(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス治具に導電性を有する粉末を充填する充填工程と、
この充填工程の後に前記プレス治具に所定の押し込み距離まで荷重を加える加圧工程と、
前記粉末を加熱する焼結工程と、
前記加圧工程と前記焼結工程との後に前記粉末に電圧を印加して前記粉末に流れる電流値に基づいて前記加圧工程と前記焼結工程とを停止する停止制御工程と
を有する放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項２】
粉末に電圧を印加する方向とプレス治具に荷重を加える方向とが同じであることを特徴とする請求項１記載の放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項３】
プレス治具は、絶縁性のダイと導電性を有する一対のパンチ棒とを備え、
前記一対のパンチ棒に電圧を印加することにより粉末に電圧を印加することを特徴とする請求項２記載の放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項４】
粉末に電圧を印加する方向と荷重が加えられる方向とが交わることを特徴とする請求項１記載の放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項５】
プレス治具は、電気的に絶縁された一対の導電性の側板を有するダイと絶縁性の一対のパンチ棒とを備え、
前記一対の導電性の側板に電圧を印加することにより粉末に電圧を印加することを特徴とする請求項４記載の放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項６】
焼結工程は、プレス治具を加熱することを特徴とする請求項１記載の放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項７】
プレス治具は、絶縁性のダイと導電性を有する一対のパンチ棒とを備え、
焼結工程は、前記一対のプレス棒にパルス状の電圧を印加して粉末を通電加熱することを特徴とする請求項１記載の放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項８】
プレス治具は、電気的に絶縁された一対の導電性の側板を有するダイと絶縁性の一対のパンチ棒とを備え、
焼結工程は、前記一対の導電性の側板にパルス状の電圧を印加して粉末を通電加熱することを特徴とする請求項１記載の放電表面処理用電極の製造方法。
【請求項９】
導電性を有する粉末が充填されたプレス治具に所定の押し込み距離まで荷重を加える加圧手段と、
前記粉末を加熱する焼結手段と、
前記粉末に電圧を印加して前記粉末に流れる電流値に基づいて前記加圧手段と前記焼結手段とを停止する停止制御手段と
を備えた放電表面処理用電極の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性を有する電極と基板との間にパルス状の放電を発生させ、このパルス状の放電エネルギーによって電極の材料を基板の表面に皮膜する放電表面処理技術に用いられる電極の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属または導電性のセラミックスからなる電極と基板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電極の材料を基板の表面に皮膜する放電表面処理の方法が知られている。この放電表面処理の方法においては、放電加工処理と同様に一般に液中放電が用いられているが、放電エネルギーを電極の先端部に集中させてこの先端部を高温にする必要がある。そのため、電極の熱伝導性を低くする必要があり、電極としては金属または導電性セラミックスの粉末をプレスして固めた圧粉体が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このような圧粉体で構成された電極は、製造が容易であるものの、形状を維持することが困難で、放電表面処理中に電極の一部が崩落するという問題があった。その改善のために、電極として金属または導電性セラミックスの粉末をプレスして固めた圧粉体を、焼結温度以下の温度で仮焼結させて焼結体とし、この焼結体を電極として用いることで形状の崩れやすさを解消する技術が開示されていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４８６１５号公報（３頁）
