(57)【要約】【課題】  アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、又は希土類元素、若しくはその酸化物などを含むＣｕ−Ｗ合金からなり、従来よりも更に電極の消耗が少なく且つ加工速度の速い放電加工用電極材料を提供する。【解決手段】  ＮａやＫなどのアルカリ金属元素、ＣａやＳｒなどのアルカリ土類金属元素、又はＬａやＴｈなどの希土類元素、若しくはその酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物の少なくとも１種を含み、Ｗ濃度が４０重量％以上のＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料であって、その合金を硝酸液で腐食した後のＷスケルトンのビッカース硬度が２２以上であるか、又は上記Ｃｕ−Ｗ合金中の全Ｗ粒子の６０％以上が粒径１μｍ以下である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含み、Ｗ濃度が４０重量％以上のＣｕ−Ｗ合金からなり、該合金を硝酸液で腐食した後のＷスケルトンの硬度がビッカース硬度で２２以上であることを特徴とする放電加工用電極材料。
【請求項２】
前記合金中の全Ｗ粒子の２０％以上が粒径１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の放電加工用電極材料。
【請求項３】
前記合金中の全Ｗ粒子の６０％以上が粒径１μｍ以下であることを特徴とする、請求項２に記載の放電加工用電極材料。
【請求項４】
アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含み、Ｗ濃度が４０重量％以上のＣｕ−Ｗ合金からなり、該合金中の全Ｗ粒子の６０％以上が粒径１μｍ以下であることを特徴とする放電加工用電極材料。
【請求項５】
前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子であって、その粒径が７μｍ以下の粒子を合金全体の０.２重量％以上含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の放電加工用電極材料。
【請求項６】
前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子の平均粒子間距離が２０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の放電加工用電極材料。
【請求項７】
前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子が、Ｃｕ中に存在することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の放電加工用電極材料。
【請求項８】
前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種の含有量が合金全体の１０重量％以下であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の放電加工用電極材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として型彫り放電加工に用いられる加工電極として好適な放電加工用電極材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工においては、被加工物の加工速度が速いこと、及び加工電極自体の消耗が少ないことが望まれてきた。この様な要望を満たすために、従来から様々な放電加工用電極材料が開発されてきたが、その中でもＣｕ−Ｗ合金及びＡｇ−Ｗ合金は、Ｗの高い融点や沸点、Ｃｕ又はＡｇの高い熱伝導性と電気伝導性を活かして、消耗が少なく、精密加工や仕上げ加工に適した電極材料として、特に精密加工用途や超硬型の放電加工用途に適した放電加工用電極材料として使用されてきた。
【０００３】
かかるＣｕ−Ｗ合金及びＡｇ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料の製造方法の一つとして、Ｗ粉末を主成分とする粉末を電極形状に型押しした後、この型押し体中に最終合金組成となるようにＣｕ又はＡｇを溶融浸透させる溶浸法がある。また、別の製造方法として、Ｗ粉末とＣｕ又はＡｇ粉末を最終合金組成に配合した後、電極形状に型押しし、焼結して作製する焼結法がある。
【０００４】
これらのＣｕ−Ｗ合金又はＡｇ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料については、実際の放電加工現場において能率アップの要求が強いことから、電極の消耗を少なくすることと共に、更に加工速度を上げて放電加工特性を向上させることが検討されている。
