャネル２２８を含んでいる。又、小さなチャネル２２４及び大きなチャネル２２８は、電極ツール２００の機械加工面２０４における開口部を通じて電解質を提供する。
【００３２】
図２Ｃは、本開示の例示用の実施形態によるｐＥＣＭ装置１００の電極ツール２００’の概略斜視図である。電極ツール２００’は、本明細書において交差壁２３８の遠端と呼称される開放端部において、機械加工面、腐食面、又は切削面２３４を含んでいる。交差壁２３８は、その間においてチャネルを形成しており、且つ、基部２４２から延在している。チャネルは、基部２４２の後部表面におけるチャンバ又はチューブから、腐食面２３４における開口部まで、電解質用のコンジットを提供しており、この場合に、図２Ｃには、基部２４２の前部表面が示されている。電極ツール２００’をｐＥＣＭ装置１００に対してアライメント及び装着するべく、ボルト、アライメント、ピンホール、又はこれらに類似したもの２１６が、基部２１２内において提供されてもよい。本開示の例示用の実施形態によれば、ｐＥＣＭ装置１００内において使用されるカソード（又は、ツール電極）は、機械加工されている空洞のネガ像であってもよい。図２Ｃにおいて概略的に示されているカソード２００’は、六角形技術用の押出ダイ内において幾何学的特徴を有するスロット及びピンを機械加工するべく、使用することが可能であり、この場合に、カソード２００’によって機械加工されたスロット及びピンを有するダイを通じて押し出されたハニカム体は、六角形のチャネルを有することになろう。
【００３３】
図２Ｄは、図２Ｃの電極ツール２００’の機械加工面２３４の端面図である。機械加工面２３４における交差壁２３８の断面２４６は、被加工物１０２の機械加工を実行するべく、被加工物電極１０２の近傍において、電流を電解質に提供する。電極２００’は、被加工物１０２内において、六角形ピンを電極２００’のネガ像として提供する六角形チャネル２５０を含んでいる。又、六角形チャネル２５０は、電極ツール２００’の機械加工面２３４における開口部を通じて電解質を提供する。
【００３４】
図３は、本開示の例示用の実施形態による図２Ａの電極ツール２００の切取図を示している。誘電体被覆２５８を電極２００のすべての表面上において配設することができる。誘電体被覆２５８は、精度を改善するべく、腐食又は機械加工面２０４を除いて、電極２００のすべての表面上において配設することができる。誘電体被覆２５８は、配設されているエリア内における機械加工活動（化学的活動）を防止することが可能であり、その結果、電気化学除去が防止されると共に被加工物１０２の腐食がカソード２００の面２０４に閉じ込められる。被加工物１０２の腐食をカソード２００の面２０４に閉じ込めることにより、テーパー化されたスロット及び／又はピンが生成される可能性が低減されると共に機械加工効率も上昇する。例えば、スロットの幅は、スロット深さに沿って、例えば、１５％未満、１０％未満、５％未満、更には２％未満などのように、２０％未満だけ、変化しうる。いくつかの例においては、スロットの幅は、スロット深さに沿って変化してはいない。スロット深さは、特に制限されてはいない。押出ダイを形成するための例示用の実施形態においては、スロット深さは、例えば、数インチから千分の数インチであってもよい。例えば、スロット深さは、０．０１０インチ（０．０２５４ｃｍ）超、０．０５インチ（０．１２７ｃｍ）超、０．１インチ（０．２５４ｃｍ）超、或いは、更には０．５インチ（１．２７ｃｍ）超であってもよい。
【００３５】
カソード１０４は、ｐＥＣＭプロセスにおいては、著しく損耗しないことから、カソード１０４の内部を機械加工によって取り去り、開放チャンバ２５４を生成することも可能であり、或いは、電解質が導入されるフローチャンバを提供することもできる。フローチャンバは、妨げられていない状態にあってもよく、或いは、フローチャンバ内において配設されたバッフル（図示されていない）により、電解質をチャネルに対して均一に分散させるべく、電解質の流れの制御を提供してもよい。
【００３６】
誘電体被覆２５８は、腐食又は機械加工面２０４を除いて、電極２００のすべての表面上において配設することができる。例えば、誘電体被覆２５８は、カソード２００のチャネル２２４、２２８の内側壁及び外側壁の少なくとも一部分上において配設することができる。例えば、誘電体被覆２５８は、機械加工面２０４から、例えば、１ｍｍ以下内において、１００μｍ以下内において、５０μｍ以下内において、或いは、更には２０μｍ以下内においてなどのように、２ｍｍ以下内において、カソード壁２０８上において配設することができる。これらの実施形態のいくつかによれば、誘電体被覆２５８は、遠端から距離「ｄ」内において、カソード壁２０８上において配設することが可能であり、この場合に、外側壁２０９及び内側壁２１１は、遠端において壁厚さ「ｔ」を定義しており、且つ、比率ｄ／ｔ＜０．５であって、例えば、ｄ／ｔ＜０．１である。
【００３７】