【特許文献２】特開平８−３００２２７号公報（３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属または導電性セラミックスの粉末をプレスして固めた圧粉体を、焼結温度以下の温度で仮焼結させてポーラスな焼結体とする従来の方法では、圧粉体よりも強度を改善することはできるものの、放電表面処理における皮膜形成の安定性に影響を与える電極の密度や電気伝導性を精度よく制御することが困難であった。つまり、仮焼結のための熱処理温度や熱処理時間の制御だけでは、作製された電極の密度や電気伝導性にばらつきが生じるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、所望の密度と電気伝導性とを有する放電表面処理用の電極を精度よく製造することができる放電表面処理用電極の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に関わる放電表面処理用電極の製造方法においては、プレス治具に導電性を有する粉末を充填し、プレス治具に所定の押し込み距離まで荷重を加えて加圧すると同時に粉末を加熱して焼結させ、その後に粉末に電圧を印加して粉末を流れる電流値に基づいて加圧と焼結とを停止して放電表面処理用電極を製造するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、プレス治具に所定の押し込み距離まで荷重を加えて加圧することで電極の密度を制御し、粉末を加熱して焼結させるときに粉末に電圧を印加して粉末の抵抗値が所定の値となったときに焼結を停止することで電極の電気伝導性を制御しているので、電極の密度と電気伝導性を独立に制御することができ、所望の密度と電気伝導性とを有する放電方面処理用の電極を精度よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１による放電表面処理用電極の製造装置を示す模式図である。図１において、装置上部に油圧プレス機構部１が備えられており、フレーム２と支持台３とを介して金属製の上プレス棒４と下プレス棒５とに圧縮力を加えられるように構成されている。上プレス棒４の押し込み距離は変位計６でモニタできる。チャンバー７は、内部を気密に保持できるようになっており、酸化されやすい金属材料を焼結させるときは、内部を真空にしたり、不活性ガスまたは水素ガスで充填したりすることができるようになっている。ヒータ８は、例えばカーボン製の抵抗ヒータを用いることができ、ヒータ用電源９からこのヒータ８に通電することでヒータ８を加熱し、その輻射熱でプレス型１０の温度を上げることができる。プレス型１０の内部には電極の材料の粉末１１が充填されており、プレス型１０には、粉末１１の温度が測定できるよう熱電対が備えられている。プレス型１０の上下に接触している上プレス棒４と下プレス棒５との間には、抵抗モニタ１２が電気的に接続されている。制御ユニット１３は、油圧プレス機構部１、変位計６、ヒータ用電源９および抵抗モニタ１２などと電気的に接続されており、それぞれの機器からの情報を受け取るとともに、それぞれの機器の動作を制御できるように構成されている。
【００１０】
図２は、本実施の形態における、プレス型１０の中央断面を示した模式図である。プレス型１０の一部であるダイ１４と上パンチ棒４ａと下パンチ棒５ａとで囲まれた空間に粉末１１が充填され、上パンチ棒４ａおよび下パンチ棒５ａは、それぞれ上プレス棒４および下プレス棒５を介して油圧プレス機構部１により加圧される。その結果、上パンチ棒４ａと下パンチ棒５ａとで粉末１１がプレスされる。上プレス棒４および下プレス棒５は導電性を有する金属で、上パンチ棒４ａおよび下パンチ棒５ａは導電性を有するカーボンで構成されており、ダイ１４は電気絶縁性のアルミナで構成されている。このため、抵抗モニタ１２から上プレス棒４と下プレス棒５とを介して、上パンチ棒４ａと下パンチ棒５ａとの間に電圧を印加すると粉末１１が通電ルートとなるため、この通電ルートの電流を抵抗モニタ１２で測定することにより粉末１１を流れる電流値を抵抗値としてモニタすることができる。つまり、粉末に電圧を印加する方向とプレス治具に荷重を加える方向とが同じである。
【００１１】
次に、本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。ジェットミル粉砕によって平均粒径約φ１．１μｍに調整された５５Ｃｏ−３０Ｃｒ−１２Ｗ−３Ｎｉ合金粉末を、内径φ１０ｍｍのダイ１４で構成されるプレス型１０に充填する。なお、５５Ｃｏ−３０Ｃｒ−１２Ｗ−３Ｎｉとは、Ｃｏが５５ｗｔ％、Ｃｒが３０ｗｔ％、Ｗが１２ｗｔ％およびＮｉが３ｗｔ％の組成比をもつ合金を表している。この合金はステライトとも呼ばれ、耐磨耗性材料としてよく使用されているものである。粉末１１が充填されたプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介して上プレス棒４を加圧して、変位計６で押し込み距離をモニタしながらプレス型１０内の粉末１１の密度が３．０ｇ／ｃｍ３となる押し込み距離まで加圧して、所定の押し込み距離になったところで上プレス棒４の変位を停止する。次に、ヒータ用電源９を制御して粉末１１が昇温速度１０℃／分で加熱されるようにヒータ８を加熱し、粉末１１が６５０℃になったところで昇温を停止して６５０℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が６．０×１０−２Ωとなったところでヒータ８の加熱を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が６．０×１０−２Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の４．５×１０−２Ωとなるときであり、この差異の原因は、上下のパンチ棒４ａ、５ａと粉末１１との接触抵抗などによるものである。
