(57)【要約】  金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を成形した成形電極と、ワークとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギ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おいて、分散剤を添加した水あるいは有機溶剤の液体中に、金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を混合して液体混合粉末を作成する工程と、該混合粉末を型に流し込み、該液体を揮発あるいは前記型への吸収により除去し、粉末成形体を形成する工程と、該粉末成形体を導電性が得られる温度に加熱する工程と、からで放電表面処理用電極を製造する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を成形した成形電極と、ワークとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギ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おいて、
分散剤を添加した水あるいは有機溶剤の液体中に、金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を混合して液体混合粉末を作成する工程と、
該混合粉末を型に流し込み、該液体を揮発あるいは前記型への吸収により除去し、粉末成形体を形成する工程と、
該粉末成形体を導電性が得られる温度に加熱する工程と、
から製造したことを特徴とする放電表面処理用電極。
【請求項２】
粉末材料が炭化物を形成しない、もしくは形成し難い金属材料を４０体積％以上含むことを特徴とする請求項１記載の放電表面処理用電極。
【請求項３】
炭化物を形成しないもしくは形成し難い金属材料が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅであ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。
【請求項４】
金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を成形した成形電極と、ワークとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギ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おいて、
分散剤を添加した水あるいは有機溶剤の液体中に、金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を混合して液体混合粉末を作成する工程と、
該混合粉末を型に流し込み、該液体を揮発あるいは前記型への吸収により除去し、粉末成形体を形成する工程と、
該粉末成形体を導電性が得られる温度に加熱する工程と、
からなる放電表面処理用電極製造方法。
【請求項５】
粉末材料が炭化物を形成しないもしくは形成し難い金属材料を４０体積％以上含むことを特徴とする請求項４記載の放電表面用電極製造方法。
【請求項６】
炭化物を形成しないもしくは形成し難い金属材料が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅであることを特徴とする請求項５記載の放電表面処理方法。
【請求項７】
分散剤を添加した水あるいは有機溶剤の液体中に、金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を混合した液体混合粉末を型に流し込み、該液体を揮発あるいは前記型への吸収により除去して粉末成形体を形成した後、該粉末成形体を導電性が得られる温度に加熱して製造した電極と、
該電極とワークとを加工液中に浸漬させる、あるいは、該電極とワークとの間に加工液を供給する、加工液供給装置と、
該電極とワークとを加工液中に電圧を印加して、パルス状の放電を発生させる電源装置と、を有し、ワーク表面に電極成分あるいは電極成分が放電により変化した成分を主成分とする被膜を形成する放電表面処理装置。
【請求項８】
電極成分が炭化物を形成しないもしくは形成し難い金属材料を４０体積％以上含むことを特徴とする請求項７記載の放電表面処理装置。
【請求項９】
炭化物を形成しないもしくは形成し難い金属材料が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅであることを特徴とする請求項７、８記載の放電表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を固めて成形した成形体電極と、ワークとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギ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り、特に、成形体電極製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液中放電加工法によって金属材料の表面をコーティングして、耐食性、耐磨耗性を高める技術は、例えば、特開平５−１４８６１５号公報に開示されているように、ＷＣ（タングステンカーバイド）とＣｏの粉末を混合して圧縮成形した電極で液中パルス放電を行うことによりこの電極材料をワークに堆積させ、この後、別の電極（例えば、銅電極、グラファイト電極）によって、再溶融放電加工を行い、より高い硬度と高い密着力を得る方法が確立している。（特許文献１参照）