図４は、パルス化電解加工プロセス４００の際の二次電気化学除去として本明細書において呼称される望ましくない電気化学除去の図を示している。カソード側壁４０８と被加工物との間の電解質イオン４０４は、二次電気化学除去４１６に起因したピンのテーパー化又はスロットのテーパー化４１２をもたらす。望ましい電気化学除去が、腐食面において発生するのに対して、二次電気化学除去４１６は、腐食面においてではなく、カソード１０４の側壁４０８において発生する。例示用の実施形態によれば、誘電体被覆２５８は、二次電気化学除去４１６を防止することができる。
【００３８】
一般に、ツール電極１０４の材料は、一貫性のある形状を維持するべく、低材料損失を提供すると共に、一貫性のある機械加工されたスロット及びピン形状を被加工物１０２内において提供する。カソード材料は、十分な強度を有する導電体であり、且つ、限定を伴うことなしに、ステンレス鋼、銅、青銅、アルミニウム、チタニウム、銅−タングステン、及び炭化タングステンを含むことができる。カソード構成は、付加的に製造された支持部によって支持された又は十分な強度の構造内に拡散接合された従来の機械加工、ｗＥＤＭ、ｐＥＤＭ、光化学機械加工（ＰＣＭ：ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ−ｍａｃｈｉｎｅｄ）が施されたシート、及びこれらに類似したもの、或いは、これらの組合せを使用することにより、製造されてもよい。
【００３９】
図５は、本開示の例示用の実施形態によるダイを形成するプロセスにおける金属プレート又はダイブランク５００の一面上における孔の形成の概略斜視図を示している。ダイブランク５００は、後部表面５０４と、前部表面５０８と、を有していてもよい。一般に可塑化されたバッチは、仕上げられたダイを通じて、後部表面から前部表面へと流れる。図５に示されているように、孔５１２のネットワークが、前部表面に向かって、後部表面５０４内に穿孔されてもよい。これらの孔は、バッチをマトリックスピンの周りにおいてマトリックススロットに供給するための、且つ、任意選択により、押出物のスキンを形成するための周辺スロットを供給するための、供給孔である。ｐＥＣＭ１００は、供給孔５１２を穿孔するべく使用されてもよい。例示用の実施形態によれば、供給孔５１２を有するダイブランク５００は、ｐＥＣＭ１００における被加工物アノード１０２であってもよい。スロットは、前部表面５０８上において、ｐＥＣＭ加工されてもよい。
【００４０】
図６は、本開示の例示用の実施形態によるダイを形成するプロセスにおけるパルス化電解加工装置１００内の電極ツール２００及び金属プレート５００の概略斜視図を示している。ｐＥＣＭ装置１００の電解セル１０６内において、電極ツール２００は、カソード１０４であってもよく、且つ、供給孔５１２を有するダイブランク５００は、アノード１０２であってもよい。
【００４１】
図７は、例示用の実施形態によるｐＥＣＭ装置内においてアノード１０２の被加工物又はダイブラン５００の前部表面５０８を機械加工するための方法７００の概略図である。カソード２００とアノード５００との間の近接距離は、例えば、電極ツール経路として、グラフィカルな曲線７０４によって表されている。電流パルスは、グラフィカルな曲線７０８によって表されている。ｐＥＣＭサイクルにおける動作又はステップ「１」において、カソード２００及びアノード５００が、「Ｓ」だけ、離隔するのに伴って、作業ギャップが開放され、且つ、フレッシュな電解質１１２がギャップに流入している。「２」において、電極２００、５００が、互いに、例えば、約１０μｍなどの作業距離（最小距離）まで接近し、且つ、電流パルス７０８によって表された、制御されたＤＣパルスが、放出されている。電流パルス７０８は、特に制限されてはおらず、且つ、単一のフル長さのパルスであってもよく、合計すると単一のフル長さのパルスとなる複数の高周波パルスであってもよく、且つ、これらに類似したものであってもよく、或いは、これらの組合せであってもよい。時間に伴うカソード２００とアノード５００との間の距離は、循環的な経路「Ｓ」によって表されているが、経路「Ｓ」は、特に制限されてはおらず、且つ、フレッシュな電解質１１２がギャップまで流入することを許容するべく、電極２００、５００の間のギャップを開放し、且つ、電極２００、５００を作業距離まで接近させる、図示のような正弦波であってもよく、或いは、例えば、階段状（図示されていない）であってもよく、或いは、その他の経路形状であってもよい。
【００４２】
動作「３」において、電極２００、５００が分離されており、これに伴って、電解質１１２が、ギャップから反応生成物を洗い流している。このサイクルは、望ましい特徴が被加工物５００内に機械加工される時点まで、ある周波数（例えば、６０Ｈｚ）において反復される。例えば、カソード２００は、それぞれのサイクルにおいて前進することにより、非常に小さなテーパーを有する一貫性のある狭い空洞を切削することも可能であり、カソード２００は、窪みなどの幅広の空洞を切削するべく、それぞれのサイクルにおいて共通位置に戻ることも可能であり、或いは、被加工物５００内へのそれぞれのサイクルにおけるカソード２００の進行を制御することにより、スロットと窪みの組合せを機械加工することもできる。同様に、例えば、供給孔からスロットに向かって、プレナムなどのその他の特徴を機械加工することもできる。
【００４３】