【００１２】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、直径がφ１０ｍｍで高さが２０ｍｍの円柱状の形状をもち、密度は２．９ｇ／ｃｍ３、抵抗値は４．６×１０−２Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。抵抗値が高いと放電表面処理用電極として使用したときに充電時間が長くなり、パルス放電の周期に追随できなくなる。一方、抵抗値が低い場合は粉末粒子同士の焼結が進んだ状態であるので、電極の熱伝導性が高くなり、電極の先端部分が十分高温にならない恐れがある。したがって、電極の抵抗値は限られた範囲にある必要があり、本実施の形態においては１０−２Ω台であることが好ましい。
【００１３】
さらに、上述と同じ製造条件で１０本の放電表面処理用電極を作製したところ、１０本の特性ばらつきは、密度で±０．１ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．３×１０−２Ωであり、優れた均一性が得られた。
【００１４】
比較として、従来の製造方法で放電表面処理用電極を作製するため、本実施の形態と同じ装置で、粉末の抵抗値をモニタせず、ヒータの加熱時間を一定にして放電表面処理用電極を１０本作製したが、この場合の１０本の特性ばらつきは、密度で±０．３ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．８×１０−２Ωとなり、とくに抵抗値のばらつきが大きいものとなった。
【００１５】
なお、本実施の形態においては、加熱を停止するときの判断として、抵抗モニタを用いて粉末の抵抗値を測定しているが、抵抗モニタの替わりに電流モニタを用いて粉末を流れる電流値を直接測定してもよい。この場合も、あらかじめ標準試料を用いて粉末を流れる電流値と電流モニタで計測される電流値とを調べておく必要がある。この差異の原因も、抵抗値をモニタするときと同様に、上下のパンチ棒４ａ、５ａと粉末１１との接触抵抗などによるものである。
【００１６】
また、本実施の形態においては、カーボン製の上下のパンチ棒とアルミナ製のダイを使用したが、焼結のための加熱温度によっては、上下のパンチ棒として金属を用いてもよく、またダイもシリカ系や窒化物系のセラミックなどを用いてもよい。本実施の形態では、電気絶縁性に優れたアルミナ製のダイを用いたが、ダイは必ずしも高い電気絶縁性を有する必要はなく、電気伝導性の上パンチ棒と下パンチ棒との間に電圧を印加したときに粉末を流れる電流が抵抗モニタで測定できる程度の抵抗を有していればよい。
【００１７】
また、粉末の充填方法として、プレス型に直接粉末を充填しているが、嵩高くなる粉末を用いる場合は、あらかじめプレス成形して体積を小さくした後にプレス型に挿入してもよい。また、本実施の形態においては、平均粒径が約φ１．１μｍの粉末を用いたが、平均粒径がφ０．５〜３μｍの粉末であれば放電表面処理用電極を作製したときに密度と抵抗値との組み合わせが好ましい値となる。
【００１８】
さらには、本実施の形態においては、５５Ｃｏ−３０Ｃｒ−１２Ｗ−３Ｎｉ合金粉末を用いたが、他のコバルト系合金、コバルト−ニッケル系合金などを用いてもよく、この場合の焼結工程の温度は、使用する材料の融点を１としたとき、０．４から０．８の範囲の温度であればよい。金属の粉末粒子同士の接触部分で焼結が起こるためには、粉体粒子相互の物質移動が必要でありそのよう物質移動が開始する温度は材料の融点を１としたときの０．４程度である。したがって、この温度が焼結工程の温度の下限となる。一方、焼結工程の温度が材料の融点に達すると粉末粒子が溶融してしまうので、焼結工程の温度は材料の融点を１としたときの０．８程度が上限となる。
【００１９】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１と同様な製造装置を用いて、７２Ｆｅ−１９Ｃｒ−９Ｎｉ合金粉末を用いて放電表面処理用電極を作製するものである。なお、この合金はＳＵＳ３０４として知られており、耐腐食性に優れた材料としてよく使われているものである。
【００２０】