また、特開平９−１９２９３７号公報に示されるように、ＴｉＨ２（水素化チタン）など、金属の水素化物の圧粉体を電極として、ワークとの間に放電を発生させると、Ｔｉ等の材料を使用する場合よりも、速くそして密着性よく、硬質膜を形成できる技術が確立されている。（特許文献２参照）
また、日本特許第３２２７４５４号公報に示されるように、予備焼結により強度の高い表面処理電極製造技術が確立している。（特許文献３参照）。
また、本発明者らの研究に基づく文献には、ＷＣ-Ｃｏ（９：１）電極を用いて３ｍｍ程度の厚膜が形成できたことが示されているが（非特許文献１参照）、被膜形成が安定せず再現が困難であること、一見金属光沢があり緻密に見えるが空孔が多く脆い被膜であること、金属片などで強く擦ると除去されてしまうほど弱い状態であった。【０００３】
【特許文献１】特開平５−１４８６１５号公報
【特許文献２】特開平９−１９２９３７号公報
【特許文献３】特許第３２２７４５４号
【非特許文献１】「放電表面処理（EDC）による厚膜の形成」後藤昭弘他、型技術、（1999）、日刊工業新聞社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記表面処理に用いられる電極としては、発明者らにより、電極材質中に炭化物になりにくい材質を所定量以上混入すると、緻密な厚膜が形成できることが見出され、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）などの材質を増やすことで厚膜がきることがわかってきている。
しかしながら、前述の薄い硬質被膜の場合も厚膜を形成する場合も、その電極の製造方法は、主に金型に粉末を入れてプレスする圧縮成形により製造される。
プレスにより圧縮成形する方法では、小さな電極を均一に製造することは可能であるが、電極サイズが大きくなると、プレスでは、均一なものを製造することは困難になる。
例えば、Ｃｏを主成分とするＣｏ合金粉末をプレスして電極を製造する場合、Ｃｏ合金粉末を所定の型に入れた状態で、上下から粉末を押すようにプレスするため、製造する電極のサイズが大きくなると、上下のプレス表面から離れるにしたがい圧力が伝わらなくなり、中心部分が十分に圧縮されなくなるためである。
なお、このように均一に圧縮されず、品質にばらつきのある電極を用いて放電表面処理を行うと、被膜の品質を安定に保つことが出来ない。【０００５】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、液中での放電パルスによる放電表面処理用の電極をサイズによらず、均一に安定して製造するための技術を確立することを目的とする。
【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、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を成形した成形電極と、ワークとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギ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おいて、分散剤を添加した水あるいは有機溶剤の液体中に、金属粉末、金属の化合物の粉末、あるいは、セラミックスの粉末を混合して液体混合粉末を作成する工程と、該混合粉末を型に流し込み、該液体を揮発あるいは前記型への吸収により除去し、粉末成形体を形成する工程と、該粉末成形体を導電性が得られる温度に加熱する工程と、から製造するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係わる放電表面処理用電極は、電極の均一性の改善を図ることができ、被膜形成の改善を図れる。
また、大きな形状の電極が容易に成形できるため、小さな電極が必要な場合にも大きな電極から切り出して使うなどでき、電極の生産性をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】放電表面処理用電極製造の説明のための説明図である。
【図２】放電表面処理用電極製造のためのプロセスである。
【図３】Ｃｏ合金粉末からできた粉末成形体を１時間加熱した場合の加熱温度と、その温度での加熱後の電気抵抗値との関係を示している。
【図４】放電表面処理を行なっている様子を示している図である。
【図５】放電表面処理における電圧及び電流の関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における放電表面処理用電極製造の説明のための説明図である。
図において、容器１で分散剤２を添加した有機溶剤であるアセトンと放電表面処理電極となるＣｏ合金の粉末を混合し、混合粉末液体を製造する。
ここでは一例として、Ｃｏ合金粉末をアセトンに混合した場合で説明を行なうが、他の電極材質でもよいことはいうまでない。
電極材料としては、例えば、Ｎｉ合金、Ｆｅ合金等の合金粉末材料、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ単体の金属粉末、導電性があるセラミックス、複数の金属・セラミックスを混合した粉末でもよい。なお、金属元素はこれらの材質だけには限らない。
