CH694120A5 - Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrode nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mit der Elektrode soll bei einer Funkenoberflächenbehandlung auf der Oberfläche eines behandelten Materials eine harte Schicht gebildet werden, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht, oder eine harte Schicht, welche aus einer Substanz besteht, in welcher das Elektrodenmaterial auf Grund der elektrischen Entladungsenergie reagiert, d.h. durch die Energie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode und dem behandelten Material. Stand der Technik
Herkömmlicherweise gibt es als Methode zum Bilden von harten Schichten auf der Oberfläche eines behandelten Materials, um Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit zur Verfügung zu stellen, ein Fun-kenoberflächenbehandlungsverfahren, welches z.B. in JP-A-5-148 615 offenbart ist. Diese Methode ist ein Verfahren zur Funkenoberflächenbehandlung eines metallischen Materials, welches zwei Schritte umfasst, das Ausführen einer ersten Behandlung (Depositionsbehandlung), wobei eine Grünlingelektrode verwendet wird, welche durch Mischen von WC(Wolframkarbid)-Pulver und Co(Kobalt)-Pulver erhalten wird, um ein Formpressen auszuführen und dann das Ausführen einer zweiten Behandlung (Umschmelzbehandlung), indem die Grünlingelektrode durch eine Elektrode mit relativ kleinem Elektrodenabtrag, wie beispielsweise eine Kupferelektrode, ersetzt wird.
In diesem Verfahren kann eine harte Schicht gebildet werden, welche eine hohe Haftfestigkeit auf einem Stahlwerkstoff aufweist; es ist jedoch schwierig, eine harte Schicht zu bilden, welche eine hohe Haftfestigkeit auf einem Sintermaterial wie beispielsweise Hartmetall aufweist.
Gemäss unserer Untersuchung wurde jedoch festgestellt, dass auf der Oberfläche eines Metalls, welches das behandelte Material ist, ohne eine Umschmelzbehandlung eine widerstandsfähige harte Schicht gebildet werden kann, wenn als Elektrode für die Bildung der harten Karbide ein Werkstoff wie beispielsweise Ti (Titan) verwendet wird, und eine elekt-rische Entladung zwischen der Elektrode und dem metallischen Material erzeugt wird, welches das behandelte Material ist. Dies ist deshalb, weil Kohlenstoff, welcher ein Bestandteil in der Arbeitsflüssigkeit ist, mit dem Elektrodenmaterial reagiert, welches durch die elektrische Entladung abgetragen wird, um TiC (Titankarbid) zu bilden.
Ausserdem wurde festgestellt, dass, wenn mittels einer Grünlingelektrode aus Metallhydrid wie beispielsweise TiH 2 (Titanhydrid) eine elektrische Entladung zwischen der Elektrode und einem metallischen Material erzeugt wird, welches das behandelte Material ist, schnell eine harte Schicht mit einer stärkeren Haftung gebildet werden kann als im Fall, in welchem ein Material wie beispielsweise Ti verwendet wird. Weiter wurde festgestellt, dass, wenn mittels einer Grünlingelektrode, in welcher andere Metalle oder Keramikwerkstoffe mit dem Hydrid wie beispielsweise TiH 2 (Titanhydrid) gemischt sind, eine elektrische Entladung zwischen der Elektrode und einem metallischen Material erzeugt wird, welches das behandelte Material ist, schnell eine harte Schicht mit verschiedenen Eigenschaften wie Härte oder Abriebfestigkeit gebildet werden kann.