【０００５】
例えば、特開昭６３−１９５２４２号公報や特開昭５０−１０９５９５号公報に記載されるように、これらのＣｕ−Ｗ合金又はＡｇ−Ｗ合金中にＮａやＫなどのアルカリ金属元素、ＳｒやＣａなどのアルカリ土類金属元素、Ｌａなどの希土類元素又はこれらの酸化物などを添加することにより、合金の仕事関数を小さくし、加工速度を向上させた電極材料が開発されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１９５２４２号公報
【特許文献２】特開昭５０−１０９５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、又はその酸化物などを含む放電加工用電極材料は、確かにその仕事関数が低く、加工速度の向上などに改善がみられる。しかしながら、電極に対する耐消耗性や加工速度の向上のニーズが更に強まっている現状では、電極の消耗がより一層少なく且つ加工速度が更に向上した電極材料の開発が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、又は希土類元素、若しくはその酸化物などを含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料であって、従来よりも更に電極の消耗が少なく且つ加工速度が向上した放電加工用電極材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明が提供する第１の放電加工用電極材料は、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含み、Ｗ濃度が４０重量％以上のＣｕ−Ｗ合金からなり、該合金を硝酸液で腐食した後のＷスケルトンの硬度がビッカース硬度で２２以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記本発明の第１の放電加工用電極材料においては、前記合金中の全Ｗ粒子の２０％以上が粒径１μｍ以下であることが好ましく、全Ｗ粒子の６０％以上が粒径１μｍ以下であることが更に好ましい。
【００１１】
本発明が提供する第２の放電加工用電極材料は、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含み、Ｗ濃度が４０重量％以上のＣｕ−Ｗ合金からなり、該合金中の全Ｗ粒子の６０％以上が粒径１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の第１及び第２の放電加工用電極材においては、前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子であって、その粒径が７μｍ以下の粒子を合金全体の０.２重量％以上含むことが好ましい。
【００１３】
また、上記本発明の第１及び第２の放電加工用電極材においては、前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子の平均粒子間距離が２０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
上記本発明の第１及び第２の放電加工用電極材においては、前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子が、Ｃｕ中に存在することが好ましい。また、前記アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種の含有量が合金全体の１０重量％以下であることが好ましい。
【００１５】
尚、本発明においては、Ｗ粒子の粒径の測定は下記の方法によって行う。合金の任意の断面を走査電子顕微鏡観察により１５００倍で写真撮影し、これをコピー機にて４倍に拡大複写する。この拡大した写真内に長さ２０ｃｍの線分を任意に引き、この線分と交差したＷ粒子について、その交差した長さを測定してＷ粒子の粒径とする。また、粒径１μｍ以下のＷ粒子の割合は、上記の作業を測定数が所定の数、例えば３００個になるまで繰り返し、その３００個の粒子中に含まれる粒径１μｍ以下のＷ粒子の百分率をもって表すものとする。
【００１６】