電解質は、その特性がアルカリ性であってもよく、或いは、その特性が酸性であってもよい。電解質は、例えば、硝酸ナトリウム又は塩化ナトリウムなどのように、わずかにアルカリ性の特性を有する塩に基づいたものであってもよい。電解質は、例えば、硫酸又は硝酸などのように、酸性であってもよい。酸性の電解質は、すべての材料を削り取ることができる（腐食／浸食）。
【００４４】
図８Ａは、本開示の例示用の実施形態による例示用のスロットを示すパルス化電解加工方法の結果の斜視図である。図８Ａには、ダイブランク５００の前面５０８内にｐＥＣＭ加工された小さな及び大きなピンを形成するスロットが示されている。図８Ｂは、本開示の例示用の実施形態による、前部表面５０８からのスロット８０４と、後部表面５０４からの供給孔５１２と、を示すパルス化電解加工方法の後のダイを切断した断面図である。スロット８０４は、ほとんど又はまったくテーパーを有していない。前部表面５０８近傍の８０６において計測されたスロット幅は、０．０１９１インチ（０．０４８５ｃｍ）であり、半分の深さ８０８においても、スロット幅は、０．０１９１インチ（０．０４８５ｃｍ）であり、且つ、スロット８１０の底部近傍における供給孔５１２との交差点においても、スロット幅は、０．０１９１インチ（０．０４８５ｃｍ）であった。
【００４５】
図８Ｃは、本開示の例示用の実施形態による、前部表面５０８からのスロット８０４と後部表面５０４からのスロットと遭遇する孔５１２との間において形成された小さなピン８１２及び大きなピン８１６を示す、パルス化電解加工方法の後のダイを切断した断面図である。図８Ｃに示されているように、ｐＥＣＭ技法を使用することにより、窪みなどの幾何学的特徴８２０がピン側部８１２、８１６上において機械加工されている。本開示の例示用の実施形態によれば、誘電体被覆２５８は、カソードの面に対する機械加工を制限しており、且つ、これにより、スロットのテーパーを改善し、機械加工効率を増大させ、且つ、スロットの深さにわたって、一定電流の制御されたプロセスを提供している。
【００４６】
本開示の例示用の実施形態によれば、カソード壁２０８の少なくとも一部分上において配設された被覆２５８は、高抵抗率を有することが可能であり、例えば、電流の約９５％を遮断する能力を有することが可能であり、例えば、電流の約９９％を遮断する能力を有することができる。被覆２５８は、５０μｍ以下の厚さを有することが可能であり、且つ、４〜１５ボルト及び３００アンペア／ｃｍ２超に耐えることができる。例えば、被覆は、１０μｍ未満、５μｍ未満、２μｍ未満、１．５μｍ未満、１μｍ未満、或いは、更には５０ｎｍ未満の厚さを有することができる。例えば、被覆は、約２μｍ〜２０μｍ、５０ｎｍ〜５０μｍ、或いは、更には０．１μｍ〜１０μｍの厚さを有することができる。被覆が厚過ぎる際には、被覆とスロットの表面との間に機械的な干渉が生じる場合があり、或いは、被覆が厚過ぎる場合には、ツールのコーナーを丸めることにより、ピンのコーナーにおいて丸めが生じる場合がある。例えば、絶縁被覆は、高抵抗率（高度な電気的絶縁）を有する必要があり、十分な絶縁特性を維持しつつ、カソードの寸法と大きく干渉することなしに、その上部に配設されるカソード壁に対して適用されうる必要がある。被覆２５８は、ポリマーの浸漬被覆などの、多泡性構造（非通視線用途）に適用される能力と、例えば、ｐＨが７〜８の８％の硝酸ナトリウムの脱イオン（ＤＩ：ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ）水などの、高流量（３０〜６０Ｌ／分）の硝酸ナトリウム溶液に耐える能力と、を有することができる。被覆２５８及びカソード２００は、被覆を剥離又は再適用する能力を有しうる。被覆２５８は、均一な厚さを有することが可能であり、電極を均一に被覆する能力を有することが可能であり、電極材料及び表面に対する良好な接着力を有することができる。例えば、電極は、ＥＤＭによって生成されてもよく、且つ、ＥＤＭ表面仕上げを有していてもよい。更なる例示用の実施形態によれば、被覆２５８は、低温度（例えば、１００℃以下）において適用されてもよく、ピンホール又は亀裂を有していなくてもよく、電気絶縁破壊に対する耐性を有していてもよく、且つ、損耗耐性を有していてもよい。損耗耐性は、被覆２５８上に印加された特定の圧力下における流動する電解質の腐食効果に対する化学的且つ磨滅的損耗耐性を含む。
【００４７】
これらの例示用の実施形態のいくつかによれば、被覆２５８の電気絶縁特性は、０超且つ２５以下の誘電率を有するものと表現することができる。例えば、誘電率は、０超且つ１２以下、０超且つ８以下、０超且つ５以下、０超且つ３以下、或いは、更には２以上且つ１２以下、であってもよい。
【００４８】
被覆材料の例示用の実施形態は、例えば、アクリル、エポキシ樹脂、ポリオフェリン、パリレン、ポリウレタン、シリコーン、シロキサン、ポリイミド、フッ化炭素、ベンゾシクロブテン、ｐ−ポリキシリレン、不飽和ポリエステル、アルキドポリエステル、ポリビニル、フェノール、ポリアミド、ポリスルホン、ポリアリルエーテルエテールケトン、ポリブチレンテレフタレート、ポリノルボルネン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、複合体、及びナノ複合体、並びに、これらの組合せなどのポリマーを含む。