本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。なお、製造装置は実施の形態１と同様であるので、図１に基づいて説明する。高圧水アトマイズ法により７２Ｆｅ−１９Ｃｒ−９Ｎｉ合金粉末を分級して平均粒径φ１．４μｍの粉末を選別し、この平均粒径φ１．４μｍの粉末を内径φ１０ｍｍのダイで構成されるプレス型１０に充填する。次に、粉末１１を充填したプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介して上プレス棒４を加圧して、変位計６で押し込み距離をモニタしながらプレス型１０内の粉末１１の密度が４．０ｇ／ｃｍ３となる押し込み距離まで加圧して、所定の押し込み距離になったところで上プレス棒４の変位を停止する。次に、ヒータ用電源９を制御して粉末１１が昇温速度１０℃／分で加熱されるようにヒータ８を加熱し、粉末１１が７００℃になったところで昇温を停止して７００℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が２．７×１０−２Ωとなったところでヒータ８の加熱を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が２．７×１０−２Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の１．５×１０−２Ωとなるときである。
【００２１】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、直径がφ１０ｍｍで高さが２０ｍｍの円柱状の形状をもち、密度は３．９ｇ／ｃｍ３、抵抗値は１．５×１０−２Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。さらに、上述と同じ製造条件で１０本の放電表面処理用電極を作製したところ、１０本の特性ばらつきは、密度で±０．１ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．２×１０−２Ωであり、優れた均一性が得られた。本実施の形態においては、高圧アトマイズ法によって分級した粉末を用いているので、実施の形態１よりもさらに特性ばらつきが少なくなるという効果がある。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、平均粒径が約φ１．４μｍの粉末を用いたが、平均粒径がφ０．５〜３μｍの粉末であれば放電表面処理用電極を作製したときに密度と抵抗値との組み合わせが好ましい値となる。さらには、本実施の形態においては、７２Ｆｅ−１９Ｃｒ−９Ｎｉ合金粉末を用いたが、他の鉄系合金あるいは鉄でもよく、この場合の焼結工程の温度は、使用する材料の融点を１としたとき、０．４から０．８の範囲の温度であればよい。
【００２３】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１と同様な製造装置を用いて、導電性セラミックスであるＷＣ（タングステンカーバイド）粉末を用いて放電表面処理用電極を作製するものである。
【００２４】
本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。なお、製造装置は実施の形態１と同様であるので、図１に基づいて説明する。ジェットミル粉砕によって平均粒径φ１．０μｍに粉砕したＷＣ粉末を内径φ１０ｍｍのダイで構成されるプレス型１０に充填する。次に、粉末を充填したプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介して上プレス棒４を加圧して、変位計６で押し込み距離をモニタしながらプレス型１０内の粉末１１の密度が８．０ｇ／ｃｍ３となる押し込み距離まで加圧して、所定の押し込み距離になったところで上プレス棒４の変位を停止する。次に、ヒータ用電源９を制御して粉末１１が昇温速度１０℃／分で加熱されるようにヒータ８を加熱し、粉末１１が１７００℃になったところで昇温を停止して１７００℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が２．５×１０−２Ωとなったところでヒータ８の加熱を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が２．５×１０−２Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の１．５×１０−２Ωとなるときである。