また、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物の粒径及び粒子間距離の測定方法は以下のとおりである。即ち、合金の任意の断面について走査電子顕微鏡による面分析を１０００倍で行い、上記元素や化合物の存在を示す白い斑点が凝集した部分の直径を測定する。分析設備能力上の理由により、粒子は実際には測定した直径よりも小さい場合が多いと考えられるが、本発明では上記により測定した粒子の直径をもって粒径とする。粒子が楕円形の場合は長軸を測定する。この粒径の測定を任意の粒子５００個について行い、粒径の分布を求める。また、粒子間距離は、任意の粒子から最も近い粒子までの粒子中心間距離を測定し、任意の５００個粒子の平均をもって平均粒子間距離とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物を含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料であって、従来よりも更に電極の消耗が少なく、且つ加工速度の速い放電加工用電極材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明者らは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料について検討を重ねた結果、放電加工に伴う電極の消耗を更に抑え、且つ加工速度を向上させるためには、上記Ｃｕ−Ｗ合金中のＷ粒子が互いに強固に接合していることが有効であることを見出した。
【００１９】
このＷ粒子が強固に接合されている度合いは、Ｃｕ−Ｗ合金を硝酸液に浸漬してＣｕを腐食し、得られたＷスケルトンの硬度を測定することにより評価することができる。即ち、本発明による第１の放電加工用電極材料は、上記Ｗスケルトンの硬度がビッカース硬度で２２以上であることを特徴とする。上記Ｗスケルトンの硬度として、ビッカース硬度が２２以上であるとき、Ｗ粒子が相互に強固に接合されているため、電極の耐消耗性と加工速度が改善向上する。このＷスケルトンのビッカース硬度は高いほど放電加工特性にとって好ましく、２２未満ではその改善効果が小さい。
【００２０】
本発明のアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料では、上記のごとくＷ粒子同士の接合強度を高めることによって、Ｗ粉末の種類（粒度分布など）によらず、安定した放電加工特性を得ることができるので、電極製品の品質管理上や原料粉末管理上の利点が大きい。
【００２１】
また、上記したようにＷ粒子同士の接合強度を高めることに加えて、Ｗ粒子の粒径を細かくするほど、電極の耐消耗性と加工速度の改善効果が増すことが分った。Ｃｕ−Ｗ合金中のＷ粒子の粒径が小さい場合には、放電現象が加工面において均一に起こるので電極の消耗が少なくなり、また電極の消耗に消費されるエネルギーが小さくなるため、その分だけ加工速度も速くなるものと考えられる。
【００２２】
また、本発明のＣｕ−Ｗ合金は、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種が添加されているので、これらの添加元素や添加化合物を含まない場合に比べて、少ない割合の微細なＷ粒子を配合しただけで、優れた電極の耐消耗性と加工速度を得ることができる。同時にまた、Ｗ粒子同士の固着が強固なため、固着が弱い場合に比べて、少ない割合の微細なＷ粒子を配合しただけで、優れた電極の耐消耗性と加工速度を得ることができる。
【００２３】
このような理由から、本発明の第１の放電加工用電極材料において、より一層望ましい電極の耐消耗性及び加工速度の向上を得るためには、Ｃｕ−Ｗ合金中における微細なＷ粒子の割合として、粒径が１μｍ以下のＷ粒子が全Ｗ粒子の２０％以上であることが好ましく、６０％であることが更に好ましい。
【００２４】
また、本発明者らは検討を重ねた結果、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料は、Ｃｕ−Ｗ合金中のＷ粒子が微粒を多く含むことにより、放電加工に伴う電極の消耗が抑えられ、加工速度が向上することを見出した。
【００２５】
即ち、本発明による第２の放電加工用電極材料は、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含むＣｕ−Ｗ合金からなり、そのＣｕ−Ｗ合金中の全Ｗ粒子の６０％以上が粒径１μｍ以下の微細なＷ粒子であることを特徴とするものである。尚、第２の放電加工用電極材料においては、上述の第１の放電加工用電極材料の場合のようにＷ粒子同士の接合強度を高める必要はない。
【００２６】
Ｃｕ−Ｗ合金中の粒径１μｍ以下の微細なＷ粒子の割合を６０％以上とすることにより、電極の耐消耗性が一層改善されると同時に、放電加工特性についても十分な改善向上が得られる。尚、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物を含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料においては、粒径１μｍ以下の微細なＷ粒子の割合が２０〜３０％程度では、若干の性能の向上は認められても、十分な改善効果は得られない。
【００２７】
