(57)【要約】【課題】黒鉛材料の放電加工用材料としての長所を有しつつ、黒鉛材料の短所の一つである熱がこもりやすく、アークが発生しやすいといった短所を克服し、超硬合金材料等の難削材料の放電加工が可能となる低コストの放電加工用電極材料を提供する。【解決手段】Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金が、カーボン基材にＨＩＰ法又は熔湯鍛造法によって含浸する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金を含有するカーボン複合材料製の放電加工用電極材料。
【請求項２】
前記Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金が、カーボン基材にＨＩＰ法又は熔湯鍛造法によって含浸されている請求項１に記載の放電加工用電極材料。
【請求項３】
前記カーボン基材が、平均粒子直径が８μｍ以下で、平均細孔半径が０．７５μｍ以下の黒鉛材料である請求項２に記載の放電加工用電極材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬合金等の難削材料の放電加工用電極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電加工用電極材料として、Ｃｕ、カーボン材料である黒鉛、Ｗ−Ｃｕ、Ｗ−Ａｇ、黒鉛−Ｃｕ材料等が用いられている。超硬合金等の高融点の難削材料の放電加工用電極材料には、これらの中でも、Ｗ−Ｃｕ、Ｗ−Ａｇ、黒鉛−Ｃｕ材料が使用されている。
【０００３】
各材料は、それぞれ放電加工用材料としての特徴を有している。各材料のそれぞれの代表的な特徴は次のとおりである。Ｃｕは融点が低いため、高融点の超硬合金材料の放電加工用材料としては適していない。黒鉛材料は、電極材料の機械加工性に優れ、放電加工時の荒加工での加工速度が速いという長所を有する一方で、熱がこもり、アークが発生しやすく放電加工時の仕上げ加工には不向きであるという短所を有している。Ｗ−Ｃｕ、Ｗ−Ａｇ材料は、それ自身の融点が高く、高融点で難削材料である超硬合金材料等の放電加工を行うことができる一方、電極材料の機械加工性があまり良くなく、材料費が高いといった問題を有している。黒鉛−Ｃｕ材料は、Ｗ−Ｃｕ，Ｗ−Ａｇ材料に比べて機械加工性に優れるが、仕上げ用放電加工にはあまり適していないという問題を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、黒鉛材料の放電加工用材料としての長所を有しつつ、黒鉛材料の短所の一つである熱がこもりやすく、アークが発生しやすいといった短所を克服し、超硬合金材料等の難削材料の放電加工が可能となる低コストの放電加工用電極材料を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するための本発明の放電加工用電極材料は、Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金を含有するカーボン複合材料製のものである。また、Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金が、カーボン基材にＨＩＰ法又は熔湯鍛造法によって含浸されているものである。また、前記カーボン基材が、平均粒子直径が７μｍ以下で、平均細孔半径が０．７５μｍ以下の黒鉛材料であるものである。
【０００６】
Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金は、Ｓｉを１０％以上含有したものであれば、特に限定されるものではない。Ｓｉを１０％以上含むことによって、純Ａｌの場合よりも、融点が下がり、カーボン基材への含浸温度を下げることが可能となる。また、純Ａｌを含浸した場合、Ａｌ４Ｃ３が形成され、空気中で保存することが不可能となるが、Ｓｉを１０％以上含むＡｌ合金を使用することによって、カーボンとの反応性が低下するとともに、含浸温度が下げることができるために、含浸時にＡｌ４Ｃ３の形成が起こらない。また、Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金を含浸された黒鉛は、比抵抗が減少し、また熱伝導率が向上するため、電極自身の発熱量が減少するとともに放熱性が向上するため、Ｏｎ−Ｔｉｍｅを長くとることができ、加工速度が向上する。さらに、放電加工時に、Ｓｉ成分が放電面に分散分在し、放電が加工面全域で安定化し、アークの発生を抑制するとともに、ピーク電流を低下するために機能する。
【０００７】
本発明に係る放電加工用電極材料は、このＳｉを１０％以上含んだＡｌ合金が、ＨＩＰ法（熱間等方加圧法）又は熔湯鍛造法で、カーボン基材中に含浸されたものである。なお、ここでいうカーボン基材とは、非晶質の炭素材から黒鉛結晶が発達した黒鉛材料までの材質のものを指し、微粒子系で均質な組織性状を有しているものであることが好ましい。