【００２５】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、直径がφ１０ｍｍで高さが２０ｍｍの円柱状の形状をもち、密度は７．９ｇ／ｃｍ３、抵抗値は１．３×１０−２Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、ＷＣ粉末を用いたが、ＴｉＣなどの炭化セラミックスでもよく、この場合の焼結工程の温度は、使用する材料の融点を１としたとき、０．７から０．９５の範囲の温度であればよい。材料が金属の場合は焼結工程の温度範囲は、材料の融点を１としたとき０．４から０．８の範囲であったが、本実施の形態に用いたセラミック系の材料の場合は、金属に比べて焼結に高温が必要なため、より融点に近い温度範囲となる。
【００２７】
実施の形態４．
実施の形態４においては、実施の形態１と同様な製造装置において、上パンチ棒４ａの形状を変えたものである。図３は、本実施の形態における、プレス型１０の中央断面を示した模式図である。本実施の形態においては、実施の形態１で用いた上パンチ棒の替わりにつば付き上パンチ棒１５を用いたものである。このつば付き上パンチ棒１５は、粉末１１に接触する面の面積よりつば１６の部分の断面積が大きくなっており、つば付き上パンチ棒１５で粉末１１を上方向から加圧していくときに、つば１６がダイ１４に当接して、それ以上つば付き上パンチ棒１５が下がらないように構成されている。つまり、つば１６の位置によって粉末１１が加圧されたときの容積を一定にすることができる。そのため、実施の形態１で用いた変位計が不要になる。つば付き上パンチ棒１５と下パンチ棒５ａとは導電性を有するカーボンで構成されており、プレス型１０の一部であるダイ１４は電気絶縁性のアルミナで構成されている。このため、つば付き上パンチ棒１５と下パンチ棒５ａとの間に電圧を印加すると粉末１１が通電ルートとなるため、この通電ルートの電流を抵抗モニタ１２で測定することにより粉末１１の抵抗値をモニタすることができる。
【００２８】
次に、本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。以下の説明では、製造装置の図番は図１および図３に示したもので説明する。ジェットミル粉砕によって平均粒径約φ１．１μｍに調整された５５Ｃｏ−３０Ｃｒ−１２Ｗ−３Ｎｉ合金粉末を、内径φ１０ｍｍのダイ１４で構成されるプレス型１０に充填する。この粉末を充填したプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介してつば付き上パンチ棒１５のつば１６がダイ１４に当接するまで上プレス棒４を加圧する。次に、ヒータ用電源９を制御して粉末１１が昇温速度１０℃／分で加熱されるようにヒータ８を加熱し、粉末１１が６００℃になったところで昇温を停止して６００℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が３．５×１０−２Ωとなったところでヒータ８の加熱を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が３．５×１０−２Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の２．０×１０−２Ωとなるときである。
【００２９】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、直径がφ１０ｍｍで高さが２０ｍｍの円柱状の形状をもち、密度は３．０ｇ／ｃｍ３、抵抗値は１．９×１０−２Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。さらに、上述と同じ製造条件で１０本の放電表面処理用電極を作製したところ、１０本の特性ばらつきは、密度で±０．０８ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．１５×１０−２Ωであり、優れた均一性が得られた。本実施の形態においては、つば付き上パンチ棒を用いることで、放電表面処理用電極の高さが常に一定となり、変位計が不要になると共に放電表面処理用電極の容積のばらつきが小さくなるために、とくに密度のばらつきが小さくなる効果がある。
【００３０】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態４と同様な製造装置を用いて、Ｃｕ粉末を用いて放電表面処理用電極を作製するものである。
【００３１】
本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。なお、実施の形態４と同様に、製造装置の図番は図１および図３に示したもので説明する。高圧水アトマイズ法によって平均粒径φ１．５μｍに分級されたＣｕ粉末を内径φ１０ｍｍのダイで構成されるプレス型１０に充填する。この粉末を充填したプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介してつば付き上パンチ棒１５をつば１６がダイ１４に当接するまで上プレス棒４を加圧する。次に、ヒータ用電源９を制御して粉末１１が昇温速度２０℃／分で加熱されるようにヒータ８を加熱し、粉末１１が５５０℃になったところで昇温を停止して５５０℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が２．６×１０−２Ωとなったところでヒータ８の加熱を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が２．６×１０−２Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の１．２×１０−２Ωとなるときである。