【００４９】
アクリルは、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含むことが可能であり、且つ、アクリルは、特性を変更するべく、その他のポリマーと共に混合することもできる。ポリウレタンは、タイプ１−６ポリウレタンを含むことができる。シリコーンは、例えば、メチルシリコーン、フェニルシリコーン、フェニル−メチルシリコーンを含むことができる。シロキサンは、例えば、ポリシロキサン、ジメチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、メチルビニルシロキサン、メチルフェニルビニルシロキサン、フルオロメチルビニルシロキサンを含むことができる。ポリイミドは、例えば、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）及びオキシジアニリン（ＯＤＡ）を含むことができる。フッ化炭素は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（エチレン−コ−テトラフルオロエチレン）（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）などを含むことができる。ベンゾシクロブテンは、例えば、シクロテンを含むことができる。ｐ−ポリキシリレンは、例えば、パリレンタイプＣ、Ｎ、Ｄ、及びＨＴを含むことができる。不飽和ポリエステル：不飽和ポリエステルは、スチレン、ジアリルフタレート、メチルメタクリレート、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、及びこれらに類似したものなどのビニルモノマーにより、長直鎖を架橋することにより、硬化される。アルキドポリエステルは、例えば、ペイント、ワニス、絶縁被覆、金属用の腐食保護被覆、及びこれに類似したものを含むことができる。ポリビニルは、例えば、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）及びポリビニルフォーマル（Ｆｏｒｍｖａｒ）、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラル（ＰＶＢ）などを含むことができる。ポリアミドは、例えば、ナイロンを含むことができる。共重合は、例えば、誘電材料を生成するべく、ポリシロキサンとポリイミドを合成するステップを含むことができる。複合体及びナノ複合体は、例えば、ポリイミド−セラミック複合体、即ち、誘電材料を生成するべく、金属酸化物（アルミナ、チタニア、及びこれらに類似したもの、並びに、これらの組合せ）をポリイミドに添加するステップを含むことができる。
【００５０】
被覆材料の例示用の実施形態は、例えば、窒化ホウ素、アモルファスカーボン、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ：ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、二酸化ケイ素（シリカ）、多孔性シリコン、陽極酸化アルミニウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、陽極酸化チタニウム、酸化チタニウム（チタニア）、及びこれらに類似したもの、並びに、これらの組合せなどの非ポリマーを含む。窒化ホウ素は、アルカリ溶融塩及びＮａＯＨ−Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、Ｌｉ３Ｎ、Ｍｇ３Ｎ２などの窒化物中において溶解可能であってもよい。窒化アルミニウムは、溶融塩の攻撃に耐えることができる。窒化ケイ素は、誘電体として使用することが可能であり、且つ、カソード壁２０８の少なくとも一部分上において配設された化学蒸着（ＣＶＤ）であってもよい。アモルファスシリコンは、誘電定数を減少させるべく、改質することができる（改質アモルファスシリコン）。
【００５１】
被覆材料の例示用の実施形態は、アモルファスシリコン、高誘電強度を有するフルオロポリマー被覆、セラミック酸化物又はポリマー被覆の熱噴霧、超硬質陽極酸化を提供するプラズマ電解酸化（Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ）、及びこれらに類似したものを含むことができる。堆積は、浸漬、噴霧、静電、流動床、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ蒸着（ＰＶＤ）、真空堆積、及びこれらに類似したものによるものであってもよい。
【００５２】