Ein solches Verfahren ist z.B. in JP-A-9-192 937 offenbart, und ein Anordnungsbeispiel einer Vorrichtung, welche in einer solchen Funkenoberflächenbehandlung eingesetzt wird, wird mittels Fig. 3 beschrieben. In der Zeichnung ist die Bezugsnummer 1 eine Grünlingelektrode, welche durch Formpressen eines TiH 2 -Pulvers erhalten wird, und Bezugsnummer 2 ist ein behandeltes Material, und Bezugsnummer 3 ist ein Arbeitsbad, und Bezugsnummer 4 eine Arbeitsflüssigkeit, und Bezugsnummer 5 ein Schalt-element zum Schalten von Spannung und Strom, welche an die Grünlingelektrode 1 und das behandelte Material 2 angelegt sind, und Bezugsnummer 6 ist eine Steuerschaltung, um die Ein-und Aussteuerung des Schaltelementes 5 zu steuern, und Bezugsnummer 7 ist eine Stromquelle, und Bezugsnummer 8 ein Widerstand, und Bezugsnummer 9 eine harte Schicht, welche sich gebildet hat.
Mittels einer solchen Anordnung kann durch die elektrische Entladungsenergie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Grünlingelektrode 1 und dem behandelten Material 2, die harte Schicht 9, welche eine hohe Haftfestigkeit aufweist, auf der Oberfläche des behandelten Materials 2, wie beispielsweise Stahl oder Hartmetall, gebildet werden.
Es gibt ein Problem, indem eine Elektrode, welche in einer solchen Funkenoberflächenbehandlung eingesetzt wird, schwierig zu handhaben ist, wenn die Elektrode nicht einen gewissen Grad von Festigkeit besitzt, und ausserdem wird die Elektrode während der Funkenoberflächenbehandlung durch die elektrische Entladungsenergie übermässig abgetragen, und das Elektrodenmaterial kann nicht in einem Schmelzzustand auf der Oberfläche des behandelten Materials haften. Auch im Fall, dass die Festigkeit der Elektrode hoch ist, und die Elektrode übermässig aushärtet, besteht ein Problem, indem die Elektrode durch die elektrische Entladungsenergie während der Funkenoberflächenbehandlung schwer abzutragen ist, und die Wirtschaftlichkeit der Behandlung abnimmt. Infolgedessen benötigt die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung eine massige Festigkeit und Abtragsrate.
Als ein Material, welches solche Eigenschaften besitzt, ist Metallhydrid vorgegeben, wobei jedoch vom Sicherheitsstandpunkt her ein Problem besteht, da im Fall, dass das Metallhydrid mit Wasser in Berührung kommt, die Gefahr einer Selbstentzündung besteht. Deshalb kann eine zweckmässige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, welche im Elektrodenmaterial Metallhydrid enthält, nicht erhalten werden. Darstellung der Erfindung
Diese Erfindung ist verwirklicht, um die Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der Erfindung, eine zweckmässige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung zu erhalten und ein Verfahren zum Herstellen derselben, welches im Stande ist, die Herstellungskosten zu senken, während die Wirtschaftlichkeit der Funkenoberflächenbehandlung erhöht wird, und welches eine überlegene Sicherheit aufweist.
Mit Bezug auf das Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, welche dazu bestimmt ist, durch die Energie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode und einem behandelten Material eine harte Schicht auf der Oberfläche des behandelten Materials zu bilden, werden mindestens ein Pulver eines Metallkarbids und ein Pulver eines Metallhydrids gemischt und nach dem Formpressen wird eine Wärmebehandlung ausgeführt und Wasserstoff wird im Metallhydrid desorbiert, um die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung herzustellen.
Nach einer Ausführungsart des Verfahrens ist das Metallkarbid Titankarbid und das Metallhydrid ist Titanhydrid.
Die Erfindung umfasst auch eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist.
Nach einer Ausführungsart der Elektrode ist das Metallkarbid Titankarbid und das Metallhydrid ist Titanhydrid.
Da die Erfindung wie oben beschrieben ausgeführt ist, hat diese Erfindung folgende Wirkungen.