【００３２】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、直径がφ１０ｍｍで高さが２０ｍｍの円柱状の形状をもち、密度は３．８ｇ／ｃｍ３、抵抗値は１．１×１０−２Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。さらに、上述と同じ製造条件で１０本の放電表面処理用電極を作製したところ、１０本の特性ばらつきは、密度で±０．０９ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．３×１０−２Ωであり、優れた均一性が得られた。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、Ｃｕ粉末を用いたが、Ｃｕを主成分とするＣｕ合金でもよく、この場合の焼結工程の温度は、使用する材料の融点を１としたとき、０．４から０．８の範囲の温度であればよい。
【００３４】
実施の形態６．
図４は、実施の形態６による放電表面処理用電極の製造装置を示す模式図である。図４において、油圧プレス機構部１、フレーム２、支持台３、変位計６およびチャンバー７などは実施の形態１の構成と同様であるが、プレス型１０の両サイドに一対の電極棒１７が備えられており、この一対の電極棒１７に電気的に接続された抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値を測定できるように構成している。
【００３５】
図５は、本実施の形態における、プレス型１０の中央の構造を模式的に示した斜視図であり、図６は、プレス型１０の中央断面を示した模式図である。上パンチ棒４ａと下型１８とはアルミナで構成された絶縁物である。下型１８の両側には、粉末を挟むように一対のプレス側板１９が備えられており、このプレス側板１９はカーボン製である。抵抗モニタ１２から一対の電極棒１７を介して一対のプレス側板１９に電圧が印加され、上パンチ棒４ａと下型１８との間に充填されている粉末１１に通電して、プレス圧が加えられる方向に対して直角方向の粉末１１の抵抗値を測定できるように構成されている。つまり、粉末に電圧を印加する方向と荷重が加えられる方向とが交わっている。
【００３６】
次に、本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。ジェットミル粉砕によって平均粒径約φ１．１μｍに調整された５５Ｃｏ−３０Ｃｒ−１２Ｗ−３Ｎｉ合金粉末を、縦１０ｍｍ×横４０ｍｍの成形エリアを有するプレス型１０に充填する。粉末が充填されたプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介して上プレス棒４を加圧して、変位計６で押し込み距離をモニタしながらプレス型１０内の粉末１１の密度が３．０ｇ／ｃｍ３となる押し込み距離まで加圧して、所定の押し込み距離になったところで上プレス棒４の変位を停止する。次に、ヒータ用電源９を制御して粉末１１が昇温速度１０℃／分で加熱されるようにヒータ８を加熱し、粉末１１が６５０℃になったところで昇温を停止して６５０℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が２．０×１０−２Ωとなったところでヒータ８の加熱を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が２．０×１０−２Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の１．２×１０−２Ωとなるときである。
【００３７】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、高さが５ｍｍ、縦１０ｍｍ、横４０ｍｍの薄板状の形状をもち、密度は２．９ｇ／ｃｍ３、抵抗値は１．１×１０−２Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。さらに、上述と同じ製造条件で１０本の放電表面処理用電極を作製したところ、１０本の特性ばらつきは、密度で±０．１ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．２×１０−２Ωであり、優れた均一性が得られた。
【００３８】