なお、厚膜を形成するためには、炭化物を形成しないもしくは炭化しにくい金属、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどが、所定量、すなわち、４０体積％以上、より望ましくは５０体積％以上含まれているのがよい。【００１０】
合金での材料の体積％は定義しにくいが、ここでは、混合するそれぞれ粉末の重量をそれぞれの材料の密度で割った値の比率を体積％としている。
例えばＣｏ（コバルト）とＣｒ（クロム）の合金の場合にはＣｏ（コバルト）の体積％とは、（（Ｃｏの重量％）／（Ｃｏの比重））÷（（（Ｃｒの重量％）／（Ｃｒの比重））＋（（Ｃｏの重量％）／（Ｃｏの比重）））である。
合金として混合する材料の元々の比重が近い材料であれば、重量％とほぼ同じになるのはいうまでない。
一方、粉末に混合する液体もアセトンに限らず、アルコール、トルエンなど有機溶剤ならばよいし、セラミックスや、Ｃｏなどの金属のように、酸化し難い材質であれば水でもよい。【００１１】
図２は、本実施の形態の放電表面処理用電極製造のためのプロセスである。
図において、３は石膏などポーラスな材料からなる型、４は混合粉末液体２から有機溶剤が抜けてできた粉末成形体である。
次に、放電表面処理用電極製造のためのプロセスについて説明する。
粉末成形体４を製造するプロセスは、おおよそ以下のような工程からなる。
１）  石膏で作った型３を準備する。
ここで、割り型にしておくと、粉末成形体が取り出し易い。
２）  石膏で作った型３に、平均粒径が１から２μｍ以下程度のＣｏ合金粉末と、有機溶剤と分散剤の混合物２を入れる。ここで、分散剤としては、ステアリン酸をＣｏ合金の３ｗｔ％程度加えている。
３）  混合粉末液体２から溶剤を除去する乾燥工程。
有機溶剤が揮発あるいは型への吸収により減少
４）  有機溶剤のほとんどが揮発・型への吸収でなくなるとＣｏ合金が固まる。
５）  割り型を割ると粉末成形体が取り出せる。
なお、必要に応じて成形電極の表面研磨等を行う。【００１２】
粉末の材質・粒径によっては、粉末成形体４の状態で通電性がよく放電表面処理用電極として使用できる場合もあるが、たいていの場合には、電気抵抗が大きすぎ、また、強度が弱すぎ、そのまま電極として使用するのは困難な場合が多い。
そこで、放電表面処理用電極として使用できる状態とするために、粉末成形体４を加熱する。
粉末成形体４は、粉末材料からできているため酸化しやすい状態になっている。
そのため単に加熱すると粉末の酸化がすすみ、逆に電極としての導電性に悪影響を与えることがあるので、真空炉あるいはアルゴン炉など酸化しない雰囲気で加熱することが望ましい。【００１３】
図３は、Ｃｏ合金粉末からできた粉末成形体４を１時間加熱した場合の加熱温度と、その温度での加熱後の電気抵抗値との関係を示している。
加熱前の電気抵抗値は材質などにより異なるが、通常１０Ω以上の値であり、放電表面処理用電極として使用できる状態にはない。
しかし、この粉末成形体４を加熱することで、電気抵抗を下げることができる。
ここで、加熱温度が高すぎると、粉末成形体４が硬くなりすぎ、いわゆる焼結の状態となり、電気抵抗はさがるが、放電表面処理用電極としては使用できなくなる。電気抵抗が１Ω以下に下がり、しかも、硬くなりすぎない温度が、粉末成形体４の最適な加熱温度である。
もちろん加熱しなくても十分な導電性がある場合にはかならずしも加熱の必要はない。【００１４】
図４は、上記方法で製作された電極により放電表面処理を行なっている様子を示している。
図に示されるように、電極１１とワーク１２を所定間隙離間して油などの加工液１４中に配置し、放電表面処理用電源１４からパルス状の電圧を印加することにより放電を発生させる。図中１５は放電が発生した瞬間にできる放電のアーク柱である。
放電表面処理用電源１３は、電極極性マイナスで、図５に示すようなパルス幅ｔｅは数μｍ〜数１０μｍ程度のパルス状の放電を発生させる。【００１５】
以上の方法により形成した被膜は、電極の場所が変わっても均一であり、一定性能の膜になっている。
また、電極サイズが大きくなっても電極の硬さ、電気抵抗などのばらつきが小さくなっており、被膜の品質を安定させることが可能になった。
本実施の形態によれば、炭化物系の薄い硬質被膜の場合の電極の均一性の改善を図れると共に、特に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの炭化物を形成しにくい金属材料を含んだ電極の均一性の改善を図れる。
また、本方法によると、大きな形状の電極が容易に成形できるため、小さな電極が必要な場合にも大きな電極から切り出して使うなどでき、電極の生産性をあげることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、放電表面処理に使用する電極製造技術に関する。
【図１】
2006057053.tif 000002
【図２】
2006057053.tif 000003
【図３】
2006057053.tif 000004
【図４】
2006057053.tif 000005
【図５】
2006057053.tif 000006
【国際調査報告】
2006057053.tif 000007
2006057053.tif 000008
2006057053.tif 000009
2006057053.tif 000010