Ein Herstellungsverfahren einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss der Erfindung und einer Ausführungsart der Erfindung hat eine Wirkung, welche eine stabile Lieferung einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit tiefen Kosten und überlegener Sicherheit ermöglicht. Ausserdem gibt es in einer Funkenoberflächenbehandlung, welche diese Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung verwendet, welche mit diesem Herstellungsverfahren hergestellt ist, eine Wirkung, welche es ermöglicht, die Wirtschaftlichkeit der Behandlung zu verbessern, während auf dem behandelten Material eine gute harte Schicht gebildet wird.
Eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss der Erfindung und einer Ausführungsart der Erfindung hat die Wirkung, tiefe Kosten und überlegene Sicherheit zur Verfügung zu stellen. Ausserdem gibt es in einer Funkenoberflächenbehandlung, welche diese Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung verwendet, eine Wirkung, welche es ermöglicht, die Wirtschaftlichkeit der Behandlung zu verbessern, während auf dem behandelten Material eine gute harte Schicht gebildet wird. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 ist eine Darstellung, welche eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäss der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Darstellung, welche ein Anordnungsbeispiel einer Funkenoberflächenbehandlungsvorrichtung zeigt, welche die Elektrode für Funken-oberflächenbehandlung gemäss der Erfindung verwendet. Fig. 3 ist eine Darstellung, welche ein Anordnungsbeispiel einer Funkenoberflächenbehandlungsvorrichtung zeigt, welche eine herkömmliche Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung verwendet. Wege zur Ausführung der Erfindung
Wie im Stand der Technik gezeigt, benötigt eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung eine massige Festigkeit und Abtragsrate, und bei Metallhydrid, welches ein Material ist, welches solche Eigenschaften besitzt, besteht vom Sicherheitsstandpunkt her ein Problem. Infolgedessen ist es notwendig, eine Elektrode herzustellen, welche aus einem Material besteht, welches eine Festigkeit und Abtragsrate besitzt, welche für eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung geeignet sind, ähnlich zum Metallhydrid, und wel ches kein Problem vom Sicherheitsstandpunkt her aufweist. Gemäss den Versuchen, welche für diesen Zweck mit verschiedenen Materialien durchgeführt wurden, wurde festgestellt, dass die Festigkeit einer Grünlingelektrode, in welcher ein Pulver formgepresst wurde, einen engen Zusammenhang mit der Härte des Pulvers hat.
D.h., wenn das Pulver eine hohe Härte besitzt (z.B. Metallkarbid usw.), ist die Form des Pulvers schwierig zu verändern, sogar wenn ein Formpressen durchgeführt wird, sodass das Formen schwierig ist, oder die Eigenschaft des Sprödewerdens auftritt, sogar wenn das Formen möglich ist. Zudem, wenn das Pulver eine geringe Härte besitzt (z.B. Pulver eines einfachen Metalls usw.), verformt sich das Pulver leicht, wenn ein Formpressen durchgeführt wird, sodass die Eigenschaft des starken Aushärtens auftritt.
Deshalb wurde gefunden, dass eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit der gewünschten Festigkeit und Abtragsrate erhalten werden kann durch Mischen von Pulvern mit unterschiedlicher Härte in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis, um ein Formpressen auszuführen.
Als Nächstes wird als ein Beispiel ein Fall einer Herstellung einer Elektrode beschrieben, indem als Pulver mit unterschiedlicher Härte ein TiC-Pulver, welches ein Metallkarbid ist (hohe Härte) und ein Ti-Pulver, welches ein einfaches Metall ist (geringe Härte) gemischt werden, um ein Formpressen auszuführen. Für eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung ist es notwendig, den Partikeldurchmesser der Elektrodenmaterialpulver ungefähr gleich 10 mu m oder kleiner zu machen, um die Entladungseigenschaften in der Funkenoberflächenbehandlung zu verbessern, da Ti jedoch ein Material ist, welches zum Haften neigt, ist es schwierig, den Partikeldurchmesser des Ti-Pulvers kleiner zu machen.