このように構成することにより、薄板状の放電表面処理用電極を作製する場合、放電表面処理装置で使用するときの通電方向と同じ長手方向の抵抗値を直接測定することにできるので、さらに特性ばらつきの少ない放電表面処理用電極を作製することができる。また、実施の形態１で説明した製造方法で薄板状の放電処理用電極を作製する場合は、プレス圧が加えられる方向に粉末を高く充填する必要ありプレス圧が加えられる面積が小さくなり、プレス圧が粉末全体に均一に行き渡らない恐れがある。本実施の形態においては、実施の形態１に比べてプレス圧が加えられる面積が大きいので、さらに均一性が向上する。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、電気絶縁性に優れたアルミナ製の上パンチ棒４ａと下型１８とを用いたが、これらは必ずしも高い電気絶縁性を有する必要はなく、電気伝導性の一対のプレス側板１９に電圧を印加したときに粉末を流れる電流が抵抗モニタで測定できる程度の抵抗を有していればよい。
【００４０】
実施の形態７．
図７は、実施の形態７による放電表面処理用電極の製造装置を示す模式図である。図７において、油圧プレス機構部１、フレーム２、支持台３、上プレス棒４、下プレス棒５、変位計６、およびチャンバー７などは実施の形態１の構成と同様であるが、加熱方法が実施の形態１と異なっている。本実施の形態においては、上プレス棒４と下プレス棒５との間にパルス電源２０を電気的に接続し、このパルス電源２０から上パンチ棒４ａおよび下パンチ棒５ａを介して粉末１１にパルス状の電流を通電し、そのジュール熱により粉末１１を加熱するように構成したものである。上パンチ棒４ａあるいは下パンチ棒５ａのいずれかには、粉末１１の温度が測定できるように熱電対が備えられている。パルス電源２０は、制御ユニット１３に接続されており、油圧プレス機構部１、変位計６および抵抗モニタ１２と同様に、制御ユニット１３によって制御されている。また、抵抗モニタ１２によって粉末１１の抵抗値の測定は、パルス通電の影響を避けるために、パルス通電のブランキング期間（パルス状の電流が通電していない期間）に行うように制御されている。
【００４１】
次に、本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。ジェットミル粉砕によって平均粒径約φ１．１μｍに調整された５５Ｃｏ−３０Ｃｒ−１２Ｗ−３Ｎｉ合金粉末を、内径φ１０ｍｍのダイで構成されるプレス型１０に充填する。粉末が充填されたプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介して上プレス棒４を加圧して、変位計６で押し込み距離をモニタしながらプレス型１０内の粉末１１の密度が３．０ｇ／ｃｍ３となる押し込み距離まで加圧して、所定の押し込み距離になったところで上プレス棒４の変位を停止する。次に、粉末１１が昇温速度２０℃／分で加熱されるように、パルス電源２０から上下のパンチ棒４ａ、５ａにパルス状の電流を通電し、粉末１１が６００℃になったところで昇温が停止するようにパルス状の電流を制御して６００℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が０．２４Ωとなったところでパルス電源１９からの通電を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が０．２４Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の０．２０Ωとなるときである。
【００４２】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、直径がφ１０ｍｍで高さが２０ｍｍの円柱状の形状をもち、密度は２．９ｇ／ｃｍ３、抵抗値は０．２１Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。さらに、上述と同じ製造条件で１０本の放電表面処理用電極を作製したところ、１０本の特性ばらつきは、密度で±０．１ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．０２Ωであり、優れた均一性が得られた。
【００４３】