これらの例示用の実施形態によれば、被覆２５８は、本明細書において記述されている被覆材料と、これらの被覆材料のマルチ層としてなどのように、これらの被覆材料のうちの１つ又は複数の組合せと、を含むことができる。マルチ層は、カソード壁２０８上において配設された、被覆材料の、又は被覆材料の組合せの、基層と、基層上において配設された、被覆材料の、又は被覆材料の組合せの、１つ又は複数の更なる層と、を有していてもよい。例えば、基層は、追加層よりもカソード壁２０８に対する大きな接着を提供してもよい。追加層は、基層よりも、電解質の有害な効果に対する大きな抵抗力を提供してもよく、或いは、大きな電気抵抗率を提供してもよい。追加層は、カソード壁２０８よりも、基層に対して良好に接着してもよい。マルチ層は、追加層とは異なる構造及び／又は組成を有する基層を有することができる。例えば、マルチ層の基層は、結晶質構造を有していてもよく、且つ、追加層は、非晶質構造を有していてもよい。例えば、マルチ層の基層は、第１組成を有していてもよく、且つ、追加層は、第２組成を有していてもよい。
【実施例】
【００５３】
以下、その特定の例示用の且つ具体的な実施形態との関係において、本開示について更に説明するが、これらは、例示を目的としたものに過ぎず、且つ、限定を意図したものではない。実施例のいくつかによれば、本開示の例示用の実施形態によるｐＥＣＭ装置１００を使用して試験被加工物内においてスロットを機械加工するべく、一連の試験カソードツール及び試験被加工物を準備した。図９Ａは、例示用のカソード９００を示している。４２０ステンレス鋼及び炭化タングステン（ＷＣ）などの例示用のカソード９００用のいくつかの材料を試験した。例示用のカソード９００は、例えば、図３を参照して上述したように、カソード壁２０８をシミュレートするべく、ｐＥＣＭ装置１００内における取り付けのための取付孔９０４、基部９０８、及び延長部９１６を含んでいた。延長部は、高さ９１０、幅９１２、及び厚さ９１４を有している。
【００５４】
図９Ｂ及び図９Ｃは、それぞれ、例示用の被加工物９２０の平面図及び側面断面図を示している。ステンレス鋼などの、例示用の被加工物アノード９２０用のいくつかの材料を試験した。例示用のアノード９２０は、上部表面９２８から機械加工されたスロット９２４を含んでいた。幅９３４から幅９３６までのテーパーを判定するべく、場所９３４における上部表面９２８の近傍において、且つ、９３６におけるスロット９４０の底部の近傍において、スロットの側部表面９３０と９３２との間のスロットの幅を計測した。
【００５５】
表１には、上述のｐＥＣＭ装置を使用した例示用の試験パラメータが付与されている。
【００５６】
【表１】
0006687616.tif 000002
【００５７】
表２は、４２０ステンレス鋼及びＷＣの例示用のカソード上において配設された例示用の誘電体被覆を提供している。誘電定数を減少させるべく、改質アモルファスシリコンを改質した。
【００５８】
【表２】
0006687616.tif 000003
【００５９】
図１０は、本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置におけるスロット深さの増大に伴う比較例Ａ、Ｂ、及びＣの電気出力特性のデータのグラフィカルなプロットを示している。これらの被覆されていない４２０ステンレス鋼サンプルの場合には、スロット深さの増大に伴って、電流が劇的に上昇した。電流の上昇は、二次電気化学除去４１６に起因したスロットのテーパー化４１２を通知している。
【００６０】
図１１は、本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置におけるスロット深さの増大に伴う実施例Ｄ、Ｅ、及びＦの電気出力特性のデータのグラフィカルなプロットを示している。実施例Ｄ、Ｅ、及びＦは、ポリシロキサンによって被覆されていた。図１２及び図１３に示されているように、スロットのテーパー化は、被覆されていない比較例ほどには、深刻でなかったが、ポリシロキサンは、カソードに対して良好に接着しなかった。図１２は、本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、シロキサン１２１８の層による壁１２１６の被覆の後の、且つ、試験の前の、例示用のカソードツール１２００の側面図である。腐食面１２１２が、カソードツール１２００の下部部分において示されており、且つ、被覆されていない。図１３は、本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、試験１３００の後の、図１２の例示用のカソードツールの側面図である。この図から明らかなように、壁１３１６は、被覆１３１８を失っており、これにより、図１１のデータに従ってスロットのテーパーを生成しうる二次電気化学除去４１６の影響を受けやすい腐食面１３１２近傍のエリア１３４２に対して壁１３１６を露出させている。
【００６１】
図１４は、本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、スロット深さの増大に伴う、実施例Ｇ、Ｈ、及びＩ、並びに、比較例Ａにおける、電気出力特性のデータのグラフィカルなプロットを示している。 
【００６２】
図１５は、本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における、被覆の後の、且つ、試験の前の、例示用のカソードツール１５００の側面図である。例示用のカソード１５００は、壁１５１６上において配設されたパリレン１５１８の被覆を有しており、被覆は、腐食表面１５１２上には、配設されていなかった。