D.h., um das Pulver zu mahlen, wird im Allgemeinen eine Vorrichtung verwendet, welche als Kugelmühle bezeichnet wird, um das Pulver und Keramikkugeln in einen zylinderförmigen Behälter zu füllen, und um sie zu drehen, aber im Fall des Ti-Pulvers tritt, da Ti ein Material ist, welches zum Haften neigt, eine Verformung des Pulvers auf, sogar wenn eine solche Vorrichtung verwendet wird, wobei die Feinheit des Pulvers jedoch nicht zu sehr zunimmt. Infolgedessen kann im Fall, dass das Elektrodenmaterial Ti-Pulver ist, keine zweckmässige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung erhalten werden, da die für die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung geeignete Feinheit des Partikeldurchmessers des Elektrodenmaterialpulvers extrem hohe Herstellungskosten erfordert.
Deshalb ist es wichtig, Elektrodenmaterialien zu wählen, welche es ermöglichen, Pulver mit unterschiedlicher Härte in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis zu mischen, um die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit der gewünschten Festigkeit und Abtragsrate zu versehen, und ausserdem die Feinheit des Partikeldurchmessers dieser Pulver zu vernünftigen Herstellungskosten auszuführen. Eine Darstellung einer Elektrode für Funken-oberflächenbehandlung und eines Verfahrens zum Herstellen derselben gemäss dieser Erfindung, welche Elektrodenmaterialien verwenden, welche auf Grund eines solchen Gesichtspunkts ausgewählt sind, ist in Fig. 1 gezeigt.
In der Zeichnung ist Bezugsnummer 10 eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung, und Bezugsnummer 11 ist ein TiC-Pulver, welches ein Metallkarbidpulver ist, und Bezugsnummer 12 ist ein TiH2-Pulver, welches ein Metallhydridpulver ist, und Bezugsnummer 13 ist ein Ti-Pulver, welches ein -einfaches Metallpulver ist.
Zudem ist Fig. 2 ein Beispiel einer Funkenoberflächenbehandlungsvorrichtung, welche unter Verwendung einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung aufgebaut ist, und in der Zeichnung ist Bezugsnummer 2 ein behandeltes Material, und Bezugsnummer 3 ist ein Arbeitsbad, und Bezugsnummer 4 eine Arbeitsflüssigkeit, und Bezugsnummer 5 ein Schaltelement zum Schalten von Spannung und Strom, welche zwischen den Elektroden angelegt sind, und Bezugsnummer 6 ist eine Steuerschaltung, um die Ein- und Aussteuerung des Schaltelementes 5 zu steuern, und Bezugsnummer 7 ist eine Stromquelle, und Bezugsnummer 8 ein Widerstand, und Bezugsnummer 10 ist eine Elektrode für Funken-oberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung, und Bezugsnummer 14 eine harte Schicht, welche auf dem behandelten Material 2 gebildet wird.
Mittels einer solchen Anordnung kann durch die Energie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode 10 für Funkenoberflächenbehandlung und dem behandelten Material 2 die harte Schicht 14, welche eine hohe Haftfestigkeit besitzt, auf der Oberfläche des behandelten Materials 2 gebildet werden.
In Fig. 1A ist das TiC-Pulver 11 ein Material mit grosser Härte und das TiH 2 -Pulver 12 ist ein Material mit geringer Härte. Wie oben beschrieben, können die Festigkeit und Abtragsrate der Elektrode durch das Mischungsverhältnis dieser Pulver eingestellt werden. Durch Versuch wurde festgestellt, dass das Formpressen bei einem Mischungsverhältnis des TiC-Pulvers 11 zum TiH 2 -Pulver 12 innerhalb des Bereichs von ungefähr 1:9 bis 9:1 ausgeführt werden kann, und die Festigkeit einer Grünlingelektrode mit einer Zunahme des TiH 2 -Pulvers 12 im Mischungsverhältnis zunimmt. Deshalb kann durch Ändern des Mischungsverhältnisses dieses Metallkarbidpulvers zum Metallhydridpulver die Festigkeit der Grünling-elektrode und auf diese Weise die Festigkeit und Abtragsrate der Elektrode geändert werden.