パルス通電による粉末１１の加熱は、プレス型１０に充填した粉末１１の粉末粒子同士の接触部分にパルス状の電流が流れることで、接触部分の接触抵抗によりこの接触部分が優先的に加熱され、かつパルス状の電気的な衝撃によりこの接触部分の酸化皮膜が破壊されるので、比較的低い温度であっても、粉末粒子同士の接触部分の焼結が促進される。本発明の目的である放電表面処理用電極では、粉末粒子同士の接触部分のみがわずかに焼結した状態が好ましく、このような粉末粒子同士の接触部分の酸化膜が除去されて焼結が促進されるのは望ましい状態である。また、実施の形態１に示したような、カーボンヒータによりプレス型を加熱して粉末を加熱する場合は、まずプレス型の温度を上昇させることが必要であり、粉末を加熱するのに時間を要するが、パルス通電による粉末の加熱は、プレス型を加熱する必要がないので、加熱する時間も短くなり、より短時間で所定の抵抗値を得ることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、プレス圧を加える方向、粉末の抵抗値を測定する方向およびパルス通電する方向とが同じ方向である場合について説明したが、実施の形態６に示したように、プレス圧を加える方向と粉末の抵抗値を測定する方向とが直角の場合、パルス通電する方向を粉末の抵抗値を測定する方向と同じ方向にすることができる。その場合、実施の形態６で用いた一対の電極棒の間にパルス電源を電気的に接続すればよい。
【００４５】
また、パルス通電による加熱を行う場合の加熱温度は、実施の形態１などと同様に、使用する材料の融点を１としたとき、０．４から０．８の範囲の温度であればよい。
【００４６】
さらには、本実施の形態においては、上プレス棒の押し込み距離を変位計で測定して、所定の密度となる押し込み距離で上プレス棒の変位を停止したが、実施の形態４に示したつば付きパンチ棒を用いて上プレス棒の押し込み距離を一定にしてもよい。
【００４７】
実施の形態８．
実施の形態８は、実施の形態７と同様な製造装置を用いて、７２Ｆｅ−１９Ｃｒ−９Ｎｉ合金粉末を用いて放電表面処理用電極を作製したものである。
【００４８】
本実施の形態における放電表面処理用電極の製造方法について説明する。高圧水アトマイズ法により７２Ｆｅ−１９Ｃｒ−９Ｎｉ合金粉末を分級し、平均粒径約φ１．４μｍとした合金粉末を、内径φ１０ｍｍのダイで構成されるプレス型１０に充填する。粉末を充填したプレス型１０をチャンバー７の内部にセットし、チャンバー７の内部を真空にする。油圧プレス機構部１を介して上プレス棒４を加圧して、変位計６で押し込み距離をモニタしながらプレス型１０内の粉末１１の密度が４．０ｇ／ｃｍ３となる押し込み距離まで加圧して、所定の押し込み距離になったところで上プレス棒４の変位を停止する。次に、粉末１１が昇温速度２０℃／分で加熱されるように、パルス電源２０から上下のパンチ棒４ａ、５ａにパルス状の電流を通電し、粉末１１が６５０℃になったところで昇温が停止するようにパルス状の電流を制御して６５０℃を維持する。さらに、抵抗モニタ１２で粉末１１の抵抗値をモニタしておき、抵抗モニタ１２の示す抵抗値が３．０×１０−２Ωとなったところでパルス電源２０からの通電を停止する。なお、抵抗モニタ１２の抵抗値が３．０×１０−２Ωを示すときは、あらかじめ標準試料を用いて粉末１１の抵抗値が設計値の２．０×１０−２Ωとなるときである。
【００４９】
このようにして製造した放電表面処理用電極は、直径がφ１０ｍｍで高さが２０ｍｍの円柱状の形状をもち、密度は４．０ｇ／ｃｍ３、抵抗値は１．９×１０−２Ωであり、放電表面処理用電極として好ましい特性値をもつものである。さらに、上述と同じ製造条件で１０本の放電表面処理用電極を作製したところ、１０本の特性ばらつきは、密度で±０．０８ｇ／ｃｍ３、抵抗値で±０．２×１０−２Ωであり、優れた均一性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１による放電表面処理用電極の製造装置を示す模式図である。
【図２】実施の形態１におけるプレス型の中央断面を示した模式図である。
【図３】実施の形態４におけるプレス型の中央断面を示した模式図である。
【図４】実施の形態６による放電表面処理用電極の製造装置を示す模式図である。
【図５】実施の形態６におけるプレス型構造を模式的に示した斜視図である。
【図６】実施の形態６におけるプレス型の中央断面を示した模式図である。
【図７】実施の形態７による放電表面処理用電極の製造装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  油圧プレス機構部
２  フレーム
３  支持台
４  上プレス棒
４ａ  上パンチ棒
５  下プレス棒
５ａ  下パンチ棒
６  変位計
７  チャンバー
８  ヒータ
９  ヒータ用電源
１０  プレス型
１１  粉末
１２  抵抗モニタ
１３  制御ユニット
１４  ダイ
１５  つば付き上パンチ棒
１６  つば
１７  電極棒
１８  下型
１９  プレス側板
２０  パルス電源
【図１】
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【図２】
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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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