本発明の第１及び第２の放電加工用電極材料におけるＷ−Ｃｕ合金は、基本的には４０重量％以上、多くの場合は６０重量％以上のＷと、Ｃｕとからなり、更にアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含んでいる。特に型彫り放電加工用の電極材料では、放電加工特性及び製造し易さなどを考えると、Ｗ濃度が６０〜８０重量％であることが望ましい。尚、このＷ−Ｃｕ合金には、上記以外に不可避的不純物も含まれている。
【００２８】
Ｗ−Ｃｕ合金に添加される必須の添加元素に関しては、アルカリ金属元素としてはＮａやＫなどがあり、アルカリ土類金属元素としてはＣａ、Ｓｒ、Ｂａなどがあり、希土類元素としてはＬａやＴｈなどがある。これらの添加元素及びその酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた添加化合物の添加量は、合金全体の１０重量％を超えると放電加工用電極自体の機械加工性が低下するため１０重量％以下が好ましく、０.０５〜１０重量％の範囲が更に好ましい。尚、これらの添加元素及び添加化合物を含め、合金中に含まれる添加元素及び添加化合物は、合計で１５重量％以下とすることが望ましい。また、一般に電気陰性度が小さい元素の方が添加の効果は高く、例えばアルカリ土類金属元素では、Ｂａ以上の原子量のものが特に有効である。
【００２９】
また、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子は、Ｗ粒子中にあるよりも、Ｃｕ中に存在することによって、その効果が一層発揮される。例えば、Ｃｅ、Ｂａなどの酸化物は、これらの元素とＷとの複合酸化物となっている状態よりも、これらの酸化物がＣｕ中に存在することによって、電極の耐消耗性や放電加工特性がより一層改善されることが分った。尚、これらの添加元素や添加化合物の粒子をＣｕ中に存在させるためには、原料粉末として、これらの元素とＷとの化合物粉末を使用せず、これらの元素粉末又は化合物粉末を用いることが好ましい。
【００３０】
一般に、Ｗ−Ｃｕ合金の原料粉末にアルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素あるいはその化合物などを添加する場合には、これらの元素が焼結性を阻害するため、Ｎｉのような焼結促進効果のある元素を０.０５〜５重量％程度添加する必要があった。ところが、本発明のＣｕ−Ｗ合金においては、高温で焼結するなどの手法によりＷ粒子同士の接合強度を高めるため、又は微細なＷ粒子の割合が多く焼結性が向上するため、Ｎｉを必ずしも添加する必要がないだけでなく、かえってＮｉを添加せず、不可避不純物として以外はＮｉを含まないことが望ましい。
【００３１】
また、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、若しくはその酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物を含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極では、巣が発生しやすいという問題があるが、これらの元素や化合物の濃度が低ければ、発生する巣の大きさや数量を小さく抑えることができる。しかし、上記元素や化合物の濃度を低くすれば、巣の発生を抑制することができる反面、電極の耐消耗性と加工速度が低下する傾向にある。ところが、本発明によれば、Ｗスケルトンの硬度をビッカース硬度で２２以上とすることにより、巣の発生を最小限に抑えた状態で、同時に電極の耐消耗性と加工速度の優れた放電加工用電極材料を得ることができる。
【００３２】
上述した本発明による第１及び第２の放電加工用電極材料においては、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子の大きさ、及びその粒子間距離を制御することが好ましい。即ち、上記粒子のうち粒径が７μｍ以下の粒子が合金全体の０.２重量％以上含まれること、上記粒子の平均粒子間距離が２０μｍ以下であること、あるいはその両方であることが好ましい。
【００３３】
アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子の大きさについては、その粒径が７μｍ以下の粒子を合金全体の０.２重量％以上含むことにより、放電加工中のアークが安定し、加工速度が高くなると共に、電極の耐消耗性が更に向上する。この粒径が７μｍ以下の小さい粒子は多く含まれるほど良く、合金全体の０.４重量％が望ましく、０.６重量％以上が更に望ましく、１重量％以上が最も望ましい。また同様に、上記粒子の大きさ自体も小さい方が望ましく、粒径が５μｍ以下の粒子を合金全体の０.２重量％以上含むことが好ましく、粒径が３μｍ以下の粒子を同じくの０.２重量％以上含むことが更に好ましい。
【００３４】