【００６３】
図１６は、本開示の例示用の実施形態によるパルス化電解加工方法及び装置における試験１６００の後の図１５の例示用のカソードツールの側面図である。この図から明らかな様に、壁１６１６は、腐食表面１６１２の近傍において被覆１６１８を維持していた。誘電体被覆１６１８は、図１４のデータに従ってスロットのテーパーを生成しうる二次電気化学除去からの保護を提供していた。３つの実施例において観察されたスロット深さに伴うほぼ一定の電流は、被覆がカソード内の側壁電流を遮断していると考えられることを通知している。表３は、本開示の例示用の実施形態による実施例Ｇ、Ｈ、及びＩの相対的にわずかな又は存在しないスロットテーパーとの比較において、比較例Ａ、Ｂ、及びＣのスロットテーパーを示している。
【００６４】
【表３】
0006687616.tif 000004
【００６５】
本開示に従って提供されるｐＥＣＭの装置及び方法の利点は、生成される特徴の表面仕上げが、再溶解した材料によってカバーされず、これにより、押出圧力の低減が可能となっているという点を含む。本開示の例示用の実施形態は、再使用可能な、消費されない、カソードを提供しており、この結果、切削される溝の形状において高価なプランジＥＤＭ電極を再製造する費用が節約される。ｐＥＣＭを使用してピン側部上において幾何学的特徴を機械加工することが可能であり、この結果、短縮された焼成サイクルを使用して処理されうる相対的に高強度のハニカムの製造が可能となり、これにより、効率が改善され、且つ、製造費用が低減される。本開示の例示用の実施形態は、冶金的変化が基部材料内において発生せず、これにより、改善された表面仕上げ品質と、相対的に良好なハニカムの幾何学的精度及び均一性に起因した増大した生産スループットをもたらす相対的に良好な損耗被覆接着と、が可能となる方法及び装置を提供している。又、本開示の例示用の実施形態は、押出ダイの幾何学的精度を改善し、その結果、相対的に良好なハニカムの幾何学的精度及び均一性をもたらすべく、二次電気化学除去を防止し、且つ、具体的には、機械加工活動を閉じ込める、カソード上の電気絶縁被覆に起因して、改善された生産効率をも提供している。開示されている装置及び方法は、材料の除去が、物理的な除去ではなく、分解を通じて実現されていることから、硬化した合金の効率的な且つ経済的な機械加工を提供する。本開示に従って提供されるｐＥＣＭの装置及び方法の別の利点は、微小な割れが発生せず、これにより、被加工物内における亀裂の開始又はその他の障害メカニズムが防止されるという点にある。
【００６６】
本開示を目的として、「Ｘ、Ｙ、及びＺのうちの少なくとも１つ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、或いは、２つ以上のアイテムＸ、Ｙ、及びＺの任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）として解釈されうることを理解されたい。
【００６７】
例示用の実施形態に対する本明細書の全体を通じた参照及び本明細書の全体を通じた類似の文言は、同一の実施形態を参照している場合があるが、必ずそうであるわけではない。更には、例示用の実施形態を参照して本明細書において記述されている主題の記述されている特徴、構造、又は特性は、１つ又は複数の例示用の実施形態において、任意の適切な方式により、組み合わせられてもよい。
【００６８】
当業者には、本開示の精神又は範囲を逸脱することなしに、本開示において、様々な変更及び様々な変形が実施されうることが明らかとなろう。従って、添付の請求項は、添付の請求項及びその均等物の範囲に含まれている場合に、本開示の変更及び変形をも含むものと解釈されたい。
【００６９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７０】
実施形態１
押出ダイ空洞を機械加工するパルス電解加工（ｐＥＣＭ）電極ツールにおいて、
基部から開放端部まで延在する複数の交差壁と、
前記複数の交差壁上において配設された電気絶縁層と、
前記開放端部において前記電気絶縁被覆を通じて露出した前記壁の断面を有する腐食面と、
前記複数の交差壁によって形成されたチャネルと、
を有することを特徴とするツール。
【００７１】
実施形態２
前記チャネルは、前記腐食面に電解質を供給するように構成されていることを特徴とする実施形態１に記載の電極ツール。
【００７２】
実施形態３
前記チャネルは、正方形、矩形、六角形、円、楕円、その他の多角形、並びに、これらの組合せのうちの少なくとも１つのものの断面を有する複数のチャネルを有することを特徴とする実施形態１及び２のいずれか１項に記載の電極ツール。
【００７３】
実施形態４
前記電気絶縁層は、パリレン、アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有する改質アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有していない改質アモルファスシリコン、ポリシロキサン、並びに、アルミナ及びチタニアなどの金属酸化物被覆のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする実施形態１〜３のいずれか１項に記載の電極ツール。