【０００８】
特に、平均粒子直径が８μｍ以下、好ましくは５μｍ以下で、平均細孔半径が０．７５μｍ以下、好ましくは０．２〜０．７μｍの黒鉛材料が好ましく、合せて、嵩密度が１．８〜１．９Ｍｇ／ｍ３、熱伝導率が７０〜１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。このような黒鉛材料を使用することによって、Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金を含浸した時に、基材の全体に均質に分散されるとともに、全体的に緻密な複合組織を呈することになり、超硬合金材料等の難削材料等の放電加工において、荒加工のみならず、仕上げ加工も行うことが可能となる。
【０００９】
Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金を含浸することによって、カーボン複合材料は、少なくとも嵩密度２．１Ｍｇ／ｍ３以上、熱伝導率１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることが好ましい。これによって、超硬合金材料等の難削材料用の放電加工用の電極材料として好適に使用できる。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１１】
（実施例１）
嵩密度１．９Ｍｇ／ｍ３、平均細孔半径０．１５μｍ、曲げ強度１１９ＭＰａ、熱伝導率１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、固有抵抗１３．４μΩ・ｍの黒鉛材料に、Ｓｉを１２％含有するＡｌ合金を６００℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度２．１６Ｍｇ／ｍ３、平均細孔半径０．０６μｍ、曲げ強度１６９ＭＰａ、熱伝導率１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、固有抵抗３．１μΩ・ｍの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【００１２】
（実施例２）
嵩密度１．７９Ｍｇ／ｍ３、平均細孔半径０．７０μｍ、曲げ強度７８ＭＰａ、熱伝導率７８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、固有抵抗１５．２μΩ・ｍの黒鉛材料に、Ｓｉを１２％含有するＡｌ合金を６００℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度２．２０Ｍｇ／ｍ３、平均細孔半径０．０８μｍ、曲げ強度１４８ＭＰａ、熱伝導率２２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、固有抵抗１．９μΩ・ｍの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【００１３】
（比較例１）
嵩密度１．８１Ｍｇ／ｍ３、平均細孔半径１．２μｍ、曲げ強度７１ＭＰａ、熱伝導率８３Ｗ／（ｍ・Ｋ）、固有抵抗１５．１μΩ・ｍの黒鉛材料に、Ｓｉを１２％含有するＡｌ合金を６００℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度２．１４Ｍｇ／ｍ３、平均細孔半径０．０３μｍ、曲げ強度１４３ＭＰａ、熱伝導率１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、固有抵抗３．０μΩ・ｍの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【００１４】
実施例１及び実施例２の複合材料を放電加工用電極材料として使用した場合、超硬合金材料を放電加工をした場合であっても、アークの発生がなく、従来の黒鉛−Ｃｕ材料と同等以上に放電加工を行うことができた。一方、比較例１の複合材料を放電加工用電極材料として使用し、超硬合金材料を放電加工したところ、アークが発生し、電極材料の加工面が不均一消耗を起こし、超硬合金材料の放電加工を行うことができなかった。これは、基材の平均細孔半径が他の実施例１及び２のものに比べ大きく、そのため、Ａｌ合金含浸部分に放電が集中したためであると思われる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の放電加工用電極材料は以上のように、Ｓｉを１０％以上含んだＡｌ合金を含有するカーボン複合材料で形成されており、Ｓｉを１０％以上含むＡｌ合金を含むことで、熱伝導率が高まるとともに、放電加工時に安定した放電が得られことから、超硬合金材料等の難削材料の放電加工用電極材料としても使用が可能となる。