また、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる粒子の平均粒子間距離についても、２０μｍ以下に制御することによって、放電加工中のアークが安定し、加工速度が高くなると共に、電極の耐消耗性が更に向上する。この平均粒子間距離は小さいほど効果が大きく、１２μｍ以下が望ましく、１０μｍ以下が更に望ましい。
【００３５】
上記した添加元素や添加化合物の粒径及び平均粒子間距離を小さくする方法としては、原料となるこれらの粉末として、小さな粒径をもつ原料粉末を用いる方法が簡単であるが、更に微細均一な粒子の分散状態を得る方法としてメカニカルアロイング法がある。即ち、アトライターやボールミルなどにより、Ｗ粉末及びＣｕ粉末と共に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種からなる元素及び／又は化合物の粉末を、メカニカルアロイング処理することにより、これらの元素や化合物の粒子を合金中に均一且つ微細に分散させることができる。尚、メカニカルアロイング法は、少量のアルコールなどの溶剤を含む湿式でも、溶剤を含まない乾式でも行うことができるが、乾式での処理の方がより有効である。
【００３６】
本発明のＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料の製造は、通常の焼結法又は溶浸法による。ただし、焼結法及び溶浸法のいずれにおいても、第１の放電加工用電極材料の製造においてＷスケルトン硬度の高いＣｕ−Ｗ合金を得る場合には、例えば焼結を通常よりも高い温度で行い、Ｗ粒子同士の接合状態をより強固にする必要がある。
【００３７】
具体的には、焼結法では、粒径１μｍ以下の粒子が２０％以上となるような粒度分布のＷ粉末、例えば粒径１μｍ以下の粒子を２３重量％以上含むＷ粉末に、Ｃｕ粉末と、粒径１〜１.５μｍのアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた元素及び／又は化合物の粉末を混合して、例えばＷ−３０重量％Ｃｕなどの所望の最終合金組成に調整する。この混合粉末を所望の形状に型押しした後、Ｃｕの融点以上、好ましくは１３５０℃以上、更に好ましくは１４１０℃以上の温度にて、水素雰囲気中で加熱して焼結する。
【００３８】
また、溶浸法による場合には、上記Ｗ粉末をそのまま、又は上記Ｗ粉末に例えば２〜３重量％程度のＣｕ粉末と、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた元素及び／又は化合物の粉末を混合した後、所望の形状に型押しする。次に、この型押し体内に、Ｗ−３０重量％Ｃｕなどの最終合金組成となるようにＣｕなどを溶浸するが、その際にＣｕの融点以上、好ましくは１３５０℃以上、更に好ましくは１４１０℃以上の温度にて溶浸する。尚、具体的なＣｕの溶浸については、型押し体をＣｕの溶融液体中に浸漬する方法、型押し体とＣｕを接触させた状態で、Ｃｕの融点以上の温度に加熱する方法などがある。
【００３９】
一方、第２の放電加工用電極材料の製造においては、焼結法では、粒径１μｍ以下の粒子が６０％以上となるような粒度分布のＷ粉末、例えば粒径１μｍ以下の粒子を６０重量％以上含むＷ粉末に、Ｃｕ粉末と、粒径１〜１.５μｍのアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた元素及び／又は化合物の粉末を混合して、例えばＷ−３０重量％Ｃｕなどの所望の最終合金組成に調整する。この混合粉末を所望の形状に型押しした後、Ｃｕの融点以上の温度にて水素雰囲気中で加熱して焼結する。
【００４０】
また、溶浸法の場合には、粒径１μｍ以下の粒子が６０％以上となるような粒度分布のＷ粉末をそのまま、又はそのＷ粉末に例えば２〜３重量％程度のＣｕ粉末と、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた元素及び／又は化合物の粉末を混合した後、所望の形状に型押しする。次に、この型押し体内に、例えばＷ−３０重量％Ｃｕなどの最終合金組成となるように、Ｃｕなどを溶浸させる。具体的なＣｕの溶浸については、型押し体をＣｕの溶融液体中に浸漬する方法、型押し体とＣｕを接触させた状態で、Ｃｕの融点以上の温度に加熱する方法などがある。
【００４１】
尚、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、及びこれらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物、硫化物から選ばれた少なくとも１種を含むＣｕ−Ｗ合金からなる放電加工用電極材料の場合、上記した焼結温度を高めるなどの手法によりＣｕ−Ｗ合金中のＷ粒子を互いに強固に接合する第１の放電加工用電極材料によらなくても、第２の放電加工用電極材料では上記のごとく合金中の全Ｗ粒子の６０％以上を粒径１μｍ以下に調整するだけで、電極の耐消耗性及び加工速度の向上を達成できる。従って、焼結を特別に高い温度で行う必要がなく、経済的にも有利である。