【００７４】
実施形態５
前記電気絶縁層は、厚さが５０ｎｍ〜５０μｍであることを特徴とする実施形態１〜４のいずれか１項に記載の電極ツール。
【００７５】
実施形態６
前記電気絶縁層は、厚さが０．１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする実施形態１〜５のいずれか１項に記載の電極ツール。
【００７６】
実施形態７
前記電気絶縁層は、前記電気絶縁層が電気絶縁破壊に対する抵抗力を有すると共に損耗に対する抵抗力を有するように、接着力を有することを特徴とする実施形態１〜６のいずれか１項に記載の電極ツール。
【００７７】
実施形態８
パルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールにおいて、
遠端を有する電極であって、内側壁と、外側壁と、前記外側壁及び前記内側壁のうちの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分をカバーする電気絶縁被覆と、を有する電極を有し、且つ、前記内側壁は、電解質チャンバを定義し、前記被覆材料は、パリレン、アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有する改質アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有していない改質アモルファスシリコン、ポリシロキサン、並びに、アルミナ及びチタニアなどの金属酸化物被覆という群から選択されていることを特徴とするツール。
【００７８】
実施形態９
前記被覆材料は、前記遠端から１ｍｍ以下内において、前記内側壁をカバーしていることを特徴とする実施形態８に記載のｐＥＣＭツール。
【００７９】
実施形態１０
前記被覆材料は、前記遠端から１００μｍ以下内において、前記内側壁をカバーしていることを特徴とする実施形態８及び９のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【００８０】
実施形態１１
前記被覆材料は、前記遠端から１ｍｍ以下内において、前記外側壁をカバーしていることを特徴とする実施形態８〜１０のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【００８１】
実施形態１２
前記被覆材料は、前記遠端から１００μｍ以下内において、前記外側壁をカバーしていることを特徴とする実施形態８〜１１のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【００８２】
実施形態１３
前記電極の前記遠端は、被覆されていないことを特徴とする実施形態８〜１２のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【００８３】
実施形態１４
前記電極は、カソードであることを特徴とする実施形態８〜１３のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【００８４】
実施形態１５
前記被覆の厚さは、５０μｍ以下であることを特徴とする実施形態８〜１４のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【００８５】
実施形態１６
実施形態８〜１５のいずれか１項に記載の前記ｐＥＣＭツールを使用して被加工物からダイを形成する方法において、
空洞深さまで、空洞を前記被加工物内に機械加工するステップを有し、前記空洞の幅は、前記空洞深さに沿って、２０％未満だけ、変化していることを特徴とする方法。
【００８６】
実施形態１７
前記空洞の前記幅は、前記空洞深さに沿って変化していないことを特徴とする実施形態１６に記載の方法。
【００８７】
実施形態１８
前記空洞深さは、０．０５インチ（０．１２７ｃｍ）超であることを特徴とする実施形態１６及び１７のいずれか１項に記載の方法。
【００８８】
実施形態１９
前記機械加工ステップは、電流を選択的に前記電極に印加するステップを有することを特徴とする実施形態１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【００８９】
実施形態２０
前記電圧の印加に伴って、前記ｐＥＣＭツール及び前記被加工物を互いに向かって移動させるステップを更に有することを特徴とする実施形態１６〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【００９０】
実施形態２１
前記電圧の印加に伴って、前記ｐＥＣＭツール及び前記被加工物を相互の関係において静止状態において保持するステップを更に有することを特徴とする実施形態１６〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【００９１】
実施形態２２