Zudem kann das Formpressen ausgeführt werden, indem die gemischten Pulver, welche die Elektrodenmaterialien sind, in eine Pressform gefüllt werden, und mit einer Presse ein Druck angelegt wird usw.
Indem die Grünlingelektrode aus TiC-Pulver 11, welches das Metallkarbidpulver ist, und TiH 2 -Pulver 12, welches das Metallhydridpulver ist, auf diese Weise gebildet wird, wird eine Reduktion des Partikeldurchmessers (1 mu m bis 3 mu m oder kleiner) erleichtert. Dies deshalb, weil das TiC leicht als feines Pulver industriell herzustellen ist, und es auch möglich ist, das TiH 2 sehr einfach zu mahlen. Wenn z.B. das TiC-Pulver mit einem kleinen Partikeldurchmesser und das TiH 2 -Pulver mit einem grossen Partikeldurchmesser gemischt werden und mittels der Kugelmühle eine Mahlbehandlung ausgeführt wird, wird das TiH 2 -Pulver fein, und das gemischte Pulver aus TiC und TiH 2 kann mit kleinem Partikeldurchmesser erhalten werden.
Auf diese Weise können die Pulver mit kleinem Partikeldurchmesser einfach gebildet werden, sodass die Herstellungskosten der Pulver reduziert werden können.
Wenn die Pulver jedoch in diesem Zustand verbleiben, sind die Pulver für die Verwendung in einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung von geringer Festigkeit und haben die Neigung zu zerkrümeln. Zudem besteht durch die Aufnahme von Titanhydrid die Gefahr einer Selbstentzündung. Deshalb kann eine zweckmässige Elektrode 10 für Funken-oberflächenbehandlung (Fig. 1B) erhalten werden, welche eine massige Festigkeit und Abtragsrate so wie Sicherheit besitzt, indem das TiC-Pulver und das TiH 2 -Pulver in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis gemischt wird, und eine Wärmebehandlung der durch Formpressen erhaltenen Grünlingelektrode (Fig. 1A) ausgeführt wird, und das TiH 2 zersetzt wird, um Wasserstoff zu desorbieren und metallisches Ti zu erzeugen.
Die Wärmebehandlung kann z.B. ausgeführt werden durch Anwendung von Hochfrequenzerwärmung auf die Grünlingelektrode von Fig. 1A in einem elekt-rischen Ofen.
Durch ein solches Herstellungsverfahren kann die Wirtschaftlichkeit der Funkenoberflächenbehandlung verbessert werden, und eine günstige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit überlegener Sicherheit kann stabil geliefert werden.
In der obigen Beschreibung wurde der Fall gezeigt, in welchem als ein Metallkarbidpulver das TiC-Pulver verwendet wird und als ein Metallhydridpulver das TiH 2 -Pulver, es werden jedoch ähnliche Wirkungen erzielt, selbst wenn andere Metallkarbidpulver und Metallhydridpulver verwendet werden. Gewerbliche Verwertbarkeit
Wie oben beschrieben ist eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung geeignet für den Einsatz in Funkenoberflächenbehandlungen. Zudem ist ein Herstellungsverfahren der Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung geeignet für die Herstellung der Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung.
Claims (4)
1. Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, welche dazu bestimmt ist, durch die Energie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode und einem behandelten Material eine harte Schicht auf der Oberfläche des behandelten Materials zu bilden, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Pulver eines Metallkarbids und ein Pulver eines Metallhydrids gemischt werden, und nach dem Formpressen eine Wärmebehandlung ausgeführt wird, und Wasserstoff im Metallhydrid desorbiert wird, um die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung herzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallkarbid Titankarbid ist und das Metallhydrid Titanhydrid ist.
3. Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1.
4.
Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallkarbid Titankarbid ist und das Metallhydrid Titanhydrid ist.
Priority Applications (4)
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