【実施例】
【００４２】
［実施例１］
０.５〜５.３μｍの粒度分布を持つＷ粉末と、Ｃｕ粉末、ＣａＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末を原料とし、Ｗ−２重量％Ｃｕ−（ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３）組成に配合して、アトライターで混合した後、この混合粉末を電極形状に型押しした。得られた型押し体に、純Ｃｕ粉末を型押しした材料を接触させ、水素雰囲気中にて１４１０℃で加熱焼結すると同時にＣｕを溶浸させることにより、最終合金組成がＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である本発明の電極材料（試料ａ−１）を作製した。
【００４３】
また、原料のＷ粉末の粒度分布を変えることにより、粒径１μｍ以下のＷ粒子の割合を増やした以外は上記試料Ａと同様にして、最終合金組成がＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である本発明による電極材料（試料ａ−２、ａ−３）をそれぞれ作製した。
【００４４】
更に、比較例として、上記試料Ｂと同じ粒度分布のＷ粉末を用い、焼結時の温度を通常の１２３０℃とした以外は上記試料Ｂの場合と同様にして、最終合金組成がＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である電極材料（試料ａ−４）を作製した。
【００４５】
得られた本発明の試料ａ−１〜ａ−３及び比較例の試料ａ−４の各電極材料について、それぞれ粒径１μｍ以下のＷ粒子量を求めると共に、濃度３０％の硝酸液に浸漬してＷ以外の部分を除去し、残ったＷスケルトンの硬度（ビッカース硬度Ｈｖ）を測定し、その結果を下記表１に示した。
【００４６】
更に、上記試料ａ−１〜ａ−４の各電極材料から電極面が１５×１５ｍｍの加工電極を作製し、この電極面が１５×５ｍｍだけ超硬合金（硬さ８８.５ＨＲＡ）の被加工材にかかるように対向させて、ピーク電流（Ｉｐ）＝１３５Ａ、加工電圧（Ｖ）＝８０Ｖ、パルス幅（ＯＮ）＝８.７μｓｅｃ、休止時間（ＯＦＦ）＝１２８μｓｅｃの条件で、４ｍｍの加工深さまで放電加工を行った。この放電加工時における電極消耗量と加工速度を求め、得られた結果を下記表１に併せて示した。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
上記の結果から分るように、本発明の試料ａ−１〜ａ−３の各電極材料は、比較例の試料ａ−４の電極材料に比べて、同じＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３組成であっても、Ｗスケルトン硬度が２２Ｈｖ以上と高いため、電極の消耗が少なく且つ加工速度が優れている。また、本発明の試料ａ−１〜ａ−３の各電極材料では、Ｗスケルトン硬度が同じであっても、合金中の１μｍ以下のＷ粒子割合が多いほど、電極の耐消耗性及び加工速度が向上することが分る。
【００４９】
［実施例２］
０.５〜３.７μｍの粒度分布を持つＷ粉末と、Ｃｕ粉末、ＣａＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末を原料とし、Ｗ−２重量％Ｃｕ−（ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３）組成に配合して、アトライターで混合した後、この混合粉末を電極形状に型押しした。得られた型押し体に、純Ｃｕ粉末を型押しした材料を接触させ、水素雰囲気中にて１２５０℃で加熱焼結すると同時にＣｕを溶浸させることにより、最終合金組成がＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である本発明の電極材料（試料ｂ−１）を作製した。
【００５０】
比較例として、中間的な粒度分布のＷ粉末を用いた以外は上記試料ｂ−１の場合と同様にして、最終合金組成が同じくＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である電極材料（試料ｂ−２）を作製した。得られた本発明の試料ｂ−１及び比較例の試料−２の各電極材料について、それぞれ粒径１μｍ以下のＷ粒子量を求め、その結果を下記表２に示した。尚、参考のために、試料ｂ−１及び試料ｂ−２の電極材料のスケルトン硬度を実施例１と同様に測定したところ、いずれも１７Ｈｖであった。
【００５１】
上記試料ｂ−１及び試料ｂ−２の各電極材料から電極面が１５×１５ｍｍの加工電極を作製し、この電極面が１５×５ｍｍだけ超硬合金（硬さ８８.５ＨＲＡ）の被加工材にかかるように対向させて、ピーク電流（Ｉｐ）＝１３５Ａ、加工電圧（Ｖ）＝８０Ｖ、パルス幅（ＯＮ）＝８.７μｓｅｃ、休止時間（ＯＦＦ）＝１２８μｓｅｃの条件で、４ｍｍの加工深さまで放電加工を行った。この放電加工時における電極消耗量と加工速度を求め、得られた結果を下記表２に併せて示した。