窪み又はプレナムなどの幾何学的特徴が前記被加工物内において形成されることを特徴とする実施形態１６〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【００９２】
実施形態２３
前記機械加工ステップは、循環的な運動経路において前記ｐＥＣＭツール及び前記被加工物を互いに向かって移動させるステップを有することを特徴とする実施形態１６〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【００９３】
実施形態２４
前記機械加工ステップは、前記循環的な運動が前記ｐＥＣＭと前記被加工物との間の最小距離に到達するのに伴って、電圧を前記電極に選択的に印加するステップを更に有することを特徴とする実施形態１６〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【００９４】
実施形態２５
前記空洞は、スロット、孔、開口部、スリット、溝、窪み、プレナム、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つであることを特徴とする実施形態１６〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【００９５】
実施形態２６
前記被加工物と前記ｐＥＣＭツールの前記遠端に跨って電位を印加するステップを更に有することを特徴とする実施形態１６〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【００９６】
実施形態２７
前記電位を印加するステップは、スロット、孔、開口部、スリット、溝、窪み、プラナム、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つを機械加工するべく、電位を前記空洞及び前記ｐＥＣＭツールの前記遠端に跨って印加するステップを有することを特徴とする実施形態１６〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【００９７】
実施形態２８
パルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールにおいて、遠端を有する電極であって、内側壁と、外側壁と、前記遠端から距離ｄ内において前記外側壁をカバーする電気絶縁被覆と、を有する電極を有し、前記外側壁及び前記内側壁は、前記遠端において、壁厚さ「ｔ」を定義しており、且つ、比率ｄ／ｔ＜０．５であり、前記内側壁は、電解質チャンバを定義し、前記被覆材料は、パリレン、アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有する改質アモルファスシリコン、ケイ素に基づいた被覆を有していない改質アモルファスシリコン、ポリシロキサン、並びに、アルミナ及びチタニアなどの金属酸化物被覆という群から選択されていることを特徴とするツール。
【００９８】
実施形態２９
前記比率ｄ／ｔ＜０．１であることを特徴とする実施形態２８に記載のｐＥＣＭツール。
【００９９】
実施形態３０
前記電極は、前記内側壁をカバーする電気絶縁被覆を更に有することを特徴とする実施形態２８及び２９のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【０１００】
実施形態３１
前記内側壁及び前記外側壁をカバーする前記電気絶縁被覆は、同一の被覆材料から構成されていることを特徴とする実施形態２８〜３０のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【０１０１】
実施形態３２
前記電解質チャンバは、前記ｐＥＣＭツールを通じた、且つ、前記ツールの前記遠端から外への、電解質の流れを許容するように構成されていることを特徴とする実施形態２８〜３１のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【０１０２】
実施形態３３
パルス電解加工（ｐＥＣＭ）ツールにおいて、
遠端を有する電極を有し、前記電極は、内側壁と、外側壁と、前記遠端から２ｍｍ以下内において、前記外側壁をカバーしている電気絶縁被覆と、を有することを特徴とするツール。
【０１０３】
実施形態３４
前記電気絶縁被覆は、前記遠端から１ｍｍ以下内において、前記外側壁をカバーしていることを特徴とする実施形態３３に記載のｐＥＣＭツール。
【０１０４】
実施形態３５
前記電極は、前記複数の電解質チャンバを定義する複数の内側壁を有することを特徴とする実施形態３３及び３４のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【０１０５】
実施形態３６
前記複数の電解質チャンバは、共通電解質供給源によって供給されていることを特徴とする実施形態３３〜３５のいずれか１項に記載のｐＥＣＭツール。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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