【００５２】
【表２】
2004154929.tif 000003
【００５３】
上記の結果から分るように、本発明の試料ｂ−１の電極材料は、比較例の試料ｂ−２の電極材料に比べて、組成が同じＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３であっても、粒径１μｍ以下のＷ粒子の量が６０％以上となっているため、電極の消耗が少なく、同時に加工速度が優れている。
【００５４】
［実施例３］
上記実施例１の試料ａ−１において、凝集した２次粒子の平均粒径が１μｍのＣａＯ粉末を用いた以外は実施例１と同様にして、最終合金組成がＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である本発明の電極材料（試料ａ−５）を作製した。尚、この試料ａ−５の電極材料のスケルトン硬度は、実施例１と同様に測定したところ、２５Ｈｖであった。
【００５５】
同様に上記実施例１の試料ａ−５において、ＣａＯ粉末の代りに平均粒径１μｍのＢａＯ粉末を用い、アトライターでの混合条件を変化させた以外は実施例１と同様にして、最終合金組成がＷ−２５重量％Ｃｕ−１.３重量％ＢａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である本発明の電極材料（試料ａ−６〜ａ−１０）を作製した。尚、得られた試料ａ−６〜ａ−１０の電極材料のスケルトン硬度は、実施例１と同様に測定したところ、いずれも２５Ｈｖであった。
【００５６】
また、同様にして平均粒径が小さいＢａＯ粉末を用いて本発明の電極材料（試料ａ−１１〜ａ−１２）を作製した。更に、上記試料ａ−１１において、ＢａＯ粉末の代りにＳｒＯ粉末を用いた以外は同様にして、本発明の電極材料（試料ａ−１３）を作製した。尚、得られた試料ａ−１１〜ａ−１３の電極材料のスケルトン硬度は、実施例１と同様に測定したところ、いずれも２５Ｈｖであった。
【００５７】
これらの試料ａ−５〜ａ−１３の各電極材料について、粒径７μｍ以下のＣａＯ粒子、ＢａＯ粒子、ＳｒＯ粒子の含有量（重量％）を求めると共に、実施例１と同様にして電極の耐消耗性及び加工速度を測定し、得られた結果を下記表３に示した。尚、下記表３には、実施例１の試料ａ−１の電極材料についても、参考のために、粒径７μｍ以下のＣａＯ粒子の含有量と、電極の耐消耗性及び加工速度を併記した。
【００５８】
尚、試料ａ−１１〜ａ−１３は他の試料よりも平均粒径の小さいＢａＯ粉末又はＳｒＯ粉末を使用したので、合金中の各粒子の粒径も小さいものが得られた。そのため、これらの試料では、粒径７μｍよりも更に小さい粒子の含有量を基準にして評価したところ、試料ａ−１１とａ−１２では粒径４.５μｍのＢａＯ粒子が０.６２重量％含まれ、試料ａ−１３では粒径２.８μｍのＳｒＯ粒子が０.６２重量％含まれていた。
【００５９】
【表３】
2004154929.tif 000004
【００６０】
上記の結果から、本発明の試料ａ−５〜ａ−１３の電極材料においては、ＣａＯとＢａＯとＳｒＯ以外は同じ合金組成であっても、合金中に含まれる粒径７μｍ以下のＣａＯ粒子、ＢａＯ粒子、ＳｒＯ粒子の含有量（重量％）が多くなるほど、電極の耐消耗性及び加工速度が向上していることが分る。
【００６１】
［実施例４］
上記実施例２の試料ｂ−１において、凝集した２次粒子の平均粒径が１μｍのＣａＯ粉末を用いた以外は実施例２と同様にして、最終合金組成がＷ−３０重量％Ｃｕ−０.８重量％ＣａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である電極材料（試料ｂ−３）を作製した。
【００６２】
同様に上記実施例２の試料ｂ−１において、ＣａＯ粉末の代りに平均粒径１μｍのＢａＯ粉末を用い、アトライターでの混合条件を変化させた以外は実施例２と同様にして、最終合金組成がＷ−２５重量％Ｃｕ−１.３重量％ＢａＯ−０.８重量％Ｙ２Ｏ３である電極材料（試料ｂ−４〜ｂ−９）を作製した。
【００６３】
これらの試料ｂ−３〜ｂ−９の各電極材料について、ＣａＯ粒子又はＢａＯ粒子の平均粒子間距離を求めると共に、実施例２と同様にして電極の耐消耗性及び加工速度を測定し、得られた結果を下記表４に示した。尚、下記表４には、実施例２の試料ｂ−１の電極材料についても、参考のために、ＣａＯ粒子の平均粒子間距離、電極の耐消耗性及び加工速度を併記した。
【００６４】
【表４】
2004154929.tif 000005
【００６５】
上記の結果から、ＣａＯとＢａＯ以外は同じ合金組成であっても、合金中に含まれるＣａＯ粒子又はＢａＯ粒子の平均粒子間距離が小さくなるほど、電極の耐消耗性及び加工速度が向上していることが分る。